JPH03124033A - ヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ - Google Patents
ヘテロ接合バイポーラ・トランジスタInfo
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- JPH03124033A JPH03124033A JP26204789A JP26204789A JPH03124033A JP H03124033 A JPH03124033 A JP H03124033A JP 26204789 A JP26204789 A JP 26204789A JP 26204789 A JP26204789 A JP 26204789A JP H03124033 A JPH03124033 A JP H03124033A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[概要]
キャリヤかベースを走行する時間の短縮を可能にしたヘ
テロ接合バイポーラ・トランジスタに関し、 ベース層へのドーピング物質であるBeがエミッタ層や
コレクタ層に拡散されないように成長温度を低くしても
、ベース層の結晶品質を良好に維持できるようにするこ
とを目的とし、 コレクタ層とエミッタ層との間に介在してエネルギ・バ
ンド・ギャップがコレクタ層からエミッタ層に向かうに
つれて広くなるようInの値を低減させて傾斜組成をも
たせたI nGaAsからなるベース層を備えるか、或
いは、それ加えて該ベース層に含有されている不純物で
あるベリリウムの濃度がコレクタ層からエミッタ層に向
かって漸減するよう構成する。
テロ接合バイポーラ・トランジスタに関し、 ベース層へのドーピング物質であるBeがエミッタ層や
コレクタ層に拡散されないように成長温度を低くしても
、ベース層の結晶品質を良好に維持できるようにするこ
とを目的とし、 コレクタ層とエミッタ層との間に介在してエネルギ・バ
ンド・ギャップがコレクタ層からエミッタ層に向かうに
つれて広くなるようInの値を低減させて傾斜組成をも
たせたI nGaAsからなるベース層を備えるか、或
いは、それ加えて該ベース層に含有されている不純物で
あるベリリウムの濃度がコレクタ層からエミッタ層に向
かって漸減するよう構成する。
本発明は、キャリヤがベースを走行する時間の短縮を可
能にしたヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ(het
erojunction bipolar tra
nsistor:HBT)に関する。
能にしたヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ(het
erojunction bipolar tra
nsistor:HBT)に関する。
現在、情報処理システム或いは通信システムの更なる高
速化が要求されていることから、その実現の基礎をなし
ている半導体素子も一層の高速化を図らなければならな
い。
速化が要求されていることから、その実現の基礎をなし
ている半導体素子も一層の高速化を図らなければならな
い。
そのような半導体素子としてを望視されているものの一
つとしてHBTを挙げることができる。
つとしてHBTを挙げることができる。
然しなから、HBTの高速化について、理論的には可能
性を内包しているものの、その実現には多くの困難が介
在している。
性を内包しているものの、その実現には多くの困難が介
在している。
(従来の技術)
従来、HBTの高速化を図る試みの一つとして、ベース
層に注入されたキャリヤを加速する内部電界を発生させ
る為、コレクタ層に近づくにつれてエネルギ・バンド・
ギャップが小さくなるようなA i x c a l−
X A S (1斜組成層(例えば、x値が0.1から
Oまで連続的に変化する)をベース層として用いること
が行なわれている。
層に注入されたキャリヤを加速する内部電界を発生させ
る為、コレクタ層に近づくにつれてエネルギ・バンド・
ギャップが小さくなるようなA i x c a l−
X A S (1斜組成層(例えば、x値が0.1から
Oまで連続的に変化する)をベース層として用いること
が行なわれている。
また、同じく高速化を図る為には、ベース層の抵抗を小
