JP2641973B2 - 超電導素子およびその作製方法 - Google Patents
超電導素子およびその作製方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、超電導素子の作製方法に関する。より詳細
には、超電導素子の新規な作製方法に関する。
には、超電導素子の新規な作製方法に関する。
従来の技術 超電導を使用した代表的な素子に、ジョセフソン素子
がある。ジョセフソン素子は、一対の超電導体をトンネ
ル障壁を介して結合した構成であり、高速スイッチング
動作が可能である。しかしながら、ジョセフソン素子は
２端子の素子であり、論理回路を実現するためには複雑
な回路構成になってしまう。
がある。ジョセフソン素子は、一対の超電導体をトンネ
ル障壁を介して結合した構成であり、高速スイッチング
動作が可能である。しかしながら、ジョセフソン素子は
２端子の素子であり、論理回路を実現するためには複雑
な回路構成になってしまう。
一方、超電導を利用した３端子素子としては、超電導
ベーストランジスタ、超電導FET等がある。第２図に、
超電導ベーストランジスタの概念図を示す。第２図の超
電導ベーストランジスタは、超電導体または常電導体で
構成されたエミッタ21、絶縁体で構成されたトンネル障
壁22、超電導体で構成されたベース23、半導体アイソレ
ータ24および常電導体で構成されたコレクタ25を積層し
た構成になっている。この超電導ベーストランジスタ
は、トンネル障壁22を通過した高速電子を利用した低電
力消費で高速動作を行う素子である。
ベーストランジスタ、超電導FET等がある。第２図に、
超電導ベーストランジスタの概念図を示す。第２図の超
電導ベーストランジスタは、超電導体または常電導体で
構成されたエミッタ21、絶縁体で構成されたトンネル障
壁22、超電導体で構成されたベース23、半導体アイソレ
ータ24および常電導体で構成されたコレクタ25を積層し
た構成になっている。この超電導ベーストランジスタ
は、トンネル障壁22を通過した高速電子を利用した低電
力消費で高速動作を行う素子である。
第３図に、超電導FETの概念図を示す。第３図の超電
導FETは、超電導体で構成されている超電導ソース電極4
1および超電導ドレイン電極42が、半導体層43上に互い
に近接して配置されている。超電導ソース電極41および
超電導ドレイン電極42の間の部分の半導体層43は、下側
が大きく削られ厚さが薄くなっている。また、半導体層
43の下側表面にはゲート絶縁膜46が形成され、ゲート絶
縁膜46上にゲート電極44が設けられている。
導FETは、超電導体で構成されている超電導ソース電極4
1および超電導ドレイン電極42が、半導体層43上に互い
に近接して配置されている。超電導ソース電極41および
超電導ドレイン電極42の間の部分の半導体層43は、下側
が大きく削られ厚さが薄くなっている。また、半導体層
43の下側表面にはゲート絶縁膜46が形成され、ゲート絶
縁膜46上にゲート電極44が設けられている。
超電導FETは、近接効果で超電導ソース電極41および
超電導ドレイン電極42間の半導体層43を流れる超電導電
流を、ゲート電圧で制御する低電圧消費で高速動作を行
う素子である。
超電導ドレイン電極42間の半導体層43を流れる超電導電
流を、ゲート電圧で制御する低電圧消費で高速動作を行
う素子である。
さらに、ソース電極、ドレイン電極間に超電導体でチ
ャネルを形成し、この超電導チャネルを流れる電流をゲ
ート電極に印加する電圧で制御する３端子の超電導素子
も発表されている。
ャネルを形成し、この超電導チャネルを流れる電流をゲ
ート電極に印加する電圧で制御する３端子の超電導素子
も発表されている。
発明が解決しようとする課題 上記の超電導ベーストランジスタおよび超電導FET
