JPS59124771A - 化合物半導体装置 - Google Patents
化合物半導体装置Info
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- JPS59124771A JPS59124771A JP57233818A JP23381882A JPS59124771A JP S59124771 A JPS59124771 A JP S59124771A JP 57233818 A JP57233818 A JP 57233818A JP 23381882 A JP23381882 A JP 23381882A JP S59124771 A JPS59124771 A JP S59124771A
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- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims description 8
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000005533 two-dimensional electron gas Effects 0.000 claims description 9
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 abstract description 7
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 8
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 5
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
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- MEKOFIRRDATTAG-UHFFFAOYSA-N 2,2,5,8-tetramethyl-3,4-dihydrochromen-6-ol Chemical compound C1CC(C)(C)OC2=C1C(C)=C(O)C=C2C MEKOFIRRDATTAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100264195 Caenorhabditis elegans app-1 gene Proteins 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/40—FETs having zero-dimensional [0D], one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] charge carrier gas channels
- H10D30/47—FETs having zero-dimensional [0D], one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] charge carrier gas channels having 2D charge carrier gas channels, e.g. nanoribbon FETs or high electron mobility transistors [HEMT]
- H10D30/471—High electron mobility transistors [HEMT] or high hole mobility transistors [HHMT]
- H10D30/475—High electron mobility transistors [HEMT] or high hole mobility transistors [HHMT] having wider bandgap layer formed on top of lower bandgap active layer, e.g. undoped barrier HEMTs such as i-AlGaN/GaN HEMTs
- H10D30/4755—High electron mobility transistors [HEMT] or high hole mobility transistors [HHMT] having wider bandgap layer formed on top of lower bandgap active layer, e.g. undoped barrier HEMTs such as i-AlGaN/GaN HEMTs having wide bandgap charge-carrier supplying layers, e.g. modulation doped HEMTs such as n-AlGaAs/GaAs HEMTs
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
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】
発明の技術分野
