JPH03188632A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH03188632A
JPH03188632A JP32754789A JP32754789A JPH03188632A JP H03188632 A JPH03188632 A JP H03188632A JP 32754789 A JP32754789 A JP 32754789A JP 32754789 A JP32754789 A JP 32754789A JP H03188632 A JPH03188632 A JP H03188632A
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JP
Japan
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passivation film
sinx
film
substrate
atoms
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JP32754789A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyotaka Bensaki
辨崎 清隆
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve step coverage for a semiconductor substrate and increase humidity resistance, by forming the first layer of a passivation film on the surface of a substrate by using SiO2, and forming thereon a passivation film of SiNx or SiOyNz. CONSTITUTION:By ECR plasma CVD method, a first passivation film composed of SiO2 is formed on the surface of a semiconductor substrate on which elements are formed. Thereon a second passivation film composed of SiNx or SiOyNz is formed. The suffix (x) in SiNx is the ratio of the number of N atoms to Si atoms. The suffixes (y) and (z) in SiOyNz are the ratio of the number of 0 atoms and that of N atoms to Si atoms, respectively.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、半導体装置に関する。より具体的に言えば、
本発明は、例えばFET、ホール素子、HEMT等の■
−■化合物半導体素子を備えた半導体装置に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device. More specifically,
The present invention can be applied to, for example, FET, Hall element, HEMT, etc.
-■ It relates to a semiconductor device equipped with a compound semiconductor element.

[背景技術] 第5図(a) (b) (c) (d)は、従来の半導
体装置(GaAs MESFETI )を製造順序に従
って示したものであって、選択注入を行なうことにより
、半絶縁性GaAs基板2上に素子領域を形成したもの
である。
[Background Art] FIGS. 5(a), (b), (c), and (d) show conventional semiconductor devices (GaAs MESFETI) according to the manufacturing order. By performing selective implantation, semi-insulating An element region is formed on a GaAs substrate 2.

この従来例にあっては、まず第5図(a)に示すように
、半絶縁性GaAs基板2の表面の素子形成領域以外の
部分にフォトレジスト膜5を形成し、このフォトレジス
ト膜5をマスクとして半絶縁性GaAs基板2の表層部
に選択イオン注入を行ない、素子形成領域に低キヤリア
濃度層6を形成する。ついで、前記フォトレジスト膜5
を除去した後、第5図(b)に示すように、低キヤリア
濃度層6の中央部(チャネル7)を覆うようにして再度
フォトレジスト膜8を形成し、このフォトレジスト膜8
の窓8aを通して低キヤリア濃度層6に選択イオン注入
を行ない、低キヤリア濃度のチャネル7の両側の領域に
高キャリア濃度のソース部9及びドレイン部10を形成
する。この後、第5図(C)に示すように、フォトレジ
スト膜8を除去し、常法のフォトリングラフィ工程によ
ってソース部9及びドレインM510の表面にAuGe
/Ni/Aυ等からなるソース電極11及びドレイン電
極12を設け、チャネル7の表面にTi/Pt/Au等
からなるゲート電極13を設け、GaAs MESFE
TIを作成する。従来にあっては、この後、第5図(d
)のように半絶縁性Ga^S基板2の全面にプラズマC
VD法により、 SiNxからなる一層のパッシベーシ
ョン膜14を形成している。
In this conventional example, first, as shown in FIG. 5(a), a photoresist film 5 is formed on the surface of the semi-insulating GaAs substrate 2 in a portion other than the element formation region, and this photoresist film 5 is Selective ion implantation is performed into the surface layer of the semi-insulating GaAs substrate 2 using a mask to form a low carrier concentration layer 6 in the element formation region. Then, the photoresist film 5
After removing the photoresist film 8, as shown in FIG.
Selective ion implantation is performed into the low carrier concentration layer 6 through the window 8a to form a source portion 9 and a drain portion 10 with high carrier concentration in regions on both sides of the channel 7 with low carrier concentration. Thereafter, as shown in FIG. 5(C), the photoresist film 8 is removed and AuGe is deposited on the surfaces of the source part 9 and drain M510 by a conventional photolithography process.
A source electrode 11 and a drain electrode 12 made of /Ni/Aυ etc. are provided, and a gate electrode 13 made of Ti/Pt/Au etc. is provided on the surface of the channel 7.
Create TI. Conventionally, after this, Fig. 5 (d
), plasma C is applied to the entire surface of the semi-insulating Ga^S substrate 2.
A single layer passivation film 14 made of SiNx is formed by the VD method.

