JPH02232940A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH02232940A JPH02232940A JP5341989A JP5341989A JPH02232940A JP H02232940 A JPH02232940 A JP H02232940A JP 5341989 A JP5341989 A JP 5341989A JP 5341989 A JP5341989 A JP 5341989A JP H02232940 A JPH02232940 A JP H02232940A
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Landscapes
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置の製造方法、特にガリウムヒ素シ
ッットキー障壁接合ゲート型電界効果トランジスタの製
造方法に関する。
ッットキー障壁接合ゲート型電界効果トランジスタの製
造方法に関する。
ガリウムヒ素ショットキー障壁接合ゲート型電界効果ト
ランジスタ(以後GaAs −MESFETと記す)は
高速動作が可能であり、マイクロ波,ミリ波帯素子とし
て重要である。また特に、駆動素子としてノーマリオフ
型のGaAs −MESFETを用いると、消費電力も
少なくて済むという利点を持つため、大規模な集積回路
では有利となり現在開発が進められている。ノーマリオ
フ型のGaAs−MESFETの高性能化には、ゲート
電極とソース電極およびドレイン電極との間の表面空乏
層の影響を抑え、ソース抵抗およびドレイン抵抗を小さ
くすること、さらにゲート電極自体の抵抗を小さくする
ことが重要である。
ランジスタ(以後GaAs −MESFETと記す)は
高速動作が可能であり、マイクロ波,ミリ波帯素子とし
て重要である。また特に、駆動素子としてノーマリオフ
型のGaAs −MESFETを用いると、消費電力も
少なくて済むという利点を持つため、大規模な集積回路
では有利となり現在開発が進められている。ノーマリオ
フ型のGaAs−MESFETの高性能化には、ゲート
電極とソース電極およびドレイン電極との間の表面空乏
層の影響を抑え、ソース抵抗およびドレイン抵抗を小さ
くすること、さらにゲート電極自体の抵抗を小さくする
ことが重要である。
従来のGaAs−MESFETは、例えば特願昭62−
123775号明細書によれば、第2図(a)〜(f)
の工程により製造されていた。
123775号明細書によれば、第2図(a)〜(f)
の工程により製造されていた。
まず、第2図(a)に示すように、半絶縁性GaAs基
板1上に、例えばキャリア濃度I XIO”cm−’,
厚さ0.1μmのn型GaAs動作層5を形成する。
板1上に、例えばキャリア濃度I XIO”cm−’,
厚さ0.1μmのn型GaAs動作層5を形成する。
次に、第2図(b)に示すように、こ.のn型GaAs
動作層5上にこのn型GaAs動作層5とショットキー
接合を形成する高融点金属のシリサイド(例えばタング
ステンシリサイド)層2を形成する。
動作層5上にこのn型GaAs動作層5とショットキー
接合を形成する高融点金属のシリサイド(例えばタング
ステンシリサイド)層2を形成する。
次に、第2図(C)に示すように、高融点金属のシリサ
イド層2をマスクとしてSt+をイオン注入し、窒化ケ
イ素膜で覆って熱処理.活性化した後、窒化ケイ素膜を
除去しn型GaAs動作層5より少しだけキャリア濃度
の高い導電領域5a,6bを形成する。この導電領域6
a,6bのキャリア濃度をあまり高くしないのは短チャ
ネル効果を抑制するためである。
イド層2をマスクとしてSt+をイオン注入し、窒化ケ
イ素膜で覆って熱処理.活性化した後、窒化ケイ素膜を
除去しn型GaAs動作層5より少しだけキャリア濃度
の高い導電領域5a,6bを形成する。この導電領域6
a,6bのキャリア濃度をあまり高くしないのは短チャ
ネル効果を抑制するためである。
