JPS63173372A - 縦型mosトランジスタの製造方法 - Google Patents
縦型mosトランジスタの製造方法Info
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- JPS63173372A JPS63173372A JP62005664A JP566487A JPS63173372A JP S63173372 A JPS63173372 A JP S63173372A JP 62005664 A JP62005664 A JP 62005664A JP 566487 A JP566487 A JP 566487A JP S63173372 A JPS63173372 A JP S63173372A
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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
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
-
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- 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/1095—Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs
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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】
A、産業上の利用分野
本発明は、オン電圧、オン抵抗がともに低くかつ高速ス
イッチング特性を有する縦型MOSトランジスタに関す
る。
イッチング特性を有する縦型MOSトランジスタに関す
る。
B、従来の技術
第4図は、特開昭60−10677号に開示されている
従来の縦型MOSトランジスタを示す。
従来の縦型MOSトランジスタを示す。
第4図の縦型MO8)−ランジスタは、面方位(100
)のN型高濃度基板1a上にN型低濃度エピタキシャル
層1bを形成して成るN型半導体基板1を備え、このN
型半導体基板1はMOSトランジスタのドレインに供さ
れその裏面にドレイン電極配線2が形成されている。N
型半導体基板1中には、Pウェル領域3.N′″領域4
a。
)のN型高濃度基板1a上にN型低濃度エピタキシャル
層1bを形成して成るN型半導体基板1を備え、このN
型半導体基板1はMOSトランジスタのドレインに供さ
れその裏面にドレイン電極配線2が形成されている。N
型半導体基板1中には、Pウェル領域3.N′″領域4
a。
4b(符号4で代表する)およびP+領域5が形成され
、N+領域4はMOSトランジスタのソース領域となり
、P1領域5はPウェル領域3をN+領域4と同電位に
するために形成されている。また、N型半導体基板10
表面とN+領域4の一部の表面とにゲート酸化膜6を介
してゲート電極7が配置され、このゲート電極7は層間
絶縁膜8によって覆われている。ゲート酸化膜6と接す
るPウェル領域3の表面領域がチャネル領域9である。
、N+領域4はMOSトランジスタのソース領域となり
、P1領域5はPウェル領域3をN+領域4と同電位に
するために形成されている。また、N型半導体基板10
表面とN+領域4の一部の表面とにゲート酸化膜6を介
してゲート電極7が配置され、このゲート電極7は層間
絶縁膜8によって覆われている。ゲート酸化膜6と接す
るPウェル領域3の表面領域がチャネル領域9である。
P+領域5およびソース領域となるN′″領域4にはソ
ース電極配線10が接続され、ゲート電極7にはゲート
電極配線11が接続されている。またこの縦型MOSト
ランジスタにはチャネルリークを防止するためのチャネ
ルストッパ電極12が設けられている。
ース電極配線10が接続され、ゲート電極7にはゲート
電極配線11が接続されている。またこの縦型MOSト
ランジスタにはチャネルリークを防止するためのチャネ
ルストッパ電極12が設けられている。
このような構造の縦型MOSトランジスタでは、第5図
に示すように全稜角が150度以上にした多角形状の拡
散窓12をゲート電極7に形成し、同一拡散窓12から
2重拡散によってPウェル領域3とN″″領域4を形成
する。これにより、四角形や六角形の拡散窓を用いて作
成した縦型MOSトランジスタと比べて、立上りが急峻
なりc IDS特性(Vc :ゲート電圧、Iosニ
ドレイン、ソース間に流れる電流)を得ている。
に示すように全稜角が150度以上にした多角形状の拡
散窓12をゲート電極7に形成し、同一拡散窓12から
