JPH04365332A - 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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- JPH04365332A JPH04365332A JP14157591A JP14157591A JPH04365332A JP H04365332 A JPH04365332 A JP H04365332A JP 14157591 A JP14157591 A JP 14157591A JP 14157591 A JP14157591 A JP 14157591A JP H04365332 A JPH04365332 A JP H04365332A
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- insulating film
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- insulating
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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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
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光リソグラフィ技術
によりゲート電極の微細加工を可能とする半導体装置の
製造方法に関し、特に化合物半導体を基板とするマイク
ロ波帯用の電界効果トランジスタ(FET)の製造方法
に関する。
によりゲート電極の微細加工を可能とする半導体装置の
製造方法に関し、特に化合物半導体を基板とするマイク
ロ波帯用の電界効果トランジスタ(FET)の製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、マイクロ波帯域の信号を取り扱う
集積回路にあっては、高周波特性に優れている化合物半
導体特にGaAsからなるFETの実用化が進められて
いる。このようなFETの実用化にあっては、FETの
周波数特性を向上するために、微細加工技術を用いたゲ
ート電極長の短縮化が図られている。
集積回路にあっては、高周波特性に優れている化合物半
導体特にGaAsからなるFETの実用化が進められて
いる。このようなFETの実用化にあっては、FETの
周波数特性を向上するために、微細加工技術を用いたゲ
ート電極長の短縮化が図られている。
【0003】図11乃至図14は、上述したGaAs基
板を用いたFETの製造工程を示す断面図であり、同図
に示す製造工程にあっては、光リソグラフィ技術を使用
している。
板を用いたFETの製造工程を示す断面図であり、同図
に示す製造工程にあっては、光リソグラフィ技術を使用
している。
【0004】まず、GaAs基板1上にエピタキシャル
成長あるいはSi+ のイオン注入によりn型の導電層
2を形成し、この導電層2にさらにSi+ のイオンを
選択的に注入することによりn+ 型の高濃度層2a,
2bを形成し、導電層2上にプラズマCVD法等により
、絶縁膜3を堆積形成し、この絶縁膜3の両側にソース
電極あるいはドレイン電極となるオートミック電極4を
形成する。続いて、ゲートパターン形成のためのレジス
ト5を塗布する(図11)。
成長あるいはSi+ のイオン注入によりn型の導電層
2を形成し、この導電層2にさらにSi+ のイオンを
選択的に注入することによりn+ 型の高濃度層2a,
2bを形成し、導電層2上にプラズマCVD法等により
、絶縁膜3を堆積形成し、この絶縁膜3の両側にソース
電極あるいはドレイン電極となるオートミック電極4を
形成する。続いて、ゲートパターン形成のためのレジス
ト5を塗布する(図11)。
【0005】次に、導電層2上のレジスト5を光リソグ
ラフィ技術により選択的に除去し、導電層2上の一部の
レジスト5を開孔したマスクパターンを形成する(図1
2)。
ラフィ技術により選択的に除去し、導電層2上の一部の
レジスト5を開孔したマスクパターンを形成する(図1
2)。
【0006】次に、このマスクパターンをマスクとして
ドライエッチングにより絶縁膜3を選択的に除去する(
図13)。
ドライエッチングにより絶縁膜3を選択的に除去する(
図13)。
【0007】最後に、マスクパターンとなったレジスト
材5上及び絶縁膜3が選択的に除去されて形成された開
孔部にゲート電極材を蒸着し、リフトオフ法によりレジ
スト材5を除去することによって、導電層2上にゲート
電極6を形成し、FETが完成する(図14)。
材5上及び絶縁膜3が選択的に除去されて形成された開
孔部にゲート電極材を蒸着し、リフトオフ法によりレジ
スト材5を除去することによって、導電層2上にゲート
電極6を形成し、FETが完成する(図14)。
