JP2000260975A - 電極構造 - Google Patents
電極構造Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 GaAs系HBTの耐熱性、耐湿性を向上さ
せ、素子の信頼性を向上させた電極構造を提供する。 【解決手段】 ベース電極1にTiを含まないPt/M
o/Pt/Au/Pt/Mo電極を用いる。InGaP
/GaAsHBTにおいて、ベース電極1にTiを含ま
ないPt/Mo/Pt/Au/Pt/Mo電極を用いる
ことで、ベース電極1形成後、ふっ酸系のエッチング液
を用いてもTiのエッチングによるベース電極1の剥が
れが生じず、熱安定性も向上する。
せ、素子の信頼性を向上させた電極構造を提供する。 【解決手段】 ベース電極1にTiを含まないPt/M
o/Pt/Au/Pt/Mo電極を用いる。InGaP
/GaAsHBTにおいて、ベース電極1にTiを含ま
ないPt/Mo/Pt/Au/Pt/Mo電極を用いる
ことで、ベース電極1形成後、ふっ酸系のエッチング液
を用いてもTiのエッチングによるベース電極1の剥が
れが生じず、熱安定性も向上する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電極構造、特にオ
ーミック電極の構造に関する。
ーミック電極の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、光通信用ICや、携帯電話用パワ
ーアンプを構成する素子にGaAs系ヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタ(HBT)を用いた報告がなされてい
る。GaAs系HBTのp型ベース層に対するコンタク
ト抵抗を低減する電極としてはしてはPt/Ti/Pt
/Auが従来用いられている。PtはP型GaAs層に
対してバリアハイトが低く、またPtとAsは350℃
程度の低温で金属間化合物を作り清浄な界面を形成する
ので、コンタクト抵抗が低減される。通常のHBTは図
9に示すような構造が一般的である。HBTのエミッ
タ、ベース、コレクタの各電極を形成するには以下に示
す工程が一般的に用いられている。まずSiO2等の絶
縁物1をウエハ全面に堆積し、その上にフォトレジスト
を電極形状にパターンニングし、SiO2をエッチング
した後、電極材料を真空蒸着し、リフトオフで電極パタ
ーンを形成する(図10a−c)。ベース電極、コレク
タ電極の形成に際しては、電極蒸着前にエッチングして
ベース層、コレクタ層を露出させておく。図10に示し
たように各電極が形成された後、これらを配線するため
にさらに上にSiO2等の絶縁物2を堆積し、コンタク
トホールを形成した後配線電極を形成する(図11a−
b)。
ーアンプを構成する素子にGaAs系ヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタ(HBT)を用いた報告がなされてい
る。GaAs系HBTのp型ベース層に対するコンタク
ト抵抗を低減する電極としてはしてはPt/Ti/Pt
/Auが従来用いられている。PtはP型GaAs層に
対してバリアハイトが低く、またPtとAsは350℃
程度の低温で金属間化合物を作り清浄な界面を形成する
ので、コンタクト抵抗が低減される。通常のHBTは図
9に示すような構造が一般的である。HBTのエミッ
タ、ベース、コレクタの各電極を形成するには以下に示
す工程が一般的に用いられている。まずSiO2等の絶
縁物1をウエハ全面に堆積し、その上にフォトレジスト
を電極形状にパターンニングし、SiO2をエッチング
した後、電極材料を真空蒸着し、リフトオフで電極パタ
ーンを形成する(図10a−c)。ベース電極、コレク
タ電極の形成に際しては、電極蒸着前にエッチングして
ベース層、コレクタ層を露出させておく。図10に示し
たように各電極が形成された後、これらを配線するため
にさらに上にSiO2等の絶縁物2を堆積し、コンタク
トホールを形成した後配線電極を形成する(図11a−
b)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記説明のように図1
0の構造の上に絶縁物2を堆積すると、電極と絶縁物1
との間のスペーサー部分に凹凸が生じており、絶縁物2
でこの部分を均一にカバーすることは難しい。そのた
め、凹凸部分で絶縁物2に微小なクラックが形成されて
しまう(図11−a)。このようなクラックは水の進入
経路となるため、耐湿性が低下し、素子の信頼性が著し
く低下する。このようなクラックの形成を回避するため
には、図10の構造を形成した後、フッ酸系のエッチン
グ液で絶縁物1を全面剥離し、再度SiO2等の絶縁物
3を全面に堆積する。このようにすれば、電極周辺でも
絶縁物3にはクラックは生じず、耐湿性が向上する(図
12)。
0の構造の上に絶縁物2を堆積すると、電極と絶縁物1
