JPH0318355B2 - - Google Patents
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- JPH0318355B2 JPH0318355B2 JP62263827A JP26382787A JPH0318355B2 JP H0318355 B2 JPH0318355 B2 JP H0318355B2 JP 62263827 A JP62263827 A JP 62263827A JP 26382787 A JP26382787 A JP 26382787A JP H0318355 B2 JPH0318355 B2 JP H0318355B2
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- Japan
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- layer
- semiconductor
- electrode
- inversion
- electrodes
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D18/00—Thyristors
- H10D18/251—Lateral thyristors
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Thyristors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はpnp又はnpn構造及びそれらの複合構
造を有する半導体集積回路に係り特に、MOS構
造特有の反転層による漏洩電流防止に好適な半導
体集積回路。
造を有する半導体集積回路に係り特に、MOS構
造特有の反転層による漏洩電流防止に好適な半導
体集積回路。
第3図は金属−絶縁層−半導体構成のいわゆる
MOS素子101の構造及び電圧印加による反転
層構成の様子を示している。
MOS素子101の構造及び電圧印加による反転
層構成の様子を示している。
同図aにおいて、1はn型半導体層、2は
SiO2絶縁層、3a,3bはそれぞれ絶縁層2及
びn型半導体層1の底部に付けられた電極であ
る。絶縁層2側の電極3aに、電極3bに対し負
(もし半導体層1がp型であれば正)の電圧を印
加すると第3図bに示すようにn型半導体層1中
の多数キヤリアである電子が電界4により電極3
bに引きつけられ絶縁層2とn型半導体層1との
境界部に正の固定電荷(ドナー)のみ残りいわゆ
る空乏層5が形成される。更に、電極3aへの印
加電圧を負方向に強めると第3図cに示すように
空乏層5と絶縁層2との境界に正の電荷が誘起
し、導電性のp型反転層6が形成される。
SiO2絶縁層、3a,3bはそれぞれ絶縁層2及
びn型半導体層1の底部に付けられた電極であ
る。絶縁層2側の電極3aに、電極3bに対し負
(もし半導体層1がp型であれば正)の電圧を印
加すると第3図bに示すようにn型半導体層1中
の多数キヤリアである電子が電界4により電極3
bに引きつけられ絶縁層2とn型半導体層1との
境界部に正の固定電荷(ドナー)のみ残りいわゆ
る空乏層5が形成される。更に、電極3aへの印
加電圧を負方向に強めると第3図cに示すように
空乏層5と絶縁層2との境界に正の電荷が誘起
し、導電性のp型反転層6が形成される。
第4図は、n型半導体層1の一主表面側にp型
導電層7a及び7bを形成し、p型導電層7a,
7b、絶縁層2上にそれぞれ設けられた電極3
a,3b,3cよりなるMOSトランジスタ10
2を示している。第4図aに示すように、p型導
電層7a(以下p1と略記)をp型導電層7b(以下
p2と略記)に対し正の電圧を印加し、絶縁層2上
の電極3cを開放にするとp1層7aからp2層7b
に向う電界4aによりn型半導体層1(以下nBと
略記)p2層7bの境界部に空乏層5aが形成され
る。通常nB層1の濃度はp1層7a又はp2層7bの
濃度に比べ充分小さいので、空乏層5aはnB層1
側に広がり、その中は正の固定電荷が存在する。
導電層7a及び7bを形成し、p型導電層7a,
7b、絶縁層2上にそれぞれ設けられた電極3
a,3b,3cよりなるMOSトランジスタ10
2を示している。第4図aに示すように、p型導
電層7a(以下p1と略記)をp型導電層7b(以下
