JPS6410101B2 - - Google Patents
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- JPS6410101B2 JPS6410101B2 JP6476283A JP6476283A JPS6410101B2 JP S6410101 B2 JPS6410101 B2 JP S6410101B2 JP 6476283 A JP6476283 A JP 6476283A JP 6476283 A JP6476283 A JP 6476283A JP S6410101 B2 JPS6410101 B2 JP S6410101B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/0203—Particular design considerations for integrated circuits
- H01L27/0248—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体集積回路装置（以後、ICと呼
ぶ）に関し、特に高周波用ICや低雑音特性を要
求される低周波前置増巾ICの入力破壊防止に関
するものである。
ぶ）に関し、特に高周波用ICや低雑音特性を要
求される低周波前置増巾ICの入力破壊防止に関
するものである。
高周波用ICや低周波前置増巾ICにおいては、
初段回路の構成、性能がIC全体の特性を左右す
ることが少なくない。例えば、増巾回路の雑音特
性は、初段増巾部の雑音特性が支配的である。従
つて、初段増巾部に用いられるトランジスタは、
高い電流増巾率を有し、かつベース広がり抵抗
（rbb′）の低いものが必要とされ、その具体的な
形状として、丸形エミツタ、丸形ベースを有する
トランジスタや、複数個のベース電極を有するマ
ルチベーストランジスタが使用されている。通
常、これらトランジスタのベース電極部は直接、
IC外部の入力端子に接続されることが望ましい
が、入力端子に印加される種々の異常電圧によ
り、トランジスタの劣化あるいは破壊から保護す
るための対策が必要であり、保護用抵抗、ダイオ
ード等が用いられる。
初段回路の構成、性能がIC全体の特性を左右す
ることが少なくない。例えば、増巾回路の雑音特
性は、初段増巾部の雑音特性が支配的である。従
つて、初段増巾部に用いられるトランジスタは、
高い電流増巾率を有し、かつベース広がり抵抗
（rbb′）の低いものが必要とされ、その具体的な
形状として、丸形エミツタ、丸形ベースを有する
トランジスタや、複数個のベース電極を有するマ
ルチベーストランジスタが使用されている。通
常、これらトランジスタのベース電極部は直接、
IC外部の入力端子に接続されることが望ましい
が、入力端子に印加される種々の異常電圧によ
り、トランジスタの劣化あるいは破壊から保護す
るための対策が必要であり、保護用抵抗、ダイオ
ード等が用いられる。
例えば、第１図に示すような回路構成の入力段
においては、トランジスタ６のベースに接続され
た入力端子５が電源端子１と短絡した場合、ある
いは端子５に正の静電パルスが印加された場合、
入力端子５から入力トランジスタ６のベース・エ
ミツタ間を通る電流経路７を介して過大電流が流
れ、トランジスタ６のベース・エミツタ間接合の
劣化、破壊を生ずる。尚、第１図において、２は
電流源として働らくPNPトランジスタ、３は負
荷抵抗、そして４は次段へ接続される初段の出力
端子であり、この出力端子は集積回路内に構成さ
れている。
においては、トランジスタ６のベースに接続され
た入力端子５が電源端子１と短絡した場合、ある
いは端子５に正の静電パルスが印加された場合、
入力端子５から入力トランジスタ６のベース・エ
ミツタ間を通る電流経路７を介して過大電流が流
れ、トランジスタ６のベース・エミツタ間接合の
劣化、破壊を生ずる。尚、第１図において、２は
