JPS59207667A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS59207667A
JPS59207667A JP58080895A JP8089583A JPS59207667A JP S59207667 A JPS59207667 A JP S59207667A JP 58080895 A JP58080895 A JP 58080895A JP 8089583 A JP8089583 A JP 8089583A JP S59207667 A JPS59207667 A JP S59207667A
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semiconductor layer
impurity
semiconductor
semiconductor device
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Yoshifumi Katayama
片山 良史
Yasuhiro Shiraki
靖寛 白木
Ken Yamaguchi
憲 山口
Yoshimasa Murayama
村山 良昌
Yasushi Sawada
沢田 安史
Toshiyuki Usagawa
利幸 宇佐川
Eiichi Maruyama
丸山 「えい」一
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Hitachi Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、高速で動作する電界効果型半導体装置に関す
るものである。
t[pl:l−、−¥r+、] 電界効果型半導体装置(以下、FETと略記)の性能の
向上を図るには、第1に電子の移動度が高い半導体材料
を用い、第2にチャンネル長を短くすることが効果的で
ある。
先ず、電子の移動度が高い半導体材料を用いることに関
して説明する。
ガリウム砒素(GaAs)  はその電子の移動度がシ
リコンに比して著しく高く、高速デバイスを作成するに
適した材料である。MOS (Metal −Qxid
e −8emiconductor )型電界効果トラ
ンジスタにおけるゲート絶縁層のかわりに、ドナー不純
物を添加したアルミニウムガリウム砒素(AtGaAs
)結晶を用いると、その界面に担体が誘起され電界効果
型トランジスタが作成できることがわかってきた。第1
図はこのトランジスタの動作領域のバンド構造図である
。13は電極部、12は不純物を含有するAtGaAs
層、11は実質的に不純物を含有しないGaAs層であ
る。又F!lはフェルミレベルを示す。第1図において
15はとの担体であるが二次元的なポテンシャルの中に
とじ込められている。この担体15は、AzoaAs(
t2)中のドナー不純物準位(14)から供給され、不
純物を含有しないGaA S中を走行するため、イオン
化したドナー不純物とは場所的に分離されている。その
結果、不純物ポテンシャルによる散乱が著しく減少し、
高移動度が実現できる。しかしながら、この高移動度の
電子を用いてトランジスタを作成する場合、AtGaA
s中に多重のドナーが添加されているために、ゲート電
圧が界面領域に有効にかからず、相互コンダクタンスを
下げる結果になってしまう。これを防ぐためには、MO
8構造のように不純物を添加しないAtGaAs を用
いることが望ましい。しかしながら、ショットキー型の
ゲートの場合には、ソースおよびドレイン電極と、チャ
ンネルとの間にはMO8構造の場合とは異なり、間隙が
できることが多い。こうした場合には、AtGaAs 
あるいはGaAs中にドナー不純物を添加しない場合、
担体がこの間隙部に誘起されず、従ってチャンネルとソ
ース・ドレイン電極とを接続することができず、トラン
ジスタとして動作に困難性を生ずる。
〔発明の概要〕
本発明は、このチャンネルとソース、ドレイン電極間の
間隙領域の、禁制帯巾の広いゲート電極側半導体、上記
の例ではAtGaAs 中にドナー不純物を導入し、ゲ
ート電極直下のチャンネル部には不純物を導入しないこ
とを特徴とする電界効果トランジスタである。更に本構
造に短チヤネル化しても十分に特性を確保し得る構造を
提供するものである。かかる構造によって、(1)チャ
ンネル近傍のAlGaAs 中に散乱中心になる不純物
がないために1移動度が増大する、(2)AtGaAs
層をMO8における絶縁層と同等の働きを持たせること
ができるので、ゲート電圧を有効にチャンネル部に印加
でき、相互コンダクタンスを増大できること、(3)間