次に、第2図(d)に示すように、酸化ケイ素膜を形成
した後、リアクティブイオンエッチング法により酸化ケ
イ素膜を異方性エッチングし、高融点金属のシリサイド
層2の近傍にのみ酸化ケイ素膜を残して側壁8を形成す
る。
した後、リアクティブイオンエッチング法により酸化ケ
イ素膜を異方性エッチングし、高融点金属のシリサイド
層2の近傍にのみ酸化ケイ素膜を残して側壁8を形成す
る。
次に、第2図(e)に示すように、n型GaAS導電領
域6a,6b上にのみ、例えばMOCVD法を用いて高
濃度n型Ga,As層7a−,7bを選択的にエピタキ
シャル成長させる。
域6a,6b上にのみ、例えばMOCVD法を用いて高
濃度n型Ga,As層7a−,7bを選択的にエピタキ
シャル成長させる。
最後に、第2図(f)に示すように、全面にオーム性電
極用金属膜として金−ゲルマニウム合金およびニッケル
(以後AuGe/Niと記す)を真空蒸着した後、パタ
ーニングし、熱処理することによってAuCe/Nfを
合金化し、高濃度n型G.aAs層7a,Tb上にオー
ム性電極のソース電極3およびドレイン電極4を形成す
る。
極用金属膜として金−ゲルマニウム合金およびニッケル
(以後AuGe/Niと記す)を真空蒸着した後、パタ
ーニングし、熱処理することによってAuCe/Nfを
合金化し、高濃度n型G.aAs層7a,Tb上にオー
ム性電極のソース電極3およびドレイン電極4を形成す
る。
上記従来方法では、オーム性のソースおよびドレイン電
極を得るためにAuGe/Niの全面真空蒸着後バター
ニングし、熱処理するという複雑な工程を必要としてい
た。更にこの方法ではパターニング時にマスク余裕が必
要なことから、ソースおよびドレイン電極とゲート電極
との間に大きな間隔があいてしまい、この間の寄生抵抗
を減らすための対策が必要となる。寄生抵抗が大きいと
FET特性が悪化し、間隔のばらつき(寄生抵抗のばら
つき)による特性のばらつきも大きくなる。
極を得るためにAuGe/Niの全面真空蒸着後バター
ニングし、熱処理するという複雑な工程を必要としてい
た。更にこの方法ではパターニング時にマスク余裕が必
要なことから、ソースおよびドレイン電極とゲート電極
との間に大きな間隔があいてしまい、この間の寄生抵抗
を減らすための対策が必要となる。寄生抵抗が大きいと
FET特性が悪化し、間隔のばらつき(寄生抵抗のばら
つき)による特性のばらつきも大きくなる。
上記従来方法ではこの寄生抵抗を減らし、また熱処理に
よる合金化後のコンタクト抵抗も十分低く抑えるために
、ソースおよびドレイン領域に高濃度n型GaAsエピ
タキシャル成長層をゲート電極に近接して設けている。
よる合金化後のコンタクト抵抗も十分低く抑えるために
、ソースおよびドレイン領域に高濃度n型GaAsエピ
タキシャル成長層をゲート電極に近接して設けている。
しかし、この高濃度層のシート抵抗を十分に低くするた
めには、例えば5.OX10”cm−’以上の高い不純
物濃度でも、少なくとも2000〜aooo人以上の厚
みが必要である。厚いとそれだけ成長時間が長くかかり
スループットは悪くなる。
めには、例えば5.OX10”cm−’以上の高い不純
物濃度でも、少なくとも2000〜aooo人以上の厚
みが必要である。厚いとそれだけ成長時間が長くかかり
スループットは悪くなる。
また上記従来方法では、ゲート電極に酸化ケイ素膜の側
壁を設け、これをマスクとして高濃度n型GaAsJi
を選択的にエピタキシャル成長していた。そのためエピ
タキシャル成長中の高温に耐えるゲート電極材料として
高融点金属のシリサイドを用いる必要があった。しかし
高融点金属のシリサイドは比較的抵抗が高く、そのため
ゲート抵抗が増大し高周波特性が悪化するという問題点
があった。これを改善するための試みとしては、ゲート
電極上に例えばT型Au電極を後工程で形成する方法が
あるが、プロセスが極めて複雑化してしまい問題となる
。
壁を設け、これをマスクとして高濃度n型GaAsJi
を選択的にエピタキシャル成長していた。そのためエピ
タキシャル成長中の高温に耐えるゲート電極材料として
