JPH04211136A - 電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents
電界効果トランジスタの製造方法Info
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- JPH04211136A JPH04211136A JP6685891A JP6685891A JPH04211136A JP H04211136 A JPH04211136 A JP H04211136A JP 6685891 A JP6685891 A JP 6685891A JP 6685891 A JP6685891 A JP 6685891A JP H04211136 A JPH04211136 A JP H04211136A
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- gate electrode
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Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (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
[0001]
【産業上の利用分野】本発明は電界効果トランジスタ、
特に高周波帯で動作する電界効果トランジスタに関する
。 [0002]
特に高周波帯で動作する電界効果トランジスタに関する
。 [0002]
【従来の技術】化合物半導体は、その物理的特徴により
、超高周波素子に多く用いられている。最近、その中で
もIII−V族2元化合物半導体であるGaAsを利用
した電界効果トランジスタ(以下FETという)の発展
は目ざましく、試作段階から量産化へと移行しつつあり
、さらにはIC化ということも実現されつつある。そし
て、さらに高性能でしかも信頼度の高い超高周波素子を
歩留りよく得ることが要求されている。このような要求
の1つに、半導体の表面状態を安定化させ、長寿命でし
かも高い動作安定性を得るために、素子表面の保護(パ
ッシベーション)をよりよくすることが重要な問題とな
っている。 [0003]
、超高周波素子に多く用いられている。最近、その中で
もIII−V族2元化合物半導体であるGaAsを利用
した電界効果トランジスタ(以下FETという)の発展
は目ざましく、試作段階から量産化へと移行しつつあり
、さらにはIC化ということも実現されつつある。そし
て、さらに高性能でしかも信頼度の高い超高周波素子を
歩留りよく得ることが要求されている。このような要求
の1つに、半導体の表面状態を安定化させ、長寿命でし
かも高い動作安定性を得るために、素子表面の保護(パ
ッシベーション)をよりよくすることが重要な問題とな
っている。 [0003]
【発明が解決しようとする課題】従来、GaAsFET
のパッシベーション膜としては、低温(300〜350
℃)でCVD法により成長した酸化膜(S i 02膜
)をチャンネル層の表面に形成する構造が一般的に知ら
れている。しかし、このような構造を持ったGaAsF
ETを解析した結果、GaAs表面状態に起因すると考
えられる次の現象が生じることがわかった。1つはトレ
イン電流や電力利得が時間と共に変動する、すなわちド
リフト現象である。他の1つは一度飽和出力以上の過入
力状態に設定した後、入力レベルを再度下げても元の高
利得が得られず低下してしまうというマイクロ波入出力
特性のヒステリシス現象である。この原因としては、ゲ
ート電極の整流性あるいはソースおよびトレイン電極の
抵抗性を劣化させないために、低温一般には350℃以
下で成長させなければならない酸化膜の品質が不安定(
ピンホール、SiO2にならずSiOxの不安定な組成
)なことにより、GaAsの表面電荷量の多いしかもそ
の移動が大きい状態が作り出されているためであると考
えられる。すなわち、従来の酸化膜はパッシベーション
膜としては十分な効果を発揮できず、単なる機械的な保
護膜の約割りしかしていないことがわかった。
のパッシベーション膜としては、低温(300〜350
℃)でCVD法により成長した酸化膜(S i 02膜
)をチャンネル層の表面に形成する構造が一般的に知ら
れている。しかし、このような構造を持ったGaAsF
ETを解析した結果、GaAs表面状態に起因すると考
えられる次の現象が生じることがわかった。1つはトレ
