JPH065581A - 化合物半導体のエッチング方法 - Google Patents
化合物半導体のエッチング方法Info
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- JPH065581A JPH065581A JP16239492A JP16239492A JPH065581A JP H065581 A JPH065581 A JP H065581A JP 16239492 A JP16239492 A JP 16239492A JP 16239492 A JP16239492 A JP 16239492A JP H065581 A JPH065581 A JP H065581A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 GaInAsP半導体結晶薄膜をマスクとし
てAlGaAs半導体結晶を選択的に湿式エッチングす
ることにより、サイドエッチングを抑制し、加工制御性
に優れたAlGaAs半導体結晶のエッチングを行う。 【構成】 GaAs基板1上にエピタキシャル成長した
AlGaAs半導体結晶2表面に該半導体に格子整合す
る組成のGaInAsP半導体薄膜結晶3をエピタキシ
ャル成長した後、該薄膜結晶の一部をレジストパターン
にしたがってエッチング除去し、これをエッチングマス
クとして該AlGaAs半導体結晶を選択的に湿式エッ
チングする。 【効果】 AlGaAs結晶内部に無用の歪みや損傷を
与える事なくサイドエッチングを抑制した湿式エッチン
グを行うことができる。
てAlGaAs半導体結晶を選択的に湿式エッチングす
ることにより、サイドエッチングを抑制し、加工制御性
に優れたAlGaAs半導体結晶のエッチングを行う。 【構成】 GaAs基板1上にエピタキシャル成長した
AlGaAs半導体結晶2表面に該半導体に格子整合す
る組成のGaInAsP半導体薄膜結晶3をエピタキシ
ャル成長した後、該薄膜結晶の一部をレジストパターン
にしたがってエッチング除去し、これをエッチングマス
クとして該AlGaAs半導体結晶を選択的に湿式エッ
チングする。 【効果】 AlGaAs結晶内部に無用の歪みや損傷を
与える事なくサイドエッチングを抑制した湿式エッチン
グを行うことができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体の湿式エッ
チング方法に係る。
チング方法に係る。
【0002】
【従来の技術】半導体結晶の加工技術として、結晶を腐
食性の液体(エッチング液)に浸すことによりエッチン
グを行う湿式エッチングがある。この方法においては、
エッチング液に耐性のあるレジストを半導体表面に塗布
し、該レジストをフォトリソグラフィーあるいは電子線
リソグラフィーの方法により、部分的に除去することに
よってレジストパターンを形成し、半導体結晶をエッチ
ング液に浸すことによって、半導体結晶の必要な部分の
みを残してエッチングをする方法が半導体素子構造の形
成に応用されている。
食性の液体(エッチング液)に浸すことによりエッチン
グを行う湿式エッチングがある。この方法においては、
エッチング液に耐性のあるレジストを半導体表面に塗布
し、該レジストをフォトリソグラフィーあるいは電子線
リソグラフィーの方法により、部分的に除去することに
よってレジストパターンを形成し、半導体結晶をエッチ
ング液に浸すことによって、半導体結晶の必要な部分の
みを残してエッチングをする方法が半導体素子構造の形
成に応用されている。
【0003】湿式エッチング技術は他のエッチング技術
と比べて、装置設備が簡便で半導体結晶に与える損傷が
小さいといった特徴を有するので、特に半導体発光素子
のように結晶中の欠陥が素子特性に大きい影響を与える
場合に多用されている。
と比べて、装置設備が簡便で半導体結晶に与える損傷が
小さいといった特徴を有するので、特に半導体発光素子
のように結晶中の欠陥が素子特性に大きい影響を与える
場合に多用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、湿式エ
ッチングには以下の問題がある。すなわち、マスクとし
て用いるレジストと下地結晶間の密着性が悪いために、
エッチング液は両層間に入り込み、サイドエッチングが
入る。しかも前記の密着性を厳密に制御することが困難
であるために、サイドエッチング量の制御性が悪く、加
工寸法のばらつきが大きくなる。したがって、湿式エッ
チング法で作成される半導体デバイスの特性が一定せ
ず、製造歩留まりが悪いという問題があった。
ッチングには以下の問題がある。すなわち、マスクとし
て用いるレジストと下地結晶間の密着性が悪いために、
エッチング液は両層間に入り込み、サイドエッチングが
