DE69125456T2

DE69125456T2 - Verfahren zur Herstellung einer supraleitenden Einrichtung mit reduzierter Dicke der supraleitenden Schicht und dadurch erzeugte supraleitende Einrichtung

Info

Publication number: DE69125456T2
Application number: DE69125456T
Authority: DE
Inventors: Michitomo Iiyama; Hiroshi Inada; Takao Nakamura
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1990-10-30
Filing date: 1991-10-30
Publication date: 1997-11-27
Anticipated expiration: 2011-10-31
Also published as: CA2054470C; DE69125456D1; CA2054470A1; US5714767A; EP0488837A3; EP0488837B1; EP0488837A2

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer supraleitenden Einrichtung, und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer supraleitenden Einrichtung, die eine oxidische supraleitende Schicht mit einem Abschnitt teilweise verringerter Dicke aufweist, der einen supraleitenden Kanal bildet, der durch eine Gate-Elektrode gesteuert ist, und eine supraleitende Einrichtung, die durch das Verfahren hergestellt ist.

Beschreibung des Standes der Technik

Typische Drei-Anschluß-Bauelemente bzw. Einrichtungen, die einen Supraleiter verwenden, weisen einen sogenannten Transistor mit supraleitender Basis und einen sogenannten Super-FET (Feldeffekttransistor) auf. Der Transistor mit supraleitender Basis weist einen Emitter aus einem Supraleiter oder einem normalen Leiter auf, eine Tunnelgrenzschicht bzw. -grenze aus einem Isolator, eine Basis aus einem Supraleiter, einen Halbleiterisolator und einen Kollektor aus einem normalen Leiter, die in der genannten Abfolge übereinander angeordnet sind. Dieser Transistor mit supraleitender Basis arbeitet mit hoher Geschwindigkeit bei niedrigem Energieverbrauch unter Verwendung von Hochgeschwindigkeitselektronen, die durch die Tunnelgrenzschicht hindurchtreten.
Der Super-FET weist eine Halbleiterschicht und eine supraleitende Source-Elektrode sowie eine supraleitende Drain-Elektrode auf, die jeweils nahe zueinander auf der Halbleiterschicht gebildet sind. Ein Abschnitt der supraleitenden Schicht zwischen der supraleitenden Source-Elektrode und der supraleitenden Drain-Elektrode weist eine stark ausgenommene oder unterschnittene Rückseite und damit eine verringerte Dicke auf. Außerdem ist eine Gate-Elektrode durch eine Gate- Isolatorschicht auf der ausgenommenen oder unterschnittenen Rückseite des Abschnitts der Halbleiterschicht zwischen der supraleitenden Source-Elektrode und der supraleitenden Drain- Elektrode gebildet.
Ein supraleitender Strom fließt durch den Halbleiterschichtabschnitt zwischen der supraleitenden Source-Elektrode und der supraleitenden Drain-Elektrode aufgrund eines supraleitenden Nachbarschaftseffekts, und wird durch eine angelegte Gate-Spannung gesteuert. Dieser Super-FET arbeitet ebenfalls mit hoher Geschwindigkeit bei niedrigem Energieverbrauch.
Außerdem ist im Stand der Technik eine supraleitende Drei-Anschluß-Einrichtung vorgeschlagen worden, die einen Kanal aus einem Supraleiter aufweist, der zwischen einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode gebildet ist, so daß ein Strom, der durch den supraleitenden Kanal fließt, durch eine Spannung gesteuert wird, die an ein Gate angelegt ist, das über dem supraleitenden Kanal gebildet ist.
Die europäische Patentanmeldung EP-A-0 478 464, die zum Stand der Technik gemäß Art. 54(3) EPÜ gehört, betrifft eine derartige supraleitende Drei-Anschluß-Einrichtung. Diese Druckschrift erläutert, daß das Substrat in einer Sauerstoffatmosphäre derart wärmebehandelt wird, daß Sauerstoff in einen Abschnitt einer Verbundoxidschicht zwischen der supraleitenden Source-Elektrode und der supraleitenden Drain-Elektrode so diffundiert wird, daß ein extrem dünner supraleitender Bereich gebildet wird, d.h. der supraleitende Kanal. Diese Druckschrift erläutert nicht die Tatsache und legt sie auch nicht nahe, daß die Gate-Elektrode wie bei der vorliegenden Erfindung erwärmt wird.
Der Artikel "Superconducting Thin Films for Device Applications" veröffentlicht im 2nd Workshop on Hight-Temperature Superconducting Electron Devices, 7. Juni 1989, Seiten 281 bis 284 betrifft ebenfalls eine Drei-Anschluß-Einrichtung. Diese Druckschrift offenbart insbesondere, daß eine Spannung an ein isoliertes Gate angelegt wird, um die supraleitende Oxidschicht zu erwärmen, wodurch der supraleitende Kanal gebildet wird.
Sowohl der vorstehend genannte Transistor mit supraleitender Basis wie der Super-FET weisen einen Abschnitt auf, in welchem eine Halbleiterschicht und eine supraleitende Schicht übereinander angeordnet sind. Es ist jedoch schwierig, eine gestapelte bzw. übereinander angeordnete Struktur aus der Halbleiterschicht und der supraleitenden Schicht aus einem oxidischen Supraleiter zu bilden, der neuerdings zunehmend untersucht wird. Selbst dann, wenn es möglich ist, eine übereinanderliegende Struktur der Halbleiterschicht und der oxidischen supraleitenden Schicht zu bilden, ist es schwierig, eine Grenzschicht zwischen der Halbleiterschicht und der oxidischen supraleitenden Schicht zu bilden. Deshalb kann bei diesen supraleitenden Einrichtungen ein zufriedenstellender Betrieb nicht erzielt werden.
