JPS6143476A - Mos形半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
Mos形半導体装置およびその製造方法Info
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- JPS6143476A JPS6143476A JP16491284A JP16491284A JPS6143476A JP S6143476 A JPS6143476 A JP S6143476A JP 16491284 A JP16491284 A JP 16491284A JP 16491284 A JP16491284 A JP 16491284A JP S6143476 A JPS6143476 A JP S6143476A
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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
- H01L29/80—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
- H01L29/812—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a Schottky gate
-
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- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7839—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with Schottky drain or source contact
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明はMOSO8形半導体装置びその製造方法に係わ
51. %KMOSソース・ドレインをショットキー接
合とする構造およびその形成方法に関するものである。
51. %KMOSソース・ドレインをショットキー接
合とする構造およびその形成方法に関するものである。
近年、半導体装置、 LSIの富集積化に伴い、それを
構成する個々の半導体素子、例えばMOS )ランジス
タのディメンションは、いわゆるスケーリング法則によ
ってサブミクロン領域に入っている。
構成する個々の半導体素子、例えばMOS )ランジス
タのディメンションは、いわゆるスケーリング法則によ
ってサブミクロン領域に入っている。
このサブミクロン化によってMOS)ランジスタのゲー
ト領域を横切る電流担体の速度は、充分に速くなるが、
ソース、ドレイン領域の抵抗と容量。
ト領域を横切る電流担体の速度は、充分に速くなるが、
ソース、ドレイン領域の抵抗と容量。
ゲート領域の抵抗とその容量等は寸法等を同一オーダで
スケーリングすることが不可能であるため、結局LSI
全体としての応答速度はそのRC時定数により制限され
てしまう。この傾向はサブミクロン化が進行するにとも
なって顕著となる。
スケーリングすることが不可能であるため、結局LSI
全体としての応答速度はそのRC時定数により制限され
てしまう。この傾向はサブミクロン化が進行するにとも
なって顕著となる。
そこで、この寄生容量と抵抗とを小さくする努力が各方
面でなされている。例えば、その−例としてゲート配線
ヲポリシリコンからりフラクトリー金属に代えること、
ソース・ドレイン領域を高濃度で極めて浅いPN接合と
すること、さらにはソース・ドレイン領域をリフラクト
リ−金属薄膜のショットキー接合によって形成する手段
が発明者等によって提案されている(未公開)。
面でなされている。例えば、その−例としてゲート配線
ヲポリシリコンからりフラクトリー金属に代えること、
ソース・ドレイン領域を高濃度で極めて浅いPN接合と
すること、さらにはソース・ドレイン領域をリフラクト
リ−金属薄膜のショットキー接合によって形成する手段
が発明者等によって提案されている(未公開)。
一般に金属薄膜によるショットキー接合では、第1図に
示すようにP形S1基板1上に金属薄膜2を被着して両
者の接合面にショットキー接合面3t−形成すると、金
属薄膜2の端領域(フリンジ領域)4において接合が不
完全な不整合部5が形成され、リーク電流等が大きくな
シ、接合耐圧の点で不完全となる欠点がある。
示すようにP形S1基板1上に金属薄膜2を被着して両
者の接合面にショットキー接合面3t−形成すると、金
属薄膜2の端領域(フリンジ領域)4において接合が不
完全な不整合部5が形成され、リーク電流等が大きくな
シ、接合耐圧の点で不完全となる欠点がある。
このような欠点を改善したものとしては、第2図に示す
ようにフリンジ領域4のみにPN接合面6を形成し、接
合耐圧を保持させるガードPN接合方法が提案されてい
る。この場合、ショットキー接合面3とPN接合面6と
のオーバーラツプは可能な限り小さい方がショットキー