本発明は、A jl! G aA s / G a A
s等のへテロ接合構造を有し、2次元電子ガスを利用
して高速動作を可能にした化合物半導体装置の改良に関
する。
s等のへテロ接合構造を有し、2次元電子ガスを利用
して高速動作を可能にした化合物半導体装置の改良に関
する。
(1)
従来技術と問題点
一般に、前記種類の化合物半導体装置に於ける半導体層
構成は次のものが代表的である。
構成は次のものが代表的である。
(1)ノン・ドープGaAs半導体Ft/n型AAxG
a I−xΔS半導体i5/n型GaAs半導体層(
2)ノン・ドープGaAs半導体1iii/n型A 7
!、、。
a I−xΔS半導体i5/n型GaAs半導体層(
2)ノン・ドープGaAs半導体1iii/n型A 7
!、、。
Ga1−xoΔS半導体RZ n型グレーデッド/II
xGaI−XAS (xo≧X≧0)半導体Nln型G
aAs半導体層 尚、「グレーデッド」とは表面、即ち、n型GaAs半
導体層に近づくにつれてX値がOに近くなるように分布
させであることを意味する。
xGaI−XAS (xo≧X≧0)半導体Nln型G
aAs半導体層 尚、「グレーデッド」とは表面、即ち、n型GaAs半
導体層に近づくにつれてX値がOに近くなるように分布
させであることを意味する。
ところで、従来、前記化合物半導体装置では、ウェハに
対して選択ドライ・エツチング技術(要すれば、Jpn
、J、App 1.Phys、。
対して選択ドライ・エツチング技術(要すれば、Jpn
、J、App 1.Phys、。
vo120.No、11.L847 (1981)参
照)を適用し、オーミック電極が形成されるn型GaA
s半導体層を選択的にエツチングすることに依りn型A
7!xGal−xAs半導体層に達する凹所を形成し、
該凹所内に露出された前記n型(2) A (l XG a I−x A 3半導体屓の表面に
ゲート電極を形成するようにして闇値電圧の調整を行な
っている。
照)を適用し、オーミック電極が形成されるn型GaA
s半導体層を選択的にエツチングすることに依りn型A
7!xGal−xAs半導体層に達する凹所を形成し、
該凹所内に露出された前記n型(2) A (l XG a I−x A 3半導体屓の表面に
ゲート電極を形成するようにして闇値電圧の調整を行な
っている。
このような技術を適用した場合、ウェハが前記(1)に
示したようなものであれば、表面へテロ接合側がアブラ
プトに変化していることに依り、闇値電圧の制御や面内
バラツキは良好であるが、ソース及びドレインのオーミ
ック・コンタクト直下の領域に於いて、第1図に見られ
るように、二つの同程度のバリアを有する電子障壁ポテ
ンシャルが形成され、これに依ってコンタクト抵抗が大
になる旨の欠点があった。尚、第1図に於いて、1はノ
ン・ドープG a A s半導体層、2はn型A/xG
a I−xA S半導体層、3はn型GaAs半導体
層、4は2次元電子ガス層をそれぞれ示している。
示したようなものであれば、表面へテロ接合側がアブラ
プトに変化していることに依り、闇値電圧の制御や面内
バラツキは良好であるが、ソース及びドレインのオーミ
ック・コンタクト直下の領域に於いて、第1図に見られ
るように、二つの同程度のバリアを有する電子障壁ポテ
ンシャルが形成され、これに依ってコンタクト抵抗が大
になる旨の欠点があった。尚、第1図に於いて、1はノ
ン・ドープG a A s半導体層、2はn型A/xG
a I−xA S半導体層、3はn型GaAs半導体
層、4は2次元電子ガス層をそれぞれ示している。
そこで、このような欠点を除去する為、前記(2)に示
したようなグレーデッド構造を有する半導体層構成が考
えられたのであるが、これは第2図に見られるように、
表面へテロ障壁が消滅する為、コンタクト抵抗の低減を
図ることはできるが、逆(3) に選択ドライ・エツチング比が低下するので、闇値電圧
の制御精度が低下したり、面内バラツキが大になる等の
問題がある。尚、第2図では第1図に関して説明した部
分と同部分は同記号で指示してあり、5はn型ApXO
Ga1−xoAS半導体層を示している。尚、X+ x
O+ xl (後記)等は全てXで代表され、唯、そ
の値が相違することを表わしているものとする。
したようなグレーデッド構造を有する半導体層構成が考
えられたのであるが、これは第2図に見られるように、
表面へテロ障壁が消滅する為、コンタクト抵抗の低減を
図ることはできるが、逆(3) に選択ドライ・エツチング比が低下するので、闇値電圧
の制御精度が低下したり、面内バラツキが大になる等の
問題がある。尚、第2図では第1図に関して説明した部
分と同部分は同記号で指示してあり、5はn型ApXO
Ga1−xoAS半導体層を示している。尚、X+ x
O+ xl (後記)等は全てXで代表され、唯、そ
の値が相違することを表わしているものとする。
発明の目的
本発明は、前記種類の化合物半導体装置に於ける電子ガ
ス供給層であるn型A’ e G a A s半導体層
の層構成を改良し、選択ドライ・エツチングに適したも
のを得て、闇値電圧の制御精度が良好であるとともに面
内バラツキも少なく、しかも、オーミック・コンタクト
電極のコンタクト抵抗を充分に低くできるようにするも
のである。