さくすることも極めて重要であり、それに必要なベース
層高不純物濃度化技術が種々と開発されている。
さくすることも極めて重要であり、それに必要なベース
層高不純物濃度化技術が種々と開発されている。
現在、HBT用結晶を成長するのに好適な結晶成長技術
である分子線エピタキシャル成長(m。
である分子線エピタキシャル成長(m。
Iecular beam epitaxy:MB
E)法に於いては、ベース層に対するp型不純物として
ベリリウム(Be)が用いられている。
E)法に於いては、ベース層に対するp型不純物として
ベリリウム(Be)が用いられている。
前記したA I!、M G a l−X A s傾斜組
成ベース層に於いても、Beを約I X 10 ′9(
cm−ff)程度ドーピングすることが行なわれている
。
成ベース層に於いても、Beを約I X 10 ′9(
cm−ff)程度ドーピングすることが行なわれている
。
[発明が解決しようとする課題]
前記したように、)IBTを更に高速化するには、ベー
ス層に於けるp型不純物濃度を高(する必要がある。然
しなから、p型不純物であるBeを例えばl X I
O20(cr3]程度にまでドーピングするとエミッタ
層やコレクタ層へのBeの拡散が著しくなり、素子特性
が大きく劣化する。また、このような不所望の拡散を抑
止する為にベース層の成長温度を低(するとA Q X
G a l−x A S (m斜組成結晶の品質が低
下し、素子特性が悪くなる旨の問題がある。
ス層に於けるp型不純物濃度を高(する必要がある。然
しなから、p型不純物であるBeを例えばl X I
O20(cr3]程度にまでドーピングするとエミッタ
層やコレクタ層へのBeの拡散が著しくなり、素子特性
が大きく劣化する。また、このような不所望の拡散を抑
止する為にベース層の成長温度を低(するとA Q X
G a l−x A S (m斜組成結晶の品質が低
下し、素子特性が悪くなる旨の問題がある。
本発明は、ベース層へのドーピング物質であるBeがエ
ミッタ層やコレクタ層に拡散されないように成長温度を
低くしても、ベース層の結晶品質を良好に維持できるよ
うにする。
ミッタ層やコレクタ層に拡散されないように成長温度を
低くしても、ベース層の結晶品質を良好に維持できるよ
うにする。
前記ベース層の構成材料であるAlXGaAs (x値
は例えば0.1)の結晶品質は成長温度依存性が大きく
、低い成長温度では、深い準位などの結晶欠陥が多発す
る。
は例えば0.1)の結晶品質は成長温度依存性が大きく
、低い成長温度では、深い準位などの結晶欠陥が多発す
る。
このような結晶欠陥はAPを含まない材料を用いれば低
減することができる。
減することができる。
今までに、低い成長温度でGaAs或いはInGaAs
などを成長させた例はあるが、組成が一定である為、内
部電界を発生させることができず、AffiX Ga+
−x As傾斜組成ベース層の場合に比較すると特性が
劣っている。
などを成長させた例はあるが、組成が一定である為、内
部電界を発生させることができず、AffiX Ga+
−x As傾斜組成ベース層の場合に比較すると特性が
劣っている。
前記したようなことから、APを含まない材料を用い、
且つ、傾斜組成をもたせたベース層が必要と考えられる
。
且つ、傾斜組成をもたせたベース層が必要と考えられる
。
そこで、本発明の高速半導体装置では、コレクタ層(例
えばn型GaAsコレクタ層3)とエミッタ層(例えば
n型A f2 x G a + −x A sエミ、夕
層6)との間に介在してエネルギ・バンド・ギャップが
コレクタ層からエミッタ層に向かうにつれて広くなるよ
うInの値を低減させて傾斜組成をもたせたrnGaA
sからなるベース層(例えばp゛型1n、Ga+−y
As1tJJ斜組成ベース層4)を備えてなるよう構成
するか、或いは、それに加えて該ベース層に含有されて
いる不純物であるベリリウムの濃度がコレクタ層からエ
ミッタ層に向かって漸減するよう構成する。
えばn型GaAsコレクタ層3)とエミッタ層(例えば
n型A f2 x G a + −x A sエミ、夕
層6)との間に介在してエネルギ・バンド・ギャップが
コレクタ層からエミッタ層に向かうにつれて広くなるよ
うInの値を低減させて傾斜組成をもたせたrnGaA
sからなるベース層(例えばp゛型1n、Ga+−y
As1tJJ斜組成ベース層4)を備えてなるよう構成
