CN102664153A

CN102664153A - 一种超导场效应晶体管、其制作方法及应用方法

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Publication number: CN102664153A
Application number: CN2012101410057A
Authority: CN
Inventors: 肖德元
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-08
Filing date: 2012-05-08
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2032-05-08
Also published as: CN102664153B

Abstract

本发明提供一种超导场效应晶体管、其制作方法及应用方法，于绝缘体上半导体衬底形成超导体源极、超导体漏极、位于所述超导体源极与超导体漏极之间的沟道区、以及栅极结构，其中，所述沟道区、超导体源极、及超导体漏极的掺杂导电类型相同。本发明可通过控制对所述栅极结构施加正电压或负电压以控制所述超导场效应晶体管导通或关闭。本发明可实现纳米级短沟道器件工作，同时又避免了纳米级短沟道反型器件由于源漏杂质离子向沟道扩散，导致器件漏电流增大造成器件失效的问题，提高了器件的可靠性。较短的沟道还可实现半导体沟道的超导电性，从而大大提高了器件的响应速度。本发明的超导场效应晶体管具有电流大、驱动力强、速度快、响应快的特点，且制备工艺简单，适用于工业生产。

Description

一种超导场效应晶体管、其制作方法及应用方法

技术领域

本发明属于半导体领域，特别是涉及一种超导场效应晶体管、其制作方法及应用方法。

背景技术

超导场效应晶体管，Superconductor FET（SFET）：是一种利用超导沟道导电的绝缘栅场效应晶体管。它的源极和漏极的电极接触金属是超导体（见图示）。由于超导体的相干长度——超导电子对之间的关联长度（关联效应的空间长度）大约为1nm～100nm（在这个长度内，可有很多个超导电子对），故与超导体接触的常导体或者半导体薄膜也将成为超导态。从而对于较短的器件沟道，也可变为超导态，所以这种超导场效应晶体管的电流大、驱动力强、速度快、响应快。

请参阅图1，显示为现有的超导场效应晶体管结构示意图，如图所示，该超导场效应晶体管包括N型源极S、N型漏极D、P型沟道区（位于该源极S与漏极D之间的部分，未予以标号）、栅区结构G、以及分别制作于源极S与漏极D上的超导体膜（未予以标号）。在这种器件中，所述沟道区与所述源极、漏极的导电类型相反，当栅极施加适当电压使沟道反型时，器件导通，当栅极电压移除时，器件关闭。根据超导电子对之间的关联长度，沟道区在较短范围内可以成为半超导体或超导体以获得性能优异的器件。然而，当所述沟道区的长度较短时，由于源、漏极的掺杂浓度较高，掺杂离子向所述沟道区扩散，往往会导致器件漏电流增大，严重时会导致整个器件失效。故这种超导晶体管对沟道的长度有一定的限制，因而会影响到超导晶体管的响应速度，限制了器件性能的提高。

因此，提供一种新型的超导场效应晶体管实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超导场效应晶体管、其制作方法及其应用方法，用于解决现有技术中超导场效应晶体管沟道长度难以进一步缩小至纳米级尺寸、容易因源区与漏区杂质离子向沟道区扩散而造成器件漏电，进而导致晶体管性能退化的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种超导场效应晶体管的制作方法，所述制作方法至少包括：1）提供一绝缘体上半导体衬底，包括背衬底、背衬底上的绝缘层及绝缘层上的第一掺杂导电类型的半导体薄膜；2）于所述半导体薄膜定义沟道区，并刻蚀所述沟道区两侧至所述绝缘层以形成欲制备源极与漏极的区域；3）于所述欲制备源极与漏极的区域分别形成与所述沟道区掺杂导电类型相同的超导体源极与超导体漏极；4）选择性去除所述沟道区下垂向区域的绝缘层以在所述沟道区下垂向区域形成隧道结构，并对所述沟道区进行圆角化处理；5）于所述沟道区表面包裹栅氧层，且所述栅氧层的厚度小于所述隧道结构的高度；6）于所述栅氧层表面包裹电极层，且使电极层填满所述隧道结构，以完成所述超导场效应晶体管的制作。

在所述的超导场效应晶体管的制作方法中，依据超导电子对之间的关联长度确定所述沟道区的长度。具体地，所述沟道区的长度为10~1000nm。

在所述的超导场效应晶体管的制作方法中，所述半导体薄膜为P型掺杂或N型掺杂的Si、Ge、SiGe、SiGeC、或III-V半导体材料。

作为本发明的超导场效应晶体管的制作方法的一个优选方案，所述半导体薄膜为N型掺杂，且所述超导体源极与超导体漏极为N型的Nd-Ce-Cu-O或Nd-Cu-O-F基及其它N型超导薄膜。