【0008】このような光リソグラフィ技術を用いたF
ETの製造にあっては、装置が比較的安価で量産性に優
れているという利点がある。
ETの製造にあっては、装置が比較的安価で量産性に優
れているという利点がある。
【0009】しかしながら、光リソグラフィ技術にあっ
ては、光の回析、装置の精度等により、サブミクロンオ
ーダの解像度を得るのは極めて困難であった。また、レ
ジスト材の変形によるマスクパターン精度の劣化は、サ
ブミクロンオーダにあっては加工精度に大きな影響を与
え、微細加工を困難にしていた。
ては、光の回析、装置の精度等により、サブミクロンオ
ーダの解像度を得るのは極めて困難であった。また、レ
ジスト材の変形によるマスクパターン精度の劣化は、サ
ブミクロンオーダにあっては加工精度に大きな影響を与
え、微細加工を困難にしていた。
【0010】これらのことから、光リソグラフィ技術で
は、安定した加工精度が得られるのはミクロンオーダま
での微細加工が限度であり、サブミクロンオーダでの微
細加工には使用されていなかった。
は、安定した加工精度が得られるのはミクロンオーダま
での微細加工が限度であり、サブミクロンオーダでの微
細加工には使用されていなかった。
【0011】このため、サブミクロンオーダでの微細加
工には、電子ビーム(EB)露光方式が採用されている
。
工には、電子ビーム(EB)露光方式が採用されている
。
【0012】しかしながら、EB露光方式にあっては、
光リソグラフィ技術に比して、電子ビームによる描画に
時間がかかるため、生産性が低く、また、非常に高価な
装置を必要していた。
光リソグラフィ技術に比して、電子ビームによる描画に
時間がかかるため、生産性が低く、また、非常に高価な
装置を必要していた。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の光リソグラフィ技術にあっては、安定した加工精
度によりサブミクロンオーダでの微細加工を実施するこ
とは極めて困難であった。
従来の光リソグラフィ技術にあっては、安定した加工精
度によりサブミクロンオーダでの微細加工を実施するこ
とは極めて困難であった。
【0014】一方、サブミクロンオーダでの微細加工を
可能とする従来のEB露光方式にあっては、装置が高価
になるととともに、生産性が低下するという不具合を招
いていた。
可能とする従来のEB露光方式にあっては、装置が高価
になるととともに、生産性が低下するという不具合を招
いていた。
【0015】そこで、この発明は、上記に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、光リソグラフ
ィ技術を用いて、生産性に優れ、比較的容易かつ安定し
た制御性でゲート電極をサブミクロンオーダで微細加工
することを達成し得る半導体装置の製造方法を提供する
ことにある。
たものであり、その目的とするところは、光リソグラフ
ィ技術を用いて、生産性に優れ、比較的容易かつ安定し
た制御性でゲート電極をサブミクロンオーダで微細加工
することを達成し得る半導体装置の製造方法を提供する
ことにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、半導体基板に導電層を形成し、前記導
電層上に第1の絶縁膜さらに第2の絶縁膜を順次形成し
、前記第2の絶縁膜を選択的に除去することにより、対
向する第2の絶縁膜からなる側壁を形成し、前記第2の
絶縁膜からなる側壁に第3の絶縁膜を形成することによ
り、前記側壁に対向して形成された第3の絶縁膜間に前
記第1の絶縁膜に達する開孔部を所定の幅で形成し、前
記第2及び第3の絶縁膜をマスクとして、前記開孔部下
の第1の絶縁膜を前記導電層が露出されるまで選択的に
除去し、露出された前記導電層上にゲート電極を形成す
ることを特徴とする。
に、この発明は、半導体基板に導電層を形成し、前記導
電層上に第1の絶縁膜さらに第2の絶縁膜を順次形成し
、前記第2の絶縁膜を選択的に除去することにより、対
向する第2の絶縁膜からなる側壁を形成し、前記第2の
絶縁膜からなる側壁に第3の絶縁膜を形成することによ
り、前記側壁に対向して形成された第3の絶縁膜間に前
記第1の絶縁膜に達する開孔部を所定の幅で形成し、前
記第2及び第3の絶縁膜をマスクとして、前記開孔部下
の第1の絶縁膜を前記導電層が露出されるまで選択的に
除去し、露出された前記導電層上にゲート電極を形成す
ることを特徴とする。
【0017】
【作用】この発明は、上記特徴において、光リソグラフ
ィ技術により第2の絶縁膜による仮りのゲートパターン
を形成し、次に、この第2の絶縁膜の側壁に第3の絶縁
膜を光リソグラフィ技術を用いて形成することにより側
壁間にサブミクロンオーダのゲートパターンを形成し、
このゲートパターンを用いてゲート電極を形成するよう
にしている。
ィ技術により第2の絶縁膜による仮りのゲートパターン
を形成し、次に、この第2の絶縁膜の側壁に第3の絶縁
