JPH02129960A - 半導体メモリ - Google Patents
半導体メモリInfo
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- JPH02129960A JPH02129960A JP63282554A JP28255488A JPH02129960A JP H02129960 A JPH02129960 A JP H02129960A JP 63282554 A JP63282554 A JP 63282554A JP 28255488 A JP28255488 A JP 28255488A JP H02129960 A JPH02129960 A JP H02129960A
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- JP
- Japan
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- concentration impurity
- type
- impurity region
- mos transistor
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- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 44
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
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- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
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- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B10/00—Static random access memory [SRAM] devices
Landscapes
- Static Random-Access Memory (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
〔発明の概要〕
本発明は、負荷MOSトランジスタと駆動トランジスタ
でそのメモリセルのフリップフロップ回路が構成される
半導体メモリにおいて、その負荷MOSトランジスタは
不純物を含む半導体層を用いて形成され、そのソース・
ドレイン領域は第1導電型の高濃度不純物領域のゲート
近傍には第2導電型の低濃度不純物領域が形成される構
造とすることにより、バルク等のMOS トランジスタ
との直接的な接続を可能とさせ、その高集積化を実現さ
せるものである。
でそのメモリセルのフリップフロップ回路が構成される
半導体メモリにおいて、その負荷MOSトランジスタは
不純物を含む半導体層を用いて形成され、そのソース・
ドレイン領域は第1導電型の高濃度不純物領域のゲート
近傍には第2導電型の低濃度不純物領域が形成される構
造とすることにより、バルク等のMOS トランジスタ
との直接的な接続を可能とさせ、その高集積化を実現さ
せるものである。
一般に、SRAMのメモリセルの構造として、高抵抗負
荷を用いるものと、フルCMO3構成にされるものが知
られている。現在では、高抵抗負荷をトランジスタ部の
上部に形成することで、集積化を図ることができるため
、高抵抗負荷を用いるタイプのものが普及している。
荷を用いるものと、フルCMO3構成にされるものが知
られている。現在では、高抵抗負荷をトランジスタ部の
上部に形成することで、集積化を図ることができるため
、高抵抗負荷を用いるタイプのものが普及している。
しかし、SRAMの集積度を高めて行くと、例えば幅0
.5μm、長さ3μm程度のサイズのポリシリコン抵抗
層を形成する必要がある。このため現在の技術の延長で
は、集積化が困難となり、高抵抗負荷を用いるタイプに
代わり、フルCMO3構成のメモリセルが注目されてい
る。
.5μm、長さ3μm程度のサイズのポリシリコン抵抗
層を形成する必要がある。このため現在の技術の延長で
