JPS61214481A - シヨツトキ障壁ゲ−ト電界効果トランジスタ - Google Patents
シヨツトキ障壁ゲ−ト電界効果トランジスタInfo
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- JPS61214481A JPS61214481A JP5735085A JP5735085A JPS61214481A JP S61214481 A JPS61214481 A JP S61214481A JP 5735085 A JP5735085 A JP 5735085A JP 5735085 A JP5735085 A JP 5735085A JP S61214481 A JPS61214481 A JP S61214481A
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、砒化ガリクム等の牛導体ン用いたショット
キ障壁ゲート電界効果トランジスタに関するものである
。
キ障壁ゲート電界効果トランジスタに関するものである
。
従来の高融点材料tゲート電極として使用して、ソース
・ドレイン領域tセルファライン忙形成するショットキ
障壁ゲート電界効果トランジスタ(以下略してMISF
ETと記丁ンの典型的な構造は、第3図に示すよ5に、
前記ゲート電極と七て半絶縁性GaAa基板1表面と接
触する高融点金属シリサイド膜2の単一層(例えばWシ
リサイド争。
・ドレイン領域tセルファライン忙形成するショットキ
障壁ゲート電界効果トランジスタ(以下略してMISF
ETと記丁ンの典型的な構造は、第3図に示すよ5に、
前記ゲート電極と七て半絶縁性GaAa基板1表面と接
触する高融点金属シリサイド膜2の単一層(例えばWシ
リサイド争。
あるいは第4図に示すように、半絶縁性GaAs基膜(
例えばW)4とからなる2層構造である。
例えばW)4とからなる2層構造である。
高融点金属膜4tゲニト電極とし工形酸した後。
前記ゲート電極tマスクとしてソース・ドレイン領域の
・イオン注入を行い、セルフ7ラインにソース・ドレイ
ン領域を形成して作製するFET (高融点ゲートセル
フ7ラインFETと略す)の製造プロセスは、通常半絶
縁性GaAs基板上基板上的比較的低濃度l導電層を形
成し、その後、前記基板上に高融点材料を成膜してゲー
ト電極形状の加工を行い、前記ゲート電極tマスクとし
て比較的高濃度のNW不純物のイオン注入を行い、この
イオン注入層の活性化のため[800℃程度の熱処理t
して前記イオン注入層を比較的高濃度のNu導電層とし
た後、その上にソース・ドレイン電極の形成を行うもの
である。高融点ゲートセルファラインF’ETにおいて
は、ゲート領域とソース・ドレイン領域が非常に近接し
て形成されるので、ソース抵抗が低減でき相互コンダク
タンスの増大が図れるのが利点である。なおかつ、ソー
ス・ドレイン領域をセルファラインで形成するので、前
記ソース・ドレイン領域の位置決めのための写真製版工
程が不要となり、製造プロセスが単純となるので、LS
IレベルでのMESFET作製の際のワ二へ内での不拘
−性1歩留りの点で有利である。
・イオン注入を行い、セルフ7ラインにソース・ドレイ
ン領域を形成して作製するFET (高融点ゲートセル
フ7ラインFETと略す)の製造プロセスは、通常半絶
縁性GaAs基板上基板上的比較的低濃度l導電層を形
成し、その後、前記基板上に高融点材料を成膜してゲー
ト電極形状の加工を行い、前記ゲート電極tマスクとし
て比較的高濃度のNW不純物のイオン注入を行い、この
イオン注入層の活性化のため[800℃程度の熱処理t
して前記イオン注入層を比較的高濃度のNu導電層とし
た後、その上にソース・ドレイン電極の形成を行うもの
である。高融点ゲートセルファラインF’ETにおいて
は、ゲート領域とソース・ドレイン領域が非常に近接し
て形成されるので、ソース抵抗が低減でき相互コンダク
タンスの増大が図れるのが利点である。なおかつ、ソー
ス・ドレイン領域をセルファラインで形成するので、前
記ソース・ドレイン領域の位置決めのための写真製版工
程が不要となり、製造プロセスが単純となるので、LS
IレベルでのMESFET作製の際のワ二へ内での不拘
−性1歩留りの点で有利である。
ここで、ゲート電極材料として高融点金属膜4を用いる
のは、ソース・ドレイン領域であるN塁イオン注入層の
形成以前にゲート電極は形成されており、前記ゲート電
極およびゲート電極とGaAs界面はイオン注入層の活
性化のための熱処理(通常800℃程度]により劣化し
ないことが必要だからである。
のは、ソース・ドレイン領域であるN塁イオン注入層の
形成以前にゲート電極は形成されており、前記ゲート電
極およびゲート電極とGaAs界面はイオン注入層の活
性化のための熱処理(通常800℃程度]により劣化し
ないことが必要だからである。
さて、上記の高融点ゲートセルファラインFETKおい
七は、ゲート材料の選択が重要となり、前記した熱処理
後のMESFET特性およびそのワ二へ面内での均一性