膜を光リソグラフィ技術を用いて形成することにより側
壁間にサブミクロンオーダのゲートパターンを形成し、
このゲートパターンを用いてゲート電極を形成するよう
にしている。
【0018】
【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明
する。
する。
【0019】図1乃至図10はこの発明の一実施例に係
る半導体装置の製造方法における製造工程を示す断面図
である。同図に示す実施例の製造方法は、GaAsを基
板とするFETの製造工程におけるゲート電極形成のた
めのゲートパターンを、光リソグラフィ技術により2段
階の工程に分割して形成するようにしたものである。
る半導体装置の製造方法における製造工程を示す断面図
である。同図に示す実施例の製造方法は、GaAsを基
板とするFETの製造工程におけるゲート電極形成のた
めのゲートパターンを、光リソグラフィ技術により2段
階の工程に分割して形成するようにしたものである。
【0020】まず、GaAs基板11上に導電層12を
Si+ イオンの注入により形成する(図1)。
Si+ イオンの注入により形成する(図1)。
【0021】次に、導電層12上に例えばSi3 N4
からなる第1の絶縁膜13を、プラズマCVD法等に
より1000〜2000Å程度の厚さに堆積する。続い
て、この第1の絶縁膜13上に第1の絶縁膜13とエッ
チングの選択特性が異なる例えばSiO2 からなる第
2の絶縁膜14を、プラズマCVD法等により5000
〜10000Å程度の厚さに堆積形成する。ひき続いて
、この第2の絶縁膜14上にレジスト15を塗布形成す
る(図2)。
からなる第1の絶縁膜13を、プラズマCVD法等に
より1000〜2000Å程度の厚さに堆積する。続い
て、この第1の絶縁膜13上に第1の絶縁膜13とエッ
チングの選択特性が異なる例えばSiO2 からなる第
2の絶縁膜14を、プラズマCVD法等により5000
〜10000Å程度の厚さに堆積形成する。ひき続いて
、この第2の絶縁膜14上にレジスト15を塗布形成す
る(図2)。
【0022】次に、レジスト15を選択的に除去し、レ
ジストパターン15aを形成し、このレジストパターン
15aをマスクとして第2の絶縁膜14をRIE法等に
より選択的に除去する(図3)。
ジストパターン15aを形成し、このレジストパターン
15aをマスクとして第2の絶縁膜14をRIE法等に
より選択的に除去する(図3)。
【0023】次に、レジストパターン15aと残存する
第2の絶縁膜14をマスクとして、Si+ イオンを2
00KeV程度の注入エネルギー、2×1013cm−
2程度のドーズ量でイオン注入する。続いて、レジスト
パターン15aを除去した後、熱処理を行なってN+
型の高濃度層16を形成する(図4)。
第2の絶縁膜14をマスクとして、Si+ イオンを2
00KeV程度の注入エネルギー、2×1013cm−
2程度のドーズ量でイオン注入する。続いて、レジスト
パターン15aを除去した後、熱処理を行なってN+
型の高濃度層16を形成する(図4)。
【0024】次に、全面にレジストを塗布し、第2の絶
縁膜14の略中央部上のレジストを1μm程度の幅で選
択的に除去し、第2の絶縁膜14の略中央部上が開孔さ
れたレジストパターン17を形成する。続いて、このレ
ジストパターン17をマスクとし、第2の絶縁膜14を
RIE法等により選択的に除去する。このようにして分
離された第2の絶縁膜14は、ゲート電極を形成するた
めの第1段階の仮りのレジストパターンとなる(図5)
。
縁膜14の略中央部上のレジストを1μm程度の幅で選
択的に除去し、第2の絶縁膜14の略中央部上が開孔さ
れたレジストパターン17を形成する。続いて、このレ
ジストパターン17をマスクとし、第2の絶縁膜14を
RIE法等により選択的に除去する。このようにして分
離された第2の絶縁膜14は、ゲート電極を形成するた
めの第1段階の仮りのレジストパターンとなる(図5)
。
【0025】次に、レジストパターン17を除去した後
、全面に第1の絶縁膜13とはエッチングの選択特性が
異なる例えばSiO2 からなる第3の絶縁膜18を、
プラズマCVD法等により例えば3000Å程度の厚さ
に堆積形成する(図6)。
、全面に第1の絶縁膜13とはエッチングの選択特性が
異なる例えばSiO2 からなる第3の絶縁膜18を、
プラズマCVD法等により例えば3000Å程度の厚さ
に堆積形成する(図6)。
【0026】次に、全面に堆積形成された第3の絶縁膜
18をRIE法等によりエッチバック処理し、第2の絶
縁膜14の側壁にのみ第3の絶縁膜18を残存形成する
。これにより、第2の絶縁膜14の両側に接合された第
3の絶縁膜18からなる側壁部19を形成する。この第
3の絶縁膜18からなる側壁部19は、ゲート電極を形
成するための第2段階のレジストパターンとなり、第2
の絶縁膜14と合わせてゲート電極を形成するためのレ
ジストパターンとなる。このため、第3の絶縁膜18を
