JPH05315547A - 抵抗素子およびその製造方法 - Google Patents
抵抗素子およびその製造方法Info
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- JPH05315547A JPH05315547A JP12050392A JP12050392A JPH05315547A JP H05315547 A JPH05315547 A JP H05315547A JP 12050392 A JP12050392 A JP 12050392A JP 12050392 A JP12050392 A JP 12050392A JP H05315547 A JPH05315547 A JP H05315547A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、その抵抗値が設計値と精度よく一
致させて形成可能であり、形成後の抵抗値が安定な構造
の化合物半導体LSIの構成要素である抵抗素子および
その製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 半絶縁性GaAs基板1表面を含む領域に、
基板1を構成するGa原子の一部をn型不純物であるS
i原子で置換されたn型活性層である抵抗体層2と、抵
抗体層2の隣接下方に基板1を構成するGa原子の一部
をBe原子で置換させたn極性とは反対極性のp型活性
層である障壁層3と、抵抗体層2の縦方向両端近傍で抵
抗体層2に接続される第1電極4および第2電極5で構
成される。抵抗体層2と障壁層3の境界部は空乏化して
いる。
致させて形成可能であり、形成後の抵抗値が安定な構造
の化合物半導体LSIの構成要素である抵抗素子および
その製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 半絶縁性GaAs基板1表面を含む領域に、
基板1を構成するGa原子の一部をn型不純物であるS
i原子で置換されたn型活性層である抵抗体層2と、抵
抗体層2の隣接下方に基板1を構成するGa原子の一部
をBe原子で置換させたn極性とは反対極性のp型活性
層である障壁層3と、抵抗体層2の縦方向両端近傍で抵
抗体層2に接続される第1電極4および第2電極5で構
成される。抵抗体層2と障壁層3の境界部は空乏化して
いる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体を使用す
る集積回路の構成要素である抵抗素子に関するものであ
る。
る集積回路の構成要素である抵抗素子に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】化合物半導体を使用する大規模集積回路
(以後、化合物半導体LSIと呼ぶ)を構成する素子の
一つに、トランジスタ素子への印加バイアス電圧を決定
したり、回路網内での帰還量を決定するための抵抗素子
がある。従来、化合物半導体LSI内に実装される抵抗
素子として、半絶縁化された化合物半導体材料でできた
基板の所定領域に、n型またはp型の薄膜状活性層(以
後、抵抗層と呼ぶ)を形成することによって得られるも
のが知られている。
(以後、化合物半導体LSIと呼ぶ)を構成する素子の
一つに、トランジスタ素子への印加バイアス電圧を決定
したり、回路網内での帰還量を決定するための抵抗素子
がある。従来、化合物半導体LSI内に実装される抵抗
素子として、半絶縁化された化合物半導体材料でできた
基板の所定領域に、n型またはp型の薄膜状活性層(以
後、抵抗層と呼ぶ)を形成することによって得られるも
のが知られている。
【0003】図3は、以上のようにして得られる抵抗素
子の構成図であり、図3(a)はこの抵抗素子の平面図
を、図3(b)は縦断面図を示す。図示のとうり、半絶
縁化された基板1内に、イオン注入法によるn型または
p型不純物注入の後、アニール法により不純物濃度を均
一化した基板表面を含む所定領域に抵抗体層2が形成さ
れる。抵抗体層2の両端には、それぞれ、第1電極4お
よび第2電極5が接続され、電圧の印加および電流の経
路に使用される。抵抗素子の形成にあたっては、注入不
純物濃度、不純物注入エネルギ、不純物注入領域を調整
して、抵抗体層の形状および平均抵抗率を決定し、意図
する抵抗値の抵抗素子を得ている。