ス供給層であるn型A’ e G a A s半導体層
の層構成を改良し、選択ドライ・エツチングに適したも
のを得て、闇値電圧の制御精度が良好であるとともに面
内バラツキも少なく、しかも、オーミック・コンタクト
電極のコンタクト抵抗を充分に低くできるようにするも
のである。
発明の構成
本発明では、前記種類の化合物半導体装置に於ける電子
ガス供給層であるn型A j! G a A s半導体
層として、選択ドライ・エツチングの選択比を(4) 充分に採ることができ、しかも、コンタクト抵抗も低減
できるようにする為、第3図に見られるようにX値を変
化させた半導体層構成のものを開発した。
ガス供給層であるn型A j! G a A s半導体
層として、選択ドライ・エツチングの選択比を(4) 充分に採ることができ、しかも、コンタクト抵抗も低減
できるようにする為、第3図に見られるようにX値を変
化させた半導体層構成のものを開発した。
第3図に於いて、11はノン・ドープGaAS半導体層
、12はn型Aβ にa A5半導体層、xo
+−X。
、12はn型Aβ にa A5半導体層、xo
+−X。
13はn型ブレ−デッドA RxGap−xA s
(x +<X<XO)半導体層、14はn型A 7!x
G a +−XAs半導体層、15はn型GaAs半
導体層をそれぞれ示している。
(x +<X<XO)半導体層、14はn型A 7!x
G a +−XAs半導体層、15はn型GaAs半
導体層をそれぞれ示している。
このような半導体層構成に於いて、xlの値としては、
Xo−0,1≧X1≧0.05であることが必要であり
、また、n型グレーデッドApxG a I−x A
S半導体IFt13の厚さtをt≧0にすることが必要
である。
Xo−0,1≧X1≧0.05であることが必要であり
、また、n型グレーデッドApxG a I−x A
S半導体IFt13の厚さtをt≧0にすることが必要
である。
このような半導体層構成のウェハに対する選択ドライ・
エツチングは、第4図に見られる特性を持つことが必要
である。
エツチングは、第4図に見られる特性を持つことが必要
である。
第4図では縦軸にエツチング・レートを、横軸にA#x
Ga1−xAsのX値を採っである。
Ga1−xAsのX値を採っである。
(5)
図から明らかなように、前記xIの下限である0、05
に於いても選択比は少なくとも10倍以」二に採ること
がでる。
に於いても選択比は少なくとも10倍以」二に採ること
がでる。
また、X、の上限であるX+=Xo−0,1の値に於い
ても障壁抵抗は極めて低く抑えられことが第5図から理
解できる。
ても障壁抵抗は極めて低く抑えられことが第5図から理
解できる。
第5図はエネルギ・バンド・モデルであり、第4図に関
して説明した部分と同部分は同記号で指示しである。尚
、16は2次元電子ガス層を指示している。
して説明した部分と同部分は同記号で指示しである。尚
、16は2次元電子ガス層を指示している。
図から明らかなように、表面側のへテロ障壁が2次元電
子ガス層界面のへテロ障壁に比較して100C100C
以上も小さくなっている為、熱電子流に対する障壁抵抗
が1 〔%〕以下に抑えられるものである。
子ガス層界面のへテロ障壁に比較して100C100C
以上も小さくなっている為、熱電子流に対する障壁抵抗
が1 〔%〕以下に抑えられるものである。
第4図及び第5図に関して説明したところから判るよう
に、本発明に依れば、闇値電圧の制御が良好であり、■
一つ、コンタクト抵抗の低減も図ることが可能であり、
ヘテロ接合構造を有し、2次元電子ガスを利用して高速
動作を可能とした化合(6) 物体導体装置の型造には特に有効である。
に、本発明に依れば、闇値電圧の制御が良好であり、■
一つ、コンタクト抵抗の低減も図ることが可能であり、
ヘテロ接合構造を有し、2次元電子ガスを利用して高速
動作を可能とした化合(6) 物体導体装置の型造には特に有効である。
発明の実施例
第6図は本発明一実施例の要部切断側面図を表わしてい
る。
る。
図に於いて、21は厚さ1 〔μm〕のノン・ドープG
aAs半導体層、22は厚さ300 (人〕のn型A
7!0,3G a o、7A s半導体層、23は厚さ
200〔人〕でX値が0.1<X<0.3の範囲にある
n型ブレ−デッドA 7! y G a I−X A
s半導体層、24は厚さ例えば100 〔人〕のn型A
7!o、IG a□、9A3半専体層、25は厚さ例
えば300 〔人〕のn型GaAs半導体層、25八は
M値電圧を調整する為のエツチングを行なうことに依り
形成された凹所、26は2次元電子ガス層、27SはA
u’ G e / A uのソース電極、27DはAu
−G e/Auのドレイン電極、28ばA7!のゲー
ト電極をそれぞれ示している。ここでn型とは不純物濃
度がI X ] 0 ” (cm−3)程度であるこ
とを意味するものである。
aAs半導体層、22は厚さ300 (人〕のn型A
7!0,3G a o、7A s半導体層、23は厚さ
200〔人〕でX値が0.1<X<0.3の範囲にある
n型ブレ−デッドA 7! y G a I−X A
s半導体層、24は厚さ例えば100 〔人〕のn型A
7!o、IG a□、9A3半専体層、25は厚さ例
えば300 〔人〕のn型GaAs半導体層、25八は
M値電圧を調整する為のエツチングを行なうことに依り