、再現性が良好である必要がある。従来、ゲート材料と
しては、単一層の高融点金属(例えばW等)、高融点金
属シリサイド(例えばWS1等]、あるいはGaAa表
面に接触する第1Mpt低融点材料(例えば)1等)と
し、第2層として前記高融点金属を用いる2層構造が使
用されている。
七は、ゲート材料の選択が重要となり、前記した熱処理
後のMESFET特性およびそのワ二へ面内での均一性
、再現性が良好である必要がある。従来、ゲート材料と
しては、単一層の高融点金属(例えばW等)、高融点金
属シリサイド(例えばWS1等]、あるいはGaAa表
面に接触する第1Mpt低融点材料(例えば)1等)と
し、第2層として前記高融点金属を用いる2層構造が使
用されている。
上記3者のうち、第1の単一層の高融点金属は低抵抗で
あるが、成膜後年安定で膜のはがれ、あるいはワエへ面
内に形成したMESFET特性が不均一になり易い。第
2の単一層の高融点金属シリサイドは、前記高融点金属
に比し成膜後安定であるが、より高抵抗であり、相互コ
ンダクタンスは小さくなる。第3の2層構造では、第1
層目の低融点金属は非常忙薄く形成する必要があり、シ
ョットキ特性の安定化の制御性が乏しいという問題点が
あった。
あるが、成膜後年安定で膜のはがれ、あるいはワエへ面
内に形成したMESFET特性が不均一になり易い。第
2の単一層の高融点金属シリサイドは、前記高融点金属
に比し成膜後安定であるが、より高抵抗であり、相互コ
ンダクタンスは小さくなる。第3の2層構造では、第1
層目の低融点金属は非常忙薄く形成する必要があり、シ
ョットキ特性の安定化の制御性が乏しいという問題点が
あった。
この発明は、上記のような問題点を解決するため忙なさ
れたもので、高融点金属の低抵抗性と高融点金属シリサ
イドのゲート電極−界面安定性の両方を備えたゲート電
極構造を有するショットキ障壁ゲート電界効果トランジ
スタを得ることを目的とする◎ 〔問題点を解決するだめの手段〕 この発明のショットキ障壁ゲート電界効果トランジスタ
は、ゲート電極構造として基板表面に接触する第1層を
高融点金属シリサイド、その上に形成する第2層を高融
点金属とした2層ゲート電極構造としたものである。
れたもので、高融点金属の低抵抗性と高融点金属シリサ
イドのゲート電極−界面安定性の両方を備えたゲート電
極構造を有するショットキ障壁ゲート電界効果トランジ
スタを得ることを目的とする◎ 〔問題点を解決するだめの手段〕 この発明のショットキ障壁ゲート電界効果トランジスタ
は、ゲート電極構造として基板表面に接触する第1層を
高融点金属シリサイド、その上に形成する第2層を高融
点金属とした2層ゲート電極構造としたものである。
この発明においては、2層ゲート電極構造における第1
層の高融点金属シリサイドは、これと基板との界面で良
好なショットキ接合tワエへ面内で均一に安定して形成
するの帆用いられ、第2層目の高融点金属は前記第1層
目の高融点金亀シリサイドに比し十分低抵抗であるため
K、全体としてのゲート抵抗を低減するのに用いられる
。
層の高融点金属シリサイドは、これと基板との界面で良
好なショットキ接合tワエへ面内で均一に安定して形成
するの帆用いられ、第2層目の高融点金属は前記第1層
目の高融点金亀シリサイドに比し十分低抵抗であるため
K、全体としてのゲート抵抗を低減するのに用いられる
。
第1図(a)〜(e)はこの発明の一実施例な説明する
ための工程断面図である。
ための工程断面図である。
まず、第1図(a) K示すようK、半導体基板、例え
ば半絶縁性GaAa基板1上に比較的低濃度のNfiG
aAa単結晶層5v形成する。通常、低濃度のNiJ1
0mAm単結晶層5はフォトリングラフィ法を用いて選
択イオン注入を行い、その活性化のため[800℃程度
の熱処理を行う。
ば半絶縁性GaAa基板1上に比較的低濃度のNfiG
aAa単結晶層5v形成する。通常、低濃度のNiJ1
0mAm単結晶層5はフォトリングラフィ法を用いて選
択イオン注入を行い、その活性化のため[800℃程度
の熱処理を行う。
次K、第1図(b)に示すよう忙、低濃度のN凰GaA
s単結晶層5の表面処理を行った後、高融点金属シリサ
イド膜2tスパツタ法あるいはCVD法で数十から致百
人形成した後、同一反応室内で前記高融点金属シリサイ
ド膜2上に同一寸法で高融点金属膜4ン、高融点金属シ
リサイド膜2よりも厚(形成し2層ゲート膜を形成する
。
s単結晶層5の表面処理を行った後、高融点金属シリサ
イド膜2tスパツタ法あるいはCVD法で数十から致百
人形成した後、同一反応室内で前記高融点金属シリサイ
ド膜2上に同一寸法で高融点金属膜4ン、高融点金属シ
リサイド膜2よりも厚(形成し2層ゲート膜を形成する
。
次に、第1図(c) K示すように、2層ゲート膜上に
ゲート電極のレジストパターンを形成した後、エツチン
グを行いゲートパターン以外の部分にある前記2層ゲー
ト膜を除去し、ゲート電極パターンを形成する。
ゲート電極のレジストパターンを形成した後、エツチン