電流源として働らくPNPトランジスタ、３は負
荷抵抗、そして４は次段へ接続される初段の出力
端子であり、この出力端子は集積回路内に構成さ
れている。
従つて、このような場合、保護ダイオード８，
保護抵抗９を第２図のように配置して、入力端子
５の電位をクランプし、かつ電流径路７を介する
流入電流の制限を行なう。抵抗９はトランジスタ
１のベースと入力端子５との間に接続され、ダイ
オード８は入力端子５−電源端子１間に接続され
る。
保護抵抗９を第２図のように配置して、入力端子
５の電位をクランプし、かつ電流径路７を介する
流入電流の制限を行なう。抵抗９はトランジスタ
１のベースと入力端子５との間に接続され、ダイ
オード８は入力端子５−電源端子１間に接続され
る。
同様に、第３図のような回路構成では、トラン
ジスタ１１のベースに接続された入力端子１５の
グランド電位への短絡や負の静電パルスにより、
トランジスタ１１のベース・コレクタ間を介する
電流径路１６を通じて過大電流が流れる。第３図
において、１２はIC内の次段用出力端子、１３
は負荷抵抗、そして１４は電流源として働らく
NPNトランジスタをそれぞれ示す。このため、
第４図に示す如く、保護ダイオード１８、保護抵
抗１７を接続して第２図と同じように保護してい
る。
ジスタ１１のベースに接続された入力端子１５の
グランド電位への短絡や負の静電パルスにより、
トランジスタ１１のベース・コレクタ間を介する
電流径路１６を通じて過大電流が流れる。第３図
において、１２はIC内の次段用出力端子、１３
は負荷抵抗、そして１４は電流源として働らく
NPNトランジスタをそれぞれ示す。このため、
第４図に示す如く、保護ダイオード１８、保護抵
抗１７を接続して第２図と同じように保護してい
る。
しかしながら、第２図、第４図の回路において
は、保護抵抗９，１７は、初段トランジスタ６，
１４のベース抵抗となり、この結果、雑音特性を
悪化させる。よつて、電気的特性の面からはでき
るかぎり低抵抗であることが望ましく、逆に電流
制限の効果からは、できるかぎり高抵抗であるこ
とが好ましい。
は、保護抵抗９，１７は、初段トランジスタ６，
１４のベース抵抗となり、この結果、雑音特性を
悪化させる。よつて、電気的特性の面からはでき
るかぎり低抵抗であることが望ましく、逆に電流
制限の効果からは、できるかぎり高抵抗であるこ
とが好ましい。
このように、従来の方法においては、保護抵抗
の抵抗値の設計が電気的特性、入力回路保護効果
の両面に満足するように行なわなければならない
という欠点を有し、電気的特性を優先すると保護
効果は充分でなかつた。
の抵抗値の設計が電気的特性、入力回路保護効果
の両面に満足するように行なわなければならない
という欠点を有し、電気的特性を優先すると保護
効果は充分でなかつた。
本発明の目的は、通常動作時においては電気的
特性への影響が少なく、反面、電流制限時には十
分な制限効果を得られる入力保護回路をもつた半
導体装置を提供することにある。
特性への影響が少なく、反面、電流制限時には十
分な制限効果を得られる入力保護回路をもつた半
導体装置を提供することにある。
本発明は、電流制限用の抵抗を半導体基板内に
形成された抵抗領域と半導体基板上に形成された
抵抗領域とを並列接続して構成し、かつ基板の抵
抗領域の抵抗値を入力電圧に応じて変化させるこ
とを特徴とする。
形成された抵抗領域と半導体基板上に形成された
抵抗領域とを並列接続して構成し、かつ基板の抵
抗領域の抵抗値を入力電圧に応じて変化させるこ
とを特徴とする。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。
説明する。
本発明の一実施例を示す平面図および断面図を
第５図ａおよびｂにそれぞれ示す。第５図で示さ
れた半導体装置は次のように形成される。
第５図ａおよびｂにそれぞれ示す。第５図で示さ
れた半導体装置は次のように形成される。
まず、比抵抗１〜3Ω−cm程度のＰ型基板１９
