JP2672524B2 - 薄膜トランジスタ - Google Patents
薄膜トランジスタInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は液晶表示素子に用いる薄膜トランジスタ（TF
T）に係り、特にアクテイブマトリクス形液晶表示素子
におけるバツクライトによるトランジスタ特性の劣化を
防止するに好適な薄膜トランジスタに関する。 〔従来の技術〕 非晶質薄膜トランジスタにおけるオフ特性が、外部光
により劣化することを防止するための手法としては、従
来、例えば、特開昭59−54270号に記載されているごと
く素子上部に遮光膜を設したものがある。 また、ゲート電極で半導体膜を遮光した公知例として
は特開昭60−17962号公報があるが、該公知例ではソー
ス・ドレイン電極面での光の反射については全く考慮さ
れていない。 なお、ソース電極及びドレイン電極を細くし、ソース
電極及びドレイン電極とは別に線号線を設けた公知例と
しては特開昭62−120080号公報がある。 しかし、該公知例は信号線に半導体膜が重なって設け
られている為、半導体膜に光が当ると、隣りの薄膜トラ
ンジスタとの間でチャネルが形成され誤動作を起こす問
題があった。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上期従来技術は、基板表面からの光、すなわちバツク
ライトのもれ込み等については考慮されておらず、した
がって、ゲート側からの光照射における薄膜トランジス
タの特性の劣化防止には無効であった。 本発明の目的は、ゲート電極側からの光によつても特
性劣化しない薄膜トランジスタの構造を提供すことにあ
る。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は半導体チヤンネル部に入射する光を遮断す
ることで達成される。ここでチヤンネル部への光の入射
は、ゲート電極エツジ近傍に入射した光が、屈折もしく
は回折して半導体膜に入射するために発生する。これを
解決するためには、半導体膜をゲート電極よりも小さく
することにより達成される。 また、これによつて付隋的に発生し易くなる配線抵抗
の増加や断線の増加による液晶デイスプレイ特性の劣化
あるいは歩留の低下を防止するため、信号線をソース・
ドレイン電極から分岐させる構成を採用している。 〔作用〕 上記構成により半導体チヤンネル部に入射する光を遮
断できるので、薄膜トランジスタの特性劣化を防止でき
る。また、ソース電極，ドレイン電極を細くしたことに
よる、配線抵抗の増加や断線による不良率の増加は、信
号線を半導体膜に重ならない形で形成しているので、こ
の信号線を十分太くすることにより防止出来る。 〔実施例〕 以下実施例を用いて本発明を詳細に説明する。 本発明の実施例を説明するに先立ち、先ず実験例を説
明する。 （実験例） 第１図は、実験例における薄膜トランジスタの断面図
である。ガラス基板11上に、ゲート電極パターン３、ゲ
ート絶縁膜２、半導体膜パターン１が積層され、半導体
パターン１は、ゲート電極パターン３の内、ゲート絶縁
膜２を介して該半導体パターン１の下に配置されて薄膜
トランジスタの制御電極として働く部分であるゲート電
極より小さく形成される。実験によれば、絶縁膜の厚さ
0.3μｍのとき、半導体膜パターンとゲート電極の両者
のエツジ部同応の間隔が１μｍ以上あると、より効果的
で望ましい。数μｍ幅の極めて細いソース４ならびにド
レイン電極５が半導体膜パターン上に、ｎ形に高ドープ
された半導体膜６を介在して堆積されている。この電極
配置が極めて重要であり、単に、半導体膜をゲート電極
より小さくしただけでは遮光効果は不十分である。この
ことを第２図により説明する。この構造では、ソース・
ドレイン電極の幅を十分広くとり、電極パターン形成上
の欠陥の発生を低減でき、配線抵抗を低下できるという
利点がある。しかしながら、ゲート電極エツジから入射
した光は、ソース・ドレイン電極面で反射し、さらに、
ゲート電極で反射することにより、最終的に半導体膜に
入射する。われわれの実験では、半導体膜をゲート電極
幅よりも広く形成した従来構造より、逆に光電流は数倍
以上増加し、さらに、半導体膜端面にはｎ層が存在しな
いため、暗時のオフ特性が著しく劣化してしまう。以上
の理由により第１図の構成が有力なのである。 尚信号線として使用される電極（ここではソース電極
側として図示する）を細くすることによる配線抵抗の増
加、断線による歩留の低下は、第１図にTFTの左側に示
した如く、比較的太い信号線14を半導体膜にまつたく重
さならない形で形成することにより解決できる。 次にこの薄膜トランジスタの製造方法を説明する。第
３図に示すように、ガラス基板（図示せず）上に、Cr等
の金属膜を厚さ0.1μｍに堆積し、ホトエツチング法に
