JPH11168091A - 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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- JPH11168091A JPH11168091A JP33399197A JP33399197A JPH11168091A JP H11168091 A JPH11168091 A JP H11168091A JP 33399197 A JP33399197 A JP 33399197A JP 33399197 A JP33399197 A JP 33399197A JP H11168091 A JPH11168091 A JP H11168091A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Alx Ga1-x As膜上に積層されたAlx Ga1-x As
膜とは異なるIII-V族化合物半導体材料を選択的にエッ
チングする半導体装置の製造方法に関し、Alx Ga 1-x As
膜上にGaAs膜、又はInGaAs膜が積層されてなる2層の積
層膜のうち、GaAs膜、又はInGaAs膜を、再現性良く、ま
た良好な均一性をもって選択的にエッチングすることが
できる半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 Alx Ga1-x As膜9上にGaAs膜10が積層
されてなる2層の積層膜のうちGaAs膜10をエチレンジ
アミン四酢酸を含む水溶液により選択的にエッチングす
る。
膜とは異なるIII-V族化合物半導体材料を選択的にエッ
チングする半導体装置の製造方法に関し、Alx Ga 1-x As
膜上にGaAs膜、又はInGaAs膜が積層されてなる2層の積
層膜のうち、GaAs膜、又はInGaAs膜を、再現性良く、ま
た良好な均一性をもって選択的にエッチングすることが
できる半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 Alx Ga1-x As膜9上にGaAs膜10が積層
されてなる2層の積層膜のうちGaAs膜10をエチレンジ
アミン四酢酸を含む水溶液により選択的にエッチングす
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、より詳しくは、Alx Ga1-x As膜上に積層さ
れたAlx Ga1-x As膜とは異なるIII-V族化合物半導体材
料を選択的にエッチングする半導体装置の製造方法に関
する。
方法に関し、より詳しくは、Alx Ga1-x As膜上に積層さ
れたAlx Ga1-x As膜とは異なるIII-V族化合物半導体材
料を選択的にエッチングする半導体装置の製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、III-V族化合物半導体材料はSi
にはない優れた特徴があるために、GaAs−FETや
HEMT、レーザダイオード、或いは禁制帯の広さを利
用して高温で動作可能な赤外線センサなどにも応用され
ている。図3(c)は、HEMTの断面図であり、半絶
縁性のGaAs基板1上にバッファ層及びチャネル層と
なるi−GaAs膜2と、電子供給層となるn−AlX Ga
1-x As膜3と、オーミック電極接続用のn−GaAs膜
4とが順に積層されている。
にはない優れた特徴があるために、GaAs−FETや
HEMT、レーザダイオード、或いは禁制帯の広さを利
用して高温で動作可能な赤外線センサなどにも応用され
ている。図3(c)は、HEMTの断面図であり、半絶
縁性のGaAs基板1上にバッファ層及びチャネル層と
なるi−GaAs膜2と、電子供給層となるn−AlX Ga
1-x As膜3と、オーミック電極接続用のn−GaAs膜
4とが順に積層されている。
【0003】また、n−GaAs膜4は部分的にエッチ
ングされており、そのエッチング跡の電子供給層となる
n−AlX Ga1-x As膜3の表面にはゲート電極6が形成さ
れている。ここで、従来例に係るn−GaAs膜4を部
分的にエッチングする方法について説明する。
ングされており、そのエッチング跡の電子供給層となる
n−AlX Ga1-x As膜3の表面にはゲート電極6が形成さ
れている。ここで、従来例に係るn−GaAs膜4を部
分的にエッチングする方法について説明する。
【0004】まず、図3(a)に示すように、最上層で
あるn−GaAs膜4上にレジスト膜5を形成したの
ち、レジスト膜5をパターニングし、開口部を形成す
る。次いで、図3(b)に示すように、レジスト膜5の
開口部を通してn−GaAs膜4をウエットエッチング
することにより、n−AlX Ga1-x As膜3の面を表出させ
る。
あるn−GaAs膜4上にレジスト膜5を形成したの
ち、レジスト膜5をパターニングし、開口部を形成す
る。次いで、図3(b)に示すように、レジスト膜5の
開口部を通してn−GaAs膜4をウエットエッチング
することにより、n−AlX Ga1-x As膜3の面を表出させ
る。