Da der Super-FET den supraleitenden Nachbarschaftseffekt verwendet, müssen die supraleitende Source-Elektrode und die supraleitende Drain-Elektrode außerdem nahe zueinander unter einem Abstand angeordnet werden, der ein geringfügiges Mehrfache der Kohärenzlänge der Supraleitermaterialien für die supraleitende Source-Elektrode und die supraleitende Drain- Elektrode entspricht. Insbesondere, wenn die supraleitende Source-Elektrode und die supraleitende Drain-Elektrode aus einem oxidischen supraleitenden Material gebildet sind, darf, weil ein oxidischer Supraleiter eine kurze Kohärenzlänge hat, ein Abstand zwischen der supraleitenden Source-Elektrode und der supraleitenden Drain-Elektrode nicht größer als wenige zehn Nanometer betragen. Es ist jedoch sehr schwierig, eine feine Verarbeitung, wie etwa ein Feinstrukturätzen durchzuführen, um einen sehr kurzen Trennabstand sicherzustellen. Aufgrund dessen war es beim Stand der Technik unmöglich, einen Super-FET herzustellen, der aus einem oxidischen supraleitenden Material besteht.
Außerdem hat es sich herausgestellt, daß die herkömmliche supraleitende Drei-Anschluß-Einrichtung mit dem supraleitenden Kanal einen Modulationsbetrieb aufweist. Die herkömmliche supraleitende Drei-Anschluß-Einrichtung mit dem supraleitenden Kanal konnte jedoch einen vollständigen EIN/AUS-Betrieb nicht realisieren, weil eine Trägerdichte zu hoch ist. Da ein oxidisches Supraleitermaterial eine niedrige Trägerdichte aufweist, wird in diesem Zusammenhang erwartet, daß eine supraleitende Drei-Ahschluß-Einrichtung gebildet wird, die einen supraleitenden Kanal aufweist und den vollständigen EIN/AUS- Betrieb realisieren kann, indem der supraleitende Kanal aus dem oxidischen Supraleiter gebildet wird. In diesem Fall muß die Dicke des supraleitenden Kanals jedoch in der Größenordnung von fünf Nanometern ausgebildet werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Demnach besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung einer supraleitenden Einrichtung zu schaffen, das die vorstehend genannten Nachteile herkömmlicher Verfahren überwindet.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer supraleitenden Einrichtung vom FET-Typ, die eine oxidische supraleitende Schicht mit einem extrem dünnen Abschnitt aufweist, der einen supraleitenden Kanal aufweist, mit guter Wiederholbarkeit zu schaffen, indem vorhandene eingeführte Verarbeitungstechniken eingesetzt werden.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine supraleitende Einrichtung vom FET-Typ mit einzigartiger bzw. spezieller Struktur zu schaffen, die die vorstehend genannten Nachteile herkömmlicher Einrichtungen überwindet.
Die vorstehend genannten sowie weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden in Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung einer supraleitenden Einrichtung gelöst mit dem Schritt des Ausbildens auf einer Oberfläche eines Substrats einer Verbundschicht, welche aus den gleichen Bestandselementen wie ein oxidischer Supraleiter besteht und des Ausbildens einer Gate-Elektrode auf einer Gate-Isolatorschicht, die auf einem Abschnitt der Verbundschicht ausgebildet ist, und mit dem Schritt des Anlegens von elektrischer Energie an die Gate-Elektrode um die Gate-Elektrode aufzuheizen, so daß eine örtliche Wärmebehandlung auf dem Abschnitt der Verbundschicht unterhalb der Gate-Elektrode lokal erfolgt und so ein supraleitender Kanal aus einem oxidischen Supraleiter mit einer Dicke von nicht mehr als fünf Nanometern in Selbstausrichtung zur Gate-Elektrode entsteht.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die vorstehend genannten sowie weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung einer supraleitenden Einrichtung gelöst mit dem Schritt des Ausbildens einer oxidischen supraleitenden Dünnschicht auf einer Oberfläche eines Substrats und des Ausbildens einer Gate-Elektrode auf einem Abschnitt der oxidischen supraleitenden Dünnschicht, dadurch gekennzeichnet, daß es den Schritt aufweist des Ätzens von Abschnitten der oxidischen supraleitenden Dünnschicht zu beiden Seiten der Gate-Elektrode unter Verwendung der Gate-Elektrode als Maske, so daß eine flache bzw. niedrige Stufe auf einer oberen Oberfläche der Verbundschicht ausgebildet wird und Seitenflächen der Stufe freiliegen und des Anlegens elektrischer Energie an die Gate-Elektrode, um die Gate-Elektrode aufzuheizen und so eine örtliche Wärmebehandlung auf dem Abschnitt der Verbundschicht unterhalb der Gate-Elektrode lokal durchzuführen, so daß ein Gate-Isolator direkt unterhalb der Gate-Elektrode ausgebildet wird sowie ein supraleitender Kanal, der durch einen dünnen supraleitenden Bereich mit einer Dicke von nicht mehr als fünf Nanometern gebildet wird und aus dem oxidischen Supraleiter besteht, und unterhalb des Gate-Isolators in Selbstausrichtung zur Gate-Elektrode ausgebildet wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine supraleitende Einrichtung geschaffen mit einem Substrat, mit einem supraleitenden Kanal, der aus einem oxidischen Supraleiter auf dem Substrat besteht, mit einem supraleitenden Source-Bereich und einem supraleitenden Drain-Bereich, die zu beiden Seiten des supraleitenden Kanals getrennt voneinander, jedoch elektrisch durch den supraleitenden Kanal miteinander verbunden, ausgebildet sind und mit einer Gate-Elektrode, die auf einem Gate-Isolator auf dem supraleitenden Kanal ausgebildet ist zur Steuerung des durch den supraleitenden Kanal fließenden Supraleitungsstroms, dadurch gekennzeichnet, daß der supraleitende Kanal, der supraleitende Source-Bereich, der supraleitende Drain-Bereich und der Gate-Isolator aus einer einzigen oxidischen Dünnschicht bestehen, in welcher der supraleitende Kanal, der supraleitende Source-Bereich und der supraleitende Drain-Bereich aus einem oxidischen Supraleiter an drei supraleitenden Abschnitten der einzigen oxidischen Dünnschicht ausgebildet sind, während der Gate-Isolator aus einem nicht-supraleitenden Oxid besteht und die gleichen Bestandselemente aufweist&sub1; wie der oxidische Supraleiter, jedoch einen geringeren Sauerstoffgehalt aufweist als der oxidische Supraleiter.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung handelt es sich bei der Verbundschicht um eine oxidische supraleitende Dünnschicht, und die Wärmebehandlung wird unter Hochvakuum so ausgeführt, daß Sauerstoff aus den Kristallen des Abschnitts der oxidischen supraleitenden Dünnschicht unmittelbar unterhalb der Gate-Elektrode durch die Seitenflächen austritt, um den Abschnitt in ein nicht-supraleitendes Verbundoxid umzuwandeln und um einen extrem dünnen supraleitenden Bereich unterhalb der nicht-supraleitenden Verbundoxidschicht zu bilden.