2重拡散によってPウェル領域3とN″″領域4を形成
する。これにより、四角形や六角形の拡散窓を用いて作
成した縦型MOSトランジスタと比べて、立上りが急峻
なりc IDS特性(Vc :ゲート電圧、Iosニ
ドレイン、ソース間に流れる電流)を得ている。
C0発明が解決しようとする問題点
しかしながら上述したような従来の縦型MOSトランジ
スタでは、チャネル領域9の表面の不純物濃度が、ソー
ス領域であるN+領域4の端部からドレインであるN型
半導体基板1へ向がって横方向に指数関数的に減少する
ため、ゲート電圧の上昇とともにトレイン側からチャネ
ル領域9の表面に反転層形成が進行し、トレイン側がら
空乏層がソース領域4に接近する。オン電圧近くになる
と、この空乏層がソース空乏層と接触しパンチスルー電
流が流れるので、vc IDS特性の立上りを横型M
OSトランジスタはどまでは急峻なものにすることがで
きないという問題があった。
スタでは、チャネル領域9の表面の不純物濃度が、ソー
ス領域であるN+領域4の端部からドレインであるN型
半導体基板1へ向がって横方向に指数関数的に減少する
ため、ゲート電圧の上昇とともにトレイン側からチャネ
ル領域9の表面に反転層形成が進行し、トレイン側がら
空乏層がソース領域4に接近する。オン電圧近くになる
と、この空乏層がソース空乏層と接触しパンチスルー電
流が流れるので、vc IDS特性の立上りを横型M
OSトランジスタはどまでは急峻なものにすることがで
きないという問題があった。
本発明は、ソース領域端部からドレイン領域にいたるチ
ャネル領域表面の不純物濃度分布を一定濃度領域を経た
後に指数関数的に減少させることで、VG IDS特
性の立上りを急峻にすることの可能な縦型MOSトラン
ジスタを提供することを目的としている。
ャネル領域表面の不純物濃度分布を一定濃度領域を経た
後に指数関数的に減少させることで、VG IDS特
性の立上りを急峻にすることの可能な縦型MOSトラン
ジスタを提供することを目的としている。
D1問題点を解決するための手段
一実施例を示す第1図により本発明を説明すると、本発
明に係る縦型MOSトランジスタは、第1の導電型の半
導体基板1と、この半導体基板内に設けられた第2の導
電型のウェル層21と、ウエル層表面の端部に半導体基
板1に至るチャネル領域24が形成されるように当該ウ
ェル層内に形成した第1の導電型のソース領域4と、こ
のソース領域4の一部の表面上およびチャネル領域24
の表面上にゲート絶縁膜22を介して形成されたゲート
電極23とを備える。そして、上述の問題点は、チャネ
ル領域24のうちソース領域4に接する側の所定範囲2
5の不純物濃度が一様となるようにウェル層内の不純物
濃度分布を設定して解決される。
明に係る縦型MOSトランジスタは、第1の導電型の半
導体基板1と、この半導体基板内に設けられた第2の導
電型のウェル層21と、ウエル層表面の端部に半導体基
板1に至るチャネル領域24が形成されるように当該ウ
ェル層内に形成した第1の導電型のソース領域4と、こ
のソース領域4の一部の表面上およびチャネル領域24
の表面上にゲート絶縁膜22を介して形成されたゲート
電極23とを備える。そして、上述の問題点は、チャネ
ル領域24のうちソース領域4に接する側の所定範囲2
5の不純物濃度が一様となるようにウェル層内の不純物
濃度分布を設定して解決される。
E1作用
ゲート電極23に電圧を印加すると、ゲート電極23の
直下のチャネル領域24にソース領域ととは反対側の部
分からソース領域に向かって反転層が成長する。反転層
がウェル層21内に形成された不純物濃度分布の一様な
領域25に達すると、この領域25の全面にわたって反
転層が瞬時にチャネル領域全面にわたって反転層か形成
されるごとになる。この結果、ソース領域4とトレイン
領域1とが電気的に接続されソース領域4とドレイン領
域1との間に電流が流れる。またチャネル領域24の全
面にわたって反転層が形成されるまでドレイン側からの
空乏層はソース側の空乏層に接触することはないのでパ
ンチスルーによるリーク電流は流れない。これらのこと
からVG−ID8特性の立上りが従来よりも急峻になる
。
直下のチャネル領域24にソース領域ととは反対側の部
分からソース領域に向かって反転層が成長する。反転層
がウェル層21内に形成された不純物濃度分布の一様な
領域25に達すると、この領域25の全面にわたって反
転層が瞬時にチャネル領域全面にわたって反転層か形成
されるごとになる。この結果、ソース領域4とトレイン
領域1とが電気的に接続されソース領域4とドレイン領
域1との間に電流が流れる。またチャネル領域24の全
面にわたって反転層が形成されるまでドレイン側からの
空乏層はソース側の空乏層に接触することはないのでパ
ンチスルーによるリーク電流は流れない。これらのこと