高融点金属のシリサイドを用いる必要があった。しかし
高融点金属のシリサイドは比較的抵抗が高く、そのため
ゲート抵抗が増大し高周波特性が悪化するという問題点
があった。これを改善するための試みとしては、ゲート
電極上に例えばT型Au電極を後工程で形成する方法が
あるが、プロセスが極めて複雑化してしまい問題となる
。
本発明の目的はこのような従来技術の欠点を克服し、寄
生抵抗が極めて低く、プロセスの簡略なガリウムヒ素シ
ョットキー障壁接合ゲート型電界効果トランジスタの製
造方法を提供することにある。
生抵抗が極めて低く、プロセスの簡略なガリウムヒ素シ
ョットキー障壁接合ゲート型電界効果トランジスタの製
造方法を提供することにある。
本発明のガイドヒ素ショットキー障壁接合ゲート型電界
効果トランジスタの製造方法は、半絶縁性ガリウムヒ素
基板上に設けられたn型ガリウムヒ素動作層の表面全面
に酸化ケイ素膜を形成した後、この酸化ケイ素膜にソー
スおよびドレイン領域の開口部を設ける工程と、 全面に窒化ケイ素膜を形成した後、異方性のドライエッ
チングによりエッチングし前記酸化ケイ素膜のソースお
よびドレイン領域開口部の周囲側壁にのみ窒化ケイ素膜
を残す工程と、 前記ソースおよびドレイン領域開口部上、すなわち前記
n型ガリウムヒ素動作層露出表面上にのみl XIO1
9cm−3以上の高濃度n型ガリ.ウムヒ素層を選択的
にエピタキシャル成長させる工程と、ゲート6U域部分
の前記酸化ケイ素膜を除去して開口部を設ける工程と、 前記高濃度n型ガリウムヒ素エピタキシャル層上とゲー
ト頷域開口部上にのみアルミニウム金属層あるいはアル
ミニウム金属の化合物層を選択的に成長させる工程とを
含むことを特徴とする。
効果トランジスタの製造方法は、半絶縁性ガリウムヒ素
基板上に設けられたn型ガリウムヒ素動作層の表面全面
に酸化ケイ素膜を形成した後、この酸化ケイ素膜にソー
スおよびドレイン領域の開口部を設ける工程と、 全面に窒化ケイ素膜を形成した後、異方性のドライエッ
チングによりエッチングし前記酸化ケイ素膜のソースお
よびドレイン領域開口部の周囲側壁にのみ窒化ケイ素膜
を残す工程と、 前記ソースおよびドレイン領域開口部上、すなわち前記
n型ガリウムヒ素動作層露出表面上にのみl XIO1
9cm−3以上の高濃度n型ガリ.ウムヒ素層を選択的
にエピタキシャル成長させる工程と、ゲート6U域部分
の前記酸化ケイ素膜を除去して開口部を設ける工程と、 前記高濃度n型ガリウムヒ素エピタキシャル層上とゲー
ト頷域開口部上にのみアルミニウム金属層あるいはアル
ミニウム金属の化合物層を選択的に成長させる工程とを
含むことを特徴とする。
本発明のガリウムヒ素ショットキー障壁接合ゲート型電
界効果トランジスタの製造方法によれば、高濃度n型ガ
リウムヒ素エピタキシャル層上(ソースおよびドレイン
領域)およびn型ガリウムヒ素動作層露出表面上(ゲー
ト領域)にのみアルミニウム金属層あるいはアルミニウ
ム金属の化合物層を選択的に成長させる。そのためソー
スおよびドレイン電極とゲート電極とを近接してセルフ
・アラインで形成できる。さらに高濃度n型ガリウムヒ
素層のキャリア濃度をl XIO19cm−”以上とす
るので、キャリアのトンネリング効果によってソースお
よびドレイン電極は熱処理による合金化をしなくてもオ
ーム性電極となる。
界効果トランジスタの製造方法によれば、高濃度n型ガ
リウムヒ素エピタキシャル層上(ソースおよびドレイン
領域)およびn型ガリウムヒ素動作層露出表面上(ゲー
ト領域)にのみアルミニウム金属層あるいはアルミニウ
ム金属の化合物層を選択的に成長させる。そのためソー
スおよびドレイン電極とゲート電極とを近接してセルフ
・アラインで形成できる。さらに高濃度n型ガリウムヒ
素層のキャリア濃度をl XIO19cm−”以上とす
るので、キャリアのトンネリング効果によってソースお
よびドレイン電極は熱処理による合金化をしなくてもオ
ーム性電極となる。
以上のように、本発明の製造方法によればプロセスの簡
略化が可能となる。また従来のように合金化処理の必要
