JPH0373542A - Ga―As電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents
Ga―As電界効果トランジスタの製造方法Info
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- JPH0373542A JPH0373542A JP20964489A JP20964489A JPH0373542A JP H0373542 A JPH0373542 A JP H0373542A JP 20964489 A JP20964489 A JP 20964489A JP 20964489 A JP20964489 A JP 20964489A JP H0373542 A JPH0373542 A JP H0373542A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
(産業上利用分野)
本発明は、FETの特性を向上したG a −A s電
界効果トランジスタの製造方法に関する。
界効果トランジスタの製造方法に関する。
(従来の技術)
従来の一般的なG a −A s金属−半導体接合電界
効果トランジスタ(MESFET)の製造方法は。
効果トランジスタ(MESFET)の製造方法は。
第3図(a)〜(d)に示す断面図のように、京ずGa
As基板41の表面に適宜のレジスト膜42を形成し、
イオン注入によってチャネル層43を形成しく第3図(
a))、その後、ゲート電極44を形成し、このゲート
電極44の両側に前記チャネル層43よりやや深(n
J型ソースM45kn’型ドレイン層46のn′型領領
域形成する(第3図(b))。次に絶縁膜47を全面に
堆積した後、この絶縁膜47を通してイオン注入法によ
って高濃度のn”型ソース層48kn“型ドレイン層4
9のn3型領域を形成しく第3図(e))、、前記n”
型ソース履48こn0型ドレイン履49の止にオーミッ
ク電極を形成しでソース電極50ヒトレイン電極51と
しく第3図(d))、MESFETを製造していた。
As基板41の表面に適宜のレジスト膜42を形成し、
イオン注入によってチャネル層43を形成しく第3図(
a))、その後、ゲート電極44を形成し、このゲート
電極44の両側に前記チャネル層43よりやや深(n
J型ソースM45kn’型ドレイン層46のn′型領領
域形成する(第3図(b))。次に絶縁膜47を全面に
堆積した後、この絶縁膜47を通してイオン注入法によ
って高濃度のn”型ソース層48kn“型ドレイン層4
9のn3型領域を形成しく第3図(e))、、前記n”
型ソース履48こn0型ドレイン履49の止にオーミッ
ク電極を形成しでソース電極50ヒトレイン電極51と
しく第3図(d))、MESFETを製造していた。
上記MESFETにおいては、Ga−As基板41表面
及びグー1−金属ヒG a −A s基板41の界面に
高密度の界面準位れ□(n 、、 = 10’eV−’
(2)2)が存在するため、界面準位n0による表面空
乏MRxが発生し、寄生抵抗が生じる上、FETの閾値
の再現性も乏しかった。
及びグー1−金属ヒG a −A s基板41の界面に
高密度の界面準位れ□(n 、、 = 10’eV−’
(2)2)が存在するため、界面準位n0による表面空
乏MRxが発生し、寄生抵抗が生じる上、FETの閾値
の再現性も乏しかった。
また、従来のGa−As金凰−絶縁体−半導体接合電界
効果トランジスタ(MISFET)の製造方法は、第4
図(a)〜(d)に示す断面図のように、まず、Ga−
As基板61の表面に適宜のレジスト膜62を形成し、
イオン注入によってチャネル層63を形成しく第4図(
a))、その後、絶縁膜64、例えば窒化珪素(SiN
)膜を低温(約300℃〜350℃)でプラズマCVD
法で堆積しく第4図(b))、さらに金属。
効果トランジスタ(MISFET)の製造方法は、第4
図(a)〜(d)に示す断面図のように、まず、Ga−
As基板61の表面に適宜のレジスト膜62を形成し、
イオン注入によってチャネル層63を形成しく第4図(
a))、その後、絶縁膜64、例えば窒化珪素(SiN
)膜を低温(約300℃〜350℃)でプラズマCVD
法で堆積しく第4図(b))、さらに金属。
例えばアルミニュウムを堆積させ、これらを加工してゲ