子の構成図であり、図3(a)はこの抵抗素子の平面図
を、図3(b)は縦断面図を示す。図示のとうり、半絶
縁化された基板1内に、イオン注入法によるn型または
p型不純物注入の後、アニール法により不純物濃度を均
一化した基板表面を含む所定領域に抵抗体層2が形成さ
れる。抵抗体層2の両端には、それぞれ、第1電極4お
よび第2電極5が接続され、電圧の印加および電流の経
路に使用される。抵抗素子の形成にあたっては、注入不
純物濃度、不純物注入エネルギ、不純物注入領域を調整
して、抵抗体層の形状および平均抵抗率を決定し、意図
する抵抗値の抵抗素子を得ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】半絶縁化された基板中
に形成された活性層中の不純物は、化合物半導体LSI
のアニール後に製造過程で生じる高温プロセスで拡散す
ることが知られている。この拡散は、微視的には不純物
が置換した原子の原子面に沿って進行するが、不純物の
混入が多数の原子面に及び、かつ原子面が基板表面と斜
交差する化合物半導体へのイオン注入などの場合には、
巨視的には等方的に進行する。従来の化合物半導体LS
I中の抵抗素子では、この拡散を抑制することは不可能
であり、抵抗体層の形状および平均抵抗率の変化にとも
ない抵抗値が変化する。この抵抗値の変化は、正確な制
御が不可能であり、実装した抵抗素子の抵抗値の設計値
からの誤差となって現れていた。
に形成された活性層中の不純物は、化合物半導体LSI
のアニール後に製造過程で生じる高温プロセスで拡散す
ることが知られている。この拡散は、微視的には不純物
が置換した原子の原子面に沿って進行するが、不純物の
混入が多数の原子面に及び、かつ原子面が基板表面と斜
交差する化合物半導体へのイオン注入などの場合には、
巨視的には等方的に進行する。従来の化合物半導体LS
I中の抵抗素子では、この拡散を抑制することは不可能
であり、抵抗体層の形状および平均抵抗率の変化にとも
ない抵抗値が変化する。この抵抗値の変化は、正確な制
御が不可能であり、実装した抵抗素子の抵抗値の設計値
からの誤差となって現れていた。
【0005】本発明は、以上の問題点を解消するために
なされたもので、その抵抗値が設計値と精度よく一致さ
せて形成可能であり形成後の抵抗値が安定な、化合物半
導体LSIの構成要素である抵抗素子およびその製造方
法を提供することを目的とする。
なされたもので、その抵抗値が設計値と精度よく一致さ
せて形成可能であり形成後の抵抗値が安定な、化合物半
導体LSIの構成要素である抵抗素子およびその製造方
法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の抵抗素子は、抵
抗体層である基板表面を含む所定領域に形成された第1
の極性型活性層と、抵抗体層の基板内隣接部中、少なく
とも深層部を含む領域に、抵抗体層を活性化した第1の
極性型不純物が置換した原子と同一種の原子を第2の不
純物で置換し、第1の極性と反対極性であるの第2の極
性型活性層(以後、障壁層と呼ぶ)とを備える構造を有
することを特徴とする。
抗体層である基板表面を含む所定領域に形成された第1
の極性型活性層と、抵抗体層の基板内隣接部中、少なく
とも深層部を含む領域に、抵抗体層を活性化した第1の
極性型不純物が置換した原子と同一種の原子を第2の不
純物で置換し、第1の極性と反対極性であるの第2の極
性型活性層(以後、障壁層と呼ぶ)とを備える構造を有
することを特徴とする。
【0007】また、本発明の抵抗素子の製造方法は、半
絶縁性の化合物半導体基板に、イオン注入法により、注
入領域において前記化合物半導体を構成する特定種の原
子と置き変わり、第1の極性型活性を発現させる第1の
不純物原子を注入する第1の工程と、同じくイオン注入
法により、第1の工程で注入した第1の不純物の平均到
達深さ距離より大きな平均到達深さ距離となるようなエ
ネルギを付与して、注入領域において前記の特定種の原
子と同一種の原子の一部置き変わり、第1の極性と反対
極性である第2の極性型活性を発現させる第2の不純物
を注入する第2の工程と、アニーリング法を使用して注
入した二種の不純物の注入領域の活性化を促し、基板表
面を含む基板内部領域に、第1の極性型活性を持つ抵抗
体層を、抵抗体層の基板内隣接部の内、深層部を含む領
