JPS60194577A - 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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- JPS60194577A JPS60194577A JP59050257A JP5025784A JPS60194577A JP S60194577 A JPS60194577 A JP S60194577A JP 59050257 A JP59050257 A JP 59050257A JP 5025784 A JP5025784 A JP 5025784A JP S60194577 A JPS60194577 A JP S60194577A
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- JP
- Japan
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/80—FETs having rectifying junction gate electrodes
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- 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
【発明の詳細な説明】
[発明の技術分野]
本発明はQa A3等の化合物半導体を用いたショクI
・キーゲー1へ型電界効果トランジスタ(以下MESF
ETと称す)の製造方法に関する。
・キーゲー1へ型電界効果トランジスタ(以下MESF
ETと称す)の製造方法に関する。
[発明の技術的背景とその問題点コ
Ga As MESFETは高周波増幅器や発振器など
を構成する個別半導体素子として広く使われている。ま
た、最近ではGaASICの基本素子としても重要な役
割を果しつつある。このいずれの応用でもQa As
FETの性能を十分引き出づことが要求される。GaA
sFETの高周波性能指数は良く知られているようにC
gS/ gIIIで記述される。ここでCgsはグー1
〜・ソース間容量であり、gmはFETの相互コンダク
タンスである。
を構成する個別半導体素子として広く使われている。ま
た、最近ではGaASICの基本素子としても重要な役
割を果しつつある。このいずれの応用でもQa As
FETの性能を十分引き出づことが要求される。GaA
sFETの高周波性能指数は良く知られているようにC
gS/ gIIIで記述される。ここでCgsはグー1
〜・ソース間容量であり、gmはFETの相互コンダク
タンスである。
CgSを減らし、gmを大きくしてやることにより高周
波性能指数は改善される。gmk:着目すると、FET
の実質的なgmは となることが知られている。gIIIOはFETのチャ
ンネル部の特性から決まる真性相互コンダクタンスであ
る。これが引き出しうる最大のgmであるが現実にはソ
ース・ゲート間の直列抵抗R5があり、上式のように実
質的なgmはgInOより小さなものとなってしまう。
波性能指数は改善される。gmk:着目すると、FET
の実質的なgmは となることが知られている。gIIIOはFETのチャ
ンネル部の特性から決まる真性相互コンダクタンスであ
る。これが引き出しうる最大のgmであるが現実にはソ
ース・ゲート間の直列抵抗R5があり、上式のように実
質的なgmはgInOより小さなものとなってしまう。
従って、このR8をいかにして小さくするかが大きい相
互インダクタンスを19てFETの高周波数特性を改善
するための1つの鍵である。
互インダクタンスを19てFETの高周波数特性を改善
するための1つの鍵である。
もう1つはgmo自体を大きくすることである。
9010をCgSを増大させることなく大きくする有効
な手段はグー1−長(Lg)を短くすることC゛ある。
な手段はグー1−長(Lg)を短くすることC゛ある。
何故ならCUsccL g 、 gmoocl 、z
L(Iなる関係があるからである。
L(Iなる関係があるからである。
以上のようにGa As MESFETの高周波性能を
改善するための技術として、(1)寄生抵抗の低減化技
術、(2)グー1〜長短縮化技術、の開発が望まれてい
る。
改善するための技術として、(1)寄生抵抗の低減化技
術、(2)グー1〜長短縮化技術、の開発が望まれてい
る。
MESFETの直列抵抗Rsの低減化をはかる方法とし
てセルフ1ライン(自己整合)法が知られている。これ
にはいくつかの方法があるが、代表的な例を第1図(a
)〜<f+により説明づる( E 1ectronic
s L etters vol 18 N o、 3P
119−121 (1982) 参デえ() 。
てセルフ1ライン(自己整合)法が知られている。これ
にはいくつかの方法があるが、代表的な例を第1図(a
)〜<f+により説明づる( E 1ectronic
s L etters vol 18 N o、 3P