は、いずれも半導体層と超電導体層とが積層された部分
を有する。ところが、近年研究が進んでいる酸化物超電
導体を使用して、半導体層と超電導体層との積層構造を
作製することは困難である。また、この構造が作製でき
ても半導体層と超電導体層の間の界面の制御が難しく、
素子として満足な動作をしなかった。
は、いずれも半導体層と超電導体層とが積層された部分
を有する。ところが、近年研究が進んでいる酸化物超電
導体を使用して、半導体層と超電導体層との積層構造を
作製することは困難である。また、この構造が作製でき
ても半導体層と超電導体層の間の界面の制御が難しく、
素子として満足な動作をしなかった。
また、超電導FETは、近接効果を利用するため、超電
導ソース電極41および超電導ドレイン電極42を、それぞ
れを構成する超電導体のコヒーレンス長の数倍程度以内
に近接させて作製しなければならない。特に酸化物超電
導体は、コヒーレンス長が短いので、酸化物超電導体を
使用した場合には、超電導ソース電極41および超電導ド
レイン電極42間の距離は、数10nm以下にしなければなら
ない。このような微細加工は非常に困難であり、従来は
酸化物超電導体を使用した超電導FETを再現性よく作製
できなかった。
導ソース電極41および超電導ドレイン電極42を、それぞ
れを構成する超電導体のコヒーレンス長の数倍程度以内
に近接させて作製しなければならない。特に酸化物超電
導体は、コヒーレンス長が短いので、酸化物超電導体を
使用した場合には、超電導ソース電極41および超電導ド
レイン電極42間の距離は、数10nm以下にしなければなら
ない。このような微細加工は非常に困難であり、従来は
酸化物超電導体を使用した超電導FETを再現性よく作製
できなかった。
さらに、従来の超電導チャネルを有する超電導素子
は、変調動作は確認されたが、キャリア密度が高いた
め、完全なオン／オフ動作ができなかった。酸化物超電
導体は、キャリア密度が低いので、超電導チャネルに使
用することにより、完全なオン／オフ動作を行う上記の
素子の実現の可能性が期待されている。しかしながら、
超電導チャネルを5nm程度の厚さにしなければならず、
そのような構成を実現することは困難であった。
は、変調動作は確認されたが、キャリア密度が高いた
め、完全なオン／オフ動作ができなかった。酸化物超電
導体は、キャリア密度が低いので、超電導チャネルに使
用することにより、完全なオン／オフ動作を行う上記の
素子の実現の可能性が期待されている。しかしながら、
超電導チャネルを5nm程度の厚さにしなければならず、
そのような構成を実現することは困難であった。
そこで本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決
した、超電導チャネルに流れる超電導電流をゲート電極
で制御する超電導素子の新規な作製方法を提供すること
にある。
した、超電導チャネルに流れる超電導電流をゲート電極
で制御する超電導素子の新規な作製方法を提供すること
にある。
課題を解決するための手段 本発明に従うと、基板上に成膜された酸化物超電導薄
膜に形成された超電導チャネルと、超電導チャネルの両
側に配置され、酸化物超電導体で形成された超電導ソー
ス領域および超電導ドレイン領域と、超電導ソース領域
および超電導ドレイン領域上にそれぞれ配置されて該超
電導チャネルに電流を流すソース電極およびドレイン電
極と、前記超電導チャネル上に配置されて該超電導チャ
ネルに流れる電流を制御するゲート電極を具備する超電
導素子において、前記超電導ソース領域および超電導ド
レイン領域が、前記酸化物超電導体と等しい構成元素を
有し結晶中の酸素量が少なく超電導性を示さない酸化物
で形成された緩やかに隆起した上面を有する非超電導領
域で互いに分離され、前記超電導チャネルを形成する酸