域に第2の極性型活性を持つ障壁層を形成する第3の工
程とを有することを特徴とする。
絶縁性の化合物半導体基板に、イオン注入法により、注
入領域において前記化合物半導体を構成する特定種の原
子と置き変わり、第1の極性型活性を発現させる第1の
不純物原子を注入する第1の工程と、同じくイオン注入
法により、第1の工程で注入した第1の不純物の平均到
達深さ距離より大きな平均到達深さ距離となるようなエ
ネルギを付与して、注入領域において前記の特定種の原
子と同一種の原子の一部置き変わり、第1の極性と反対
極性である第2の極性型活性を発現させる第2の不純物
を注入する第2の工程と、アニーリング法を使用して注
入した二種の不純物の注入領域の活性化を促し、基板表
面を含む基板内部領域に、第1の極性型活性を持つ抵抗
体層を、抵抗体層の基板内隣接部の内、深層部を含む領
域に第2の極性型活性を持つ障壁層を形成する第3の工
程とを有することを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明の発明者は実験により、化合物半導体中
の特定種原子を置換した不純物は、その不純物が含まれ
ることで活性化する極性と反対極性活性を、同一種の原
子を別の不純物で置換した結果として具備する層内にお
いて、またはこの層を越えては拡散しないという結果を
得ている。
の特定種原子を置換した不純物は、その不純物が含まれ
ることで活性化する極性と反対極性活性を、同一種の原
子を別の不純物で置換した結果として具備する層内にお
いて、またはこの層を越えては拡散しないという結果を
得ている。
【0009】以上の結果に鑑み、本発明の抵抗素子によ
れば、抵抗層に含まれる不純物の拡散を厚さ方向に関し
て、抵抗体層の隣接深層部を含む領域に形成した障壁層
によって抑止するので、抵抗体層形成後の化合物半導体
集積回路製作工程および実使用における通電動作におい
ても抵抗体層の形状変化を抑制可能であり、従来に比べ
て精度良く一定の抵抗値を維持できる。
れば、抵抗層に含まれる不純物の拡散を厚さ方向に関し
て、抵抗体層の隣接深層部を含む領域に形成した障壁層
によって抑止するので、抵抗体層形成後の化合物半導体
集積回路製作工程および実使用における通電動作におい
ても抵抗体層の形状変化を抑制可能であり、従来に比べ
て精度良く一定の抵抗値を維持できる。
【0010】また本発明の抵抗素子の製造方法によれ
ば、設計時の抵抗値を精度良く付与した抵抗素子を安定
して製造できる。
ば、設計時の抵抗値を精度良く付与した抵抗素子を安定
して製造できる。
【0011】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図1は第1実施例に係わる抵抗素子の斜視図であり、図
1(a)はその平面図であり、図1(b)は横断面図で
ある。この抵抗素子は、半絶縁性GaAs基板1の表面
を含む所定領域に、基板1を構成するGa原子の一部を
n型不純物であるSi原子で置換されたn型活性層であ
る抵抗体層2と、抵抗体層2の隣接深層領域に基板1を
構成するGa原子の一部をBe原子で置換させたp型活
性層である障壁層3と、抵抗体層2の両端近傍で抵抗体
層2に接続される第1電極4および第2電極5で構成さ
れる。n型活性層とp型活性層の接する、抵抗体層2と
障壁層3の境界部は空乏化している。
図1は第1実施例に係わる抵抗素子の斜視図であり、図
1(a)はその平面図であり、図1(b)は横断面図で
ある。この抵抗素子は、半絶縁性GaAs基板1の表面
を含む所定領域に、基板1を構成するGa原子の一部を
n型不純物であるSi原子で置換されたn型活性層であ
る抵抗体層2と、抵抗体層2の隣接深層領域に基板1を
構成するGa原子の一部をBe原子で置換させたp型活
性層である障壁層3と、抵抗体層2の両端近傍で抵抗体
層2に接続される第1電極4および第2電極5で構成さ
れる。n型活性層とp型活性層の接する、抵抗体層2と
障壁層3の境界部は空乏化している。
【0012】上記のような構造で抵抗素子を構成するの
で、抵抗体層2中のn型不純物であるSi原子は、抵抗
値の変化が大きな基板表面垂直方向への拡散が、p型活
性層である障壁層3によって抑止されるので、一度形成
されたこの抵抗素子の抵抗値は以後安定して維持され
る。
で、抵抗体層2中のn型不純物であるSi原子は、抵抗
値の変化が大きな基板表面垂直方向への拡散が、p型活