作为本发明的超导场效应晶体管的制作方法的一个优选方案，所述半导体薄膜为P型掺杂，且所述超导体源极与超导体漏极为P型的La-Sr-Cu-O、Y-Ba-Cu-O、Bi-Sr-Ca-Cu-O或Tl-Ba-Sr-Cu-O基及其它P型超导薄膜。

在所述的超导场效应晶体管的制作方法的步骤3）中，先采用原子层沉积或分子束沉积于所述欲制备源极与漏极的区域形成超导体薄膜，然后采用化学机械抛光平坦化以形成所述超导体源极与超导体漏极。

在所述的超导场效应晶体管的制作方法的步骤4）中，先对所述沟道区进行高温氧化以在其表面形成氧化层，然后采用BOE湿法腐蚀工艺刻蚀所述氧化层，接着在氢气气氛下于1000~1200℃进行退火，以圆角化所述沟道区，形成圆柱体沟道区。

在所述的超导场效应晶体管的制作方法的步骤5）中，采用化学气相沉积法或原子层沉积法形成所述栅氧层。

在所述的超导场效应晶体管的制作方法的步骤6）中，采用化学气相沉积法或原子层沉积法形成所述电极层，所述电极层为金属硅化物。

作所述为本发明的超导场效应晶体管的制作方法的一个优选方案，所述步骤6）后还包括采用化学气相沉积法于所述超导场效应晶体管表面沉积介电层，并通过各向异性反应离子刻蚀以形成栅极介质隔离侧墙结构的步骤。

本发明还提供一种超导场效应晶体管，至少包括：绝缘体上半导体衬底，形成在所述绝缘体上半导体衬底上的超导体源极、超导体漏极、位于所述超导体源极与超导体漏极之间的沟道区、以及栅极结构，其中，所述沟道区、超导体源极、及超导体漏极的掺杂导电类型相同。

在本发明的超导场效应晶体管中，所述沟道区的长度为10~1000nm。

在本发明的超导场效应晶体管中，所述沟道区为圆柱、棱柱、圆台或棱台结构。

在本发明的超导场效应晶体管中，所述沟道区为Si、Ge、SiGe、SiGeC、或III-V半导体材料形成的纳米线或纳米带结构。

作为本发明的超导场效应晶体管的一个可选方案，所述超导体源极、超导体漏极及沟道区均为N型掺杂。

优选地，所述超导体源极与超导体漏极为Nd-Ce-Cu-O或Nd-Cu-O-F基超导薄膜。

作为本发明的超导场效应晶体管的一个可选方案，所述超导体源极、超导体漏极及沟道区均为P型掺杂。

优选地，所述超导体源极与超导体漏极为La-Sr-Cu-O、Y-Ba-Cu-O、Bi-Sr-Ca-Cu-O或Tl-Ba-Sr-Cu-O基超导薄膜。

在本发明的超导场效应晶体管中，所述沟道区的离子掺杂浓度为10¹⁷~10²¹/cm³。

在本发明的超导场效应晶体管中，所述栅极结构包括结合于所述半导体沟道的部分或全部表面的栅氧层以及结合于所述栅氧层的部分或全部表面的电极层，具体地，所述栅极结构为单栅、双栅、三栅、多栅、Ω型栅、π型栅或环绕栅结构。

作为本发明的超导场效应晶体管的一个优选方案，所述栅极结构表面具有介质隔离侧墙结构。

本发明再提供一种如上所述的任一超导场效应晶体管的应用方法，通过控制对所述栅极结构施加的电压以控制所述超导场效应晶体管导通或关闭；

对于N型超导场效应晶体管，通过对所述栅电极层施加预设的负电压以使所述沟道区载流子完全耗尽，以使晶体管处于关闭状态；通过对所述栅电极层施加预设的正电压以使所述沿沟道区产生大量载流子，以使晶体管处于导通状态。

对于P型超导场效应晶体管，通过对所述栅电极层施加预设的正电压以使所述沟道区载流子完全耗尽，以使晶体管处于关闭状态；通过对所述栅电极层施加预设的负电压以使所述沿沟道区产生大量载流子，以使晶体管处于导通状态。