化物超電導薄膜が平坦な上面を有し、両端の側面が露出
したｃ軸配向の薄膜であり、前記超電導チャネルが前記
非超電導領域上に配置されていることを特徴とする超電
導素子が提供される。
膜に形成された超電導チャネルと、超電導チャネルの両
側に配置され、酸化物超電導体で形成された超電導ソー
ス領域および超電導ドレイン領域と、超電導ソース領域
および超電導ドレイン領域上にそれぞれ配置されて該超
電導チャネルに電流を流すソース電極およびドレイン電
極と、前記超電導チャネル上に配置されて該超電導チャ
ネルに流れる電流を制御するゲート電極を具備する超電
導素子において、前記超電導ソース領域および超電導ド
レイン領域が、前記酸化物超電導体と等しい構成元素を
有し結晶中の酸素量が少なく超電導性を示さない酸化物
で形成された緩やかに隆起した上面を有する非超電導領
域で互いに分離され、前記超電導チャネルを形成する酸
化物超電導薄膜が平坦な上面を有し、両端の側面が露出
したｃ軸配向の薄膜であり、前記超電導チャネルが前記
非超電導領域上に配置されていることを特徴とする超電
導素子が提供される。
また本発明においては、上記超電導素子を作製する方
法として、基板上に前記酸化物超電導体と同じ構成元素
を有し、前記酸化物超電導体よりも酸素量が少ない酸化
物の薄膜を成膜する工程、この酸化物薄膜の表面の超電
導チャネルとなる部分を除いてエッチングし、超電導チ
ャネルとなる部分の両端の側面を露出させる工程、この
酸化物薄膜の表面のエッチングした部分から酸素イオン
を注入してその下の部分を酸化物超電導体に変化させて
前記超電導ソース領域および前記超電導ドレイン領域を
形成する工程およびこの酸化物薄膜を酸素雰囲気中で熱
処理して前記露出した側面および表面から酸素を拡散さ
せて超電導チャネルを形成する工程を含むことを特徴と
する方法が提供される。
法として、基板上に前記酸化物超電導体と同じ構成元素
を有し、前記酸化物超電導体よりも酸素量が少ない酸化
物の薄膜を成膜する工程、この酸化物薄膜の表面の超電
導チャネルとなる部分を除いてエッチングし、超電導チ
ャネルとなる部分の両端の側面を露出させる工程、この
酸化物薄膜の表面のエッチングした部分から酸素イオン
を注入してその下の部分を酸化物超電導体に変化させて
前記超電導ソース領域および前記超電導ドレイン領域を
形成する工程およびこの酸化物薄膜を酸素雰囲気中で熱
処理して前記露出した側面および表面から酸素を拡散さ
せて超電導チャネルを形成する工程を含むことを特徴と
する方法が提供される。
作用 本発明の方法では、最初に酸化物超電導体と同じ構成
元素を有し、酸化物超電導体よりも酸素量が少ない絶縁
体の酸化物の薄膜を形成する。次いで、この薄膜に酸素
イオンを注入して超電導ソース領域および超電導ドレイ
ン領域を形成する。さらに酸素雰囲気中で熱処理して酸
素を拡散させて超電導チャネルを形成した後、ソース電
極、ドレイン電極およびゲート電極を作製する。
元素を有し、酸化物超電導体よりも酸素量が少ない絶縁
体の酸化物の薄膜を形成する。次いで、この薄膜に酸素
イオンを注入して超電導ソース領域および超電導ドレイ
ン領域を形成する。さらに酸素雰囲気中で熱処理して酸
素を拡散させて超電導チャネルを形成した後、ソース電
極、ドレイン電極およびゲート電極を作製する。
本発明の方法が対象としている超電導素子は、ソース
電極、ドレイン電極間の超電導チャネルを流れる超電導
電流をゲート電極に印加する電圧で制御する構成であ
る。超電導チャネルは、ゲート電極に印加された電圧で
開閉させるために、ゲート電極により発生される電界の
方向で、厚さが5nm程度でなければならない。本発明の
主眼は、このような極薄の超電導チャネルを実現するこ
とにある。
電極、ドレイン電極間の超電導チャネルを流れる超電導
電流をゲート電極に印加する電圧で制御する構成であ
