DE4219019B4 - MOS-Halbleiterbauelement - Google Patents

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Abstract

MOS-Halbleiterbauelement, das enthält:
eine Halbleiterschicht (1) eines ersten Leitfähigkeitstyps,
eine Mehrzahl von ersten Bereichen (4, 41) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die wahlweise in einem Oberflächenbereich der Halbleiterschicht (1) ausgebildet sind,
eine Mehrzahl von zweiten Bereichen (5, 51) des ersten Leitfähigkeitstyps, die in einem Oberflächenbereich des ersten Bereichs (4, 41) ausgebildet sind,
Kanalbildungsbereiche (7, 71), die in den ersten Bereichen (4, 41) zwischen den zweiten Bereichen (5, 51) und der Halbleiterschicht (1) ausgebildet sind,
eine Gateeleketrode (9), die auf einem Gateisolierfilm (8) ausgebildet ist, welcher auf jedem der Kanalbildungsbereiche (7, 71) ausgebildet ist,
eine Hauptsourceelektrode (11), die einen ersten der Mehrzahl erster Bereiche (4) und einen ersten der Mehrzahl zweiter Bereiche (5) kontaktiert,
eine Abfragesignal-Aufnahmesourceelektrode (12), die einen zweiten der Mehrzahl erster Bereiche (41) und einen zweiten der Mehrzahl zweiter Bereiche (51) kontaktiert,
eine Widerstandseinrichtung (R) zum Vorsehen eines Widerstandes, der mit der Hauptsourceelektrode...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein MOS-Halbleiterbauelement wie beispielsweise einen vertikalen MOSFET, einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (abgekürzt IGBT) oder ein intelligentes Leistungsbauelement mit einem Haupteinheitelement und einem Abfrageeinheitelement zum Überwachen des Stroms in dem Haupteinheitelement.
  • In der nicht vorveröffentlichten DE 41 09 183 A1 ist ein MOS-Halbleiterbauelement mit Stromdetektoranschluss beschrieben. Das Halbleiterbauelement enthält eine n–-leitende Epitaxieschicht, in der P-Mulden ausgebildet sind, in denen n+-leitende Sourceschichten erzeugt werden. Es sind Sourceelektroden und Detektoreleketroden vorgesehen, die mit einem Detektorwiderstand verbunden sind. Ein dritter Bereich ist nicht vorgesehen.
  • Wenn Leistungs-MOSFETs oder -IGBTs in eine Leistungswandlervorrichtung eingebaut sind, kann es erforderlich sein, den Wert des durch das Hableiterelement fließenden Stromes zu überwachen durch Ausgeben eines Abfragesignals zur Außenseite des Bauelementes, um das Halbleiterbauelement und die Elemente gegen Beschädigung zu schützen. 2 ist eine Ersatzschaltung eines IFBT, welcher die Fähigkeit aufweist, einen Überstrom festzustellen, der durch den Source-Drain-Pfad fließt. Wie in 2 gezeigt, enthält ein einzelnes Halbleiterelement 20 eine Mehrzahl von IGBTs, ein Hauptzellen-IGBT-Element 21 und ein Abfrage-IGBT-Element 22. Die Elemente 21 und 22 weisen einen gemeinsamen Drain-Pol D und einen gemeinsamen Gate-Pol G auf. Das Haupteinheitelement 21 und das Abfrageeinheitelement 22 weisen Source-Pole S bzw. S' auf. Eine Last 23 und eine Stromquelle 24 sind mit dem gemeinsamen Drain-Pol D verbunden. Wenn bei dieser Anordnung eine Spannung an den gemeinsamen Gate-Pol G angelegt wird, fließen Durchlassströme I und I' durch das Haupteinheitelement 21 bzw. das Abfrageeinheitelement 22. Der Durchlaßstrom I ist proportional zu dem Durchlaßstrom I' und kann bestimmt werden aus der Spannung, die repräsentativ ist für das Produkt des Widerstandes R und des Durchlaßstromes I'.