からVG−ID8特性の立上りが従来よりも急峻になる
。
F、実施例
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は縦型MOSトランジスタの構成図、第2図は第
1図のA−A″線に沿ったPウェル領域の表面の不純物
濃度分布を示す図であり、第4図と同様の箇所には同一
符号を付し、その説明を省略する。
1図のA−A″線に沿ったPウェル領域の表面の不純物
濃度分布を示す図であり、第4図と同様の箇所には同一
符号を付し、その説明を省略する。
N型半導体基板1にはPウェル領域21が形成され、ま
たN型半導体基板1の上面にはゲート酸化膜6.ゲート
電極7と同様のゲート酸化膜22゜ゲート電極23が順
次に形成されている。ゲート酸化膜22と接するPウェ
ル領域21の部分、すなわちA−A’線で示す表面領域
がチャネル領域24となる。Pウェル領域21内の不純
物濃度分布は、斜線で示す領域25内は一様で、領域2
5の端部からN型半導体基板1へ横方向に向かって指数
関数的に減少する。したがって、チャネル領域24の濃
度分布も、第2図に実線で示すように領域25の大半が
一様であり、領域25の端部からN型半導体基板1へ横
方向に向けて指数関数的に減少する。なお、破線は第4
図に示した従来の縦型MOSトランジスタにおける同一
領域の不純物濃度分布を示している。
たN型半導体基板1の上面にはゲート酸化膜6.ゲート
電極7と同様のゲート酸化膜22゜ゲート電極23が順
次に形成されている。ゲート酸化膜22と接するPウェ
ル領域21の部分、すなわちA−A’線で示す表面領域
がチャネル領域24となる。Pウェル領域21内の不純
物濃度分布は、斜線で示す領域25内は一様で、領域2
5の端部からN型半導体基板1へ横方向に向かって指数
関数的に減少する。したがって、チャネル領域24の濃
度分布も、第2図に実線で示すように領域25の大半が
一様であり、領域25の端部からN型半導体基板1へ横
方向に向けて指数関数的に減少する。なお、破線は第4
図に示した従来の縦型MOSトランジスタにおける同一
領域の不純物濃度分布を示している。
このような構造の縦型MOSトランジスタの製造工程を
第3図(a)〜(e)を用いて説明する。
第3図(a)〜(e)を用いて説明する。
第3図(a)に示す工程では、面方位(100)のシリ
コン単結晶からなるN型高濃度基板1a上にN型低濃度
エピタキシャル層1bを形成したN型半導体基板1を用
意し、このN型半導体基板1の表面に、厚さ500人の
SiO2からなるゲート酸化膜22と図示しないが厚さ
7000人の5in2からなるフィールド絶縁膜を形成
し、さらにその上に厚さ2500人で、ボロンをI X
10”個/d以上に添加したポリシリコンからなるゲ
ート電極23を形成する。
コン単結晶からなるN型高濃度基板1a上にN型低濃度
エピタキシャル層1bを形成したN型半導体基板1を用
意し、このN型半導体基板1の表面に、厚さ500人の
SiO2からなるゲート酸化膜22と図示しないが厚さ
7000人の5in2からなるフィールド絶縁膜を形成
し、さらにその上に厚さ2500人で、ボロンをI X
10”個/d以上に添加したポリシリコンからなるゲ
ート電極23を形成する。
次いで第3図(b)に示す工程では、減圧CVD法によ
り厚さ1000人の下層ナイトライド膜31.厚さ1μ
mの不純物無添加ポリシリコン32.厚さ300人の上
層ナイトライド膜33をゲート電極23上に形成する。
り厚さ1000人の下層ナイトライド膜31.厚さ1μ
mの不純物無添加ポリシリコン32.厚さ300人の上
層ナイトライド膜33をゲート電極23上に形成する。
次いで第3図(C)に示す工程では、多角形状の第1の
拡散窓34を所定のマスクを用いて形成する。すなわち
上層ナイトライド膜33上に所定のホトレジストを塗布
し、これをマスクとして光露光し、しかる後にドライエ
ツチングする。これにより上層ナイトライド膜33.不
純物添加ポリシリコン32.下層ナイトライド膜31お
よびゲート電極23は同一寸法にエツチングされて多角
形状の第1の拡散窓34が形成される。次に、強アルカ
リエツチング液(例えばエチレンジアミンとピロカテコ
ールと水の混合液)で選択的に不純物無添加ポリシリコ
ン32を横方向にエツチング−7= し、Pウェル領域21形成用の第2の拡散窓35を形成
する。
拡散窓34を所定のマスクを用いて形成する。すなわち
上層ナイトライド膜33上に所定のホトレジストを塗布
し、これをマスクとして光露光し、しかる後にドライエ
ツチングする。これにより上層ナイトライド膜33.不
純物添加ポリシリコン32.下層ナイトライド膜31お
よびゲート電極23は同一寸法にエツチングされて多角
形状の第1の拡散窓34が形成される。次に、強アルカ
リエツチング液(例えばエチレンジアミンとピロカテコ
