JPH0964341A - High electron mobility transistor - Google Patents

High electron mobility transistor

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JPH0964341A
JPH0964341A JP24380895A JP24380895A JPH0964341A JP H0964341 A JPH0964341 A JP H0964341A JP 24380895 A JP24380895 A JP 24380895A JP 24380895 A JP24380895 A JP 24380895A JP H0964341 A JPH0964341 A JP H0964341A
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JP
Japan
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electron mobility
high electron
mobility transistor
channel layer
layer
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Takuya Takaya
卓哉 孝谷
Koichi Hoshino
浩一 星野
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Denso Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce contact resistance of a source electrode and a drain electrode, by forming a trench reaching a channel layer in a mesa part just under the source electrode and the drain electrode. SOLUTION: A high electron mobility transistor has a channel layer 13 in which carriers travel, and a carrier supply layer 15 which supplies the carriers, on a semi-insulating substrate 11, and has a mesa part for isolating elements. A trench which reaches at least the channel layer 13 is formed in a mesa part just under a source electrode 18 and a drain electrode 19. The source electrode 18 and the drain electrode 19 which are directly brought into ohmic contact with the channel layer 13 in the trench are arranged.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、オーミック電極構
造及び素子間分離のためのメサ部を有する半導体装置に
関するものであり、具体的な用途としては、チャネル
層、キャリア供給層を有する高電子移動度トランジスタ
に用いることができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having an ohmic electrode structure and a mesa portion for element isolation, and as a specific application, high electron mobility having a channel layer and a carrier supply layer. Can be used as a transistor.

【0002】[0002]

【従来技術】従来のチャネル層、キャリア供給層を有す
る高電子移動度トランジスタの断面構造の一例を図4に
示す。半絶縁性基板1、バッファ層2、チャネル層3、
スペーサ層4、キャリア供給層5、ゲートコンタクト層
6、オーミックコンタクト層7、ソース電極8、ドレイ
ン電極9、ゲート電極10から構成される。図4に示す
ように、従来の高電子移動度トランジスタでは、オーミ
ック電極であるソース電極8およびドレイン電極9はオ
ーミックコンタクト層7上に形成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 4 shows an example of a cross-sectional structure of a conventional high electron mobility transistor having a channel layer and a carrier supply layer. Semi-insulating substrate 1, buffer layer 2, channel layer 3,
The spacer layer 4, the carrier supply layer 5, the gate contact layer 6, the ohmic contact layer 7, the source electrode 8, the drain electrode 9, and the gate electrode 10. As shown in FIG. 4, in the conventional high electron mobility transistor, the source electrode 8 and the drain electrode 9 which are ohmic electrodes are formed on the ohmic contact layer 7.

【0003】又、メサ側壁で端面が露出したチャネル層
3にソース電極8及びドレイン電極9を接合させた構造
も有るが(特開昭61−170073)、チャネル層3
の膜厚が薄いためソース電極8及びドレイン電極9と接
合するチャネル層3の面積は小さい。従って、ソース電
極8及びドレイン電極9とチャネル層3とはその大部分
は、複数のヘテロ障壁を介して接合していることにな
る。
There is also a structure in which the source electrode 8 and the drain electrode 9 are joined to the channel layer 3 whose end face is exposed at the side wall of the mesa (Japanese Patent Laid-Open No. 61-170073).
The area of the channel layer 3 joined to the source electrode 8 and the drain electrode 9 is small because the film thickness is small. Therefore, most of the source electrode 8 and the drain electrode 9 and the channel layer 3 are bonded to each other through a plurality of hetero barriers.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記の従来構成の高電
子移動度トランジスタでは、ソース及びドレイン電極と
してアロイオーミック電極を使用しても、各電極とチャ
ネル層との間に複数のヘテロ障壁が存在しているため
に、コンタクト抵抗の低減が困難である。また、ノンア
ロイオーミック電極は同じ理由から、合金化を行わない
だけにコンタクト抵抗の低減がより困難であった。
In the above-described high electron mobility transistor having the conventional structure, even if the alloy ohmic electrodes are used as the source and drain electrodes, a plurality of hetero barriers exist between each electrode and the channel layer. Therefore, it is difficult to reduce the contact resistance. For the same reason, it is more difficult to reduce the contact resistance of non-alloy ohmic electrodes because they are not alloyed.

