(57)【要約】【課題】素子の特性を損なうことなく、より簡易に形成することができる内部配線を有する半導体集積装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】固体撮像素子の転送部の少なくとも一部を遮光する遮光膜４１８と、遮光膜４１８と同一層に形成され、一端がパッド電極３２２に接続されると共に、他端が半導体基板３００の側辺まで延在する第１の配線４０７と、半導体基板３００の側面を迂回して配置され、第１の配線４０７と接続される第２の配線４１４と、固体撮像素子を封止する封止部材３２４とを備える半導体集積装置によって上記課題を解決できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を受けて情報電荷を発生する受光部及び前記受光部に蓄積した情報電荷を転送する転送部を半導体基板に有し、前記半導体基板の一辺に沿って配置されるパッド電極を介して電圧が供給される固体撮像素子と、
前記半導体基板に形成され、前記転送部の少なくとも一部を遮光する遮光膜と、
前記遮光膜と同一層に形成され、一端が前記パッド電極に接続されると共に、他端が前記半導体基板の側辺まで延在する第１の配線と、
前記半導体基板の側面を迂回して配置され、前記第１の配線と接続される第２の配線と、
前記固体撮像素子を封止する封止部材と、を備えたことを特徴とする半導体集積装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体集積装置において、
前記第１の配線は、少なくとも２層構造を有し、これら複数層のうち少なくとも１層が前記遮光膜と同一層に形成されることを特徴とする半導体集積装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体集積装置において、
前記第１の配線は、複数層のうち少なくとも１層が前記パッド電極と同一層に形成されることを特徴とする半導体集積装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体集積装置において、
前記第１の配線は、銅が添加されたアルミニウムからなることを特徴とする半導体集積装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体集積装置において、
前記第１の配線は、その膜厚が２μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする半導体集積装置。
【請求項６】
第１の配線の端部が固体撮像素子の側辺まで延在し、この第１の配線が前記固体撮像素子の側面を迂回して配置される第２の配線と接続される半導体集積装置の製造方法において、
光を受けて情報電荷を発生する受光部及び前記受光部に蓄積された情報電荷を転送する転送部を形成して前記固体撮像素子を半導体基板に形成する第１の工程と、
少なくとも前記転送部を遮光する遮光膜を前記半導体基板上に形成すると共に、前記遮光膜と同一層に前記第１の配線を形成する第２の工程と、
前記第２の配線を形成して前記第１の配線と接続する第３の工程と、を含むことを特徴とする半導体集積装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体集積装置の製造方法において、
前記第２の工程は、前記第１の配線を銅が添加されたアルミニウムから形成することを特徴とする半導体集積装置の製造方法。
【請求項８】
内部配線の端部が固体撮像素子の側辺まで延在し、この内部配線が前記固体撮像素子の側面を迂回し配置される外部配線と接続される半導体集積装置の製造方法において、
光を受けて情報電荷を発生する受光部及び前記受光部に蓄積された情報電荷を転送する転送部を形成して前記固体撮像素子を半導体基板に形成する第１の工程と、
前記受光部及び前記転送部へ電圧を供給するパッド電極を形成すると共に、前記パッド電極と同一層に第１の内部配線を形成する第２の工程と、
少なくとも前記転送部を遮光する遮光膜を前記半導体基板上に形成すると共に、前記遮光膜と同一層に前記第１の内部配線と重なる前記第２の内部配線を形成する第３の工程と、
