JP3376745B2 - 半導体装置の製造方法及び半導体装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法及び半導体装置Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上の電極と
の接続をTAB方式などで行うために電極上にバンプ電
極を備えた半導体装置およびその製造方法に関する。
の接続をTAB方式などで行うために電極上にバンプ電
極を備えた半導体装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、半導体集積回路チップの高密度
実装を実現するためにTAB方式で行う場合、ボンディ
ング用の突起部であるバンプ電極が半導体基板上に形成
される。図2はそのようなバンプ電極部の断面構造を示
す。図において、シリコン基板1上に形成されたAl電
極のパッド部2を覆ってプラズマCVD法で形成された
窒化膜などのパッシベーション膜3の開口部でAlとの
密着性のよいTi膜4が接触し、その上に拡散防止のバ
リア作用をもつPd膜5が積層されている。この下地金
属膜を覆うレジスト膜よりなる図示しない選択マスクを
用いての電解めっき法によりマスク開口部にバンプ電極
6が形成されている。バリア電極6の下および近接部分
を除いて下地金属膜4、5はウェットエッチングにより
除去されている。
実装を実現するためにTAB方式で行う場合、ボンディ
ング用の突起部であるバンプ電極が半導体基板上に形成
される。図2はそのようなバンプ電極部の断面構造を示
す。図において、シリコン基板1上に形成されたAl電
極のパッド部2を覆ってプラズマCVD法で形成された
窒化膜などのパッシベーション膜3の開口部でAlとの
密着性のよいTi膜4が接触し、その上に拡散防止のバ
リア作用をもつPd膜5が積層されている。この下地金
属膜を覆うレジスト膜よりなる図示しない選択マスクを
用いての電解めっき法によりマスク開口部にバンプ電極
6が形成されている。バリア電極6の下および近接部分
を除いて下地金属膜4、5はウェットエッチングにより
除去されている。
【0003】TAB方式では、このバンプ電極にテープ
キャリア上のリードを接続するインナリードボンディン
グ (以下ILBと記す) 工程が行われる。この工程は、
図3に示すように、バンプ電極6に重ね合わせたテープ
キャリアのリード7の上から250〜450℃に加熱し
たボンディング用のツール8で30〜60gの荷重の加
圧を行い、バンプ電極6とリード7の材料同志を熱圧着
もしくは合金化で接合する。
キャリア上のリードを接続するインナリードボンディン
グ (以下ILBと記す) 工程が行われる。この工程は、
図3に示すように、バンプ電極6に重ね合わせたテープ
キャリアのリード7の上から250〜450℃に加熱し
たボンディング用のツール8で30〜60gの荷重の加
圧を行い、バンプ電極6とリード7の材料同志を熱圧着
もしくは合金化で接合する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述のようなILB工
程では以下のような問題が生ずる。 (1) ツール8の加圧によって、シリコン基板1とバンプ
電極6の間に応力が集中し、特にAl電極パッド部2に
は剪断応力が働く。このような応力によりパッド部2の
直下のシリコン基板1に亀裂が入るなどのいわゆるクレ
タリングが起こることがある。
程では以下のような問題が生ずる。 (1) ツール8の加圧によって、シリコン基板1とバンプ
電極6の間に応力が集中し、特にAl電極パッド部2に
は剪断応力が働く。このような応力によりパッド部2の
直下のシリコン基板1に亀裂が入るなどのいわゆるクレ
タリングが起こることがある。
【0005】(2) 図に示すように、バンプ電極6の上面
中央部には凹部61がある。この凹部61は、Al電極