入る。しかも前記の密着性を厳密に制御することが困難
であるために、サイドエッチング量の制御性が悪く、加
工寸法のばらつきが大きくなる。したがって、湿式エッ
チング法で作成される半導体デバイスの特性が一定せ
ず、製造歩留まりが悪いという問題があった。
【0005】そのため、SiNx等の誘電体をCVD法
等によって薄膜形成し、下地結晶との密着性を改善した
マスクとして用いる方法も行われているが、この方法は
デバイス製造工程が複雑になるうえに、下地結晶に好ま
しくない歪みや損傷を与えてしまうといった問題があ
る。
等によって薄膜形成し、下地結晶との密着性を改善した
マスクとして用いる方法も行われているが、この方法は
デバイス製造工程が複雑になるうえに、下地結晶に好ま
しくない歪みや損傷を与えてしまうといった問題があ
る。
【0006】そこで、従来の密着性の問題を解消するた
めに、AlGaAs結晶のような半導体結晶において
は、混晶組成比によってエッチング速度が異なることを
利用して、エピタキシャル成長薄膜をマスク層とする方
法が用いられている。例えば、図4に従来例の断面図を
示す。図4(a)に示すごとくGaAs基板1表面にエ
ピタキシャル成長形成したAl0.1Ga0.9Asll表面
上に、マスク層として、Al0.6Ga0.4As薄膜結晶1
2をエピタキシャル成長形成し、レジストパターン形成
後、図4(b)に示すごとくフッ酸によってAl0.6G
a0.4Asマスク層12結晶の一部を除去する。
めに、AlGaAs結晶のような半導体結晶において
は、混晶組成比によってエッチング速度が異なることを
利用して、エピタキシャル成長薄膜をマスク層とする方
法が用いられている。例えば、図4に従来例の断面図を
示す。図4(a)に示すごとくGaAs基板1表面にエ
ピタキシャル成長形成したAl0.1Ga0.9Asll表面
上に、マスク層として、Al0.6Ga0.4As薄膜結晶1
2をエピタキシャル成長形成し、レジストパターン形成
後、図4(b)に示すごとくフッ酸によってAl0.6G
a0.4Asマスク層12結晶の一部を除去する。
【0007】続いて、図4(c)に示すごとく、Al0.
6Ga0.4Asマスク層12をAl0.1Ga0.9As結晶の
エッチングマスクとして用いて、Al0.6Ga0.4Asを
腐食しない配合としたアンモニア、過酸化水素水、水の混
合溶液でAl0.1Ga0・9As結晶12のみを選択的にエ
ッチングする。エッチングマスクとして用いたAl0・6
Ga0・4As結晶は、下地であるAl0.1Ga0.9As結
晶にエピタキシャル成長形成されたものであるため、下
地との密着性は極めて良好である。
6Ga0.4Asマスク層12をAl0.1Ga0.9As結晶の
エッチングマスクとして用いて、Al0.6Ga0.4Asを
腐食しない配合としたアンモニア、過酸化水素水、水の混
合溶液でAl0.1Ga0・9As結晶12のみを選択的にエ
ッチングする。エッチングマスクとして用いたAl0・6
Ga0・4As結晶は、下地であるAl0.1Ga0.9As結
晶にエピタキシャル成長形成されたものであるため、下
地との密着性は極めて良好である。
【0008】しかしながら、この場合、マスク層として
用いたAl0,6Ga0.4As結晶の混晶比が0.6と大き
いために表面が酸化されやすく、レジストとの密着が不
良で、レジストパターンどおりのエッチングはできな
い。このように、混晶比の差によるエッチング速度の違
いを利用してエピタキシャル成長薄膜をマスクとして用
いようとすると、エッチングしたい下地結晶とエッチン
グマスクとして用いる結晶の混晶比の差を大きく取る必
要があり、特に下地結晶を多層構造としたい場合の構造
上の自由度が制限される。
用いたAl0,6Ga0.4As結晶の混晶比が0.6と大き
いために表面が酸化されやすく、レジストとの密着が不
良で、レジストパターンどおりのエッチングはできな
い。このように、混晶比の差によるエッチング速度の違
いを利用してエピタキシャル成長薄膜をマスクとして用
いようとすると、エッチングしたい下地結晶とエッチン
グマスクとして用いる結晶の混晶比の差を大きく取る必
要があり、特に下地結晶を多層構造としたい場合の構造
上の自由度が制限される。
【0009】また、上記のように結晶表面の酸化の問題
もあるので、実素子構造の作製には不適当である。
もあるので、実素子構造の作製には不適当である。
【0010】本発明は上記問題を解決するためになされ
たものでレジストパターンどおりにAlGaAs半導体
結晶をエッチングすることを目的とする。
たものでレジストパターンどおりにAlGaAs半導体
結晶をエッチングすることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の湿式エッチング