イン電流や電力利得が時間と共に変動する、すなわちド
リフト現象である。他の1つは一度飽和出力以上の過入
力状態に設定した後、入力レベルを再度下げても元の高
利得が得られず低下してしまうというマイクロ波入出力
特性のヒステリシス現象である。この原因としては、ゲ
ート電極の整流性あるいはソースおよびトレイン電極の
抵抗性を劣化させないために、低温一般には350℃以
下で成長させなければならない酸化膜の品質が不安定(
ピンホール、SiO2にならずSiOxの不安定な組成
)なことにより、GaAsの表面電荷量の多いしかもそ
の移動が大きい状態が作り出されているためであると考
えられる。すなわち、従来の酸化膜はパッシベーション
膜としては十分な効果を発揮できず、単なる機械的な保
護膜の約割りしかしていないことがわかった。
【0004】本発明の目的は素子表面保護効果の高いG
aAsFETを提供する事にある。 [0005]
aAsFETを提供する事にある。 [0005]
【課題を解決するための手段】本発明のGaAsFET
によれば、ゲート電極およびソース・ドレイン電極形成
後に、例えばプラズマCVD法により半導体基板全面に
窒化膜を成長し、その後フォトレジストを用い窒化膜を
エツチングし、さらに前記フォトレジストを用いたリフ
トオフ法により、ゲート・ソースおよびドレインのホン
ディングパッドを形成する事により、ゲート電極と対向
するソース・ドレイン電極間の半導体基板およびゲート
電極上、さらにソースおよびトレイン電極上の一部とに
夫々窒化膜が形成されるという構造が得られる。 [0006]従って本発明によれば、従来のCVD法に
よる酸化膜に比べ、ピンホールが非常に少なくしかも組
成比(Si:N=3:4)が安定したプラズマCVD法
による窒化膜を用いることと、さらに窒化膜成長の初期
段階でGaAs表面がプラズマ中でクリーニングされる
ことにより、GaAsの表面電荷量およびその移動が少
ない状態が作られ、前述のような、ドリフト現象やマイ
クロ波入出力特性のヒステリシス現象といった問題がな
くなり、保護効果な十分のGaAsFETを得ることが
できる。 [0007]
によれば、ゲート電極およびソース・ドレイン電極形成
後に、例えばプラズマCVD法により半導体基板全面に
窒化膜を成長し、その後フォトレジストを用い窒化膜を
エツチングし、さらに前記フォトレジストを用いたリフ
トオフ法により、ゲート・ソースおよびドレインのホン
ディングパッドを形成する事により、ゲート電極と対向
するソース・ドレイン電極間の半導体基板およびゲート
電極上、さらにソースおよびトレイン電極上の一部とに
夫々窒化膜が形成されるという構造が得られる。 [0006]従って本発明によれば、従来のCVD法に
よる酸化膜に比べ、ピンホールが非常に少なくしかも組
成比(Si:N=3:4)が安定したプラズマCVD法
による窒化膜を用いることと、さらに窒化膜成長の初期
段階でGaAs表面がプラズマ中でクリーニングされる
ことにより、GaAsの表面電荷量およびその移動が少
ない状態が作られ、前述のような、ドリフト現象やマイ
クロ波入出力特性のヒステリシス現象といった問題がな
くなり、保護効果な十分のGaAsFETを得ることが
できる。 [0007]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照してよ
り詳細に説明する。 [0008]図1は本発明の一実施例を示すGaAsF
ETを製造工程順に示した断面図である。まず図1(A
)に示すように、半絶縁性基板20上にバッファー層2
1と動作層22とを順に形成し、バッファー層21と動
作層22とに対して素子領域周辺をメサ状に形成する。 そして、この動作層22とショットキー障壁を形成すべ
き金属、例えばアルミニウムによるゲート電極23とオ
ーミック性接触となる金属、例えばAuGe合金十合金
層Ni層リースおよびトレイン電極24.25を形成す
る。尚、これら電極23.24および25はバッファー
層21上まで延長して形成する。この後、プラズマCV
D法(成長温度;300℃ガス混合比;SiH4:NH
3= 10 : 1. I To r r)により窒
化膜26(厚さ;1500オングストローム)を全面に
成長する(図1(B))。 [0009] この後、ゲート・ソースおよびトレイン
パッドを形成するためにホトレジストを用い窒化膜26
をエツチングし、その後リフトオフ法によりTi27
(厚さ:2000オングストローム)とPt28 (厚
