JPH02278723A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH02278723A
JPH02278723A JP1100909A JP10090989A JPH02278723A JP H02278723 A JPH02278723 A JP H02278723A JP 1100909 A JP1100909 A JP 1100909A JP 10090989 A JP10090989 A JP 10090989A JP H02278723 A JPH02278723 A JP H02278723A
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film
substrate
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conductive
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JP1100909A
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Yomiji Yama
山 世見之
Masatoshi Yasunaga
雅敏 安永
Katsukichi Mitsui
克吉 光井
Ikuo Ogawa
育夫 小河
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Mitsubishi Electric Corp
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26Bombardment with radiation
    • H01L21/263Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
    • H01L21/266Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation using masks
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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】 [産業上の利用分野] この発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特
に、イオン注入の際にマスクとして用いられる導電性レ
ジストと半導体基板とを直接電気的に接続したような半
導体装置およびその製造方法に関する。
[従来の技術] 半導体集積回路の製造において、トランジスタ等を半導
体基板表面に形成するときに、半導体基数にP型あるい
はN型の不純物を拡散する必要がある。この不純物を半
導体基板に拡散させる方法としてイオン注入法が採用さ
れている。イオン注入法は不純物を含むガスなどをイオ
ン化した後、電界・磁界を用いた質量分離法により必要
なイオンを選択的に取出し、そのイオンを電界により加
速し、半導体基板に照射することにより半導体基板内に
不純物を導入するものである。この方法は不純物の量の
制御および形成される不純物層の厚み制御の精度が極め
て高いため、ますます高性能化するLSI(大規模集積
回路)にとって必須の技術となっている。LSIにおけ
るイオン注入法の1つとして、フォトレジストを注入の
際のマスクとして用いる方法が知られている。
次に、第8八図ないし第8E図を参照して、このような
方法が適用された従来の半導体装置の製造方法について
説明する。
第8A図および第8B図を参照して、シリコン基板ある
いは半導体基板1上に絶縁膜2を形成する。次に、第8
C図を参照して、絶縁膜2上にレジスト膜3を形成し、
次に、写真製版技術およびエツチング技術を用いて、能
動領域となるべき領域に位置する絶縁膜2およびレジス
ト膜3を除去し、開口部4を形成する。次に、第8D図
を参照して、ボロン、リン等のイオンを開口部4を経て
半導体基板1に注入する。これにより、半導体基板1に
は、能動領域6が形成される。このとき、レジスト膜3
にもイオン5が入射される。レジスト膜3は半導体基板