上に使用目的に応じた適当な比抵抗（0.5〜4Ω−
cm程度）を有するＮ型エピタキシヤル層２０を形
成する。次に、Ｎ型エピタキシヤル層２０の表面
よりＰ型不純物例えばボロンを拡散あるいはイオ
ン注入することにより、層抵抗の比較的高い（例
えば3KΩ／□程度）Ｐ型半導体領域２１を形成
し、その表面および前記Ｎ型エピタキシヤル層２
０の表面に絶縁被膜例えば熱酸化してシリコン酸
化膜２２を形成する。しかる後に、多結晶シリコ
ン薄膜をシリコン酸化膜２２上に選択的に形成
し、Ｎ型不純物例えばリンを導入して高濃度Ｎ型
多結晶シリコン薄膜領域２３を設ける。次に、本
装置の表面全体に絶縁被膜としてのシリコン酸化
膜２４を例えばCVD法などにより形成し、Ｐ型
不純物領域２１および高濃度Ｎ型多結晶シリコン
薄膜領域２３の両端に電極部を設けるために開口
部２５を設ける。次に、開口部２５および高濃度
Ｎ型多結晶シリコン薄膜２４直上の絶縁被膜２４
上に低抵抗物質例えばアルミニウムを選択的に形
成して電極部２６−１，２６−２および２７を得
る。尚、第５図ａにはシリコン酸化膜２２および
２４は図示していない。また、エピタキシヤル層
２０にはトランジスタや抵抗等の他の素子も形成
されるものである。
上に使用目的に応じた適当な比抵抗（0.5〜4Ω−
cm程度）を有するＮ型エピタキシヤル層２０を形
成する。次に、Ｎ型エピタキシヤル層２０の表面
よりＰ型不純物例えばボロンを拡散あるいはイオ
ン注入することにより、層抵抗の比較的高い（例
えば3KΩ／□程度）Ｐ型半導体領域２１を形成
し、その表面および前記Ｎ型エピタキシヤル層２
０の表面に絶縁被膜例えば熱酸化してシリコン酸
化膜２２を形成する。しかる後に、多結晶シリコ
ン薄膜をシリコン酸化膜２２上に選択的に形成
し、Ｎ型不純物例えばリンを導入して高濃度Ｎ型
多結晶シリコン薄膜領域２３を設ける。次に、本
装置の表面全体に絶縁被膜としてのシリコン酸化
膜２４を例えばCVD法などにより形成し、Ｐ型
不純物領域２１および高濃度Ｎ型多結晶シリコン
薄膜領域２３の両端に電極部を設けるために開口
部２５を設ける。次に、開口部２５および高濃度
Ｎ型多結晶シリコン薄膜２４直上の絶縁被膜２４
上に低抵抗物質例えばアルミニウムを選択的に形
成して電極部２６−１，２６−２および２７を得
る。尚、第５図ａにはシリコン酸化膜２２および
２４は図示していない。また、エピタキシヤル層
２０にはトランジスタや抵抗等の他の素子も形成
されるものである。
この様な構造において、電極部２６−１を第１
図乃至第４図で示した入力端子５，１５に、もう
一方の電極２６−２を入力トランジスタ２，１１
のベースにそれぞれ接続し、さらに電極部２７を
特定の電位に固定して入力回路における過電流制
限素子とする。この場合、電極部２７は電源電圧
より低い電位に設定されることが必要である。し
たがつて、電極２７は入力トランジスタのベース
に接続されている電極２６−２に接続して、第６
図の如き構造とすることも可能である。
図乃至第４図で示した入力端子５，１５に、もう
一方の電極２６−２を入力トランジスタ２，１１
のベースにそれぞれ接続し、さらに電極部２７を
特定の電位に固定して入力回路における過電流制
限素子とする。この場合、電極部２７は電源電圧
より低い電位に設定されることが必要である。し
たがつて、電極２７は入力トランジスタのベース
に接続されている電極２６−２に接続して、第６
図の如き構造とすることも可能である。
かかる構造および接続関係の過電流制限素子を
有する半導体装置において、いま、通常動作時を
仮定すると、入力端子に接続された電極２６−１
に加えられる信号は比較的微弱であり、ベース端
子側の電極２６−２との電位差はそれほど高くな
い。したがつて、電極２７とその直下の高濃度Ｎ
型多結晶シリコン薄膜領域２３との電界は弱く、
多結晶シリコン薄膜領域２３とその上部の絶縁被
膜２４との界面より多結晶シリコン薄膜領域２３
側に広がる空乏層は無視できうるものである。よ