ート電極65を形成し、次にゲート電極65の両側に前
記チャネル層63より深くn型ソース層66とn型ドレ
イン層67のn型領域を形成しく第4図(c))、前記
n型ソース層66とn型ドレイン層67の上にオーミッ
ク電極を堆積させてソース電極68とドレイン電極69
を形成しく第4図(C))、MISFETを製造してい
た。
ート電極65を形成し、次にゲート電極65の両側に前
記チャネル層63より深くn型ソース層66とn型ドレ
イン層67のn型領域を形成しく第4図(c))、前記
n型ソース層66とn型ドレイン層67の上にオーミッ
ク電極を堆積させてソース電極68とドレイン電極69
を形成しく第4図(C))、MISFETを製造してい
た。
上記MISFETにおいては、上述したGa−AsME
SFETと同様に、Ga−As基板61表面あるいはG
a−As基板61と絶縁膜64の界面に高密度の界面準
位が存在する。そのためGa−As基板61のフェルミ
準位(E2)はバンドギャップの略中央にピンニングさ
れ、半導体と絶縁膜64の界面の半導体側に誘起される
2茨元電子をゲートバイアスによって充分に変調できず
(反転層が形成されない)、MISFET本来の性能が
実現できなかった・ そこで近年、上述の各問題点を解決する方法として注目
されているのがGa−As基板表面の硫化処理法である
。
SFETと同様に、Ga−As基板61表面あるいはG
a−As基板61と絶縁膜64の界面に高密度の界面準
位が存在する。そのためGa−As基板61のフェルミ
準位(E2)はバンドギャップの略中央にピンニングさ
れ、半導体と絶縁膜64の界面の半導体側に誘起される
2茨元電子をゲートバイアスによって充分に変調できず
(反転層が形成されない)、MISFET本来の性能が
実現できなかった・ そこで近年、上述の各問題点を解決する方法として注目
されているのがGa−As基板表面の硫化処理法である
。
°第5図(a)〜(8)は硫化処理法を採用したGa−
AsflE界効果トランジスタの製造方法を示す断面図
である。同図において、基本的な製造方法はMESFE
Tと同様であって、まずGa−As基板71の表面に適
宜のレジスト膜72を形成し、イオン注入によってチャ
ネル[73を形成する(第5図(a))。
AsflE界効果トランジスタの製造方法を示す断面図
である。同図において、基本的な製造方法はMESFE
Tと同様であって、まずGa−As基板71の表面に適
宜のレジスト膜72を形成し、イオン注入によってチャ
ネル[73を形成する(第5図(a))。
そしてGa−As基板71を酸処理、例えば硫酸、過酸
化水素、水溶液(H2SO,: H2O2: H2O)
&:より表面の自然酸化膜を除去した後、硫化ナトリウ
ム(Na、S)、あるいは硫化アンモニウム((NH,
)、S)に浸漬し、乾操させる。この時、Ga−As基
板71の表面には極く薄い組成式Asx5.で表わせる
硫化膜74が形成される(第5図(b))、この表面処
理後、金属体を堆積して加工することによりゲート電極
75を形成し、このゲート電極75両側に前記チャネル
層73よりやや深< nz型ソース層76とn′型ドレ
イン層77のn′型領域76、77を形成する(第5図
(c))、次に絶縁膜78を全面に堆積した後、この絶
縁膜78を通してイオン注入によって高濃度のn″′型
ソース層79とn0型ドレイン層80のn“型領域を形
成しく第5図(d))、n0型ソ一ス層79とn0型ド
レイン層80の上にオーミック電極を形成し、ソース電
極81とドレイン電極82とする(第5図(e))。
化水素、水溶液(H2SO,: H2O2: H2O)
&:より表面の自然酸化膜を除去した後、硫化ナトリウ
ム(Na、S)、あるいは硫化アンモニウム((NH,
)、S)に浸漬し、乾操させる。この時、Ga−As基
板71の表面には極く薄い組成式Asx5.で表わせる
硫化膜74が形成される(第5図(b))、この表面処
理後、金属体を堆積して加工することによりゲート電極
75を形成し、このゲート電極75両側に前記チャネル
層73よりやや深< nz型ソース層76とn′型ドレ
イン層77のn′型領域76、77を形成する(第5図
(c))、次に絶縁膜78を全面に堆積した後、この絶
縁膜78を通してイオン注入によって高濃度のn″′型
ソース層79とn0型ドレイン層80のn“型領域を形
成しく第5図(d))、n0型ソ一ス層79とn0型ド