より、ゲート電極パターン３を形成した。次いで、Ｐ−
CVD法により、SiNと非晶質水素化シリコン（ａ−Si）膜
をそれぞれ0.3μｍ堆積し、さらにａ−SiにＰをドープ
したｎ形の膜を0.03μｍ堆積した。このａ−Si（ｉ）、
（ｎ）膜をプラズマエッチング法により、半導体膜パタ
ーン１を形成した後、Cr/AL2重膜を堆積し、ソース・ド
レイン電極４、５を形成し、ｎ層をやはりプラズマエッ
チ法によりチャネル部から除去した。これらのパターン
形成の際、ソース・ドレイン電極は、チャンネルの長さ
方向（図のＸ方向、チャンネル長方向と称する。）では
必ず、ａ−Si上に存在する如く形成した。なお、ａ−Si
膜上で、ソース電極，ドレイン電極双方が同時に延在す
る、チャンネル長方向に垂直な方向（図のＹ方向）の長
さをチャンネル幅と称する。その後、透明電極としてIT
O膜パターン７を形成しさらに全面にSiN膜をパツシベー
シヨン膜図示せずとして形成した。その後、TFTのａ−S
iパターンを少くとも覆うように上部遮光膜パターン
（図示せず）を形成した。 このようにして得た薄膜トランジスタを使用した液晶
デイスプレイはゲート電極側から10万Lx以上の光照射を
行なつても特性の劣化は見られなかつた。 なお、ここでは、ソース・ドレイン電極をａ−Siパタ
ーンと別のマスクで形成したが、第４図に示すごとくパ
ターン形成時にあらかじめソース・ドレイン電極用金属
膜の内Cr8のみを堆積し、両者を同時にエツチングした
後、もう一度、ソース・ドレイン電極の内ＡL膜９を堆
積しａ−Si膜パターンより内側になるようにパターン化
すれば、マスク合せ精度が少々悪くても必ずａ−Si上に
ソース・ドレイン電極を形成できることは言うまでもな
い。 また、第３図に示した平面図では、ドレイン電極５が
Ｘ方向では完全にａ−Siのエツジ部から除外された構造
となつているが、本発明の原理からも明かなとうり、第
５図に示すごとく、ドレイン電極の一部12（例えばＹ方
向の長さの10〜20％程度）がエツジを交叉しても遮光効
果の劣化はあまり大きくない。その場合、ドレイン電極
５とITO7との接触をより確実に出来ることは言うまでも
ない。 （実施例） 本実施例は、電極を細くしたことによる配線抵抗の増
加や断線による歩留の低下を防止するために、比較的太
い信号線を半導体膜にまつたく重さならない形で形成し
た実施例である。第６図および第７図により説明する。
ガラス基板（図示せず）上に、Cr等の金属膜を厚さ0.1
μｍに堆積し、ホトエツチング法により、ゲート電極パ
ターン３を形成した。次いで、Ｐ−CVD法により、SiNと
非晶質水素化シリコン（ａ−Si）膜をそれぞれ約0.3μ
ｍ堆積し、さらにＰを２％程度ドープしたｎ形のａ−Si
を0.03μｍ堆積した。このａ−Siのｉとｎ膜をプラズマ
エツチング法により半導体膜パターン１を形成した後、
（その際ａ−Siパターンをゲート電極から２μｍ後退さ
せて形成した）Cr/ALの２重膜を形成し、ＡL９をホトエ
ツチング法で加工することにより、信号線14とａ−Siエ
ツジ部15にのみ形成した。次いで、ホトエツチング法に
より、Cr膜８をソース４とドレイン５パターンとして形
成した。ここで、信号線部のA1パターンの幅は10μｍと
しソース・ドレイン電極部のCrパターンは３μｍとし
た。その後、チヤンネル部のｎ層をプラズマエツチ法に
より除去した。さらに、透明電極パターン７を形成し、
全面にSiN膜をパツシベーシヨン膜（図示せず）として
形成した。最後に、ａ−Siパターンを少くとも覆うごと
く上部遮光膜パターン（図示せず）を積層した。 このようにして得た薄膜トランジスタを使用した液晶
デイスプレイはゲート電極側から10万lx以上の光照射を
行なつても特性の劣化はなく、信号線の断線による歩留
低下や抵抗の増加による画質の劣化も見られなかつた。 なお、ここでは、ａ−Siパターンをゲート電極エツジ
から２μｍ後退させて形成したが、この幅を５μｍ程度
に増加させても特性上大きな差は見られなかつた。ま
た、ソース・ドレイン電極の位置は、ａ−Si上で数μｍ
程度移動してもゲート電極との間に生ずる静電容量に変
化が生じないため（ソースもしくはドレイン電極の幅の
みで決まるため）、マスク合せ裕度も増加した。 また、第３図に示した平面図では、ドレイン電極５が
Ｘ方向では完全にａ−Siのエツジ部から除外された構造
となつているが、本発明の原理からも明かなとうり、ド
レイン電極の一部が、例えばＹ方向の長さの10〜20％程
度、エツジ部を交叉してもゲート電極の遮光効果の劣化
はあまり大きくない。その場合、ドレイン電極５とITO7
との接触をより確実に出来ることは言うまでもない。 本実施例によれば、比較的太い信号線が半導体膜にま
つたく重さならない形で形成されているので、配線抵抗
の低減や配線の断線による歩留の低下防止により効果的