さ:2000オングストローム)を形成する。その後T
i27/P t 28のパターより−Hり少さいパター
ンで、リフトオフ法によりAu29を形成する(図1(
C))。 [00101ここで図1(C)から明らかなように、本
実施例のGaAsFETによれば、パッシベーション効
果の大きいしかも安定した膜質である窒化膜がゲート電
極を含んだソース・トレイン電極間およびソース・トレ
イン電極の一部にまで形成され、この膜によって半導体
表面を安定化させることができる。 [0011] このように製作されたGaAsFETと
従来のGaAsFETを比較した場合、前述のトレイン
電流のドリフト現象(図(2) (A)、 (B)
)や入出力特性におけるヒステリシス現象(図(3)
(A)。 (B))が皆無になった。なお、図22図3において、
(A)は従来例の、 (B)は本実施例の特性図である
。
り詳細に説明する。 [0008]図1は本発明の一実施例を示すGaAsF
ETを製造工程順に示した断面図である。まず図1(A
)に示すように、半絶縁性基板20上にバッファー層2
1と動作層22とを順に形成し、バッファー層21と動
作層22とに対して素子領域周辺をメサ状に形成する。 そして、この動作層22とショットキー障壁を形成すべ
き金属、例えばアルミニウムによるゲート電極23とオ
ーミック性接触となる金属、例えばAuGe合金十合金
層Ni層リースおよびトレイン電極24.25を形成す
る。尚、これら電極23.24および25はバッファー
層21上まで延長して形成する。この後、プラズマCV
D法(成長温度;300℃ガス混合比;SiH4:NH
3= 10 : 1. I To r r)により窒
化膜26(厚さ;1500オングストローム)を全面に
成長する(図1(B))。 [0009] この後、ゲート・ソースおよびトレイン
パッドを形成するためにホトレジストを用い窒化膜26
をエツチングし、その後リフトオフ法によりTi27
(厚さ:2000オングストローム)とPt28 (厚
さ:2000オングストローム)を形成する。その後T
i27/P t 28のパターより−Hり少さいパター
ンで、リフトオフ法によりAu29を形成する(図1(
C))。 [00101ここで図1(C)から明らかなように、本
実施例のGaAsFETによれば、パッシベーション効
果の大きいしかも安定した膜質である窒化膜がゲート電
極を含んだソース・トレイン電極間およびソース・トレ
イン電極の一部にまで形成され、この膜によって半導体
表面を安定化させることができる。 [0011] このように製作されたGaAsFETと
従来のGaAsFETを比較した場合、前述のトレイン
電流のドリフト現象(図(2) (A)、 (B)
)や入出力特性におけるヒステリシス現象(図(3)
(A)。 (B))が皆無になった。なお、図22図3において、
(A)は従来例の、 (B)は本実施例の特性図である
。
【図1】本発明の一実施例をその工程順に示した断面図
【図2】従来構造と本実施例によるGaAsFETのト
レイン電流の経時変化を示す特性図
レイン電流の経時変化を示す特性図
【図3】従来構造と本実施例によるGaAsFETの入
出力特性図
出力特性図
20 半絶縁性基板
21 バッファー層
22 動作層
23 ゲート電極(AI)
24 ソース電極(AuGe合金+pt層)25
ドレイン電極(AuGe合金+pt層)26 窒化膜 27 Ti 28 Pt 29 Au
ドレイン電極(AuGe合金+pt層)26 窒化膜 27 Ti 28 Pt 29 Au
【図1】
【図2】
【図3】
となっている。
[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来、GaAsFET
のパッシベーション膜としては、低温(300〜350
℃)でCVD法により成長した酸化膜(SiOx膜)を
チャンネル層の表面に形成する構造が一般的に知られて
いる。しかし、このような構造を持ったGaAsFET
を解析した結果、GaAs表面状態に起因すると考えら
れる次の現象が生じることがわかった。1つはドレイン
電流や電力利得が時間と共に変動する、すなわちドリフ
ト現象である。他の1つは一度飽和出力以上の過入力状
態に設定した後、入力レベルを再度下げても元の高利得
が得られず低下してしまうというマイクロ波入出力特性
のヒステリシス現象である。この原因としては、ゲート
電極の整流性あるいはソースおよびトレイン電極の抵抗
性を劣化させないために、低温一般には350℃以下で
成長させなければならない酸化膜の品質が不安定(ピン