レイン層80の上にオーミック電極を形成し、ソース電
極81とドレイン電極82とする(第5図(e))。
上記表面処理によって、Ga−As基板71表面及びG
a−As基板71と金属の界面の界面準位密度(No)
は最大でN、、!10”eV−1am−”のオーダまで
下げることが可能であり、その結果、寄生抵抗の低減及
びFETの閾値のばらつきの低減ができ、さらにフェル
ミ準位E、がバンドギャップ中央にビン止めされなくな
ることにより、ゲート電極75の金属材料(例えば、白
金)を選ぶことにより、ショットキーバリア高を従来の
ものより約0 、8sVから1 、 OeVまで上げる
ことができる。
a−As基板71と金属の界面の界面準位密度(No)
は最大でN、、!10”eV−1am−”のオーダまで
下げることが可能であり、その結果、寄生抵抗の低減及
びFETの閾値のばらつきの低減ができ、さらにフェル
ミ準位E、がバンドギャップ中央にビン止めされなくな
ることにより、ゲート電極75の金属材料(例えば、白
金)を選ぶことにより、ショットキーバリア高を従来の
ものより約0 、8sVから1 、 OeVまで上げる
ことができる。
またGa−AsMISFETにおいても、ゲート電極下
に上述と同様の表面処理を施すことにより、半導体と絶
縁体界面の界面準位密度を低減でき、その結果、Ga−
AsM I S F E Tにおいても83MO8FE
Tと同様に反転層を形成することが可能となり、駆動能
力の高いMISFETを実現できる。
に上述と同様の表面処理を施すことにより、半導体と絶
縁体界面の界面準位密度を低減でき、その結果、Ga−
AsM I S F E Tにおいても83MO8FE
Tと同様に反転層を形成することが可能となり、駆動能
力の高いMISFETを実現できる。
(発明が解決しようとする課題)
上記従来技術の硫化処理によって、Ga−As基板界面
の界面準位密度は低減され、Ga−AsMESFET及
びGa−AsMISFETの性能向上を図ることが可能
である。
の界面準位密度は低減され、Ga−AsMESFET及
びGa−AsMISFETの性能向上を図ることが可能
である。
しかしながら、前記硫化処理の効果は数分〜数時間しか
持続しないため、作成されたFETの特性が作成時の条
件によって左右され易いという問題があった。
持続しないため、作成されたFETの特性が作成時の条
件によって左右され易いという問題があった。
本発明の目的は、硫化処理を施しても特性が安定するG
a−As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。
a−As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。
(課題を解決するための手段)
本発明は、上記課題を解決するため、ゲート電極とGa
As基板との間に、非晶質硫化砒素の膜を形成する
こと、あるいはゲート電極とG a −A s基板との
間に、非晶質硫化砒素と絶縁膜との膜を形成することを
特徴とする。
As基板との間に、非晶質硫化砒素の膜を形成する
こと、あるいはゲート電極とG a −A s基板との
間に、非晶質硫化砒素と絶縁膜との膜を形成することを
特徴とする。
(作 用)
上記手段を採用したことにより、G a −A s基板
表面に直接的に非晶質硫化砒素の硫化膜が設けられ、こ
の硫化膜は時間に依存した膜質の劣化がなく、加えて、
この硫化膜によってGa−As表面の界面準位密度を低
減することになり、Ga−AsMESFETあるいはG
a −AsM I S F E Tの性能向上が図れる
。
表面に直接的に非晶質硫化砒素の硫化膜が設けられ、こ
の硫化膜は時間に依存した膜質の劣化がなく、加えて、
この硫化膜によってGa−As表面の界面準位密度を低
減することになり、Ga−AsMESFETあるいはG
a −AsM I S F E Tの性能向上が図れる
。
(実施例)
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図(a)〜(e)は本発明によるG a −A s
電界効果トランジスタ(Ga −AsM E S F
E T)の製造方法の工程を示す断面図である。
電界効果トランジスタ(Ga −AsM E S F
E T)の製造方法の工程を示す断面図である。
同図において、まずGa−As基板1の表面に適宜のレ