1から電気的に絶縁されているので、イオン注入が進む
につれ、第8E図に示すように電荷7がレジスト膜3に
蓄積されるようになる。
レジスト膜3に蓄積された電荷は自然放電等によっても
徐々にしか減少しないので、レジスト膜3に注入された
イオンはレジスト膜3にその大部分が留まる。したがっ
て、イオン量あるいは電荷量は注入時間とともに増大す
る。
近年、生産性を上げるためにイオンの電流値を従来の5
00μAないし1mAから数mAないし10mAと大き
くするようになると、レジスト膜3に蓄積される電荷量
は極めて多くなる。また、半導体基板1は通常接地レベ
ルとなっているため、レジスト膜3と半導体基板1との
間の電位差は急激に大きくなる。このように、電位が上
昇すると、耐圧的にもっとも弱い部分である絶縁膜2を
挾むレジスト膜端部300で放電が発生する。このとき
、レジスト膜3に蓄積された電荷はこの放電部分を通じ
て急激に半導体基板1に流れ込むため、レジスト膜端部
300下に位置する半導体基板、特に、能動領域6は破
壊されてしまう。
従来、これを避けるため、ごくわずかな放電電流に見合
ったイオン注入電流で長時間かけてイオン注入が行なわ
れており、生産性が損なわれていた。
特開昭63−58824号公報には、半導体基板のマス
クされるべき領域にフォトレジスト膜を形成し、次に、
半導体基板全面にチャージトランスファ型有機導電体か
らなる導電性薄膜を形成I7、該導電性薄膜上から半導
体基板にイオン注入を行なうことが開示されている。
特開昭58−96732号公報には、半導体基板の所定
領域上にフォトレジスト膜を形成し、次にフォトレジス
ト膜上にAll膜をその一部が半導体基板と電気的に接
続されるようにして形成し、次に、AQ膜およびフォト
レジスト膜をマスクとしてイオン注入を行なうことが開
示されている。
特開昭60−116128号公報には、イオンを打込む
前に半導体基板全面に導電性膜を形成することが開示さ
れている。
これらの公報によれば、フォトレジスト膜に蓄積される
電荷を導電性膜を通じて、接地された半導体基板に与え
ることにより、マスクとして用いられるフォトレジスト
膜の帯電を防止することができる。しかしながら、導電
性膜を形成する工程が必要があり、工程数が増加すると
いう問題点があった。
[発明が解決しようとする課題] 従来の半導体装置の製造方法では、マスクとして用いら
れるレジスト膜の帯電を防止するため、イオン注入に長
時間を要したり、導電性膜形成のための工程が必要であ
るなどの問題点があった。
それゆえに、この発明は導電性膜の付加を必要とせず、
かつイオン注入を短時間で行なえるような生産性の高い
半導体装置およびその製造方法を提供することである。
[課題を解決するための手段] この発明に係る半導体装置は、半導体基板と、半導体基
板上の所定領域に形成された絶縁膜と、半導体基板のう
ち、イオン注入の際にマスクされるべき領域を覆いかつ
絶縁膜が形成されていない半導体基板の表面領域に延在
し、当該表面領域で半導体基板に電気的に接続された導
電性レジスト膜とを備える。
この発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の
表面に絶縁膜を形成するステップと、該絶縁膜の所定部
分を除去して、半導体基板を露出させるステップと、半
導体基板のマスクされるべき領域および半導体基板の露
出した領域を導電性レジストにより被覆して導電性レジ
スト膜を形成するステップと、導電性レジスト膜をマス
クとして用いて、半導体基板にイオン注入を行なうステ
ップとを備える。
[作用] この発明によれば、イオン注入時の電荷は導電性のレジ
スト膜を通じて半導体基板に流れ、接地レベルとされた
半導体基板で消失するので、レジスト膜が帯電すること
なく、したがって能動領域が破壊することはない。
[発明の実施例] (1)第1の実施例 第1A図ないし第1E図はこの発明の一実施例の半導体
装置の製造方法を工程順に示す断面図である。次に、第
1A図ないし第1E図を参照して、この発明の一実施例
の半導体装置の製造方法について説明する。
第1八図ないし第1B図を参照して、シリコン基板ある
いは半導体基板1上に絶縁膜2を形成する。次に、第1
C図を参照して、絶縁膜2上に導電性レジストを塗布し
て、導電性レジスト膜8を形成する。導電性レジストは