接合面3を維持する点で好ましい。
ようにフリンジ領域4のみにPN接合面6を形成し、接
合耐圧を保持させるガードPN接合方法が提案されてい
る。この場合、ショットキー接合面3とPN接合面6と
のオーバーラツプは可能な限り小さい方がショットキー
接合面3を維持する点で好ましい。
しかしながら、このように構成されるガードPN接合を
、LSIサブミクロンMOSトランジスタに導入するた
めには、ゲート配線形成後、再びフリンジ領域にP N
4:2合金形成するためのフォトレジストロ合わせ加
工が必要となる。この場合、1.0〜1.5μm程度の
合わせ全裕度が必要であり、この部分のみのオーバーシ
ップ領域の幅が大きくなる。
、LSIサブミクロンMOSトランジスタに導入するた
めには、ゲート配線形成後、再びフリンジ領域にP N
4:2合金形成するためのフォトレジストロ合わせ加
工が必要となる。この場合、1.0〜1.5μm程度の
合わせ全裕度が必要であり、この部分のみのオーバーシ
ップ領域の幅が大きくなる。
このオーバーランプの幅はサブミクロンMOSトランジ
スタに対しては少なくとも0.5μm以下でなければな
らない。
スタに対しては少なくとも0.5μm以下でなければな
らない。
したがって本発明は、前述した問題に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、ショットキー接合
フリンジ領域に対するガードPN接合k 4+i小のオ
ーバーラツプ領域で形成可能にしたMOS形半導体装置
およびその製造方法を提供することにある。
のであり、その目的とするところは、ショットキー接合
フリンジ領域に対するガードPN接合k 4+i小のオ
ーバーラツプ領域で形成可能にしたMOS形半導体装置
およびその製造方法を提供することにある。
このような目的全達成するために本発明は、側壁(サイ
ドウオール)自己整合法によりガードPN接合金可能に
したものである。
ドウオール)自己整合法によりガードPN接合金可能に
したものである。
すなわち、ゐ53図(a)に要部断面図で示すようにP
形S1基板10上にポリシリコンゲート領域11を形成
し、このポリシリコンゲート領域11の側壁(以下サイ
ドウオールと称する)にSi3N4膜12を形成してこ
の513N4膜12をマスクとしてP形si基板10上
に5iOz膜13を選択的に形成する。
形S1基板10上にポリシリコンゲート領域11を形成
し、このポリシリコンゲート領域11の側壁(以下サイ
ドウオールと称する)にSi3N4膜12を形成してこ
の513N4膜12をマスクとしてP形si基板10上
に5iOz膜13を選択的に形成する。
次にこのサイドウオールに形成された5L3N4膜12
を除去して得た第1の自己整合領域AIにイオンインプ
ランテーション法によりイオンを打ち込み、N一層14
を形成しPN接合を形成する。次に同図(b)に示すよ
うにサイドウオールに第1の自己整合領域A1の幅より
も薄い膜厚の8102膜を形成し、反応性イオンエツチ
ング(RIE)でエツチングすることによシ、第1の自
己整合領域AI よりも幅の小さい第゛2の自己整合値
@A2としてのサイドウオール5I02膜15を形成す
る。しかる後、この510z膜15をマスクとしてリフ
ラクトリ−金atソース、ドレインおよびゲートのSt
のみの上に選択的にデボジツションしてソース電極16
゜ドレイン電極17およびゲート電極18を形成する。
を除去して得た第1の自己整合領域AIにイオンインプ
ランテーション法によりイオンを打ち込み、N一層14
を形成しPN接合を形成する。次に同図(b)に示すよ
うにサイドウオールに第1の自己整合領域A1の幅より
も薄い膜厚の8102膜を形成し、反応性イオンエツチ
ング(RIE)でエツチングすることによシ、第1の自
己整合領域AI よりも幅の小さい第゛2の自己整合値
@A2としてのサイドウオール5I02膜15を形成す
る。しかる後、この510z膜15をマスクとしてリフ
ラクトリ−金atソース、ドレインおよびゲートのSt
のみの上に選択的にデボジツションしてソース電極16
゜ドレイン電極17およびゲート電極18を形成する。
このようにサイドウオール自己整合法を2度行なうこと
により、ゲート端でのショットキー接合とPN接合との
オーバラップ領域の極めて小さいソース、ドレインおよ
びゲート領域の形成が可能となる。
により、ゲート端でのショットキー接合とPN接合との
オーバラップ領域の極めて小さいソース、ドレインおよ
びゲート領域の形成が可能となる。
次に実施例を用いて本発明の詳細な説明する。
第4図ないし第9図は本発明によるMOS形半導体装置
の製造方法の一例を説明するだめの図である。これらの
図において、まず第4図(、)に要部断面図、同図(b
) Kその平面図で示すようにP形S1基板20を準備
し、通常の方法により所定部位に素子間分離絶縁用のロ
コス(LOGO8)酸化膜21を形成する。次にP形S
1基板20の露出面にゲート酸化膜22を形成し、さら
にその上にポリシリコンを0.2〜0.3μmの厚さに
デポジットした後、燐を高濃度でドープしたリンドーグ