ジスト膜2を形成し、所定部位にイオン注入、例えばS
iイオンを2!JeVの加速エネルギで6.0X10”
am−”のドーズ量で注入し、チャネル層3を形成しく
第1図(a)) 、次に極く薄く(厚さは20入〜50
入)非晶質硫化砒素(a −Asx5 、) 4をスパ
ッタ法などの方法により堆積させる(第1図(b))。
ジスト膜2を形成し、所定部位にイオン注入、例えばS
iイオンを2!JeVの加速エネルギで6.0X10”
am−”のドーズ量で注入し、チャネル層3を形成しく
第1図(a)) 、次に極く薄く(厚さは20入〜50
入)非晶質硫化砒素(a −Asx5 、) 4をスパ
ッタ法などの方法により堆積させる(第1図(b))。
この硫化M4の上にゲート金属5例えばW S j N
をスパッタ法によって堆積の後、所定の長さに加工し、
ゲート電極5を形成する。さらに。
をスパッタ法によって堆積の後、所定の長さに加工し、
ゲート電極5を形成する。さらに。
このゲート電極5を利用し、自己整合的に前記チャネル
層3よりやや深(n /型ソース層6とn′型ドレイン
層7を、Siイオン加速エネルギ50KeV 。
層3よりやや深(n /型ソース層6とn′型ドレイン
層7を、Siイオン加速エネルギ50KeV 。
ドーズ量6.OX 1012tya−”で注入するイオ
ン注入により形成しく第1図(c))、次に絶縁膜8と
して例えば二酸化珪素膜(S i O2)を堆積して後
、絶縁膜8を通してSiイオンを加速エネルギ150K
eV 、ドーズfi5.0X10”as−”の条件でイ
オン注入して、ゲート電極5から略絶縁膜5の厚さだけ
離れたn0型ソ一ス層9とn0型ドレイン層10を形成
し。
ン注入により形成しく第1図(c))、次に絶縁膜8と
して例えば二酸化珪素膜(S i O2)を堆積して後
、絶縁膜8を通してSiイオンを加速エネルギ150K
eV 、ドーズfi5.0X10”as−”の条件でイ
オン注入して、ゲート電極5から略絶縁膜5の厚さだけ
離れたn0型ソ一ス層9とn0型ドレイン層10を形成
し。
所fl L D D (Lightly Doped
Drain)構造とする(第1−図(d))。その後、
820℃、15分間のアニール処理を行い、各イオン注
入層を活性化し、ソース電極11とドレイン電極12を
形成してGa−AsMESFETを完成する(第1図(
e))。
Drain)構造とする(第1−図(d))。その後、
820℃、15分間のアニール処理を行い、各イオン注
入層を活性化し、ソース電極11とドレイン電極12を
形成してGa−AsMESFETを完成する(第1図(
e))。
第2図(a) 〜(c)は本発明によるGa−AsMI
SFETの製造方法の工程を示す断面図である。
SFETの製造方法の工程を示す断面図である。
同図において、Ga−As基板21表面の所定部分にイ
オン注入1例えばSiイオンを加速エネルギ25KaV
、 ドーズ量5.0X10″”CHI−”で注入し
、チャネル層22を形成した後、非晶質硫化砒素(a
−AsxS、)の膜23をスパッタ法により極く薄く(
厚さは20λ〜50人)堆積し1次に絶縁膜24として
例えば窒化珪素(SiN)を約1oooλ、プラズマC
vD法にて堆積しく第2図(a))、さらに絶縁膜24
上に金属、例えばタングステン(W)をスパッタ法で堆
積し、所定の長さに加工し、ゲート電極25を形成する
。そしてレジスト膜26を形成し、前記ゲート電極25
を利用し、自己整合的にイオン注入法によってn型ソー
ス層27とn型ドレイン層28を形成する。(第2図(
b))。このイオン注入は、例えばSiイオンを加速エ
ネルギ100KaV 、 ドーズ量5.0×10101
3a’の条件で注入して行う、その後、820″C。
オン注入1例えばSiイオンを加速エネルギ25KaV
、 ドーズ量5.0X10″”CHI−”で注入し
、チャネル層22を形成した後、非晶質硫化砒素(a
−AsxS、)の膜23をスパッタ法により極く薄く(
厚さは20λ〜50人)堆積し1次に絶縁膜24として
例えば窒化珪素(SiN)を約1oooλ、プラズマC
vD法にて堆積しく第2図(a))、さらに絶縁膜24
上に金属、例えばタングステン(W)をスパッタ法で堆
積し、所定の長さに加工し、ゲート電極25を形成する
。そしてレジスト膜26を形成し、前記ゲート電極25
を利用し、自己整合的にイオン注入法によってn型ソー
