JPS58123756A - ガリウム砒素集積回路 - Google Patents
ガリウム砒素集積回路Info
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- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 45
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 43
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 8
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/04—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their crystalline structure, e.g. polycrystalline, cubic or particular orientation of crystalline planes
- H01L29/045—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their crystalline structure, e.g. polycrystalline, cubic or particular orientation of crystalline planes by their particular orientation of crystalline planes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
- H01L27/0605—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits made of compound material, e.g. AIIIBV
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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】
杢柁明は来積回路、特にガリウム砒素(GaAs )を
基板として用いた集積回路に関する。
基板として用いた集積回路に関する。
現在、集積回路は主に8iを基板として作られ。
でいるが、 GaAsはSlよりも鴫子skiが大きく
、また牛絶縁性基板を作れるので、GaAsを基板とし
て用いれば、Siよりも高速動作が可能である。GaA
s @基板として用いたGaAs果槓回路は、チップ化
の容易さの点から素子を(100)面上に形成している
。また、基本素子としてはGaAsシ、ットキー障壁襞
合ゲート型旺界効釆トランジスタ(以+IkGaAs
Mg2 FNT トする)カ多く用いられている。
、また牛絶縁性基板を作れるので、GaAsを基板とし
て用いれば、Siよりも高速動作が可能である。GaA
s @基板として用いたGaAs果槓回路は、チップ化
の容易さの点から素子を(100)面上に形成している
。また、基本素子としてはGaAsシ、ットキー障壁襞
合ゲート型旺界効釆トランジスタ(以+IkGaAs
Mg2 FNT トする)カ多く用いられている。
第1図は、一般に周知の(jaAs Mg2 FkaT
O)断面図である。図において、11は半絶縁性(ja
As基板、12は例えばキャリア密jij lXl0
”cm ”のn型GaAs結晶層、13.15は[n型
GaAs、H6層条こ、n結晶領域を介さずam形成し
たオーム性電極(13:ソース電極、14ニドレイン電
極入14は該n型GaAs結晶層とシ菖ット牛−接触を
なすゲート電極である。従来、41図において。
O)断面図である。図において、11は半絶縁性(ja
As基板、12は例えばキャリア密jij lXl0
”cm ”のn型GaAs結晶層、13.15は[n型
GaAs、H6層条こ、n結晶領域を介さずam形成し
たオーム性電極(13:ソース電極、14ニドレイン電
極入14は該n型GaAs結晶層とシ菖ット牛−接触を
なすゲート電極である。従来、41図において。
ソース電極13とゲートwL極14の間隔、及びゲート
電極14とドレイン″#IL極15の間隔は約1.5μ
mと長かったため、ソース・チャンネル間抵抗が大きく
なり、FETの特性を制限していた。発明名は、ソース
・チャンネル間抵抗を小さくしてPETの特性を良くす
るために、ソース砿極とゲート電極及びゲートIE他と
ドレイン電極の間隔を約0.5μmと短くして、その目
的を達成したが、同時にUaAs MB8 FETの特
性に面方位依存性があることを見い出した〇 スレターズ(Applied Physics Let
ters ) 、 VOL37、A3 の311ペ