形成された凹所、26は2次元電子ガス層、27SはA
u’ G e / A uのソース電極、27DはAu
−G e/Auのドレイン電極、28ばA7!のゲー
ト電極をそれぞれ示している。ここでn型とは不純物濃
度がI X ] 0 ” (cm−3)程度であるこ
とを意味するものである。
さて、本実施例に於いてゲート直下の闇値電圧(7)
の調整を行なうには、n型GaAs半導体層25を成長
させた段階で、凹所25Aを形成するものであり、先ず
、凹所25Aの形成予定部分に開口を有するフォト・レ
ジスト膜を形成し、それをマスクとしてリアクティブ・
イオン・ビーム・工・ノチング法を適用し、エッチャン
トとしてccx2F 2/He (1: 1.)の混
合ガスを使用することに依り、n型A (10,1G
a 63AS半導体層24に対するn型GaAs半導体
層25の選択エツチング比は30倍程度を得ることがで
きる。そして、時間約20 〔秒〕のエツチングを行な
うことに依りn型GaAs半導体層25の一部を選択的
に除去して凹所25Aを形成することができた。
させた段階で、凹所25Aを形成するものであり、先ず
、凹所25Aの形成予定部分に開口を有するフォト・レ
ジスト膜を形成し、それをマスクとしてリアクティブ・
イオン・ビーム・工・ノチング法を適用し、エッチャン
トとしてccx2F 2/He (1: 1.)の混
合ガスを使用することに依り、n型A (10,1G
a 63AS半導体層24に対するn型GaAs半導体
層25の選択エツチング比は30倍程度を得ることがで
きる。そして、時間約20 〔秒〕のエツチングを行な
うことに依りn型GaAs半導体層25の一部を選択的
に除去して凹所25Aを形成することができた。
ゲート電極28を形成後、閾値電圧の測定、面内バラツ
キの測定を行なった結果、アブラプト構造を有するウェ
ハの場合と同等の均一性が高い闇値電圧分布を得た。ま
た、コンタクト抵抗についても、アブラプト構造の場合
に比較して小さい値が得られた。これ等の結果から、前
記半導体層の層構成が選択ドライ・エツチングに適した
もので(8) あること力く確言忍された。
キの測定を行なった結果、アブラプト構造を有するウェ
ハの場合と同等の均一性が高い闇値電圧分布を得た。ま
た、コンタクト抵抗についても、アブラプト構造の場合
に比較して小さい値が得られた。これ等の結果から、前
記半導体層の層構成が選択ドライ・エツチングに適した
もので(8) あること力く確言忍された。
発明の効果
本発明に依れば、AβGaAs/GaAsヘテロ接合構
造を有し、2次元電子ガスを利用して高速動作させる化
合物半導体装置に於いて、層構成が基板側からn型A
1.xG al−xA s / n型グレーデッドA6
×Ga1−xAs (x H<x<x6 )/nn型
7! Ga As/n型GaAsとなっているX
j−X 半導体層を使用し、xlの値がxO−0,1≧x1≧0
.05であって且つ前記n型グレーデッドA It y
G a l−x A s半導体層の厚さtをt≧0と
なるようにしである。そして、そのような半導体層構成
を採った結果、闇値電圧を調整する為のn型GaAs半
導体層の選択ドライ・エツチングを容易且つ確実に行な
うことができるので、闇値電圧の制御精度を良好にする
ことができるとともに面内バラツキも僅少に抑えること
ができ、しかも、オーミック・コンタクト電極のコンタ
クト抵抗は充分に低く抑え得るものである。
造を有し、2次元電子ガスを利用して高速動作させる化
合物半導体装置に於いて、層構成が基板側からn型A
1.xG al−xA s / n型グレーデッドA6
×Ga1−xAs (x H<x<x6 )/nn型
7! Ga As/n型GaAsとなっているX
j−X 半導体層を使用し、xlの値がxO−0,1≧x1≧0
.05であって且つ前記n型グレーデッドA It y
G a l−x A s半導体層の厚さtをt≧0と
なるようにしである。そして、そのような半導体層構成
を採った結果、闇値電圧を調整する為のn型GaAs半
導体層の選択ドライ・エツチングを容易且つ確実に行な
うことができるので、闇値電圧の制御精度を良好にする
ことができるとともに面内バラツキも僅少に抑えること
ができ、しかも、オーミック・コンタクト電極のコンタ
クト抵抗は充分に低く抑え得るものである。
(9)
第1図及び第2図は従来例に関するエネルギ・ハンド・
モデル、第3図は本発明一実施例の半導体層構成を説明
する為のn型AI!GaAs半導体層のX値分布を表わ
す線図、第4図はX値とエツチング・レートとの関係を
表わす線図、第5図は本発明一実施例に関するエネルギ
・バンド・モデル、第6図は本発明一実施例の要部切断
側面図である。 図に於いて、21はノン・ドープGaAs半導体層、2
2はn型A 120,3 G a o、7 A 5半導
体層、23はn型ブレ−デッドA I2 X Ga1−
XA s (0、1<X<0.3)半導体層、24は
n型A 7!0.I G a o、9As半導体層、2
5はn型GaAs半導体層、26は2次元電子ガス層、
273はソース電極、27Dはドレイン電極、2Bはゲ