p2と略記)に対し正の電圧を印加し、絶縁層2上
の電極3cを開放にするとp1層7aからp2層7b
に向う電界4aによりn型半導体層1(以下nBと
略記)p2層7bの境界部に空乏層5aが形成され
る。通常nB層1の濃度はp1層7a又はp2層7bの
濃度に比べ充分小さいので、空乏層5aはnB層1
側に広がり、その中は正の固定電荷が存在する。
この状態で第4図bに示すように電極3cにp2
層7bに対し負の電圧を印加すると、p1層7aか
ら電極3cに向かう電界4bにより、第3図に示
したMOS素子101と同様の現象により空乏層
5bが形成され、電界4bの強度により反転層6
も形成される。
層7bに対し負の電圧を印加すると、p1層7aか
ら電極3cに向かう電界4bにより、第3図に示
したMOS素子101と同様の現象により空乏層
5bが形成され、電界4bの強度により反転層6
も形成される。
反転層6はp型に反転しているため、p1層7a
−p2層7b間には正電荷によるチヤネルが形成さ
れたことになり、またp1層7a−p2層7b間に電
圧が印加されているので、p1層7a−p2層7b間
には容易に漏洩電流が流れることになる。この電
流が電極3cの電位に大きく影響されることは容
易に推察される。
−p2層7b間には正電荷によるチヤネルが形成さ
れたことになり、またp1層7a−p2層7b間に電
圧が印加されているので、p1層7a−p2層7b間
には容易に漏洩電流が流れることになる。この電
流が電極3cの電位に大きく影響されることは容
易に推察される。
さて、このMOSトランジスタ効果による漏洩
電流の増大がラテラル型のpnp素子にも起る現象
と、その代表的防衛策であるフイールドプレート
構造について、第5図を用いて説明する。
電流の増大がラテラル型のpnp素子にも起る現象
と、その代表的防衛策であるフイールドプレート
構造について、第5図を用いて説明する。
第5図aは第4図のMOSトランジスタ102
において電極3cを取り除いた状態を示す。
において電極3cを取り除いた状態を示す。
実際の素子103では例えばSiO2より成る絶
縁層2中には例えばNaイオン等の電荷が存在し、
また絶縁層2上にも例えば表面保護用に用いた樹
脂などの表面付着物8が存在する。
縁層2中には例えばNaイオン等の電荷が存在し、
また絶縁層2上にも例えば表面保護用に用いた樹
脂などの表面付着物8が存在する。
いまp1層7a−p2層7b間に正の電圧を印加す
ると電界4a以外に表面にも電界4cが生じ、こ
の電界4cにより絶縁層2及び表面付着物8中に
電荷の移動、いわゆる分極現象が起こる。この結
果p1層7a側に負の分極電荷9が発生し、あたか
も第4図bで示したMOSトランジスタ102の
絶縁層2上の電極3cに負の電圧を印加した時と
同じ状態を呈する。この結果、反転層6が形成さ
れた漏洩電流が増大することは前述の通りであ
る。
ると電界4a以外に表面にも電界4cが生じ、こ
の電界4cにより絶縁層2及び表面付着物8中に
電荷の移動、いわゆる分極現象が起こる。この結
果p1層7a側に負の分極電荷9が発生し、あたか
も第4図bで示したMOSトランジスタ102の
絶縁層2上の電極3cに負の電圧を印加した時と
同じ状態を呈する。この結果、反転層6が形成さ
れた漏洩電流が増大することは前述の通りであ
る。
本問題の対策の1つにフイールドプレート構造
がある。第5図bは同図aにラテラル型pnp素子
103において正電圧が印加されるp1層7a上の
電極3aの一部10をフイールドプレート電極と
して広げ、p1層7a形成幅より大きい寸法にした
ものである。
がある。第5図bは同図aにラテラル型pnp素子
103において正電圧が印加されるp1層7a上の
電極3aの一部10をフイールドプレート電極と
して広げ、p1層7a形成幅より大きい寸法にした
ものである。
本構造により電界4cはフイールドプレート電
極10の端部10a近傍より発するため、分極電
荷9も該端部近傍よりp2層7b側に生じ、空乏層
5bもフイールドプレート端部10a下の近傍よ
りp2層7b側に形成され、結果としてp2層7bよ
り発する反転層6はp1層7aに達する前に前述端
部下10bでしや断されたことになる。
極10の端部10a近傍より発するため、分極電
荷9も該端部近傍よりp2層7b側に生じ、空乏層
5bもフイールドプレート端部10a下の近傍よ