は、集積化が困難となり、高抵抗負荷を用いるタイプに
代わり、フルCMO3構成のメモリセルが注目されてい
る。
第3図はフルCMO3構成のメモリセルの回路であり、
pMO3l−ランジスタ31.32は負荷MOSトラン
ジスタである。nMO3l−ランジス。
pMO3l−ランジスタ31.32は負荷MOSトラン
ジスタである。nMO3l−ランジス。
り3334は駆動トランジスタである。これらトランジ
スタ31〜34によりフリップフロップ回路が構成され
る。また、その入出力端子には、ゲートをワード線WL
とするスイッチングトランジスタ35.36が設けられ
、それぞれビット線bit、bitに接続する。
スタ31〜34によりフリップフロップ回路が構成され
る。また、その入出力端子には、ゲートをワード線WL
とするスイッチングトランジスタ35.36が設けられ
、それぞれビット線bit、bitに接続する。
このような回路のメモリセルを高集積に実現するだめの
構造としては、第4図に示すような構造のものがある。
構造としては、第4図に示すような構造のものがある。
第4図に示すメモリセルの構造は、バルクのnMOsト
ランジスタ40上に薄膜のPMOSトランジスタ41を
積層して設けており、そのゲート42は共通にされる。
ランジスタ40上に薄膜のPMOSトランジスタ41を
積層して設けており、そのゲート42は共通にされる。
積層しているため高集積化が可能である。nMOSトラ
ンジスタ40は駆動トランジスタであり、そのソース・
ドレイン領域43.43はn0型の高濃度不純物領域で
ある。pMOSトランジスタ41は負荷トランジスタで
あり、薄膜の半導体層45のソース・ドレイン領域44
.44はp″′型の高濃度不純物領域である。
ンジスタ40は駆動トランジスタであり、そのソース・
ドレイン領域43.43はn0型の高濃度不純物領域で
ある。pMOSトランジスタ41は負荷トランジスタで
あり、薄膜の半導体層45のソース・ドレイン領域44
.44はp″′型の高濃度不純物領域である。
ところが、上述のようなフルCMO3構成のメモリセル
構造とした場合には、電気的な接続の問題が生ずること
になる。
構造とした場合には、電気的な接続の問題が生ずること
になる。
すなわち第4図において、薄膜のPMOSトランジスタ
のソース・ドレイン領域44となるP9型め高濃度不純
物領域と、駆動トランジスタのソース・ドレイン領域4
3となるn゛型の高濃度不純物領域は、直接接続した場
合に接合が生ずるため、その接続にn4型のドープトポ
リシリコン層や金属層等の接続層46を以て接続する必
要がある。従って、このような接続層46を形成する分
だけ、プロセスが複雑化し、その高集積化も容易でない
、また、接続層46をポリシリコン層とした場合では、
反対導電型のポリシリコン層同士の接続が必須となり、
その素子特性は好ましいものではない。
のソース・ドレイン領域44となるP9型め高濃度不純
物領域と、駆動トランジスタのソース・ドレイン領域4
3となるn゛型の高濃度不純物領域は、直接接続した場
合に接合が生ずるため、その接続にn4型のドープトポ
リシリコン層や金属層等の接続層46を以て接続する必
要がある。従って、このような接続層46を形成する分
だけ、プロセスが複雑化し、その高集積化も容易でない
、また、接続層46をポリシリコン層とした場合では、
反対導電型のポリシリコン層同士の接続が必須となり、
その素子特性は好ましいものではない。
そこで、本発明は負荷MOSトランジスタの駆動トラン
ジスタへの直接的な接続を可能にし、その高集積化を図
るような半導体メモリの提供を目的とする。
ジスタへの直接的な接続を可能にし、その高集積化を図
るような半導体メモリの提供を目的とする。
上述の目的を達成するため、本発明の半導体メモリは、
一対の負荷MOSトランジスタ及び一対の駆動トランジ
スタで形成されたフリップフロップ回路と、一対のスイ
ッチングトランジスタによりメモリセルが構成されたも
のであって、第1導電型の不純物を含む半導体層に上記
負荷MOSトランジスタのチャンネルが形成され、その
負荷MOSトランジスタのソース・ドレイン領域は第1
導電型の高濃度不純物領域とその高濃度不純物領域のチ
ャンネル側に設けられた第2導電型の低濃度不純物領域
とからなることを特徴とする。
一対の負荷MOSトランジスタ及び一対の駆動トランジ