パッド部2の表面上の下地金属膜4、5が周囲のパッシ
ベーション膜3の上面まで延びて凹形になっているた
め、その上に電着されるバンプ電極6の上面に必然的に
生ずるものである。このような凹部61の存在により、
リード7とバンプ電極6との接触面積が少なくなり、接
触強度の低下や接触抵抗の増大がひき起こされる。
中央部には凹部61がある。この凹部61は、Al電極
パッド部2の表面上の下地金属膜4、5が周囲のパッシ
ベーション膜3の上面まで延びて凹形になっているた
め、その上に電着されるバンプ電極6の上面に必然的に
生ずるものである。このような凹部61の存在により、
リード7とバンプ電極6との接触面積が少なくなり、接
触強度の低下や接触抵抗の増大がひき起こされる。
【0006】一方、Al電極におけるよく知られた問題
点として、図4のA部に示すようなAlヒロックと呼ば
れる突起21の成長がある。このAlヒロック21は、
半導体基板とAl膜の熱膨脹係数の違いによって、Al
電極膜が圧縮力を受け成長するとされている。半導体集
積回路の製造工程では、Alパッド部2上のパッシベー
ション膜3を開口した後に、プラズマダメージを回復さ
せるため400℃前後で熱処理するが、この時熱によっ
てAlヒロック21が成長する。高いものでは高さ1.5
μmになる。このAlヒロックにより、バンプ電極6を
備えた半導体装置の製造工程では以下のような問題が生
ずる。
点として、図4のA部に示すようなAlヒロックと呼ば
れる突起21の成長がある。このAlヒロック21は、
半導体基板とAl膜の熱膨脹係数の違いによって、Al
電極膜が圧縮力を受け成長するとされている。半導体集
積回路の製造工程では、Alパッド部2上のパッシベー
ション膜3を開口した後に、プラズマダメージを回復さ
せるため400℃前後で熱処理するが、この時熱によっ
てAlヒロック21が成長する。高いものでは高さ1.5
μmになる。このAlヒロックにより、バンプ電極6を
備えた半導体装置の製造工程では以下のような問題が生
ずる。
【0007】(1)下地金属膜4、5の上に電解めっきに
よりバンプ電極6を形成する前に、良好なめっきができ
るようにバリア金属膜5表面の自然酸化膜をウェットエ
ッチングにより除去する。Alヒロック21がオーバー
ハングしていると、その上に形成されるバリア金属膜5
のカバレージが悪くなり、ウェットエッチングした際に
バリア金属膜5が覆い切れなかった下地金属膜4がエッ
チングされてしまい、Alパッド部2が露出してしま
う。このためこの部分だけめっきが着かなくなる。
よりバンプ電極6を形成する前に、良好なめっきができ
るようにバリア金属膜5表面の自然酸化膜をウェットエ
ッチングにより除去する。Alヒロック21がオーバー
ハングしていると、その上に形成されるバリア金属膜5
のカバレージが悪くなり、ウェットエッチングした際に
バリア金属膜5が覆い切れなかった下地金属膜4がエッ
チングされてしまい、Alパッド部2が露出してしま
う。このためこの部分だけめっきが着かなくなる。
【0008】(2)Alパッド部2上にAlヒロック21
が存在すると、図4に示すようにその上に形成されたバ
ンプ電極6の表面にも突起62が生ずる。特に、バンプ
電極6が薄型の場合、このような突起62を有する凹凸
表面が、実装時の接触不良あるいは接続強度の低下につ
ながる。本発明の目的は、上述の問題を解決し、バンプ
電極への接続導体の接合の際にバンプ電極直下部分に損
傷が生ずることがなく、またバンプ電極と接続導体との
接触強度が十分で接触抵抗の低い半導体装置、同時に半
導体基板上の電極がAlよりなる場合にAlヒロックが
生ずることのない半導体装置の製造方法を提供すること
にある。
が存在すると、図4に示すようにその上に形成されたバ
ンプ電極6の表面にも突起62が生ずる。特に、バンプ
電極6が薄型の場合、このような突起62を有する凹凸
表面が、実装時の接触不良あるいは接続強度の低下につ
