JPS5830123A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、単結晶絶縁基板上に素子が設けられ九半導体
装置の製造方法の改良に関する。
装置の製造方法の改良に関する。
従来、単結晶絶縁基板上に単結晶半導体層をエピタキシ
ャル成長させ、さらに、その上に半導体デバイスを製作
する方法としては、一般的に808(8111aem
ox l5appklr*)を用いる方法が知られてい
る。この方法は、tファイア基板上に直接単結晶シリコ
ンを0.5〜LOμ屏程度エビタキクヤル成長させ、さ
らにその上に半導体集積回路を製作するものである。し
かし、この方法は単結晶シリコンとt7アイアの結晶構
造の違いによって、通常のバルクシリコンと比較して単
結晶クリコン中の結晶欠陥が多い、したがって、単結晶
シリコンと′y″ファイア間の界面リークが生じやすく
、また、gosgの単結晶シリコン中の電子あるいは正
孔の実効移動度がバルクシリコンと比較して小さく、集
積回路の高速動作に対して悪影響を及はすという欠点が
ある。
ャル成長させ、さらに、その上に半導体デバイスを製作
する方法としては、一般的に808(8111aem
ox l5appklr*)を用いる方法が知られてい
る。この方法は、tファイア基板上に直接単結晶シリコ
ンを0.5〜LOμ屏程度エビタキクヤル成長させ、さ
らにその上に半導体集積回路を製作するものである。し
かし、この方法は単結晶シリコンとt7アイアの結晶構
造の違いによって、通常のバルクシリコンと比較して単
結晶クリコン中の結晶欠陥が多い、したがって、単結晶
シリコンと′y″ファイア間の界面リークが生じやすく
、また、gosgの単結晶シリコン中の電子あるいは正
孔の実効移動度がバルクシリコンと比較して小さく、集
積回路の高速動作に対して悪影響を及はすという欠点が
ある。
tた、す7アイアはアル1=りムと酸素の化合物である
ため、単結晶シリコンのエピタキシャル成員時、または
、その後のデバイス製造グロセスにおける高温熱ill
によりて1.アルミニウムが単結晶シリコン中にしみ出
す、いわゆるアルミニウムのオートドーピングが起こる
可能性がめシ、このためデバイスの電気的緒特性に悪影
響を及ぼすという欠点がある。
ため、単結晶シリコンのエピタキシャル成員時、または
、その後のデバイス製造グロセスにおける高温熱ill
によりて1.アルミニウムが単結晶シリコン中にしみ出
す、いわゆるアルミニウムのオートドーピングが起こる
可能性がめシ、このためデバイスの電気的緒特性に悪影
響を及ぼすという欠点がある。
そこで、近年gos基板を用いないで、バルクシリコン
上に、gos構造とほぼ同等の構成を持つ九デノ1イス
が提案されている。すなわち、バルクシリコン基板上に
酸素をイオン注入し、その後、単結晶シリコン表面から
数百1の単結晶シリコンを残して、酸素イオン注入層を
熱処理することによシ二酸化シリコン層を形成する。
上に、gos構造とほぼ同等の構成を持つ九デノ1イス
が提案されている。すなわち、バルクシリコン基板上に
酸素をイオン注入し、その後、単結晶シリコン表面から
数百1の単結晶シリコンを残して、酸素イオン注入層を
熱処理することによシ二酸化シリコン層を形成する。
次に、表面に残された単結晶シリコンを種結晶として、
この上に、単結晶シリ;ン層をエピタキシャル成長させ
る。このような方法によれば、単結晶シリコン層中の結
晶欠陥を招くことなく808@遺と実質的に同等なもの
が得られる。しかし、酸素イオン注入によって形成され
た二酸化Vリコン層の厚さは数千1と極めて薄いため、
パルクシリーン基板と、エピタキシャル成長によりて形
成され九単結晶シリコン層との間にキャージターが形成
され、このため集積回路の高速動作に悪影響を及はすと
いう欠点がある。
この上に、単結晶シリ;ン層をエピタキシャル成長させ
る。このような方法によれば、単結晶シリコン層中の結
晶欠陥を招くことなく808@遺と実質的に同等なもの
が得られる。しかし、酸素イオン注入によって形成され
た二酸化Vリコン層の厚さは数千1と極めて薄いため、
パルクシリーン基板と、エピタキシャル成長によりて形
成され九単結晶シリコン層との間にキャージターが形成
され、このため集積回路の高速動作に悪影響を及はすと
いう欠点がある。
本発明は上記欠点を解消するためになされたもので、絶
縁基板上に結晶欠陥の少ない良質な単結晶半導体層管形
成させることによル、高速動作化を達成した半導体装置
を製造する方法を提供しようとするものである。
縁基板上に結晶欠陥の少ない良質な単結晶半導体層管形
成させることによル、高速動作化を達成した半導体装置
を製造する方法を提供しようとするものである。
すなわち、本発明は単結晶絶縁基板上に単結晶半導体層
を形成する工程と、前記単結晶半導体層をその表面の一
部を残して、厚さ方向にわた9て選択的に絶縁層に変換
する工程と、前払表面の一部の単結晶半導体層を種結晶
