JPH039573A - 静電誘導トランジスタ - Google Patents

静電誘導トランジスタ

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JPH039573A
JPH039573A JP14457189A JP14457189A JPH039573A JP H039573 A JPH039573 A JP H039573A JP 14457189 A JP14457189 A JP 14457189A JP 14457189 A JP14457189 A JP 14457189A JP H039573 A JPH039573 A JP H039573A
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JP
Japan
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conductivity type
region
type
semiconductor layer
gate
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JP14457189A
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Inventor
Nobuo Aoki
青木 信生
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概   要〕 表面ゲート型または埋め込みゲート型の静電誘導トラン
ジスタにおいて、第1導電型の半導体層の一主面近傍ま
たは該第1導電型の半導体層内に所定間隔で形成された
第2導電型のゲート領域の内、その第1導電型の半導体
層の最端部に形成されたゲーHJf域をその一部が第1
導電型のドレイン領域方向へより深く形成される構造と
したので、アバランシ降伏をその第1導電型の半導体層
の最端部に形成されたゲー) 6U域の一部の下方に位
置する前記第1導電型の半導体層と前記第1導電型のド
レイン領域の界面部に限定させて、アバランシ降伏によ
り発生するホットキャリアが第1導電型のソース領域に
流入しないようにしたものであり、従来、ゲート−ドレ
イン間に耐圧値以上の逆バイアス電圧を印加した場合に
ソース領域へのキャリア注入により生じていた素子の耐
圧の劣化及び素子の破壊を防止することが可能となる。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、静電誘導型トランジスタ(StaticIn
duction Transistor)に係り、特に
ゲート・ドレイン間に耐圧値以上の逆バイアス電圧が印
加された場合でも、素子の耐圧の劣化及び素子の破壊を
防止することが可能な静電誘導型トランジスタに関する
。
〔従来の技術〕 静電誘導型トランジスタ(以下、SITと略称する)は
、縦型構造にすることによりマルチチャネル化すること
が容易であるので大電流化が可能であり、またゲート・
ドレイン間に高抵抗層を挿入することにより、ゲート・
ドレイン間の耐圧を高耐圧にすることが可能であること
から大電力用に適している。
第4図は従来の5ITIOの構造を示す断面図である。
同図において、Si等からなるn゛型基板11上にはn
−型エピタキシャル層12が形成されており、そのn−
型エピタキシャル層12の表面領域にはp゛型ゲー) 
61域13.n+型ソース領域14が形成されている。
また、p+型ゲート領域13、n”型ソース領域14は
、前記n−型エビタキシャル層12上に形成された酸化
膜15を一部エッチングすることにより形成されたコン
タクトホールを介して、それぞれA2等からなるゲート
電極16.ソース電極工5に接続されている。
また、n°基板11の他方の主面上には、A1等からな
るドレイン電極18が形成されている。なお、n゛型ソ
ース領域14は多結晶シリコン21を介しソース電極1
7に電気的に接続されている。
上記構成において、n−型エピタキシャル層12内のn
°型ソース領域14の下方のp゛型ゲート領域13.1
3間は、チャンネル領域19となっており、また、n−
型エピタキシャルJi12及びn゛型基板11はドレイ