ス層27とn型ドレイン層28を形成する。(第2図(
b))。このイオン注入は、例えばSiイオンを加速エ
ネルギ100KaV 、 ドーズ量5.0×10101
3a’の条件で注入して行う、その後、820″C。
15分間のアニール処理を行い、各イオン注入層を活性
化し、ソース電極29とドレイン電極3oを形成し、G
a−AsM I S F E Tを完成する(第2図(
C))。
化し、ソース電極29とドレイン電極3oを形成し、G
a−AsM I S F E Tを完成する(第2図(
C))。
一第1図(a)〜(e)の工程によって製造されるGa
−AsMESFETでは、非晶質硫化砒素の硫化膜4を
スパッタ法などにより物理的に堆積させるため、硫化ナ
トリウムあるいは硫化アンモニウムによる表面処理に比
べて表面膜質の劣化がないG a −A 8表面が得ら
れる。またG a −A s表面に硫化膜4が存在する
ことによって、G a −A I!衣表面るいはGa
Asとゲート電極5を構成する金属の界面準位密度を
低減させることができ、その結果、寄生抵抗の低減によ
り、高い相互コンダクタンスgm(ゲート長0.8μm
、ゲート幅10μm)M E S F E′rにおいて
400m5/■)のFETを実現でき、またFETの閾
値のばらつきも低減できる。さらにゲ−ト電極5を構成
する金属の材料を選択することにより(例えば白金(P
t)など)、ショットキー障壁高さを従来の0.8eV
から1 、 OeVへ上げることができ、ICを作製し
た場合のノイズマージンを大きくでき、チップ歩留りを
向上できる。
−AsMESFETでは、非晶質硫化砒素の硫化膜4を
スパッタ法などにより物理的に堆積させるため、硫化ナ
トリウムあるいは硫化アンモニウムによる表面処理に比
べて表面膜質の劣化がないG a −A 8表面が得ら
れる。またG a −A s表面に硫化膜4が存在する
ことによって、G a −A I!衣表面るいはGa
Asとゲート電極5を構成する金属の界面準位密度を
低減させることができ、その結果、寄生抵抗の低減によ
り、高い相互コンダクタンスgm(ゲート長0.8μm
、ゲート幅10μm)M E S F E′rにおいて
400m5/■)のFETを実現でき、またFETの閾
値のばらつきも低減できる。さらにゲ−ト電極5を構成
する金属の材料を選択することにより(例えば白金(P
t)など)、ショットキー障壁高さを従来の0.8eV
から1 、 OeVへ上げることができ、ICを作製し
た場合のノイズマージンを大きくでき、チップ歩留りを
向上できる。
また第2図(a)〜(c)の工程によって製造されるG
a−AsMISFETでは、絶縁膜24の下に非晶質硫
化砒素の硫化膜23が存在するため、Ga−As基板2
1と絶縁膜24の界面の界面準位密度を低減でき、その
結果、ゲートバイアスを変えることによってGa A
s基板21表面に誘起される二次元電子を十分に変調で
き、Ga−As基板21においてもMISFETを実現
できることになる。
a−AsMISFETでは、絶縁膜24の下に非晶質硫
化砒素の硫化膜23が存在するため、Ga−As基板2
1と絶縁膜24の界面の界面準位密度を低減でき、その
結果、ゲートバイアスを変えることによってGa A
s基板21表面に誘起される二次元電子を十分に変調で
き、Ga−As基板21においてもMISFETを実現
できることになる。
(発明の効果)
本発明によれば、Ga−As基板に非晶質硫化砒素膜を
形成することにより、膜質の変化がなく。
形成することにより、膜質の変化がなく。
安定した特性のGa−As電界効果トランジスタが製造
可能な、Ga−As電界効果トランジスタの製造方法を
提供できる。
可能な、Ga−As電界効果トランジスタの製造方法を
提供できる。
第1図(a)、(b)−(c)、 (d)、 (s)は
本発明によるGa −AsM E S F E Tの製
造方法を説明するための断面図、第2図(a)、 (b
)、 (c)は本発明によるGa−AsM I S F
E Tの製造方法を説明するための断面図、第3図(
a) = (b) 、 (c) 、 (d)は従来のG
a−AsME S F E Tの製造方法を説明するた
めの断面図、第4図(a)、 (b)、 (c)、 (
d)は従来のGa−AsMI 5FETの製造方法を説
明するための断面図、第5@(a)、 (b)、 (c
)、 (d)、 (a)は従来の硫化処理法を採用した