りp2層7b側に形成され、結果としてp2層7bよ
り発する反転層6はp1層7aに達する前に前述端
部下10bでしや断されたことになる。
フイールドプレート構造を利用したラテラル型
pnpn素子(いわゆるサイリスタ)の従来例を第
6図に示す。
pnpn素子(いわゆるサイリスタ)の従来例を第
6図に示す。
第6図は、誘電体絶縁分離又はpn接合分離法
等により相互に絶縁する島境界13に囲まれたn
型半導体層1(以下nBと略記)中にp型導電層7
b(以下pE層と略記)、7a(以下pB層と略記)を
形成し、更にpB層7a中にn型導電層15(以下
nEと略記)を形成し、それぞれの導電層に絶縁層
2に設けた開孔を介して電極3b,3a及び14
を施してなるラテラル型pnpn素子104を示し
ている。尚、第6図aでは、理解を容易にするた
め、絶縁層2は省略されており、二点鎖線で囲ま
れた部分は各電極と半導体層の接触領域を示して
いる。各電極3a,3b,14にはそれぞれフイ
ールドプレート電極10が施してある。該電極1
0部分には斜線を付している。
等により相互に絶縁する島境界13に囲まれたn
型半導体層1(以下nBと略記)中にp型導電層7
b(以下pE層と略記)、7a(以下pB層と略記)を
形成し、更にpB層7a中にn型導電層15(以下
nEと略記)を形成し、それぞれの導電層に絶縁層
2に設けた開孔を介して電極3b,3a及び14
を施してなるラテラル型pnpn素子104を示し
ている。尚、第6図aでは、理解を容易にするた
め、絶縁層2は省略されており、二点鎖線で囲ま
れた部分は各電極と半導体層の接触領域を示して
いる。各電極3a,3b,14にはそれぞれフイ
ールドプレート電極10が施してある。該電極1
0部分には斜線を付している。
同図aにおいて、−切断線に沿つた断面を
みると、同図bに示すようにpB層7aとpE層7b
の間は第5図bに示した構造となつており、チヤ
ネル形成を防止できる構造であることがわかる。
みると、同図bに示すようにpB層7aとpE層7b
の間は第5図bに示した構造となつており、チヤ
ネル形成を防止できる構造であることがわかる。
ところが、pB層7aとnE層15間のいわゆるサ
イリスタのゲート−カソード間を含む−切断
線に沿つた断面をみると、同図cに示すように、
pB層7a上にはその構造上電極を形成することが
できず、フイールドプレートが存在しない露出部
16が形成さえ、p型導電層と電極の幅が等しい
第5図aの断面構造と等価になつている。このた
め、この部分においてチヤネルが形成され、漏洩
電流がこのチヤネルを通して流れてしまう。
イリスタのゲート−カソード間を含む−切断
線に沿つた断面をみると、同図cに示すように、
pB層7a上にはその構造上電極を形成することが
できず、フイールドプレートが存在しない露出部
16が形成さえ、p型導電層と電極の幅が等しい
第5図aの断面構造と等価になつている。このた
め、この部分においてチヤネルが形成され、漏洩
電流がこのチヤネルを通して流れてしまう。
以上のように、ラテラル型サイリスタにおいて
はゲート電極を設ける都合上、ゲート電極または
ゲート電極に隣接する側の主電極にはフイールド
プレートの形成できない個所が生じ、漏洩電流が
大きくなるという問題点が存在していた。
はゲート電極を設ける都合上、ゲート電極または
ゲート電極に隣接する側の主電極にはフイールド
プレートの形成できない個所が生じ、漏洩電流が
大きくなるという問題点が存在していた。
それゆえ、本発明の目的はチヤネル形成を防止
し、漏洩電流を減少させたラテラル型素子を有す
る半導体集積回路を提供することにある。
し、漏洩電流を減少させたラテラル型素子を有す
る半導体集積回路を提供することにある。
本発明の特徴とするところはチヤネルを受ける
導電層の近傍にフイールドプレートに代わる電極
及び高濃度領域を形成したことにある。
導電層の近傍にフイールドプレートに代わる電極
及び高濃度領域を形成したことにある。
本発明の特徴とするところは具体的に言えば、
島境界により他の半導体層から絶縁された一方導
電型の半導体層内にその表面に隣接して他方導電
型の第1及び第2の半導体領域が互いに分離して
設けられ、第の半導体領域内に表面から内部に延
びる一方導電型の第3の半導体領域が設けられ、
第1、第2及び第3の半導体領域には第1、第2
及び第3の電極が低抵抗接触し、これら電極は相