ールと水の混合液)で選択的に不純物無添加ポリシリコ
ン32を横方向にエツチング−7= し、Pウェル領域21形成用の第2の拡散窓35を形成
する。
次いで第3図(d)に示す工程では、熱リン酸によって
上層ナイトライド膜33を選択的に除去したあと、第2
の拡散窓35からイオン注入法によってボロンイオン3
6を200KeVで加速しN型半導体基板1の表面に選
択的に添加する。
上層ナイトライド膜33を選択的に除去したあと、第2
の拡散窓35からイオン注入法によってボロンイオン3
6を200KeVで加速しN型半導体基板1の表面に選
択的に添加する。
次いで第3図(e)に示す工程では、不純物無添加ポリ
シリコン32の全部を強アルカリ液で除去し、次いで下
層ナイトライド膜31を熱リン酸で除去する。次いで、
1100℃の温度下にてボロンイオン36を拡散しPウ
ェル領域21を形成する。このときに第3図(d)に示
す工程によって添加されたボロンイオン36の濃度が一
定の領域25がPウェル領域21内に形成される。
シリコン32の全部を強アルカリ液で除去し、次いで下
層ナイトライド膜31を熱リン酸で除去する。次いで、
1100℃の温度下にてボロンイオン36を拡散しPウ
ェル領域21を形成する。このときに第3図(d)に示
す工程によって添加されたボロンイオン36の濃度が一
定の領域25がPウェル領域21内に形成される。
しかる後、たとえば特開昭60−10677号公報に開
示されている工程と同様の工程によって、N+領域4.
P+領域52層間絶縁膜8.ソース電極配線10.ゲー
ト電極配線11.チャネルストッパ電極12.ドレイン
電極配線2を形成して第1図に示すような縦型MOSト
ランジスタが作られる。
示されている工程と同様の工程によって、N+領域4.
P+領域52層間絶縁膜8.ソース電極配線10.ゲー
ト電極配線11.チャネルストッパ電極12.ドレイン
電極配線2を形成して第1図に示すような縦型MOSト
ランジスタが作られる。
このような構造の縦型MO8)−ランジスタでは、ゲー
ト電極23にソース領域であるN+領域4に対して電圧
を印加すると、チャネル領域24には位置A′の側から
位置Aに向けて徐々に反転層が形成される。反転層が不
純物濃度分布の一様な領域25に達すると、瞬時に領域
25全面において反転層が形成され、ソース領域として
のN+領域4とドレイン領域としてのN型半導体基板1
との間に急激に電流が流れる。また不純物濃度分布の一
様な領域25が存在することによって、チャネル領域2
4の全領域に反転層が形成されるまでドレイン側からの
空乏層がソース側の空乏層に接触することがなくなりパ
ンチスルーによるリーク電流を阻止することができる。
ト電極23にソース領域であるN+領域4に対して電圧
を印加すると、チャネル領域24には位置A′の側から
位置Aに向けて徐々に反転層が形成される。反転層が不
純物濃度分布の一様な領域25に達すると、瞬時に領域
25全面において反転層が形成され、ソース領域として
のN+領域4とドレイン領域としてのN型半導体基板1
との間に急激に電流が流れる。また不純物濃度分布の一
様な領域25が存在することによって、チャネル領域2
4の全領域に反転層が形成されるまでドレイン側からの
空乏層がソース側の空乏層に接触することがなくなりパ
ンチスルーによるリーク電流を阻止することができる。
このようなことから、立上りが急峻なりc−IDS特性
の縦型MoSトランジスタが得られる。
の縦型MoSトランジスタが得られる。
G1発明の詳細
な説明したように本発明によれば、チャネル領域のソー
ス領域と接する側に不純物濃度分布の一様な領域を設け
ているので、VG−:[os特性の立上りを急峻にする
ことができる。
ス領域と接する側に不純物濃度分布の一様な領域を設け
ているので、VG−:[os特性の立上りを急峻にする
ことができる。
第1図は本発明の縦型MOSトランジスタの構成図、第
2図は第1図のA−A’線に沿ったPウェル領域の表面
の不純物濃度分布を示す図、第3図(a)〜(e)は第
1図に示す縦型MoSトランジスタの製造工程を示す図
、第4図は従来の縦型MO8)−ランジスタの構成図、
第5図は第4図の縦型MoSトランジスタを形成する際
の拡散窓を示す図である。 1:N型半導体基板 21:Pウェル領域22:ゲー
ト酸化膜 23:ゲート電極24:チャネル領域 25:不純物濃度分布一様の領域 特許出願人 日産自動車株式会社 代理人弁理士 永 井 冬 紀 Cつ 憾
2図は第1図のA−A’線に沿ったPウェル領域の表面
の不純物濃度分布を示す図、第3図(a)〜(e)は第
1図に示す縦型MoSトランジスタの製造工程を示す図
、第4図は従来の縦型MO8)−ランジスタの構成図、
第5図は第4図の縦型MoSトランジスタを形成する際