外部配線を形成して前記第１の内部配線及び第２の内部配線と接続する第４の工程と、を含むことを特徴とする半導体集積装置の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体集積装置の製造方法において、
前記第２及び第３の工程は、前記第１及び第２の内部配線を銅が添加されたアルミニウムから形成することを特徴とする半導体集積装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子をパッケージングした半導体集積装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、固体撮像素子のチップサイズを小型化するために、チップサイズパッケージが広く用いられるようになっている。
【０００３】
ここでは、先ず、固体撮像素子について説明する。図１０は、固体撮像素子の構造を示す平面図である。
【０００４】
固体撮像素子は、例えば、フレーム転送型の場合、基本的に受光部２００、蓄積部２０２、水平転送部２０４、出力部２０６及び出力アンプ２０８から構成される。受光部２００は、複数の受光画素が行列配置され、光を受けて発生する情報電荷を各受光画素に蓄積する。蓄積部２０２は、受光部２００の受光画素数に応じた複数の蓄積画素が配置され、受光部２００に蓄積された１画面分の情報電荷を取り込んで一時的に蓄積する。水平転送部２０４は、蓄積部２０２から情報電荷を１ライン単位で取り込み、１画素ずつ水平転送する。出力部２０６は、水平転送部２０４から転送する情報電荷を１画素単位で電圧値に変換して出力する。出力アンプ２０８は、出力部２０６から出力される電圧値を増幅して画像信号として出力する。
【０００５】
このような構造の固体撮像素子は、半導体基板表面に拡散層や基板上に電極を配置して受光部２００、蓄積部２０２、水平転送部２０４、出力部２０６及び出力アンプ２０８を形成し、最後に、光を遮断する遮光膜を受光部２００以外の部分（図中のハッチング領域）に配置する。
【０００６】
続いて、固体撮像素子にチップサイズパッケージングを適用した半導体集積装置について説明する。図１１は、図１０のＸ−Ｘに対応する位置で切断した半導体集積装置の断面図である。
【０００７】
Ｎ型半導体基板３００の表面にＰ型拡散層３０２が形成され、このＰ型拡散層３０２内にＮ型拡散層３０４が形成される。Ｎ型拡散層３０４内に高濃度のＰ型不純物が部分的に注入されてチャネルストッパ（図示せず）が形成される。そして、半導体基板３００の上に絶縁膜３０５を介して転送電極３０６が形成され、固体撮像素子が形成される。
【０００８】
転送電極３０６上には、絶縁膜３０８が積層され、この絶縁膜３０８上に電圧供給線３１０及びパッド電極３２２が形成される。これら電圧供給線３１０及びパッド電極３２２は、絶縁膜３０８中に形成されるコンタクトを介して転送電極３０６と電気的に接続される。さらに、電圧供給線３１０及びパッド電極上に絶縁膜３１２が積層され、絶縁膜３１２上に内部配線３１４が形成される。この内部配線３１４は、その断面で、パッケージの側面に沿って配置される外部配線１１０と接続される。内部配線３１４上には、絶縁膜３１６が積層され、この絶縁膜３１６上の蓄積部２０２、水平転送部２０４及び出力部２０６を覆う領域に遮光膜３１８が配置される。そして、遮光膜３１８及び絶縁膜３１６を覆うように表面保護膜３２０が配置される。
【０００９】
【非特許文献１】
“ＰＲＯＤＵＣＴＳ”、［ｏｎｌｉｎｅ］、ＳＨＥＬＬＣＡＳＥ社、［平成１４年１０月１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｈｅｌｌｃａｓｅ．ｃｏｍ／ｐａｇｅｓ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ−ｓｈｅｌｌＯＰ−ｐｒｏｃｅｓｓ．ａｓｐ＞
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
素子の内部配線３１４と外部配線１１０との接続箇所の接触抵抗は十分に低く保つ必要がある。通常、電圧供給線３１０の膜厚は１μｍ程度であって、外部配線１１０と直接接続するには膜厚が不十分であるため、さらに厚い膜厚を有する内部配線３１４を設ける必要があった。
【００１１】