隙部にはドナー不純物から担体が供給されるので、チャ
ンネル部とソース、ドレイン電極が接続でき、トランジ
スタとして作動する等の特徴を有している。
Al0aAsおよびGaAsからなるヘテロ構造電界効
果トランジスタの場合には、GaASとAtGaAs 
 との伝導帯の界面での差が約0.3eVであり、ショ
ットキー障壁が約0.66 V程度である。従って、不
純物を添加しないAtGaAsを用いた場合には、ゲー
ト電圧をかけない状態ではチャンネルが形成されない。
第2図にこの場合のバンド構造図を示す。13はやはシ
ミ極部、12はAtGaAs層、11はGaAB層で、
Fvは7.111− ルミレベルを示している。第2図
の場合、ノーマリオフ状態であり、ゲートに正の電圧を
かけることによってチャンネルが形成される。すなわち
エンハンスメント型のトランジスタとなる。一方、従来
型の、不純物を添加したAtGaAs を使用する場合
には、ノーマリオンで、デプレーション型のトランジス
タになる。しかし、後者の場合でも、AtGaAs層を
著しく薄く(〜500人)すると、ショットキー障壁に
よる空乏層(16)がんηaAS金属に伸び、ノーマリ
オフ型が実現される。これら従来の二つのタイプのトラ
ンジスタを組合せることにより、集積回路を作製するこ
とができるが、エンハンスメント型はエツチングにより
AffiaAsを薄くシ、デプレッション型はAtGa
A3  を厚くするといった構造にしなければならない
。従って同一基板上に両者を作るのは手数がかかるとと
もに、エツチングの精度が低いために特性のバラツキを
生ずるといった欠点がある。
本発明のトランジスタを使用すれば、集積化する場合に
は、上記の問題が解決される。すなわち、エンハンスメ
ント型の本発明トランジスタを複数個作成する過程で必
要なトランジスタにのみ例えばイオン打込み法罠おいて
不純物を導入し、ポテンシャル形状を変化させて、ゲー
トの閾値を変えるか、必要ならばノーマリオンになるま
で不純物濃度を上げてデプレッション型のトランジスタ
にすればよい。この際、イオン打込みによって形成され
る格子欠陥の影響、不純物そのものによる担体の散乱確
率の増大を防ぐために、イオンの平均飛程かへテロ界面
より、300Å以上離してイオン打込みを行うことが肝
要である。イオン打込みは不純物量を精度よく制御でき
るため、閾値の制御によく利用されている技術であり、
従って従来のエツチング法よりもはるかに精度よく、シ
かも特性のバラツキを少なくすることが可能である。
次にチャンネル長を短くすることによる性能の向上につ
いて説明する。しかし、短チャンネル化に伴い、パンチ
スルー現象と呼ばれる望ましくない現象が生ずる。これ
について、以下、ヘテロ構造電界効果素子(以下PET
と略称する)について説明する。
従来のへテロ構造FETはたとえば、第3図に示すよう
に半絶縁性GaAS基板1の上に連続的にエピタキシャ
ル成長させたn型GaAS層2、n型At0,3GaO
17A8層3、に形成サレタソース・トレーン領域5′
、5と、上記A t o、3 G a (1,7AB層
3上に設けられたゲート電極4を具備した構造になって
いる。
このヘテロ構造半導体装置、特に高集積化を目的とする
短チャンネルのへテロ構造FETにおいては、印加され
たドレイン電圧VDDによって起るソースドレイン間の
パンチスルー現象のため、サブスレショールド領域にお
けるドレイン電流−ゲート電圧特性が悪化する。即ち、
短チャンネルのへテロ構造半導体装置では、長チャンネ
ルのへテロ構造半導体装置にくらべて、ソース・ドレイ
ン間にパンチスルー電流が流れて、ドレイン電流が完全
にはピンチオフしないという好ましくない特性がある。
これに対し、n型GaA3層2の不純物濃度を著しく低
くすることにより、不純物分布によるポテンシャルのゆ
らぎをなくシ、さらにパンチスルー電流が流れる原因と
なるキャリヤ分布の空間釣人がシを押えるためn型Qa
As層2とn型A t o、a G a o、t A 
8層3の界面に近い位置にソース(あるいはドレイン)
不純物と反対導電型の不純物を高濃度に含む厚さの薄い
層を形成し、更に、いわゆるドレイン空乏層の空間釣人
がジを押える(9) 為、ソース(あるいはドレイン)不純物と反対導電型の
不純物層を、ポテンシャル線の広がり易い位置に一層又
は複数層具備させることによシ、パンチスルーを押え良
好な特性を示す短チヤンネル電界効果型半導体装置を提
供するものである。
具体的実施例をあげて説明をする前に、本発明の重要な
ポイントに補足説明を加えておく。
短チャネルへテロ構造半導体装置において、パンチスル
ー電流が流れるのは、ドレイン空乏層がソース側へ向っ
てのび、ドレイン空乏層とソース空乏層が直接影響し合