【0005】このとき、エッチング液としてアンモニア
と過酸化水素の混合液、又はこれらの混合液にクエン酸
を加えたエッチング液が用いられる。次に、図3(c)
に示すように、金属膜を蒸着等により被着した後、パタ
ーニングし、n−AlX Ga1-x As膜3の表面にゲート電極
6を形成する。
と過酸化水素の混合液、又はこれらの混合液にクエン酸
を加えたエッチング液が用いられる。次に、図3(c)
に示すように、金属膜を蒸着等により被着した後、パタ
ーニングし、n−AlX Ga1-x As膜3の表面にゲート電極
6を形成する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記n−G
aAs膜4のエッチングに用いたエッチング液は、以下
のような欠点を持ち合わせている。即ち、 エッチング対象であるGaAs膜やInGaAs膜と、非エ
ッチング対象であるAl x Ga1-x As膜とのエッチング速度
比を50以上とするには、Alx Ga1-x As膜のAlの混晶比
率xを0.2以上にする必要があり、実用上問題があ
る。
aAs膜4のエッチングに用いたエッチング液は、以下
のような欠点を持ち合わせている。即ち、 エッチング対象であるGaAs膜やInGaAs膜と、非エ
ッチング対象であるAl x Ga1-x As膜とのエッチング速度
比を50以上とするには、Alx Ga1-x As膜のAlの混晶比
率xを0.2以上にする必要があり、実用上問題があ
る。
【0007】エッチングは、エッチング混合液の水素
イオン濃度(PH)に敏感であり、例えばPHを6.5
±0.05位に厳格に調整することが要求されている。
なお、従来の手法が不十分ながらも選択エッチングでき
る理由は、非エッチング対象であるAlx Ga1-x As膜の表
面に酸化物(Al2O3 ・H2O )が生成してエッチングの進
行を妨げるためと解釈されている。
イオン濃度(PH)に敏感であり、例えばPHを6.5
±0.05位に厳格に調整することが要求されている。
なお、従来の手法が不十分ながらも選択エッチングでき
る理由は、非エッチング対象であるAlx Ga1-x As膜の表
面に酸化物(Al2O3 ・H2O )が生成してエッチングの進
行を妨げるためと解釈されている。
【0008】しかし、この酸化物は同時に生成するGa
Asの酸化物(Ga2O3, As2O3)の中に取り込まれるた
め、Alx Ga1-x As膜の表面はエッチング液中のアンモニ
アの攻撃を受けて溶解し易くなり、これによりウエハ内
でのエッチング深さの均一性を確保できず、またエッチ
ングの再現性に乏しいという問題がある。本発明は、上
記の従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、Al
x Ga1-xAs膜上にGaAs膜、又はInGaAs膜が積層されてな
る2層の積層膜のうち、GaAs膜、又はInGaAs膜を、再現
性良く、また良好な均一性をもって選択的にエッチング
することができる半導体装置の製造方法を提供するもの
である。
Asの酸化物(Ga2O3, As2O3)の中に取り込まれるた
め、Alx Ga1-x As膜の表面はエッチング液中のアンモニ
アの攻撃を受けて溶解し易くなり、これによりウエハ内
でのエッチング深さの均一性を確保できず、またエッチ
ングの再現性に乏しいという問題がある。本発明は、上
記の従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、Al
x Ga1-xAs膜上にGaAs膜、又はInGaAs膜が積層されてな
る2層の積層膜のうち、GaAs膜、又はInGaAs膜を、再現
性良く、また良好な均一性をもって選択的にエッチング
することができる半導体装置の製造方法を提供するもの
である。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題は、第1の発明
である、Alx Ga1-x As膜上にGaAs膜が積層されてなる2
層の積層膜のうちGaAs膜をエチレンジアミン四酢酸を含
む水溶液により選択的にエッチングすることを特徴とす
る半導体装置の製造方法によって解決され、第2の発明
である、Alx Ga1-x As膜の上にInGaAs膜が積層された2
層の積層膜のうちInGaAs膜をエチレンジアミン四酢酸を
含む水溶液により選択的にエッチングすることを特徴と
する半導体装置の製造方法によって解決される。
である、Alx Ga1-x As膜上にGaAs膜が積層されてなる2
層の積層膜のうちGaAs膜をエチレンジアミン四酢酸を含
む水溶液により選択的にエッチングすることを特徴とす
る半導体装置の製造方法によって解決され、第2の発明
である、Alx Ga1-x As膜の上にInGaAs膜が積層された2
層の積層膜のうちInGaAs膜をエチレンジアミン四酢酸を
含む水溶液により選択的にエッチングすることを特徴と
する半導体装置の製造方法によって解決される。
【0010】本発明によれば、エッチング液としてエチ
レンジアミン四酢酸を含む水溶液を用いたので、GaAs
膜、又はInGaAs膜とAlx Ga1-x As膜とのエッチング選択