  • 3 ist eine Schnittansicht eines herkömmlichen MOS-Halbleiterbauelementes, welche die Zellenaufbauten eines Haupteinheitelementes 21 und eines Abfrageeinheitelementes 22 eines IGBT zeigt. In dem Haupteinheitelement 21 sind eine p–-Basisschicht 4 (erster Bereich) und eine n+-Sourceschicht 5 (zweiter Bereich) in einem Oberflächenbereich der Basisschicht 4 ausgebildet. Eine p+-Wanne 6, die teilweise die Sourceschicht 5 überlappt, ist auch in dem Oberflächenbereich der ersten Hauptfläche einer n–-Schicht 1 ausgebildet. Die zweite Hauptfläche der n–-Schicht 1 ist auf einer n+-Pufferschicht 2 ausgebildet. Die n+-Pufferschicht 2 ist auf einer p+-Drainschicht 3 ausgebildet (fünfter Bereich). Das Abfrageeinheitelement umfaßt eine p–-Basisschicht 41, eine n+-Sourceschicht 51, die in der Basisschicht 41 ausgebildet ist, und eine p+-Wanne 61, die teilweise die Sourceschicht 51 überlappt. Der zwischen der Sourceschicht 5 und der n–-Schicht 1 gelegene Bereich der Basisschicht 4 dient als ein Kanalbildungsbereich 7. Ähnlich dient ein zwischen der Sourceschicht 51 und der n–-Schicht 1 gelegener Abschnitt der Basisschicht 41 als ein Kanalbildungsbereich 71.
  • Gateoxidfilme 8 sind auf der ersten Hauptfläche der n–-Schicht 1 ausgebildet, und ferner sind Gateelektroden 9 auf den Gateoxidfilmen 8 ausgebildet. Eine leitende Schicht ist gegen die Gateelektroden 9 isoliert durch einen Isolierfilm 10 und in Sourceelektroden 11 und 12 unterteilt, die mit den Source-Anschlüssen bzw. Source-Polen S bzw. S' verbunden sind. Der Source-Pol S' nimmt das Abfragesignal auf. Die Sourceelektrode 12, die eine reduzierte Fläche aufweist, kontaktiert die p+-Wanne 61 sowie die n+-Sourceschicht 51 durch Öffnungen in dem Isolierfilm 10. Die Sourceelektrode 11 kontaktiert die p+-Wanne 6 sowie die n–-Sourceschicht 5. Die p+-Drainschicht 3 kontaktiert eine Drainelektrode 13, die mit dem gemeinsamen Drain-Pol D verbunden ist.
  • Wenn bei Betrieb ein positives Potential an den gemeinsamen Gate-Pol G des IGBT angelegt wird, werden Elektronen in den Kanalbildungsbereichen 7 und 71 unter beiden Oxidfilmen 8 erzeugt, womit sie Kanalinversionsschichten bilden. Die n+-Sourceschichten 5 und 51 sind mit der n–-Schicht 1 über die Kanalinversionsschichten elektrisch verbunden, so daß Elektronen von den n+-Sourceschichten durch die Kanalinversionsschichten, die n–-Schicht 1 und die n+-Pufferschicht 2 in die p+-Drainschicht 3 fließen. In Verbindung mit dem Fluß der Elektronen werden Löcher von der p+-Drainschicht 3 durch die n+-Pufferschicht 2 in die n–-Schicht 1 injiziert, so daß der Widerstand in diesem Bereich vermindert wird. Der niedrige Einschaltwiderstand erleichtert den Stromfluß zwischen der Drainelektrode 13 und der Sourceelektrode 11 sowie zwischen der Drainelektrode und der Abfragesignal-Aufnahmesourceelektrode 12. Diese Ströme sind proportional zu der Anzahl von Zellenaufbauten, welche in den Bereichen des Haupteinheitelementes bzw. des Abfrageeinheitelementes gebildet sind.
  • Das oben beschriebene Halbleiterbauelement weist das folgende Problem auf. Um ein Abfragesignal von dem IGBT auszugeben, ist ein Metalldraht durch eine geeignete Bondtechnik an die Oberfläche der Sourceelektrode 12 gebondet. Drahtbonden erfordert jedoch eine relativ große Fläche von 0,5 bis 1 mm2. Da die mit der Sourceelektrode 11 des Haupteinheitelementes in Kontakt kommende Zelle nicht unter der Sourceelektrode 12 gebildet werden kann, wird in dem herkömmlichen Aufbau die Größe des Stromes, der in die Abfragesignal-Aufnahmesourceelektrode 12 fließt, vergrößert, und der Strom, der in die Sourceelektrode 11 des Haupteinheitelementes 21 fließt, wird dementsprechend vermindert. Infolgedessen wird der Leistungsverlust durch den Widerstand R in dem Bauelement vergrößert.