う為である。こうした様子を明らかにしたのが、第4図
である。図では、ドレイン5をとりかこむ様につつんで
いる等ポテンシャル線7がソース側へ向ってふくらみ、
又、通常のパンチスルーしていない状態で基体と絶縁膜
の界面近傍を流れる電流8が、界面から離れ、基体深さ
方向に広がりをましている。こうした電流分布の空間釣
人がりは、チャネル長を短くすればする程著しく、従っ
て、大きなパンチスルー電流が流れる。
(10) なお、5′はソース、3はAtGaAs層、1はGaA
S基板を示している。
本発明では、パンチスルーを押える為、2つの重要な概
念を明確にしている。その1は、第4図に示されるよう
な電流分布の空間釣人がりを押え、−次元的な電流分布
を実現することである。第2は、等ポテンシャル線のふ
くらみが、ソース側へ向ってのびて行くことを押さえる
ことである。即ちドレイン電界の空間的・電気的遮蔽効
果である。
上記2つの重要な概念を実現する為、口型GaAs層2
に設ける特別の不純物層は、少なくとも一層、好ましく
は二層必要となる。即ち、第一層は、界面に非常に近い
位置に、第二層はポテンシャルのふくらみの最も大きい
位置であり(この層は必らず必要となる。)、この二層
は、ソース(又はドレイン)不純物と反対導電性不純物
で形成されなければならない。しかも、上記2つの概念
を効果的に実現させるには、不純物の濃度は高く、且つ
、寸法的には薄い層を形成させる必要がある。
なお、このようにソース(又はドレイン)不純(11) 物と反対導電型不純物層を二層あるいはそれ以上設ける
と、しきい電圧が高くなりすぎる欠点が生ずる。しかし
、このしきい電圧の上昇は、ソース(又はドレイン)不
純物と同一型不純物層を付加することにより、容易に制
御可能である。
なお、本発明のFETにおけるチャネル領域を有する第
1の半導体層は低不純物濃度となしているが、平均的に
は10”cm−”以下、又ソースおよびドレインに隣接
する高不純物濃度領域は1016cm−3以上の不純物
濃度となすのが通例である。
前記第1の半導体層に形成された前述の不純物層は、そ
の厚さと不純物濃度の積が5X10”7以上1×101
3Crn−2以下と々すのが良い。
この不純物層は第2の半導体層(前述の第1の半導体層
と第2の半導体層はへテロ接合を形成し、且第1の半導
体層の禁止帯幅は第2の半導体層のそれより小さく設定
されている。)との界面から50〜100OAの間の所
望の深さの個所に設けられるのが良い。又導電型はp形
又はp形である。
又、この不純物層の厚さは10人〜500人、よ(12
) υ好ましくは10人〜200人である。
なお、この第1の半導体層に設ける不純物層は同一材質
によって積層されたものをも意味するごととする。更に
この不純物層は実施例にみられる如く基板面全体に形成
しなくとも、少なくとも、ソース領域5′、ドレイン領
域5の間に入れることで同様の効果を生ずる。
次に、本発明によるペテロ接合半導体装置の素子内部の
動作を解析した結果の1例を第5図に示す。図から明ら
かなように、電流分布8は界面近傍に限定され、さらに
ポテンシャル分布(等高線表示)も又、ドレイン側でピ
ンニング効果の表われていることが示されている。図中
の符号は第4図のそれと同様である。
こうした特別の不純物層による遮蔽効果は、ヘテロ構造
FETのみならず、電界効果デバイス一般に適用できる
ことは言うまでもない。
また、上記の高濃度に不純物を含む層の代りとして、A
tGaAs 等バンドギャップの大きな半導体層を挿入
することによっても、同様の効果が期(13) 待できる。
以上にその原理を詳細に説明した電界効果型半導体装置
の実施例を以下に説明する。
実施例1 第6図(a)〜(C) K主要工程を示す。
半絶縁性GaAS基板21上に、分子線エピタキシー法
を用いて、不純物を故意には添加しないGaA 8層(
22)を約1μm(通常、5000人〜1.5μm程度
としている。)を基板温度580Cにて成長したのち、
たとえばZn’$GaA3中では、p形のドーパントを
約2 X 10” cm−” (通常1×10!7〜1
×10X!0crn−3)含むGaAs層(23)を約
20人(通常10人〜500人)、さらに不純物を故意
には添加しないG a A s層(24)を約300人
(この値は必要なデバイスの特性により、50人〜20
00人の間の適当な値をとる)を分子線エピタキシー法
を用いて連続して成長さる。なお、不純物を含むGaA
s層(23)は、p型又はp形層および不純物を添加し
ないGaAs層の多層構造であってもよい。さらに、こ
のp型の不純物を含む(14) 層の代りに、GaASよりバンド・ギャップの大きな半