比が従来例に比較して2倍以上となり、またAlx Ga1-x
As膜の混晶比率が0.15付近になっても、エッチング
の良好な均一性と、良好な再現性を図ることが可能とな
る。
レンジアミン四酢酸を含む水溶液を用いたので、GaAs
膜、又はInGaAs膜とAlx Ga1-x As膜とのエッチング選択
比が従来例に比較して2倍以上となり、またAlx Ga1-x
As膜の混晶比率が0.15付近になっても、エッチング
の良好な均一性と、良好な再現性を図ることが可能とな
る。
【0011】これは、エッチング中に、非エッチング対
象であるAlx Ga1-x As膜の表面が、水酸化〔Al(OH)3 の
編み目分子で覆われてエッチングの速度を更に遅くする
ためであると考えられる。
象であるAlx Ga1-x As膜の表面が、水酸化〔Al(OH)3 の
編み目分子で覆われてエッチングの速度を更に遅くする
ためであると考えられる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。 (1)実施の形態 まず、本願発明に用いるエッチング液を次の手順に従っ
てつくる。 (a)水にクエン酸〔C3H4(OH)(COOH)3 〕水和物を溶解
して1Wt%の水溶液をつくる。 (b)エチレンジアミン四酢酸〔C2H4N2(CH2COOH)4〕が
1〜200ppm溶解している25Wt%のアンモニア
水を、上記の溶液に適宜加えてPHが6〜8.5となる
ように調整した。 (c)さらに過酸化水素水を加えて、GaAsのエッチ
ング速度が400Å/分前後となるように準備した。
いて図面を参照しながら説明する。 (1)実施の形態 まず、本願発明に用いるエッチング液を次の手順に従っ
てつくる。 (a)水にクエン酸〔C3H4(OH)(COOH)3 〕水和物を溶解
して1Wt%の水溶液をつくる。 (b)エチレンジアミン四酢酸〔C2H4N2(CH2COOH)4〕が
1〜200ppm溶解している25Wt%のアンモニア
水を、上記の溶液に適宜加えてPHが6〜8.5となる
ように調整した。 (c)さらに過酸化水素水を加えて、GaAsのエッチ
ング速度が400Å/分前後となるように準備した。
【0013】なお、過酸化水素素水を任意に加えること
により、GaAsのエッチング速度を適宜調節すること
ができる。例えば、300〜800Å/分にすることも
できる。次に、このエッチング液を用いて選択的エッチ
ングを行う本願発明のエッチング方法について、第1図
を参照しながら説明する。
により、GaAsのエッチング速度を適宜調節すること
ができる。例えば、300〜800Å/分にすることも
できる。次に、このエッチング液を用いて選択的エッチ
ングを行う本願発明のエッチング方法について、第1図
を参照しながら説明する。
【0014】第1図(a)はAlGaAs系HEMT
(High Eletron Mobility Transistor) のリセス形成す
る前の断面図であり、半絶縁性のGaAs基板7上にバ
ッファ層及びチャネル層となるi−GaAs膜8と、電
子供給層となるAlx Ga1-x As膜9と、オーミック電極接
続用のn−GaAs膜10とが順に積層されている。こ
こで、n−GaAs膜10の膜厚は1000Åであり、
Alx Ga1-x As膜9の混晶比率Xは0.15である。
(High Eletron Mobility Transistor) のリセス形成す
る前の断面図であり、半絶縁性のGaAs基板7上にバ
ッファ層及びチャネル層となるi−GaAs膜8と、電
子供給層となるAlx Ga1-x As膜9と、オーミック電極接
続用のn−GaAs膜10とが順に積層されている。こ
こで、n−GaAs膜10の膜厚は1000Åであり、
Alx Ga1-x As膜9の混晶比率Xは0.15である。
【0015】次に、図1(b)に示すように、最上層で
あるn−GaAs膜10上にレジスト膜11を形成した
のち、レジスト膜11をパターニングして開口部を形成
し、その後、レジスト膜11の開口部を通してn−Ga
As膜10をエッチングする。次いで、図1(c)に示
すように、金属膜を蒸着等により被着した後、パターニ
ングし、n−AlX Ga1-x As膜9の表面にゲート電極11
を形成すると、本願発明のHEMTが完成する。
あるn−GaAs膜10上にレジスト膜11を形成した
のち、レジスト膜11をパターニングして開口部を形成
し、その後、レジスト膜11の開口部を通してn−Ga
As膜10をエッチングする。次いで、図1(c)に示
すように、金属膜を蒸着等により被着した後、パターニ
ングし、n−AlX Ga1-x As膜9の表面にゲート電極11
を形成すると、本願発明のHEMTが完成する。
【0016】ところで、図1(b)に示すn−GaAs
膜10のエッチングには、上述したエチレンジアミン四
酢酸を添加した本願発明のエッチング液を用いる。エッ
チングの状態を観察するために、ソース・ドレイン間の
ドレイン電流量の変化をみる。すなわち、n−GaAs
膜10のエッチングが進行するにつれてn−GaAs膜
10の膜厚が減少してソース・ドレイン間の電流通路の
抵抗が増加するので、ドレイン電流を観察することによ