  • Das oben beschriebene Halbleiterbauelement weist ein weiteres Problem auf. Wenn sich das Halbleiterbauelement in dem Ein-Zustand befindet, werden Verarmungsschichten gebildet, welche sich von den Übergängen der p–-Basisschichten 4 und 41 und der n–-Schicht 1 in einen Abschnitt der n–-Schicht 1 zwischen den p–-Basisschichten 4 und 41 und den p+-Wannen 6 und 61 erstrecken. Diese Verarmungsschichten erstrecken sich in Bereiche unter der Sourceelektrode 12, welche keinen Zellenaufbau enthalten. Wenn das Halbleiterbauelement ein- und ausgeschaltet wird, variiert die zwischen die Sourceelektroden 11 und 12 und die Drainelektrode 13 angelegte Spannung, was bewirkt, daß diese Verarmungsschichten wiederholt erscheinen und verschwinden. Der Strom, der in die Sourceelektrode 12 fließt aufgrund der kompensierenden Ladung oder entladenen Ladung (das heißt, der an diesen geschalteten pn-Übergängen gespeicherten Ladung), die aus dem wiederholten Erscheinen und Verschwinden der Verarmungsschichten resultiert, ist nicht zu dem Strom proportional, der in die Sourceelektrode 11 fließt. Infolgedessen tritt, wie in 4 gezeigt, ein Bereich 40 (gestrichelte Linie) mit Übergangsverhalten auf, in welchem die Beziehung zwischen dem Abfragesignalstrom I' und dem Hauptstrom I nichtlinear ist, wenn das Halbleiterbauelement sich in einem Ein-Zustand befindet. Wenn dies auftritt, kann das Abfragestromsignal I' nicht dazu verwendet werden, den Hauptstrom I genau zu überwachen.
  • Die Erfindung hat die Aufgabe, ein MOS-Halbleiterbauelement zu schaffen, welches weniger Leistungsverlust aufgrund des Abfragesignalstromes aufweist und eine lineare Beziehung zwischen dem Abfragesignalstrom und dem Hauptstrom garantieren kann.
  • Gemäß dem Prinzip der Erfindung umfaßt das MOS-Halbleiterbauelement eine Mehrzahl von ersten Bereichen eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die wahlweise in dem Oberflächenbereich einer Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps ausgebildet sind, einen zweiten Bereich des ersten Leitfähigkeitstyps, der wahlweise in dem Oberflächenbereich jedes ersten Bereichs ausgebildet ist, wobei der Bereich jedes ersten Bereichs, welcher zwischen der Halbleiterschicht und dem zweiten Bereich gelegen ist, als ein Kanalbildungsbereich dient, eine Gateelektrode, die auf einem Gateisolierfilm ausgebildet ist, welcher auf jedem Kanalbildungsbereich ausgebildet ist, eine Sourceelektrode, die den ersten Bereich sowie den zweiten Bereich kontaktiert, wobei jede Sourceelektrode unterteilt ist in eine Hauptelektrode und eine Abfragesignal-Aufnahmesourceelektrode, wobei die Abfragesignal-Aufnahmesourceelektrode über einen Widerstand mit der Hauptelektrode verbunden ist, und einen dritten Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der ausgebildet ist in dem Oberflächenbereich, welcher gelegen ist zwischen dem ersten Bereich, der die Hauptsourceelektrode kontaktiert, und dem ersten Bereich, der die Abfragesignal-Aufnahmesourceelektrode kontaktiert, wobei der dritte Bereich von dem ersten Bereich entfernt gelegen ist und die Hauptsourceelektrode auch den dritten Bereich kontaktiert. Wenn das MOS-Halbleiterbauelement ein vertikaler MOSFET ist, kann ein vierter Bereich des ersten Leitfähigkeitstyps mit hoher Störstellenkonzentration vorgesehen werden benachbart der Hauptfläche der Halbleiterschicht, welche der Hauptfläche entgegengesetzt ist, die die ersten Bereiche aufweist. Wenn es ein IGBT ist, kann ein fünfter Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps mit hoher Störstellenkonzentration vorgesehen werden benachbart der Hauptfläche der Halbleiterschicht, welche deren Hauptfläche entgegengesetzt ist, die die ersten Bereiche aufweist.