Bevorzugt wird die oxidische supraleitende Dünnschicht mit einer Dicke ausgebildet, welche der Summe der erforderlichen Dicke des supraleitenden Kanals und des Gate-Isolators entsprechen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung weist die Verbundschicht keine Supraleitfähigkeit auf, wird jedoch ein oxidischer Supraleiter, wenn die Verbundschicht in einer Sauerstoffatmosphäre erwärmt wird, oder wenn Sauerstoffionen injiziert bzw. eingetragen werden und die Wärmebehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre so ausgeführt wird, daß der Sauerstoff durch die Seitenflächen in einen Abschnitt der Verbundschicht unterhalb der Gate-Elektrode in einer seitlichen Richtung so diffundiert wird, daß ein extrem dünner supraleitender Bereich gebildet wird.
Bevor die Wärmebehandlung ausgeführt wird, werden Sauerstoffionen selektiv in zwei voneinander getrennte Abschnitte der Verbundschicht so injiziert bzw. eingetragen, daß die zwei getrennten Abschnitte der Verbundschicht in ein Paar von dikken supraleitenden Bereichen gewandelt werden, die aus dem oxidischen Supraleiter bestehen.
Bevorzugt ist die Verbundschicht aus einem Verbundoxid gebildet, das aus denselben Bestandselementen besteht wie der oxidische Supraleiter, jedoch eine geringere Sauerstoffmenge enthält als der oxidische Supraleiter, so daß die Verbundoxidschicht in einen oxidischen Supraleiter gebracht bzw. überführt wird, wenn die Verbundoxidschicht in einer Sauerstoffatmosphäre erwärmt wird, oder wenn Sauerstoffionen injiziert werden.
Es ist erwünscht, daß der vorstehend genannte oxidische Supraleiter ein oxidische Supraleiter mit hoher Tc (hoher kritischer Temperatur) ist. Dieser oxidische Supraleiter mit hoher Tc wurde durch viele Forscher seit der Entdeckung durch Bednorz und Müller 1986 untersucht, und es soll sich bei ihm um einen oxidischen Supraleiter mit einer kritischen Temperatur von nicht weniger als 30 K handeln. Insbesondere handelt es sich bei dem oxidischen Supraleiter um ein supraleitendes Kupfer-Oxid-Verbundoxid mit hoher Tc, einschließlich einem supraleitenden Y-Ba-Cu-O-Verbundoxid, einem supraleitenden Bi-Sr-Ca-Cu-O-Verbundoxid und einem supraleitenden Tl-Ba-Ca- Cu-O-Verbundoxid.
Das Substrat, auf welchem die oxidische supraleitende Dünnschicht oder die Verbundschicht abgeschieden wird, kann außerdem aus einem isolierenden Substrat gebildet sein, bevorzugt aus einem oxidischen Einkristallsubstrat wie etwa MgO, SrTiO&sub3;, CdNdAlO&sub4;, usw. Diese Substratmaterialien sind sehr wirksam zur Bildung oder zum Aufwachsen eines kristallinen Films, der eine hohe Orientierungseigenschaft aufweist. Die supraleitende Einrichtung kann jedoch auf einem Halbleitersubstrat gebildet werden, wenn eine geeignete Pufferschicht auf ihm abgeschieden wird. Beispielsweise kann die Pufferschicht auf dem Halbleitersubstrat aus einem Doppelschichtüberzug bestehen, der aus einer MgAlO&sub4;-Schicht und einer BaTiO&sub3;-Schicht besteht, wenn Silicium als Substrat verwendet wird.
Bei der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellten supraleitenden Einrichtung wird der supraleitende Strom, der zwischen den oxidischen supraleitenden Source- und Drain-Bereichen durch den supraleitenden Kanal fließt, der aus dem ersten oxidischen supraleitenden Bereich gebildet ist, durch eine an die Gate-Elektrode angelegte Spannung gesteuert. Insbesondere bildet die supraleitende Einrichtung den Super-FET. Um sicherzustellen, daß der supraleitende Kanal durch eine an die Gate-Elektrode angelegte Spannung an- und ausgeschaltet werden kann, muß die Dicke des supraleitenden Kanals in der Größenordnung von fünf Nanometern in der Richtung eines elektrischen Felds sein, das durch die an die Gate-Elektrode angelegte Spannung erzeugt wird.