との間のスペーサー部分に凹凸が生じており、絶縁物2
でこの部分を均一にカバーすることは難しい。そのた
め、凹凸部分で絶縁物2に微小なクラックが形成されて
しまう(図11−a)。このようなクラックは水の進入
経路となるため、耐湿性が低下し、素子の信頼性が著し
く低下する。このようなクラックの形成を回避するため
には、図10の構造を形成した後、フッ酸系のエッチン
グ液で絶縁物1を全面剥離し、再度SiO2等の絶縁物
3を全面に堆積する。このようにすれば、電極周辺でも
絶縁物3にはクラックは生じず、耐湿性が向上する(図
12)。
【0004】ところが、Pt/Ti/Pt/Auのよう
なTiを含む電極でかつノンアロイ系の電極は、ふっ酸
系のエッチング液に浸されるとTiがエッチングされ電
極が剥がれるという問題がある。従ってTiを含まない
ベース電極が望まれている訳であるが、p型GaAsに
対して低コンタクト抵抗で弗酸系エッチャントで侵食さ
れない電極としては、Pt/Mo/Auが考えられる。
なTiを含む電極でかつノンアロイ系の電極は、ふっ酸
系のエッチング液に浸されるとTiがエッチングされ電
極が剥がれるという問題がある。従ってTiを含まない
ベース電極が望まれている訳であるが、p型GaAsに
対して低コンタクト抵抗で弗酸系エッチャントで侵食さ
れない電極としては、Pt/Mo/Auが考えられる。
【0005】ところが我々が独自に行った実験では、G
aAs上にPt/Mo/Auを真空蒸着し、350℃の
熱処理を加えるとAuがGaAs中に拡散することがわ
かった。図5に350℃の熱処理前後でのオージェ分析
の結果を示す。熱処理後にAuがGaAs基板側に拡散
していることがわかる。特にHBTのようなデバイスの
場合、ベース層は50nmと非常に薄いので、ベース電
極が拡散するとコレクタ層まで到達する恐れがある。ベ
ース電極がコレクタ層まで到達すると、ベース・コレク
タ間がショットキー接合になり、出力特性におけるオフ
セット電圧の増加をもたらす(図6)。HBTを用いて
アンプを作製する場合、オフセット電圧の増加は効率の
低下をもたらすので好ましくない。以上述べてきた理由
から、弗酸系エッチャントで侵食されずしかも熱処理を
加えてもメタルの拡散が生じない安定性の高いベース電
極が望まれている。
aAs上にPt/Mo/Auを真空蒸着し、350℃の
熱処理を加えるとAuがGaAs中に拡散することがわ
かった。図5に350℃の熱処理前後でのオージェ分析
の結果を示す。熱処理後にAuがGaAs基板側に拡散
していることがわかる。特にHBTのようなデバイスの
場合、ベース層は50nmと非常に薄いので、ベース電
極が拡散するとコレクタ層まで到達する恐れがある。ベ
ース電極がコレクタ層まで到達すると、ベース・コレク
タ間がショットキー接合になり、出力特性におけるオフ
セット電圧の増加をもたらす(図6)。HBTを用いて
アンプを作製する場合、オフセット電圧の増加は効率の
低下をもたらすので好ましくない。以上述べてきた理由
から、弗酸系エッチャントで侵食されずしかも熱処理を
加えてもメタルの拡散が生じない安定性の高いベース電
極が望まれている。
【0006】
【課題を解決するための手段】MoとAuは350℃程
度の温度では熱的に安定であるが、Moの下層にPtと
Asの金属間化合物が形成されるとMo中をAuが拡散
していく。このようなAuの拡散を防ぐにはMoとAu
の間にPtを挿入することが有効である。GaAs上に
Pt/Mo/Pt/Auを真空蒸着し、350℃の熱処
理前後でのオージェ分析の結果を図7に示す。熱処理前
後でAuの拡散は生じておらず、Pt/Mo/Pt/A
uがGaAsに対して熱的に安定なメタルであることが
わかる。
度の温度では熱的に安定であるが、Moの下層にPtと
Asの金属間化合物が形成されるとMo中をAuが拡散
していく。このようなAuの拡散を防ぐにはMoとAu
の間にPtを挿入することが有効である。GaAs上に
Pt/Mo/Pt/Auを真空蒸着し、350℃の熱処
理前後でのオージェ分析の結果を図7に示す。熱処理前
後でAuの拡散は生じておらず、Pt/Mo/Pt/A
uがGaAsに対して熱的に安定なメタルであることが
わかる。
【0007】この場合のPtはMoとAuとの相互拡散
を防止するために用いられるバリアメタルの働きではな
く、PtとGaAsが反応してPtAs2の金属間化合
物が形成された場合に活性となるAuとMoの反応を抑
制する働きをもっている。図8にGaAs上にMo/A
uを空蒸着し、350℃の熱処理前後でのラザフォード
後方散乱(RBS)の分析結果を示す。下層にGaAs
とPtとの反応層が無い場合、MoとAu自体は熱的に
安定であることが、この結果からわかる。従って熱安定
性が高く、しかも弗酸処理をしても侵食されないベース
電極としてはPt/Mo/Pt/Auをいう積層電極が
有効である。
を防止するために用いられるバリアメタルの働きではな