性層である障壁層3によって抑止されるので、一度形成
されたこの抵抗素子の抵抗値は以後安定して維持され
る。
【0013】この抵抗素子は、図2に示す工程で製作さ
れる。
れる。
【0014】まず、半絶縁化されたGaAs基板2の所
定表面領域下に、イオン注入法を使用して、n型不純物
であるSi原子のイオンを、加速エネルギ=50ke
V、注入イオン濃度=2.0×1012cm-2で注入し
て、抵抗体層となるべきn型注入層21(以後、前抵抗
体層と呼ぶ)を形成する(図2(a))。
定表面領域下に、イオン注入法を使用して、n型不純物
であるSi原子のイオンを、加速エネルギ=50ke
V、注入イオン濃度=2.0×1012cm-2で注入し
て、抵抗体層となるべきn型注入層21(以後、前抵抗
体層と呼ぶ)を形成する(図2(a))。
【0015】次いで、前抵抗体層21の深層に、イオン
注入法を使用して、p型不純物であるBe原子のイオン
を、加速エネルギ=100keV、注入イオン濃度=
1.0×1011cm-2で注入して、障壁層となるべきp
型注入層31(以後、前障壁層と呼ぶ)を形成する(図
2(b))。
注入法を使用して、p型不純物であるBe原子のイオン
を、加速エネルギ=100keV、注入イオン濃度=
1.0×1011cm-2で注入して、障壁層となるべきp
型注入層31(以後、前障壁層と呼ぶ)を形成する(図
2(b))。
【0016】引き続き、アニ−ルを施して、前抵抗体層
21内のGa原子を置換したSi原子分布および前障壁
層31内のGa原子を置換したBe原子分布を平滑化
し、設計時に意図した形状と抵抗率を持つ抵抗体層2お
よび、抵抗体層2の表面垂直方向への変形を抑止する障
壁層3を形成する。この平滑化過程で抵抗体層2と障壁
層3の境界部は空乏化する。この後、抵抗体層2の両端
でこの層と接続する第1電極4および第2電極5を形成
する(図2(c))。
21内のGa原子を置換したSi原子分布および前障壁
層31内のGa原子を置換したBe原子分布を平滑化
し、設計時に意図した形状と抵抗率を持つ抵抗体層2お
よび、抵抗体層2の表面垂直方向への変形を抑止する障
壁層3を形成する。この平滑化過程で抵抗体層2と障壁
層3の境界部は空乏化する。この後、抵抗体層2の両端
でこの層と接続する第1電極4および第2電極5を形成
する(図2(c))。
【0017】つぎに、第2実施例に関して説明する。第
2実施例の抵抗素子の構成図は第1実施例と同一であ
り、抵抗体層2の不純物原子種と活性型および障壁層3
の不純物原子種が異なる。この抵抗素子では、抵抗体層
2の不純物原子種はBeであり、活性型はp型である。
また、障壁層3の不純物原子種はSiであり、活性型は
n型である。
2実施例の抵抗素子の構成図は第1実施例と同一であ
り、抵抗体層2の不純物原子種と活性型および障壁層3
の不純物原子種が異なる。この抵抗素子では、抵抗体層
2の不純物原子種はBeであり、活性型はp型である。
また、障壁層3の不純物原子種はSiであり、活性型は
n型である。
【0018】上記のような構造で抵抗素子を構成するの
で、抵抗体層2中のp型不純物であるBe原子は、抵抗
値の変化が大きな基板表面垂直方向への拡散が、n型活
性層である障壁層3によって抑止されるので、第1実施
例と同様に、一度形成されたこの抵抗素子の抵抗値は以
後安定して維持される。
で、抵抗体層2中のp型不純物であるBe原子は、抵抗
値の変化が大きな基板表面垂直方向への拡散が、n型活
性層である障壁層3によって抑止されるので、第1実施
例と同様に、一度形成されたこの抵抗素子の抵抗値は以
後安定して維持される。
【0019】この抵抗素子の製造工程は、図2で示され
る第1実施例の製造工程と同様であり、注入する不純物
イオン種、加速エネルギ、および注入イオン濃度が異な
る。前抵抗体層21を形成する際には、Be原子イオン
を、加速エネルギ=10keV、注入イオン濃度=2.
0×1013cm-2で基板に注入する。また、前障壁層3
1を形成する際には、Si原子イオンを、加速エネルギ
=100keV、注入イオン濃度=2.0×1011cm
-2で基板に注入する。
る第1実施例の製造工程と同様であり、注入する不純物
イオン種、加速エネルギ、および注入イオン濃度が異な
る。前抵抗体層21を形成する際には、Be原子イオン
を、加速エネルギ=10keV、注入イオン濃度=2.