Dieser extrem dünne supraleitende Kanal kann problemlos verwirklicht oder gebildet werden, und die Gate-Elektrode, der Gate-Isolator und der supraleitende Kanal sind in Selbstausrichtung in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angeordnet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine c-achsenorientierte oxidische supraleitende Dünnschicht so gebildet, daß sie eine Dicke in der Größenordnung von etwa zwanzig Nanometern aufweist. Eine Gate-Elektrode wird auf der c- achsenorientierten oxidischen supraleitenden Dünnschicht gebildet und die c-achsenorientierte oxidische supraleitende Dünnschicht wird in einen supraleitenden Kanal, einen supraleitenden Source-Bereich, einen supraleitenden Drain-Bereich und einen Gate-Isolator geformt, die integral gebildet sind. Da der Gate-Isolator und der supraleitende Kanal unterhalb der Gate-Elektrode oben und unten liegend übereinander angeordnet sind, wird ein oberer Abschnitt der c-achsenorientierten oxidischen supraleitenden Dünnschicht mit einer Dicke von mehr als zehn Nanometern in eine oxidische isolierende Schicht so umgewandelt, daß ein unterer Abschnitt der c-achsenorientierten supraleitenden Dünnschicht ein supraleitender Kanal mit einer Dicke von etwa fünf Nanometern wird. Um den oberen Abschnitt der c-achsenorientierten oxidischen supraleitenden Dünnschicht in die oxidische isolierende Schicht umzuwandeln, wird der Abschnitt unter Hochvakuum erwärmt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Wärmebehandlung insbesondere durch Anlegen elektrischer Energie an die Gate- Elektrode ausgeführt. Der obere Abschnitt der oxidischen supraleitenden Dünnschicht unmittelbar unterhalb der Gate-Elektrode wird in dein Gate-Isolator durch die Wärmebehandlung umgewandelt, die den Abschnitt lokal erwärmt, so daß der Gate- Isolator unmittelbar unterhalb der Gate-Elektrode angeordnet ist und der supraleitende Kanal unmittelbar unterhalb dem Gate-Isolator angeordnet ist, und zwar automatisch.
Sauerstoff aus Kristallen eines oxidischen Supraleiters tritt aus bzw. wird frei, wenn der oxidische Supraleiter unter Vakuum erwärmt wird. Die supraleitende Eigenschaft eines oxidischen Supraleiters hängt von der Sauerstoffmenge ab, die in den Kristallen des oxidischen Supraleiters enthalten ist. Wenn es den Kristallen des oxidischen Supraleiters an Sauerstoff mangelt, wird die kritische Temperatur des oxidischen Supraleiters beträchtlich abgesenkt oder der oxidische Supraleiter verliert seine Supraleitfähigkeit.
Der obere Abschnitt der c-achsenorientierten oxidischen supraleitenden Dünnschicht wird deshalb im wesentlichen in eine oxidische isolierende Schicht umgewandelt und die extrem dünne oxidische supraleitende Dünnschicht kann gebildet werden. Die Dicke der oxidischen isolierenden Schicht wird durch die Wärmebehandlungszeit gesteuert. Es ist bevorzugt, die oxidische supraleitende Dünnschicht so zu ätzen, daß Seitenflächen eines Abschnitts, die in die oxidische isolierende Schicht umgewandelt werden, die parallel zu den c-Achsen der Kristalle des oxidischen Supraleiters verlaufen, freigelegt werden, da der Sauerstoff aus Kristallen des oxidischen Supraleiters in bzw. zu einer Richtung senkrecht zu der c-Achse der Kristalle des oxidischen Supraleiters müheloser wandert bzw. migriert.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird die Verbundschicht, die keine Supraleitfähigkeit aufweist, jedoch zu einem oxidischen Supraleiter wird, wenn sie in einer Sauerstoffatmosphäre erwärmt wird, oder wenn Sauerstoffionen injiziert bzw. eingetragen werden, so gebildet, daß sie eine Dicke in der Größenordnung von etwa 200 Nanometern aufweist. Eine Stapelstruktur mit einem Gate-Isolator und einer Gate-Elektrode wird in einer geeigneten Position auf der Verbundschicht gebildet. Sauerstoffionen werden in zwei Abschnitte der Verbundschicht zu beiden Seiten der Gate-Elektrode unter Verwendung der Gate-Elektrode als Maske derart injiziert, daß die Abschnitte in einen supraleitenden Source-Bereich und einen supraleitenden Drain-Bereich umgewandelt werden. Die Abschnitte der Verbundschicht zu beiden Seiten der Gate-Elektrode werden unter Verwendung der Gate-Elektrode als Maske geätzt, so daß auf der Oberseite der Verbundschicht eine flache Stufe bzw. eine Stufe niedriger Höhe gebildet wird. Da der supraleitende Kanal unterhalb der Gate-Elektrode sowie zwischen dem supraleitenden Source-Bereich und dem supraleitenden Drain-Bereich angeordnet ist, wird der Abschnitt der Verbundschicht unter der Gate-Elektrode mit einer Dicke von etwa fünf Nanometern in einen oxidischen Supraleiter umgewandelt. Um den Abschnitt in den Supraleiter umzuwandeln, wird der Abschnitt in einer Sauerstoffatmosphäre erwärmt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Wärmebehandlung insbesondere durch Anlegen elektrischer Energie an die Gate- Elektrode ausgeführt. Der Abschnitt der Verbundschicht unterhalb der Gate-Elektrode wird in den supraleitenden Kanal durch die Wärmebehandlung umgewandelt, die den Abschnitt lokal erwärmt, so daß der supraleitende Kanal unterhalb der Gate-Elektrode sowie unmittelbar unterhalb des Gate-Isolators automatisch angeordnet wird.
Sauerstoff tritt in eine Verbindung ein, die aus denselben Bestandselementen besteht wie der oxidische Supraleiter, jedoch eine geringere Sauerstoffmenge als der oxidische Supraleiter enthält, wenn die Verbindung in einer Sauerstoffatmosphäre erwärmt wird. Wenn Sauerstoff in die Verbindung diffundiert, ändert sich die Verbindung in den oxidischen Supraleiter und wird supraleitend.
Der Abschnitt der Verbundschicht wird deshalb durch die Wärmebehandlung in eine extrem dünne oxidische supraleitende Dünnschicht umgewandelt. Die Dicke der oxidischen supraleitenden Dünnschicht wird durch die Wärmebehandlungszeit gesteuert. Es ist bevorzugt, die Verbundschicht so zu ätzen, daß Seitenflächen eines Abschnitts, der in die oxidische isolierende Schicht umgewandelt wird, die parallel zu den c-Achsen der Kristalle der Verbindung verlaufen, freigelegt werden, da der Sauerstoff aus Kristallen der Verbindung in bzw. zu einer Richtung senkrecht zu der c-Achse der Kristalle der Verbindung leichter migriert.