、後の熱処理時にLSIにとってリーク不良等の原因と
なる金属を含まない有機物でかつ導電性の良好なものが
用いられる。その−例として、ドナーとしてテトラチア
フルバレン(tetrathiafulvalene以
下TTFと略称する)、アクセプタとしてテトラシアノ
キノジメタン(tetracyanoquinodim
ethane以下TCNQと略称する)を組合わせたT
TF−TCNQ錯体などがある。次に、写真製版技術お
よびエツチング技術を用い、絶縁膜2および導電性レジ
スト膜8の一部を除去し、半導体基板1の一部領域9を
露出させる。
次に、第1D図を参照して、再度導電性レジストを塗布
する。これにより、半導体基板1と電気的に接続された
コンタクト部81が形成される。
次に、第1E図を参照して、写真製版技術およびエツチ
ング技術を用いて能動領域となるべき領域に位置する絶
縁膜2および導電性レジスト膜8を除去し、開口部4を
形成する。次に、ボロン、リンなどのイオン5を開口部
4を経て半導体基板1に注入する。これにより、半導体
基板1には能動領域6が形成される。導電性レジスト8
に入射するイオンの電荷7はコンタクト部81を経て半
導体基板1に流出する。半導体基板1を接地レベルとす
ることにより、電荷7を消失させることができる。した
がって、導電性レジスト膜8は帯電することなく、能動
領域6に障害が生じることはない。
(n)第2の実施例 第2図ないし第4図はこの発明の他の実施例の構成を説
明するための図であり、特に、第2図はダイナミックラ
ンダムアクセスメモリの全体構成を示し、第3図は第2
図に示すセンスアンプの等価回路を示し、第4図はセン
スアンプのパターンレイアウトを示す。
第2図において、メモリセル部110には、ワード線と
ワード線と直交するビット線対が設けられる。第2図に
は簡略のための3本のワード線が示されている。ワード
線WL1〜WL3とビット線対BL、BLの交差部には
メモリセル111〜113が設けられる。メモリセルに
は記憶情報としての信号電荷を蓄積するためのキャパシ
タ115と、キャパシタ115とビット線BLあるいは
BLとを接続あるいは遮断するスイッチング素子として
機能するMO3型FET117とが設けられる。ビット
線対BL、BLはセンスアンプ120に接続される。・
センスアンプ120は信号電荷の読出しの際、メモリセ
ルからの出力を検出し、増幅するものである。センスア
ンプ120は、Pチャンネルセンスアンプ部122とN
チャンネルセンスアン1部124とから構成される。セ
ンスアンプ120はI10ゲート130に接続される。
I10ゲート130は、メモリセル部110からのデー
タを取出したりメモリセル部110にデータを書込むた
めのもである。データはデータ線!10、Iloにより
人出力される。
第3図において、センスアンプ120はチャンネルがP
型であるPチャンネルMOS121,123と、チャン
ネルがN型であるNチャンネルMOSI25,127と
を含む。ビット線BLはPチャンネルMOS123のゲ
ートとNチャンネルMOSI27のゲートに接続され、
ビット線BLはPチャンネルMOS121のゲートとN
チャンネルMOSI25のゲートに接続される。Pチャ
ンネルMO312,1,123の一方のソース・ドレイ
ンは電圧VCCを供給するラインに接続され、他方のソ
ース・ドレインはNチャンネルMOSI25.127の
一方のソース・ドレインに接続される。NチャンネルM
OSI25,127の他方のソース・ドレインはセンス
アンプ120を活性化するためのトランジスタ129に
接続される。
第4図に示すように、Pチャンネルセンスアンプ部12
2とNチャンネルセンスアン1部124との間には、基
板とレジストとを接続する部分126が設けられる。
第5A図ないし第5N図は第2図ないし第4図に示すセ
ンスアンプの製造方法を工程順に説明するための断面図
である。次に、第5A図ないし第5N図を参照して、セ
ンスアンプの製造方法について説明する。
第5A図を参照して、N型のシリコン基板11上に熱酸
化法によりシリコン酸化膜13を形成し、次に、シリコ
ン酸化膜13上にCVD法を用いてシリコン窒化膜15
を形成する。次に、P型のウェルが形成されるべき領域
17のシリコン窒化膜15をドライエツチングにより除