0×1013cm-2で基板に注入する。また、前障壁層3
1を形成する際には、Si原子イオンを、加速エネルギ
=100keV、注入イオン濃度=2.0×1011cm
-2で基板に注入する。
【0020】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、様々な変形が可能である。
はなく、様々な変形が可能である。
【0021】例えば、第1実施例、第2実施例の基板材
料である化合物半導体は、GaAs以外にInPなどを
使用してもよいし、注入不純物種は、Si原子とBe原
子の組み合わせ以外に、例えばSn原子とBe原子の組
み合わせのような,基板材料の化合物半導体を構成する
原子種の内、同一種の原子を置換し異なる活性型を生じ
させる1組の原子を、基板材料等を考慮して使用しても
よい。また、障壁層は抵抗体層に隣接した深層領域での
みでなく、隣接領域全体に形成してもよい。
料である化合物半導体は、GaAs以外にInPなどを
使用してもよいし、注入不純物種は、Si原子とBe原
子の組み合わせ以外に、例えばSn原子とBe原子の組
み合わせのような,基板材料の化合物半導体を構成する
原子種の内、同一種の原子を置換し異なる活性型を生じ
させる1組の原子を、基板材料等を考慮して使用しても
よい。また、障壁層は抵抗体層に隣接した深層領域での
みでなく、隣接領域全体に形成してもよい。
【0022】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り本発明の抵抗
素子によれば、抵抗形成後の化合物半導体LSI製作工
程および実使用における通電動作においても、精度良く
一定の抵抗値を維持できるので、LSIが安定して動作
可能となる。また本発明の抵抗素子の製造方法によれ
ば、設計時の抵抗値を精度良く付与した抵抗素子を安定
して製造できるとともに、ひいては化合物半導体LSI
の品質を向上できる。
素子によれば、抵抗形成後の化合物半導体LSI製作工
程および実使用における通電動作においても、精度良く
一定の抵抗値を維持できるので、LSIが安定して動作
可能となる。また本発明の抵抗素子の製造方法によれ
ば、設計時の抵抗値を精度良く付与した抵抗素子を安定
して製造できるとともに、ひいては化合物半導体LSI
の品質を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の抵抗素子の平面図および横断面図で
ある。
ある。
【図2】図1に示す抵抗素子の製造工程図である。
【図3】従来の抵抗素子の平面図および横断面図であ
る。
る。
1…半絶縁性化合物半導体基板,2…抵抗体層,21…
前抵抗体層,3…障壁層,31…前障壁層,4…第1電
極,5…第2電極。
前抵抗体層,3…障壁層,31…前障壁層,4…第1電
極,5…第2電極。
Claims (2)
- 【請求項1】 半絶縁化された化合物半導体材料からな
る基板の表面を含む第1の領域内で、前記化合物半導体
を構成する特定種の原子の一部が第1の不純物原子に置
き換えられることにより形成された、第1の極性型活性
を持つ第1の層と、 前記第1の領域に隣接する前記基板内の領域の内、少な
くとも前記第1の領域の深層部を含む第2の領域内で、
前記特定種の原子と同一種の原子の一部が第2の不純物
原子に置き換えられることにより形成された、第2の極
性型活性を持つ第2の層と、 を備えることを特徴とする抵抗素子。 - 【請求項2】 半絶縁化された化合物半導体を材料とす
る基板に、イオン注入法により、注入領域において前記
化合物半導体を構成する特定種の原子と置き換わり、第
1の極性型活性を発現させる第1の不純物原子を注入す
る第1の工程と、 前記基板に、イオン注入法により、前記第1の不純物を
注入した前記基板表面領域を含む基板表面領域を対象と
して、注入領域において前記特定種の原子と同一種の原
子の一部と置き換わり、第2の極性型活性を発現させる
第2の不純物を、前記第1の不純物の平均到達深さより
大きな平均到達深さとなるようなエネルギで注入する第
2の工程と、 アニーリング法により、前記基板中の前記二種の不純物
の注入領域を活性化する第3の工程と、 を有することを特徴とする抵抗素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12050392A JPH05315547A (ja) | 1992-05-13 | 1992-05-13 | 抵抗素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12050392A JPH05315547A (ja) | 1992-05-13 | 1992-05-13 | 抵抗素子およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05315547A true JPH05315547A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=14787812
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12050392A Pending JPH05315547A (ja) | 1992-05-13 | 1992-05-13 | 抵抗素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05315547A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1158584A2 (en) * | 2000-05-24 | 2001-11-28 | Sony Corporation | Semiconductor device having semiconductor resistance element and fabrication method thereof |
-
1992
- 1992-05-13 JP JP12050392A patent/JPH05315547A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1158584A2 (en) * | 2000-05-24 | 2001-11-28 | Sony Corporation | Semiconductor device having semiconductor resistance element and fabrication method thereof |
US6667538B2 (en) * | 2000-05-24 | 2003-12-23 | Sony Corporation | Semiconductor device having semiconductor resistance element and fabrication method thereof |
US6902992B2 (en) | 2000-05-24 | 2005-06-07 | Sony Corporation | Method of fabricating semiconductor device having semiconductor resistance element |
EP1158584A3 (en) * | 2000-05-24 | 2007-01-03 | Sony Corporation | Semiconductor device having semiconductor resistance element and fabrication method thereof |
JP4599660B2 (ja) * | 2000-05-24 | 2010-12-15 | ソニー株式会社 | 半導体抵抗素子を有する半導体装置とその製造方法 |
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