互に離れ半導体層表面上に絶縁層を介して配置さ
れかつ島境界を越えて延びていうものにおいて、
上記第1及び第3の電極のうちの一方側が上記絶
縁層上を上記島境界に向つて延在する反転防止電
極部分を持ち、上記半導体層の上記反転防止電極
部分端部に対応する個所から上記島境界に達する
上記半導体層より高不純物濃度を有する一方導電
型の高濃度領域を設け、上記半導体層表面上より
見たとき上記一方側の電極、上記反転防止電極部
分、上記高濃度領域及び上記島境界により上記第
1及び第3の電極のうち他方側を取囲むように構
成した点にある。
島境界により他の半導体層から絶縁された一方導
電型の半導体層内にその表面に隣接して他方導電
型の第1及び第2の半導体領域が互いに分離して
設けられ、第の半導体領域内に表面から内部に延
びる一方導電型の第3の半導体領域が設けられ、
第1、第2及び第3の半導体領域には第1、第2
及び第3の電極が低抵抗接触し、これら電極は相
互に離れ半導体層表面上に絶縁層を介して配置さ
れかつ島境界を越えて延びていうものにおいて、
上記第1及び第3の電極のうちの一方側が上記絶
縁層上を上記島境界に向つて延在する反転防止電
極部分を持ち、上記半導体層の上記反転防止電極
部分端部に対応する個所から上記島境界に達する
上記半導体層より高不純物濃度を有する一方導電
型の高濃度領域を設け、上記半導体層表面上より
見たとき上記一方側の電極、上記反転防止電極部
分、上記高濃度領域及び上記島境界により上記第
1及び第3の電極のうち他方側を取囲むように構
成した点にある。
かかる構成とすることにより、第2の半導体領
域側から空乏層及び/または反転層が延びて来た
とき、空乏層及び/または反転層は第1及び第3
の電極の一方側、反転防止電極部分、高濃度領域
及び島境界で延び止められ、空乏層及び/または
反転層が第1の半導体領域に達するおそれは除去
できる。
域側から空乏層及び/または反転層が延びて来た
とき、空乏層及び/または反転層は第1及び第3
の電極の一方側、反転防止電極部分、高濃度領域
及び島境界で延び止められ、空乏層及び/または
反転層が第1の半導体領域に達するおそれは除去
できる。
以下、本発明を実施例として示した図面により
詳細に説明する。
詳細に説明する。
第1図は、誘電体絶縁分離又はpn接合分離法
等により相互に絶縁する島境界13により囲まれ
たn型半導体層1(以下nB層と称す)中にnB層表
面に隣接しかつ互いに離れたp型誘電層7a(以
下pB層と称す)及び7b(以下pE層と称す)を形
成し、PB層7a中に表面から内部に延びるn型
誘電層15(以下nE層と称す)を形成し、各導電
層7a,7b及び15には絶縁層2に設けた開孔
を介してゲート電極3a、アノード電極3b及び
カソドー電極14をオーミツク接触させてなるラ
テラル型pnpn素子を示している。17はカソー
ド電極14と一体に形成されそのゲート電極7a
側端部からアノード電極3bとゲート電極7aと
の間の絶縁層2上を島境界13に向つて延びる反
転防止電極部分、18は半導体層1の反転防止電
極部分17の島境界13側端部に対応する個所か
ら島境界13に達するように形成された半導体層
1より高不純物濃度を有するn型高濃度層(以下
n+層と称す)である。反転防止電極部分17及
びn+層18は、nB層1表面より見たとき、カソー
ド電極14及び島境界13と協同してゲート電極
3aを取囲む構成となつている。換言すれば、反
転防止電極部分17及びn+層18は、pE層7b側
からpB層7a側に延びて来る空乏層及び/または
反転層をpB層7aに到達する前に阻止する構成と
なつている。
等により相互に絶縁する島境界13により囲まれ
たn型半導体層1(以下nB層と称す)中にnB層表
面に隣接しかつ互いに離れたp型誘電層7a(以
下pB層と称す)及び7b(以下pE層と称す)を形
成し、PB層7a中に表面から内部に延びるn型
誘電層15(以下nE層と称す)を形成し、各導電
層7a,7b及び15には絶縁層2に設けた開孔
を介してゲート電極3a、アノード電極3b及び
カソドー電極14をオーミツク接触させてなるラ
テラル型pnpn素子を示している。17はカソー
ド電極14と一体に形成されそのゲート電極7a
側端部からアノード電極3bとゲート電極7aと
の間の絶縁層2上を島境界13に向つて延びる反
転防止電極部分、18は半導体層1の反転防止電