Die derart gebildete extrem dünne oxidische supraleitende Dünnschicht hat eine starkt bevorzugte Dicke und die Kristallorientierung zur Bildung eines supraleitenden Kanals.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Gate-Elektrode, der Gate-Isolator und der supraleitende Kanal außerdem in Selbstausrichtung angeordnet.
Wie aus Vorstehendem hervorgeht, weist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung keinen Prozeß auf, der eine hohe Prazision zur Bildung des supraleitenden Kanals erfordert. Deshalb kann die Beschränkung bezüglich der Feinverarbeitungstechnik, die zur Herstellung des Super-FET erforderlich ist, gelockert werden.
Die vorstehend genannten sowie weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung in bezug auf die beiliegenden Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figuren 1A bis 1F zeigen schematische Schnittansichten zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Super-FET;
Figuren 2A bis 21 zeigen schematische Schnittansichten zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Super-FET.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

In bezug auf die Figuren 1A bis 1F wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Super-FET erläutert.
Wie in Figur 1A gezeigt, wird ein Substrat 5 mit einer im wesentlichen ebenen bzw. planaren Hauptfläche bzw. -oberfläche bereitgestellt. Dieses Substrat 5 ist beispielsweise aus einem Isolatorsubstrat gebildet, wie etwa einem MgO(100)- Substrat, einem SrTiO&sub3;(100)-Substrat, einem CdNdAlO&sub4;(001)- Substrat und dergleichen oder einem Halbleitersubstrat, wie etwa einem Siliciumsubstrat, dessen Hauptfläche mit einer Pufferschicht abgedeckt bzw. beschichtet ist, die aus einer isolierenden Dünnschicht besteht. Im Fall des Silicium- Substrats wird die Hauptfläche des Siliciums bevorzugt mit MgAlO&sub4; durch CVD (chemische Dampfabscheidung) und außerdem mit BaTiO&sub3; durch einen seguentiellen bzw. nachfolgenden Sputterprozeß beschichtet.
Wie in Figur lB gezeigt, wird eine c-achsenorientierte oxidische supraleitende Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ-Dünnschicht 1 mit einer Dicke in der Größenordnung von etwa zwanzig Nanometern auf der Hauptfläche des Substrats 5 beispielsweise durch Außerachsensputtern, reaktives Verdampfen MBE (Molekularstrahlepitaxie), CVD usw. abgeschieden. Ein unterer Abschnitt dieser oxidischen supraleitenden Dünnschicht 1 bildet einen supraleitenden Kanal 101 wenn der Super-FET fertiggestellt ist. Der supraleitende Kanal wird bevorzugt aus einer c-achsenorientierten Dünnschicht gebildet, weil die c-achsenorientierte Dünnschicht eine große kritische Stromdichte in der Richtung parallel zur Substratoberfläche hat. Eine Bedingung zum Bilden der c-achsenorientierten oxidischen supraleitenden Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7- δ-Dünnschicht 1 durch Außerachsensputtern ist wie folgt:
Die oxidische supraleitende Dünnschicht wird bevorzugt aus einem oxidischen Supraleiter mit hoher Tc (hohe kritische Temperatur) gebildet, insbesondere aus einem supraleitenden Kupfer-Oxid-Verbundoxid mit hoher Tc, beispielsweise einem supraleitenden Bi-Sr-Ca-Cu-O-Verbundoxid oder einem supraleitenden Tl-Ba-Ca-Cu-O-Verbundoxid, das unterschiedlich ist zu dem supraleitenden Y-Ba-Cu-O-Verbundoxid.
Wie in Figur 1C gezeigt, wird daraufhin eine normal leitende Schicht 17 auf der oxidischen supraleitenden Dünnschicht 1 abgeschieden. Die normal leitende Schicht 17 kann durch Vakuumverdampfen oder einem beliebigen anderen geeigneten Prozeß abgeschieden werden. Die normal leitende Schicht 17 kann aus Au, einem feuerfesten bzw. hochschmelzenden Metall, wie etwa Ti, W oder einem Silicid daraus gebildet werden.
Wie in Figur 1D gezeigt, wird daraufhin die normal leitende Schicht 17 durch einen reaktiven Ionenätzprozeß oder einen Ionenfräsprozeß unter Verwendung von Ar-Ionen so geätzt, daß eine Source-Elektrode 2, eine Drain-Elektrode 3 und eine Gate-Elektrode 4 gebildet werden. Zu diesem Zweck wird die normal leitende Schicht 17 selektiv so geätzt, daß die gesamte Metalischicht ausschließlich derjenigen Abschnitte entfernt wird, die zu der Source-Elektrode auf dem supraleitenden Source-Bereich 12, zu der Drain-Elektrode auf dem supraleitenden Drain-Bereich 13 und zu der Gate-Elektrode auf dem supraleitenden Kanal 10 wird, so daß die Source-Elektrode 2, die Drain-Elektrode 3 und die Gate-Elektrode 4 auf der oxidischen supraleitenden Dünnschicht 1 gebildet werden, und die oxidische supraleitende Dünnschicht 1 mit Ausnahme der Abschnitte unterhalb der Source-Elektrode 2, der Drain-Elektrode 3 und der Gate-Elektrode 4 freigelegt wird.
Wie in Figur 1E gezeigt, werden daraufhin die freigelegten Abschnitte 18 der oxidischen supraleitenden Dünnschicht 1 selektiv mit einer Dicke von ungefähr fünf bis zehn Nanometern durch einen reaktiven Ionenätzprozeß oder Ionenfräsen unter Verwendung von Ar-Ionen in Selbstausrichtung mit der strukturierten Source-Elektrode 2, der Drain-Elektrode 13 und der Gate-Elektrode 4 so geätzt, daß der supraleitende Source-Bereich 12 und der supraleitende Drain-Bereich 13 unterhalb der Source-Elektrode 2 und der Drain-Elektrode 3 gebildet werden. Ein hervorspringender Abschnitt der oxidischen supraleitenden Dünnschicht 1 unterhalb der Gate-Elektrode 4 wird der zukünftige Gate-Isolator.