【0005】本発明は上記の課題を解決するために成さ
れたものであり、その目的は、高電子移動度トランジス
タにおいて、コンタクト抵抗の低減を図り、且つ、ノン
アロイのソース及びドレイン電極とチャネル層のコンタ
クトを可能とすることである。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce contact resistance in a high electron mobility transistor and to provide non-alloy source and drain electrodes and a channel layer. Is to be able to contact.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、半絶
縁性基板上に、キャリアが走行するチャネル層、キャリ
アを供給するキャリア供給層を有し、かつ素子間分離の
ためのメサ部を有する高電子移動度トランジスタにおい
て、ソース電極及びドレイン電極直下のメサ部に、少な
くともチャネル層まで達する溝が形成されており、この
溝の内部において直接、前記チャネル層にオーミックコ
ンタクトしているソース電極及びドレイン電極を有して
いることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided on a semi-insulating substrate a channel layer on which carriers travel, a carrier supply layer for supplying carriers, and a mesa portion for separating elements. In the high electron mobility transistor having, a groove reaching at least the channel layer is formed in the mesa portion directly under the source electrode and the drain electrode, and the source electrode in ohmic contact with the channel layer directly inside the groove. And a drain electrode.

【0007】又、請求項2の発明は、ソース電極及びド
レイン電極直下のメサ部に形成される溝を、各電極直下
に少なくとも2箇所以上に、ゲート長手方向と直角の方
向に長い形状で配置したことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, the grooves formed in the mesa portion just below the source electrode and the drain electrode are arranged at least at two or more places directly below each electrode in a shape long in the direction perpendicular to the gate longitudinal direction. It is characterized by having done.

【0008】又、請求項3、4の発明は、ゲートコンタ
クト層及びキャリア供給層をInAlAs、チャネル層
をInGaAsとしたものであり、請求項5、6の発明
は、そのチャネル層のInGaAsのIn組成を80%
以上としたことである。
Further, the inventions of claims 3 and 4 are those in which the gate contact layer and the carrier supply layer are made of InAlAs and the channel layer is made of InGaAs, and the inventions of claims 5 and 6 are made of InGaAs of InGaAs in the channel layer. 80% composition
That is all.

【0009】[0009]

【発明の作用及び効果】ソース電極及びドレイン電極直
下のメサ部にチャネル層まで達する溝を形成することに
より、この溝の内部において、ソース電極及びドレイン
電極が直接チャネル層にオーミックコンタクトしている
ので、各電極のコンタクト抵抗を低減させることができ
る。
By forming a groove reaching the channel layer in the mesa portion just below the source electrode and the drain electrode, the source electrode and the drain electrode are in ohmic contact with the channel layer directly inside the groove. The contact resistance of each electrode can be reduced.

【0010】又、溝は、その形状をゲート長手方向と直
角の方向に長い形状とし、且つ、各電極直下に少なくと
も2箇所以上設けたので、ソース電極及びドレイン電極
直下においてチャネル層のキャリア走行方向を分断する
ことなく、ソース電極及びドレイン電極とチャネル層と
が接合している面積を増大させることができるので、コ
ンタクト抵抗を低減させることができる。
Further, since the groove has a shape long in the direction perpendicular to the gate longitudinal direction and is provided at least at two or more positions directly under each electrode, the carrier traveling direction of the channel layer is directly under the source electrode and the drain electrode. Since the area where the source electrode and the drain electrode are joined to the channel layer can be increased without dividing them, the contact resistance can be reduced.