  • Der dritte Bereich und jeder fünfte Bereich werden durch die Hauptsourceelektrode auf das gleiche Potential gesetzt. Wenn eine Verarmungsschicht sich von dem Übergang zwischen jedem ersten Bereich und der Halbleiterschicht erstreckt, erstreckt sich ähnlich eine andere Verarmungsschicht von dem Übergang des dritten Bereichs und der Halbleiterschicht. Die Lade- und Entladeströme, die verursacht werden, wenn die Verarmungsschicht erscheint und verschwindet, wenn das Halbleiterbauelement ein- und ausgeschaltet wird, fließen auch von dem dritten Bereich zu der Hauptsourceelektrode. Dementsprechend werden die Lade- und Entladeströme, die in die Abfragesignal-Aufnahmesourceelektrode fließen, nur von dem Bereich abgeleitet, der dem ersten Bereich in dem Zellenaufbau des Abfrageeinheitelementes entspricht, und sind daher stark vermindert relativ zu denen des herkömmlichen Halbleiterbauelementes. Infogedessen ist kein abnormaler Anstieg des Abfragesignalstromes in der Übergangsperiode vorhanden, und der Abfragesignalstrom steigt linear bezüglich des Hauptstromes an, wie durch eine ausgezogene Linie in 4 angezeigt. Der stationäre Einschaltstrom fließt durch den dritten Bereich zwischen der Drainelektrode und der Hauptsourceelektrode, welche auf der anderen Hauptfläche der Halbleiterschicht ausgebildet ist. Dementsprechend ist der in die Abfragesignal-Aufnahmesourceelektrode fließende Einschaltstrom vermindert, so daß der Leistungsverlust des Halbleiterbauelementes auch vermindert ist.
  • In einer anderen Ausführungsform umfaßt das MOS-Halbleiterbauelement der Erfindung eine Halbleiterschicht, ein in der Halbleiterschicht ausgebildetes Haupteinheitelement mit einer Basisschicht, einer Sourceschicht, einer Gateelektrode und einer Hauptsourceelektrode, welche die Basisschicht und die Sourceschicht kontaktiert, ein in der Halbleiterschicht ausgebildetes Abfrageeinheitelement mit einer Basisschicht, einer Sourceschicht, einer Gateelektrode und einer Abfragesignalaufnahme-Sourceelektrode, welche die Basisschicht und die Sourceschicht kontaktiert, und einen dotierten Bereich, der in einer Oberfläche der Halbleiterschicht ausgebildet ist zwischen der Basisschicht des Haupteinheitelementes und der Basisschicht des Abfrageeinheitelementes, wobei der dotierte Bereich entfernt von den Basisschichten ausgebildet ist und mit der Hauptsourceelektrode in Kontakt steht.
    •
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine Schnittansicht eines Teiles eines IGBT gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 eine Ersatzschaltung eines IGBT gemäß der Erfindung;
  • 3 eine Schnittansicht eines Teiles eines herkömmlichen IGBT ;
  • 4 ein Diagramm, das zum Vergleich den Abfragesignalstrom als Funktion des Hauptstromes eines herkömmlichen Halbleiterbauelementes und des Halbleiterbauelementes der Erfindung zeigt;
  • 5 eine Draufsicht eines Teiles der Substratoberfläche eines MOS-Halbleiterbauelementes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
  • 6 eine Draufsicht eines Teiles der Substratoberfläche eines MOS-Halbleiterbauelementes gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
  • 1 ist eine Schnittansicht, welche die Zellenaufbauten eines IGBT gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. In 1 ähneln die Zellenaufbauten den in 3 gezeigten, und zum Bezeichnen gleicher Abschnitte in 1 und 3 werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Der Aufbau von 1 unterscheidet sich von dem von 3 darin, daß gleichzeitig mit der p+-Wanne 6 ein p+-Bereich 14 (dritter Bereich) ausgebildet wird in der n–-Schicht 1 zwischen der p–-Basisschicht 4 des Haupteinheitelementes 21 und der Basisschicht 41 des Abfrageeinheitelementes 22. Ferner ist die Sourceelektrode 11 in Kontakt mit dem Bereich 14 ausgebildet.