く、PtとGaAsが反応してPtAs2の金属間化合
物が形成された場合に活性となるAuとMoの反応を抑
制する働きをもっている。図8にGaAs上にMo/A
uを空蒸着し、350℃の熱処理前後でのラザフォード
後方散乱(RBS)の分析結果を示す。下層にGaAs
とPtとの反応層が無い場合、MoとAu自体は熱的に
安定であることが、この結果からわかる。従って熱安定
性が高く、しかも弗酸処理をしても侵食されないベース
電極としてはPt/Mo/Pt/Auをいう積層電極が
有効である。
【0008】通常ベース電極を形成した後、その上にS
iO2やSiNなどの層間絶縁膜を形成する。その場
合、SiO2やSiNなどとベース電極との密着性を向
上させるため、ベース電極最上層にTiやMoなどの薄
膜層を形成するのが効果的である。そこでPt/Mo/
Pt/Au/Moという積層構造が考えられるわけであ
るが、この場合MoとAuが直接接触しているため、下
層にGaAsとPtの反応層があるとAuが上層に拡散
してしまう。従ってベース電極としてはPt/Mo/P
t/Au/Pt/Moとし、AuとPtを直接接触させ
ないことが、最も有効な電極構造となる。
iO2やSiNなどの層間絶縁膜を形成する。その場
合、SiO2やSiNなどとベース電極との密着性を向
上させるため、ベース電極最上層にTiやMoなどの薄
膜層を形成するのが効果的である。そこでPt/Mo/
Pt/Au/Moという積層構造が考えられるわけであ
るが、この場合MoとAuが直接接触しているため、下
層にGaAsとPtの反応層があるとAuが上層に拡散
してしまう。従ってベース電極としてはPt/Mo/P
t/Au/Pt/Moとし、AuとPtを直接接触させ
ないことが、最も有効な電極構造となる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明における第一の実施形態に
ついて説明する。まずGaAs基板上にn型ドーピング
濃度5×1018cm―3のGaAsコレクタコンタク
ト層500nm、その上にn型ドーピング濃度5×10
16cm―3GaASコレクタ層500nm、その上に
p型ドーピング濃度5×1019cm―3のGaAsベ
ース層50nm、その上にn型ドーピング濃度3×10
17cm―3のIn0.5Ga 0.5Pパッシベーショ
ン層30nm、その上にGaAs/InGaAsエミッ
タコンタクト層を順次エピタキシャル成長する。
ついて説明する。まずGaAs基板上にn型ドーピング
濃度5×1018cm―3のGaAsコレクタコンタク
ト層500nm、その上にn型ドーピング濃度5×10
16cm―3GaASコレクタ層500nm、その上に
p型ドーピング濃度5×1019cm―3のGaAsベ
ース層50nm、その上にn型ドーピング濃度3×10
17cm―3のIn0.5Ga 0.5Pパッシベーショ
ン層30nm、その上にGaAs/InGaAsエミッ
タコンタクト層を順次エピタキシャル成長する。
【0010】このウエハにWSiをスパッタで積層する
(図1−a)。まずレジストでエミッタ電極パターンを
形成し、これをマスクにリアクティブイオンエッチング
(RIE)でWSiパターンニングする(図1−b)。
次にSiO2を全面に堆積し(図1−c)その上にレジ
ストでエミッタメサパターンを形成する。次にNH4F
でSiO2をエッチングした後、燐酸系エッチング液で
GaAs/InGaAsエミッタコンタクト層をエッチ
ングしIn0.5Ga0.5Pパッシベーション層を露
出させる(図2−a)。次にレジスト除去し、NH4F
でSiO2を全面剥離した後、再度SiO2を堆積する
(図2−b)。
(図1−a)。まずレジストでエミッタ電極パターンを
形成し、これをマスクにリアクティブイオンエッチング
(RIE)でWSiパターンニングする(図1−b)。
次にSiO2を全面に堆積し(図1−c)その上にレジ
ストでエミッタメサパターンを形成する。次にNH4F
でSiO2をエッチングした後、燐酸系エッチング液で
GaAs/InGaAsエミッタコンタクト層をエッチ
ングしIn0.5Ga0.5Pパッシベーション層を露
出させる(図2−a)。次にレジスト除去し、NH4F
でSiO2を全面剥離した後、再度SiO2を堆積する
(図2−b)。
【0011】さらにその上にレジストでベース電極パタ
ーンを形成する。その後、塩酸系のエッチャング液で、
InGaP層をエッチングしベース層を露出させ、Pt
5nm、Mo 15nm、Pt 30nm、Au 1
50nm、Pt 20nm、Mo 10nmの積層膜1
を順次真空蒸着し、リフトオフでベース電極パターン1
を形成する(図2−c)。この後350℃の熱処理でP
tとGaAsとの間で金属間化合物を形成させる。次に
レジストでベース層のメサ分離パターンを形成し、NH
4FでSiO2をエッチングした後、燐酸系エッチング
液でベース層をエッチングしベース層の分離を行う(図
3−a)。
ーンを形成する。その後、塩酸系のエッチャング液で、