また、第6図(a) (b) (c) (d)は、別な
従来例を製造順序に従って示すものであり、半絶縁性G
aAs基板22上にメサエッチングにより素子領域を形
成したものである。この従来例にあっては、半絶縁性G
aAs基板22の平坦な表面にキャリア活性層となるエ
ピタキシャル層23を形成し、第6図(a)に示すよう
に、エツチング液を用いて素子形成領域以外でエピタキ
シャル層23をエツチング除去し、各素子領域同士を分
離させる。ついで、第6図(b)に示すように、エピタ
キシャル層23の上面にソース電極24及びドレイン電
極25を設けた後、第6図(C)のようにソース、ドレ
イン電極24.25間においてエピタキシャル層23に
リセス部26を堀り込み、リセス部26内にゲート電極
27を形成してGaAs MESFET21を製作して
いる。そして、GaAs MESFET21の製作後、
第6図(d)に示すように、半絶縁性GaAs基板22
の全面に、プラズマCVD法によりSiNxからなる一
層のパッシベーション膜2日を形成している。
In addition, FIGS. 6(a), (b), (c), and (d) show another conventional example according to the manufacturing order, and semi-insulating G
An element region is formed on an aAs substrate 22 by mesa etching. In this conventional example, semi-insulating G
An epitaxial layer 23 serving as a carrier active layer is formed on the flat surface of the aAs substrate 22, and as shown in FIG. Separate element regions from each other. Next, as shown in FIG. 6(b), after providing a source electrode 24 and a drain electrode 25 on the upper surface of the epitaxial layer 23, an epitaxial layer is formed between the source and drain electrodes 24 and 25 as shown in FIG. 6(c). A GaAs MESFET 21 is manufactured by digging a recess 26 into the layer 23 and forming a gate electrode 27 within the recess 26. After manufacturing GaAs MESFET21,
As shown in FIG. 6(d), a semi-insulating GaAs substrate 22
A two-layer passivation film made of SiNx is formed on the entire surface of the substrate by plasma CVD.

[発明が解決しようとする課題] 上記のいずれの従来例においても、パッシベーション膜
はプラズマCVD法により形成されている。プラズマC
VD法により形成されたSiNx膜は非常に耐湿性に富
み、ステップカバレージも良好で、300°C以下の低
温で成長し得るため、GaAs MESFET等のパッ
シベ−ション膜として多用されている。
[Problems to be Solved by the Invention] In all of the conventional examples described above, the passivation film is formed by a plasma CVD method. Plasma C
The SiNx film formed by the VD method has excellent moisture resistance, good step coverage, and can be grown at a low temperature of 300° C. or less, so it is widely used as a passivation film for GaAs MESFETs and the like.

しかしながら、CVDの反応の活性化に必要なエネルギ
ーをグロー放電のプラズマによって得ているプラズマC
VD法によれば、成膜時にプラズマによる基板表面の損
傷が大きいため、FET等を作成した場合、相互コンダ
クタンスGmの劣化やFBT等の出力の低下が生じると
いう問題があった。
However, the energy required to activate the CVD reaction is obtained from glow discharge plasma.
According to the VD method, since the substrate surface is seriously damaged by plasma during film formation, there is a problem that when an FET or the like is created, mutual conductance Gm deteriorates and output of the FBT or the like decreases.