つて、この時の電極２６−１および２６−２両端
の抵抗は、Ｐ型半導体領域２１と高濃度Ｎ型多結
晶シリコン薄膜領域２３との合成抵抗分であつて
十分低い抵抗値が得られる。つまり、初段トラン
ジスタのベース抵抗増加分は、無視できる程度で
ある。
有する半導体装置において、いま、通常動作時を
仮定すると、入力端子に接続された電極２６−１
に加えられる信号は比較的微弱であり、ベース端
子側の電極２６−２との電位差はそれほど高くな
い。したがつて、電極２７とその直下の高濃度Ｎ
型多結晶シリコン薄膜領域２３との電界は弱く、
多結晶シリコン薄膜領域２３とその上部の絶縁被
膜２４との界面より多結晶シリコン薄膜領域２３
側に広がる空乏層は無視できうるものである。よ
つて、この時の電極２６−１および２６−２両端
の抵抗は、Ｐ型半導体領域２１と高濃度Ｎ型多結
晶シリコン薄膜領域２３との合成抵抗分であつて
十分低い抵抗値が得られる。つまり、初段トラン
ジスタのベース抵抗増加分は、無視できる程度で
ある。
しかしながら、入力端子側になんらかの異常状
態により高い電位が印加された場合、入力端子側
電極２６−１はそれに追従して電位が上昇し始め
る。一方、初段トランジスタ側電極２６−２はほ
ぼトランジスタのベース電位に固定されている。
したがつて、第５図、第６図の双方において、電
極２７と直下の多結晶シリコン薄膜領域２３との
電界が上昇し、それにつれ多結晶シリコン薄膜領
域２３内部に空乏層が広がり両端間の抵抗が増加
し始め、Ｐ型半導体領域２１との合成抵抗も同時
に増加する。そして、多結晶シリコン薄膜領域２
３の高電位側（電極２６−１）で、空乏層が多結
晶シリコン薄膜領域２３底部まで達すると、その
抵抗は無限大となり、Ｐ型半導体領域２１の抵抗
値にまで達する。つまり、電極２６−１側に異常
電圧が印加されると、それに応じて抵抗値が増加
する。
態により高い電位が印加された場合、入力端子側
電極２６−１はそれに追従して電位が上昇し始め
る。一方、初段トランジスタ側電極２６−２はほ
ぼトランジスタのベース電位に固定されている。
したがつて、第５図、第６図の双方において、電
極２７と直下の多結晶シリコン薄膜領域２３との
電界が上昇し、それにつれ多結晶シリコン薄膜領
域２３内部に空乏層が広がり両端間の抵抗が増加
し始め、Ｐ型半導体領域２１との合成抵抗も同時
に増加する。そして、多結晶シリコン薄膜領域２
３の高電位側（電極２６−１）で、空乏層が多結
晶シリコン薄膜領域２３底部まで達すると、その
抵抗は無限大となり、Ｐ型半導体領域２１の抵抗
値にまで達する。つまり、電極２６−１側に異常
電圧が印加されると、それに応じて抵抗値が増加
する。
このように、通常時には十分低く、異状電圧印
加時には十分高い抵抗値をそれぞれ有する過大電
流制限用素子を実現できる。
加時には十分高い抵抗値をそれぞれ有する過大電
流制限用素子を実現できる。
さらに、Ｎ型エピタキシヤル領域２０を電源電
圧にバイアスすることにより、Ｎ型エピタキシヤ
ル領域２０を陰極側、Ｐ型半導体領域２１を陽極
側とそれぞれとするダイオード構造が得られるの
で第２図、第４図で示したダイオード８，１８も
構成される。つまり、本発明の半導体装置を入力
端子と初段トランジスタのベース間に接続すずだ
けで、通常動作時には電気的特性に悪影響を与え
ない、効果の大きい入力回路保護装置が得られ
る。
圧にバイアスすることにより、Ｎ型エピタキシヤ
ル領域２０を陰極側、Ｐ型半導体領域２１を陽極
側とそれぞれとするダイオード構造が得られるの
で第２図、第４図で示したダイオード８，１８も
構成される。つまり、本発明の半導体装置を入力
端子と初段トランジスタのベース間に接続すずだ
けで、通常動作時には電気的特性に悪影響を与え
ない、効果の大きい入力回路保護装置が得られ
る。
Ｐ型半導体領域２１は高抵抗であることが望ま
しいが、層抵抗上あまり高抵抗領域が得られない
場合は、第７図に示すように、領域２１を蛇行し