エッチバックして選択的に除去する際には、残存する第
3の絶縁膜18によって形成されて対向する側壁部19
間に第1の絶縁膜13が露出される開孔部20が形成さ
れ、この開孔部20の幅がゲート電極の長さとなる。 したがって、この開孔部20の幅、すなわちゲート電極
の長さは、図6に示す工程で全面に堆積形成される第3
の絶縁膜18の厚さによって設定することが可能となる
(図7)。
18をRIE法等によりエッチバック処理し、第2の絶
縁膜14の側壁にのみ第3の絶縁膜18を残存形成する
。これにより、第2の絶縁膜14の両側に接合された第
3の絶縁膜18からなる側壁部19を形成する。この第
3の絶縁膜18からなる側壁部19は、ゲート電極を形
成するための第2段階のレジストパターンとなり、第2
の絶縁膜14と合わせてゲート電極を形成するためのレ
ジストパターンとなる。このため、第3の絶縁膜18を
エッチバックして選択的に除去する際には、残存する第
3の絶縁膜18によって形成されて対向する側壁部19
間に第1の絶縁膜13が露出される開孔部20が形成さ
れ、この開孔部20の幅がゲート電極の長さとなる。 したがって、この開孔部20の幅、すなわちゲート電極
の長さは、図6に示す工程で全面に堆積形成される第3
の絶縁膜18の厚さによって設定することが可能となる
(図7)。
【0027】次に、第2の絶縁膜14及び第3の絶縁膜
18からなる側壁部19を被覆するようなレジストパタ
ーン21を形成し、このレジストパターン21をマスク
として高濃度層16上にソース電極あるいはドレイン電
極となるオーミック電極22を形成する(図8)。
18からなる側壁部19を被覆するようなレジストパタ
ーン21を形成し、このレジストパターン21をマスク
として高濃度層16上にソース電極あるいはドレイン電
極となるオーミック電極22を形成する(図8)。
【0028】次に、レジストパターン21を除去した後
、絶縁膜18からなる側壁部19に挟まれた開孔部20
上に、2μm程度の幅の開孔部を有するレジストパター
ン23を形成する。続いて、このレジストパターン23
をマスクとして、側壁部19に挟まれて露出されている
開孔部20下の第1の絶縁膜13をCDE法等により選
択的に除去し、導電層12を露出させる(図9)。
、絶縁膜18からなる側壁部19に挟まれた開孔部20
上に、2μm程度の幅の開孔部を有するレジストパター
ン23を形成する。続いて、このレジストパターン23
をマスクとして、側壁部19に挟まれて露出されている
開孔部20下の第1の絶縁膜13をCDE法等により選
択的に除去し、導電層12を露出させる(図9)。
【0029】最後に、全面にゲート電極材となる例えば
金属を蒸着形成し、リフトオフ法によりレジストパター
ン23を除去することによって、ゲート電極材が開孔部
20を埋込み導電層12に接合されるようにゲート電極
24を形成し、FETが完成する(図10)。
金属を蒸着形成し、リフトオフ法によりレジストパター
ン23を除去することによって、ゲート電極材が開孔部
20を埋込み導電層12に接合されるようにゲート電極
24を形成し、FETが完成する(図10)。
【0030】このような製造工程にあっては、ゲート電
極24のゲート長を、第2の絶縁膜14の側壁に形成さ
れる第3の絶縁膜18の厚さにより設定制御され、この
第3の絶縁膜18の厚さは、プラズマCVD法等により
サブミクロンオーダで堆積制御することが従来から可能
であることから、従来から慣用的に使用されている光リ
ソグラフィ技術により、サブミクロンオーダでゲート電
極を微細加工することができる。
極24のゲート長を、第2の絶縁膜14の側壁に形成さ
れる第3の絶縁膜18の厚さにより設定制御され、この
第3の絶縁膜18の厚さは、プラズマCVD法等により
サブミクロンオーダで堆積制御することが従来から可能
であることから、従来から慣用的に使用されている光リ
ソグラフィ技術により、サブミクロンオーダでゲート電
極を微細加工することができる。
【0031】また、光リソグラフィ技術を用いることに
より、EB露光方式に比して量産化に適し、比較的安価
な装置で実施が可能となる。
より、EB露光方式に比して量産化に適し、比較的安価
な装置で実施が可能となる。
【0032】さらに、ゲート長の制御は、プラズマCV
D法等による絶縁膜の厚さによりなされるため、比較的
容易かつ安定した制御を行なうことが可能となる。
D法等による絶縁膜の厚さによりなされるため、比較的
容易かつ安定した制御を行なうことが可能となる。
【0033】これにより、ゲート長の短縮化を図り周波
数特性を向上させたマイクロ波用のFETを容易に得る
ことができる。
数特性を向上させたマイクロ波用のFETを容易に得る
ことができる。
【0034】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ことはなく、素子を形成する基板は化合物半導体でなく
ともよい。
ことはなく、素子を形成する基板は化合物半導体でなく
ともよい。