ン領域となっている。
上記構成の5ITIOはノーマリオフ型のSITであり
、ゲート電極16.ソース電極17間に、所定の電圧値
以上の順方向バイアス電圧を加えない場合には、前記チ
ャネル領域19はすべて空乏化されており、ソース・ド
レイン間には電流が流れないようになっている。
次に第5図(a)、 (b)は、それぞれドレイン・ソ
ース間耐圧(B Voss) 、  ドレイン・ゲート
間耐圧(BVOGO)の測定を行う場合の、ゲート電極
(G)16. ソース電極(S)17及びドレイン電極
(D)18への電圧印加方法を示す図である。
ドレイン・ソース間耐圧(BVoss)の測定を行う場
合には、同図(a)に示すように、ゲート電極16及び
ソース電極17に等電圧を印加し、またゲート電極16
とドレイン電極18に逆方向バイアス電圧■1を印加す
る。
また、ドレイン・ゲート間耐圧(BVIIGO)の測定
を行う場合には、ゲート電極16とドレイン電極18間
に逆方向バイアス電圧■、を印加する。
このように、ドレイン・ソース間耐圧(B Vnss)
 。
ドレイン・ゲート間耐圧(BVDGO)のいずれの測定
時にも、ゲート・ドレイン間は逆バイアスされる。従っ
て、ドレイン・ソース間耐圧(BVnss)及びドレイ
ン・ゲート間耐圧(BVi+Go)のいずれの測定時に
おいても、p゛型ゲー) R11域13とn−型エピタ
キシャル層(ドレイン層)12の接合が逆バイアスされ
るので、その接合の両側、特に不純物濃度の低いn−型
エピタキシャル層12内に空乏化領域20が広(形成さ
れる。そして、逆方向バイアス電圧V、をさらに増加す
ると、第6図に示すように上記空乏化領域20はn−型
エピタキシャル層12とn゛型基板11の界面にまで達
するようになる。そして最大電界E asつが加わるp
゛型ゲート領域13とn−型エピタキシャル層12の接
合面の電界Eが、アバランシ降伏の発生する臨界電界E
 critに達すると、上記p゛型ゲート領域13とn
−型エピタキシャル層12の接合面でアバランシ降伏が
起こり、空乏化領域20内でなだれ的に電子・正札対が
発生するようになる(第5図において、発生する電子を
黒丸で、正孔を白丸で示している)。そして、その発生
した電子・正孔対の内型子は、空乏化領域20内の電界
Eにより加速されて、その運動エネルギーが大きくなり
(ホットエレクトロンとなり)、結晶欠陥の多いn−型
エピタキシャル層12とn゛型基板11の界面で2次的
なアバランシ降伏を発生させる。この〇−型エビタキシ
ャル層12とn゛型基板11の界面で発生した電子・正
孔対の内、電子は空乏化領域20内の電界已により加速
され、いわゆるホットエレクトロンとなってn0型基板
11へ、正札は同じく空乏化領域20内の電界已によっ
て加速され、いわゆるホントホールとなってp°型アゲ
−領Mi13へ向かって流れて行くが、その正孔(ホン
トホール)の一部はチャネル領域19及びn°°ソース
領域14に流入する。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述のようにして、2次的アバランシ降伏により発生し
た正孔がチャネルHMU19及びn゛型ソース領域14
にホットホールとなって流入すると、素子の耐圧特性が
劣化し、さらには素子的破壊につながる場合がある。第
5図(a)に示すような、ドレイン・ソース間耐圧E3
vossの測定時には、このn0型ソース領域14に流
入される正孔の存在を、ソース電流11として観測する
ことができる。
上記素子的破壊は、上記2次的アバランシ降伏により発
生した正孔(ホットホール)が、n・型ソース領域14
に流入する際、空乏化領域20内の電界Eにより得たエ
ネルギーを、n゛型ソース領域14とn−型エピタキシ
ャル層12の界面部において熱として放出することによ
り生じるものと予測される。
本発明は、ドレイン層のアバランシ降伏によって発生す
るキャリアが、チャネル領域及びソース領域に流入して
、素子の耐圧劣化及び素子的破壊が生じることを防止可
能な静電誘導トランジスタ(S IT)を提供すること
を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、第1の発明の静電誘導トラ