て形成すれば必要とする抵抗値を得ることが容易
である。
しいが、層抵抗上あまり高抵抗領域が得られない
場合は、第７図に示すように、領域２１を蛇行し
て形成すれば必要とする抵抗値を得ることが容易
である。
本発明で示された電流制限抵抗はトランジスタ
と同一絶縁領域内に形成することも可能である。
すなわち、第８図に示すように、領域２１は抵抗
領域となると共にNPNトランジスタのベース領
域となり、エミツタ領域３０がその中に形成され
ている。領域２０は高濃度絶縁P+領域２９によ
つて他から絶縁され、又、基板１９との境界部に
は埋込み領域２８が形成されている。領域２０に
はコレクタコンタクト領域３３が形成され、これ
からコレクタ電極３２が導出されている。エミツ
タ電極３１がエミツタ領域３０に形成されてい
る。
と同一絶縁領域内に形成することも可能である。
すなわち、第８図に示すように、領域２１は抵抗
領域となると共にNPNトランジスタのベース領
域となり、エミツタ領域３０がその中に形成され
ている。領域２０は高濃度絶縁P+領域２９によ
つて他から絶縁され、又、基板１９との境界部に
は埋込み領域２８が形成されている。領域２０に
はコレクタコンタクト領域３３が形成され、これ
からコレクタ電極３２が導出されている。エミツ
タ電極３１がエミツタ領域３０に形成されてい
る。
上述した実施例では、入力端子に高電圧が印加
された場合について述べたが、入力端子に負の電
圧が印加された時の初段トランジスタ保護のため
には、高濃度Ｎ型多結晶シリコン薄膜領域２３を
高濃度Ｐ型多結晶シリコン薄膜領域とし、電極２
７を初段トランジスタのベース電位あるいは電源
電圧にすることにより、同等の効果が得られる。
また、Ｐ型半導体領域２１をＮ型半導体領域とす
ることによつて保護ダイオードの効果をもたせる
ことも可能である。
された場合について述べたが、入力端子に負の電
圧が印加された時の初段トランジスタ保護のため
には、高濃度Ｎ型多結晶シリコン薄膜領域２３を
高濃度Ｐ型多結晶シリコン薄膜領域とし、電極２
７を初段トランジスタのベース電位あるいは電源
電圧にすることにより、同等の効果が得られる。
また、Ｐ型半導体領域２１をＮ型半導体領域とす
ることによつて保護ダイオードの効果をもたせる
ことも可能である。
第１図は代表的な増巾回路初段部を示す回路
図、第２図は第１図の回路に初段トランジスタ保
護用素子を追加した回路図、第３図は、代表的な
他の増巾回路初段部を示す回路図、第４図は第３
図の回路に初段トランジスタ保護用素子を追加し
た回路図、第５図ａ，ｂはそれぞれ本発明の一実
施例の平面図および断面図、第６図は本発明の第
２の実施例を示す断面図、第７図は本発明の第３
の実施例を示す断面図、第８図は本発明の第４の
実施例を示す断面図である。 １，１０は電源端子、２，１４は電流源として
働らくPNPトランジスタ、３，１３は負荷抵抗、
４，１２は出力端子、５，１５は入力端子、６，
１１は初段増巾用NPNトランジスタ、７，１６
は入力端子より流入する過大電流経路、８，１８
は保護ダイオード、９，１７は保護抵抗、１９は
Ｐ型基板、２０はＮ型エピタキシヤル層、２１は
Ｐ型半導体領域、２２はシリコン酸化膜、２３は
高濃度Ｎ型多結晶シリコン薄膜領域、２４は酸化
膜、２５は電極形成用開口部、２６−１，２６−
２は電極部、２７は電極部、２８は高濃度埋入み
N+層、２９は高濃度絶縁P+層、３０はエミツタ
領域、３１はエミツタ電極、３２はコレクタ電極
部、３３はコレクタコンタクト領域。
図、第２図は第１図の回路に初段トランジスタ保
護用素子を追加した回路図、第３図は、代表的な
他の増巾回路初段部を示す回路図、第４図は第３
図の回路に初段トランジスタ保護用素子を追加し
た回路図、第５図ａ，ｂはそれぞれ本発明の一実
施例の平面図および断面図、第６図は本発明の第
２の実施例を示す断面図、第７図は本発明の第３
の実施例を示す断面図、第８図は本発明の第４の