グを行いゲートパターン以外の部分にある前記2層ゲー
ト膜を除去し、ゲート電極パターンを形成する。
次いで、第1図(d)K示すように、ゲート電極パター
ンをマスクとしてソース・ドレイン領域となる部分に比
較的高濃度のNW不純物のイオン注入を行い、このイオ
ン注入層の活性化のため800℃程度の熱処理を行って
ソース・ドレインN型導電層61に形成する。
ンをマスクとしてソース・ドレイン領域となる部分に比
較的高濃度のNW不純物のイオン注入を行い、このイオ
ン注入層の活性化のため800℃程度の熱処理を行って
ソース・ドレインN型導電層61に形成する。
次的、第1図(e) K示すようK、フォトリングラフ
ィ法によりソース・ドレインN型導電層6上に、オーミ
ック電極用金hartt選択的忙蒸着する。
ィ法によりソース・ドレインN型導電層6上に、オーミ
ック電極用金hartt選択的忙蒸着する。
上記のように形IItされたゲート電極構造では、第1
K、GaAs表面には第1層として高融点金属より前記
GaAs表面に対し、付着性、熱安定性の良好な高融点
金属シリサイドII[2を用いており、ショットキ特性
の安定性が良好である。第2K、第2層として高融点金
属シリサイド膜2より低抵抗である高融点金属膜44’
用いており、高融点金属シリサイド膜2の単一層に比し
ゲート抵抗を低減できる。さらに第3として、第1層の
高融点金属シリサイド膜2と第2層の高融照会M[4の
材料の組合せKより、エツチングによるゲート加工形状
’t’T字fileでき、ソース・ドレインN型導電層
6とゲート電極との分離が可能である。この様子を第2
因に示す。
K、GaAs表面には第1層として高融点金属より前記
GaAs表面に対し、付着性、熱安定性の良好な高融点
金属シリサイドII[2を用いており、ショットキ特性
の安定性が良好である。第2K、第2層として高融点金
属シリサイド膜2より低抵抗である高融点金属膜44’
用いており、高融点金属シリサイド膜2の単一層に比し
ゲート抵抗を低減できる。さらに第3として、第1層の
高融点金属シリサイド膜2と第2層の高融照会M[4の
材料の組合せKより、エツチングによるゲート加工形状
’t’T字fileでき、ソース・ドレインN型導電層
6とゲート電極との分離が可能である。この様子を第2
因に示す。
前記分離によりゲート−ドレイン間の帰還容量を減少さ
せ、MSEFETの高周波応答特性が向上し得る。次に
、第4とし工、GaAa L S I完全動作に際し、
問題となるワエノ1面内M S EFE Tのしきい値
Vt&のばらつきの原因の1つと考えられるゲート材料
が、 GaAs基板忙及ぼ丁ストレスによる圧電効果を
、前記第1屠、第2層の材料の組合せ、あるいは膜厚比
を変化させることで低減し得る。さらK、ゲート材料が
単一層の場合に比し、前記圧電効果を低減せしめるパラ
メータ数が多いので、圧電効果の低減がより容易になる
。
せ、MSEFETの高周波応答特性が向上し得る。次に
、第4とし工、GaAa L S I完全動作に際し、
問題となるワエノ1面内M S EFE Tのしきい値
Vt&のばらつきの原因の1つと考えられるゲート材料
が、 GaAs基板忙及ぼ丁ストレスによる圧電効果を
、前記第1屠、第2層の材料の組合せ、あるいは膜厚比
を変化させることで低減し得る。さらK、ゲート材料が
単一層の場合に比し、前記圧電効果を低減せしめるパラ
メータ数が多いので、圧電効果の低減がより容易になる
。
なお、上記実施例では、砒化ガリワム半導体忙ついて述
べたが、MKSFET作製に際してシリコン等信の半導
体を用いても、この発明を適用することができる。
べたが、MKSFET作製に際してシリコン等信の半導
体を用いても、この発明を適用することができる。
この発明は以上説明したとおり、MESF’ETにお1
するゲート電極構造を、第1層が高融点金属シリサイド
膜、第2層が高融点金属からなる2層構造としたので、
ワエI−面内でのゲート・基板界面特性が安定で、かつ
ゲート材料が高融点金属シリサイド膜の単一層の場合に
比し、ゲート抵抗が低くなり、ME S F ET特性
が向上する効果があるC
するゲート電極構造を、第1層が高融点金属シリサイド
膜、第2層が高融点金属からなる2層構造としたので、
ワエI−面内でのゲート・基板界面特性が安定で、かつ
ゲート材料が高融点金属シリサイド膜の単一層の場合に
比し、ゲート抵抗が低くなり、ME S F ET特性
が向上する効果があるC
第1図(a)〜(e)はこの発明の一実施例を説明する
ための各工程におけるMFJSPETの概略断面図、第
2図はこの発明の製造方法で、ゲート形状がT字製を呈
する2層構造tゲート電極として形成しrs M E
S F E Tのゲート部分の断面図、第3図は従来の
製造方法で、高融点金属シリサイド膜の単一層をゲート
材料として形成しy、=MEsF’ETのゲート部分の
断面図、第4図は従来の製造方法で第1層を低融点材料
、第2層を高融点金属とした2層構造tゲート電極とし
て形成しりMESFETのゲート部分の断面図である。 図において、1は半絶縁性GaAs基板、2は高融点金