り、エッチングの進行を見ることができる。
膜10のエッチングには、上述したエチレンジアミン四
酢酸を添加した本願発明のエッチング液を用いる。エッ
チングの状態を観察するために、ソース・ドレイン間の
ドレイン電流量の変化をみる。すなわち、n−GaAs
膜10のエッチングが進行するにつれてn−GaAs膜
10の膜厚が減少してソース・ドレイン間の電流通路の
抵抗が増加するので、ドレイン電流を観察することによ
り、エッチングの進行を見ることができる。
【0017】第2図は、本願発明のエッチング液を用い
てn−GaAs膜10をエッチングした結果を示す図で
あり、横軸はエッチング時間(秒)、縦軸はドレイン電
流量である。なお、HEMTは、設計値がゲート幅20
0μm、ゲート長0.45μmのものを用いたが、第2
図で示すドレイン電流はゲート長を100μmに換算し
た値を示している。
てn−GaAs膜10をエッチングした結果を示す図で
あり、横軸はエッチング時間(秒)、縦軸はドレイン電
流量である。なお、HEMTは、設計値がゲート幅20
0μm、ゲート長0.45μmのものを用いたが、第2
図で示すドレイン電流はゲート長を100μmに換算し
た値を示している。
【0018】第2図からわかるように、n−GaAs膜
10のエッチングが終了したと見られるエッチング時間
150秒付近から、さらにエッチング時間を300秒ま
で延ばしが、ドレイン電流はほとんど変化せず安定して
いる。なお、エッチング時間150秒から300秒まで
の間に変化するドレイン電流を観察したところ、電流減
少率は−3%程度であった。この−3%値の中には、n
−GaAs膜10の横方向(チャネル長方向)へのエッ
チング拡がりに起因する直流抵抗の増大分も反映されて
いると考えられるので、n−AlX Ga1-x As膜9は実質的
にエッチングされていないと思われる。
10のエッチングが終了したと見られるエッチング時間
150秒付近から、さらにエッチング時間を300秒ま
で延ばしが、ドレイン電流はほとんど変化せず安定して
いる。なお、エッチング時間150秒から300秒まで
の間に変化するドレイン電流を観察したところ、電流減
少率は−3%程度であった。この−3%値の中には、n
−GaAs膜10の横方向(チャネル長方向)へのエッ
チング拡がりに起因する直流抵抗の増大分も反映されて
いると考えられるので、n−AlX Ga1-x As膜9は実質的
にエッチングされていないと思われる。
【0019】このように、AlX Ga1-x Asの混晶比率Xが
0.15程度の小さい場合であっても、GaAsとの大
きな選択比が得られるので、軽薄短小かつ高性能の特性
が要求されるHEMT等の化合物半導体装置の製造方法
に寄与する効果は大である。例えば、HEMTで使用さ
れる電子供給層(Al X Ga1-x As膜) の表面濃度は一般に
1×1018Atoms /cm3 前後であるが、この濃度におけ
る閾値(Vth) の変化はエッチングの深さ1Å当たり8mV
の変化量にあたるから、エッチング選択比は極めて重要
であり、本願発明によれば精度の良いエッチング制御が
可能となる。
0.15程度の小さい場合であっても、GaAsとの大
きな選択比が得られるので、軽薄短小かつ高性能の特性
が要求されるHEMT等の化合物半導体装置の製造方法
に寄与する効果は大である。例えば、HEMTで使用さ
れる電子供給層(Al X Ga1-x As膜) の表面濃度は一般に
1×1018Atoms /cm3 前後であるが、この濃度におけ
る閾値(Vth) の変化はエッチングの深さ1Å当たり8mV
の変化量にあたるから、エッチング選択比は極めて重要
であり、本願発明によれば精度の良いエッチング制御が
可能となる。
【0020】また、エッチング液を生成するとき、アン
モニア水へのエチレンジアミン四酢酸を添加する効果は
10ppm前後から現れ、50ppm前後でほぼ飽和す
る傾向となって、選択比140〜160を確保すること
ができる。この現象から判断すると、エチレンジアミン
四酢酸とAl X Ga1-x As 膜中のAlとの反応は反応律速型
であり、溶解を抑制する水酸化アルミ錯塩 Al(OH)3 の
生成が瞬時であるものと推測される。
モニア水へのエチレンジアミン四酢酸を添加する効果は
10ppm前後から現れ、50ppm前後でほぼ飽和す
る傾向となって、選択比140〜160を確保すること
ができる。この現象から判断すると、エチレンジアミン
四酢酸とAl X Ga1-x As 膜中のAlとの反応は反応律速型
であり、溶解を抑制する水酸化アルミ錯塩 Al(OH)3 の
生成が瞬時であるものと推測される。
【0021】なお、実施の形態では、GaAs膜をエッ
チングするときの、Al X Ga1-x As膜に対する選択性に
ついて説明したが、本願発明のエッチング液は、In Ga
As膜をエッチングする場合についても適用可能である。
チングするときの、Al X Ga1-x As膜に対する選択性に
ついて説明したが、本願発明のエッチング液は、In Ga
As膜をエッチングする場合についても適用可能である。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、エッチング液としてエ