本発明は、叙上の従来例の欠点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、プラズマ損傷による素
子特性の劣化を防止し、しかもステップカバレージが良
好で耐湿性にも優れたパッシベーション膜を有する半導
体装置を提供することにある。
The present invention was made in view of the drawbacks of the conventional examples described above, and its purpose is to prevent deterioration of device characteristics due to plasma damage, and to provide a device with good step coverage and excellent moisture resistance. An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a passivation film.

[課題を解決するための手段] このため、本発明の半導体装置は、素子を形成された半
導体基板(半絶縁性基板を含む)の表面にECRプラズ
マCVD法によってSiO2からなる第一のパッシベー
ション膜を形成し、この第一のパッシベーション膜の上
にECRプラズマCVD法によってSiNxもしくはS
iOyNzからなる第二のパッシベーション膜を形成し
たことを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] Therefore, in the semiconductor device of the present invention, a first passivation film made of SiO2 is formed by ECR plasma CVD on the surface of a semiconductor substrate (including a semi-insulating substrate) on which an element is formed. SiNx or S is formed on this first passivation film by ECR plasma CVD method.
A feature is that a second passivation film made of iOyNz is formed.

なお、上記SiNx中のXは、SiNxにおけるSi原
子に対するN原子の原子数の比、SiOyNz中のy、
zは、それぞれSiOyNzにおけるSi原子に対する
O原子とN原子の原子数の比である。
Note that X in SiNx is the ratio of the number of N atoms to Si atoms in SiNx, y in SiOyNz,
z is the ratio of the number of O atoms and N atoms to the Si atoms in SiOyNz, respectively.

[作用コ 本発明にあっては、第−及び第二のパッシベーション−
膜をECR(電子サイクロトロン共鳴)プラズマCVD
法によって形成している。BCRプラズマCVD法は、
マイクロ波と磁場を印加して生じる電子サイクロトロン
共鳴を利用して低エネルギーで高密度プラズマを発生さ
せ、ガス分子をイオン化するものであり、そのためプラ
ズマ損傷を少なくすることができる。
[Function] In the present invention, the first and second passivation
The membrane is subjected to ECR (electron cyclotron resonance) plasma CVD.
It is formed by law. The BCR plasma CVD method is
It uses electron cyclotron resonance generated by applying microwaves and a magnetic field to generate high-density plasma at low energy and ionizes gas molecules, thereby reducing plasma damage.

ECRプラズマCVD法によるSiNx膜等は、半導体
基板の上に直接に成膜する場合には、ステップカバレー
ジがあまり良好ではないが、本発明によれば、半導体基
板を直接覆うパッシベーション膜としてSi0g膜を用
いているので、パッシベーション膜のステップカバレー
ジを良好にすることができる。さらに、この5in2か
らなるパッシベーション膜の上を非常に耐湿性に富んだ
SiNxもしくはSiOyNzからなるパッシベーショ
ン膜により覆っているので、耐湿性を向上させることが
できる。しかして、パッシベーション膜を上記二層構造
とすることにより、ステップカバレージが良好で、しか
も耐湿性に富んだパッシベーション膜を得ることができ
る。
A SiNx film or the like produced by the ECR plasma CVD method does not have very good step coverage when deposited directly on a semiconductor substrate, but according to the present invention, a SiOg film can be used as a passivation film that directly covers a semiconductor substrate. Since it is used, it is possible to improve the step coverage of the passivation film. Furthermore, since the passivation film made of 5 in 2 is covered with a passivation film made of SiNx or SiOyNz, which is highly moisture resistant, the moisture resistance can be improved. By forming the passivation film into the above-mentioned two-layer structure, it is possible to obtain a passivation film with good step coverage and high moisture resistance.