として再度単結晶半導体層を形成する工程とを具備する
ことを特徴とするものである。
を形成する工程と、前記単結晶半導体層をその表面の一
部を残して、厚さ方向にわた9て選択的に絶縁層に変換
する工程と、前払表面の一部の単結晶半導体層を種結晶
として再度単結晶半導体層を形成する工程とを具備する
ことを特徴とするものである。
本発明に用いられる単結晶絶縁基板としては、たとえば
サファイア、スーネル等が挙げられる。
サファイア、スーネル等が挙げられる。
本発明において、単結晶半導体層の表面の−Sを残して
、その下部全部を絶縁膜化する手段としては、たとえば
、単結1牛導体との化学反応によって絶縁物を形成する
元素をイオン注入する方法等を採用しうる。かかる元素
として、例えば酸素あるいは窒素等が挙げられる。
、その下部全部を絶縁膜化する手段としては、たとえば
、単結1牛導体との化学反応によって絶縁物を形成する
元素をイオン注入する方法等を採用しうる。かかる元素
として、例えば酸素あるいは窒素等が挙げられる。
本発明において、表面の一部の単結晶半導体層Yt種結
晶として再度単結晶半導体層を例えばエピタキシャル成
長等で形成させるの拡次のような利点を有することによ
る。すなわち、表面の一部に残された結晶欠陥の少ない
良質な単結晶半導体層を種結晶として蚊単結晶半導体層
上に再度単結晶半導体層をエピタキシャル成長させれば
、結晶欠陥の少ない良質な単結晶半導体層を形成するこ
とができ、電子あるいは正孔の実効移動度を大きくして
、半導体装置の高速動作化を達成できるためである。
晶として再度単結晶半導体層を例えばエピタキシャル成
長等で形成させるの拡次のような利点を有することによ
る。すなわち、表面の一部に残された結晶欠陥の少ない
良質な単結晶半導体層を種結晶として蚊単結晶半導体層
上に再度単結晶半導体層をエピタキシャル成長させれば
、結晶欠陥の少ない良質な単結晶半導体層を形成するこ
とができ、電子あるいは正孔の実効移動度を大きくして
、半導体装置の高速動作化を達成できるためである。
以下、本発f!AをnチャネルMO8m!半導体集積回
路に適用した例について第1図〜第9図を参照して説明
する。
路に適用した例について第1図〜第9図を参照して説明
する。
実施例
〔1〕まず、サファイア基板1上に厚さ5000芙のp
H単結晶シリコン層1をエピタキシャル成長させ、九(
第1図図示)、つづいて、咳単結晶シリコン層2I!面
から3700Xの位置が゛酸素濃度最大となるように、
酸素イオ、ンを加速電圧150に*V、イオン注入ビー
ズ量I X 10 ’ ”/ex”の条件でイオン注入
し、酸素イオン注入層Jを形成した(第2図図示)、ひ
きつづき、前記酸素イオン注入層Sを、窒素雰囲気中で
、1000℃、1時間の熱処mt行りた。この時、注入
された酸素イオンと周@C)単結晶シリコンとが反応し
てサファイア基板1tで達する二酸化シリコン層4が形
成された。ま九、単結晶シリコン層2表面から約100
0.lfiでの領域は、酸素イオンかはとんど存在しな
い九め、単結晶シリコン層2′がそのまt残りた(#I
3図図示)。
H単結晶シリコン層1をエピタキシャル成長させ、九(
第1図図示)、つづいて、咳単結晶シリコン層2I!面
から3700Xの位置が゛酸素濃度最大となるように、
酸素イオ、ンを加速電圧150に*V、イオン注入ビー
ズ量I X 10 ’ ”/ex”の条件でイオン注入
し、酸素イオン注入層Jを形成した(第2図図示)、ひ
きつづき、前記酸素イオン注入層Sを、窒素雰囲気中で
、1000℃、1時間の熱処mt行りた。この時、注入
された酸素イオンと周@C)単結晶シリコンとが反応し
てサファイア基板1tで達する二酸化シリコン層4が形
成された。ま九、単結晶シリコン層2表面から約100
0.lfiでの領域は、酸素イオンかはとんど存在しな
い九め、単結晶シリコン層2′がそのまt残りた(#I
3図図示)。
〔11〕次に、表面の単結晶シリコン層2′を種結晶と
し、5ooolの単結晶シリコン層を再度エピタキシャ
ル成長させた。この時、良質の結晶性の単結晶シリコン
層2′を種結晶としてエビタキシャル成長させるため、
約60001O単結J&シリコン層5が形成された(第
4図図示)。
し、5ooolの単結晶シリコン層を再度エピタキシャ
ル成長させた。この時、良質の結晶性の単結晶シリコン
層2′を種結晶としてエビタキシャル成長させるため、
約60001O単結J&シリコン層5が形成された(第
4図図示)。
〔−〕次に、トランジスタ領域となるべき部分以外の単
結晶シリコン層5を選択エツチングによp除去し、島状
の単結晶シリコン層5′を形成した(第5図図示)。ひ
きつづき、熱酸化処理を行って、厚さ700Xのシリコ
ン酸化M6を形成した(第6図図示)、さらに、トラン
ジスタのしきい値電圧を制御するためp減単結晶シリコ
ン層5′にメロンを加速電圧50に@V、イオン注入ビ
ーズ量2×1011/1I20条件でイオン注入を行り
た(第7図図示)。
結晶シリコン層5を選択エツチングによp除去し、島状