ながる。本発明の目的は、上述の問題を解決し、バンプ
電極への接続導体の接合の際にバンプ電極直下部分に損
傷が生ずることがなく、またバンプ電極と接続導体との
接触強度が十分で接触抵抗の低い半導体装置、同時に半
導体基板上の電極がAlよりなる場合にAlヒロックが
生ずることのない半導体装置の製造方法を提供すること
にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、半導体基板上に形成された電極上にバン
プ電極を有する半導体装置の製造方法において、 前記
電極を含めて前記半導体基板上を絶縁膜で覆う工程と、
前記絶縁膜のうち前記電極上のバンプ電極形成部の周縁
上近傍でかつ前記バンプ電極形成部以外の部分に選択的
に開口部を明ける工程と、前記開口部で前記電極に接触
するとともに前記バンプ電極形成部上の前記絶縁膜を覆
う下地金属膜を形成する工程と、前記バンプ電極形成部
上の前記下地金属膜上にバンプ電極を形成する工程とを
含むものとする。また、半導体基板上の電極がAlより
なり、半導体基板上の電極を絶縁膜で覆う工程の後にA
l電極の熱処理工程を備えることが有効である。さら
に、半導体基板上に形成された電極上にバンプ電極を有
する半導体装置において、前記電極上のバンプ電極形成
部の周縁上近傍でかつ前記バンプ電極形成部以外の部分
に開口部が選択的に明けられた絶縁膜と、前記開口部で
前記電極に接触するとともに前記バンプ電極形成部上の
前記絶縁膜上に形成された下地金属膜と、前記バンプ電
極形成部上の前記下地金属膜上に形成されたバンプ電極
とが備えられたことでよい。
に、本発明は、半導体基板上に形成された電極上にバン
プ電極を有する半導体装置の製造方法において、 前記
電極を含めて前記半導体基板上を絶縁膜で覆う工程と、
前記絶縁膜のうち前記電極上のバンプ電極形成部の周縁
上近傍でかつ前記バンプ電極形成部以外の部分に選択的
に開口部を明ける工程と、前記開口部で前記電極に接触
するとともに前記バンプ電極形成部上の前記絶縁膜を覆
う下地金属膜を形成する工程と、前記バンプ電極形成部
上の前記下地金属膜上にバンプ電極を形成する工程とを
含むものとする。また、半導体基板上の電極がAlより
なり、半導体基板上の電極を絶縁膜で覆う工程の後にA
l電極の熱処理工程を備えることが有効である。さら
に、半導体基板上に形成された電極上にバンプ電極を有
する半導体装置において、前記電極上のバンプ電極形成
部の周縁上近傍でかつ前記バンプ電極形成部以外の部分
に開口部が選択的に明けられた絶縁膜と、前記開口部で
前記電極に接触するとともに前記バンプ電極形成部上の
前記絶縁膜上に形成された下地金属膜と、前記バンプ電
極形成部上の前記下地金属膜上に形成されたバンプ電極
とが備えられたことでよい。
【0010】
【作用】バンプ電極は下地金属膜を介して電極とその周
縁部近傍でのみ接触し、中央部には絶縁膜が介在するた
め、この絶縁膜がツールによる加圧時の応力緩衝層とし
て働き、バンプ電極直下部分に損傷の生ずるのを防ぐ。
また、バンプ電極形成部の電極中央部上に絶縁膜が残っ
ているため、その上に下地金属膜を介して電着されるバ
ンプ電極の表面には凹部が形成されず平坦である。従っ
て、バンプ電極上面と接続導体との接触面積は増加し、
良好な接合が生ずる。さらに、電極がAlよりなる場
合、絶縁膜で基板を覆った後にAl電極の熱処理をし
て、例えばプラズマエッチングの際のダメージの回復、
あるいはAl電極のシンターを行っても、少なくともA
l電極中央部上に絶縁膜が残っているため、その絶縁膜
がそのあとの熱処理時のAlヒロックの成長を抑制する
役をする。絶縁膜の上に形成されるバンプ電極上面に突
起が生ずることもない。
縁部近傍でのみ接触し、中央部には絶縁膜が介在するた
め、この絶縁膜がツールによる加圧時の応力緩衝層とし
て働き、バンプ電極直下部分に損傷の生ずるのを防ぐ。