である。 〔発明の効果〕 本発明によれば、光の遮断により、光照射による薄膜
トランジスタの特性劣化を防止でき、さらに、瞬時での
特性劣化も防止することが出来る。そのため良好な特性
の液晶デイスプレイを実現できる。
T）に係り、特にアクテイブマトリクス形液晶表示素子
におけるバツクライトによるトランジスタ特性の劣化を
防止するに好適な薄膜トランジスタに関する。 〔従来の技術〕 非晶質薄膜トランジスタにおけるオフ特性が、外部光
により劣化することを防止するための手法としては、従
来、例えば、特開昭59−54270号に記載されているごと
く素子上部に遮光膜を設したものがある。 また、ゲート電極で半導体膜を遮光した公知例として
は特開昭60−17962号公報があるが、該公知例ではソー
ス・ドレイン電極面での光の反射については全く考慮さ
れていない。 なお、ソース電極及びドレイン電極を細くし、ソース
電極及びドレイン電極とは別に線号線を設けた公知例と
しては特開昭62−120080号公報がある。 しかし、該公知例は信号線に半導体膜が重なって設け
られている為、半導体膜に光が当ると、隣りの薄膜トラ
ンジスタとの間でチャネルが形成され誤動作を起こす問
題があった。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上期従来技術は、基板表面からの光、すなわちバツク
ライトのもれ込み等については考慮されておらず、した
がって、ゲート側からの光照射における薄膜トランジス
タの特性の劣化防止には無効であった。 本発明の目的は、ゲート電極側からの光によつても特
性劣化しない薄膜トランジスタの構造を提供すことにあ
る。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は半導体チヤンネル部に入射する光を遮断す
ることで達成される。ここでチヤンネル部への光の入射
は、ゲート電極エツジ近傍に入射した光が、屈折もしく
は回折して半導体膜に入射するために発生する。これを
解決するためには、半導体膜をゲート電極よりも小さく
することにより達成される。 また、これによつて付隋的に発生し易くなる配線抵抗
の増加や断線の増加による液晶デイスプレイ特性の劣化
あるいは歩留の低下を防止するため、信号線をソース・
ドレイン電極から分岐させる構成を採用している。 〔作用〕 上記構成により半導体チヤンネル部に入射する光を遮
断できるので、薄膜トランジスタの特性劣化を防止でき
る。また、ソース電極，ドレイン電極を細くしたことに
よる、配線抵抗の増加や断線による不良率の増加は、信
号線を半導体膜に重ならない形で形成しているので、こ
の信号線を十分太くすることにより防止出来る。 〔実施例〕 以下実施例を用いて本発明を詳細に説明する。 本発明の実施例を説明するに先立ち、先ず実験例を説
明する。 （実験例） 第１図は、実験例における薄膜トランジスタの断面図
である。ガラス基板11上に、ゲート電極パターン３、ゲ
ート絶縁膜２、半導体膜パターン１が積層され、半導体
パターン１は、ゲート電極パターン３の内、ゲート絶縁
膜２を介して該半導体パターン１の下に配置されて薄膜
トランジスタの制御電極として働く部分であるゲート電
極より小さく形成される。実験によれば、絶縁膜の厚さ
0.3μｍのとき、半導体膜パターンとゲート電極の両者
のエツジ部同応の間隔が１μｍ以上あると、より効果的
で望ましい。数μｍ幅の極めて細いソース４ならびにド
レイン電極５が半導体膜パターン上に、ｎ形に高ドープ
された半導体膜６を介在して堆積されている。この電極
配置が極めて重要であり、単に、半導体膜をゲート電極
より小さくしただけでは遮光効果は不十分である。この
ことを第２図により説明する。この構造では、ソース・
ドレイン電極の幅を十分広くとり、電極パターン形成上
の欠陥の発生を低減でき、配線抵抗を低下できるという
利点がある。しかしながら、ゲート電極エツジから入射
した光は、ソース・ドレイン電極面で反射し、さらに、
ゲート電極で反射することにより、最終的に半導体膜に
入射する。われわれの実験では、半導体膜をゲート電極
幅よりも広く形成した従来構造より、逆に光電流は数倍
以上増加し、さらに、半導体膜端面にはｎ層が存在しな
いため、暗時のオフ特性が著しく劣化してしまう。以上
の理由により第１図の構成が有力なのである。 尚信号線として使用される電極（ここではソース電極
側として図示する）を細くすることによる配線抵抗の増
加、断線による歩留の低下は、第１図にTFTの左側に示
した如く、比較的太い信号線14を半導体膜にまつたく重
さならない形で形成することにより解決できる。 次にこの薄膜トランジスタの製造方法を説明する。第
３図に示すように、ガラス基板（図示せず）上に、Cr等
の金属膜を厚さ0.1μｍに堆積し、ホトエツチング法に
より、ゲート電極パターン３を形成した。次いで、Ｐ−
CVD法により、SiNと非晶質水素化シリコン（ａ−Si）膜