ージから313ページに掲載されているIJ−(C9P
、Lee)等による文献1オリエンテーシヨン エフェ
クト オン プレーナ ガリウムヒソ ショットキー
バリア フィールド エフェクト トランジスタ(Or
ienta−tion effect on plan
ar GaAs 8chottky barrier
fieldeffect transistors )
’に報4!r−があるが、彼らの報告例のFETは、
ソース電極とドレイン電極の下に、Sのイオン注入によ
るn+領領域設けたもので、アニール時におけるSの拡
散距離に面方位依存性があるためにFETの特性に面方
位依存性が表われるとしている。
電極14とドレイン″#IL極15の間隔は約1.5μ
mと長かったため、ソース・チャンネル間抵抗が大きく
なり、FETの特性を制限していた。発明名は、ソース
・チャンネル間抵抗を小さくしてPETの特性を良くす
るために、ソース砿極とゲート電極及びゲートIE他と
ドレイン電極の間隔を約0.5μmと短くして、その目
的を達成したが、同時にUaAs MB8 FETの特
性に面方位依存性があることを見い出した〇 スレターズ(Applied Physics Let
ters ) 、 VOL37、A3 の311ペ
ージから313ページに掲載されているIJ−(C9P
、Lee)等による文献1オリエンテーシヨン エフェ
クト オン プレーナ ガリウムヒソ ショットキー
バリア フィールド エフェクト トランジスタ(Or
ienta−tion effect on plan
ar GaAs 8chottky barrier
fieldeffect transistors )
’に報4!r−があるが、彼らの報告例のFETは、
ソース電極とドレイン電極の下に、Sのイオン注入によ
るn+領領域設けたもので、アニール時におけるSの拡
散距離に面方位依存性があるためにFETの特性に面方
位依存性が表われるとしている。
発明者が面方位依存性を見い出したFETは S+イオ
ン注入による計イ領域を設けたものではなく、第1図に
示した極く一般的な構造をしたものであり、従来、この
ような構造のGaAs Mka8 Fk2T’の特性の
面方位依存性についてi告された例はない0 本発明は、GaAs MB2 FETの特性が本質的に
面方位依存性をもつという発明者による新しい発見に基
づいてなされたものであり、その目的は、GaAs M
l!’8f’ETの特性の面方位依存性を考慮したガリ
ウム砒素集積回路を提供することEこある。
ン注入による計イ領域を設けたものではなく、第1図に
示した極く一般的な構造をしたものであり、従来、この
ような構造のGaAs Mka8 Fk2T’の特性の
面方位依存性についてi告された例はない0 本発明は、GaAs MB2 FETの特性が本質的に
面方位依存性をもつという発明者による新しい発見に基
づいてなされたものであり、その目的は、GaAs M
l!’8f’ETの特性の面方位依存性を考慮したガリ
ウム砒素集積回路を提供することEこある。
本発明によれば、半絶縁性ガリウム砒素基板の(100
)面上に、選択的に形成されたna!!ガリウム砒素結
晶層を動作領域とし、このn型ガリウゝ
′ざ ム砒素結晶層上にソース電極、ドレイン′電極εよびゲ
ート電極が形成されてなる”wットキー障壁接合ゲート
型′##Lが効果トランジスタが複数個形成され、それ
らが互いに有機的に結合されてなるガリウム砒素集積回
路において、全てのガリウム砒素シヲットキー障壁接合
ゲート型電界効果トランジスタのゲート電極が(011
)面に平行に形成されていることを特徴とするガリウム
砒素集積回路が得られる。
)面上に、選択的に形成されたna!!ガリウム砒素結
晶層を動作領域とし、このn型ガリウゝ
′ざ ム砒素結晶層上にソース電極、ドレイン′電極εよびゲ
ート電極が形成されてなる”wットキー障壁接合ゲート
型′##Lが効果トランジスタが複数個形成され、それ
らが互いに有機的に結合されてなるガリウム砒素集積回
路において、全てのガリウム砒素シヲットキー障壁接合
ゲート型電界効果トランジスタのゲート電極が(011
)面に平行に形成されていることを特徴とするガリウム
砒素集積回路が得られる。
以下、図面に従って不発l511を説明する〇第2図は
、本発明の詳細な説明するための図で、21は半絶縁性
GaA@基板の(100)面、22は幻I X 10X
7z−”のn @ GaAs 結晶層、24gよび27
はソース電極、25および28はゲート電極、26およ
び29はドレイン電極である。24 、25 。
、本発明の詳細な説明するための図で、21は半絶縁性
GaA@基板の(100)面、22は幻I X 10X
7z−”のn @ GaAs 結晶層、24gよび27
はソース電極、25および28はゲート電極、26およ
び29はドレイン電極である。24 、25 。
26 テ1 ツノFh’l” カMFilサレ、27.