導体層たとえば不純物を添加しないAto、aGao7
AS層でおき代えてもよい。また、電流容量の大きなP
ETを作成する必要がある場合には、さきのp型層に加
えて、不純物を故意には添加しないGaAs層をだとえ
ば500人成長させた後、n型のドーパントを5 X 
1017cm−”含むGaAs層を20人(通常10〜
500人)分子線エビクキシー法を用いて成長させたも
のをもって、23のGaAS層の役割をもだす。さらに
この上に、分子線エピタキシー法を用いて、故意には不
純物を添加しないで、At、!:Gaとの組成比が約0
.3=0.7になるAtGaAs層(25)を1200
人(大略200〜5000Aの範囲で選択している)を
成長させる。第6図(a)がこの状態を示している。
上記の多層構造のエピタキシ一層上に、ゲート電極26
となる金属、例えばTi;Wを約2μm厚をつけた後、
この金属電極をイオン打込みの際のマスクとして(セル
ファライン)Siイオン27を70 KeVで2 X 
10”cm−”打込む。イオン(15) 打込みにより発生した格子欠陥を除去し、イオンを活性
化させるために、750iC,30分間のアニールを行
なった。第6図(b)に28として示したのがこの不純
物領域である。イオンの活性化率を高めるためには85
0Cの高温でアニールする方が望ましいが、AtGaA
s、s 、 Ga、As界面のボケを防ぎ、また不純物
の拡散を防ぐために上記の温度でアニールは行なってい
る。
なお、上記ドナー不純物としてはBiの外にGe、8n
、Te、Se、S等を用いることが出来る。大略101
3〜10”cm−3の程度をイオン打込みする不純物濃
度はキャリアをどの程度化ぜしめるか、即ち装置の要求
される特性に応じて設定される。イオン打込みのエネル
ギーは打込み元素に応じて異なるが50〜200 Ke
V 程度の範囲を使用する。
次にイオン打込み層とつながって、ソース(29)およ
びドレイン電極領域(30)を、通常の合金法にて形成
し、さらに電極金属A t (31゜32)を形成して
、電界効果トランジスタを作成(16) した。なお、33は界面に誘起されたキャリアを示して
いる。第6図(C)がこの状態である。
なお、ソースおよびドレイン領域の形成は、たとえばA
11−Ge合金(2000A )−N 1(100人)
 −A u −() e合金(3000A >を所定部
分に積層し、H2中、4o0tZ’s  5分程度加熱
することによって形成される。
このようにして作成したトランジスタは、AtGaAS
 中に2 X 10” cm−”程度ドナーを添加して
作成した従来型のへテロ接合電界効果トランジスタに比
して、移動度で約1.5倍、相互コンダクタンスでは約
3倍の性能かえられた。
なお、AtGaAs  よりも化学的に安定なQaAs
をAtGaAs上にわずかに成長させることも、トラン
ジスタ作成効率を増加せしめることに有効であることは
、従来法と同じである。厚さとしては300人〜200
0人程度である。
実施例2 ウェハー上に集積回路を作った例を第7図に従って述べ
る。この実施例での基本となる構成は、(17) エンハンスメント型とデプレーション型の電界効果トラ
ンジスタの対である。まず、実施例1と同様に半絶縁性
QaAs基板21上に分子線エピタキシー法で不純物を
故意には添加しないGaAS層(22)約1μmを基板
温度580Cにて成長したのち、Znを約10”tyn
−3含むQaAs層(23)を約20人、さらに不純物
を故意には添加しないQaAs層(24)を約500人
を分子線エピタキシー法を用いて連続して成長させ、さ
らに故意には添加しないGaAlAs 層25を約12
00人成長させる(第7図(a))。次いでトランジス
タとなるべき領域のうち、デプレーション型のトランジ
スタとなるべき領域へ、Siイオン(26)を70Ke
Vで2 X 1013cm−3打込む(第7図(b))
。この場合、QaAAAS層25のみにイオン打込みす
るのがより好ましいととは前述した通りである。その後
、ゲート電極27を形成したのち、これをマスクとして
、両方の、トランジスタのソースおよびドレイン電極と
なるべき領域28に実施例1と同一の条件で、2回目の
イオン打込みを行ない同様のア(18) ニールによって不純物を活性化することにより、エンハ
ンスメント型トデプレーション型のトランジスタを同時
に作成することができた(第7図(C))。
なお、上記ドナー不純物としてはSlの外にGe、 S
n、Te、Se、S等を用いることが出来る。大略10
13〜1014cm−3の程度をイオン打込みする不純
物濃度はキャリアをどの程度生ぜしめるか、即ち装置の
要求される特性に応じて設定される。イオン打込みのエ