る。超電導チャネルは、ゲート電極に印加された電圧で
開閉させるために、ゲート電極により発生される電界の
方向で、厚さが5nm程度でなければならない。本発明の
主眼は、このような極薄の超電導チャネルを実現するこ
とにある。
本発明の方法では、最初に約200〜300nm程度の厚さの
酸化物超電導体と同じ構成元素を有し、酸化物超電導体
よりも酸素量が少ない酸化物の薄膜を成膜する。この酸
化物薄膜は基板上に形成することが好ましく、厚さは、
超電導ソース領域および超電導ドレイン領域に十分な厚
さとする。
酸化物超電導体と同じ構成元素を有し、酸化物超電導体
よりも酸素量が少ない酸化物の薄膜を成膜する。この酸
化物薄膜は基板上に形成することが好ましく、厚さは、
超電導ソース領域および超電導ドレイン領域に十分な厚
さとする。
この酸化物薄膜に酸素イオンを注入して、超電導ソー
ス領域および超電導ドレイン領域を形成する。また、こ
の酸化物薄膜を酸素雰囲気中で熱処理し、表面から酸素
を拡散させて超電導チャネルを形成する。酸化物超電導
体は、結晶中の酸素原子の数が不安定であり、熱処理等
により変化させることが可能である。また、酸化物超電
導体は、結晶中の酸素数によりその特性が変化しやす
く、特に酸素数が適正な値より小さい場合には、臨界温
度が大幅に低下したり、超電導性を失う。
ス領域および超電導ドレイン領域を形成する。また、こ
の酸化物薄膜を酸素雰囲気中で熱処理し、表面から酸素
を拡散させて超電導チャネルを形成する。酸化物超電導
体は、結晶中の酸素原子の数が不安定であり、熱処理等
により変化させることが可能である。また、酸化物超電
導体は、結晶中の酸素数によりその特性が変化しやす
く、特に酸素数が適正な値より小さい場合には、臨界温
度が大幅に低下したり、超電導性を失う。
従って、本発明の方法では、結晶中の酸素量が少ない
酸化物超電導体、実際には、酸化物超電導体と同じ構成
元素を有し、前記酸化物超電導体よりも酸素量が少ない
酸化物の薄膜を形成し、この薄膜の超電導領域となる部
分に酸素イオンを注入したり、酸素雰囲気中で熱処理し
て酸素を拡散させて超電導体とする。酸素イオンの加速
電圧や酸素分圧、処理温度、処理時間等を加減すること
により、形成する酸化物超電導体を任意の厚さにするこ
とが可能である。また、酸化物超電導体は結晶のｃ軸と
垂直な方向に酸素が動きやすいので、酸化物薄膜の酸素
を拡散する部分に結晶のｃ軸に平行な溝を形成し、熱処
理することも好ましい。
酸化物超電導体、実際には、酸化物超電導体と同じ構成
元素を有し、前記酸化物超電導体よりも酸素量が少ない
酸化物の薄膜を形成し、この薄膜の超電導領域となる部
分に酸素イオンを注入したり、酸素雰囲気中で熱処理し
て酸素を拡散させて超電導体とする。酸素イオンの加速
電圧や酸素分圧、処理温度、処理時間等を加減すること
により、形成する酸化物超電導体を任意の厚さにするこ
とが可能である。また、酸化物超電導体は結晶のｃ軸と
垂直な方向に酸素が動きやすいので、酸化物薄膜の酸素
を拡散する部分に結晶のｃ軸に平行な溝を形成し、熱処
理することも好ましい。
上記の超電導素子では、超電導ソース領域および超電
導ドレイン領域の厚さは約200nm、超電導チャネルの厚
さは約5nmにしなければならない。従って、本発明の方
法では、上記の酸化物薄膜を約200nmの厚さに形成し、
超電導ソース領域および超電導ドレイン領域とする部分
には酸素を注入する。また、超電導チャネルの部分は5n
mと非常に薄いので、熱処理により酸素を拡散させて超
電導体とする。
導ドレイン領域の厚さは約200nm、超電導チャネルの厚
さは約5nmにしなければならない。従って、本発明の方
法では、上記の酸化物薄膜を約200nmの厚さに形成し、
超電導ソース領域および超電導ドレイン領域とする部分