このとき、内部配線３１４を形成する工程が別途必要とされるため、固体撮像素子の製造のスループットが低下し、製造コストの上昇を招く問題を生じていた。
【００１２】
また、内部配線３１４の端部は素子外部から腐食され易く、腐食された場合に外部配線１１０との接続強度が低下する問題があった。
【００１３】
本発明は、上記従来技術の問題を鑑み、上記課題の少なくとも１つを解決すべく、素子の特性を損なうことなく、簡易に形成することができる半導体集積装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、光を受けて情報電荷を発生する受光部及び前記受光部に蓄積した情報電荷を転送する転送部を半導体基板に有し、前記半導体基板の一辺に沿って配置されるパッド電極を介して電圧が供給される固体撮像素子と、前記半導体基板に形成され、前記転送部の少なくとも一部を遮光する遮光膜と、前記遮光膜と同一層に形成され、一端が前記パッド電極に接続されると共に、他端が前記半導体基板の側辺まで延在する第１の配線と、前記半導体基板の側面を迂回して配置され、前記第１の配線と接続される第２の配線と、前記固体撮像素子を封止する封止部材とを備えたことを特徴とする半導体集積装置である。
【００１５】
このとき、上記半導体集積装置において、前記第１の配線は、少なくとも２層構造を有し、これら複数層のうち少なくとも１層が前記遮光膜と同一層に形成されることが好ましい。また、前記第１の配線は、複数層のうち少なくとも１層が前記パッド電極と同一層に形成されることも好ましい。
【００１６】
さらに、上記半導体集積装置において、前記第１の配線は、銅が添加されたアルミニウムからなることがより好ましい。さらに、前記第１の配線は、その膜厚が２μｍ以上１０μｍ以下とすることが好ましい。
【００１７】
上記課題を解決するための本発明の別の形態は、第１の配線の端部が固体撮像素子の側辺まで延在し、この第１の配線が前記固体撮像素子の側面を迂回して配置される第２の配線と接続される半導体集積装置の製造方法において、光を受けて情報電荷を発生する受光部及び前記受光部に蓄積された情報電荷を転送する転送部を形成して前記固体撮像素子を半導体基板に形成する第１の工程と、少なくとも前記転送部を遮光する遮光膜を前記半導体基板上に形成すると共に、前記遮光膜と同一層に前記第１の配線を形成する第２の工程と、前記第２の配線を形成して前記第１の配線と接続する第３の工程とを含むことを特徴とする。
【００１８】
さらに、上記半導体集積装置の製造方法において、前記第２の工程は、前記第１の配線を銅が添加されたアルミニウムから形成することが好ましい。
【００１９】
また、上記課題を解決するための本発明の別の形態は、内部配線の端部が固体撮像素子の側辺まで延在し、この内部配線が前記固体撮像素子の側面を迂回し配置される外部配線と接続される半導体集積装置の製造方法において、光を受けて情報電荷を発生する受光部及び前記受光部に蓄積された情報電荷を転送する転送部を形成して前記固体撮像素子を半導体基板に形成する第１の工程と、前記受光部及び前記転送部へ電圧を供給するパッド電極を形成すると共に、前記パッド電極と同一層に第１の内部配線を形成する第２の工程と、少なくとも前記転送部を遮光する遮光膜を前記半導体基板上に形成すると共に、前記遮光膜と同一層に前記第１の内部配線と重なる前記第２の内部配線を形成する第３の工程と、外部配線を形成して前記第１の内部配線及び第２の内部配線と接続する第４の工程とを含むことを特徴とする。
【００２０】
さらに、当該半導体集積装置の製造方法において、前記第２及び第３の工程は、前記第１及び第２の内部配線を銅が添加されたアルミニウムから形成することが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明するにあたり、先ずは、固体撮像素子をパッケージングした半導体集積装置の基本的な構造を説明する。
【００２２】
図２は、固体撮像素子にチップサイズパッケージを適用した半導体集積装置の一例を示す斜視図である。第１及び第２のガラス基板１００，１０２の間に固体撮像素子チップ１０４が樹脂膜１０６を介して封止されている。第２のガラス基板１０２の主面、即ち、装置の裏面側には、ボール状端子１０８が複数配置され、これらのボール状端子１０８が外部配線１１０を介して固体撮像素子チップ１０４に接続される。複数の外部配線１１０には、固体撮像素子チップ１０４から配線が引き出されて接続されており、各ボール状端子１０８とのコンタクトが取られている。