119−121 (1982) 参デえ() 。
まず、高抵抗Ga AS基板11の主表面部に、N型不
純物としての例えば5i 、Se 、S、Teなどを選
択イオン注入して能動層となる1次イオン注入層12を
形成する(第1図(a))。
純物としての例えば5i 、Se 、S、Teなどを選
択イオン注入して能動層となる1次イオン注入層12を
形成する(第1図(a))。
上記主表面上に、例えばプラズマCVD法によって厚さ
0.05〜0.2μmの窒化シリコン膜13を堆積させ
る。更に、この上にレジ21−14、Si 027Jト
(7)Ie+lll! 142 、レシスt・143
(7)3層構造を有する3層しジスト14を形成する(
第1図(b))。次に、3層レジストのうち最上層のレ
ジスト143を公知の方法によりバタニンクし、これを
マスクとしてより下層の絶縁膜142を、更にその絶縁
膜142をマスクとして最下層のレジスト141を、順
次、エツチング異方性を右する反応性イオンエツチング
あるいは反応性イオンヒームエッチング等を用いて加工
し、ソース、ドレイン形成領域に開口をあけて窒化シリ
コン]]!13を選択的に露出させる。つづいて、この
3層レジスト14をマスクとして用い、N型不純物とし
ての例えばsi、se、s、 Te等を選択イオン注入
して1次イオン注入層12に対して10倍前後の不純物
密度を有する高密度イオン注入層15.16を形成する
(第1図(C))。
0.05〜0.2μmの窒化シリコン膜13を堆積させ
る。更に、この上にレジ21−14、Si 027Jト
(7)Ie+lll! 142 、レシスt・143
(7)3層構造を有する3層しジスト14を形成する(
第1図(b))。次に、3層レジストのうち最上層のレ
ジスト143を公知の方法によりバタニンクし、これを
マスクとしてより下層の絶縁膜142を、更にその絶縁
膜142をマスクとして最下層のレジスト141を、順
次、エツチング異方性を右する反応性イオンエツチング
あるいは反応性イオンヒームエッチング等を用いて加工
し、ソース、ドレイン形成領域に開口をあけて窒化シリ
コン]]!13を選択的に露出させる。つづいて、この
3層レジスト14をマスクとして用い、N型不純物とし
ての例えばsi、se、s、 Te等を選択イオン注入
して1次イオン注入層12に対して10倍前後の不純物
密度を有する高密度イオン注入層15.16を形成する
(第1図(C))。
このように形成した基板主表面上に絶縁膜、例えば0.
1〜0.4μm厚のS+02膜を堆積させる。引き続き
、3層レジスト14上に堆積した上記SiO2膜を、3
Hレジストを構成するレジ21へ143、絶縁膜142
、レジスト141と共にリフト・オフによって除去覆る
ことにより、3層レジスト14の最下層のレジ21〜1
41のパタンを反転させたパタンを有するSiO2膜1
7全17シリコン膜13の上に形成する(第1図(d)
)。
1〜0.4μm厚のS+02膜を堆積させる。引き続き
、3層レジスト14上に堆積した上記SiO2膜を、3
Hレジストを構成するレジ21へ143、絶縁膜142
、レジスト141と共にリフト・オフによって除去覆る
ことにより、3層レジスト14の最下層のレジ21〜1
41のパタンを反転させたパタンを有するSiO2膜1
7全17シリコン膜13の上に形成する(第1図(d)
)。
この場合、レジストが多層(3層)構造を有しているた
めにリフト・オフが容易である。このリフト・オフ形成
により、SiO2膜17全17度イオン注入1!!15
.16のほぼ真上に形成される。
めにリフト・オフが容易である。このリフト・オフ形成
により、SiO2膜17全17度イオン注入1!!15
.16のほぼ真上に形成される。
次いで、イオン注入層を活性化させるために、例えば窒
素雰囲気中で800℃、20分間の熱処理を行なう。
素雰囲気中で800℃、20分間の熱処理を行なう。
次に、窒化シリコンI!13およびSiO2膜17全1
7した基板主表面上に、ソース電極おJ:ひドレイン電
極に対応する部分のみに開口をもつレジストパタンを形
成し、これをマスクとして、前記SiO2膜17および
その下層の窒化シリコンi!113のうち、ソース電極
、トレイン電極の形成領域に相当する部分を、例えば反
応性イオンエツチングおよびプラズマエツチングによっ
て除去する。次いで、上記レジストパタンを利用して、
オーミック金属としての例えばAU Ge /N+を蒸
着後、リフト・Δフし、残留部を合金化することによっ
て、ソース電極18、ドレイン電極19を形成する(第
1図(e))。
7した基板主表面上に、ソース電極おJ:ひドレイン電
極に対応する部分のみに開口をもつレジストパタンを形
成し、これをマスクとして、前記SiO2膜17および
その下層の窒化シリコンi!113のうち、ソース電極
、トレイン電極の形成領域に相当する部分を、例えば反
応性イオンエツチングおよびプラズマエツチングによっ
て除去する。次いで、上記レジストパタンを利用して、
オーミック金属としての例えばAU Ge /N+を蒸
着後、リフト・Δフし、残留部を合金化することによっ