には酸素を注入する。また、超電導チャネルの部分は5n
mと非常に薄いので、熱処理により酸素を拡散させて超
電導体とする。
本発明の方法では、上記の酸化物薄膜はMgO、SrTi
O3、CdNdAlO4等の酸化物単結晶基板上に作製されている
ことが好ましい。これらの基板上には、配向性の高い結
晶からなる酸化物薄膜を成長させることが可能であるの
で好ましい。また、表面にMgAl2O4、BaTiO3等が被覆さ
れているSi基板等の半導体基板を使用することも好まし
い。
O3、CdNdAlO4等の酸化物単結晶基板上に作製されている
ことが好ましい。これらの基板上には、配向性の高い結
晶からなる酸化物薄膜を成長させることが可能であるの
で好ましい。また、表面にMgAl2O4、BaTiO3等が被覆さ
れているSi基板等の半導体基板を使用することも好まし
い。
本発明では、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系酸化物超電導体、Bi−
Sr−Ca−Cu−Ｏ系酸化物超電導体、Tl−Ba−Ca−Cu−Ｏ
系酸化物超電導体等任意の酸化物超電導体を使用するこ
とができる。
Sr−Ca−Cu−Ｏ系酸化物超電導体、Tl−Ba−Ca−Cu−Ｏ
系酸化物超電導体等任意の酸化物超電導体を使用するこ
とができる。
以下、本発明を実施例により、さらに詳しく説明する
が、以下の開示の本発明の単なる実施例に過ぎず、本発
明の技術的範囲をなんら制限するものではない。
が、以下の開示の本発明の単なる実施例に過ぎず、本発
明の技術的範囲をなんら制限するものではない。
実施例 第１図を参照して、本発明の超電導素子を本発明の方
法で作製する手順を説明する。まず、第１図（ａ）に示
すような基板５の表面に第１図（ｂ）に示すよう約200n
m程度のY1Ba2Cu3O7-y酸化物薄膜11をオフアクシススパ
ッタリング法で形成する。Y1Ba2Cu3O7-y酸化物は、Y1Ba
2Cu3O7-x酸化物超電導体と比較すると、ｙ＞ｘで低温で
絶縁性を示す。オフアクシススパッタリング法で酸化物
薄膜11を形成する場合の成膜条件を以下に示す。
法で作製する手順を説明する。まず、第１図（ａ）に示
すような基板５の表面に第１図（ｂ）に示すよう約200n
m程度のY1Ba2Cu3O7-y酸化物薄膜11をオフアクシススパ
ッタリング法で形成する。Y1Ba2Cu3O7-y酸化物は、Y1Ba
2Cu3O7-x酸化物超電導体と比較すると、ｙ＞ｘで低温で
絶縁性を示す。オフアクシススパッタリング法で酸化物
薄膜11を形成する場合の成膜条件を以下に示す。
スパッタリングガス Ar:90％ O2:10％ 圧力 10Pa 基板温度 700℃ 基板５としては、MgO（100）基板、SrTiO3（100）基
板、CdNdAlO4（001）等の絶縁体基板、または表面に絶
縁膜を有するSi等の半導体基板が好ましい。このSi基板
の表面にはMgAl2O4およびスパッタリング法でBaTiO3が
積層されていることが好ましい。
板、CdNdAlO4（001）等の絶縁体基板、または表面に絶
縁膜を有するSi等の半導体基板が好ましい。このSi基板
の表面にはMgAl2O4およびスパッタリング法でBaTiO3が
積層されていることが好ましい。
酸化物超電導体としては、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系酸化物超
電導体の他Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系酸化物超電導体、Tl−
Ba−Cu−Cu−Ｏ系酸化物超電導体が好ましく、ｃ軸配向
の薄膜とすることが好ましい。これは、ｃ軸配向の酸化
物超電導薄膜は、基板と平行な方向の臨界電流密度が大
きいからである。