【0011】さらに、チャネル層のInGaAsのIn
組成比を80%以上とすることにより、ソース電極及び
ドレイン電極とInGaAs間に生じるショットキバリ
アを無くすことにより、さらにコンタクト抵抗を低減さ
せることができる。
Further, In of InGaAs of the channel layer
By setting the composition ratio to 80% or more, the Schottky barrier generated between the source electrode and the drain electrode and InGaAs can be eliminated, and the contact resistance can be further reduced.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】第1実施例 図1は、本発明の第1の実施例における高電子移動度ト
ランジスタの上から見た平面図である。また、図2は図
1におけるA−A’,B−B’,C−C’断面図であ
る。半絶縁性のInP基板11上に厚さ1000Åのi
型In0.52Al0.48Asバッファ層12、厚さ200Å
のi型In0.53Ga0.47Asチャネル層13、厚さ50
Åのi型In0.52Al0.48Asスペーサ層14、厚さ1
50Åのn型In0.52Al0.48Asキャリア供給層1
5、厚さ100Åのi型In0.52Al0.48Asゲートコ
ンタクト層16、厚さ200Åのn型In0.53Ga0.47
Asオーミックコンタクト層17を順次、例えばMBE
成長法にて形成する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION First Embodiment FIG. 1 is a plan view of a high electron mobility transistor according to a first embodiment of the present invention as seen from above. 2 is a sectional view taken along the line AA ', BB', CC 'in FIG. On a semi-insulating InP substrate 11, i with a thickness of 1000Å
Type In 0.52 Al 0.48 As buffer layer 12, thickness 200 Å
I-type In 0.53 Ga 0.47 As channel layer 13, thickness 50
Å i-type In 0.52 Al 0.48 As spacer layer 14, thickness 1
50Å n-type In 0.52 Al 0.48 As carrier supply layer 1
5, i-type In 0.52 Al 0.48 As gate contact layer 16 having a thickness of 100 Å, n-type In 0.53 Ga 0.47 having a thickness of 200 Å
The As ohmic contact layer 17 is sequentially formed by, for example, MBE.
It is formed by the growth method.

【0013】その後、素子間分離のためのメサエッチン
グを、例えば硫酸と過酸化水素水の混合液にて行い、メ
サ部21を形成する。次にメサ部21においてソース電
極18及びドレイン電極19が形成されるべき領域に、
少なくともそれぞれ2か所以上に、ゲート長手方向に配
置され、かつゲート長手方向と直角方向に長い形状の溝
22を、例えばクエン酸と過酸化水素水の混合液でのウ
ェットエッチングにより形成する。
After that, mesa etching for separating the elements is performed by using, for example, a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide water to form the mesa portion 21. Next, in the region where the source electrode 18 and the drain electrode 19 are to be formed in the mesa portion 21,
Grooves 22 which are arranged in at least two locations in the gate longitudinal direction and are long in the direction perpendicular to the gate longitudinal direction are formed by wet etching with a mixed solution of citric acid and hydrogen peroxide, for example.

【0014】このとき溝22の深さはIn0.53Ga0.47
Asチャネル層13の上面までの深さが望ましいが、I
0.53Ga0.47Asチャネル層13に達していればそれ
より深くても構わない。次に電子ビーム蒸着法とリフト
オフ法により、例えばAuGe/Ni/Auからなるソ
ース電極18及びドレイン電極19を形成する。更に、
2 雰囲気中360℃で2分間アロイする。ただし、ソ
ース電極18及びドレイン電極19はアロイオーミック
電極に限らず、ゲートコンタクト層16上の膜構成等に
より、例えばTi/Pt/Auからなるノンアロイオー
ミック電極を採用しても構わない。次にソース電極1
8、ドレイン電極19間に例えばクエン酸と過酸化水素
水の混合液でのウェットエッチングによりリセス25
(ゲート回りのくぼみ)を形成し、例えばTi/Pt/
Auからなるゲート電極20を電子ビーム蒸着法とリフ
トオフ法により形成する。
At this time, the depth of the groove 22 is In 0.53 Ga 0.47.
The depth to the upper surface of the As channel layer 13 is desirable, but I
If it reaches the n 0.53 Ga 0.47 As channel layer 13, it may be deeper than that. Next, the source electrode 18 and the drain electrode 19 made of, for example, AuGe / Ni / Au are formed by the electron beam evaporation method and the lift-off method. Furthermore,
Alloy at 360 ° C. for 2 minutes in N 2 atmosphere. However, the source electrode 18 and the drain electrode 19 are not limited to the alloy ohmic electrode, and a non-alloy ohmic electrode made of, for example, Ti / Pt / Au may be adopted depending on the film configuration on the gate contact layer 16. Next, the source electrode 1
8, a recess 25 is formed between the drain electrodes 19 by wet etching with a mixed solution of citric acid and hydrogen peroxide.
(Recess around the gate) is formed, for example, Ti / Pt /
The gate electrode 20 made of Au is formed by the electron beam evaporation method and the lift-off method.