て、ソース電極18、ドレイン電極19を形成する(第
1図(e))。
次に、窒化シリコン膜13のうち、5iO2BtA17
の間の部分を、当該SiO2膜17をマスクとして、例
えばプラズマエッチングや反応性イオンビーム1ツヂン
グにより除去し、1次イオン注入層12の表面を露出さ
ける。次いで、レジストパタンからなるマスクを用いて
、このu十にGa Asとショットキ接合を形成する金
属を堆積し、不要部分をレジメ1〜と共に除去すること
によりゲート電極20を形成づる(第1図(f))。
の間の部分を、当該SiO2膜17をマスクとして、例
えばプラズマエッチングや反応性イオンビーム1ツヂン
グにより除去し、1次イオン注入層12の表面を露出さ
ける。次いで、レジストパタンからなるマスクを用いて
、このu十にGa Asとショットキ接合を形成する金
属を堆積し、不要部分をレジメ1〜と共に除去すること
によりゲート電極20を形成づる(第1図(f))。
これによりセルファライン型MESFETができる。
このセルファライン型FET製造方法において最も重要
な技術は3層しジス1への形成とその加工である。とり
わ()中間絶縁層であるSiO2膜142の材質および
堆積方法が鍵となる。つまり、この中間絶縁層をJ「積
させる工程で最下層のレジスト141に変質が生じるこ
とのないように、堆積温度の低い堆積法を用いる必′要
がある。そのため堆積法は制約される。前述の参考文献
では、スパッタ法によって約3000人のSiO2膜を
Jlt積している。しかし、この方法では、スパッタ時
に最下層のレジスト141がArもしくはN2プラズマ
にさらされて変質する危険性が高い。さらに堆積速度も
通常1000〜3000人/時と遅くその間に試料ホル
ダの温度が上昇し、レジスト141が熱変成することも
ある。
な技術は3層しジス1への形成とその加工である。とり
わ()中間絶縁層であるSiO2膜142の材質および
堆積方法が鍵となる。つまり、この中間絶縁層をJ「積
させる工程で最下層のレジスト141に変質が生じるこ
とのないように、堆積温度の低い堆積法を用いる必′要
がある。そのため堆積法は制約される。前述の参考文献
では、スパッタ法によって約3000人のSiO2膜を
Jlt積している。しかし、この方法では、スパッタ時
に最下層のレジスト141がArもしくはN2プラズマ
にさらされて変質する危険性が高い。さらに堆積速度も
通常1000〜3000人/時と遅くその間に試料ホル
ダの温度が上昇し、レジスト141が熱変成することも
ある。
このようなレジスト141の変質、変性はその後このレ
ジスト14+をエツチングする際のエツヂング特性に影
響を与えるから、グー[・長制御性を悪くする原因どな
る。また、中間絶縁層としては前述のようにi ooo
〜4000人が必要とされるため、この形成時間が1〜
2時間もかかって生産効率の面からも好ましくない。
ジスト14+をエツチングする際のエツヂング特性に影
響を与えるから、グー[・長制御性を悪くする原因どな
る。また、中間絶縁層としては前述のようにi ooo
〜4000人が必要とされるため、この形成時間が1〜
2時間もかかって生産効率の面からも好ましくない。
[発明の目的]
本発明は上記のごとき問題を解決した高性能セルファラ
イン型M E S F E丁の製造方法を提供すること
を目的どする。
イン型M E S F E丁の製造方法を提供すること
を目的どする。
[発明の概要]
本発明は上記した従来の製造工程において、多層レジス
トマスクの中間絶縁層および高密度イオン注入層形成後
につCプる絶縁膜として5102の替わりにSiO蒸着
膜を用いることを特徴とする。
トマスクの中間絶縁層および高密度イオン注入層形成後
につCプる絶縁膜として5102の替わりにSiO蒸着
膜を用いることを特徴とする。
[発明の効果]
粉末状のSiOは、ごく普通の抵抗加熱による真空蒸着
装置で蒸着が可能である。しかもその蒸着速度はJ5
iJ3よそ300〜500人/分とスパッタによる5i
02の蒸着に比へると10倍以上も速い。そのため、多
層レジメ]−の中間絶縁層(約1000〜4000人)
は2〜8分程度で形成でさてしまう。また、蒸着装置を
使うため1度に蒸着できるウェーハの枚数はスパッタ法
などに比へると1018以上もある。蒸着速度と1回あ
たりの処理枚数とから単位貯量あたりの処理枚数を算出
してみると、従来のSiO2スパッタ法の場合は、2・
〜4枚/詩間、本腎明のSiO蒸着法の場合は40〜6
0枚/詩間と圧倒的に後者か大きい。これは生産性の点
で大きな利点である。もう1つの重要な利点は、蒸着時
に下地レジストの変質の心配が全くないことである。そ
の理由は、抵抗加熱蒸着のためスパッタなどのようにプ
ラズマにさらされることがないこと、蒸着時の試料)品
度の上Rがたかだか60〜80℃と低温であること、に
よる。従って下地レジストのエツヂング特性に変化がな
く、グー1−長制御性が非常に優れたものとなる。
装置で蒸着が可能である。しかもその蒸着速度はJ5
iJ3よそ300〜500人/分とスパッタによる5i