InGaP層をエッチングしベース層を露出させ、Pt
5nm、Mo 15nm、Pt 30nm、Au 1
50nm、Pt 20nm、Mo 10nmの積層膜1
を順次真空蒸着し、リフトオフでベース電極パターン1
を形成する(図2−c)。この後350℃の熱処理でP
tとGaAsとの間で金属間化合物を形成させる。次に
レジストでベース層のメサ分離パターンを形成し、NH
4FでSiO2をエッチングした後、燐酸系エッチング
液でベース層をエッチングしベース層の分離を行う(図
3−a)。
【0012】次にレジストを除去し、NH4FでSiO
2を全面剥離した後、再度SiO2を堆積する。次にレ
ジストでコレクタ電極パターンを形成した後、NH4F
でSiO2をエッチングし、次に燐酸系エッチング液で
コレクタ層をエッチングし、コレクタコンタクト層を露
出させる。こうした後コレクタ電極AuGe/Ni/T
i/Pt/Au/Mo2を蒸着し、リフトオフによりコ
レクタ電極2を形成する。この後370℃程度の熱処理
によりコレクタ電極を合金化させる(図3−b)。
2を全面剥離した後、再度SiO2を堆積する。次にレ
ジストでコレクタ電極パターンを形成した後、NH4F
でSiO2をエッチングし、次に燐酸系エッチング液で
コレクタ層をエッチングし、コレクタコンタクト層を露
出させる。こうした後コレクタ電極AuGe/Ni/T
i/Pt/Au/Mo2を蒸着し、リフトオフによりコ
レクタ電極2を形成する。この後370℃程度の熱処理
によりコレクタ電極を合金化させる(図3−b)。
【0013】次にNH4FでSiO2を全面剥離した
後、再度SiO2を堆積する。この時、コレクタ電極は
Tiを含んでいるが、合金化されているためNH4Fに
よるTiのエッチングは起こらず、電極剥がれは生じな
い。またベース電極、コレクタ電極の最上層のMoはS
iO2との密着性を向上させるために形成している。
後、再度SiO2を堆積する。この時、コレクタ電極は
Tiを含んでいるが、合金化されているためNH4Fに
よるTiのエッチングは起こらず、電極剥がれは生じな
い。またベース電極、コレクタ電極の最上層のMoはS
iO2との密着性を向上させるために形成している。
【0014】次にエミッタ、ベース、コレクタ電極上に
各々コンタクトを形成し、配線電極1を形成する(図3
−c)。さらにこの上にSiN膜を形成し、配線電極1
へのコンタクトホールを形成した後、配線電極2を形成
し多層配線構造を形成する(図4)。こうしてHBT
ICが形成されるが、図に示すような凹凸がないため、
SiO2膜にも、その上のSiN膜にもクラックは生じ
ず、耐湿性は向上する。
各々コンタクトを形成し、配線電極1を形成する(図3
−c)。さらにこの上にSiN膜を形成し、配線電極1
へのコンタクトホールを形成した後、配線電極2を形成
し多層配線構造を形成する(図4)。こうしてHBT
ICが形成されるが、図に示すような凹凸がないため、
SiO2膜にも、その上のSiN膜にもクラックは生じ
ず、耐湿性は向上する。
【0015】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ことがなく、例えば、本発明はベース電極以外の電極に
も適用できる。
ことがなく、例えば、本発明はベース電極以外の電極に
も適用できる。
【0016】その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施することが可能である。
種々変形して実施することが可能である。
【0017】
【発明の効果】本発明を用いることで、GaAs系HB
Tのベース電極等の耐熱性が向上し、またHBTとして
の耐湿性も向上し、素子の信頼性が向上する。
Tのベース電極等の耐熱性が向上し、またHBTとして
の耐湿性も向上し、素子の信頼性が向上する。
【図1】本発明に係わる第一の実施形態のHBTの製造
を説明するための工程断面図。
を説明するための工程断面図。
【図2】本発明に係わる第一の実施形態のHBTの製造
を説明するための工程断面図。
を説明するための工程断面図。
【図3】本発明に係わる第一の実施形態のHBTの製造
を説明するための工程断面図。
を説明するための工程断面図。
【図4】本発明に係わる第一の実施形態のHBTの製造
を説明するための工程断面図。
を説明するための工程断面図。
【図5】GaAs/Pt/Mo/Auにおける熱処理前
後でのオージェ分析を示す図。
後でのオージェ分析を示す図。
【図6】ベース電極がコレクタ電極へ拡散した場合のオ
フセット電圧の変化を示した図。
フセット電圧の変化を示した図。
【図7】GaAs/Pt/Mo/Pt/Auにおける熱
処理前後でのオージェ分析を示す図。
処理前後でのオージェ分析を示す図。
【図8】GaAs/Mo/Auにおける熱処理前後での
RBSによる分析結果を示す図。
RBSによる分析結果を示す図。
【図9】ヘテロ接合バイポーラトランジスタの基本構造
を示す概略断面図。