方法は、AlGaAs半導体結晶表面に格子整合する組
成のGaInAsP薄膜結晶をエピタキシャル形成し、
該GaInAsP結晶をエッチングマスクとして選択エ
ッチングの方法により該AlGaAs半導体結晶をエッ
チングする。
方法は、AlGaAs半導体結晶表面に格子整合する組
成のGaInAsP薄膜結晶をエピタキシャル形成し、
該GaInAsP結晶をエッチングマスクとして選択エ
ッチングの方法により該AlGaAs半導体結晶をエッ
チングする。
【0012】
【作用】本発明におけるGaInAsP薄膜結晶マスク
は、下地のAlGaAs半導体結晶に格子整合するよう
にエピタキシャル成長法により作製したので、素子の特
性に悪影響を及ぼす無用の歪みや損傷を与えることなく
密着性を改善する。
は、下地のAlGaAs半導体結晶に格子整合するよう
にエピタキシャル成長法により作製したので、素子の特
性に悪影響を及ぼす無用の歪みや損傷を与えることなく
密着性を改善する。
【0013】また、下地結晶と異なる材料からなるので
エッチングの選択比が大きく、素子構造の自由度が高
く、加工の制御性に優れた湿式エッチングを可能にす
る。
エッチングの選択比が大きく、素子構造の自由度が高
く、加工の制御性に優れた湿式エッチングを可能にす
る。
【0014】
【実施例】以下、本発明による湿式エッチング方法を実
施例に基づいて詳細に説明する。
施例に基づいて詳細に説明する。
【0015】図1は、本発明の第1の実施例のエッチン
グ方法を示す断面図である。まず、図1(a)に示すご
とく、GaAs基板1表面にエピタキシャル結晶成長形
成したAlGaAs層2上に、該AlGaAs結晶に格
子整合する組成のGaInAsP薄膜結晶をマスク層3
としてエピタキシャル成長形成する。ここで、GaIn
AsP薄膜結晶3の厚さはサイドエッチングを抑制する
ために100nm以下であることが望ましい。GaIn
AsP結晶はAlGaAs結晶に格子整合しているの
で、AlGaAs層2内部に無用の歪みを生じせしめる
ことなくGaInAsPマスク層3を形成することがで
きる。続いて、GaInAsPマスク層3表面に、フォ
トリソグラフィー法もしくは電子線リソグラフィー法に
よってパターン形成したレジスト4を作製する。
グ方法を示す断面図である。まず、図1(a)に示すご
とく、GaAs基板1表面にエピタキシャル結晶成長形
成したAlGaAs層2上に、該AlGaAs結晶に格
子整合する組成のGaInAsP薄膜結晶をマスク層3
としてエピタキシャル成長形成する。ここで、GaIn
AsP薄膜結晶3の厚さはサイドエッチングを抑制する
ために100nm以下であることが望ましい。GaIn
AsP結晶はAlGaAs結晶に格子整合しているの
で、AlGaAs層2内部に無用の歪みを生じせしめる
ことなくGaInAsPマスク層3を形成することがで
きる。続いて、GaInAsPマスク層3表面に、フォ
トリソグラフィー法もしくは電子線リソグラフィー法に
よってパターン形成したレジスト4を作製する。
【0016】次に、図1(b)に示すごとく、GaIn
AsP結晶を腐食する溶液、例えば飽和臭素酸:リン
酸:水=2:1:15の混合液を用い、レジストパター
ンにしたがってGaInAsPマスク層3を除去する。
この際、GaInAsPマスク層3は充分薄いために、
横方向のエッチングを無視できる。よってレジストパタ
ーンを忠実にGaInAsPマスク層3に転写すること
ができる。
AsP結晶を腐食する溶液、例えば飽和臭素酸:リン
酸:水=2:1:15の混合液を用い、レジストパター
ンにしたがってGaInAsPマスク層3を除去する。
この際、GaInAsPマスク層3は充分薄いために、
横方向のエッチングを無視できる。よってレジストパタ
ーンを忠実にGaInAsPマスク層3に転写すること
ができる。
【0017】しかる後に、図1(c)に示すごとく、A
lGaAs結晶のみを腐食する溶液、例えば、硫酸:過
酸化水素水:水=1:2:20の混合液を用いて湿式エ
ッチングの方法により、AlGaAs層2内部に溝を形
成する。GaInAsPマスク層3は下地であるAlG
aAs層2上に格子整合するようにエピタキシャル成長
形成されたものであるため、下地との密着性が極めて良
好で、マスク層下部へのエッチング液の回り込みはな
い。また、GaInAsP結晶を腐食しないエッチング
液を用いているために、サイドエッチングなくAlGa
As層2内部に溝を形成することが可能である。したが
って、レジストパターンと同一幅をもった溝をAlGa
As層2内部に形成することができる。
lGaAs結晶のみを腐食する溶液、例えば、硫酸:過
酸化水素水:水=1:2:20の混合液を用いて湿式エ
ッチングの方法により、AlGaAs層2内部に溝を形
成する。GaInAsPマスク層3は下地であるAlG