するか、或いは、それに加えて該ベース層に含有されて
いる不純物であるベリリウムの濃度がコレクタ層からエ
ミッタ層に向かって漸減するよう構成する。
[作用]
前記手段を採ることに依り、従来の技術に比較して低温
でベース層を成長させることができるので、Beなど不
純物がエミッタ層やコレクタ層に拡散するのを抑止する
ことができ、従って、ベース層は高い不純物濃度を維持
することが可能であって高速性が向上する。
でベース層を成長させることができるので、Beなど不
純物がエミッタ層やコレクタ層に拡散するのを抑止する
ことができ、従って、ベース層は高い不純物濃度を維持
することが可能であって高速性が向上する。
〔実施例]
第1図は本発明に於ける一実施例を説明する為の要部切
断側面図を表している。
断側面図を表している。
図に於いて、
1は半絶縁性GaAs基板、
2はn゛型GaAsコレクタ・コンタクト層、3はn型
GaAsコレクタ層、 3′はn型1 nz G a l−Z A s傾斜組成
コレクタ層、4はp3型1 n、 G a +−y A
S t’I斜組成ベース層、5はn型Affi、 G
a l−X A 5(tO斜組成層、6はn型A I
X G a +−x A sエミッタ層、7はn°型
GaAsエミッタ・コンタクト層、8はエミッタ電極、
9はベース電極、lOはコレクタ電極をそれぞれ示して
いる。
GaAsコレクタ層、 3′はn型1 nz G a l−Z A s傾斜組成
コレクタ層、4はp3型1 n、 G a +−y A
S t’I斜組成ベース層、5はn型Affi、 G
a l−X A 5(tO斜組成層、6はn型A I
X G a +−x A sエミッタ層、7はn°型
GaAsエミッタ・コンタクト層、8はエミッタ電極、
9はベース電極、lOはコレクタ電極をそれぞれ示して
いる。
前記諸部分に関する主要データを例示すると次の通りで
ある。
ある。
(1) コレクタ・コンタクト層2について厚さ−5
000〔入〕 不純物濃度: 5 X 10 ′8(cm−33(2)
コレクタ層3について 厚さ:5000 (人〕 不純物濃度: 5 X I Olb(cm−3)(3)
傾斜組成コレクタ層3′についてZ値:表面側に向かっ
て0→0.15 厚さ:300 (人] 不純物濃度: 5 X 10 ′6(am−’)(4)
傾斜組成ベース層4について y値:表面側に向かって0.15→O 厚さ: 1000 (人〕 不純物濃度: 7 X L O” (am−’)(5)
傾斜組成Ii!5について X値:表面側に向かって0→0.3 厚さ:300(人〕 不純物濃度: 5 X 10 ” (cm−3)(6)
エミッタ層6について X値:0.3 厚さ:1500(人] 不純物濃度: 5 X I O17(cm”3)(7)
エミッタ・コンタクト層7について厚さ: 1000
(人〕 不純物濃度: 5 X 10 ” (cm−’)本実施
例を製造する際、先ず、MBE法を通用し、成長温度を
530(’C)、p型ドーパントをBe、n型ドーパン
トをStとして前記各半導体層を成長させる。次いで、
通常のフォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト・プ
ロセス及び反応性イオン・エツチング(reactiv
e i。
000〔入〕 不純物濃度: 5 X 10 ′8(cm−33(2)
コレクタ層3について 厚さ:5000 (人〕 不純物濃度: 5 X I Olb(cm−3)(3)
傾斜組成コレクタ層3′についてZ値:表面側に向かっ
て0→0.15 厚さ:300 (人] 不純物濃度: 5 X 10 ′6(am−’)(4)
傾斜組成ベース層4について y値:表面側に向かって0.15→O 厚さ: 1000 (人〕 不純物濃度: 7 X L O” (am−’)(5)
傾斜組成Ii!5について X値:表面側に向かって0→0.3 厚さ:300(人〕 不純物濃度: 5 X 10 ” (cm−3)(6)
エミッタ層6について X値:0.3 厚さ:1500(人] 不純物濃度: 5 X I O17(cm”3)(7)
エミッタ・コンタクト層7について厚さ: 1000
(人〕 不純物濃度: 5 X 10 ” (cm−’)本実施
例を製造する際、先ず、MBE法を通用し、成長温度を
530(’C)、p型ドーパントをBe、n型ドーパン
トをStとして前記各半導体層を成長させる。次いで、