ネルギーは打込み元素に応じて異なるが、50〜200
KeV程度の範囲を使用する。
又、ソースおよびドレイン領域の形成は、たとえばAu
−Qe金合金 2000人)−Ni(100人)−4u
−Qe金合金 3000人)を所定部分に積層し、H2
中、400C,5分程度加熱することによって形成され
る(第7図(d))。
以上の実施例ではGaAs−GaAtAs系で構成した
半導体装置に関して説明したが、他のへテロ接合を構成
する材料も適当である。たとえば、AL、Ga1−、A
 5−AlxGax−xA s 、 GaAs−AtJ
3aAsP。
(19) InP−InGaAsP、  InP−InGaAs、
  Ir1AS−GaAsSb、AtInAs−GaI
nAs等テアル。
ステアル単な説明 第1図は従来型へテロ接合電界効果トランジスタのエネ
ルギー・ダイヤグラムである。第2図は本発明に係わる
トランジスタのエネルギー・タイヤグラムを示す。第3
図、第4図は従来のへテロ接合電界効果トランジスタを
説明する図、第5図は本発明のへテロ接合電界効果トラ
ンジスタの動作状態を説明する図、第6図(a)〜(C
)は電界効果トランジスタの製造工程を示す装置断面、
第7図(a)〜(d)は集積回路を構成する場合の製造
工程を示す装置断面図である。
21・・・GaAS基板、22・・・GaAS層(ノン
ドープ)、23 ・p型G a A s層(不純物層)
、24−・・Q a A 8層(ノンドープ;第1の半
導体層)、25・・・GaAlAs 層(第2の半導体
層)、26・・・制御電極、30.31・・・電極、2
8・・・高濃度不純物領域。
代理人 弁理士 高橋明夫 (20) Y 3 図 第 乙 図 (グン 第 7 口 (11) 第1頁の続き 0発 明 者 沢田安史 国分寺市東恋ケ窪1丁目280番 地株式会社日立製作所中央研究 所内 0発 明 者 宇佐用利幸 国分寺市東恋ケ窪1丁目280番 地株式会社日立製作所中央研究 所内 0発 明 者 丸山瑛− 国分寺市東恋ケ窪1丁目280番 地株式会社日立製作所中央研究 所内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1の半導体層と第2の半導体層とかへテロ接合を
    形成して配され、第1の半導体層の禁止帯幅は第2の半
    導体層のそれより小さくなっており、第1の半導体層と
    電子的に接続された少なくとも一対の電極と、前記へテ
    ロ接合近傍に生ずるキャリアの制御手段とを少なくとも
    有する半導体装置において、前記第1の半導体層の少な
    くともチャネル領域は低不純物濃度領域であり、ソース
    およびドレインに隣接する領域は高不純物濃度領域であ
    シ、且前記不純物と同−又は反対導電型の不純物層を前
    記第1の半導体層に少なくとも一層具備することを特徴
    とする半導体装置。 2、前記チャネル領域の低不純物濃度領域の不純物濃度
    は平均的には101Scm−”以下であり、且前記ソー
    スおよびドレインに隣接する高不純物濃度領域の不純物
    濃度は10I6crn−3以上なることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の半導体装置。 3、前記第1の半導体層に形成された不純物層が複数層
    設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    又は第2項記載の半導体装置。 4、前記第1の半導体層に形成された不純物層における
    不純物濃度と不純物を添加した層の厚さの積が5 X 
    10”cln”以上I X 10”cm−、”以下なる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第3項のいず
    れかに記載の半導体装置。 5、前記第1の半導体層に形成された不純物層の厚さが
    10人〜500人なることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項、第2項又は第3項記載の半導体装置。 6、前記第1の半導体層に形成された不純物層を当該箱
    1の半導体層とバンド・ギャップを異にする半導体装置
    き換えられて構成されたことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の半導体装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6386575A (ja) * 1986-09-30 1988-04-16 Toshiba Corp ヘテロ接合電界効果トランジスタ