aAs層2上に格子整合するようにエピタキシャル成長
形成されたものであるため、下地との密着性が極めて良
好で、マスク層下部へのエッチング液の回り込みはな
い。また、GaInAsP結晶を腐食しないエッチング
液を用いているために、サイドエッチングなくAlGa
As層2内部に溝を形成することが可能である。したが
って、レジストパターンと同一幅をもった溝をAlGa
As層2内部に形成することができる。
【0018】図2は本発明の第2の実施例に係わる内部
ストライプ型半導体レーザの断面図である。図2で示す
半導体レーザは、第1の導電型を持つGaAs基板1表
面への、それぞれAlGaAs結晶からなっている、第
1の導電型を持つ第1クラッド層5(X5)、活性層6
(X6)、第2の導電型を持つ第2クラッド層7(X
7)、第1の導電型を持つ電流阻止層8(X8)、第2
の導電型を持つ第3クラッド層9(X9)、および第2
の導電型を持つコンタクト層10の積層構造からなる。
ここで、()内はAlGaAs結晶のAlAsモル分率
を示す0以上1以下の数値であり、X6<X5、X6<
X7、X8≦X6、X6<X9の関係式を満たす。
ストライプ型半導体レーザの断面図である。図2で示す
半導体レーザは、第1の導電型を持つGaAs基板1表
面への、それぞれAlGaAs結晶からなっている、第
1の導電型を持つ第1クラッド層5(X5)、活性層6
(X6)、第2の導電型を持つ第2クラッド層7(X
7)、第1の導電型を持つ電流阻止層8(X8)、第2
の導電型を持つ第3クラッド層9(X9)、および第2
の導電型を持つコンタクト層10の積層構造からなる。
ここで、()内はAlGaAs結晶のAlAsモル分率
を示す0以上1以下の数値であり、X6<X5、X6<
X7、X8≦X6、X6<X9の関係式を満たす。
【0019】次に図2で示す半導体レーザ構造の作成方
法を示す。GaAs基板1表面上に第1クラッド層5か
ら電流阻止層8までをエピタキシャル成長形成し、続い
て図には示さないGaInAsPマスク層をエピタキシ
ャル成長形成する。次に、電流阻止層8内部にストライ
プ溝を第1の実施例と同様の方法で形成し、GaInA
sPマスク層を取り除いた後に、第3クラッド層および
コンタクト層10を成長形成する。
法を示す。GaAs基板1表面上に第1クラッド層5か
ら電流阻止層8までをエピタキシャル成長形成し、続い
て図には示さないGaInAsPマスク層をエピタキシ
ャル成長形成する。次に、電流阻止層8内部にストライ
プ溝を第1の実施例と同様の方法で形成し、GaInA
sPマスク層を取り除いた後に、第3クラッド層および
コンタクト層10を成長形成する。
【0020】本実施例では内部ストライプ構造を形成す
るのに下地AlGaAs結晶に格子整合するGaInA
sP薄膜結晶をエッチングマスクとして用いているの
で、レーザ内部に無用の歪みや損傷を生じさせることな
く、ストライプ幅の均一性のよい半導体レーザを容易に
作製できる。本実施例では、GaInAsPマスク層を
ストライプ溝を形成した後に取り除いたが、取り除かず
に半導体レーザ内部に埋め込んでもよい。
るのに下地AlGaAs結晶に格子整合するGaInA
sP薄膜結晶をエッチングマスクとして用いているの
で、レーザ内部に無用の歪みや損傷を生じさせることな
く、ストライプ幅の均一性のよい半導体レーザを容易に
作製できる。本実施例では、GaInAsPマスク層を
ストライプ溝を形成した後に取り除いたが、取り除かず
に半導体レーザ内部に埋め込んでもよい。
【0021】図3は本発明の第3の実施例に係わる内部
ストライプ型半導体レーザの断面図である。図3で示す
レーザは、第1の導電型を持つGaAs基板1表面上へ
の、それぞれAlGaAs結晶からなっている、第2の
導電型を持つ電流阻止層8(X8)、第1の導電型を持
つ第1クラッド層5(X5)、活性層6(X6)、第2
の導電型を持つ第2クラッド層7(X7)、および第2
の導電型を持つコンタクト層10の積層構造からなり、
X6<X5、X6<X7、X8≦X6の関係式を満た
す。本構造の作成方法は第2の実施例と同様とする。
尚、第2,3の実施例ではエッチングマスクであるGa
InAsPマスクを除去したが残したままでも良い。
ストライプ型半導体レーザの断面図である。図3で示す
レーザは、第1の導電型を持つGaAs基板1表面上へ
の、それぞれAlGaAs結晶からなっている、第2の
導電型を持つ電流阻止層8(X8)、第1の導電型を持
つ第1クラッド層5(X5)、活性層6(X6)、第2
の導電型を持つ第2クラッド層7(X7)、および第2
の導電型を持つコンタクト層10の積層構造からなり、
X6<X5、X6<X7、X8≦X6の関係式を満た
す。本構造の作成方法は第2の実施例と同様とする。
尚、第2,3の実施例ではエッチングマスクであるGa