がないため、さらに高濃度n型ガリウムヒ素層上全面に
ソースまたはドレイン電極が形成されており、この高濃
度n型層のシート抵抗は高くてもよいため、高濃度n型
ガリウムヒ素層の厚みとしては数百人以下で十分で、成
長時間は短くてすみ、スループットを向上させることが
できる。
略化が可能となる。また従来のように合金化処理の必要
がないため、さらに高濃度n型ガリウムヒ素層上全面に
ソースまたはドレイン電極が形成されており、この高濃
度n型層のシート抵抗は高くてもよいため、高濃度n型
ガリウムヒ素層の厚みとしては数百人以下で十分で、成
長時間は短くてすみ、スループットを向上させることが
できる。
また本発明の電界効果トランジスタの製造方法によれば
、ゲート電極の形成は、高温での高濃度n型ガリウムヒ
素層の形成よりも後に行う。そのためゲート電極には耐
熱性くi属を用いる必要がなく、抵抗の低いアルミニウ
ムを用いることができるため、ゲート抵抗を極めて低く
抑えられる。
、ゲート電極の形成は、高温での高濃度n型ガリウムヒ
素層の形成よりも後に行う。そのためゲート電極には耐
熱性くi属を用いる必要がなく、抵抗の低いアルミニウ
ムを用いることができるため、ゲート抵抗を極めて低く
抑えられる。
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
第1図(a)〜(g)は本発明の一実施例を示す製造工
程の各段階における断面図である。
程の各段階における断面図である。
まず、第1図(a)に示すように、半絶縁性GaAs基
板1上に、例えばキャリア濃度l×1017cm−”,
厚さ0.1μmのn型GaAs動作N5を形成する。
板1上に、例えばキャリア濃度l×1017cm−”,
厚さ0.1μmのn型GaAs動作N5を形成する。
次に、第1図(b)に示すように、n型GaAS動作層
5の表面全面に例えば厚さ5000人の酸化ケイ素膜を
形成後、ソースおよびドレイン領域の開口部を設け、酸
化ケイ素膜パターン15を形成する。
5の表面全面に例えば厚さ5000人の酸化ケイ素膜を
形成後、ソースおよびドレイン領域の開口部を設け、酸
化ケイ素膜パターン15を形成する。
次に、第1図(C)に示すように、酸化ケイ素膜パター
ン15をマスクとして例えばSt+を加速エネルギー5
0keV.ドーズ量6.OX10目cm−”でイオン注
入して、n型GaAs動作層5より少しだけキャリア濃
度の高い導電領域6a,6bを形成する。この後、例え
ば厚さ3500人の窒化ケイ素膜で覆い800’C,
15分間の熱処理を行い、イオン注入層であるところの
導電領域6a,6bを活性化する。この導電領域6a,
6bのキャリア濃度をあまり高くしないのは短チャネル
効果を抑制するためである。
ン15をマスクとして例えばSt+を加速エネルギー5
0keV.ドーズ量6.OX10目cm−”でイオン注
入して、n型GaAs動作層5より少しだけキャリア濃
度の高い導電領域6a,6bを形成する。この後、例え
ば厚さ3500人の窒化ケイ素膜で覆い800’C,
15分間の熱処理を行い、イオン注入層であるところの
導電領域6a,6bを活性化する。この導電領域6a,
6bのキャリア濃度をあまり高くしないのは短チャネル
効果を抑制するためである。
次に、第1図(d)に示すように、CF4ガスを用いた
りアクティブイオンエッチングにより窒化ケイ素膜を異
方性エッチングし、酸化ケイ素膜パターン15の近傍に
のみ窒化ケイ素膜を残して側壁8を形成する。
りアクティブイオンエッチングにより窒化ケイ素膜を異
方性エッチングし、酸化ケイ素膜パターン15の近傍に
のみ窒化ケイ素膜を残して側壁8を形成する。
次に、第1図(e)に示すように、n型GaAS導電領
域6a,6b上にのみ例えばキャリア濃度1.2X10
lqcm−’,厚゜さ200人の高濃度n型GaAs層
7a,7bを選択的にエピタキシャル成長させる。この
エピタキシャル成長層を形成する方法としては、例えば
トリメチルガリウム(TMG)アルシ7(ASH.),
セレン化水素(H=Se)を原料ガスとしたMOCVD