を示す概略断面図。
【図10】従来の電極の作製プロセスを示す概略断面
図。
図。
【図11】従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタ構
造における課題を示す断面図。
造における課題を示す断面図。
【図12】従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタ構
造における課題を示す断面図。
造における課題を示す断面図。
1 ベース電極パターン 2 コレクタ電極
Claims (5)
- 【請求項1】 III−V族化合物半導体層の上にPtが
接して形成され、この上にMoとAuが間にPtを介在
させて形成され、MoとAuは直接接せず、前記III−
V族化合物半導体層と接するPtと当該III−V族化合
物半導体とが金属間化合物を形成し、この金属間化合物
の厚さが20nm以下であることを特徴とする電極構
造。 - 【請求項2】 一導電型のIII−V族化合物半導体層上
に選択的にPtが接して形成され、この上にMoとAu
が間にPtを介在させて形成され、MoとAuは直接接
せず、前記III−V族化合物半導体層と接するPtと当
該III−V族化合物半導体とが金属間化合物を形成する
ことを特徴とする電極構造。 - 【請求項3】 請求項1、請求項2に記載の電極がPt
/Mo/Pt/Auの積層電極より構成されていること
を特徴とする電極構造。 - 【請求項4】 III−V族化合物半導体層の上にPtが
接して形成され、前記III−V族化合物半導体層と接す
るPtと当該III−V族化合物半導体とが金属間化合物
を形成する電極構造であり、Pt/Mo/Pt/Au/
Pt/Moの積層電極より構成されていることを特徴と
する電極構造。 - 【請求項5】 請求項1、請求項2、請求項3、請求項
4に記載のIII−V族化合物半導体層とPtとの金属間
化合物がAsとPtとで形成される金属間化合物を含む
ことを特徴とする電極構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11061699A JP2000260975A (ja) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | 電極構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11061699A JP2000260975A (ja) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | 電極構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000260975A true JP2000260975A (ja) | 2000-09-22 |
Family
ID=13178770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11061699A Pending JP2000260975A (ja) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | 電極構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000260975A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6368929B1 (en) * | 2000-08-17 | 2002-04-09 | Motorola, Inc. | Method of manufacturing a semiconductor component and semiconductor component thereof |
-
1999
- 1999-03-09 JP JP11061699A patent/JP2000260975A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6368929B1 (en) * | 2000-08-17 | 2002-04-09 | Motorola, Inc. | Method of manufacturing a semiconductor component and semiconductor component thereof |
| US6855965B2 (en) | 2000-08-17 | 2005-02-15 | Freescale Semiconductor, Inc. | Method of manufacturing a semiconductor component and semiconductor component thereof |
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