極部分17の島境界13側端部に対応する個所か
ら島境界13に達するように形成された半導体層
1より高不純物濃度を有するn型高濃度層(以下
n+層と称す)である。反転防止電極部分17及
びn+層18は、nB層1表面より見たとき、カソー
ド電極14及び島境界13と協同してゲート電極
3aを取囲む構成となつている。換言すれば、反
転防止電極部分17及びn+層18は、pE層7b側
からpB層7a側に延びて来る空乏層及び/または
反転層をpB層7aに到達する前に阻止する構成と
なつている。
空乏層、反転層が、pE層7b側からpB層7a側
に伸張することを阻止する。
に伸張することを阻止する。
第1図bにより、その阻止機構を説明する。
pE層7bに対してpB層7aが正となる逆方向電
圧が印加された場合、この電圧によつて付着物8
内には分極が起り、ゲート電極3a側に負電極9
が引寄せられ、これに伴つて、反転層6が生ず
る。一方、反転層防止電極部分17と島境界13
との間の部分には、n+層18が存在している。
このn+層18は多量のエレクトロンを含んでい
る。第4図bにおいて説明したように、反転層6
内には正電荷が存在する。反転層6が、n+層1
8と接すると、n+層18内のエレクトロンと、
反転層6の正電荷の間で中和作用が起り、この部
分で、反転層6の伸張は止まつてしまう。
圧が印加された場合、この電圧によつて付着物8
内には分極が起り、ゲート電極3a側に負電極9
が引寄せられ、これに伴つて、反転層6が生ず
る。一方、反転層防止電極部分17と島境界13
との間の部分には、n+層18が存在している。
このn+層18は多量のエレクトロンを含んでい
る。第4図bにおいて説明したように、反転層6
内には正電荷が存在する。反転層6が、n+層1
8と接すると、n+層18内のエレクトロンと、
反転層6の正電荷の間で中和作用が起り、この部
分で、反転層6の伸張は止まつてしまう。
すなわち、n+層18はチヤネルストツパとし
て働く。
て働く。
従つて、n+層18は反転防止電極部分17と
協同して、反転層6がpB層7aとpE層7bを連結
することをしや断してしまう。
協同して、反転層6がpB層7aとpE層7bを連結
することをしや断してしまう。
第2図は、本発明を適用したpnpn素子におけ
る逆方向漏洩電流の度数分布の結果例を示してい
る。斜線を施したグラフは従来例の結果であり、
本発明によれば逆方向漏洩電流が1/10000に低減
していることが理解されよう。
る逆方向漏洩電流の度数分布の結果例を示してい
る。斜線を施したグラフは従来例の結果であり、
本発明によれば逆方向漏洩電流が1/10000に低減
していることが理解されよう。
以上は本発明を一実施を例に採り説明したが、
本発明はこれに限定されることなく種々の変形、
例えば、反転防止電極部分をゲート電極と一体に
形成すること、pnpn素子以外に適用することが
可能である。
本発明はこれに限定されることなく種々の変形、
例えば、反転防止電極部分をゲート電極と一体に
形成すること、pnpn素子以外に適用することが
可能である。
本発明によれば、チヤネル形成を防止して漏洩
電流を減少させたラテラル型素子を有する半導体
集積回路を得ることができる。
電流を減少させたラテラル型素子を有する半導体
集積回路を得ることができる。
第1図は本発明を適用した半導体集積回路を示
しており、aは平面図、bは−線に沿う断面
図、第2図は本発明と従来例によるpnpn素子に
おける逆方向漏洩電流の度数分布図、第3図は
MOS素子の原理を説明する断面図、第4図は
MOSトランジスタの原理を説明する断面図、第
5図はフイールドプレート電極を有するMOSト
ランジスタの原理を説明する断面図、第6図は従
来のpnpn素子を有する半導体集積回路を示す平
面図及び断面図である。 1……n型半導体層、3a,3b,14……電
極、7a,7b……p型導電層、13……島境
界、17……反転防止電極部分、18……n型高
濃度層。
しており、aは平面図、bは−線に沿う断面
図、第2図は本発明と従来例によるpnpn素子に
おける逆方向漏洩電流の度数分布図、第3図は
MOS素子の原理を説明する断面図、第4図は
MOSトランジスタの原理を説明する断面図、第
5図はフイールドプレート電極を有するMOSト
ランジスタの原理を説明する断面図、第6図は従
来のpnpn素子を有する半導体集積回路を示す平