の単結晶シリコン層5′を形成した(第5図図示)。ひ
きつづき、熱酸化処理を行って、厚さ700Xのシリコ
ン酸化M6を形成した(第6図図示)、さらに、トラン
ジスタのしきい値電圧を制御するためp減単結晶シリコ
ン層5′にメロンを加速電圧50に@V、イオン注入ビ
ーズ量2×1011/1I20条件でイオン注入を行り
た(第7図図示)。
〔1■〕次に、全面に多結晶シリコン層を堆積した後、
これをフォトエ、チンググロセスにより・々ターニング
して多績蟲シリコンゲート電極7を形成した。つづいて
、f−)電極1をマスクとしてシリコン酸化jICをエ
ツチングしてダート酸化膜8を形成し危機、前記ダート
電極1をマスクとしてヒ素イオンを加速電圧601c@
V。
これをフォトエ、チンググロセスにより・々ターニング
して多績蟲シリコンゲート電極7を形成した。つづいて
、f−)電極1をマスクとしてシリコン酸化jICをエ
ツチングしてダート酸化膜8を形成し危機、前記ダート
電極1をマスクとしてヒ素イオンを加速電圧601c@
V。
イオン注入ドーズ量I X 1015/x2の条件でイ
オン注入し、熱処理してn+臘Oソース、ドレイン領域
9.10を形成した(@8図図示)。つづいて、全面に
CVD−8102膜11を堆積し、コンタクトホール1
1,12を開孔した後、全面に紅膜を真空蒸着し、これ
管パターニングしてコンタクトホール12.11を介し
てソース、ドレイン領域9,10と接続し九ムを電極I
I、14を形成し、シンタリングを行りて1チャネルM
OBm半導体集積回路を製造した(JI9図図示)・し
かして、本発明方法によれば、従来の方法のように、サ
ファイア基板上に直接単結晶シリスン層tエピタキシャ
ル成長させる方法と異な9、比較的結晶欠陥の少ない表
面近くの単結晶シリコン層を種結晶としてエピタキシャ
ル成長させるので、従来の方法と比較して良質の単結晶
シリコン層5を得ることができる。この結果、単結晶シ
リコン層S中の電子tf1.U正孔の実効移動度が増大
し、高速動作化を達成したMo1l M半導体集積回路
を製造することかでをる。また、本発明方法によれば、
サファイア基板1と単結晶シリコン層と12)MJK二
酸化シリコン層4を形成するため、単結晶シリコンのエ
ピタキシャル成長時あるいはデ・々イス製造グロセスに
おいて、アルミニウムのオートドーピングが防止できる
。
オン注入し、熱処理してn+臘Oソース、ドレイン領域
9.10を形成した(@8図図示)。つづいて、全面に
CVD−8102膜11を堆積し、コンタクトホール1
1,12を開孔した後、全面に紅膜を真空蒸着し、これ
管パターニングしてコンタクトホール12.11を介し
てソース、ドレイン領域9,10と接続し九ムを電極I
I、14を形成し、シンタリングを行りて1チャネルM
OBm半導体集積回路を製造した(JI9図図示)・し
かして、本発明方法によれば、従来の方法のように、サ
ファイア基板上に直接単結晶シリスン層tエピタキシャ
ル成長させる方法と異な9、比較的結晶欠陥の少ない表
面近くの単結晶シリコン層を種結晶としてエピタキシャ
ル成長させるので、従来の方法と比較して良質の単結晶
シリコン層5を得ることができる。この結果、単結晶シ
リコン層S中の電子tf1.U正孔の実効移動度が増大
し、高速動作化を達成したMo1l M半導体集積回路
を製造することかでをる。また、本発明方法によれば、
サファイア基板1と単結晶シリコン層と12)MJK二
酸化シリコン層4を形成するため、単結晶シリコンのエ
ピタキシャル成長時あるいはデ・々イス製造グロセスに
おいて、アルミニウムのオートドーピングが防止できる
。
さらに、サファイア基板1と単結晶クリコン層5との間
に、両者の熱膨張係数の中間の熱膨張係aを有する二酸
化シリコン層4を形成するため、単結晶クリコン層5に
対する熱的な応力が緩和され、したかりて、熱的な応力
に起因する結晶欠陥を減少することができる。
に、両者の熱膨張係数の中間の熱膨張係aを有する二酸
化シリコン層4を形成するため、単結晶クリコン層5に
対する熱的な応力が緩和され、したかりて、熱的な応力
に起因する結晶欠陥を減少することができる。
なお、本発明方法は1チャネルMOg型集積回路の製造
のみに限らず、pチャネルMOg gあるいはcMOs
mの集積回路にも同様に適用できる。
のみに限らず、pチャネルMOg gあるいはcMOs
mの集積回路にも同様に適用できる。
以上評述した如く、本発明によれば、通常のSOS H
造と比較して、結晶欠陥に起因する単結晶クリコンとサ
ファイア関の界面リークが減少し、ま九、単結晶シリコ
ン層の結晶性の改善にょシ、単結晶シリコン層中の電子
または正孔の実効移動1が増大し、高速動作化を達成し
た半導体装置を製造しうる方法を提供できる。
造と比較して、結晶欠陥に起因する単結晶クリコンとサ
ファイア関の界面リークが減少し、ま九、単結晶シリコ
ン層の結晶性の改善にょシ、単結晶シリコン層中の電子
または正孔の実効移動1が増大し、高速動作化を達成し