ート電極である。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 工具 久五部 (外3名) (10) mXu SV×−’gD’QV 第4図 00.5 AflxGal−XAsのX値 第5図 第6図 1−
モデル、第3図は本発明一実施例の半導体層構成を説明
する為のn型AI!GaAs半導体層のX値分布を表わ
す線図、第4図はX値とエツチング・レートとの関係を
表わす線図、第5図は本発明一実施例に関するエネルギ
・バンド・モデル、第6図は本発明一実施例の要部切断
側面図である。 図に於いて、21はノン・ドープGaAs半導体層、2
2はn型A 120,3 G a o、7 A 5半導
体層、23はn型ブレ−デッドA I2 X Ga1−
XA s (0、1<X<0.3)半導体層、24は
n型A 7!0.I G a o、9As半導体層、2
5はn型GaAs半導体層、26は2次元電子ガス層、
273はソース電極、27Dはドレイン電極、2Bはゲ
ート電極である。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 工具 久五部 (外3名) (10) mXu SV×−’gD’QV 第4図 00.5 AflxGal−XAsのX値 第5図 第6図 1−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 A I! G a A s / G a A sのへテ
ロ接合構造を有し、2次元電子ガスを利用して高速動作
させる化合物半導体装置に於いて、基板側がらn型AI
X。 Ga1〜XnAs/n型グレーデツドA j! xG
a l−X A sの値がXo−0,1≧X、≧0.0
5であり目、っ前記n型グレーデッドA 7!xG a
I−x A S半導体層の厚さtがも≧0であること
を特徴とする化合物半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57233818A JPS59124771A (ja) | 1982-12-30 | 1982-12-30 | 化合物半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57233818A JPS59124771A (ja) | 1982-12-30 | 1982-12-30 | 化合物半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59124771A true JPS59124771A (ja) | 1984-07-18 |
JPS6359268B2 JPS6359268B2 (ja) | 1988-11-18 |
Family
ID=16961046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57233818A Granted JPS59124771A (ja) | 1982-12-30 | 1982-12-30 | 化合物半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59124771A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4745448A (en) * | 1985-12-24 | 1988-05-17 | Raytheon Company | Semiconductor devices having compensated buffer layers |
JPS6449276A (en) * | 1987-08-20 | 1989-02-23 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
EP0308969A2 (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-29 | Siemens Aktiengesellschaft | High electron mobility transistor structure |
JPH01199475A (ja) * | 1988-02-03 | 1989-08-10 | Sanyo Electric Co Ltd | ヘテロ接合電界効果トランジスタ |
JP2005191449A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電界効果トランジスタ |
-
1982
- 1982-12-30 JP JP57233818A patent/JPS59124771A/ja active Granted
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4745448A (en) * | 1985-12-24 | 1988-05-17 | Raytheon Company | Semiconductor devices having compensated buffer layers |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS6359268B2 (ja) | 1988-11-18 |
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