通常のフォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト・プ
ロセス及び反応性イオン・エツチング(reactiv
e i。
n etching:RIE)法を通用することに依
り、選択的にエツチングを行なって階段状メサを形成し
ながら、真空蒸着法及びリフト・オフ法を適用すること
に依って各電極を形成する。
り、選択的にエツチングを行なって階段状メサを形成し
ながら、真空蒸着法及びリフト・オフ法を適用すること
に依って各電極を形成する。
第2図は第1図に見られる実施例に関するエネルギ・バ
ンド・ダイヤグラムを表し、第1図に於いて用いた記号
と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものと
する。
ンド・ダイヤグラムを表し、第1図に於いて用いた記号
と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものと
する。
図に於いて、E、はフェルミ・レベル、ECは伝導帯の
底、Evは価電子帯の頂をそれぞれしめしている。
底、Evは価電子帯の頂をそれぞれしめしている。
第3図は本発明に於ける他の実施例を説明する為の要部
切断側面図を表している。
切断側面図を表している。
図に於いて、
11は半tQ縁性1nP基板、
12はノン・ドープI nAffiAsバッファ層、1
3はn゛型1nGaAsコレクタ・コンタクト層、 14はn型1nGaAsエミンタ層、 15はP°型1 nX G a l−X A s (’
]’4斜組成ヘースベー 16はn型1 nAfAsエミッタ層、17はn”型1
nGaAsエミンタ・コンタクト層、 18はエミッタ電極、19はベース電極、20はコレク
タ電極をそれぞれ示している。尚、図示されていないが
、コレクタ層14と傾斜組成ベース層15との間、また
、傾斜組成ベース層15とエミッタ層16との間のそれ
ぞれには、組成が連続的に変化し、ペテロ界面でのエネ
ルギ・バンドが滑らかに連続することができるような厚
さ例えば300〔入〕程度の傾斜組成層を介挿しである
ものとし、また、この場合、(頃斜組成ベース層15と
エミッタ層16との間に介挿された傾斜組成層は一部が
四元層になることは云うまでもない。
3はn゛型1nGaAsコレクタ・コンタクト層、 14はn型1nGaAsエミンタ層、 15はP°型1 nX G a l−X A s (’
]’4斜組成ヘースベー 16はn型1 nAfAsエミッタ層、17はn”型1
nGaAsエミンタ・コンタクト層、 18はエミッタ電極、19はベース電極、20はコレク
タ電極をそれぞれ示している。尚、図示されていないが
、コレクタ層14と傾斜組成ベース層15との間、また
、傾斜組成ベース層15とエミッタ層16との間のそれ
ぞれには、組成が連続的に変化し、ペテロ界面でのエネ
ルギ・バンドが滑らかに連続することができるような厚
さ例えば300〔入〕程度の傾斜組成層を介挿しである
ものとし、また、この場合、(頃斜組成ベース層15と
エミッタ層16との間に介挿された傾斜組成層は一部が
四元層になることは云うまでもない。
前記諸部分に関する主要データを例示すると次の通りで
ある。
ある。
(1) バ′ツファ層12について
厚さ:5000 (人]
(2) コレクタ・コンタクト層13について厚さ:
5000 (人〕 不純物濃度: 2 X 1019(cm−3)(3)
コレクタ層14について 厚さ:5000(入〕 不純物濃度: 5 X 10 ” (cm−”)(4)
傾斜組成ベース層15について x(J:表面側に向かって0.60→0.53厚さ:
1000 [人] 不純物濃度: 7 X 1019(cm−3)(5)
エミッタ層16について 厚さ:2ooo (人〕 不純物濃度: 3 X 1 (] ” (cm−3)(
6)エミフタ・コンタクト層17について厚さ: 10
00 (人〕 不純物濃度: 2 X 1019(cm−3)本実施例
を製造する際の条件としては、成長温度が470(’C
)であることを除けば、さきに説明した実施例と同じで
あり、また、I nGaAsとl nAffAsとは、
何れもInPに格子整合する組成に選択されている。
5000 (人〕 不純物濃度: 2 X 1019(cm−3)(3)
コレクタ層14について 厚さ:5000(入〕 不純物濃度: 5 X 10 ” (cm−”)(4)