去して、イオン注入法によりP型不純物を注入する。次
に、シリコン窒化膜15およびシリコン酸化膜13をエ
ツチングにより除去して、さらに熱処理を行なう。
これにより、第5B図に示すP型のウェル(以下、Pウ
ェルと称する)1つが形成される。
次に、第5C図を参照して、第5A図の場合と同様にし
て、半導体基板11の全面に熱酸化法により薄いシリコ
ン酸化膜を形成し、次にこのシリコン酸化膜上にCVD
法を用いてシリコン窒化膜を形成する。次に、素子分離
領域となる領域20a〜20dのシリコン窒化膜をドラ
イエツチングにより除去し、次に、熱酸化法を用いて素
子分離1頂域となる領域20a〜20dに厚いシリコン
酸化膜を形成する。次に、シリコン窒化膜および薄いシ
リコン酸化膜をエツチングにより除去して、素子分離領
域以外のN型シリコン基板11の表面を露出させる。こ
れにより、シリコン酸化膜21a〜21dが得られる。
次に、第5D図をツ照して、N型シリコン基板11の露
出面を熱酸化して、酸化膜を形成し、次に、酸化膜上に
CVD法を用いて、多結晶シリコン膜を形成する。次に
、ゲートとなるべき領域以外の酸化膜および多結晶シリ
コン膜をドライエツチングにより除去して、ゲート電極
のパターンに加工する。これにより、ゲート絶縁膜23
aおよびゲート電極25aからなる第1のゲート部27
a1ゲート絶縁膜23bおよびゲート電極25bからな
る第2のゲート部27b1ゲート絶縁膜23cおよびゲ
ート電極25cからなる第3のゲート部27cおよびゲ
ート絶縁膜23dおよびゲート電極25dからなる第4
のゲート部27dが形成される。第1および第2のゲー
ト部27a 27bはN型シリコン基板11に接して設
けられ、第3および第4のゲート部27c、27dはP
ウェルに接して設けられている。
次に、第5E図を参照して、PチャンネルMO8が形成
されるべき領域(以下、Pチャンネル間O8形成領域と
称する)31のN型シリコン基板11上に第1の実施例
と同様の導電性レジストを用いて導電性レジスト膜2つ
を形成する。次に、導電性レジスト膜2つとシリコン酸
化膜21b。
21cおよび21dと、第3および第4のゲート部27
c、27dとをマスクとして用いて、N型シリコン基板
11全面にN型不純物をイオン注入し、熱処理を行なう
。これにより、第5F図に示すように、NチャンネルM
OSが形成されるべき領域(以下、NチャンネルMO8
形成領域と称する)33にN+領域37a 〜37cが
形成され、基板と導電性レジストとを接続する部分とな
るべき領域35にN+領域37dが形成される。第5E
図に示すイオン注入の際、導電性レジスト膜29に入射
するイオンの電荷は、N型シリコン基板11と導電性レ
ジスト膜29との接続領域30a〜30cを通じてN型
シリコン基板11に流入する。N型シリコン基板11を
接地することにより、シリコン基板11に流入した電荷
は消失する。したがって、導電性レジスト膜29はイオ
ン注入の際にも帯電することがない。
次に、第5G図を参照して、PチャンネルMO8形成領
域31以外の領域に導電性レジスト膜39を形成する。
次に、シリコン酸化膜21a、21bと第1および第2
のゲート部27a、27bと導電性レジスト膜39とを
マスクとして用いて、N型シリコン基板11にP型不純
物をイオン注入する。イオン注入の際、導電性レジスト
膜39に入射するイオンの電荷はN型シリコン基板11
と接するN+領域37dを通じてN型シリコン基板11
に流入する。上述と同様に、シリコン基板11を接地す
ることにより、注入した電荷は消失する。したがって、
この場合にも導電性レジスト膜39は帯電することがな
い。このようにして、N型シリコン基板11の領域31
には、第5H図に示すP+領域41a〜41cが形成さ
れる。
これ以降、PチャンネルMOS形成領域31およびNチ
ャンネルMOS形成領域33にそれぞれ再度イオン注入
が行なわれる。次に、このイオン注入の工程について説
明する。
第51図を参照して、N型シリコン基板11の全面にC
VD法によりシリコン酸化膜43を形成する。次に、第
5J図を参照して、シリコン酸化膜43の所定領域をエ
ツチングにより除去して、p+領域41a 〜41c、
N+領域37a〜37dのそれぞれの一部を露出させる
。次に、第5に図を参照して、NチャンネルMOS形成