如上所述，本发明的超导场效应晶体管、其制作方法及应用方法，具有以下有益效果：于绝缘体上半导体衬底形成超导体源极、超导体漏极、位于所述超导体源极与超导体漏极之间的沟道区、以及栅极结构，其中，所述沟道区、超导体源极、及超导体漏极的掺杂导电类型相同。本发明可通过控制对所述栅极结构施加正电压或负电压以控制所述超导场效应晶体管导通或关闭。本发明可实现较短沟道而避免了沟道反型造成器件失效的问题，提高了器件的稳定性，较短的沟道可实现沟道的超导，从而大大的提高了器件的响应速度。本发明的超导场效应晶体管具有电流大、驱动力强、速度快、响应快的特点，且制备工艺简单，适用于工业生产。

附图说明

图1显示为本发明现有技术中的超导场效应晶体管的结构示意图。

图2a~图2b显示为本发明的环绕栅结构的超导场效应晶体管结构的结构示意图和环绕栅极截面结构示意图。

图3a显示为本发明的单栅结构的超导场效应晶体管的栅极截面结构示意图。

图3b显示为本发明的双栅结构的超导场效应晶体管的栅极截面结构示意图。

图3c显示为本发明的三栅结构的超导场效应晶体管的栅极截面结构示意图。

图3d显示为本发明的π型栅结构的超导场效应晶体管的栅极截面结构示意图。

图3e显示为本发明的Ω型栅结构的超导场效应晶体管的栅极截面结构示意图。

图4显示为本发明的超导场效应晶体管的制作方法步骤1）所呈现的结构示意图。

图5显示为本发明的超导场效应晶体管的制作方法步骤2）所呈现的结构示意图。

图6显示为本发明的超导场效应晶体管的制作方法步骤3）所呈现的结构示意图。

图7显示为本发明的超导场效应晶体管的制作方法步骤4）所呈现的结构示意图。

图8~图9显示为本发明的超导场效应晶体管的制作方法步骤5）所呈现的结构示意图。

图10显示为本发明的超导场效应晶体管的制作方法步骤6）所呈现的结构示意图。

元件标号说明

101、201、301、401、501、601、701 背衬底

102、202、302、402、502、602、702 绝缘层

103、203、303、403、503、603、703 沟道区

104、704 超导体源极

105、705 超导体漏极

106、206、306、406、506、606、706 电极层

107、207、307、407、507、607、707 栅氧层

108、708 介质侧墙

7091 欲制备漏极的区域

7092 欲制备源极的区域

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图2a至图10。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例1

如图4~图10所示，本发明提供一种超导场效应晶体管的制作方法，所述制作方法至少包括：

如图4所示，首先进行步骤1），提供一绝缘体上半导体衬底，包括背衬底701、背衬底701上的绝缘层702及绝缘层702上的第一掺杂导电类型的半导体薄膜。

在的超导场效应晶体管的制作方法中，所述半导体薄膜为P型掺杂或N型掺杂的Si、Ge、SiGe、SiGeC、或III-V半导体材料。在本实施例中，所述背衬底701为Si，绝缘层702为SiO₂，所述半导体薄膜为N型掺杂的Si。

如图5所示，然后进行步骤2），于所述半导体薄膜定义沟道区703，并刻蚀所述沟道区703两侧至所述绝缘层702以形成欲制备源极与漏极的区域7092及7091。

依据超导电子对之间的关联长度确定所述沟道区703的长度。所述沟道区703的长度为10~1000nm。在本实施例中，所述沟道的长度为100nm。

如图6所示，接着进行步骤3），于所述欲制备源极与漏极的区域7092及7091分别形成与所述沟道区703掺杂导电类型相同的超导体源极704与超导体漏极705。

在本实施例中，先采用原子层沉积或分子束沉积于所述欲制备源极与漏极的区域形成超导体薄膜，然后采用化学机械抛光平坦化以形成所述超导体源极704与超导体漏极705。所述半导体薄膜为N型掺杂，且所述超导体源极704与超导体漏极705为N型的Nd-Ce-Cu-O或Nd-Cu-O-F基超导薄膜。当然，在其它的实施例中，所述超导体薄膜也可以为预期的一切超导体材料。由于沟道区703较短，当沟道区703与所述超导体源、漏区704、705接触后，可以成为超导态，大大提高了器件的驱动电流和响应速度。