スタで形成されたフリップフロップ回路と、一対のスイ
ッチングトランジスタによりメモリセルが構成されたも
のであって、第1導電型の不純物を含む半導体層に上記
負荷MOSトランジスタのチャンネルが形成され、その
負荷MOSトランジスタのソース・ドレイン領域は第1
導電型の高濃度不純物領域とその高濃度不純物領域のチ
ャンネル側に設けられた第2導電型の低濃度不純物領域
とからなることを特徴とする。
ここで、上記半導体層は絶縁基体上や絶縁層に接して形
成される構造とされ、負荷MOSトランジスタのチャン
ネルとなる領域は、ゲート電圧によりオフとなる時に第
2導電型とされ、ゲート電圧によりオンとなる時に第1
導電型とされる導電型にすることができる。
成される構造とされ、負荷MOSトランジスタのチャン
ネルとなる領域は、ゲート電圧によりオフとなる時に第
2導電型とされ、ゲート電圧によりオンとなる時に第1
導電型とされる導電型にすることができる。
負荷MOSトランジスタのソース・ドレイン領域の構造
を第1導電型の高濃度不純物領域とその高濃度不純物領
域のチャンネル側に設けられた第2導電型の低濃度不純
物領域とにすることで、その高濃度不純物領域をバルク
の駆動トランジスタと同じ導電型に合わせることができ
る。
を第1導電型の高濃度不純物領域とその高濃度不純物領
域のチャンネル側に設けられた第2導電型の低濃度不純
物領域とにすることで、その高濃度不純物領域をバルク
の駆動トランジスタと同じ導電型に合わせることができ
る。
このことを第1図を参照しながら説明すると、例えば第
1導電型をn型とし、第2導電型をp型とすると、その
負荷MOSトランジスタ1は、その半導体層2の構造に
おいてn″p−n(またはp−)p−n’型になる。そ
して、チャンネル3の導電型はゲート電極4に印加され
るゲート電圧によって変化する。まず、ゲート電圧が接
地電圧GND (例えばOV)の時には、チャンネルの
導電型はp−であり、ドレイン電圧はドレイン近傍のP
N接合に全てかかり、トンネルリークにより電流が流れ
る。また、ゲート電極が電源電圧■。。
1導電型をn型とし、第2導電型をp型とすると、その
負荷MOSトランジスタ1は、その半導体層2の構造に
おいてn″p−n(またはp−)p−n’型になる。そ
して、チャンネル3の導電型はゲート電極4に印加され
るゲート電圧によって変化する。まず、ゲート電圧が接
地電圧GND (例えばOV)の時には、チャンネルの
導電型はp−であり、ドレイン電圧はドレイン近傍のP
N接合に全てかかり、トンネルリークにより電流が流れ
る。また、ゲート電極が電源電圧■。。
(例えば5V)の時には、そのチャンネルの導電型はn
型になり、PN接合の逆バイアス状態が2つ形成されて
、リーク電流は十分に小さいものとなる。従って、ゲー
ト電圧の値によって、その抵抗値が大きく変化すること
になり、負荷として機能することになる。この場合、当
該負荷MOSトランジスタはゲート電圧に応じて9MO
Sトランジスタと同様に機能するにも拘わらず、高濃度
不純物領域はn゛型となる。従って、例えばバルクのn
MOSトランジスタからなる駆動トランジスタにも直接
的な接続が可能となる。
型になり、PN接合の逆バイアス状態が2つ形成されて
、リーク電流は十分に小さいものとなる。従って、ゲー
ト電圧の値によって、その抵抗値が大きく変化すること
になり、負荷として機能することになる。この場合、当
該負荷MOSトランジスタはゲート電圧に応じて9MO
Sトランジスタと同様に機能するにも拘わらず、高濃度
不純物領域はn゛型となる。従って、例えばバルクのn
MOSトランジスタからなる駆動トランジスタにも直接
的な接続が可能となる。
本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。
本実施例は、負荷MOSトランジスタを薄膜のn″p−
n(またはp−)p−n”型の半導体層に形成したもの
であり、駆動トランジスタとなるバルクのMOSトラン
ジスタ上に負荷MOSトランジスタが積層された構造を
有している。また、そのメモリセルの回路構成は第4図
の回路構成を有する。
n(またはp−)p−n”型の半導体層に形成したもの
であり、駆動トランジスタとなるバルクのMOSトラン
ジスタ上に負荷MOSトランジスタが積層された構造を