02の蒸着に比へると10倍以上も速い。そのため、多
層レジメ]−の中間絶縁層(約1000〜4000人)
は2〜8分程度で形成でさてしまう。また、蒸着装置を
使うため1度に蒸着できるウェーハの枚数はスパッタ法
などに比へると1018以上もある。蒸着速度と1回あ
たりの処理枚数とから単位貯量あたりの処理枚数を算出
してみると、従来のSiO2スパッタ法の場合は、2・
〜4枚/詩間、本腎明のSiO蒸着法の場合は40〜6
0枚/詩間と圧倒的に後者か大きい。これは生産性の点
で大きな利点である。もう1つの重要な利点は、蒸着時
に下地レジストの変質の心配が全くないことである。そ
の理由は、抵抗加熱蒸着のためスパッタなどのようにプ
ラズマにさらされることがないこと、蒸着時の試料)品
度の上Rがたかだか60〜80℃と低温であること、に
よる。従って下地レジストのエツヂング特性に変化がな
く、グー1−長制御性が非常に優れたものとなる。
以上、本発明によれば、従来法に比べてレジストの変質
がない多層レジストマスクを短時間にかつ容易に形成で
き、セルファライン型Ga ASFETを制御性よく、
かつ効率的につくることができる。
がない多層レジストマスクを短時間にかつ容易に形成で
き、セルファライン型Ga ASFETを制御性よく、
かつ効率的につくることができる。
[発明の実施例J
以下に本発明によるセルファラインメン]−型GaAs
MESFETの実施例を、第2図(a)〜(f)を用い
て説明する。半絶縁性Qa A3基板21にSiイオン
を60k Vて2X 10” cm’注入して能動層と
なるイオン注入層22を形成する(第2図(a))。つ
づいてSi3N4膜23を1500人、ブラスマCvD
法で堆積する。その後、AZ1350Jレジスh 24
1を厚さ1μ塗イ11シたあと、抵抗加熱蒸着法により
5iOII5!242を3000人堆積し、再びAZ1
350Jレジスh 243を厚さ8000人塗布して3
層レジスト24を形成する(第2図(b))。そしてフ
ッ11〜リソグラフイでレジスト243をパターニング
したのち、反応性イオンエツチング法を用いて、順次3
層レジスト24の加工を行い、ソース、トレイン形成領
域に間口を形成うる。この状態でSiイAンを100k
Vて5x 10’ 3cm−2注入し、ソース1ヘレ、
インのN千鳥濃度イオン注入層15.16を形成づる(
第2図(C))。次に試料を再び抵抗加熱蒸着装置に入
れ、SiOを4000人蒸着したあと残フ−Cいた3層
しジスト14でリフトオフ加工して、N中高濃度イオン
注入層25゜2G上にのみSiO膜27を残づ(第2図
(d))。
MESFETの実施例を、第2図(a)〜(f)を用い
て説明する。半絶縁性Qa A3基板21にSiイオン
を60k Vて2X 10” cm’注入して能動層と
なるイオン注入層22を形成する(第2図(a))。つ
づいてSi3N4膜23を1500人、ブラスマCvD
法で堆積する。その後、AZ1350Jレジスh 24
1を厚さ1μ塗イ11シたあと、抵抗加熱蒸着法により
5iOII5!242を3000人堆積し、再びAZ1
350Jレジスh 243を厚さ8000人塗布して3
層レジスト24を形成する(第2図(b))。そしてフ
ッ11〜リソグラフイでレジスト243をパターニング
したのち、反応性イオンエツチング法を用いて、順次3
層レジスト24の加工を行い、ソース、トレイン形成領
域に間口を形成うる。この状態でSiイAンを100k
Vて5x 10’ 3cm−2注入し、ソース1ヘレ、
インのN千鳥濃度イオン注入層15.16を形成づる(
第2図(C))。次に試料を再び抵抗加熱蒸着装置に入
れ、SiOを4000人蒸着したあと残フ−Cいた3層
しジスト14でリフトオフ加工して、N中高濃度イオン
注入層25゜2G上にのみSiO膜27を残づ(第2図
(d))。
この状態で注入イオンの活性化のためのアニールを行う
。典型的な条件は800℃20分である。
。典型的な条件は800℃20分である。
つづいて従来例と同様にソース、i〜レイン電(徊28
.29をAu QeとAuの積層構造にて形成しく第2
図(e))、ゲート電極30をr+<3o。
.29をAu QeとAuの積層構造にて形成しく第2
図(e))、ゲート電極30をr+<3o。
入)/Pt (1000人)、’All (3000人
)で形成づる(第2図(f))。
)で形成づる(第2図(f))。
こうして得られるGa As FETの相互コンタクタ
ンスはグー1〜長が1μmのもので180〜200m5
/sと大きく、これを使えば高速Ga As10が実現
できる。
ンスはグー1〜長が1μmのもので180〜200m5
/sと大きく、これを使えば高速Ga As10が実現
できる。
第1図(a)〜(f)は、従来のセルファライン型Ga
As FETの製造工程を示す図、第2図(a)〜(
f)は本発明の一実施例によるセルファライン型Ga
As FETの製造工程を示づ図である。 21・・・半絶縁性Ga As基板、22・・・イオン
注入層(能動層)、23・・・Si 3 N4膜、24