Daraufhin wird an die Gate-Elektrode 4 elektrische Energie angelegt und auf mehr als 400ºC unter einem Druck von 10&supmin;&sup5; Pa erwärmt. Der hervorspringende Abschnitt der oxidischen supraleitenden Dünnschicht 1 unterhalb der Gate-Elektrode 4 wird lokal erwärmt und Sauerstoff aus den Kristallen des Abschnitts tritt durch Seitenflächen 19 so aus, daß der Abschnitt sich in den Gate-Isolator 6 ändert. Der Abschnitt der oxidischen supraleitenden Dünnschicht 1 unterhalb des Gate- Isolators 6 wird zu dem supraleitenden Kanal 10, der, wie in Figur 1F gezeigt, durch einen extrem dünnen supraleitenden Bereich gebildet ist. In diesem Zusammenhang wird der Gate- Isolator 6 so gebildet, daß er eine Dicke aufweist, die ausreicht, einen Tunnelstrom zu verhindern, beispielsweise eine Dicke von nicht weniger als zehn Nanometern.
Ein oxidische Supraleiter verliert seine Supraleitfähigkeit, wenn es ihn in seinen Kristallen an Sauerstoff mangelt. Nach dem Prozeß wird deshalb das Oxid, welches den Gate-Isolator 6 bildet, zu einem oxidischen Isolator aufgrund des Sauerstoffmangels. Bei dem vorstehend genannten Prozeß tritt der Sauerstoff aus den Kristallen des oxidischen Supraleiters lediglich durch die Seiten 19 aus, weil der oxidische Supraleiter entlang der a-Achse und der b-Achse des Kristalls größere Sauerstoffdiffusionskoeffizienten aufweist als entlang der c- Achse. Dadurch ist der erfindungsgemäße Super-FET fertiggestellt.
Wenn der Super-FET, der gemäß der ersten Ausführungsform des erf indungsgemäßen Verfahrens, wie vorstehend erläutert, hergestellt wird, kann die Beschränkung bezüglich der Feinverarbeitungstechnik, die zur Herstellung des Super-FET erforderlich ist, gelockert werden. Da die Flachheit bzw. Ebenheit der Oberseite der supraleitenden Einrichtung verbessert werden kann, können Leiterverdrahtungen in einem späteren Prozeß problemlos gebildet werden. Es ist deshalb einfach, den Super-FET mit guter Wiederholbarkeit herzustellen, und der hergestellte Super-FET hat ein stabiles Leistungsvermögen.
In bezug auf die Figuren 2A bis 2I wird eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der supraleitenden Einrichtung erläutert.
Wie in Figur 2A gezeigt, wird ein Substrat 5 ähnlich dem Substrat 5 der Ausführungsform 1 bereitgestellt.
Wie in Figur 2B gezeigt, wird eine Verbundoxidschicht 11 aus Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-y mit einer Dicke von beispielsweise 200 Nanometern auf der Hauptfläche bzw. -oberfläche des Substrats 5 beispielsweise durch Außerachsensputtern abgeschieden. Das Außerachsensputtern wird unter denselben Bedingungen durchgeführt wie bei der ersten Ausführungsform Wenn Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-y mit dem oxidischen supraleitenden Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ verglichen wird, ergibt sich, daß sie aus denselben Bestandselementen gebildet sind, wobei jedoch gilt y > δ, d.h. Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ weist eine geringere Sauerstoffanzahl auf als Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-y, so daß Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-y elektrisch isolierend ist. Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-y wird jedoch leicht zu Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-δ wenn Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-y in einer Sauerstoffatmosphäre erwärmt wird oder wenn Sauerstoffionen injiziert bzw. eingetragen werden.
Außerdem wird eine c-achsenorientierte Dünnschicht bevorzugt abgeschieden, weil die c-achsenorientierte Dünnschicht eine große kritische Stromdichte in der Richtung parallel zur Substratoberfläche aufweist.
Wie in Figur 20 gezeigt, wird eine isolierende Schicht 16, die beispielsweise aus Siliciumnitrid gebildet ist, abgeschieden, um die gesamte Oberfläche der oxidischen Dünnschicht 11 abzudecken. Diese isolierende Schicht 16 hat eine ausreichende Dicke, um einen Tunnelstrom zu verhindern, beispielsweise eine Dicke von nicht weniger als zehn Nanometern. Außerdem wird die isolierende Schicht 16 aus einem isolierenden Material gebildet, das keine große Energieniveaudichte zwischen der supraleitenden Dünnschicht und der isolierenden Schicht 16 bildet. Außerdem ist es im Hinblick auf die mechanische Spannung bevorzugt, daß die isolierende Schicht 16 eine Zusammensetzung nahe an derjenigen des oxidischen Supraleiters hat und kontinuierlich auf dem oxidischen Supraleiter gebildet ist.
Wie in Figur 2D gezeigt, wird eine Metallschicht 14 für eine Gate-Elektrode auf der isolierende Schicht 16 abgeschieden.
Die Metallschicht 14 ist bevorzugt aus einem hochschmelzenden Metall, wie etwa Ti, W usw. oder Gold oder einem Silicid daraus gebildet.
Wie in Figur 2E gezeigt, wird daraufhin die Stapelschicht aus der isolierenden Schicht 16 und der Metallschicht 14 selektiv entfernt, um eine Gate-Elektrode zu bilden. Zu diesem Zweck wird die Metallschicht 14 durch einen reaktiven Ionenätzprozeß oder Ionenfräsen unter Verwendung von Ar-Ionen derart geätzt, daß die gesamte Metallschicht mit Ausnahme eines Abschnitts entfernt wird, der zu der Gate-Elektrode auf dem supraleitenden Kanal 10 wird, um die Gate-Elektrode 4 zu bilden. Daraufhin wird die isolierende Schicht 16 durch einen reaktiven Ionenätzprozeß oder Ionenätzen unter Verwendung von AR-Ionen in Selbstausrichtung zu der strukturierten Gate- Elektrode 4 so geätzt, daß ein Gate-Isolator 6 auf der oxidischen Dünnschicht 11 sowie ausschließlich unterhalb der strukturierten Gate-Elektrode 4 verbleibt. In diesem Zusammenhang ist es erwünscht, daß der Gate-Isolator 6 im Vergleich zu der Gate-Elektrode 4 seitengeätzt wird, so daß der Gate-Isolator 6 eine Länge aufweist, die kürzer ist als diejenige der Gate-Elektrode 4.