ンジスタは、請求項1記載のように、第1導電型の半導
体層の一主面近傍に所定の間隔で配設された第2導電型
のゲート領域と、前記第1導電型の半導体層の一主面近
傍で前記第2導電型のゲート領域の間に、前記ゲート領
域よりも浅く形成された前記第1導電型のソース領域と
、前記第1導電型の半導体層の他方の主面に形成された
第1導電型のドレイン領域とを備えた静電誘導トランジ
スタにおいて、前記第1導電型の半導体層の一主面近傍
に設けられた前記第2導電型のゲート領域は、その一部
に前記他の第2導電型のゲート領域よりも前記第1導電
型のドレイン領域側により深く形成されている突起部を
有することを特徴とする。
また上記目的を達成するために、第2の発明の静電誘導
トランジスタは、請求項2記載のように、第1導電型の
半導体層と、該第1導電型の半導体層内部に所定の間隔
で埋め込まれた第2導電型の埋め込みゲート領域と、前
記第1導電型の半導体層の一主面近傍に形成された前記
第11電型の半導体層よりも不純物濃度の高い前記第1
導電型のソース領域と、前記第1導電型の半導体層の他
方の主面に形成された第1導電型のドレイン領域とを備
えた静電誘導トランジスタにおいて、前記第1導電型の
半導体層内に埋め込まれた前記第2導電型の埋め込みゲ
ー) 65域は、その一部に前記他の第2導電型の埋め
込みゲー) N域よりも前記第1の導電型のドレイン領
域方向により深く形成されている突起部を有することを
特徴とする。
〔作    用〕
請求項1記載の第1の発明においては、第1導電型の半
導体層の最端部の一主面近傍に形成される第2導電型の
ゲート領域(便宜上、以後周辺第2導電型ゲート領域と
表現する)をその一部に第1導電型のドレイン領域方向
へより深く形成されている突起部を有する構造としたの
で、前記周辺第2導電型ゲート領域の前記突起部から前
記第1導電型の半導体層と前記第1導電型のドレイン領
域との界面部までの距離は、他の第2導電型のゲート領
域から前記第り導電型の半導体層と前記第1導電型の半
導体基板の界面部までの距離よりも短くなる。このため
、ゲート・ドレイン間に逆バイアス電圧が加えられた場
合、前記第1導電型の半導体層と前記第1導電型の半導
体基板との界面部でのアバランシ降伏は、前記周辺第2
導電型ゲート領域の前記突起部の直下の界面部領域での
み発生する。前記周辺第2導電型ゲート領域から前記界
面部までの間に形成される空乏層の電界は、素子に対し
て垂直方向となるので、上記アバランシ降伏により発生
するホットキャリアは前記第1導電型のソース領域に流
入することはなく、前記周辺第2導電型ゲート領域にの
み流入する。
従って、前記第1導電型のソース領域直下の前記第1導
電型の半導体層と前記第1導電型のドレイン領域の界面
部でアバランシ降伏が発生することはなくなり、耐圧値
以上の逆バイアス電圧をゲート・ドレイン間に印加して
も、従来の静電誘導トランジスタのように、前記界面部
におけるアバランシ降伏により発生する一ホットキャリ
アが前記第1導電型のソース領域に流入することはなく
なり、耐圧値以上の逆バイアス電圧をゲート・ドレイン
間に印加した場合における素子の耐圧の劣化及び素子の
破壊が防止される。
また、請求項2記載の第2の発明においては第1導電型
の半導体層内において形成される第2の導電型の埋め込
みゲート領域(便宜上、周辺第2導電型埋め込みゲート
領域と表現する)をその−部に前記他の第2導電型の埋
め込みゲート領域よりも前記第1導電型のドレイン領域
側により深く形成されている突起部を有する構造とした
ので、前記第1の発明と同様な作用により、ゲート・ド
レイン間に耐圧値以上の逆バイアス電圧を印加した際の
前記第1導電型の半導体層と前記第1導電型のドレイン
領域の界面部におけるアバランシ降伏は、前記周辺第2
導電型埋め込みゲー) SR域の前記突起部直下に位置
する前記界面部領域においてのみ発生する。このため、
前記第1の発明と同様、前記第1導電型のソース領域直
下の前記界面部においてはアバランシ降伏は発生せず、
耐圧以上の逆バイアス電圧を印加しても、従来の静電誘
導トランジスタのように前記界面部におけるアバランシ
降伏により発生するホットキャリアが前記第1導電型の
ソース領域に流入することはなくなり、耐圧以上の逆バ