<241〜243)・・・3層レジストマスク、24
2・・・SiO膜(中間絶縁層)、25.26・・・高
濃度イオン注入層(ソース、ドレイン領域)、27・・
・SiO膜、28.29・・・ソース、トレイン電極、
30・・・ゲート電極。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第2 (a) (d)
As FETの製造工程を示す図、第2図(a)〜(
f)は本発明の一実施例によるセルファライン型Ga
As FETの製造工程を示づ図である。 21・・・半絶縁性Ga As基板、22・・・イオン
注入層(能動層)、23・・・Si 3 N4膜、24
<241〜243)・・・3層レジストマスク、24
2・・・SiO膜(中間絶縁層)、25.26・・・高
濃度イオン注入層(ソース、ドレイン領域)、27・・
・SiO膜、28.29・・・ソース、トレイン電極、
30・・・ゲート電極。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第2 (a) (d)
Claims (2)
- (1) 高抵抗半導体基板の一部領域に半導体能動層を
形成する工程と、この半導体能動層のソース、ドレイン
形成領域に開口を有する多層レジメ1〜マスクを形成−
リ−る工程と、この多層レジストマスクを用いC高密度
のイオン注入を行なうことにより高密度イオン注入層を
形成する工程と、当該多層レジストマスクを搭載した半
導体主面上に絶縁膜を形成した後、当該絶縁膜のうち前
記高密度イオン注入層に対向づる部分のみを残して他は
前記多層レジストマスクと共に除去する工程ど、前記高
密度イオン注入層を活性化させる熱処理工程と、前記絶
縁膜のうちソース電極およびトレイン電極形成領域に相
当づる部分を除去した後、当該部分にΔ−ミック接触と
なるソース電極d5よひドレイン電極を形成する工程と
、前記半導体能動層上の前記絶縁膜の間の領域にゲート
電極を形成する工程とを含む電界効果1〜ランジスタの
製造方法にJ3いて、前記多層レジストマスクの中間絶
縁層ならびに高密度イオン注入層形成後に11着する絶
縁膜をStO蒸着膜と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。 - (2) 前記高抵抗半導体基板はGa ASであり、S
iO蒸着膜は抵抗加熱による真空蒸着法によるものであ
る特許請求の範囲第1項記載の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 |
|---|---|---|---|
| JP59050257A JPS60194577A (ja) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP59050257A JPS60194577A (ja) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60194577A true JPS60194577A (ja) | 1985-10-03 |
Family
ID=12853923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59050257A Pending JPS60194577A (ja) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60194577A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03138938A (ja) * | 1989-10-24 | 1991-06-13 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5860574A (ja) * | 1981-10-06 | 1983-04-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電界効果トランジスタの製造方法 |
-
1984
- 1984-03-16 JP JP59050257A patent/JPS60194577A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5860574A (ja) * | 1981-10-06 | 1983-04-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電界効果トランジスタの製造方法 |
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| JPH03138938A (ja) * | 1989-10-24 | 1991-06-13 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
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