【００２３】
続いて、本願発明の実施の形態を説明する。図１は、本願発明の実施の形態における半導体集積装置の断面構造を示す断面図である。図１においては、図１０のＸ−Ｘに対応する位置で切断した半導体集積装置の断面図であり、図２、図１０及び図１１に示すもの同一の構成には同じ符号が付してある。
【００２４】
Ｎ型半導体基板３００の表面にＰ型拡散層３０２が形成され、このＰ型拡散層３０２内にＮ型拡散層３０４が形成される。Ｎ型拡散層３０４内に高濃度のＰ型不純物が部分的に注入されてチャネルストッパ（図示せず）が形成される。そして、半導体基板３００の上に絶縁膜３０５を介して転送電極３０６が配置される。
【００２５】
転送電極３０６上には、絶縁膜３０８が積層され、この絶縁膜３０８上に電圧供給線３１０及び第１の内部配線４０７が形成される。これら電圧供給線３１０及び第１の内部配線４０７は、同一層に形成され、このうち、第１の内部配線４０７がパッケージの外周側端部に形成される。
【００２６】
電圧供給線３１０、パッド電極３２２及び第１の内部配線４０７の上には、絶縁膜３１２を介して第２の内部配線４１４及び遮光膜４１８が配置される。第２の内部配線４１４は、所定の位置からパッケージ端部に亘って延在して形成され、パッケージの端部では第１の内部配線４０７と接続されるように形成される。そして、第２の内部配線４１４は、第１の内部配線４０７と重なる部分で外部配線１１０と接続される。遮光膜４１８は、蓄積部２０２、水平転送部２０４及び出力部２０６の領域を覆うように配置され、蓄積部２０２、水平転送部２０４及び出力部２０６に光が入射するのを防止する。遮光膜４１８及び第２の内部配線４１４の上には、絶縁膜４２０が積層され、さらに、その上に樹脂膜１０６を介して第１のガラス基板１００が配置される。
【００２７】
このような構成によれば、外部配線１１０と内部配線との接触面積が、従来と比べて大きくなるため、外部配線１１０と内部配線との接続強度を向上させることができる。また、内部配線の一部を構成する第２の内部配線４１４を遮光膜４１８と同一層に形成しているため、遮光膜４１８の形成工程を利用して第２の内部配線４１４を同時に形成することができる。このため、製造工程の増加を招くことなく、外部配線１１０と内部配線との接続強度を向上させることができる。
【００２８】
なお、電圧供給線３１０、パッド電極３２２及び遮光膜４１８の材料は、銀、金、銅、アルミニウム、ニッケル、チタン、タンタル、タングステン等の半導体素子に対して一般的に用いられる材料を主材料とすることができる。電気的抵抗値や材料の加工性を考慮した場合にはアルミニウムを用いることが好適である。また、第１の内部配線４０７及び第２の内部配線４１４は、その端部が素子外部からの腐食を受け易く、その腐食を避けるために銅を０．１原子％以上２０原子％以下の範囲で含むアルミニウムを用いることがより好適である。
【００２９】
電圧供給線３１０及びパッド電極３２２の膜厚は、電極の最小加工線幅を小さく維持し、かつ電気抵抗値を十分低く維持する必要があるため、アルミニウムを主材料とした場合には０．５μ以上２μｍ以下にすることが好ましい。さらに、０．５μｍ以上１μｍ以下にすることがより好ましい。
【００３０】
一方、遮光膜４１８の膜厚は、最小加工線幅をそれほど小さくする必要がなく、不要な光を十分に遮断する必要があるため、電圧供給配線層よりも厚くすることができる。製造工程のスループットを考慮すると、アルミニウムを主材料とした場合には１．５μｍ以上８μｍ以下とすることが好ましい。さらに、２μｍ以上８μｍ以下とすることがより好ましい。
【００３１】
すなわち、外部配線との接続箇所となる第１の内部配線４０７と第２の内部配線４１４との合計膜厚は少なくとも２μｍ以上１０μｍ以下とすることが好適であり、これによって固体撮像素子の側面において外部配線１１０と接続した場合の接触抵抗を従来の内部配線３１４と同程度に低く維持しながら、接続強度を向上することができる。
【００３２】