属シリサイド膜、4は高融点金属膜、5はN型GaAs
単結晶層、6はソース・トンインN型導t7J、7
はオーミック電極用金属である。 代理人 大岩増雄 (外2名ン 第1図 第2図 第3図 第4図 手続補正書(自発) 1、事件の表示 特願昭60−057350号2、
発明の名称 ショッ)・キ障壁ゲート電界効果l・ラン
ジスタ3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号゛
名 称 (601)三菱電機株式会社住 所
東京都千代田区丸の内二丁目2番3号5゜補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄2発明の詳細な説明の欄2
図面の簡単な説明の欄および図面6、補正の内容 (1)明細書の特許請求の範囲を別紙のように補正する
。 (2)明細書第6頁19行の「数百人」を、「2000
A以下」と補正する。 (3) 同じく第6頁20行〜第7頁2行のr高融点
金属膜4を、高融点金属シリサイド膜2より厚く形成し
」を、「高融点金属膜4を形成し」と補正する。 (4)同じく第9頁9行、第10頁4〜5行の「高融点
金属」を、それぞれ「高融点金属膜」と1正する。 (5) 図面の第1図(b)を別紙のように補正する
。 以 上 2、特許請求の範囲 (1) ショットキ障壁ゲート電界効果トランジスタ
において、半導体基板表面と接触してショットキ障壁を
形成し、かつ前記半導体基板表面との間の熱安定性にす
ぐれた高融点金属シリサイド膜と、前記高融点金属シリ
サイド膜上に形成された前記高融点金属シリサイド膜よ
りも抵抗の低い高融点金属膜とからなるショットキ障壁
ゲート電極を備えたことを特徴とするショットキ障壁ゲ
ート電界効果トランジスタ。 、(2)高融点金属シリサイド膜を50λから2000
人の厚さに、高融点金属膜を1000λから5oooA
の厚さにしたことを特徴とする特許請求の範囲第(1)
項記載のショットキ障壁ゲート電界効果)・ランジスタ
。 第1図(b)
ための各工程におけるMFJSPETの概略断面図、第
2図はこの発明の製造方法で、ゲート形状がT字製を呈
する2層構造tゲート電極として形成しrs M E
S F E Tのゲート部分の断面図、第3図は従来の
製造方法で、高融点金属シリサイド膜の単一層をゲート
材料として形成しy、=MEsF’ETのゲート部分の
断面図、第4図は従来の製造方法で第1層を低融点材料
、第2層を高融点金属とした2層構造tゲート電極とし
て形成しりMESFETのゲート部分の断面図である。 図において、1は半絶縁性GaAs基板、2は高融点金
属シリサイド膜、4は高融点金属膜、5はN型GaAs
単結晶層、6はソース・トンインN型導t7J、7
はオーミック電極用金属である。 代理人 大岩増雄 (外2名ン 第1図 第2図 第3図 第4図 手続補正書(自発) 1、事件の表示 特願昭60−057350号2、
発明の名称 ショッ)・キ障壁ゲート電界効果l・ラン
ジスタ3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号゛
名 称 (601)三菱電機株式会社住 所
東京都千代田区丸の内二丁目2番3号5゜補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄2発明の詳細な説明の欄2
図面の簡単な説明の欄および図面6、補正の内容 (1)明細書の特許請求の範囲を別紙のように補正する
。 (2)明細書第6頁19行の「数百人」を、「2000
A以下」と補正する。 (3) 同じく第6頁20行〜第7頁2行のr高融点
金属膜4を、高融点金属シリサイド膜2より厚く形成し
」を、「高融点金属膜4を形成し」と補正する。 (4)同じく第9頁9行、第10頁4〜5行の「高融点
金属」を、それぞれ「高融点金属膜」と1正する。 (5) 図面の第1図(b)を別紙のように補正する
。 以 上 2、特許請求の範囲 (1) ショットキ障壁ゲート電界効果トランジスタ
において、半導体基板表面と接触してショットキ障壁を
形成し、かつ前記半導体基板表面との間の熱安定性にす
ぐれた高融点金属シリサイド膜と、前記高融点金属シリ
サイド膜上に形成された前記高融点金属シリサイド膜よ
りも抵抗の低い高融点金属膜とからなるショットキ障壁
ゲート電極を備えたことを特徴とするショットキ障壁ゲ
ート電界効果トランジスタ。 、(2)高融点金属シリサイド膜を50λから2000
人の厚さに、高融点金属膜を1000λから5oooA
の厚さにしたことを特徴とする特許請求の範囲第(1)
項記載のショットキ障壁ゲート電界効果)・ランジスタ
。 第1図(b)
Claims (2)
- (1)ショットキ障壁ゲート電界効果トランジスタにお
いて、半導体基板表面と接触してショットキ障壁を形成
し、かつ前記半導体基板表面との間の熱安定性にすぐれ
た高融点金属シリサイド膜と、前記高融点金属シリサイ
ド膜上に形成された前記高融点金属シリサイド膜よりも