28.29で他の1つのFITが形成される。このよう
に、ゲート電極を(011)面に平行に形成した場合と
(011)面に平行に形成した場合のFITの特性は大
きく典なる。例えば、動作層のキャリア密度をl X
IQ cm−、ゲート幅を10μm、ゲート長1.2
j1m、ソース・ゲート電極間隔およびゲート・ドレイ
ン電極間隔を0.4μm、シキイ値電圧を0ボルトとす
ると、ソース・チャンネル間抵抗は、ゲートを(011
)面に平行に形成した場合5300゜ゲートを(oxT
)面に平行に形成した場合6410Ωであった。このソ
ース・チャンネル間抵抗の面方位依存性の原因は明らか
ではないが、例えば、ソース電極のムuGe/Niのア
ロイ時における横方向拡散距離の面方位依存性等が考え
られる。
28.29で他の1つのFITが形成される。このよう
に、ゲート電極を(011)面に平行に形成した場合と
(011)面に平行に形成した場合のFITの特性は大
きく典なる。例えば、動作層のキャリア密度をl X
IQ cm−、ゲート幅を10μm、ゲート長1.2
j1m、ソース・ゲート電極間隔およびゲート・ドレイ
ン電極間隔を0.4μm、シキイ値電圧を0ボルトとす
ると、ソース・チャンネル間抵抗は、ゲートを(011
)面に平行に形成した場合5300゜ゲートを(oxT
)面に平行に形成した場合6410Ωであった。このソ
ース・チャンネル間抵抗の面方位依存性の原因は明らか
ではないが、例えば、ソース電極のムuGe/Niのア
ロイ時における横方向拡散距離の面方位依存性等が考え
られる。
第3図は、本発明の一実施例を説明するための図で30
は半絶縁性GaAs基板の(100)面、31は半絶縁
性GaAs基板の(011) WJ、32は半絶縁性G
aAs基板の(otT)面、35.36は半絶縁性Ga
As基板の(100)EI30上に選択的に設けられた
向えばキャリア密度lX1051.厚さ約90OAのn
型GaAs結晶層で、ノーマリオフ型GaAs FIT
の動作層として用いられる。33.34はFETのゲー
ト電極で、前記(011) l1i31に平行に形成さ
れている。37.38は抵抗負萄として用いられるGa
Asの結晶層である。この結晶層37.38および上記
結晶1135.36は、半絶縁性GaAs基板に選択的
にイオン圧入をすることによって形成できる。39.4
0は直流電圧供給用のパ、ドで、パッド40を接地電位
とするとパッド39に正の電位を印加する。41は信号
入力用パッド、・42は信号出力用パッド、43は段間
接続用の金属であり、全体で2段のインバータを構成し
ている。
は半絶縁性GaAs基板の(100)面、31は半絶縁
性GaAs基板の(011) WJ、32は半絶縁性G
aAs基板の(otT)面、35.36は半絶縁性Ga
As基板の(100)EI30上に選択的に設けられた
向えばキャリア密度lX1051.厚さ約90OAのn
型GaAs結晶層で、ノーマリオフ型GaAs FIT
の動作層として用いられる。33.34はFETのゲー
ト電極で、前記(011) l1i31に平行に形成さ
れている。37.38は抵抗負萄として用いられるGa
Asの結晶層である。この結晶層37.38および上記
結晶1135.36は、半絶縁性GaAs基板に選択的
にイオン圧入をすることによって形成できる。39.4
0は直流電圧供給用のパ、ドで、パッド40を接地電位
とするとパッド39に正の電位を印加する。41は信号
入力用パッド、・42は信号出力用パッド、43は段間
接続用の金属であり、全体で2段のインバータを構成し
ている。
上記の実施例は、FETが2個しか含まれていな回路に
適用できることは言うまでもない。
適用できることは言うまでもない。
さら醗こ、(jaAs MES l”k2T以外に詫動
累子としてショットキーバリアダイオードが形成されて
いる場合には、アノード電極およびカソード電極を(0
11)面に平行に形成し、電流が(011)面に幽直に
流nるように考慮した方が好ましい。
累子としてショットキーバリアダイオードが形成されて
いる場合には、アノード電極およびカソード電極を(0
11)面に平行に形成し、電流が(011)面に幽直に
流nるように考慮した方が好ましい。
また、n ti GaAs結晶層を選択的に形成する方
法として、選択的にイオン仕入をする以外に、分子−エ
ビタ牛シャル法を用いて選択的にエピタキシャル成長さ
せてもよい。あるいは、半絶縁性GaAs基板上に全面
に形成されたn型GaAs結晶層をメサエッチングする
ことによって形成してもよい。
法として、選択的にイオン仕入をする以外に、分子−エ
ビタ牛シャル法を用いて選択的にエピタキシャル成長さ
せてもよい。あるいは、半絶縁性GaAs基板上に全面
に形成されたn型GaAs結晶層をメサエッチングする
ことによって形成してもよい。
また、FETの動作層として半絶縁性GaAs基板め(
100)面上に設けられたn型GaAs結晶層が用いら
れたが、他の等価な面(例えば(001)曲り上に設け
られたn Nil GaAs結晶層を用いてもよい。
100)面上に設けられたn型GaAs結晶層が用いら
れたが、他の等価な面(例えば(001)曲り上に設け
られたn Nil GaAs結晶層を用いてもよい。
この場合にはゲート電極は(110)面に平行に形成す
ればよい。
ればよい。
また、n型GaAs結晶層は、半絶縁性−As基板に設
けられた、キャリア密1[10” ’cm−”以下のG
aASバッファ層上に設けられたものでもよい0以上、
詳述したごとく本発明によれば半絶縁性ガリウム砒素基
板の(Zoo) 面上に設けられたn型ガリウム砒素を
動作層とするガリウム砒素シ7.トキー障壁接合ゲー、
ト屋電界効果トランジス□、゛ 夕がすべて電流が(011)(fiに垂直薔こ流れる方
向に形成されているため、個々の電界効果トランジスタ
のソース抵抗が小さく、またチップ内で一様な性能の電
界効果トランジスタが得らrム、超高速動作がThTH
’Oなガリウム砒素集積回路が侍られる。
けられた、キャリア密1[10” ’cm−”以下のG
aASバッファ層上に設けられたものでもよい0以上、
詳述したごとく本発明によれば半絶縁性ガリウム砒素基
板の(Zoo) 面上に設けられたn型ガリウム砒素を
動作層とするガリウム砒素シ7.トキー障壁接合ゲー、
ト屋電界効果トランジス□、゛ 夕がすべて電流が(011)(fiに垂直薔こ流れる方