【0035】また、図8に示した工程で形成されるオー
ミック電極22の形成は、図4に示した工程における高
濃度層16の形成後に行なってもよい。さらに、ゲート
電極を形成する際に、図9に示す工程における第1の絶
縁膜13の除去後に、リセス構造を形成するようにして
もよい。
ミック電極22の形成は、図4に示した工程における高
濃度層16の形成後に行なってもよい。さらに、ゲート
電極を形成する際に、図9に示す工程における第1の絶
縁膜13の除去後に、リセス構造を形成するようにして
もよい。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、光リソグラフィ技術を用いて対向する側壁に形成され
る絶縁膜間のパターンを用いてゲート電極を形成するよ
うにしたので、比較的容易かつ安定した制御性でゲート
電極をサブミクロンオーダで微細加工することが達成で
きる。
、光リソグラフィ技術を用いて対向する側壁に形成され
る絶縁膜間のパターンを用いてゲート電極を形成するよ
うにしたので、比較的容易かつ安定した制御性でゲート
電極をサブミクロンオーダで微細加工することが達成で
きる。
【図1】本発明の一実施例に係る製造方法を示す工程断
面図である。
面図である。
【図2】本発明の一実施例に係る製造方法を示す工程断
面図である。
面図である。
【図3】本発明の一実施例に係る製造方法を示す工程断
面図である。
面図である。
【図4】本発明の一実施例に係る製造方法を示す工程断
面図である。
面図である。
【図5】本発明の一実施例に係る製造方法を示す工程断
面図である。
面図である。
【図6】本発明の一実施例に係る製造方法を示す工程断
面図である。
面図である。
【図7】本発明の一実施例に係る製造方法を示す工程断
面図である。
面図である。
【図8】本発明の一実施例に係る製造方法を示す工程断
面図である。
面図である。
【図9】本発明の一実施例に係る製造方法を示す工程断
面図である。
面図である。
【図10】本発明の一実施例に係る製造方法を示す工程
断面図である。
断面図である。
【図11】マイクロ波用FETにおける従来の製造方法
を示す工程断面図である。
を示す工程断面図である。
【図12】マイクロ波用FETにおける従来の製造方法
を示す工程断面図である。
を示す工程断面図である。
【図13】マイクロ波用FETにおける従来の製造方法
を示す工程断面図である。
を示す工程断面図である。
【図14】マイクロ波用FETにおける従来の製造方法
を示す工程断面図である。
を示す工程断面図である。
1,11 GaAs基板
2,12 導電層
3 絶縁膜
4,22 オーミック電極
5,15,17,21,23 レジスト6,24
ゲート電極 13 第1の絶縁膜 14 第2の絶縁膜 16 高濃度層 18 第2の絶縁膜 19 側壁部 20 開孔部
ゲート電極 13 第1の絶縁膜 14 第2の絶縁膜 16 高濃度層 18 第2の絶縁膜 19 側壁部 20 開孔部
Claims (2)
- 【請求項1】 半導体基板に導電層を形成し、前記導
電層上に第1の絶縁膜さらに第2の絶縁膜を順次形成し
、前記第2の絶縁膜を選択的に除去することにより、対
向する第2の絶縁膜からなる側壁を形成し、前記第2の
絶縁膜からなる側壁に第3の絶縁膜を形成することによ
り、前記側壁に対向して形成された第3の絶縁膜間に前
記第1の絶縁膜に達する開孔部を所定の幅で形成し、前
記第2及び第3の絶縁膜をマスクとして、前記開孔部下
の第1の絶縁膜を前記導電層が露出されるまで選択的に
除去し、露出された前記導電層上にゲート電極を形成す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記半導体基板は、GaAsからなる
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14157591A JPH04365332A (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14157591A JPH04365332A (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04365332A true JPH04365332A (ja) | 1992-12-17 |
Family
ID=15295170
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14157591A Pending JPH04365332A (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04365332A (ja) |
-
1991
- 1991-06-13 JP JP14157591A patent/JPH04365332A/ja active Pending
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