をそれぞれ0.3μｍ堆積し、さらにａ−SiにＰをドープ
したｎ形の膜を0.03μｍ堆積した。このａ−Si（ｉ）、
（ｎ）膜をプラズマエッチング法により、半導体膜パタ
ーン１を形成した後、Cr/AL2重膜を堆積し、ソース・ド
レイン電極４、５を形成し、ｎ層をやはりプラズマエッ
チ法によりチャネル部から除去した。これらのパターン
形成の際、ソース・ドレイン電極は、チャンネルの長さ
方向（図のＸ方向、チャンネル長方向と称する。）では
必ず、ａ−Si上に存在する如く形成した。なお、ａ−Si
膜上で、ソース電極，ドレイン電極双方が同時に延在す
る、チャンネル長方向に垂直な方向（図のＹ方向）の長
さをチャンネル幅と称する。その後、透明電極としてIT
O膜パターン７を形成しさらに全面にSiN膜をパツシベー
シヨン膜図示せずとして形成した。その後、TFTのａ−S
iパターンを少くとも覆うように上部遮光膜パターン
（図示せず）を形成した。 このようにして得た薄膜トランジスタを使用した液晶
デイスプレイはゲート電極側から10万Lx以上の光照射を
行なつても特性の劣化は見られなかつた。 なお、ここでは、ソース・ドレイン電極をａ−Siパタ
ーンと別のマスクで形成したが、第４図に示すごとくパ
ターン形成時にあらかじめソース・ドレイン電極用金属
膜の内Cr8のみを堆積し、両者を同時にエツチングした
後、もう一度、ソース・ドレイン電極の内ＡL膜９を堆
積しａ−Si膜パターンより内側になるようにパターン化
すれば、マスク合せ精度が少々悪くても必ずａ−Si上に
ソース・ドレイン電極を形成できることは言うまでもな
い。 また、第３図に示した平面図では、ドレイン電極５が
Ｘ方向では完全にａ−Siのエツジ部から除外された構造
となつているが、本発明の原理からも明かなとうり、第
５図に示すごとく、ドレイン電極の一部12（例えばＹ方
向の長さの10〜20％程度）がエツジを交叉しても遮光効
果の劣化はあまり大きくない。その場合、ドレイン電極
５とITO7との接触をより確実に出来ることは言うまでも
ない。 （実施例） 本実施例は、電極を細くしたことによる配線抵抗の増
加や断線による歩留の低下を防止するために、比較的太
い信号線を半導体膜にまつたく重さならない形で形成し
た実施例である。第６図および第７図により説明する。
ガラス基板（図示せず）上に、Cr等の金属膜を厚さ0.1
μｍに堆積し、ホトエツチング法により、ゲート電極パ
ターン３を形成した。次いで、Ｐ−CVD法により、SiNと
非晶質水素化シリコン（ａ−Si）膜をそれぞれ約0.3μ
ｍ堆積し、さらにＰを２％程度ドープしたｎ形のａ−Si
を0.03μｍ堆積した。このａ−Siのｉとｎ膜をプラズマ
エツチング法により半導体膜パターン１を形成した後、
（その際ａ−Siパターンをゲート電極から２μｍ後退さ
せて形成した）Cr/ALの２重膜を形成し、ＡL９をホトエ
ツチング法で加工することにより、信号線14とａ−Siエ
ツジ部15にのみ形成した。次いで、ホトエツチング法に
より、Cr膜８をソース４とドレイン５パターンとして形
成した。ここで、信号線部のA1パターンの幅は10μｍと
しソース・ドレイン電極部のCrパターンは３μｍとし
た。その後、チヤンネル部のｎ層をプラズマエツチ法に
より除去した。さらに、透明電極パターン７を形成し、
全面にSiN膜をパツシベーシヨン膜（図示せず）として
形成した。最後に、ａ−Siパターンを少くとも覆うごと
く上部遮光膜パターン（図示せず）を積層した。 このようにして得た薄膜トランジスタを使用した液晶
デイスプレイはゲート電極側から10万lx以上の光照射を
行なつても特性の劣化はなく、信号線の断線による歩留
低下や抵抗の増加による画質の劣化も見られなかつた。 なお、ここでは、ａ−Siパターンをゲート電極エツジ
から２μｍ後退させて形成したが、この幅を５μｍ程度
に増加させても特性上大きな差は見られなかつた。ま
た、ソース・ドレイン電極の位置は、ａ−Si上で数μｍ
程度移動してもゲート電極との間に生ずる静電容量に変
化が生じないため（ソースもしくはドレイン電極の幅の
みで決まるため）、マスク合せ裕度も増加した。 また、第３図に示した平面図では、ドレイン電極５が
Ｘ方向では完全にａ−Siのエツジ部から除外された構造
となつているが、本発明の原理からも明かなとうり、ド
レイン電極の一部が、例えばＹ方向の長さの10〜20％程
度、エツジ部を交叉してもゲート電極の遮光効果の劣化
はあまり大きくない。その場合、ドレイン電極５とITO7
との接触をより確実に出来ることは言うまでもない。 本実施例によれば、比較的太い信号線が半導体膜にま
つたく重さならない形で形成されているので、配線抵抗
の低減や配線の断線による歩留の低下防止により効果的
である。 〔発明の効果〕 本発明によれば、光の遮断により、光照射による薄膜
トランジスタの特性劣化を防止でき、さらに、瞬時での