ポリシリコン膜23を形成する。あるいは後述するりフ
ラクトリー金属の選択的テ゛ポジツション全容易ならし
めるために高濃度燐ドープト単結晶シリコンをエピタキ
シャル成長法によシ形成しても良い。次に仁のリンドー
プポリシリコン膜23上に513N4’1LPCVD法
によりデポジットして厚さ0.1〜0.2μm程度の第
1のS 13 N4膜24を形成する。しかる後、ゲー
トフォトエツチングによシ周辺部の不要の2層膜をスト
レートにエツチング除去し、所定パターンのゲート領域
25を形成する。次に第5図(a) 、 (b)に示す
ようにこのP形S1基板20上にSi3N4をLPCV
D法によシブポジットして厚さ0.2〜0.4 pm程
度の第2の813N4[26を形成する。
の製造方法の一例を説明するだめの図である。これらの
図において、まず第4図(、)に要部断面図、同図(b
) Kその平面図で示すようにP形S1基板20を準備
し、通常の方法により所定部位に素子間分離絶縁用のロ
コス(LOGO8)酸化膜21を形成する。次にP形S
1基板20の露出面にゲート酸化膜22を形成し、さら
にその上にポリシリコンを0.2〜0.3μmの厚さに
デポジットした後、燐を高濃度でドープしたリンドーグ
ポリシリコン膜23を形成する。あるいは後述するりフ
ラクトリー金属の選択的テ゛ポジツション全容易ならし
めるために高濃度燐ドープト単結晶シリコンをエピタキ
シャル成長法によシ形成しても良い。次に仁のリンドー
プポリシリコン膜23上に513N4’1LPCVD法
によりデポジットして厚さ0.1〜0.2μm程度の第
1のS 13 N4膜24を形成する。しかる後、ゲー
トフォトエツチングによシ周辺部の不要の2層膜をスト
レートにエツチング除去し、所定パターンのゲート領域
25を形成する。次に第5図(a) 、 (b)に示す
ようにこのP形S1基板20上にSi3N4をLPCV
D法によシブポジットして厚さ0.2〜0.4 pm程
度の第2の813N4[26を形成する。
この場合、この第2の513N4膜26の厚さはガード
PN接合領域の幅を決めるもので、膜の特性に応じて任
意に決められる。次に異方性エツチング(側光ば反応性
イオンエツチングRIE)’を行なうことによシネ要部
を除去してロコス酸化膜21およびゲート領域25の枦
稼°ウオールにサイドウオール5ssNJj26aを形
成する。この場合、このサイドウオール513N4膜2
6aは同図に示すようにロコス酸化膜21およびゲート
領域25で囲まれている内側領域の外周をめぐる溝状に
形成される。
PN接合領域の幅を決めるもので、膜の特性に応じて任
意に決められる。次に異方性エツチング(側光ば反応性
イオンエツチングRIE)’を行なうことによシネ要部
を除去してロコス酸化膜21およびゲート領域25の枦
稼°ウオールにサイドウオール5ssNJj26aを形
成する。この場合、このサイドウオール513N4膜2
6aは同図に示すようにロコス酸化膜21およびゲート
領域25で囲まれている内側領域の外周をめぐる溝状に
形成される。
次にこのP形st基板20を800〜1000℃程度の
酸化性雰囲気で加熱して第6図(a) 、 (b)に示
すようにサイドウオールS i s N4膜261Lの
形成されていない領域のみに厚さ約1000X程度の熱
酸化膜27を形成する。しかる後、第1の5iaN4膜
24およびサイドウオール813N4膜26aの両者’
t IJン酸液にて除去して第7図に示すように熱酸化
膜27で覆われていないサイドウオール領域のみにおい
てP形Sl基板20の表面全露出させる。次にこの熱酸
化膜27をマスクとしてAs ([lt、素)等のN形
不純物をイオンインプランテーション法によシ打込み、
サイドウオール領域の存在した部位のみにN一層28を
形成し、PN接合を形成する。次に第8図に示すように
熱酸化膜2γ金除去しP形St基板200表面を千成化
した後、再び8102をLPCVD法に」二りデポジッ
トしてサイドウオール領域の幅Wよりも薄い、厚さdが
0.1〜0.2μm程夏O810zfM29を全面に形
成する。あるいはP形S1基板20の表面を800〜1
000℃程度の酸化性雰囲気で加熱することによって侑
ドープゲート領域25のみに0.1〜0.2μm程度の
厚い熱酸化膜を形成しても良い。次にRIEエツチング
によりサイドウオール領域よりも狭い領域のサイドウオ
ール5iOz膜29& t−N一層28の内側に形成す
る。
酸化性雰囲気で加熱して第6図(a) 、 (b)に示
すようにサイドウオールS i s N4膜261Lの
形成されていない領域のみに厚さ約1000X程度の熱
酸化膜27を形成する。しかる後、第1の5iaN4膜
24およびサイドウオール813N4膜26aの両者’
t IJン酸液にて除去して第7図に示すように熱酸化
膜27で覆われていないサイドウオール領域のみにおい
てP形Sl基板20の表面全露出させる。次にこの熱酸
化膜27をマスクとしてAs ([lt、素)等のN形
不純物をイオンインプランテーション法によシ打込み、
サイドウオール領域の存在した部位のみにN一層28を