有している。また、そのメモリセルの回路構成は第4図
の回路構成を有する。
その負荷MOSトランジスタと駆動トランジスタの主要
な部分の断面は、第2図に示す構造となる。まず、バル
クのp型のシリコン基板11の表面には、ゲート絶縁1
1112を介してゲート電極13が形成される。このゲ
ート電極13の下部のp型のシリコン基板11は駆動ト
ランジスタlOのチャンネル形成領域14となり、この
チャンネル形成領域14を挟んで対向するようにn゛型
の高濃度不純物領域15.15が形成される。
な部分の断面は、第2図に示す構造となる。まず、バル
クのp型のシリコン基板11の表面には、ゲート絶縁1
1112を介してゲート電極13が形成される。このゲ
ート電極13の下部のp型のシリコン基板11は駆動ト
ランジスタlOのチャンネル形成領域14となり、この
チャンネル形成領域14を挟んで対向するようにn゛型
の高濃度不純物領域15.15が形成される。
この駆動トランジスタ10上には、同じゲート電極14
を用いた負荷MO3I−ランジスタ16が形成される。
を用いた負荷MO3I−ランジスタ16が形成される。
この負荷MOSトランジスタ16は、絶縁N17上に形
成された不純物を含む半導体層18を用いており、この
半導体層18は例えばシリコン層である。この半導体層
18の上記ゲート電極14の上部の領域は、当該MOS
トランジスタ16のチャンネル形成領域19であり、ゲ
ート電圧が接地電圧GNDの時にP−型の不純物領域と
なり、ゲート電圧が電源電圧VDDの時にn型の不純物
領域となる。このチャンネル形成領域工9を挟んでゲー
ト1i極の近傍の半導体層18には、第2導電型である
p−型の低濃度不純物領域20゜20が形成される。こ
れらp−型の低濃度不純物領域20.20の濃度は、例
えば1〜2X10’マCa+ −’程度である。また、
これらp−型の低濃度不純物領域20.20の電流が流
れる方向の幅は0゜3〜0.4μm程度のサイズとされ
る。そして、それらp−型の低濃度不純物領域20.2
0のさらに外側の半導体層18には、第1導電型である
n゛型の高濃度不純物領域21.22が形成される。
成された不純物を含む半導体層18を用いており、この
半導体層18は例えばシリコン層である。この半導体層
18の上記ゲート電極14の上部の領域は、当該MOS
トランジスタ16のチャンネル形成領域19であり、ゲ
ート電圧が接地電圧GNDの時にP−型の不純物領域と
なり、ゲート電圧が電源電圧VDDの時にn型の不純物
領域となる。このチャンネル形成領域工9を挟んでゲー
ト1i極の近傍の半導体層18には、第2導電型である
p−型の低濃度不純物領域20゜20が形成される。こ
れらp−型の低濃度不純物領域20.20の濃度は、例
えば1〜2X10’マCa+ −’程度である。また、
これらp−型の低濃度不純物領域20.20の電流が流
れる方向の幅は0゜3〜0.4μm程度のサイズとされ
る。そして、それらp−型の低濃度不純物領域20.2
0のさらに外側の半導体層18には、第1導電型である
n゛型の高濃度不純物領域21.22が形成される。
これらn°型の高濃度不純物領域21.22の一方の高
濃度不純物領域22は、絶縁層17の表面に沿って延在
され、バルクMOSトランジスタのソース・ドレイン領
域であるn゛型の高濃度不純物領域15と接続部23で
直接的に接続する。これら高濃度不純物領域22と高濃
度不純物領域15は同じn°型であるために接合が生ず
るような問題はない。
濃度不純物領域22は、絶縁層17の表面に沿って延在
され、バルクMOSトランジスタのソース・ドレイン領
域であるn゛型の高濃度不純物領域15と接続部23で
直接的に接続する。これら高濃度不純物領域22と高濃
度不純物領域15は同じn°型であるために接合が生ず
るような問題はない。
ここで、このようなメモリセルの構造を有する半導体メ
モリの作動について簡単に説明すると、上述の〔作用〕
でも説明したように、ゲート電極14に印加される電圧
によって、負荷MO3I−ランジスタ16を流れる電流
が異なるため、十分にSRAMのメモリセルを構成する
素子として機能することになる。まず、ゲート電圧が接
地電圧GND(例えばOV)の時は、チャンネル形成領
域l6の導電型はp−型の不純物領域となり、素子はn
’ p−n”構造となる。従って、ドレイン電圧はドレ