の拡散窓を示す図である。 1:N型半導体基板 21:Pウェル領域22:ゲー
ト酸化膜 23:ゲート電極24:チャネル領域 25:不純物濃度分布一様の領域 特許出願人 日産自動車株式会社 代理人弁理士 永 井 冬 紀 Cつ 憾
Claims (1)
- 第1の導電型の半導体基板と、この半導体基板内に設け
られた第2の導電型のウェル層と、ウェル層表面の端部
に前記半導体基板に至るチャネル領域が形成されるよう
に当該ウェル層内に形成した第1の導電型のソース領域
と、このソース領域の一部の表面上および前記チャネル
領域の表面上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート
電極とを備えた縦型MOSトランジスタにおいて、前記
チャネル領域のうち前記ソース領域に接する側の所定範
囲の不純物濃度が一様となるように前記ウェル層内の不
純物濃度分布を設定したことを特徴とする縦型MOSト
ランジスタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62005664A JP2511010B2 (ja) | 1987-01-13 | 1987-01-13 | 縦型mosトランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP62005664A JP2511010B2 (ja) | 1987-01-13 | 1987-01-13 | 縦型mosトランジスタの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63173372A true JPS63173372A (ja) | 1988-07-16 |
JP2511010B2 JP2511010B2 (ja) | 1996-06-26 |
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ID=11617370
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP62005664A Expired - Fee Related JP2511010B2 (ja) | 1987-01-13 | 1987-01-13 | 縦型mosトランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2511010B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0254969A (ja) * | 1988-08-19 | 1990-02-23 | Fuji Electric Co Ltd | Mos型半導体装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5563876A (en) * | 1978-11-08 | 1980-05-14 | Sony Corp | Field-effect semiconductor device |
JPS5980969A (ja) * | 1982-11-01 | 1984-05-10 | Nec Corp | 電界効果トランジスタの製造方法 |
JPS61281557A (ja) * | 1985-04-24 | 1986-12-11 | ゼネラル・エレクトリツク・カンパニイ | 絶縁ゲ−ト半導体装置 |
-
1987
- 1987-01-13 JP JP62005664A patent/JP2511010B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5563876A (en) * | 1978-11-08 | 1980-05-14 | Sony Corp | Field-effect semiconductor device |
JPS5980969A (ja) * | 1982-11-01 | 1984-05-10 | Nec Corp | 電界効果トランジスタの製造方法 |
JPS61281557A (ja) * | 1985-04-24 | 1986-12-11 | ゼネラル・エレクトリツク・カンパニイ | 絶縁ゲ−ト半導体装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH0254969A (ja) * | 1988-08-19 | 1990-02-23 | Fuji Electric Co Ltd | Mos型半導体装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JP2511010B2 (ja) | 1996-06-26 |
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