た半導体装置を製造しうる方法を提供できる。
w!:1図〜第9図は、本発明の実施例における1チャ
ネルMoap半導体集積回路の製造工程を示す断面図で
ある。 1・・・サファイア基板、J 、 !’ 、 5 、5
’・・・単結晶シリーン層、3・・・酸素イオン注入層
、4・・・二酸化シリコン層、6・・・シリコン酸化膜
、7・−y−計電極、8・・・ダート酸化膜、9.10
−”n型ソース、ドレイン領域、11−CVD −81
0□膜、J :2−:ffンタクトホール、13.14
・−At電極。 出願人代理人 弁理土鈴 法式 彦
ネルMoap半導体集積回路の製造工程を示す断面図で
ある。 1・・・サファイア基板、J 、 !’ 、 5 、5
’・・・単結晶シリーン層、3・・・酸素イオン注入層
、4・・・二酸化シリコン層、6・・・シリコン酸化膜
、7・−y−計電極、8・・・ダート酸化膜、9.10
−”n型ソース、ドレイン領域、11−CVD −81
0□膜、J :2−:ffンタクトホール、13.14
・−At電極。 出願人代理人 弁理土鈴 法式 彦
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、単結晶絶縁基板上に単結晶半導体層を形成する工程
と、前記単結晶半導体層をその表面の一部を残して、厚
さ方向にわたりて選択的に絶縁層に変換する工程と、前
書?5表面の一部の単結晶半導体層管種結晶として再度
単結晶半導体層を形成する工程とを具備することを特徴
とする半導体装置の製造方法。 2、絶縁層を単結晶半導体との化学反応により絶縁吻奢
形成する元素のイオン注入によって形成する仁とt%黴
とする特許請求の範i18第1項記載の半導体装置の製
造方法。 3、単結晶半導体との化学反応により絶縁物を形成する
元素が酸素または窒素であることを特徴とする%軒請求
の範囲第2項記載の半導体amの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12902681A JPS5830123A (ja) | 1981-08-18 | 1981-08-18 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12902681A JPS5830123A (ja) | 1981-08-18 | 1981-08-18 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5830123A true JPS5830123A (ja) | 1983-02-22 |
Family
ID=14999295
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12902681A Pending JPS5830123A (ja) | 1981-08-18 | 1981-08-18 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5830123A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0566838A2 (en) * | 1992-02-21 | 1993-10-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Manufacturing method of thin film transistor |
JPH0645609A (ja) * | 1991-01-14 | 1994-02-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電界効果型半導体装置及びその製造方法 |
-
1981
- 1981-08-18 JP JP12902681A patent/JPS5830123A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0645609A (ja) * | 1991-01-14 | 1994-02-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電界効果型半導体装置及びその製造方法 |
EP0566838A2 (en) * | 1992-02-21 | 1993-10-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Manufacturing method of thin film transistor |
EP0566838A3 (en) * | 1992-02-21 | 1996-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacturing method of thin film transistor |
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