如图7所示，接着进行步骤4），选择性去除所述沟道区703下垂向区域的绝缘层702以在所述沟道区703下垂向区域形成隧道结构，并对所述沟道区703进行圆角化处理。

在本实施例中，采用BOE选择性湿法腐蚀工艺刻蚀所述沟道区703下垂向区域的绝缘层以在所述沟道区703下垂向区域形成隧道结构，在本实施例中，所述隧道结构为贯穿所述沟道区703下垂向区域的具有一定高度的长方体形状的通道。

在形成所述隧道结构后，对所述沟道区703进行高温氧化以在其表面形成氧化层，然后采用BOE湿法腐蚀工艺刻蚀所述氧化层，接着在氢气气氛下于1000~1200℃进行退火，以圆角化所述沟道区703，形成圆柱体沟道区703。当然，在其它的实施例中，可以不对所述沟道区703进行圆角化，也可以根据需要对所述沟道区703进行刻蚀以达到所需的形状，如将其刻蚀成长方体、棱台或圆台结构等。

如图8~图9所示，接着进行步骤5），于所述沟道区703表面包裹栅氧层707，且所述栅氧层707的厚度小于所述隧道结构的高度。

在本实施例中，采用化学气相沉积法或原子层沉积法形成所述栅氧层707。

如图10所示，最后进行步骤6），于所述栅氧层707表面包裹电极层706，且使电极层706填满所述隧道结构，以完成所述超导场效应晶体管的制作。

在本实施例中，采用化学气相沉积法或原子层沉积法形成所述电极层706，所述电极层706为金属硅化物。当然，在其它的实施例中，也可以为Au、Pt、Al等其它的导电材料。

在本实施例中，在形成了电极层706后，还包括采用化学气相沉积法于所述超导场效应晶体管表面沉积介电层，并通过各向异性反应离子刻蚀以形成栅极介质隔离侧墙708结构的步骤。所述介质隔离侧墙708可以隔离所超导场效应晶体管栅极对源极和漏极的静电影响。

实施例2

请参阅图4~图10，本实施例提供一种超导场效应晶体管的制作方法，其基本步骤如实施例1，其中，所述半导体薄膜为P型掺杂，且所述超导体源极704与超导体漏极705为P型的La-Sr-Cu-O、Y-Ba-Cu-O、Bi-Sr-Ca-Cu-O或Tl-Ba-Sr-Cu-O基超导薄膜。当然，在其它的实施例中，所述超导薄膜也可以为预期的一切超导体材料。沟道区703采用P型掺杂的Ge材料，所述沟道区703的形状为圆台状，长度为50nm。

实施例3

如图2a~3e所示，本发明还提供一种超导场效应晶体管，至少包括：绝缘体上半导体衬底，形成在所述绝缘体上半导体衬底上的超导体源极104、超导体漏极105、位于所述超导体源极104与超导体漏极105之间的沟道区103、以及栅极结构，其中，所述沟道区103、超导体源极104、及超导体漏极105的掺杂导电类型相同。

所述沟道区103的长度为10~1000nm，在本实施例中，所述沟道区103的长度为100nm，其与所述超导体源、漏极连接而呈超导态，大大提高了器件的驱动电流和响应速度。

所述沟道区103为圆柱、棱柱、圆台或棱台结构，在本实施例中，所述沟道区103为圆柱结构。所述沟道区103为Si、Ge、SiGe、SiGeC、或III-V半导体材料形成的纳米线或纳米带结构，在本实施例中，所述沟道区103为Si形成的纳米线结构。所述超导体源极104、超导体漏极105及沟道区103均为N型掺杂。所述沟道区103的离子掺杂浓度为10¹⁷~10²¹/cm³。所述超导体源极104与超导体漏极105为Nd-Ce-Cu-O或Nd-Cu-O-F基超导薄膜，当然，在其它的实施例中，所述超导薄膜也可以为预期的一切超导体材料。所述栅极结构表面具有介质隔离侧墙108结构，用于隔离超导场效应晶体管栅极对超导体源极104和超导体漏极105的静电影响。

如图2b~图3e所示，所述栅极结构包括结合于所述半导体沟道的部分或全部表面的栅氧层107、207、307、407、507、607以及结合于所述栅氧层107、207、307、407、507、607的部分或全部表面的电极层106、206、306、406、506、606，具体地，所述栅极结构为单栅（如图图3a）、双栅（如图图3b）、三栅（如图图3c）、多栅、Ω型栅（如图图3e）、π型栅（如图图3d）或环绕栅（如图图2b）结构。在本实施例中所述栅极结构为环绕栅结构，所述沟道区103为圆柱结构，所述栅氧层107包裹于所述沟道区103的表面，且所述电极层106包裹于所述栅氧层107的表面，形成圆柱状的环绕栅结构。