FETの製造方法を説明するための断面図である。 1、Zl−Ga−As基板、 4 、23−・・非晶質
硫化砒素の膜、 5,25・・・ゲート電極。 24・・・絶縁体の膜。
本発明によるGa −AsM E S F E Tの製
造方法を説明するための断面図、第2図(a)、 (b
)、 (c)は本発明によるGa−AsM I S F
E Tの製造方法を説明するための断面図、第3図(
a) = (b) 、 (c) 、 (d)は従来のG
a−AsME S F E Tの製造方法を説明するた
めの断面図、第4図(a)、 (b)、 (c)、 (
d)は従来のGa−AsMI 5FETの製造方法を説
明するための断面図、第5@(a)、 (b)、 (c
)、 (d)、 (a)は従来の硫化処理法を採用した
FETの製造方法を説明するための断面図である。 1、Zl−Ga−As基板、 4 、23−・・非晶質
硫化砒素の膜、 5,25・・・ゲート電極。 24・・・絶縁体の膜。
Claims (2)
- (1)ゲート電極とGa−Asの基板との間に、非晶質
硫化砒素の薄膜を形成したことを特徴とするGa−As
電界効果トランジスタの製造方法。 - (2)ゲート電極とGa−As基板との間に、非晶質硫
化砒素と絶縁体との膜を形成したことを特徴とするGa
−As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 |
---|---|---|---|
JP20964489A JPH0373542A (ja) | 1989-08-15 | 1989-08-15 | Ga―As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 |
---|---|---|---|
JP20964489A JPH0373542A (ja) | 1989-08-15 | 1989-08-15 | Ga―As電界効果トランジスタの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0373542A true JPH0373542A (ja) | 1991-03-28 |
Family
ID=16576209
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20964489A Pending JPH0373542A (ja) | 1989-08-15 | 1989-08-15 | Ga―As電界効果トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0373542A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03261147A (ja) * | 1990-03-12 | 1991-11-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置およびその製造方法並びにその製造装置 |
US6207976B1 (en) | 1997-12-17 | 2001-03-27 | Fujitsu Limited | Semiconductor device with ohmic contacts on compound semiconductor and manufacture thereof |
-
1989
- 1989-08-15 JP JP20964489A patent/JPH0373542A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03261147A (ja) * | 1990-03-12 | 1991-11-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置およびその製造方法並びにその製造装置 |
US6207976B1 (en) | 1997-12-17 | 2001-03-27 | Fujitsu Limited | Semiconductor device with ohmic contacts on compound semiconductor and manufacture thereof |
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