面図及び断面図である。 1……n型半導体層、3a,3b,14……電
極、7a,7b……p型導電層、13……島境
界、17……反転防止電極部分、18……n型高
濃度層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 島境界により他の半導体層から絶縁された一
方導電型の半導体層内にその表面に隣接して他方
導電型の第1及び第2の半導体領域が互いに分離
して設けられ、第1の半導体領域内に表面から内
部に延びる一方導電型の第3の半導体領域が設け
られ、第1、第2及び第3の半導体領域には第
1、第2及び第3の電極が低抵抗接触し、これら
電極は相互に離れ半導体層表面上に絶縁層を介し
て配置されかつ島境界を越えて延びているものに
おいて、上記第1及び第3の電極のうちの一方側
が上記絶縁層上を上記島境界に向つて延在する反
転防止電極部分を持ち、上記半導体層の上記反転
防止電極部分端部に対応する個所から上記島境界
に達する上記半導体層より高不純物濃度を有する
一方導電型の高濃度領域を設け、上記半導体層表
面上より見たとき上記一方側の電極、上記反転防
止電極部分、上記高濃度領域及び上記島境界によ
り上記第1及び第3の電極のうちの他方側を取囲
んでいることを特徴とする半導体集積回路。 2 特許請求の範囲第1項において、上記島境界
が誘電体絶縁分離法で形成されていることを特徴
とする半導体集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62263827A JPS63146467A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 半導体集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62263827A JPS63146467A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 半導体集積回路 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55127993A Division JPS5753944A (en) | 1980-09-17 | 1980-09-17 | Semiconductor integrated circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63146467A JPS63146467A (ja) | 1988-06-18 |
| JPH0318355B2 true JPH0318355B2 (ja) | 1991-03-12 |
Family
ID=17394777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62263827A Granted JPS63146467A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 半導体集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63146467A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8690816B2 (en) | 2007-08-02 | 2014-04-08 | Bioconnect Systems, Inc. | Implantable flow connector |
-
1987
- 1987-10-21 JP JP62263827A patent/JPS63146467A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8690816B2 (en) | 2007-08-02 | 2014-04-08 | Bioconnect Systems, Inc. | Implantable flow connector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63146467A (ja) | 1988-06-18 |
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