[実施例] 以下、本発明の実施例を添付図に基づいて詳述する。[Example] Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

第1図には、表面に二層のパッシベーション膜3.4を
形成されたGaAs MESFET 1の断面図を示し
である。このGaAs MESFETIにあっては、第
5図(a) (b) (c)に示した従来例と同じ工程
により、ソース部9及びドレイン部10の上にソース及
びドレイン電極11.12を形成すると共にチャネル7
の上にゲート電極13を形成されている。このため、従
来工程と同じ工程によって形成された部分には、第5図
(a) (b) (c)と同じ番号を施しである。この
後、各電極11.12.13の上から半絶縁性GaAs
基板2の全面にECRプラズマCVD法により、ステッ
プカバレージが非常に良好なSiO□からなるパッシベ
ーション膜3を形成し、さらに、その上にECRプラズ
マCVD法により、非常に耐湿性に富んだSiNxもし
くはSiOyNzからなるパッシベーション膜4を形成
しである。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a GaAs MESFET 1 on which a two-layer passivation film 3.4 is formed. In this GaAs MESFETI, source and drain electrodes 11 and 12 are formed on the source part 9 and drain part 10 by the same steps as in the conventional example shown in FIGS. 5(a), 5(b), and 5c. with channel 7
A gate electrode 13 is formed thereon. Therefore, the same numbers as in FIGS. 5(a), 5(b), and 5(c) are given to the parts formed by the same steps as the conventional steps. After this, semi-insulating GaAs is applied from above each electrode 11, 12, 13.
A passivation film 3 made of SiO□ with very good step coverage is formed on the entire surface of the substrate 2 by the ECR plasma CVD method, and then SiNx or SiOyNz, which is extremely moisture resistant, is formed on the passivation film 3 by the ECR plasma CVD method. A passivation film 4 is formed.

このように、本発明にあっては、パッシベーション膜3
,4をSin□膜とSiNx膜もしくはSiOyNz膜
との二層構造とし、ステップカバレージのあまり良好で
ないSiNx膜の下層にステップカバレージの良好なS
iO2膜を形成し、また、耐湿性のあまり良好でないS
iO□膜をSiNx膜もしくはSiOyNz膜で覆うこ
とによって耐湿性の良好なパッシベーション膜を得るこ
とかでき、素子特性の劣化を防止することかでざる。従
って、両パッシベーション膜3゜4は互いの欠点を補い
合い、ステラ・ブカバレージ及び耐湿性の良好なパッシ
ベーション膜が形成されている。しかも、パッシベーシ
ョン膜3,4を形成する方法として、ECRプラズマC
VD法を用いているので、半絶縁性GaAs基板2のプ
ラズマ損傷が軽減され、GaAs MESFETIの相
互コンダクタンスGn+の劣化を防止することができ、
またFETの出力を向上させることができる。
In this way, in the present invention, the passivation film 3
, 4 has a two-layer structure of a Sin□ film and a SiNx film or a SiOyNz film, and an S film with a good step coverage is placed under the SiNx film, which has a poor step coverage.
S forms an iO2 film and also has poor moisture resistance.
By covering the iO□ film with a SiNx film or a SiOyNz film, a passivation film with good moisture resistance can be obtained and deterioration of device characteristics can be prevented. Therefore, both passivation films 3 and 4 compensate for each other's defects, and a passivation film with excellent stellar coverage and moisture resistance is formed. Moreover, as a method for forming the passivation films 3 and 4, ECR plasma C
Since the VD method is used, plasma damage to the semi-insulating GaAs substrate 2 is reduced, and deterioration of the mutual conductance Gn+ of the GaAs MESFETI can be prevented.
Furthermore, the output of the FET can be improved.