イン近傍のpn接合に全てかかることになり、l・ンネ
ルリークが発生して電流が流れることになる。また、ゲ
ート電圧が電源電圧Vow(例えば5V)の時は、チャ
ンネル形成領域16に反転層が形成され、素子はn″p
−np−n+構造となり、逆バイアスのpn接合が2つ
形成されることになる。このため1つのpn接合当たり
にかかる電界は半減する。一般に、トンネルリークは電
界に対して指数関数的な依存性を持つために、電界が半
減することで、トンネルリークは十分に小さいものとな
る。従って、ソース・ドレイン間の電流は発生電流が支
配的になり、例えば抵抗に換算すると150テラオ一ム
程度の抵抗値が得られることになる。このように負荷M
OSトランジスタ16では、ゲート電極14に印加され
る電圧によって、10〜1000倍程度のコンダクタン
スのオン・オフの比が得られることになる。
モリの作動について簡単に説明すると、上述の〔作用〕
でも説明したように、ゲート電極14に印加される電圧
によって、負荷MO3I−ランジスタ16を流れる電流
が異なるため、十分にSRAMのメモリセルを構成する
素子として機能することになる。まず、ゲート電圧が接
地電圧GND(例えばOV)の時は、チャンネル形成領
域l6の導電型はp−型の不純物領域となり、素子はn
’ p−n”構造となる。従って、ドレイン電圧はドレ
イン近傍のpn接合に全てかかることになり、l・ンネ
ルリークが発生して電流が流れることになる。また、ゲ
ート電圧が電源電圧Vow(例えば5V)の時は、チャ
ンネル形成領域16に反転層が形成され、素子はn″p
−np−n+構造となり、逆バイアスのpn接合が2つ
形成されることになる。このため1つのpn接合当たり
にかかる電界は半減する。一般に、トンネルリークは電
界に対して指数関数的な依存性を持つために、電界が半
減することで、トンネルリークは十分に小さいものとな
る。従って、ソース・ドレイン間の電流は発生電流が支
配的になり、例えば抵抗に換算すると150テラオ一ム
程度の抵抗値が得られることになる。このように負荷M
OSトランジスタ16では、ゲート電極14に印加され
る電圧によって、10〜1000倍程度のコンダクタン
スのオン・オフの比が得られることになる。
このように本実施例の半導体メモリでは、十分に負荷素
子として機能する負荷MOSトランジスタ16を設けて
おり、そのソース・ドレイン領域の一部の高濃度不純物
領域22はn゛型であるために、バルクの駆動トランジ
スタIO六の接続を直接的に行うことができる。このた
め、その製造プロセスを簡略化したり、素子特性の向上
を図ることができる。また、素子の高集積化にも好適で
ある。
子として機能する負荷MOSトランジスタ16を設けて
おり、そのソース・ドレイン領域の一部の高濃度不純物
領域22はn゛型であるために、バルクの駆動トランジ
スタIO六の接続を直接的に行うことができる。このた
め、その製造プロセスを簡略化したり、素子特性の向上
を図ることができる。また、素子の高集積化にも好適で
ある。
なお、上述の実施例では、負荷MOSトランジスタ16
と駆動トランジスタ10で共通のゲート電極14を用い
る構造とした説明したが、各トランジスタのゲート電極
は別個のものであっても良い。
と駆動トランジスタ10で共通のゲート電極14を用い
る構造とした説明したが、各トランジスタのゲート電極
は別個のものであっても良い。
本発明の半導体メモリは、負荷MOSトランジスタのソ
ース・ドレイン領域が第1導電型の高濃度不純物領域の
チャンネル側に第2導電型の低濃度不純物領域が設けら
れた構造とされているために、その高濃度不純物領域を
駆動トランジスタと同じ導電型に合わせることができる
。従って、負荷MO5トランジスタのソース・ドレイン
領域を直接的に駆動トランジスタのソース・ドレイン領
域と接続させることができ、プロセスの簡略化や素子特
性の向上或いは高集積化等を図ることができる。
ース・ドレイン領域が第1導電型の高濃度不純物領域の
チャンネル側に第2導電型の低濃度不純物領域が設けら
れた構造とされているために、その高濃度不純物領域を
駆動トランジスタと同じ導電型に合わせることができる
。従って、負荷MO5トランジスタのソース・ドレイン
領域を直接的に駆動トランジスタのソース・ドレイン領