イアス電圧をゲート・ドレイン間に印加した場合におけ
る素子の耐圧の劣化、素子の破壊が防止される。
〔実  施  例〕
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。
第1図は、本発明に係る一実施例である静電誘導トラン
ジスタ(SIT)の断面構成図である。
なお、前記第4図に示すSITとの同一領域には同一番
号を付与している(但し、n−型エピタキシャル層、絶
縁膜は形状が少し異なるため、それぞれ12’  15
’としている)。
前記第4図に示す従来の5TTIOとの相違は、第1に
素子の周辺部に設けられるp゛型ゲートjJ域31の横
方向の長さを、従来のSITのp+型ゲート領域13よ
りも長くしていること、第2にその周辺部のp°型ゲー
ト617域31(以後、周辺p゛型アゲート領域1と表
現する)の素子の端部側の・一部に他のP゛゛ゲート領
域13よりも約2μ程深い拡散領域(突起部31a)を
設けていることである。
上記のような構成となっ”ζいるため、上記周辺p゛型
アゲート領域1の突起部31aとn°型基板11とn−
型エピタキシャル層12との界面部までの縦方向の距離
12は、上記周辺p゛゛ゲート領域31以外の前記n゛
゛基板11とn−型エピタキシャル層12′との界面部
までの縦方向のp°型ゲート領域12との距離!、より
も必然的に短くなっている(j!+<j!z)。
このため、前記第5図(a)に示すように、ゲート電極
16とドレイン電極18にゲート(p”型ゲ−上領域1
3または周辺P゛型ゲート頌域31)・ドレイン(n−
型エピタキシャル[12及びn゛゛板11)間が逆バイ
アスされるような電圧V。
を印加すると、不純物濃度の低いn−型エピタキシャル
層12内に空乏層領域32が広がり、上記逆バイアス電
圧■、が所定電圧になると上記周辺p°型ゲート領域3
1の突起部31aの下方の空乏HB SM域32aが、
先にn−型エピタキシャル層12′とn+型基板11と
の界面部33まで達する。そして、空乏層領域32aが
上記n−型エビタキシャル層12′とn+型基板11と
の界面部33まで達した後、さらに前記逆バイアス電圧
■1を増加すると、その空乏層領域32aはn゛゛基板
11にまで広がるようになるが、n゛゛基板11の不純
物濃度はn−型エピタキシャル層12′の不純物濃度よ
りもはるかに高いので、逆バイアス電圧■1の増加分に
対する空乏層領域32aの伸びの増加幅は、より小さく
なり、このため、周辺p+型ゲート領域31の突起部3
1aとn−型エピタキシャル層12′との接合部41に
おける電界E1は、周辺p゛型アゲート領域1の突起部
31a以外の部分とn−型エピタキシャル層12′との
接合部の電界E2及び他のp°型ゲート領域13とn−
型エピタキシャルN12′との接合部43の電界E3よ
りも大きくなり、周辺p°型ゲート領域31の突起部3
1aとn−型エピタキシャルN12′との接合部におい
て、先に第1次のアバランシ降伏が起こる。そして、こ
の第1次アバランシ降伏は、〔従来技術]の項で前述し
たメカニズムと同様にして結晶欠陥が多く含まれている
n−型エピタキシャル層12′とn+型基板11との界
面部において2次的なアバランシ降伏を引き起こさせる
。
この2次的アバランシ降伏が発生する空乏層領域32で
の電界は、n′″型基板11に対してほぼ垂直方向に、
n°型基板11から周辺p゛型ゲート?il域31の突
起部31aへ向かうので、発生する電子・正孔対の内正
孔はほとんど周辺p゛型ゲートt=M域31の突起部3
1aに流入する。
このことにより、n2型ソース領域J4の直下の空乏層
領域32においてはアバランシ降伏は起こらず、従って
従来のようにチャネル領域19及びn゛゛ソース領域1
4に正孔(ホットホール)が流入することはなくなる。
このように、n°型ソース領域14の直下の空乏層領域
32でアバランシ降伏が発生する前に、周辺p゛型アゲ
ート領域1の突起部31aの直下の空乏NeM域32で
先にアバランシ降伏を発生させるので、従来のようにチ
ャネル領域19及びn。
型ソース領域14に正孔(ホットホール)が流入される
ことを防止することが可能となり、素子耐圧の劣化、さ
らには素子的破壊を未然に防止することができる。
次に、第3図(a)〜ら)を参照して上記構成のnチャ