領域33以外の領域上に上述と同様の導電性レジスト膜
45を形成する。次に、導電性レジスト膜45と、Nチ
ャンネルMOS形成領域33のシリコン酸化膜43a〜
43dとをマスクとして用い、Pウェル19のN+領域
37a〜37cにN型不純物を再度イオン注入する。イ
オン注入の際に導電性レジスト膜45に入射するイオン
の電荷は、PチャンネルMOS形成領域31とNチャン
ネルMOS形成領域33との間に設けられたN”pfl
域37dを通じてN型シリコン基板11に流入する。N
型シリコン基板11を接地することにより、シリコン基
板11に流入した電荷は消失する。したがって、この場
合にも、導電性レジスト45は帯電することがない。こ
のイオン注入により、NチャンネルMOS形成領域33
には、第5L図に示すように、N+領域47a〜47c
が自己整合的に形成される。
次に、第5M図を参照して、PチャンネルMO8形成領
域31以外の領域上に上述と同様の導電性レジスト膜4
9を形成する。次に、導電性レジスト膜49と、Pチャ
ンネルMOS形成領域31のシリコン酸化膜43e〜4
3hとをマスクとして用いて、N型シリコン基板11の
P+領域41a〜41cにP型不純物を再度イオン注入
する。
このイオン注入の際に、導電性レジスト膜49に入射す
るイオンの電荷は、第5に図の場合と同様にしてPチャ
ンネルMOS形成領域31とNチャンネルMOS形成領
域33と間に設けられたN+領域37dを通じてN型シ
リコン基板11に流入する。N型シリコン基板11を接
地することにより、シリコン基板11に流入した電荷は
消失する。
したがって、この場合にも、導電性レジスト膜49は帯
電することがない。このイオン注入により、Pチャンネ
ルMOS形成領域31には、第5N図に示すように、P
+領域51a〜51cが自己整合的に形成される。この
ようにして、2つのPチャンネルMO5121,123
と、2つのNチャンネルMOS 125. 127とを
含むセンスアンプが形成される。
要するに、上記第2の実施例では、PチャンネルMO5
とNチャンネルMO8との間に基板と導電性レジストと
を接続する部分を設け、PチャンネルMOS形成領域に
イオン注入するときには、NチャンネルMOS形成領域
と、上記接続部分とを導電性レジストにより被覆し、イ
オン注入の際ニ導電性レジストに入射するイオンの電荷
を該接続部分を通じて基板側に逃がし、逆に、Nチャン
ネルMOS形成領域にイオン注入するときには、Pチャ
ンネルMOS形成領域と上記接続部分とを導電性レジス
トにより被覆し、イオン注入の際に導電性レジストに入
射するイオンの電荷を該接続部分を通じて基板側に逃が
している。したがって、上記接続部分はNチャンネルM
OS形成領域をイオン注入するときおよびPチャンネル
MOS形成領域にイオン注入するときの双方の場合に電
荷を通す機能を果たすので、非常に有用である。
なお、上記実施例では、基板と導電性レジストとを接続
する部分として、半導体基板の表面領域の一部でありか
つ半導体基板の導電型と同一の導電型の不純物が拡散さ
れた領域を用いたが、第1実施例のように不純物が注入
されていない半導体基板の表面領域を用いてもよい。
上述の実施例では、N型シリコン基板に適用したものに
ついて説明したが、P型シリコン基板に適用してもよい
。その場合には、接続部分としてP+領域あるいは半導
体基板の表面領域が用いられる。
上述の実施例では、基板とレジストとを接続する部分を
半導体デバイスの中央部分に設けたが、デバイスの中央
部に限らず、どこに設けてもよい。
次に、半導体デバイスの端部に上記接続部分を設けた実
施例について説明する。
(m)第3の実施例 第6A図はこの発明のさらに他の実施例が適用された半
導体基板を示す図である。第6B図は第6A図に示す線
Vl−Vlに沿う断面図である。第6A図に示すように
、ウェハあるいは半導体基板60aには、マトリクス状
に半導体デバイス70aが設けられる。各半導体デバイ
ス70aは隣接する半導体デバイスとはダイシングライ
ン68により隔てられている。半導体デバイス70aに
は、能動領域62が形成されている。能動領域62を取
り囲むようにして、導電性レジスト膜64が形成される
。導電性レジスト膜64と基板60aとの接続部分66