ホール、5iChにならずSiOxの不安定な組成)な
ことにより、GaAsの表面電荷量の多いしかもその移
動が大きい状態が作り出されているためであると考えら
れる。すなわち、従来の酸化膜はパッシベーション膜と
しては十分な効果を発揮できず、単なる機械的な保護膜
の役割しかしていないことがわかった。 [0004]本発明の目的は素子表面保護効果の高いG
aAsFETをより少ない工程数で製造するための電界
効果トランジスタの製造方法を提供する事にある。 [0005]
のパッシベーション膜としては、低温(300〜350
℃)でCVD法により成長した酸化膜(SiOx膜)を
チャンネル層の表面に形成する構造が一般的に知られて
いる。しかし、このような構造を持ったGaAsFET
を解析した結果、GaAs表面状態に起因すると考えら
れる次の現象が生じることがわかった。1つはドレイン
電流や電力利得が時間と共に変動する、すなわちドリフ
ト現象である。他の1つは一度飽和出力以上の過入力状
態に設定した後、入力レベルを再度下げても元の高利得
が得られず低下してしまうというマイクロ波入出力特性
のヒステリシス現象である。この原因としては、ゲート
電極の整流性あるいはソースおよびトレイン電極の抵抗
性を劣化させないために、低温一般には350℃以下で
成長させなければならない酸化膜の品質が不安定(ピン
ホール、5iChにならずSiOxの不安定な組成)な
ことにより、GaAsの表面電荷量の多いしかもその移
動が大きい状態が作り出されているためであると考えら
れる。すなわち、従来の酸化膜はパッシベーション膜と
しては十分な効果を発揮できず、単なる機械的な保護膜
の役割しかしていないことがわかった。 [0004]本発明の目的は素子表面保護効果の高いG
aAsFETをより少ない工程数で製造するための電界
効果トランジスタの製造方法を提供する事にある。 [0005]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、化合物
半導体層上にゲート電極を形成する工程と、該ゲート電
極の両側の前記化合物半導体層上に前記ゲート金属とは
離間してソースおよびトレイン電極を形成する工程と、
その後全面に窒化膜を形成する工程と、その後フォトレ
ジストを用い、前記窒化膜を選択的に除去することによ
り、前記ゲート電極、前記ゲート電極と前記ソースおよ
びトレイン電極間に露出する前記化合物半導体層並びに
前記ソースおよびドレイン電極の一部を前記窒化膜で覆
う工程と、前記フォトレジストを用いてリフトオフ法に
より、前記ゲート、前記ソースおよび前記ドレインのポ
ンディングパッドを形成する工程とを有することを特徴
とする電界効果トランジスタの製造方法が得られる。 [0006]
半導体層上にゲート電極を形成する工程と、該ゲート電
極の両側の前記化合物半導体層上に前記ゲート金属とは
離間してソースおよびトレイン電極を形成する工程と、
その後全面に窒化膜を形成する工程と、その後フォトレ
ジストを用い、前記窒化膜を選択的に除去することによ
り、前記ゲート電極、前記ゲート電極と前記ソースおよ
びトレイン電極間に露出する前記化合物半導体層並びに
前記ソースおよびドレイン電極の一部を前記窒化膜で覆
う工程と、前記フォトレジストを用いてリフトオフ法に
より、前記ゲート、前記ソースおよび前記ドレインのポ
ンディングパッドを形成する工程とを有することを特徴
とする電界効果トランジスタの製造方法が得られる。 [0006]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照してよ
り詳細に説明する。 [0007]図1は本発明の一実施例を説明するために
GaAsFETを製造工程順に示した断面図である。ま
ず図1(A)に示すよううに、半絶縁性基板20上にバ
ッファー層21と動作層22とを順に形成し、バッファ
ー層21と動作層22とに対して素子領域周辺をメサ状
に形成する。そして、この動作層 22とショットキー
障壁を形成するべき金属、例えばアルミニウムによるゲ
ート電極23とオーミック性接触となる金属、例えばA
uGe合金+合金層N1層ソースおよびドレイン電極2
4.25を形成する。尚、これら電極23.24および
25はバッファー層21上まで延長して形成する。この
後、プラズマCVD法(成長温度:300℃ガス混合比
; S iH4:NH3=10 : 1.ITorr)
により窒化膜26(厚さ;1500オングストローム)