InAsPマスクを除去したが残したままでも良い。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、AlGaAs半導体結
晶の表面に成長形成した該AlGaAs結晶に格子整合
する組成のGaInAsP結晶薄膜をマスクとして湿式
エッチングを行うことにより、該AlGaAs結晶内部
に無用の歪みや損傷を与える事なく、良好な精度で、容
易にAlGaAs結晶を加工することができる。
晶の表面に成長形成した該AlGaAs結晶に格子整合
する組成のGaInAsP結晶薄膜をマスクとして湿式
エッチングを行うことにより、該AlGaAs結晶内部
に無用の歪みや損傷を与える事なく、良好な精度で、容
易にAlGaAs結晶を加工することができる。
【図1】本発明の第1の実施例を説明するためのエッチ
ング工程を示す断面図である。
ング工程を示す断面図である。
【図2】本発明の第2の実施例を説明するための内部ス
トライプ型半導体レーザの断面図である。
トライプ型半導体レーザの断面図である。
【図3】本発明の第3の実施例を説明するための内部ス
トライプ型半導体レーザの断面図である。
トライプ型半導体レーザの断面図である。
【図4】従来例を説明するためのエッチング工程を示す
断面図である。
断面図である。
1 GaAs基板 2 AlGaAs結晶 3 GaInAsPマスク層 4 レジスト 5 第1クラッド層 6 活性層 7 第2クラッド層 8 電流阻止層 9 第3クラッド層 10 コンタクト層 11 Al0・1Ga0.9As層 12 Al0・6Ga0.4Asマスク層
Claims (1)
- 【請求項1】 AlXGa1-XAs(0≦x≦1)半導体
結晶表面に、該半導体結晶に格子整合する組成のGaI
nAsP半導体結晶を直接にエピタキシャル成長形成
し、該GaInAsP半導体結晶をマスクとして前記の
AlXGa1-XAs半導体結晶を選択的にエッチングする
ことを特徴とする、AlXGa1-XAs半導体の湿式エッ
チング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16239492A JP3215504B2 (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 半導体発光装置の製造方法、及び半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16239492A JP3215504B2 (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 半導体発光装置の製造方法、及び半導体発光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH065581A true JPH065581A (ja) | 1994-01-14 |
| JP3215504B2 JP3215504B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=15753758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16239492A Expired - Fee Related JP3215504B2 (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 半導体発光装置の製造方法、及び半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3215504B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007180304A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Seiko Epson Corp | パターンの形成方法、及び液滴吐出ヘッド |
-
1992
- 1992-06-22 JP JP16239492A patent/JP3215504B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007180304A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Seiko Epson Corp | パターンの形成方法、及び液滴吐出ヘッド |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3215504B2 (ja) | 2001-10-09 |
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