また、バンプ電極形成部の電極中央部上に絶縁膜が残っ
ているため、その上に下地金属膜を介して電着されるバ
ンプ電極の表面には凹部が形成されず平坦である。従っ
て、バンプ電極上面と接続導体との接触面積は増加し、
良好な接合が生ずる。さらに、電極がAlよりなる場
合、絶縁膜で基板を覆った後にAl電極の熱処理をし
て、例えばプラズマエッチングの際のダメージの回復、
あるいはAl電極のシンターを行っても、少なくともA
l電極中央部上に絶縁膜が残っているため、その絶縁膜
がそのあとの熱処理時のAlヒロックの成長を抑制する
役をする。絶縁膜の上に形成されるバンプ電極上面に突
起が生ずることもない。
【0011】
【実施例】以下、図2、図3、図4と共通の部分に同一
の符号を付した図を引用して本発明の実施例の半導体集
積回路製造工程について述べる。図1 (a) 〜 (d) に
示した本発明の一実施例の製造工程は次の通りである。 図1 (a) :シリコン基板1上に厚さ1μm、幅80μ
mのAl電極パッド部2を形成、次にプラズマCVD法
により絶縁性パッシベーション膜であるシリコン窒化膜
3を1〜1.5μmの厚さに堆積し、バンプ電極形成部周
縁にバンプ電極とパッド部とのコンタクトを取るための
幅15μmの開口部31をプラズマエッチングし窒化膜
を選択的に除去することによって明ける。そのあとプラ
ズマダメージの回復のため400℃前後で熱処理する。
の符号を付した図を引用して本発明の実施例の半導体集
積回路製造工程について述べる。図1 (a) 〜 (d) に
示した本発明の一実施例の製造工程は次の通りである。 図1 (a) :シリコン基板1上に厚さ1μm、幅80μ
mのAl電極パッド部2を形成、次にプラズマCVD法
により絶縁性パッシベーション膜であるシリコン窒化膜
3を1〜1.5μmの厚さに堆積し、バンプ電極形成部周
縁にバンプ電極とパッド部とのコンタクトを取るための
幅15μmの開口部31をプラズマエッチングし窒化膜
を選択的に除去することによって明ける。そのあとプラ
ズマダメージの回復のため400℃前後で熱処理する。
【0012】図1 (b) :パッシベーション膜3の全面
に第一下地金属膜のTi膜4を0.4μmの厚さに、その
上に第二下地金属膜のPd膜5を0.5μmの厚さに蒸着
法あるいはスパッタ法で成膜する。次に、図示しないレ
ジスト膜により選択マスクを形成し、Ti膜5をバンプ
電極形成部とパッシベーション膜3の開口部31内の部
分を残すようにウェットエッチングする。
に第一下地金属膜のTi膜4を0.4μmの厚さに、その
上に第二下地金属膜のPd膜5を0.5μmの厚さに蒸着
法あるいはスパッタ法で成膜する。次に、図示しないレ
ジスト膜により選択マスクを形成し、Ti膜5をバンプ
電極形成部とパッシベーション膜3の開口部31内の部
分を残すようにウェットエッチングする。
【0013】図1 (c) :Al電極パッド部2上部のパ
ッシベーション膜3上にバンプ電極が形成できるよう図
示しないレジスト膜の選択マスクを形成する。次に、P
d膜5の上に電解めっき法によりバンプ電極6を形成
し、そのあとレジスト膜を剥離する。 図1 (d) :Pd膜5をマスクとして、Ti膜4をウェ
ットエッチングし、パッド部2の上のみに残す。
ッシベーション膜3上にバンプ電極が形成できるよう図
示しないレジスト膜の選択マスクを形成する。次に、P
d膜5の上に電解めっき法によりバンプ電極6を形成
し、そのあとレジスト膜を剥離する。 図1 (d) :Pd膜5をマスクとして、Ti膜4をウェ
ットエッチングし、パッド部2の上のみに残す。
【0014】図5 (a) 〜 (e) に示す本発明の別の実
施例の半導体集積回路製造工程は次の通りである。 図5 (a) :シリコン基板1上にAl電極パッド部2を
形成、次にプラズマCVD法によりパッシベーション膜
であるシリコン窒化膜3をパッド部2と同等の0.8〜1.