Daraufhin werden Sauerstoffionen derart ionenimplantiert, daß ein supraleitender Source-Bereich 12 und ein supraleitender Drain-Bereich 13 mit einer beträchtlichen Dicke in der oxidischen Dünnschicht 11 gebildet werden, wie in Figur 2F gezeigt. Die Bedingung für die Sauerstoffionenimplantation sieht eine Beschleunigungsenergie von 40 keV vor und eine Dosis von 1 x 10¹&sup5; bis 1 x 10¹&sup6; Ionen/cm². Ein freigelegter Abschnitt der oxidischen Dünnschicht 11 wird mit Ar-Ionen mittels eines anisotropen Ätzvorgangs so geätzt, daß eine flache Stufe bzw. eine Stufe niedriger Höhe gebildet wird und Seitenflächen eines Abschnitts 15 der oxidischen Dünnschicht 11 unterhalb des Gate-Isolators 6 freigelegt werden, wie in Figur 2G gezeigt.
Daraufhin wird an die Gate-Elektrode 4 elektrische Energie angelegt und so erwärmt, daß der Abschnitt 15 der oxidischen Dünnschicht 11 in einer Sauerstoffatmosphäre erwärmt wird, so daß Sauerstoff ausgehend von den freigelegten Seitenflächen des Abschnitts 15 diffundiert wird. Infolge davon wird ein supraleitender Kanal 10 gebildet, wie in Figur 2H gezeigt. In diesem Zusammenhang wird die oxidische Dünnschicht 1, falls erforderlich, gleichzeitig erwärmt. Die Bedingung für die Wärmebehandlung sieht eine Temperatur von 350ºC, einen Sauerstoffpartialdruck von 1 x 10&sup4; Pa und eine Zeit von einer Stunde vor.
Ein Abschnitt der oxidischen Dünnschicht 11 unterhalb des supraleitenden Kanals 10 wird in isolierendem Zustand gehalten und bildet deshalb einen isolierenden Bereich 50.
Wie in Figur 2I gezeigt, werden schließlich eine Source-Elektrode 2 und eine Drain-Elektrode 3 auf dem supraleitenden Source-Bereich 12 bzw. dem supraleitenden Drain-Bereich 13 gebildet. Die Source-Elektrode 2 und die Drain-Elekrode 3 werden beispielsweise aus einem hochschmelzenden Metall, wie etwa Ti, W usw. oder Au oder einem Silicid daraus ähnlich wie die Gate-Elektrode 4 gebildet.
Wenn der vorstehend genannte Super-FET, wie vorstehend erläutert in Übereinstimmung mit dem vorstehend genannten Verfahren hergestellt wird, wird die Beschränkung bezüglich der Feinverarbeitungstechnik, die zur Herstellung des Super-FET erforderlich ist, gelockert. Da außerdem eine im wesentlichen planarisierte bzw. eingeebnete Oberseite erhalten wird, können Leiterverdrahtungen in einem späteren Prozeß problemlos gebildet werden. Außerdem ist es einfach, den Super-FET mit guter Wiederholbarkeit herzustellen, und der hergestellte Super-FET hat ein stabiles Leistungsvermögen.
Bei den vorstehend genannten vier Ausführungsformen kann die oxidische supraleitende Dünnschicht nicht nur aus dem supraleitenden Y-Ba-Cu-O-Verbundoxid gebildet werden, sondern auch aus einem oxidischen Supraleiter mit hoher Tc (hoher kritischer Temperatur), insbesondere aus einem supraleitenden Kupfer-Oxid-Verbundoxid mit hoher Tc, beispielsweise einem supraleitenden Bi-Sr-Ca-Cu-O-Verbundoxid und einem supraleitenden Tl-Ba-Ca-Cu-O-Verbundoxid.
Die Erfindung ist in bezug auf die speziellen Ausführungsformen dargestellt und erläutert worden. Es wird jedoch bemerkt, daß die vorliegende Erfindung in keinster Weise auf die Einzelheiten der dargestellten Strukturen beschränkt ist, sondem, daß statt dessen Abwandlungen und Modifikationen im Umfang der beiliegenden Ansprüche vorgenommen werden können.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer supraleitenden Einrichtung mit dem Schritt des Ausbildens auf einer Oberfläche eines Substrats (5) einer Verbundschicht (11), welche aus den gleichen Bestandselementen wie ein oxidischer Supraleiter besteht und des Ausbildens einer Gate-Elektrode (4) auf einer Gate-Isolatorschicht (6), die auf einem Abschnitt der Verbundschicht ausgebildet ist und mit dem Schritt des Anlegens von elektrischer Energie an die Gate-Elektrode (4) um die Gate-Elektrode (4) aufzuheizen, so daß eine örtliche Wärmebehandlung des Abschnitts der Verbundschicht unterhalb der Gate-Elektrode (4) erfolgt und so ein supraleitender Kanal (10) aus einem oxidischem Supraleiter mit einer Dicke von nicht mehr als fünf Nanometern in Selbstausrichtung zur Gate-Elektrode (4) entsteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundschicht (11) keine Supraleitfähigkeit aufweist, jedoch ein oxidischer Supraleiter wird, wenn Sauerstoff durch einen Ioneneintrag hinzugefügt wird und/oder eine Wärmebehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre erfolgt, wobei das Verfahren den Schritt aufweist der Zufuhr von Sauerstoff zur Verbundschicht (11) und des Anlegens von elektrischer Energie an die Gate-Elektrode (4), um die Gate-Elektrode aufzuheizen, so daß Sauerstoff durch die Seitenflächen in einen Abschnitt der Verbundschicht unterhalb der Gate-Elektrode (4) in seitlicher Richtung eindiffundiert, um so den supraleitenden Kanal (10) zu bilden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Sauerstoffionen an einzelnen Stellen getrennt voneinander in zwei Abschnitte der Verbundschicht (11) eindringen, so daß zwei getrennte Abschnitte der Verbundschicht in einen supraleitenden Source-Bereich (12) bzw. einen supraleitenden Drain-Bereich (13) umgewandelt werden in Form eines Paares dicker supraleitender Bereiche bestehend aus dem oxidischem Supraleiter.