形成し、PN接合を形成する。次に第8図に示すように
熱酸化膜2γ金除去しP形St基板200表面を千成化
した後、再び8102をLPCVD法に」二りデポジッ
トしてサイドウオール領域の幅Wよりも薄い、厚さdが
0.1〜0.2μm程夏O810zfM29を全面に形
成する。あるいはP形S1基板20の表面を800〜1
000℃程度の酸化性雰囲気で加熱することによって侑
ドープゲート領域25のみに0.1〜0.2μm程度の
厚い熱酸化膜を形成しても良い。次にRIEエツチング
によりサイドウオール領域よりも狭い領域のサイドウオ
ール5iOz膜29& t−N一層28の内側に形成す
る。
最後に第9図(aL(b)に示すようにP形Si基板2
0および燐ドープポリシリコン膜23の表面でサイドウ
オール8102 g29aによって覆われていない領域
にのみタングステンなどのりフラクトリー金lAt−選
択的にデボジツションしてソース電極30゜ドレイン電
極31およびゲート電極32をそれぞれ形成する。これ
によって、ソース電極30とP形S1基板20との界面
およびドレイン電極31とP形S1基板20との界面に
はそれぞれショットキー接合が、またゲート電極32と
燐ドープポリシリコン膜23との界面には低抵抗接合が
それぞれ得られることになる。
0および燐ドープポリシリコン膜23の表面でサイドウ
オール8102 g29aによって覆われていない領域
にのみタングステンなどのりフラクトリー金lAt−選
択的にデボジツションしてソース電極30゜ドレイン電
極31およびゲート電極32をそれぞれ形成する。これ
によって、ソース電極30とP形S1基板20との界面
およびドレイン電極31とP形S1基板20との界面に
はそれぞれショットキー接合が、またゲート電極32と
燐ドープポリシリコン膜23との界面には低抵抗接合が
それぞれ得られることになる。
以上説明し友ように本発明によれば、第1樽電形を有す
る半導体基板上に凸状のゲート層および素子間分離絶縁
層によって囲まれるソース領域。
る半導体基板上に凸状のゲート層および素子間分離絶縁
層によって囲まれるソース領域。
ドレイン領域を設け、これらの領域の端部に幅の狭いτ
1・を状のpN4合を形成し、このP N 4fi合の
第1専電形とは反対の第24′1電形の半導体層表面と
接触するりフラクトリー金属電極を設けたことにより、
ショットキー接合とP−Nli合とのオーバーラツプの
幅を極めて小さく形成することができるので、寄生容量
および抵抗の小さい、つまりRC時定数の小さい高速性
のMOS )ランジスタが得られる。また、本発明の製
造方法によれば、凸状のゲート層および素子間分離絶縁
層を形成した第11電形を有する半棉体基板上の全面に
第1のマスク層を形成した後、異方性エツチングを利用
して凸状のゲート層および素子間分離絶縁層側面部に第
1の側壁を設け、これをマスクとして自己整合的に第1
4寛形とは反対の第2導電形を有する半導体層金形成し
、さらに第2のマスク層を形成した後、異方性エツチン
グを利用して凸状のゲート層お・よび素千間分Pil′
i、絶縁ハリl1lII面に前記第1の側壁よりも幅の
狭い第2の側壁を設けた後にゲート層および第24電形
の半導体層金形する半心体基板上にリフラクトリ−金属
電極を形成することにより、ショットキー接合とPN接
合とのオーバーラツプの幅が極小となるので、集積度を
大幅に向上させることができる。
1・を状のpN4合を形成し、このP N 4fi合の
第1専電形とは反対の第24′1電形の半導体層表面と
接触するりフラクトリー金属電極を設けたことにより、
ショットキー接合とP−Nli合とのオーバーラツプの
幅を極めて小さく形成することができるので、寄生容量
および抵抗の小さい、つまりRC時定数の小さい高速性
のMOS )ランジスタが得られる。また、本発明の製
造方法によれば、凸状のゲート層および素子間分離絶縁
層を形成した第11電形を有する半棉体基板上の全面に
第1のマスク層を形成した後、異方性エツチングを利用
して凸状のゲート層および素子間分離絶縁層側面部に第
1の側壁を設け、これをマスクとして自己整合的に第1
4寛形とは反対の第2導電形を有する半導体層金形成し
、さらに第2のマスク層を形成した後、異方性エツチン
グを利用して凸状のゲート層お・よび素千間分Pil′
i、絶縁ハリl1lII面に前記第1の側壁よりも幅の
狭い第2の側壁を設けた後にゲート層および第24電形
の半導体層金形する半心体基板上にリフラクトリ−金属
電極を形成することにより、ショットキー接合とPN接
合とのオーバーラツプの幅が極小となるので、集積度を
大幅に向上させることができる。
第1図および第2図は従来のMOSトランジスタのショ
ットキー接合、PN接合榴造全説明するための図、第3
りは本発明によるMOS形半導体装置およびその製造方
法の概略を説明するための要部断面図、第4図ないし第
9図は本発明によるMOS形半導体装置およびその製造
方法の一例を説明するための図である。 20・・・・P形St基板、21−・・・ロコス酸化膜
、22・・・・ゲート酸化膜、23・・・・リンドープ