法を用いることができる。
域6a,6b上にのみ例えばキャリア濃度1.2X10
lqcm−’,厚゜さ200人の高濃度n型GaAs層
7a,7bを選択的にエピタキシャル成長させる。この
エピタキシャル成長層を形成する方法としては、例えば
トリメチルガリウム(TMG)アルシ7(ASH.),
セレン化水素(H=Se)を原料ガスとしたMOCVD
法を用いることができる。
次に、第1図(f)に示すように、ゲート領域部分の酸
化ケイ素膜パターン15を除去して開口部を設け、さら
に第1図(g)に示すように、高濃度n型GaAsエピ
タキシャル層7a,7b上およびゲート領域開口部に厚
さ4000人のアノレミニウム金属層を選択的に成長さ
せる。この結果オーム性のソース電極13およびドレイ
ン電極14とショットキー性のゲート電極12とが形成
される。このアルミニウム電極層を形成する方法として
は、例えばトリイソブチルアルミニウム(TIBA)や
、またはジエチルアルミニウムクロライド(DEAZC
Z)を原料ガスとしたCVD法を用いることができる。
化ケイ素膜パターン15を除去して開口部を設け、さら
に第1図(g)に示すように、高濃度n型GaAsエピ
タキシャル層7a,7b上およびゲート領域開口部に厚
さ4000人のアノレミニウム金属層を選択的に成長さ
せる。この結果オーム性のソース電極13およびドレイ
ン電極14とショットキー性のゲート電極12とが形成
される。このアルミニウム電極層を形成する方法として
は、例えばトリイソブチルアルミニウム(TIBA)や
、またはジエチルアルミニウムクロライド(DEAZC
Z)を原料ガスとしたCVD法を用いることができる。
また選択成長が可能で抵抗が十分低ければ、アルミニウ
ム金属の化合物層、例えばアルミニウムーシリコン合金
層を電極として用いてもよい。
ム金属の化合物層、例えばアルミニウムーシリコン合金
層を電極として用いてもよい。
なお、上記の一実施例では、高濃度n型GaAskiを
形成する方法としてMOCVD法を用いたが、選択的な
エピタキシャル成長と1.OXIQ”cm−’以上の高
濃度ドーピングが可能な方法ならばよく、例えばハイド
ライド気相成長法でもよい。さらに原子層エピタキシャ
ル成長法を適用すれば、薄い膜を均一かつ再現性良く成
長できるため高い信頼性が得られる。
形成する方法としてMOCVD法を用いたが、選択的な
エピタキシャル成長と1.OXIQ”cm−’以上の高
濃度ドーピングが可能な方法ならばよく、例えばハイド
ライド気相成長法でもよい。さらに原子層エピタキシャ
ル成長法を適用すれば、薄い膜を均一かつ再現性良く成
長できるため高い信頼性が得られる。
以上説明したように本発明の製造方法によれば、ソース
およびドレイン電極とゲート電極とを近接してセルフ・
アラインで形成でき、さらにソースおよびドレイン電極
はノンアロイでオーム性電極となるためプロセスの簡略
化が可能であり、またゲート電極には抵抗の低いアルミ
ニウムを用いることができるために寄生抵抗が極めて低
いガリウムヒ素ショットキー障壁接合ゲート型電界効果
トランジスタが得られる。
およびドレイン電極とゲート電極とを近接してセルフ・
アラインで形成でき、さらにソースおよびドレイン電極
はノンアロイでオーム性電極となるためプロセスの簡略
化が可能であり、またゲート電極には抵抗の低いアルミ
ニウムを用いることができるために寄生抵抗が極めて低
いガリウムヒ素ショットキー障壁接合ゲート型電界効果
トランジスタが得られる。
第1図は本発明の電界効果トランジスタの製造工程の各
段階における断面図、 第2図は従来の電界効果トランジスタの製造工程の各段
階における断面図である。 1・・・・・半絶縁性GaAs基板 2・・・・・高融点金属層 3・・・・・ソース電極 4・・・・・ドレイン電極 5・・・・・n型GaAs動作層 6a,6b・導電領域 7a,7b・高濃度n型GaAs層 8・・・・・側壁 12・・・・・ゲー}/l電極 l3・・・・・ソースAl電極 14・・・・・ドレインAl電極 l5・・・・・酸化ケイ素膜パターン (b) (e) (C) (f) 代理人 弁理士 岩 佐 義 幸 第 1 図