を全面に成長する(図1(B))。 (0008] この後、ゲート・ソースおよびドレイン
パッドを形成するためにホトレジストを用い窒化膜26
をエツチングし、その後この同じホトレジストを用いて
リフトオフ法によりTi27 (厚さ:2000オング
ストローム)とPt28 (厚さ:2000オンダス
トローム)を形成する。この後Ti27/Pt28のパ
ターンより一部り小さいパターンで、リフトオフ法によ
りAu29を形成する(図1(C))。 [0009]ここで図1(C)から明らかなように、本
実施例の電界効果トランジスタの製造方法によれば、パ
ッシベーション効果の大きいしかも安定した膜質である
窒化膜がゲート電極を含んだソース・ドレイン電極間お
よびソース・トレイン電極の一部にまで形成され、この
膜によって半導体表面を安定化させることができる。 [00101このように製作されたGaAsFETと従
来のGaAsFETを比較した場合、前述のトレイン電
流のドリフト現象(図(2) (A)、 (B))
や入出力特性におけるヒステリシス現象(図(3)
(A)。 (B))が皆無になった。なお、図22図3において、
(A)は従来例によって製造されたGaAsFETの、
(B)は本実施例によって製造されたGaAsFETの
特性図である。 [00111 【発明の効果]本発明においては、窒化膜を選択的に除
去するために用いたフォトレジストとと同じフォトレジ
ストを用いてリフトオフ法によりゲート、ソースおよび
ドレインのポンディングパッドを形成しているから従来
のCVD法による酸化膜に比べ、ピンホールが非常に少
なくしかも組成比(S i :N=3 :4)が安定し
たプラズマCVD法による窒化膜を用いることと、さら
に窒化膜成長の初期段階でGaAs表面がプラズマ中で
クリーニングされることにより、GaAsの表面電荷量
およびその移動が少ない状態が作られ、前述のような、
ドリフト現象やマイクロ波入出力特性のヒステリシス現
象といった問題がなくなり、保護効果な十分のGaAs
FETをより少ない工程数で得る事ができる。
り詳細に説明する。 [0007]図1は本発明の一実施例を説明するために
GaAsFETを製造工程順に示した断面図である。ま
ず図1(A)に示すよううに、半絶縁性基板20上にバ
ッファー層21と動作層22とを順に形成し、バッファ
ー層21と動作層22とに対して素子領域周辺をメサ状
に形成する。そして、この動作層 22とショットキー
障壁を形成するべき金属、例えばアルミニウムによるゲ
ート電極23とオーミック性接触となる金属、例えばA
uGe合金+合金層N1層ソースおよびドレイン電極2
4.25を形成する。尚、これら電極23.24および
25はバッファー層21上まで延長して形成する。この
後、プラズマCVD法(成長温度:300℃ガス混合比
; S iH4:NH3=10 : 1.ITorr)
により窒化膜26(厚さ;1500オングストローム)
を全面に成長する(図1(B))。 (0008] この後、ゲート・ソースおよびドレイン
パッドを形成するためにホトレジストを用い窒化膜26
をエツチングし、その後この同じホトレジストを用いて
リフトオフ法によりTi27 (厚さ:2000オング
ストローム)とPt28 (厚さ:2000オンダス
トローム)を形成する。この後Ti27/Pt28のパ
ターンより一部り小さいパターンで、リフトオフ法によ
りAu29を形成する(図1(C))。 [0009]ここで図1(C)から明らかなように、本
実施例の電界効果トランジスタの製造方法によれば、パ
ッシベーション効果の大きいしかも安定した膜質である
窒化膜がゲート電極を含んだソース・ドレイン電極間お
よびソース・トレイン電極の一部にまで形成され、この
膜によって半導体表面を安定化させることができる。 [00101このように製作されたGaAsFETと従
来のGaAsFETを比較した場合、前述のトレイン電
流のドリフト現象(図(2) (A)、 (B))
や入出力特性におけるヒステリシス現象(図(3)
(A)。 (B))が皆無になった。なお、図22図3において、
(A)は従来例によって製造されたGaAsFETの、
(B)は本実施例によって製造されたGaAsFETの
特性図である。 [00111 【発明の効果]本発明においては、窒化膜を選択的に除
去するために用いたフォトレジストとと同じフォトレジ
ストを用いてリフトオフ法によりゲート、ソースおよび
ドレインのポンディングパッドを形成しているから従来
のCVD法による酸化膜に比べ、ピンホールが非常に少