図３は、本願発明の半導体集積装置の製造方法を説明するフローチャートであり、図４〜図９は、各製造工程に対応した半導体集積装置の断面図である。
【００３３】
ステップＳ１０においては、センサ部である受光部２００、蓄積部２０２、水平転送部２０４及び出力部２０６を形成する。先ず、ウエハ状態のＮ型半導体基板３００ａの表面にＰ型の不純物イオンを注入して拡散し、Ｐ型半導体領域３０２を形成する。次に、Ｐ型半導体領域３０２内にＮ型の不純物イオンを注入して拡散し、Ｎ型半導体領域３０４を形成する。次に、半導体基板３００ａ上に、スパッタリング、化学気相成長法等の成膜技術及びフォトリソグラフィ技術を適宜組み合わせて、絶縁膜３０５及び転送電極３０６を形成する。そして、半導体領域３０４内にＰ型の不純物イオンを高濃度で部分的に注入してチャネルストッパ（図示せず）を形成し、図４に示す状態となる。
【００３４】
ステップＳ１２においては、図５に示すように、センサ部の周辺領域に出力アンプ２０８の周辺回路を形成する。周辺回路の形成は、従来のトランジスタ形成工程と同様に行うことができる。
【００３５】
例えば、熱拡散やイオン注入等のドーピング技術を用いてソース領域及びドレイン領域を形成し、熱酸化によってゲート絶縁膜となる熱酸化膜を形成する。そして、フォトリソグラフィ技術と化学気相成長又はスパッタリング等の成膜技術を組み合わせてソース電極（図示しない）、ドレイン電極（図示しない）及びゲート電極となるポリシリコン層又は金属膜を成膜する。
【００３６】
ステップＳ１４においては、図６に示すように、電圧供給線３１０及び第１の内部配線４０７を形成する。外部からの供給電圧を伝達する電圧供給線３１０となる金属層を成膜する。同時に、金属層を利用して第１の内部配線４０７も形成する。
【００３７】
具体的には、電圧供給線３１０及び第１の内部配線４０７が形成された半導体基板３００ａ上に層間絶縁膜３０８を形成し、次にフォトリソグラフィ技術等を用いて層間絶縁膜３０８の必要な箇所に開口孔を設け、スパッタリングや化学気相成長等の成膜技術を用いて金属層を成膜する。そして、金属層をパターンニングして電圧供給線３１０及び第１の内部配線４０７を形成する。
【００３８】
例えば、アルミニウムのスパッタリングによって金属層を成膜することができる。このとき、０．１原子％以上２０原子％以下の銅を含むアルミニウムをターゲットとして用いることで、腐食耐性の高い電圧供給線３１０及び第１の内部配線４０７を成膜することができる。
【００３９】
また、蒸着を用いても電圧供給線３１０及び第１の内部配線４０７を成膜することができる。このとき、０．１原子％以上２０原子％以下の銅を含むアルミニウムを原料として用いることで、腐食耐性の高い電圧供給線３１０及び第１の内部配線４０７を成膜することができる。
【００４０】
さらに、化学気相成長を用いても電圧供給線３１０及び第１の内部配線４０７を成膜することができる。このとき、アルミニウムを含む有機ガスと銅を含む有機ガスの混合割合を調整することによって、０．１原子％以上２０原子％以下の銅を含む腐食耐性の高いアルミニウムを成膜することができる。
【００４１】
ステップＳ１６においては、図７に示すように、遮光膜４１８及び第２の内部配線４１４を形成する。
【００４２】
まず、層間絶縁膜３１２を形成する。次に、フォトリソグラフィ技術等を用いてセンサ部及び周辺回路上の必要な箇所に開口孔を設け、スパッタリングや化学気相成長等の蒸着技術を用いて金属層を成膜する。そして、金属層をパターンニングして第２の内部配線４１４及び遮光膜４１８を形成する。
【００４３】
このとき、電圧供給線３１０と同様にスパッタリング、蒸着又は化学気相成長を用いて金属層を成膜し、０．１原子％以上２０原子％以下の銅を含む腐食耐性の高いアルミニウムを成膜することが好適である。
【００４４】
ステップＳ２０においては、図８に示すように、樹脂膜１０６によって第１及び第２のガラス基板１００，１０２を接着する。このステップＳ２０の工程では、例えば、一般的にはエポキシ樹脂を用いてガラス板が接着される。
【００４５】