本发明还提供一种如上所述的任一超导场效应晶体管的应用方法，通过控制对所述栅极结构施加的电压以控制所述超导场效应晶体管导通或关闭。

在本实施例中，所述沟道区103及超导体源、漏极均为N型掺杂，对于N型超导场效应晶体管，通过对所述栅电极层施加预设的负电压以使所述沟道区103载流子完全耗尽，以使晶体管处于关闭状态；通过对所述栅电极层施加预设的正电压以使所述沿沟道区103产生大量载流子，以使晶体管处于导通状态。

实施例4

请参阅图2a～图3e，本实施例还提供一种超导场效应晶体管，其基本结构如实施例3，其中，所述超导体源极104、超导体漏极105及沟道区103均为P型掺杂。沟道区103为P型掺杂的Ge材料，所述沟道区103的形状为圆台状，长度为50nm。所述超导体源极104与超导体漏极105为La-Sr-Cu-O、Y-Ba-Cu-O、Bi-Sr-Ca-Cu-O或Tl-Ba-Sr-Cu-O基超导薄膜。当然，在其它的实施例中，所述超导薄膜也可以为预期的一切超导体材料。

本实施例还提供一种超导场效应晶体管的应用方法，通过控制对所述栅极结构施加的电压以控制所述超导场效应晶体管导通或关闭。

在本实施例中，所述沟道区103及超导体源、漏极均为P型掺杂，对于P型超导场效应晶体管，通过对所述栅电极层施加预设的正电压以使所述沟道区103载流子完全耗尽，以使晶体管处于关闭状态；通过对所述栅电极层施加预设的负电压以使所述沿沟道区103产生大量载流子，以使晶体管处于导通状态。

综上所述，本发明的超导场效应晶体管、其制作方法及应用方法，于绝缘体上半导体衬底形成超导体源极、超导体漏极、位于所述超导体源极与超导体漏极之间的沟道区、以及栅极结构，其中，所述沟道区、超导体源极、及超导体漏极的掺杂导电类型相同。本发明可通过控制对所述栅极结构施加正电压或负电压以控制所述超导场效应晶体管导通或关闭。本发明可实现较短沟道而避免了沟道反型造成器件失效的问题，提高了器件的稳定性，较短的沟道可实现沟道的超导，从而大大的提高了器件的响应速度。本发明的超导场效应晶体管具有电流大、驱动力强、速度快、响应快的特点，且制备工艺简单，适用于工业生产。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种超导场效应晶体管的制作方法，其特征在于，所述制作方法至少包括：

1）提供一绝缘体上半导体衬底，包括背衬底、背衬底上的绝缘层及绝缘层上的第一掺杂导电类型的半导体薄膜；

2）于所述半导体薄膜定义沟道区，并刻蚀所述沟道区两侧至所述绝缘层以形成欲制备源极与漏极的区域；

3）于所述欲制备源极与漏极的区域分别形成与所述沟道区掺杂导电类型相同的超导体源极与超导体漏极；

4）选择性去除所述沟道区下垂向区域的绝缘层以在所述沟道区下垂向区域形成隧道结构，并对所述沟道区进行圆角化处理；

5）于所述沟道区表面包裹栅氧层，且所述栅氧层的厚度小于所述隧道结构的高度；

6）于所述栅氧层表面包裹电极层，且使电极层填满所述隧道结构，形成栅极以完成所述超导场效应晶体管的制作。

2.根据权利要求1所述的超导场效应晶体管的制作方法，其特征在于：依据超导电子对之间的关联长度确定所述沟道区的长度。

3.根据权利要求1所述的超导场效应晶体管的制作方法，其特征在于：所述沟道区的长度为10~1000nm。

4.根据权利要求1所述的超导场效应晶体管的制作方法，其特征在于：所述半导体薄膜为P型掺杂或N型掺杂的Si、Ge、SiGe、SiGeC、或III-V半导体材料。

5.根据权利要求4所述的超导场效应晶体管的制作方法，其特征在于：所述半导体薄膜为N型掺杂，且所述超导体源极与超导体漏极为N型的Nd-Ce-Cu-O或Nd-Cu-O-F基超导薄膜。