段階における断面図、 第2図は従来の電界効果トランジスタの製造工程の各段
階における断面図である。 1・・・・・半絶縁性GaAs基板 2・・・・・高融点金属層 3・・・・・ソース電極 4・・・・・ドレイン電極 5・・・・・n型GaAs動作層 6a,6b・導電領域 7a,7b・高濃度n型GaAs層 8・・・・・側壁 12・・・・・ゲー}/l電極 l3・・・・・ソースAl電極 14・・・・・ドレインAl電極 l5・・・・・酸化ケイ素膜パターン (b) (e) (C) (f) 代理人 弁理士 岩 佐 義 幸 第 1 図
Claims (1)
- (1)半絶縁性ガリウムヒ素基板上に設けられたn型ガ
リウムヒ素動作層の表面全面に酸化ケイ素膜を形成した
後、この酸化ケイ素膜にソースおよびドレイン領域の開
口部を設ける工程と、 全面に窒化ケイ素膜を形成した後、異方性のドライエッ
チングによりエッチングし前記酸化ケイ素膜のソースお
よびドレイン領域開口部の周囲側壁にのみ窒化ケイ素膜
を残す工程と、 前記ソースおよびドレイン領域開口部上、すなわち前記
n型ガリウムヒ素動作層露出面上にのみ1×10^1^
9cm^−^3以上の高濃度n型ガリウムヒ素層を選択
的にエピタキシャル成長させる工程と、ゲート領域部分
の前記酸化ケイ素膜を除去して開口部を設ける工程と、 前記高濃度n型ガリウムヒ素エピタキシャル層上とゲー
ト領域開口部上にのみアルミニウム金属層あるいはアル
ミニウム金属の化合物層を選択的に成長させる工程とを
含むことを特徴とするガリウムヒ素ショットキー障壁接
合ゲート型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 |
---|---|---|---|
JP5341989A JPH02232940A (ja) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5341989A JPH02232940A (ja) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02232940A true JPH02232940A (ja) | 1990-09-14 |
Family
ID=12942323
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5341989A Pending JPH02232940A (ja) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02232940A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2694657A1 (fr) * | 1992-08-06 | 1994-02-11 | Mitsubishi Electric Corp | Dispositif à semiconducteurs et procédé de fabrication. |
-
1989
- 1989-03-06 JP JP5341989A patent/JPH02232940A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2694657A1 (fr) * | 1992-08-06 | 1994-02-11 | Mitsubishi Electric Corp | Dispositif à semiconducteurs et procédé de fabrication. |
US5470767A (en) * | 1992-08-06 | 1995-11-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of making field effect transistor |
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