特性劣化も防止することが出来る。そのため良好な特性
の液晶デイスプレイを実現できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実験例の薄膜トランジスタの断面
図、第２図は比較用の薄膜トランジスタの断面図、第３
図は一実験例の平面図、第４図および第５図は他の実験
例を示す図、第６図は本発明の一実施例の薄膜トランジ
スタの平面図、第７図は本発明の一実施例の変形例を示
す図である。 １……半導体膜、２……ゲート絶縁膜、３……ゲート電
極、４……ソース電極、５……ドレイン電極。
図、第２図は比較用の薄膜トランジスタの断面図、第３
図は一実験例の平面図、第４図および第５図は他の実験
例を示す図、第６図は本発明の一実施例の薄膜トランジ
スタの平面図、第７図は本発明の一実施例の変形例を示
す図である。 １……半導体膜、２……ゲート絶縁膜、３……ゲート電
極、４……ソース電極、５……ドレイン電極。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 塚田 俊久
東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地
株式会社日立製作所中央研究所内
(56)参考文献 特開 昭62−120080（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−17962（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．薄膜トランジスタの平面配置図において、 長方形状のソース電極及びドレイン電極が、それらの長
辺が互いに平行になるように半導体膜上に対向配置さ
れ、 前記ソース電極から前記ドレイン電極へ向かう方向をチ
ャンネル長方向と定義し、 前記半導体膜上で、前記ソース電極，ドレイン電極双方
が同時に延在する、前記チャンネル長方向に垂直な方向
の長さをチャンネル幅と定義した場合、 このチャンネル幅内においては、前記半導体膜はゲート
電極の存在する領域内にあり、かつ前記ソース電極及び
ドレイン電極がともに前記半導体膜の存在する領域内に
あり、 前記半導体膜の存在する領域外において、前記ソース電
極，ドレイン電極がなす上記長方形状の長辺に平行に延
在する信号線が存在し、この信号線に上記ソース電極，
ドレイン電極の何れか一方の短辺部が電気的に接続され
ていることを特徴とする薄膜トランジスタ。 ２．上記ソース電極及びドレイン電極は異なる２層の金
属より成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の薄膜トランジスタ。 ３．上記信号線は異なる２層の金属より成ることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜トランジスタ。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP24782787A JP2672524B2 (ja) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | 薄膜トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24782787A JP2672524B2 (ja) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | 薄膜トランジスタ |
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Family
ID=17169258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24782787A Expired - Lifetime JP2672524B2 (ja) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | 薄膜トランジスタ |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP2672524B2 (ja) |
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-
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Also Published As
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| JPH0191468A (ja) | 1989-04-11 |
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