域と接続させることができ、プロセスの簡略化や素子特
性の向上或いは高集積化等を図ることができる。
21.22・・・n゛型の高濃度不純物領域特許出願人
ソニー株式会社 代理人弁理士 小池 晃(他2名)
ソニー株式会社 代理人弁理士 小池 晃(他2名)
第1図は本発明の半導体メモリにかかる負荷MOSトラ
ンジスタの構造の一例を示す模式的な断面図、第2図は
本発明の半導体メモリの一例の要部断面図、第3図は一
般的なフルCMO3構成のメモリセルの回路図、第4図
は従来の半導体メモリの一例の要部断面図である。 O・・・駆動トランジスタ 6・・・負荷MOSトランジスタ 8・・・半導体層 9・・・チャンネル形成領域 O・・・p−型の低濃度不純物8I域 第1 図 第2図 第3図 第4 図
ンジスタの構造の一例を示す模式的な断面図、第2図は
本発明の半導体メモリの一例の要部断面図、第3図は一
般的なフルCMO3構成のメモリセルの回路図、第4図
は従来の半導体メモリの一例の要部断面図である。 O・・・駆動トランジスタ 6・・・負荷MOSトランジスタ 8・・・半導体層 9・・・チャンネル形成領域 O・・・p−型の低濃度不純物8I域 第1 図 第2図 第3図 第4 図
Claims (1)
- 一対の負荷MOSトランジスタ及び一対の駆動トランジ
スタで形成されたフリップフロップ回路と、一対のスイ
ッチングトランジスタによりメモリセルが構成された半
導体メモリにおいて、不純物を含む半導体層に上記負荷
MOSトランジスタのチャンネルが形成され、その負荷
MOSトランジスタのソース・ドレイン領域は第1導電
型の高濃度不純物領域とその高濃度不純物領域のチャン
ネル側に設けられた第2導電型の低濃度不純物領域とか
らなることを特徴とする半導体メモリ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63282554A JPH02129960A (ja) | 1988-11-10 | 1988-11-10 | 半導体メモリ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63282554A JPH02129960A (ja) | 1988-11-10 | 1988-11-10 | 半導体メモリ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02129960A true JPH02129960A (ja) | 1990-05-18 |
Family
ID=17653985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63282554A Pending JPH02129960A (ja) | 1988-11-10 | 1988-11-10 | 半導体メモリ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02129960A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04217362A (ja) * | 1990-12-19 | 1992-08-07 | Matsushita Electron Corp | 半導体装置 |
US5334983A (en) * | 1991-09-24 | 1994-08-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Doppler-effect ground speed sensor for use with a brake system |
US5405183A (en) * | 1992-11-05 | 1995-04-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Duty cycle controller for anti-lock braking-pressure regulating valve, using wheel speed deviation from target value and/or time derivative thereof |
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