ステップＳ２２においては、図９に示すように、外部配線１１０を形成する。まず、第２のガラス基板１０２側から、テーパの付けられたダイシングソーを用いて切削し、逆Ｖ字型の溝を形成して溝の内面に第１及び第２の内部配線４０７，４１４を露出させる。次に、溝の内面にスパッタリング、蒸着又は化学気相成長法を用いて金属層を成膜し、この金属層をパターンニングして外部配線１１０を形成する。この後、第２のガラス基板１０２の表面上に外部配線と繋がるようにボール状端子１０８を形成する。
【００４６】
ステップＳ２４においては、ステップＳ２２で形成された積層体をスクライブライン、すなわち、各個体撮像素子の境界に沿ってダイシングする。これにより、半導体集積装置が完成する。
【００４７】
以上のように、本実施の形態の半導体集積装置の製造方法によれば、遮光膜４１８の形成と同一工程で内部配線を形成するため、従来の製造方法と比べて内部配線を形成する工程を省略することができる。このため、製造工程を簡略化することができ、簡易に固体撮像素子パッケージを製造することができる。また、第１及び第２の内部配線４０７，４１４といった具合に、内部配線を２回に分けて形成し、２層構造としているため、外部配線１１０との接続強度を向上させることができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、パッケージ側面に沿って配置された外部配線に内部配線が接続される半導体集積装置において、素子の特性を損なうことなく、製造工程を簡略化することのできる半導体集積装置及びその製造方法を提供することができる。
【００４９】
なお、本実施形態においては、固体撮像素子としてフレーム転送型を例示したが、これに限られるものではない。例えば、インターライン型やフレームインターライン型の固体撮像素子を用いた半導体集積装置であっても十分に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における半導体集積装置の断面構造を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における半導体集積装置のパッケージ外観を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態における半導体集積装置の製造方法のフローチャートを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における半導体集積装置の製造工程を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における半導体集積装置の製造工程を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態における半導体集積装置の製造工程を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態における半導体集積装置の製造工程を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態における半導体集積装置の製造工程を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態における半導体集積装置の製造工程を示す図である。
【図１０】従来の固体撮像素子の構成を示す平面図である。
【図１１】従来の半導体集積装置の断面構造を示す図である。
【符号の説明】
１００，１０２  ガラス基板、１０４  固体撮像素子チップ、１０６  樹脂膜、１０８  ボール状端子、１１０  外部配線、２００  受光部、２０２  蓄積部、２０４  水平転送部、２０６  出力部、２０８  出力アンプ、３００，３００ａ  半導体基板、３０２  Ｐ型半導体領域（Ｐ型拡散層）、３０４  Ｎ型半導体領域（Ｎ型拡散層）、３０５絶縁膜、３０６  転送電極、３０８  層間絶縁膜、３１０  電圧供給線、３１２  層間絶縁膜、３１４  内部配線、３１６  絶縁膜、３１８  遮光膜、３２０  表面保護膜、３２２  パッド電極、４０７  第１の内部配線、４１４  第２の内部配線、４１８  遮光膜、４２０  絶縁膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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