第2図に示すものは、本発明の他例であり、表面を平坦
化したものである。すなわち、イオン注入によって半絶
縁性GaAs基板2の表面に形成された高キャリア濃度
のソース部9及びドレイン部10の上にソース及びドレ
イン電極11.12を形成すると共に低キヤリア濃度の
チャネル7の上にゲート電極13を形成した(第5図(
a) (b) (c)参照)後、その上にECRプラズ
マCVD法によってSin、からなるパッシベーション
膜3を形成している。その後、ECRプラズマCVD法
に特有のin 5itu法により、5iOzのパッシベ
ーション膜3の表面を平坦化する。ついで、平坦化され
たSiO□のパッシベーション膜3の上に、ECRプラ
ズマCVD法によってSiNxもしくはSiOyNzか
らなるパッシベーション膜4を数1000人の膜厚に形
成している。この実施例の場合、SiNxもしくはSi
OyNzのみでパッシベーション膜を形成し、その表面
を平坦化すると、その膜厚が1訓近くになるため、応力
によって半絶縁性GaAs基板2に損傷を与えるが、こ
の実施例のようにSiNxもしくはSiOyNzのパッ
シベーション膜4と半絶縁性GaAs基板2との間にS
iO□のパッシベーション膜3を置くことにより、半絶
縁性GaAs基板2に加わる応力を小さくし、半絶縁性
GaAs基板2の損傷を軽減することができる。
The one shown in FIG. 2 is another example of the present invention, and has a flattened surface. That is, source and drain electrodes 11 and 12 are formed on the source part 9 and drain part 10 with high carrier concentration formed on the surface of the semi-insulating GaAs substrate 2 by ion implantation, and on the channel 7 with low carrier concentration. A gate electrode 13 was formed in (Fig. 5 (
After that (see a), (b), and (c), a passivation film 3 made of Sin is formed thereon by ECR plasma CVD. Thereafter, the surface of the 5 iOz passivation film 3 is planarized by an in 5 in situ method specific to the ECR plasma CVD method. Next, on the planarized passivation film 3 of SiO□, a passivation film 4 made of SiNx or SiOyNz is formed to a thickness of several thousand layers by the ECR plasma CVD method. In this example, SiNx or Si
If a passivation film is formed using only OyNz and its surface is flattened, the film thickness will be approximately one layer, which will damage the semi-insulating GaAs substrate 2 due to stress. S between the passivation film 4 and the semi-insulating GaAs substrate 2
By placing the passivation film 3 of iO□, the stress applied to the semi-insulating GaAs substrate 2 can be reduced and damage to the semi-insulating GaAs substrate 2 can be reduced.

第3図に示すものは、本発明のさらに他例である。この
GaAs MESFET21にあっては、第6図(a)
(b) (c)に示した従来例と同じ工程により、半絶
縁性GaAs基板22の表面にエピタキシャル層23を
形成し、このエピタキシャル層23をメサエッチングす
ることによって半絶縁性GaAs基板22の表面に素子
領域を形成した後、素子領域の表面にソース及びドレイ
ン電極24.25を形成し、ソース及びドレイン電極2
4.25間に形成されたリセス部2θ内にゲート電極2
7を形成している。
What is shown in FIG. 3 is yet another example of the present invention. In this GaAs MESFET21, Fig. 6(a)
(b) By the same process as the conventional example shown in (c), an epitaxial layer 23 is formed on the surface of the semi-insulating GaAs substrate 22, and this epitaxial layer 23 is mesa-etched to form the surface of the semi-insulating GaAs substrate 22. After forming the element region, source and drain electrodes 24 and 25 are formed on the surface of the element region, and the source and drain electrodes 24 and 25 are formed on the surface of the element region.
Gate electrode 2 is placed in the recess 2θ formed between 4.25 and 25.
7 is formed.

このため、従来工程と同じ工程によって形成された部分
には、第6図(a) (b) (c)と同じ番号を施し
である。この後、半絶縁性GaAs基板22の表面にE
CRプラズマCVD法によりSiO□からなるパッシベ
ーション膜3を形成し、その上にECRプラズマCVD
法によりSiNxもしくはSiOyNzからなるパッシ
ベーション膜4を形成している。
Therefore, parts formed by the same process as the conventional process are given the same numbers as in FIGS. 6(a), (b), and (c). After that, E is applied to the surface of the semi-insulating GaAs substrate 22.
A passivation film 3 made of SiO□ is formed by CR plasma CVD method, and then ECR plasma CVD
A passivation film 4 made of SiNx or SiOyNz is formed by a method.

第4図は、本発明のさらに他例であり、第3図の実施例
と同様の工程を経て製作されたものであるが、5in2
からなるパッシベーション膜3の表面をin 5itu
法により平坦化したものである。
FIG. 4 shows still another example of the present invention, which was manufactured through the same process as the embodiment shown in FIG.
The surface of the passivation film 3 consisting of
It has been flattened by law.