ネルのSITの製造方法を説明する。
これらの図は、1単位のnチャネルSITの部分を示す
断面図であり、各部の寸法関係は、工程を理解し易くす
るために、誇長されており、現実のデバイスと比例して
いない。
まず、第3図(a)に示すように例えばsb等のドナー
が高濃度にドープされたn゛゛基板11の一方の主面上
全体にエピタキシャル成長により約30μ程度の厚さに
n−型エピタキシャル層52を形成する。
続けて、同図俤)に示すように、前記n−型エビタキシ
ャル層52の表面全体に5iOz等からなる第1の酸化
膜41を約700人の厚さに形成した後、同図(C)に
示すように、フォトリソグラフィ法により前記周辺P゛
型ゲートLQ域31の突起部31aの上方に位置する第
1の酸化膜41をエツチングにより除去する。そして、
次に前記絶縁膜41及びフォトレジスト42をマスクと
してB(ボロン)等のアクセプタをデポジションし、上
面に前記第1の酸化1141が形成されていないn−型
エピタキシャルW!I52の表面近傍に不純物濃度が約
1019c、iのP゛型領領域43形成する。
さらに同図(d)に示すように、n−型エピタキシャル
7152の上面の前記p°型ゲート領域13及び周辺p
゛型アゲート領域1が形成される部分の上方に再び前記
第1の酸化膜41及びフォトレジスト42をマスクとし
てB(ボロン)等のアクセプタをデポジションし、p゛
型領領域45形成する。
さらに続けて、同図(e)に示すようにドライブイン拡
散を行い、前記P°型領領域3及び前記p+型領領域5
をn“型エピタキシャル層52内に、さらに深く拡散さ
せて、それぞれp゛型ゲート領域131周辺p゛型ゲー
ト2M域31を形成する。
また、このドライブイン拡散に続いて、n−型エピタキ
シャルH52の表面上にはSingからなる第2の絶縁
膜46が形成される。
さらに、同図(f)に示すように、フォトリソグラフィ
法により第2の絶縁膜46の前記n゛゛ソース領域14
が形成される位置の上方にある部分を除去した後、常圧
及び減圧CVD法を用いたSiH4の熱分解法(Sfl
ane thermal decomposition
)等により、前記第2の酸化膜46が形成されているn
−型エピタキシャル層52の上面に多結晶シリコン(P
olysilicon) 47を形成する。続けて、前
記第2の酸化膜46が形成されているn−型エピタキシ
ャル層52の上面にAS  (ヒ素)等のドナーイオン
をイオン注入し、同図(g)に示すように前記第2の酸
化膜46が形成されていない、n型エピタキシャル層5
2の表面近傍に約0.4μmの深さで、不純物濃度が約
1020cmI102Oのn°°ソース領域14を固相
拡散により形成する。そして、次にフォトリソラフィ法
により、前記多結晶シリコン47を選択的に除去し、前
記n2型ソース領域14の上部及びそのn゛゛ソース領
域14の両端の第2の酸化膜46の一部に積層形成され
た多結晶シリコン21を形成する。
さらに、同図Q′1)に示すようにフォトリソグラフィ
法により前記P°°ゲート領域13及び周辺P。
型ゲート領域31の上部の前記第2の酸化膜46を選択
除去して、コンタクトホールの形成を行い(この時、前
記酸化膜15′が形成される)、次にスパッタ法、また
は真空蒸着法等により、11、Al−3i等の電極材料
を、前記酸化膜15′及び多結晶シリコン21が形成さ
れているn−型エピタキシャル層12′の上面全体に形
成する。そして、フォトリソグラフィ法により上記電極
材料を選択的に除去して、前記ソース電極15及び前記
ゲート電極16を形成する。さらに、スパッタ法、真空
蒸着法等によりn゛゛基板11の他方の主面上にAN、
Af−3t等の電極材料を形成し、ドレイン電極18を
形成する。
なお、上記実施例は表面ゲート型のnチャネルSITへ
の適用例であるが、本発明は導電型を逆にした表面ゲー
ト型のpチャネルSITにも適用できることは勿論であ
り、また、nチャネルまたは、nチャネルの埋め込みゲ
ート型のSITにも容易に適用可能である。また、St
デバイスに限らず、GeもしくはGaAs等の化合物半
導体でもよい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ゲート・ドレイン間に耐圧値以上の逆