4. Verfahren zur Herstellung einer supraleitenden Einrichtung mit dem Schritt des Ausbildens einer oxidischen supraleitenden Dünnschicht (1) auf einer Oberfläche eines Substrates (5) und des Ausbildens einer Gate-Elektrode (4) auf einem Abschnitt der oxidischen supraleitenden Dünnschicht (1), dadurch gekennzeichnet, daß es den Schritt aufweist des Ätzens von Abschnitten der oxidischen supraleitenden Dünnschicht (1) zu beiden Seiten (18) der Gate-Elektrode (4) unter Verwendung der Gate-Elektrode (4) als Maske, so daß eine flache Stufe auf einer oberen Oberfläche der Verbundschicht ausgebildet wird und die Seitenflächen (19) der Stufe freiliegen und des Anlegens elektrischer Energie an die Gate-Elektrode (4), um die Gate-Elektrode aufzuheizen und so eine örtliche Wärmebehandlung des Abschnitts der Verbundschicht unterhalb der Gate-Elektrode (4) durchzuführen, so daß ein Gate- Isolator (6) direkt unterhalb der Gate-Elektrode (4) ausgebildet wird sowie ein supraleitender Kanal (10), der durch einen dünnen supraleitenden Bereich mit einer Dicke von nicht mehr als fünf Nanometern gebildet wird und aus dem oxidischen Supraleiter besteht, unterhalb des Gate- Isolators (6) in Selbstausrichtung zur Gate-Elektrode (4) ausgebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung im Hochvakuum durchgeführt wird, so daß Sauerstoff aus den Kristallen des Abschnitts der oxidischen supraleitenden Dünnschicht (1) unmittelbar unterhalb der Gate-Elektrode (4) aus den Seitenflächen (19) austritt und so dieser Abschnitt in ein nicht-supraleitendes Verbundoxid umgewandelt wird und so der Gate-Isolator (6) und der supraleitende Kanal (10) entstehen.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die oxidische supraleitende Dünnschicht (1) mit einer Dicke ausgebildet wird, welche der Summe der erforderlichen Dicken des supraleitenden Kanals (10) und des Gate- Isolators (6) entsprechen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der oxidische Supraleiter (1, 10, 12, 13) aus einem oxidischem Supraleiter mit hoher Tc (hoher kritischer Temperatur) besteht und insbesondere aus einem oxidischen Supraleiter vom Kupferverbundoxid mit hoher Tc.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der oxidische Supraleiter (1, 10, 12, 13) aus einem oxidischen supraleitenden Material besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem supraleitenden Y-Ba-Cu-O- Verbundoxid, einem supraleitenden Bi-Sr-Ca-Cu-O-Verbundoxid und einem supraleitenden Tl-Ba-Ca-Cu-O-Verbundoxid.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gate-Elektrode (4) aus einem feuerfesten Metall oder einem ihrer Silizide besteht.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gate-Flektrode (4) aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Au, Ti, W und einem ihrer Silizide.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (5) aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem MgO(100)-Substrat, einem SrTiO&sub3;(100)-Substrat, einem CdNdAlO&sub4;(001)-Substrat und einem Halbleitersubstrat.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus einem Siliziumsubstrat besteht, mit einer Hauptoberfläche, welche mit einer isolierenden Materialschicht bedeckt ist, die aus einer MgAl&sub2;O&sub4;-Schicht und aus einer BaTiO&sub3;-Schicht besteht.

13. Supraleitende Einrichtung mit einem Substrat (5), mit einem supraleitenden Kanal (10), der aus einem oxidischen Supraleiter auf dem Substrat (5) besteht, mit einem supraleitenden Source-Bereich (12) und mit einem supraleitenden Drain-Bereich (13), die zu beiden Seiten des supraleitenden Kanals (10) getrennt voneinander, jedoch elektrisch durch den supraleitenden Kanal miteinander verbunden, ausgebildet sind und mit einer Gate-Elektrode (4), die auf einem Gate-Isolator (6) auf dem supraleitenden Kanal ausgebildet ist zur Steuerung des durch den supraleitenden Kanal (10) fließenden Supraleitungsstromes, dadurch gekennzeichnet, daß der supraleitende Kanal (10), der supraleitende Source-Bereich (12), der supraleitende Drain-Bereich (13) und der Gate-Isolator (6) aus einer einzigen oxidischen Dünnschicht bestehen, in welcher der supraleitende Kanal (10), der supraleitende Source-Bereich (12) und der supraleitende Drain-Bereich (13) aus einem oxidischen Supraleiter an drei supraleitenden Abschnitten der einzigen oxidischen Dünnschicht ausgebildet sind, während der Gate-Isolator (6) aus einem nichtsupraleitenden Oxid besteht und die gleichen Bestandselemente aufweist, wie der oxidische Supraleiter, jedoch einen geringeren Sauerstoffgehalt aufweist als der oxidische Supraleiter.

14. Supraleitende Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der supraleitende Kanal (10) auf einem hervorspringenden isolierenden Bereich angeordnet ist, welcher aus einem nicht-supraleitenden Oxid besteht, das die gleichen Bestandselemente aufweist wie der oxidische Supraleiter, jedoch einen geringeren Sauerstoffgehalt aufweist als der oxidische Supraleiter und daß er aus dem Boden des Substrats (5) herausragt.