  • Der Bereich 14, der den gleichen Leitfähigkeitstyp aufweist wie die Basis, ist unter der Abfragesignal-Aufnahmesourceelektrode ausgebildet. Dieser Bereich ist in einem exponierten hochohmigen Abschnitt des Oberflächenbereichs ausgebildet, der zwischen der Zelle des Haupteinheitelementes 21 und dem Abfrageeinheitelement 22 gelegen ist. Der Bereich 14 steht in elektrischem Kontakt mit der Hauptsourceelektrode. Also werden der Bereich 14 und der Basisbereich 4 durch die Hauptsourceelektrode auf das gleiche Potential gesetzt.
  • Wenn eine Verarmungsschicht sich von dem Übergang zwischen dem Basisbereich 41 und dem Substrat 1 erstreckt, erstreckt sich ähnlich eine andere Verarmungsschicht von dem Übergang des Basisbereichs 41 und des Substrats 1. Die Lade- und Entladeströme, die verursacht werden, wenn die Verarmungsschicht, die sich von dem Übergang zwischen dem Basisbereich 41 und dem Substrat erstreckt, erscheint und verschwindet, fließen in die Hauptsourceelektrode. Die Lade- und Entladeströme, welche in die Abfragesignal-Aufnahmesourceelektrode fließen, bestehen nur aus den Strömen zu und von der Verarmungsschicht, die sich von dem Übergang zwischen der Basisschicht der Zelle des Abfrageelementes und der hochohmigen Schicht erstreckt. Infolgedessen ist der transiente Abfragesignalstrom vermindert, wodurch eine lineare Beziehung zwischen dem Abfragesignalstrom und dem Hauptstrom zur Zeit des Einschaltens sichergestellt wird. Der Strom, welcher in dem stationären Zustand in die Abfragesignal-Aufnahmesourceelektrode fließt, ist auch vermindert. Folglich weist das MOS-Halbleiterbauelement einen geringeren Leistungsverlust auf.
  • Es ist offensichtlich, daß die Erfindung, welche auf den in 1 gezeigten IGBT angewendet wurde, auch auf einen vertikalen MOSFET angewendet werden kann, in welchem nur die n+-Drainschicht unter der n–-Schicht 1 liegt.
  • 5 und 6 sind beispielhafte Draufsichten, die einen p+-Bereich 14 zeigen, welcher in den Figuren schräg schraffiert ist. Wie in 5 zu erkennen, steht die Abfragesignal-Aufnahmesourceelektrode 12, angezeigt durch eine gestrichelte Linie, in Kontakt mit dem Abfrageeinheitelement 22, das vier quadratische p–-Basisschichten 41 aufweist. p–-Basisschichten 4 des Haupteinheitelementes 21 umgeben die Peripherie des Kontaktabschnitts der Abfragesignal-Aufnahmesourceelektrode 12. p–-Basisschichten 4 des Haupteinheitelementes 21 kontaktieren auch die Sourceelektrode 11. Die innere Kante der Sourceelektrode 11 kontaktiert den p+-Bereich 14.
  • In dem in 6 gezeigten Beispiel sind p–-Basisschichten 41 des Abfrageeinheitelementes 22, der p+-Bereich 14 und die p–-Basisschichten 4 des Haupteinheitelementes streifenförmig. Die p–-Basisschichten 41 erstrecken sich bis zu der Unterseite der Sourceelektrode 12. Die p+-Bereiche 14 sind in elektrischem Kontakt mit der Sourceelektrode 11 ausgebildet.