上記各実施例では、GaAs MESFETについて説
明したが、本発明はこれ以外にも実施することができる
。例えば、MESFETやホール素子、HEMT等の■
−V化合物半導体素子、あるいはSi系の半導体装置に
も実施することができる。
In each of the above embodiments, a GaAs MESFET has been described, but the present invention can be implemented in other ways. For example, MESFET, Hall element, HEMT, etc.
-V compound semiconductor elements or Si-based semiconductor devices can also be implemented.

[発明の効果] 本発明によれば、各パッシベーション膜をECRプラズ
マCVD法によって成膜することにより、基板のプラズ
マ損傷を小さくすることができ、例えばMESFET等
の相互コンダクタンスGmの劣化を抑制してDC特性を
良好にすることができ、またMESFET等の出力を増
大させてRF特性を良好にすることができる。また、パ
ッシベーション膜の第−層はSingにより形成されて
いるので、半導体基板へのステップカバレージを良好に
することができ、さらに、SiNxもしくはSiOyN
zのパッシベーション膜と半導体基板との間にS io
2のパッシベーション膜が形成されているので、SiN
xもしくはSiOyNz膜から半導体基板に加わる応力
を緩和することができる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, by forming each passivation film by the ECR plasma CVD method, plasma damage to the substrate can be reduced, and for example, deterioration of mutual conductance Gm of MESFET etc. can be suppressed. The DC characteristics can be improved, and the output of MESFET etc. can be increased to improve the RF characteristics. In addition, since the passivation film's third layer is formed by Sing, step coverage on the semiconductor substrate can be improved, and furthermore, SiNx or SiOyN
S io between the passivation film of z and the semiconductor substrate
Since the passivation film No. 2 is formed, SiN
The stress applied to the semiconductor substrate from the x or SiOyNz film can be alleviated.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図は本発
明の別な実施例を示す断面図、第3図は本発明のさらに
他側を示す断面図、第4図は本発明のさらに別な実施例
を示す断面図、第5図(a)(b) (c) (d)は
従来例の製造工程を示す断面図、第6図(a) (b)
 (c) (d)は別な従来例の製造工程を示す断面図
である。 1 、21−GaAs MESFET 2.22・・・半絶縁性GaAs基板 3・・・5insからなるパッシベーション膜4・・・
SiNx、 S+0yNzからなるパッシベーション膜
第4図 26
FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of the invention, FIG. 3 is a sectional view showing still another side of the invention, and FIG. 5(a), (b), (c) and (d) are sectional views showing still another embodiment of the present invention, and FIGS. 6(a) and (b) are sectional views showing the manufacturing process of the conventional example.
(c) (d) is a sectional view showing another manufacturing process of a conventional example. 1, 21-GaAs MESFET 2.22... Semi-insulating GaAs substrate 3... Passivation film 4 consisting of 5ins...
Passivation film made of SiNx, S+0yNz Fig. 4 26

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)素子を形成された半導体基板の表面にECRプラ
ズマCVD法によってSiO_2からなる第一のパッシ
ベーション膜を形成し、この第一のパッシベーション膜
の上にECRプラズマCVD法によってSiN_xもし
くはSiO_yN_zからなる第二のパッシベーション
膜を形成したことを特徴とする半導体装置。
(1) A first passivation film made of SiO_2 is formed on the surface of the semiconductor substrate on which elements are formed by ECR plasma CVD, and a first passivation film made of SiN_x or SiO_yN_z is formed on this first passivation film by ECR plasma CVD. A semiconductor device characterized in that a second passivation film is formed.
JP32754789A 1989-12-18 1989-12-18 Semiconductor device Pending JPH03188632A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5557141A (en) * 1992-06-13 1996-09-17 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of doping, semiconductor device, and method of fabricating semiconductor device
KR100716904B1 (en) * 2005-12-28 2007-05-10 동부일렉트로닉스 주식회사 Protective film of semiconductor device and manufacturing method thereof
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