向に形成されているため、個々の電界効果トランジスタ
のソース抵抗が小さく、またチップ内で一様な性能の電
界効果トランジスタが得らrム、超高速動作がThTH
’Oなガリウム砒素集積回路が侍られる。
第1図は電界効果トランジスタの構造を示すための妨面
図、第2図は不発明の詳細な説明するための図、l11
g3図は本発明の一実施例を説明するための図である。 図において、11は半絶縁性GaAs基板、12はn型
GaAs結晶l−,13はソース電極、14はゲートv
IL極、15はドレイン電極、21は半絶縁性GaAs
基板の(100)面、22は(011) lfi。 23は(011)面%20はn型(jaAs結晶層、2
43よび27はソース電極、25および28はゲート−
極、26および29はドレイン電極、30は半絶縁性G
aAs %板の(100)面、31は(011)面、3
2は(oIT) Iii、33および34はゲート電極
、35,36.37および38はn型GaAs結晶層、
39.40は直tlL電圧供給用のパッド、41は信号
入力用のパッド、42は信号出力用のパッド、43は段
間接続用の金属である。 発3図 −2(
図、第2図は不発明の詳細な説明するための図、l11
g3図は本発明の一実施例を説明するための図である。 図において、11は半絶縁性GaAs基板、12はn型
GaAs結晶l−,13はソース電極、14はゲートv
IL極、15はドレイン電極、21は半絶縁性GaAs
基板の(100)面、22は(011) lfi。 23は(011)面%20はn型(jaAs結晶層、2
43よび27はソース電極、25および28はゲート−
極、26および29はドレイン電極、30は半絶縁性G
aAs %板の(100)面、31は(011)面、3
2は(oIT) Iii、33および34はゲート電極
、35,36.37および38はn型GaAs結晶層、
39.40は直tlL電圧供給用のパッド、41は信号
入力用のパッド、42は信号出力用のパッド、43は段
間接続用の金属である。 発3図 −2(
Claims (1)
- 半絶縁性ガリウム砒素基板の(100)面上に、姻択的
に形成さnたn型ガリウム砒素結晶層を動作領域とし、
このn型ガリウム@累結晶層上にソース電極、ドレイン
電極およびゲート電極が形成されてなるシ璽ットキー障
壁接合ゲート型電界効果トランジスタが複数11形成さ
n、それらが互いに有懺的に粘合されてなるガリウム砒
素集積回路に2いて、全てのガリウム砒素シ璽ットキー
障壁嵌曾ゲート型電界効果トランジスタのゲートL#t
&が(011)面に平行に形成されていることを特徴と
するガリウム砒素集積回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP638482A JPS58123756A (ja) | 1982-01-19 | 1982-01-19 | ガリウム砒素集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP638482A JPS58123756A (ja) | 1982-01-19 | 1982-01-19 | ガリウム砒素集積回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58123756A true JPS58123756A (ja) | 1983-07-23 |
JPH0328830B2 JPH0328830B2 (ja) | 1991-04-22 |
Family
ID=11636881
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP638482A Granted JPS58123756A (ja) | 1982-01-19 | 1982-01-19 | ガリウム砒素集積回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58123756A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0166342A2 (en) * | 1984-06-29 | 1986-01-02 | International Business Machines Corporation | Method of producing a gallium arsenide field effect transistor device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS49127569A (ja) * | 1973-04-06 | 1974-12-06 | ||
JPS52119859A (en) * | 1976-04-02 | 1977-10-07 | Hitachi Ltd | Electrode constitution of semi-conductor device |
-
1982
- 1982-01-19 JP JP638482A patent/JPS58123756A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS49127569A (ja) * | 1973-04-06 | 1974-12-06 | ||
JPS52119859A (en) * | 1976-04-02 | 1977-10-07 | Hitachi Ltd | Electrode constitution of semi-conductor device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0166342A2 (en) * | 1984-06-29 | 1986-01-02 | International Business Machines Corporation | Method of producing a gallium arsenide field effect transistor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0328830B2 (ja) | 1991-04-22 |
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