0μmの膜厚だけ堆積し、次いでパッド部2が露出する
までプラズマエッチングする。
施例の半導体集積回路製造工程は次の通りである。 図5 (a) :シリコン基板1上にAl電極パッド部2を
形成、次にプラズマCVD法によりパッシベーション膜
であるシリコン窒化膜3をパッド部2と同等の0.8〜1.
0μmの膜厚だけ堆積し、次いでパッド部2が露出する
までプラズマエッチングする。
【0015】図5 (b) :窒化膜3およびAlパッド部
2上に回転数、2〜4×103 rpmのスピンコータを
用いてポリイミド樹脂膜9を1.0〜1.2μm厚に塗布す
る。次に、バンプ電極形成部以外の場所でバンプ電極と
Al電極パッド部のコンタクトを取るため、選択的にポ
リイミド樹脂膜9を除去して開口部91を明ける。この
時のエッチングには、有機アルカリのテトラメチルハイ
ドロアンモニュームを用いる。次いで、250〜350
℃の温度で熱処理を加えイミド化を促進させ膜7の硬化
を行う。
2上に回転数、2〜4×103 rpmのスピンコータを
用いてポリイミド樹脂膜9を1.0〜1.2μm厚に塗布す
る。次に、バンプ電極形成部以外の場所でバンプ電極と
Al電極パッド部のコンタクトを取るため、選択的にポ
リイミド樹脂膜9を除去して開口部91を明ける。この
時のエッチングには、有機アルカリのテトラメチルハイ
ドロアンモニュームを用いる。次いで、250〜350
℃の温度で熱処理を加えイミド化を促進させ膜7の硬化
を行う。
【0016】図5 (c) :ポリイミド樹脂膜9の全面に
第一下地金属膜のTi膜4を0.4μmの厚さに、第二下
地金属膜のPd膜5を0.5μmの厚さに蒸着法やスパッ
タ法で形成する。次に、図示しないレジスト膜により選
択マスクを形成し、バンプ電極形成部とポリイミド樹脂
膜9の開口部91内の部分を残すようにPd膜5をウェ
ットエッチングする。
第一下地金属膜のTi膜4を0.4μmの厚さに、第二下
地金属膜のPd膜5を0.5μmの厚さに蒸着法やスパッ
タ法で形成する。次に、図示しないレジスト膜により選
択マスクを形成し、バンプ電極形成部とポリイミド樹脂
膜9の開口部91内の部分を残すようにPd膜5をウェ
ットエッチングする。
【0017】図5 (d) :Alパッド2上部のポリイミ
ド樹脂7上にバンプ電極が形成できるよう、図示しない
レジスト膜の選択マスクを形成する。次に、Pd膜5上
に電解めっき法によりバンプ電極6を形成し、そのあと
レジスト膜を剥離する。 図5 (e) :Pd膜5をマスクとして、Ti膜4をウェ
ットエッチングし、パッド部2の上のみ残す。
ド樹脂7上にバンプ電極が形成できるよう、図示しない
レジスト膜の選択マスクを形成する。次に、Pd膜5上
に電解めっき法によりバンプ電極6を形成し、そのあと
レジスト膜を剥離する。 図5 (e) :Pd膜5をマスクとして、Ti膜4をウェ
ットエッチングし、パッド部2の上のみ残す。
【0018】図1、図4に示したいずれの実施例におい
ても、熱処理時に成長するAlヒロックの高さを0.3μ
mにまで抑えることができる。
ても、熱処理時に成長するAlヒロックの高さを0.3μ
mにまで抑えることができる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、バンプ電極と半導体基
板上に電極パッド部の間にパッシベーション膜その他の
膜が介在しているため、この絶縁膜がパッド部直下の層
を保護することにより、ILB時の損傷の発生を防止す
ることができた。また、熱処理時にAl電極パッド部に
おけるAlヒロックの成長を絶縁膜が抑制する役目を果
たし、バンプ電極形成のためのめっきが着かないことが
なくなった。さらに、バンプ電極と接続導体との接合時
に問題となる接触抵抗増大や接合強度の低下について
は、バンプ電極の表面が平坦にできるため良好な接合が
得られる。さらに、本発明の製造方法においては、コス
トアップすること無く従来工程で信頼性の高いTAB方
式実装半導体集積回路のような半導体装置を得ることが
できる。
板上に電極パッド部の間にパッシベーション膜その他の
膜が介在しているため、この絶縁膜がパッド部直下の層
を保護することにより、ILB時の損傷の発生を防止す
ることができた。また、熱処理時にAl電極パッド部に
おけるAlヒロックの成長を絶縁膜が抑制する役目を果
たし、バンプ電極形成のためのめっきが着かないことが
なくなった。さらに、バンプ電極と接続導体との接合時
に問題となる接触抵抗増大や接合強度の低下について
は、バンプ電極の表面が平坦にできるため良好な接合が