ポリシリコン膜、24・・・Φ第1のSi3N4膜、2
5・・・番ゲート領域、26・・・−第2の513N4
膜、26a・・・1サイドウオール513N4膜、2T
・・・・熱酸化膜、28・・−−N一層、29φ争−−
8iO2膜、29B m 116 mサイドウオール8
102 k、30・・−・ソース電極、31・・・・ド
レイン電極、32・・・・ゲート電極。
ットキー接合、PN接合榴造全説明するための図、第3
りは本発明によるMOS形半導体装置およびその製造方
法の概略を説明するための要部断面図、第4図ないし第
9図は本発明によるMOS形半導体装置およびその製造
方法の一例を説明するための図である。 20・・・・P形St基板、21−・・・ロコス酸化膜
、22・・・・ゲート酸化膜、23・・・・リンドープ
ポリシリコン膜、24・・・Φ第1のSi3N4膜、2
5・・・番ゲート領域、26・・・−第2の513N4
膜、26a・・・1サイドウオール513N4膜、2T
・・・・熱酸化膜、28・・−−N一層、29φ争−−
8iO2膜、29B m 116 mサイドウオール8
102 k、30・・−・ソース電極、31・・・・ド
レイン電極、32・・・・ゲート電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、凸状のゲート層および素子間分離絶縁層によつて囲
まれる領域内にソース領域およびドレイン領域が形成さ
れた第1導電形を有する半導体基板と、前記半導体基板
上の前記ゲート層および素子間分離絶縁層側端部に形成
された第1導電形とは反対の第2導電形を有する半導体
層と、前記ゲート層および素子間分離絶縁層の側面に形
成された前記第2導電形を有する半導体層よりも幅の狭
い側壁と、前記ゲート層および第2導電形を有する半導
体層が形成された半導体基板上に形成されたリフラクト
リー金属電極とを設けたことを特徴とするMOS形半導
体装置。 2、第1導電形を有する半導体基板上に素子間分離絶縁
層および表面に窒化膜を有するMOSトランジスタのゲ
ート層を形成する工程と、前記半導体基板の全面に第1
のマスク層を被覆し異方性エッチングを施すことにより
ゲート層および素子間分離絶縁層の側面に第1のマスク
層の第1の側壁を形成する工程と、前記半導体基板の露
出面に酸化膜を形成した後前記窒化膜および第1の側壁
を除去する工程と、前記酸化膜と素子間分離絶縁層とゲ
ート層とをマスクとして不純物を導入し前記半導体基板
上に第1導電形と反対の第2導電形を有する半導体層を
形成する工程と、前記半導体基板の全面に第2のマスク
層を被覆した後前記第2のマスク層に異方性エッチング
を施すことにより素子間分離絶縁層およびゲート層の側
面に前記第2導電形を有する半導体層よりも幅の狭い第
2のマスク層の第2の側壁を形成する工程と、前記第2
導電形半導体層が形成された半導体基板およびゲート層
上にリフラクトリー金属膜を形成する工程とを含むこと
を特徴としたMOS形半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16491284A JPS6143476A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | Mos形半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16491284A JPS6143476A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | Mos形半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6143476A true JPS6143476A (ja) | 1986-03-03 |
Family
ID=15802218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16491284A Pending JPS6143476A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | Mos形半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6143476A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH064098U (ja) * | 1991-09-02 | 1994-01-18 | ハマナカ株式会社 | 凹凸ふくらみを有する生地素材 |
-
1984
- 1984-08-08 JP JP16491284A patent/JPS6143476A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH064098U (ja) * | 1991-09-02 | 1994-01-18 | ハマナカ株式会社 | 凹凸ふくらみを有する生地素材 |
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