傾斜組成ベース層15について x(J:表面側に向かって0.60→0.53厚さ:
1000 [人] 不純物濃度: 7 X 1019(cm−3)(5)
エミッタ層16について 厚さ:2ooo (人〕 不純物濃度: 3 X 1 (] ” (cm−3)(
6)エミフタ・コンタクト層17について厚さ: 10
00 (人〕 不純物濃度: 2 X 1019(cm−3)本実施例
を製造する際の条件としては、成長温度が470(’C
)であることを除けば、さきに説明した実施例と同じで
あり、また、I nGaAsとl nAffAsとは、
何れもInPに格子整合する組成に選択されている。
第4図は第3図に見られる実施例に関するエネルギ・バ
ンド・ダイヤグラムを表し、第2図及び第3図に於いて
用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を
持つものとする。
ンド・ダイヤグラムを表し、第2図及び第3図に於いて
用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を
持つものとする。
第5図は本発明に於ける更に他の実施例を説明する為の
要部切断側面図を表し、第1図に於いて用いた記号と同
記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする
。
要部切断側面図を表し、第1図に於いて用いた記号と同
記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする
。
図に於いて、
4′はp゛型1nyGa、−、AS(、Q斜組成及び傾
斜不純物濃度ベース層 を示している。
斜不純物濃度ベース層 を示している。
前記部分に関する主要データを例示すると次の通りであ
る。
る。
y値:表面側に向かって0.08→0
厚さ: 1ooo (入]
不純物濃度二表面側に向かって9 X 1019(cm
−’)から5 X 10 ” [cm−J 本実施例を製造する際の条件としては、ベース層4′に
於けるy値の最大値が小さいこと、そして、同じ(ベー
ス層4′に於けるBe濃度がy(直に随伴して(頃斜す
ることを除けば、第1図及び第2図について説明した実
施例と同じである。
−’)から5 X 10 ” [cm−J 本実施例を製造する際の条件としては、ベース層4′に
於けるy値の最大値が小さいこと、そして、同じ(ベー
ス層4′に於けるBe濃度がy(直に随伴して(頃斜す
ることを除けば、第1図及び第2図について説明した実
施例と同じである。
本実施例の構成を採ると、Beを均一にドーピングした
第1図に見られる実施例のような場合に比較し、エミッ
タ層或いはコレクタ層へのBeの拡散を抑止する効果が
大きくなり、電流利得など素子特性の改善度合いが大き
くなる。
第1図に見られる実施例のような場合に比較し、エミッ
タ層或いはコレクタ層へのBeの拡散を抑止する効果が
大きくなり、電流利得など素子特性の改善度合いが大き
くなる。
第6図は第5図に見られる実施例に関するエネルギ・ハ
ンド・ダイヤグラムを表し、第2図及び第4図及び第5
図に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは
同じ意味を持つものとする。
ンド・ダイヤグラムを表し、第2図及び第4図及び第5
図に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは
同じ意味を持つものとする。
[発明の効果]
本発明に依る高速半導体装置に於いては、コレクタ層と
エミッタ層との間に介在してエネルギ・バンド・ギャッ
プがコレクタ層からエミッタ層に向かうにつれて広くな
るようInの値を低減させて傾斜組成をもたせたI n
GaAsからなるへ一ス層を備えてなるか、或いは、そ
れ加えて該ベース層に含有されている不純物であるヘリ
リウムの濃度がコレクタ層からエミッタ層に向かって瀬
城するよう構成する。
エミッタ層との間に介在してエネルギ・バンド・ギャッ
プがコレクタ層からエミッタ層に向かうにつれて広くな
るようInの値を低減させて傾斜組成をもたせたI n
GaAsからなるへ一ス層を備えてなるか、或いは、そ
れ加えて該ベース層に含有されている不純物であるヘリ
リウムの濃度がコレクタ層からエミッタ層に向かって瀬
城するよう構成する。
前記構成を採ることに依り、従来の技術に比較して低温