【0015】以上、高電子移動度トランジスタの形成方
法を示したが、メサ部21に形成された溝22の内部
で、ソース電極18及びドレイン電極19がチャネル層
13と直接コンタクトすることが可能となり、かつ溝2
2を複数形成することによりソース電極18及びドレイ
ン電極19とチャネル層13の接合している面積を、容
易に増やすことが可能となる。また、溝22はゲート長
手方向と直角の方向に長い形状であるため、チャネル層
13のキャリア走行方向を分断するとがない。従って、
コンタクト抵抗を低減することができる。
The method of forming the high electron mobility transistor has been described above. However, the source electrode 18 and the drain electrode 19 can directly contact the channel layer 13 inside the groove 22 formed in the mesa portion 21. , And groove 2
By forming a plurality of 2's, the area where the source electrode 18 and the drain electrode 19 are joined to the channel layer 13 can be easily increased. Further, since the groove 22 has a shape that is long in the direction perpendicular to the gate longitudinal direction, it does not divide the carrier traveling direction of the channel layer 13. Therefore,
Contact resistance can be reduced.

【0016】第2実施例 第1実施例のトランジスタにおいてチャネル層13をI
0.8 Ga0.2 Asとした。半導体基板に素子分離のた
めのメサエッチングを例えば硫酸と過酸化水素水の混合
液にて行う。この際マスクとして使用するレジストパタ
ーンは、ソース電極18及びドレイン電極19が形成さ
れるべき領域に、2本以上の溝22を形成するための開
口部のあるパターンとし、図3に示す形状のメサ部21
を形成する。
Second Embodiment In the transistor of the first embodiment, the channel layer 13 is I
n 0.8 Ga 0.2 As. Mesa etching for element isolation is performed on the semiconductor substrate with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution, for example. At this time, the resist pattern used as a mask is a pattern having an opening for forming two or more trenches 22 in the region where the source electrode 18 and the drain electrode 19 are to be formed. Part 21
To form

【0017】その後ソース電極18、ドレイン電極1
9、ゲート電極20、を順次形成する。以上のように、
メサ部21の溝の側壁でソース電極18及びドレイン電
極19と直接コンタクトするチャネル層13のInの組
成比を80%以上とすることにより、実施例1に示した
効果に加え、InGaAsのチャネル層13とオーミッ
ク電極18、19との間に生ずるショットキ障壁がほと
んど零となるため、よりコンタクト抵抗を低減すること
ができる。
Thereafter, the source electrode 18 and the drain electrode 1
9 and the gate electrode 20 are sequentially formed. As mentioned above,
By setting the In composition ratio of the channel layer 13 that is in direct contact with the source electrode 18 and the drain electrode 19 at the side wall of the groove of the mesa portion to be 80% or more, in addition to the effect shown in the first embodiment, the InGaAs channel layer is formed. Since the Schottky barrier generated between 13 and the ohmic electrodes 18 and 19 becomes almost zero, the contact resistance can be further reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の具体的な第1実施例に係る高電子移動
度トランジスタのメサ部の形状を示した構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing the shape of a mesa portion of a high electron mobility transistor according to a first specific example of the present invention.

【図2】同実施例の高電子移動度トランジスタを示した
断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a high electron mobility transistor of the same example.

【図3】本発明の具体的な第2実施例に係るメサ部の形
状を示した構成図。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a shape of a mesa portion according to a second specific embodiment of the present invention.