バイアス電圧を印加した場合に、第1導電型の半導体層
と第1導電型のドレイン領域の界面において発生するア
バランシ降伏を、前記第1導電型の半導体層の一主面近
傍の最端部側に設けられた第2導電型のゲート領域の突
起部直下または前記第1導電型の半導体層内の最端部側
に埋め込まれた第2導電型の埋め込みゲート領域の突起
部直下においてのみ発生させるようにしたので、上記界
面において発生するアバランシ降伏により発生されるホ
ットキャリアが第1導電型のソース領域に流入すること
がなくなり、ゲート・ドレイン間に耐圧値以上の逆バイ
アス電圧を印加した場合でも素子の耐圧の劣化及び素子
破壊を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る一実施例の静電誘導トランジスタ
(SIT)の断面構成図、 第2図は上記実施例においてゲート・ドレイン間に逆バ
イアス電圧が印加された場合の空乏層領域の広がりを示
す図、 第3図(a)〜(ハ)は上記実施例の製造方法を説明す
る製造工程図、 第4図は従来の静電誘導トランジスタ(SIT)の断面
構成図、 第5図(a)、 (b)はそれぞれドレイン・ソース間
の耐圧B V oss *  ドレイン・ゲート間の耐
圧BVoc。 の測定方法を説明する図、 第6図は上記従来の静電誘導トランジスタにおいてゲー
ト・ドレイン間に逆バイアス電圧が印加された場合の空
乏層′vM域の広がりを示す図である。 11・・・n゛型基板、 12′・・・n−型エピタキシャル層、13・・・p゛
型ゲート領域、 14・・・n”型ソース領域、 15’・・・酸化膜、 16・・・ゲート電極、 17・・・ソース電極、 18・・・ドレイン電極、 19・・・チャネル領域、 31・・・周辺p゛型ゲート領域、 31a・・・突起部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体層の一主面近傍に所定の間隔
    で配設された第2導電型のゲート領域と、前記第1導電
    型の半導体層の一主面近傍で前記第2導電型のゲート領
    域の間に、前記ゲート領域よりも浅く形成された前記第
    1導電型のソース領域と、前記第1導電型の半導体層の
    他方の主面に形成された第1導電型のドレイン領域とを
    備えた静電誘導トランジスタにおいて、 前記第1導電型の半導体層の一主面近傍に設けられた前
    記第2導電型のゲート領域は、その一部に前記他の第2
    導電型のゲート領域よりも前記第1導電型のドレイン領
    域側により深く形成されている突起部を有することを特
    徴とする静電誘導トランジスタ。
  2. (2)第1導電型の半導体層と、該第1導電型の半導体
    層内部に所定の間隔で埋め込まれた第2導電型の埋め込
    みゲート領域と、前記第1導電型の半導体層の一主面近
    傍に形成された前記第1導電型の半導体層よりも不純物
    濃度の高い前記第1導電型のソース領域と、前記第1導
    電型の半導体層の他方の主面に形成された第1導電型の
    ドレイン領域とを備えた静電誘導トランジスタにおいて
    、前記第1導電型の半導体層内に埋め込まれた最端部の
    前記第2導電型の埋め込みゲート領域は、その一部に前
    記他の第2導電型の埋め込みゲート領域よりも前記第1
    の導電型のドレイン領域側により深く形成されている突
    起部を有することを特徴とする静電誘導トランジスタ。
JP14457189A 1989-06-07 1989-06-07 静電誘導トランジスタ Pending JPH039573A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN100383202C (zh) * 2002-02-05 2008-04-23 株式会社理光 喷墨记录用油墨、油墨组、油墨盒、记录装置、记录方法
JP2011054809A (ja) * 2009-09-03 2011-03-17 Mitsubishi Electric Corp 窒化物半導体装置およびその製造方法

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