aは、半導体デバイス70aの端部に設けられる。接続
部分66aは、より具体的には、第6B図に示すように
、素子分離酸化膜72および絶縁膜74に形成された開
口領域76における基板60a表面に不純物拡散領域と
して形成されている。接続部分66aの導電型は基板6
0aの導電型と同じである。
接続部66aは、導電性レジスト膜64をマスクとして
能動領域62にイオン注入を行なうとき、導電性レジス
ト膜64に入射するイオンの電荷を基板60aに逃がす
役割を果たす。
第7A図は第6A図に示す半導体基板の変形例を示す図
である。第7B図は第7A図に示す線■−■に沿う断面
図である。この例では、レジストと基板との接続部66
bはダイシングライン68内に設けられる。導電性レジ
スト膜64はダイシングライン68の接続部66bに延
在される。このように、能動領域として機能せず、製品
としての半導体デバイスにとって必要のない上記接続部
をダイシングラインに設けることにより、半導体デバイ
スの占有面積を低減する二とができ、1枚の基板から得
られるチップ数を増加することができる。
[発明の効果] 以上のようにして、この発明によれば、導電性レジスト
膜°を半導体基板と電気的に接続するようにしたので、
量産性の優れたかつ信頼性の高い半導体装置を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1A図ないし第1E図はこの発明の第1の実施例の半
導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。第2
図はこの発明の第2の実施例によるダイナミックランダ
ムアクセスメモリの全体構成を示す図である。第3図は
第2図に示すセンスアンプの等価回路を示す図である。 第4図は第2図に示すセンスアンプのパターンレイアウ
トを示す図である。 第5A図ないし第5N図はこの発明の第2の実施例にお
けるセンスアンプの製造方法を工程順に説明するための
断面図である。第6A図および第6B図はこの発明の第
3の実施例の半導体基板を示す図である。第7A図およ
び第7B図はこの発明の第3実施例の変形例を示す図で
ある。第8A図ないし第8E図は従来の半導体装置の製
造方法を工程順に示す断面図である。 図において、1.11.60a、60bは半導体基板、
2および74は絶縁膜、8. 29. 39゜45.4
9.64は導電性レジスト膜、13はシリコン酸化膜、
15はシリコン窒化膜、19はPウェル、21a、21
b、21cおよび21dは素子分離用シリコン酸化膜、
23a、23b、23Cおよび23dはゲート絶縁膜、
25a、25b、25cおよび25dはゲート電極、3
0a。 30b、30c、37d、66aおよび66bは導電性
レジストと基板との接続領域、31はPチャンネルMO
3形成領域、33はNチャンネルMOS形成領域、37
a、37b、37c、47a。 47bおよび47cはNチャンネルMOS形成領域に設
けられたN+領領域41a、41b、41c、51a、
51bおよび51cはPチャンネルMO3形成領域に設
けられたP+領域、68はダイシングラインを示す。 なお、図中、同一符号は同一または相当する部分を示す

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板と、 前記半導体基板上の所定領域に形成された絶縁膜と、 前記半導体基板のうち、イオン注入の際にマスクされる
    べき領域を覆い、かつ前記絶縁膜が形成されていない前
    記半導体基板の表面領域に延在し、当該表面領域で前記
    半導体基板に電気的に接続された導電性レジスト膜とを
    備えた、半導体装置。
  2. (2)半導体基板の表面に絶縁膜を形成するステップと
    、 前記絶縁膜の所定部分を除去して、半導体基板を露出さ
    せるステップと、 前記半導体基板のマスクされるべき領域および前記半導
    体基板の露出した領域を導電性レジストにより被覆して
    導電性レジスト膜を形成するステップと、 前記導電性レジスト膜をマスクとして用いて、前記半導
    体基板にイオン注入を行なうステップとを備えた、半導
    体装置の製造方法。
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