Claims (7)

  1. MOS-Halbleiterbauelement, das enthält: eine Halbleiterschicht (1) eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine Mehrzahl von ersten Bereichen (4, 41) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die wahlweise in einem Oberflächenbereich der Halbleiterschicht (1) ausgebildet sind, eine Mehrzahl von zweiten Bereichen (5, 51) des ersten Leitfähigkeitstyps, die in einem Oberflächenbereich des ersten Bereichs (4, 41) ausgebildet sind, Kanalbildungsbereiche (7, 71), die in den ersten Bereichen (4, 41) zwischen den zweiten Bereichen (5, 51) und der Halbleiterschicht (1) ausgebildet sind, eine Gateeleketrode (9), die auf einem Gateisolierfilm (8) ausgebildet ist, welcher auf jedem der Kanalbildungsbereiche (7, 71) ausgebildet ist, eine Hauptsourceelektrode (11), die einen ersten der Mehrzahl erster Bereiche (4) und einen ersten der Mehrzahl zweiter Bereiche (5) kontaktiert, eine Abfragesignal-Aufnahmesourceelektrode (12), die einen zweiten der Mehrzahl erster Bereiche (41) und einen zweiten der Mehrzahl zweiter Bereiche (51) kontaktiert, eine Widerstandseinrichtung (R) zum Vorsehen eines Widerstandes, der mit der Hauptsourceelektrode (11) und der Abfragesignal-Aufnahmesourceelektrode (12) verbunden ist, und einem dritten Bereich 14 des zweiten Leitfähigkeitstyps der in einem Oberflächenbereich der Halbleiterschicht (1) ausgebildet ist, welcher zwischen dem ersten der Mehr zahl erster Bereiche (4) und dem zweiten der Mehrzahl erster Bereiche (41) gelegen ist, wobei der dritte Bereich (14) von den ersten Bereichen (4, 41) entfernt gelegen ist und mit der Hauptsourceelektrode (11) in Kontakt steht.
  2. MOS-Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein vierter Bereich (2) des ersten Leitfähigkeitstyps mit hoher Störstellenkonzentration benachbart der Oberfläche der Halbleiterschicht (1) ausgebildet ist, welche der Oberfläche gegenüberliegt, in welcher die ersten Bereiche (4, 41) ausgebildet sind.
  3. MOS-Halbleiterbaulelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein fünfter Bereich des zweiten Leitfähigkeitstyps mit hoher Störstellenkonzentration benachbart der Oberfläche der Halbleiterschicht (1) ausgebildet ist, welche der Oberfläche gegenüberliegt, in welcher die ersten Bereiche (4, 41) ausgebildet sind.
  4. MOS-Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine gemeinsame Draineleketrode (D), die mit der Halbleiterschicht (1) verbunden ist.
  5. MOS-Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Gateisolierfilm (8) ausgebildete Gateleketrode (9) sich über wenigstens einen Teil des dritten Bereichs (14) erstreckt.
  6. MOS-Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Verarmungsschicht an einem Übergang des ersten Bereichs (4) und der Halbleiterschicht (1) gebildet wird in Reaktion auf das Anlegen von Leistung an die Gateelektrode (9) und eine zweite Verarmungsschicht an einem Übergang des dritten Bereichs (14) und der Halbleiterschicht (1) gebildet wird in Reaktion auf das Anlegen von Leistung an die Gateelektrode (9), wobei die erste und die zweite Verarmungsschicht ähnlich expandierbar sind.
  7. MOS-Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Bereiche Basisbereiche (4, 41) und die zweiten Bereiche Sourcebereiche (5, 51) sind.
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JPP3-136881 1991-06-10
JP3136881A JP2973588B2 (ja) 1991-06-10 1991-06-10 Ｍｏｓ型半導体装置
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4109183A1 (de) * 1990-03-20 1991-09-26 Fuji Electric Co Ltd Mos-halbleiterbauelement mit stromdetektoranschluss
DE3331329C2 (de) * 1982-09-07 1992-04-09 Rca Corp., New York, N.Y., Us

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3331329C2 (de) * 1982-09-07 1992-04-09 Rca Corp., New York, N.Y., Us
DE4109183A1 (de) * 1990-03-20 1991-09-26 Fuji Electric Co Ltd Mos-halbleiterbauelement mit stromdetektoranschluss

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