抵抗の低い高融点金属膜とからなるショットキ障壁ゲー
ト電極を備えたことを特徴とするショットキ障壁ゲート
電界効果トランジスタ。 - (2)高融点金属シリサイド膜を50Åから1000Å
の厚さに、高融点金属膜を1000Åから5000Åの
厚さにしたことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項
記載のショットキ障壁ゲート電界効果トランジスタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5735085A JPS61214481A (ja) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | シヨツトキ障壁ゲ−ト電界効果トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5735085A JPS61214481A (ja) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | シヨツトキ障壁ゲ−ト電界効果トランジスタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61214481A true JPS61214481A (ja) | 1986-09-24 |
Family
ID=13053125
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5735085A Pending JPS61214481A (ja) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | シヨツトキ障壁ゲ−ト電界効果トランジスタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61214481A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01152764A (ja) * | 1987-12-10 | 1989-06-15 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体装置の製造方法 |
US4923823A (en) * | 1987-09-30 | 1990-05-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of fabricating a self aligned semiconductor device |
US5237192A (en) * | 1988-10-12 | 1993-08-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | MESFET semiconductor device having a T-shaped gate electrode |
US5413947A (en) * | 1991-12-05 | 1995-05-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for manufacturing a semiconductor device with an epitaxial void |
-
1985
- 1985-03-19 JP JP5735085A patent/JPS61214481A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4923823A (en) * | 1987-09-30 | 1990-05-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of fabricating a self aligned semiconductor device |
JPH01152764A (ja) * | 1987-12-10 | 1989-06-15 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体装置の製造方法 |
US5237192A (en) * | 1988-10-12 | 1993-08-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | MESFET semiconductor device having a T-shaped gate electrode |
US5413947A (en) * | 1991-12-05 | 1995-05-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for manufacturing a semiconductor device with an epitaxial void |
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