チレンジアミン四酢酸を含む水溶液を用いたので、Ga
As膜、又はIn Ga As膜とAlx Ga1-x As膜とのエッチン
グ選択比が従来例に比較して2倍以上となり、ウエハ内
でのエッチングの深さの均一性が確保でき、再現性の良
好なエッチングが可能となる。
チレンジアミン四酢酸を含む水溶液を用いたので、Ga
As膜、又はIn Ga As膜とAlx Ga1-x As膜とのエッチン
グ選択比が従来例に比較して2倍以上となり、ウエハ内
でのエッチングの深さの均一性が確保でき、再現性の良
好なエッチングが可能となる。
【0023】これにより、HEMT等の高性能で微細形
状の化合物半導体装置の製造が可能となる。
状の化合物半導体装置の製造が可能となる。
【図1】図1(a)〜(c)は、本発明の実施の形態に
係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図2】図2は、本発明の実施の形態に係るエッチング
による結果を示す図である。
による結果を示す図である。
【図3】図3(a)〜(c)は、従来例に係る半導体装
置の製造方法を説明する図である。
置の製造方法を説明する図である。
1,7 半絶縁性のGaAs基板 2,8 i−GaAs膜 3,9 n−Alx Ga1-x As膜 4,10 n−GaAs膜 5,11 レジスト膜 6,12 ゲート電極
Claims (3)
- 【請求項1】 Alx Ga1-x As膜上にGaAs膜が積層されて
なる2層の積層膜のうちGaAs膜をエチレンジアミン四酢
酸を含む水溶液により選択的にエッチングすることを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 Alx Ga1-x As膜の上にInGaAs膜が積層さ
れた2層の積層膜のうちInGaAs膜をエチレンジアミン四
酢酸を含む水溶液により選択的にエッチングすることを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記Alx Ga1-x As膜の組成比Xは、0.
15〜0.5であることを特徴とする請求項1又は請求
項2に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33399197A JPH11168091A (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33399197A JPH11168091A (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11168091A true JPH11168091A (ja) | 1999-06-22 |
Family
ID=18272282
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33399197A Pending JPH11168091A (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11168091A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104178172A (zh) * | 2014-08-19 | 2014-12-03 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种对砷化镓太阳电池帽层进行选择性腐蚀的腐蚀液及其制备方法 |
CN109545681A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-03-29 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种全光固体超快探测芯片的腐蚀方法 |
-
1997
- 1997-12-04 JP JP33399197A patent/JPH11168091A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104178172A (zh) * | 2014-08-19 | 2014-12-03 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 一种对砷化镓太阳电池帽层进行选择性腐蚀的腐蚀液及其制备方法 |
CN109545681A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-03-29 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种全光固体超快探测芯片的腐蚀方法 |
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---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
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