得られる。さらに、本発明の製造方法においては、コス
トアップすること無く従来工程で信頼性の高いTAB方
式実装半導体集積回路のような半導体装置を得ることが
できる。
【図1】本発明の一実施例の半導体集積回路製造工程を
(a) ないし (d) の順に示す断面図
(a) ないし (d) の順に示す断面図
【図2】従来の半導体集積回路のバンプ電極部断面図
【図3】TAB方式による図2のバンプ電極へのILB
後の断面図
後の断面図
【図4】従来の半導体集積回路にAl電極パッド部に発
生するAlヒロックの断面図
生するAlヒロックの断面図
【図5】本発明の別の実施例の半導体集積回路製造工程
を (a) ないし (e) の順に示す断面図
を (a) ないし (e) の順に示す断面図
1 シリコン基板
2 Al電極パッド部
3 パッシベーション膜
31 パッシベーション膜開口部
4 Ti膜
5 Pd膜
6 バンプ電極
7 ポリイミド樹脂膜
Claims (3)
- 【請求項1】半導体基板上に形成された電極上にバンプ
電極を有する半導体装置の製造方法において、 前記電
極を含めて前記半導体基板上を絶縁膜で覆う工程と、前
記絶縁膜のうち前記電極上のバンプ電極形成部の周縁上
近傍でかつ前記バンプ電極形成部以外の部分に選択的に
開口部を明ける工程と、前記開口部で前記電極に接触す
るとともに前記バンプ電極形成部上の前記絶縁膜を覆う
下地金属膜を形成する工程と、前記バンプ電極形成部上
の前記下地金属膜上にバンプ電極を形成する工程とを含
むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】前記電極がアルミニウムよりなり、前記半
導体基板上を絶縁膜で覆う工程の後に前記アルミニウム
電極の熱処理工程を備えることを特徴とする請求項1記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】半導体基板上に形成された電極上にバンプ
電極を有する半導体装置において、前記電極上のバンプ
電極形成部の周縁上近傍でかつ前記バンプ電極形成部以
外の部分に開口部が選択的に明けられた絶縁膜と、前記
開口部で前記電極に接触するとともに前記バンプ電極形
成部上の前記絶縁膜上に形成された下地金属膜と、前記
バンプ電極形成部上の前記下地金属膜上に形成されたバ
ンプ電極とが備えられたことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04265995A JP3376745B2 (ja) | 1994-09-02 | 1995-03-02 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6-209431 | 1994-09-02 | ||
JP20943194 | 1994-09-02 | ||
JP04265995A JP3376745B2 (ja) | 1994-09-02 | 1995-03-02 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08124932A JPH08124932A (ja) | 1996-05-17 |
JP3376745B2 true JP3376745B2 (ja) | 2003-02-10 |
Family
ID=26382391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04265995A Expired - Fee Related JP3376745B2 (ja) | 1994-09-02 | 1995-03-02 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3376745B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003017521A (ja) * | 2001-06-28 | 2003-01-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
-
1995
- 1995-03-02 JP JP04265995A patent/JP3376745B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08124932A (ja) | 1996-05-17 |
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