なくしかも組成比(S i :N=3 :4)が安定し
たプラズマCVD法による窒化膜を用いることと、さら
に窒化膜成長の初期段階でGaAs表面がプラズマ中で
クリーニングされることにより、GaAsの表面電荷量
およびその移動が少ない状態が作られ、前述のような、
ドリフト現象やマイクロ波入出力特性のヒステリシス現
象といった問題がなくなり、保護効果な十分のGaAs
FETをより少ない工程数で得る事ができる。
Claims (1)
- 【請求項1】 化合物半導体層上にゲート電極を形成す
る工程と、該ゲート電極の両側の前記化合物半導体層上
に前記ゲート金属とは離間してソースおよびドレイン電
極を形成する工程と、その後全面に窒化膜を形成する工
程と、その後フォトレジストを用い、前記窒化膜を選択
的に除去することにより、前記ゲート電極、前記ゲート
電極と前記ソースおよびドレイン電極間に露出する前記
化合物半導体層並びに前記ソースおよびトレイン電極の
一部を前記窒化膜で覆う工程と、前記フォトレジストを
用いたリフトオフ法により、前記ゲート、前記ソースお
よび前記ドレインのポンディングパッドを形成する工程
とを有することを特徴とする電界効果トランジスタの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3066858A JPH081913B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3066858A JPH081913B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58082073A Division JPS59207668A (ja) | 1983-05-11 | 1983-05-11 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04211136A true JPH04211136A (ja) | 1992-08-03 |
| JPH081913B2 JPH081913B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=13327974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3066858A Expired - Lifetime JPH081913B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH081913B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53104183A (en) * | 1977-02-23 | 1978-09-11 | Nec Corp | Junction gate-type field effect transistor |
| JPS57128070A (en) * | 1981-01-30 | 1982-08-09 | Fujitsu Ltd | Field-effect transistor |
| JPS57198664A (en) * | 1981-06-01 | 1982-12-06 | Nec Corp | Semiconductor device |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP3066858A patent/JPH081913B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53104183A (en) * | 1977-02-23 | 1978-09-11 | Nec Corp | Junction gate-type field effect transistor |
| JPS57128070A (en) * | 1981-01-30 | 1982-08-09 | Fujitsu Ltd | Field-effect transistor |
| JPS57198664A (en) * | 1981-06-01 | 1982-12-06 | Nec Corp | Semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH081913B2 (ja) | 1996-01-10 |
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