実施例を示す断面図である。 １，１０は電源端子、２，１４は電流源として
働らくPNPトランジスタ、３，１３は負荷抵抗、
４，１２は出力端子、５，１５は入力端子、６，
１１は初段増巾用NPNトランジスタ、７，１６
は入力端子より流入する過大電流経路、８，１８
は保護ダイオード、９，１７は保護抵抗、１９は
Ｐ型基板、２０はＮ型エピタキシヤル層、２１は
Ｐ型半導体領域、２２はシリコン酸化膜、２３は
高濃度Ｎ型多結晶シリコン薄膜領域、２４は酸化
膜、２５は電極形成用開口部、２６−１，２６−
２は電極部、２７は電極部、２８は高濃度埋入み
N+層、２９は高濃度絶縁P+層、３０はエミツタ
領域、３１はエミツタ電極、３２はコレクタ電極
部、３３はコレクタコンタクト領域。
Claims (1)
- １ 半導体基体内に形成された第１の半導体領域
と前記領域上に絶縁層を介して形成された第２の
半導体領域とが並列に接続され、該第２の半導体
領域に対し制御電極層が設けられていることを特
徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6476283A JPS59189665A (ja) | 1983-04-13 | 1983-04-13 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6476283A JPS59189665A (ja) | 1983-04-13 | 1983-04-13 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59189665A JPS59189665A (ja) | 1984-10-27 |
| JPS6410101B2 true JPS6410101B2 (ja) | 1989-02-21 |
Family
ID=13267515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6476283A Granted JPS59189665A (ja) | 1983-04-13 | 1983-04-13 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59189665A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02285125A (ja) * | 1989-04-27 | 1990-11-22 | Sanwa Shutter Corp | 開閉戸付きバルコニー |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2757864B2 (ja) * | 1986-07-03 | 1998-05-25 | ローム 株式会社 | 半導体装置 |
| KR910007374B1 (ko) * | 1988-07-11 | 1991-09-25 | 삼성전자 주식회사 | 반도체소자의 입력단 지연시간 개선용 입력보호장치 |
| JP5532762B2 (ja) * | 2009-09-02 | 2014-06-25 | 大日本印刷株式会社 | 有機トランジスタ、回路素子及びそれらの製造方法 |
-
1983
- 1983-04-13 JP JP6476283A patent/JPS59189665A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02285125A (ja) * | 1989-04-27 | 1990-11-22 | Sanwa Shutter Corp | 開閉戸付きバルコニー |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59189665A (ja) | 1984-10-27 |
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