でベース層を成長させることができるので、Beなど不
純物がエミッタ層やコレクタ層に拡散するのを抑止する
ことができ、従って、ベース層は高い不純物濃度を維持
することが可能であって高速性が向上する。
でベース層を成長させることができるので、Beなど不
純物がエミッタ層やコレクタ層に拡散するのを抑止する
ことができ、従って、ベース層は高い不純物濃度を維持
することが可能であって高速性が向上する。
第1図は本発明一実施例の要部切断側面図、第2図は第
1図に見られる実施例のエネルギ・ハンド・ダイヤグラ
ム、第3同は本発明一実施例の要部切断側面図、第4図
は第3図に見られる実施例のエネルギ・バンド・ダイヤ
グラム、第5図は本発明一実施例の要部切断側面図、第
61は第5図に見られる実施例のエネルギ・ハンド・ダ
イヤグラムをそれぞれ表している。 図に於いて、 1は半絶縁性GaAs基板、 2はn°型GaAsコレクタ・コンタクト層、3はn型
CaAsコレクタ層、 4はp゛型1n、Ga、−、As(l+1斜組成ベース
層、5はn型Affi、 Ca1−x As顛斜組成層
、6はn型AnXGa、−x Asエミッタ層、7はn
゛型GaAsエミンタ・コンタクト層、8はエミッタ電
極、9はベース電極、lOはコレクタ電極をそれぞれ示
している。
1図に見られる実施例のエネルギ・ハンド・ダイヤグラ
ム、第3同は本発明一実施例の要部切断側面図、第4図
は第3図に見られる実施例のエネルギ・バンド・ダイヤ
グラム、第5図は本発明一実施例の要部切断側面図、第
61は第5図に見られる実施例のエネルギ・ハンド・ダ
イヤグラムをそれぞれ表している。 図に於いて、 1は半絶縁性GaAs基板、 2はn°型GaAsコレクタ・コンタクト層、3はn型
CaAsコレクタ層、 4はp゛型1n、Ga、−、As(l+1斜組成ベース
層、5はn型Affi、 Ca1−x As顛斜組成層
、6はn型AnXGa、−x Asエミッタ層、7はn
゛型GaAsエミンタ・コンタクト層、8はエミッタ電
極、9はベース電極、lOはコレクタ電極をそれぞれ示
している。
Claims (2)
- (1)コレクタ層とエミッタ層の間に介在してエネルギ
・バンド・ギャップがコレクタ層からエミッタ層に向か
うにつれて広くなるようInの値を低減させて傾斜組成
をもたせたInGaAsからなるベース層 を備えてなることを特徴とするヘテロ接合バイポーラ・
トランジスタ。 - (2)前記ベース層に含有されている不純物であるベリ
リウムの濃度がコレクタ層からエミッタ層に向かって漸
減していること を特徴とする請求項1記載のヘテロ接合バイポーラ・ト
ランジスタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26204789A JPH03124033A (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | ヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26204789A JPH03124033A (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | ヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03124033A true JPH03124033A (ja) | 1991-05-27 |
Family
ID=17370294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26204789A Pending JPH03124033A (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | ヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03124033A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1989
- 1989-10-09 JP JP26204789A patent/JPH03124033A/ja active Pending
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