【図4】従来の高電子移動度トランジスタを示した断面
図。
FIG. 4 is a sectional view showing a conventional high electron mobility transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半絶縁性基板 2…バッファ層 3…チャネル層 4…スペーサ層 5…キャリア供給層 6…ゲートコンタクト層 7…オーミックコンタクト層 8…ソース電極 9…ドレイン電極 10…ゲート電極 11…半絶縁性InP基板 12…In0.52Al0.48Asバッファ層 13…In0.53Ga0.47Asチャネル層 14…In0.52Al0.48Asスペーサ層 15…In0.52Al0.48Asキャリア供給層 16…In0.52Al0.48Asゲートコンタクト層 17…In0.53Ga0.47Asオーミックコンタクト層 18…ソース電極 19…ドレイン電極 20…ゲート電極 21…メサ部 22…溝 25…リセスDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semi-insulating substrate 2 ... Buffer layer 3 ... Channel layer 4 ... Spacer layer 5 ... Carrier supply layer 6 ... Gate contact layer 7 ... Ohmic contact layer 8 ... Source electrode 9 ... Drain electrode 10 ... Gate electrode 11 ... Semi-insulating property InP substrate 12 ... In 0.52 Al 0.48 As buffer layer 13 ... In 0.53 Ga 0.47 As channel layer 14 ... In 0.52 Al 0.48 As spacer layer 15 ... In 0.52 Al 0.48 As carrier supply layer 16 ... In 0.52 Al 0.48 As gate contact layer 17 In 0.53 Ga 0.47 As ohmic contact layer 18 Source electrode 19 Drain electrode 20 Gate electrode 21 Mesa part 22 Groove 25 Recess

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半絶縁性基板上に、キャリアが走行する
チャネル層、キャリアを供給するキャリア供給層を有
し、かつ素子間分離のためのメサ部を有する高電子移動
度トランジスタにおいて、ソース電極及びドレイン電極
直下のメサ部に、少なくともチャネル層まで達する溝が
形成されており、この溝の内部において直接、前記チャ
ネル層にオーミックコンタクトしているソース電極及び
ドレイン電極を有していることを特徴とする高電子移動
度トランジスタ。
1. A source electrode in a high electron mobility transistor having a channel layer on which carriers travel, a carrier supply layer for supplying carriers, and a mesa portion for element isolation on a semi-insulating substrate. And a groove reaching at least the channel layer is formed in the mesa portion immediately below the drain electrode, and the source electrode and the drain electrode in ohmic contact with the channel layer are directly provided inside the groove. High electron mobility transistor.
【請求項2】 前記高電子移動度トランジスタにおい
て、前記ソース電極及び前記ドレイン電極直下のメサ部
に形成される溝は、各電極直下に少なくとも2箇所以上
に、ゲート長手方向と直角の方向に長い形状で配置され
ていることを特徴とする請求項1に記載の高電子移動度
トランジスタ。
2. In the high electron mobility transistor, a groove formed in a mesa portion directly under the source electrode and the drain electrode is long at least at two locations directly under each electrode in a direction perpendicular to a gate longitudinal direction. The high electron mobility transistor according to claim 1, wherein the high electron mobility transistor is arranged in a shape.
【請求項3】 前記高電子移動度トランジスタにおい
て、ゲートコンタクト層及びキャリア供給層がInAl
As、チャネル層がInGaAsよりなることを特徴と
する請求項1に記載の高電子移動度トランジスタ。
3. In the high electron mobility transistor, the gate contact layer and the carrier supply layer are made of InAl.
The high electron mobility transistor according to claim 1, wherein As and the channel layer are made of InGaAs.
【請求項4】 前記高電子移動度トランジスタにおい
て、ゲートコンタクト層及びキャリア供給層がInAl
As、チャネル層がInGaAsよりなることを特徴と
する請求項2に記載の高電子移動度トランジスタ。
4. In the high electron mobility transistor, the gate contact layer and the carrier supply layer are made of InAl.
The high electron mobility transistor according to claim 2, wherein As and the channel layer are made of InGaAs.
【請求項5】 前記高電子移動度トランジスタにおい
て、チャネル層であるInGaAsのIn組成が80%
以上であることを特徴とする請求項3に記載の高電子移
動度トランジスタ。
5. The In composition of InGaAs, which is a channel layer, in the high electron mobility transistor has an In composition of 80%.
It is above, The high electron mobility transistor of Claim 3 characterized by the above-mentioned.
【請求項6】 前記高電子移動度トランジスタにおい
て、チャネル層であるInGaAsのIn組成が80%
以上であることを特徴とする請求項4に記載の高電子移
動度トランジスタ。
6. The In composition of InGaAs, which is a channel layer, in the high electron mobility transistor has an In composition of 80%.
It is above, The high electron mobility transistor of Claim 4 characterized by the above-mentioned.
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