6.根据权利要求4所述的超导场效应晶体管的制作方法，其特征在于：所述半导体薄膜为P型掺杂，且所述超导体源极与超导体漏极为P型的La-Sr-Cu-O、Y-Ba-Cu-O、Bi-Sr-Ca-Cu-O或Tl-Ba-Sr-Cu-O基超导薄膜。

7.根据权利要求1所述的超导场效应晶体管的制作方法，其特征在于：所述步骤3）中，先采用原子层沉积或分子束沉积于所述欲制备源极与漏极的区域形成超导体薄膜，然后采用化学机械抛光平坦化以形成所述超导体源极与超导体漏极。

8.根据权利要求1所述的超导场效应晶体管的制作方法，其特征在于：所述步骤4）中，先对所述沟道区进行高温氧化以在其表面形成氧化层，然后采用BOE湿法腐蚀工艺刻蚀所述氧化层，接着在氢气气氛下于1000~1200℃进行退火，以圆角化所述沟道区，形成圆柱体沟道区。

9.根据权利要求1所述的超导场效应晶体管的制作方法，其特征在于：所述步骤5）中，采用化学气相沉积法或原子层沉积法形成所述栅氧层。

10.根据权利要求1所述的超导场效应晶体管的制作方法，其特征在于：所述步骤6）中，采用化学气相沉积法或原子层沉积法形成所述电极层，所述电极层为金属硅化物。

11.根据权利要求1所述的超导场效应晶体管的制作方法，其特征在于：所述步骤6）后还包括采用化学气相沉积法于所述超导场效应晶体管表面沉积介电层，并通过各向异性反应离子刻蚀以形成栅极介质隔离侧墙结构的步骤。

12.一种超导场效应晶体管，其特征在于，至少包括：绝缘体上半导体衬底，形成在所述绝缘体上半导体衬底上的超导体源极、超导体漏极、位于所述超导体源极与超导体漏极之间的沟道区、以及栅极结构，其中，所述沟道区、超导体源极、及超导体漏极的掺杂导电类型相同。

13.根据权利要求12所述的超导场效应晶体管，其特征在于：所述沟道区的长度为10~1000nm。

14.根据权利要求12所述的超导场效应晶体管，其特征在于：所述沟道区为圆柱、棱柱、圆台或棱台结构。

15.根据权利要求12所述的超导场效应晶体管，其特征在于：所述沟道区为Si、Ge、SiGe、SiGeC、或III-V半导体材料形成的纳米线或纳米带结构。

16.根据权利要求12所述的超导场效应晶体管，其特征在于：所述超导体源极、超导体漏极及沟道区均为N型掺杂。

17.根据权利要求16所述的超导场效应晶体管，其特征在于：所述超导体源极与超导体漏极为Nd-Ce-Cu-O或Nd-Cu-O-F基超导薄膜。

18.根据权利要求12所述的超导场效应晶体管，其特征在于：所述超导体源极、超导体漏极及沟道区均为P型掺杂。

19.根据权利要求18所述的超导场效应晶体管，其特征在于：所述超导体源极与超导体漏极为La-Sr-Cu-O、Y-Ba-Cu-O、Bi-Sr-Ca-Cu-O或Tl-Ba-Sr-Cu-O基超导薄膜。

20.根据权利要求12所述的超导场效应晶体管，其特征在于：所述沟道区的离子掺杂浓度为10¹⁷~10²¹/cm³。

21.根据权利要求12所述的超导场效应晶体管，其特征在于：所述栅极结构包括结合于所述半导体沟道的部分或全部表面的栅氧层以及结合于所述栅氧层的部分或全部表面的电极层，具体地，所述栅极结构为单栅、双栅、三栅、多栅、Ω型栅、π型栅或环绕栅结构。

22.根据权利要求12所述的超导场效应晶体管，其特征在于：所述栅极结构表面具有介质隔离侧墙结构。

23.一种如权利要求12~22任意一项所述的超导场效应晶体管的应用方法，其特征在于：通过控制对所述栅极结构施加的电压以控制所述超导场效应晶体管导通或关闭；

对于N型超导场效应晶体管，通过对所述栅电极层施加预设的负电压以使所述沟道区载流子完全耗尽，以使晶体管处于关闭状态；通过对所述栅电极层施加预设的正电压以使所述沿沟道区产生大量载流子，以使晶体管处于导通状态；