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0793428B2 (ja) * 1984-10-03 1995-10-09 株式会社日立製作所 半導体装置及びその製造方法
JPH088350B2 (ja) * 1985-04-08 1996-01-29 日本電気株式会社 半導体装置
US5132752A (en) * 1985-05-22 1992-07-21 Hitachi, Ltd. Field effect transistor
DE3689433T2 (de) * 1985-08-20 1994-04-14 Fujitsu Ltd Feldeffekttransistor.
JPH0824131B2 (ja) * 1985-10-07 1996-03-06 株式会社日立製作所 電界効果トランジスタ
JPH084138B2 (ja) * 1986-05-23 1996-01-17 日本電気株式会社 半導体装置
US5214298A (en) * 1986-09-30 1993-05-25 Texas Instruments Incorporated Complementary heterostructure field effect transistors
US4965645A (en) * 1987-03-20 1990-10-23 International Business Machines Corp. Saturable charge FET
JPH01132170A (ja) * 1987-11-18 1989-05-24 Toshiba Corp 電界効果トランジスタ
DE3885436T2 (de) * 1987-12-29 1994-05-19 Nec Corp Halbleiterkristallstruktur und deren Herstellungsverfahren.
EP0348944B1 (en) * 1988-06-28 1997-10-22 Nec Corporation Semiconductor device having compound semiconductor fet of E/D structure with high noise margin
US4962050A (en) * 1988-12-06 1990-10-09 Itt Corporation GaAs FET manufacturing process employing channel confining layers
US4987463A (en) * 1989-08-28 1991-01-22 Motorola, Inc. FET having a high trap concentration interface layer
US5276340A (en) * 1989-11-21 1994-01-04 Fujitsu Limited Semiconductor integrated circuit having a reduced side gate effect

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3072175D1 (de) * 1979-12-28 1990-04-26 Fujitsu Ltd Halbleitervorrichtungen mit heterouebergang.
CA1179071A (en) * 1981-06-17 1984-12-04 Tadashi Fukuzawa Semiconductor device
JPS58143573A (ja) * 1982-02-22 1983-08-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 電界効果トランジスタ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6386575A (ja) * 1986-09-30 1988-04-16 Toshiba Corp ヘテロ接合電界効果トランジスタ

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KR920003799B1 (ko) 1992-05-14
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CA1208807A (en) 1986-07-29
EP0130676B1 (en) 1990-08-16

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