電導体の他Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系酸化物超電導体、Tl−
Ba−Cu−Cu−Ｏ系酸化物超電導体が好ましく、ｃ軸配向
の薄膜とすることが好ましい。これは、ｃ軸配向の酸化
物超電導薄膜は、基板と平行な方向の臨界電流密度が大
きいからである。
次に、第１図（ｃ）に示すよう酸化物薄膜11上にフォ
トレジスト膜91でゲート電極のパターンを形成する。こ
のパターン上から第２図（ｄ）に示すよう酸化物薄膜11
の露出部分を５〜10nmArイオンエッチングする。エッチ
ング条件は基板温度100Kで、加速電圧3kVである。
トレジスト膜91でゲート電極のパターンを形成する。こ
のパターン上から第２図（ｄ）に示すよう酸化物薄膜11
の露出部分を５〜10nmArイオンエッチングする。エッチ
ング条件は基板温度100Kで、加速電圧3kVである。
酸化物薄膜11に酸素イオンを注入して、酸化物薄膜11
内に第１図（ｅ）に示すよう超電導ソース領域12および
超電導ドレイン領域13を形成する。酸素イオンの注入条
件を以下に示す。
内に第１図（ｅ）に示すよう超電導ソース領域12および
超電導ドレイン領域13を形成する。酸素イオンの注入条
件を以下に示す。
加速電圧 40kV 注入量（ドース量） １×1015〜１×1016個/cm2 フォトレジスト膜91を除去し、酸素雰囲気中で熱処理
し、酸化物薄膜の表面および溝14、15から内部に酸素を
拡散させ、第１図（ｆ）に示すよう超電導チャネル10を
形成する。熱処理条件を以下に示す。
し、酸化物薄膜の表面および溝14、15から内部に酸素を
拡散させ、第１図（ｆ）に示すよう超電導チャネル10を
形成する。熱処理条件を以下に示す。
基板温度 350℃ 酸素分圧 １×104Pa 保持時間 １時間 超電導チャネル10の下側は絶縁領域50となる。
このように超電導チャネル10、超電導ソース領域12お
よび超電導ドレイン領域13を形成した酸化物薄膜11上に
第１図（ｇ）に示すようSi等の絶縁膜16を積層する。絶
縁膜16の厚さは約10nm以上のトンネル電流が無視できる
厚さにする。また、絶縁膜16は、酸化物超電導薄膜との
界面で大きな準位を作らない絶縁体を用いることが好ま
しく、機械的応力の減少の点から、酸化物超電導体と組
成の近い絶縁膜を連続形成することも好ましい。
よび超電導ドレイン領域13を形成した酸化物薄膜11上に
第１図（ｇ）に示すようSi等の絶縁膜16を積層する。絶
縁膜16の厚さは約10nm以上のトンネル電流が無視できる
厚さにする。また、絶縁膜16は、酸化物超電導薄膜との
界面で大きな準位を作らない絶縁体を用いることが好ま
しく、機械的応力の減少の点から、酸化物超電導体と組
成の近い絶縁膜を連続形成することも好ましい。
絶縁膜16上に第１図（ｈ）に示すよう金属膜17を形成
する。金属膜17には、AuまたはTi、Ｗ等の高融点金属、
またはこれらのシリサイドを使用することが好ましい。
反応性イオンエッチング等で金属膜17および絶縁膜16を
エッチングし、第１図（ｉ）に示すようゲート電極４お
よび絶縁層６を形成する。絶縁膜16をエッチングする場
合には、必要に応じてサイドエッチを促進し、絶縁層６
の長さを減少させる。
する。金属膜17には、AuまたはTi、Ｗ等の高融点金属、
またはこれらのシリサイドを使用することが好ましい。
反応性イオンエッチング等で金属膜17および絶縁膜16を
エッチングし、第１図（ｉ）に示すようゲート電極４お
よび絶縁層６を形成する。絶縁膜16をエッチングする場
合には、必要に応じてサイドエッチを促進し、絶縁層６
の長さを減少させる。
最後に第１図（ｊ）に示すよう、ゲート電極４と同様
の材料を用いて、超電導ソース領域12および超電導ドレ
イン領域13それぞれの上にソース電極２およびドレイン
電極３を形成する。
の材料を用いて、超電導ソース領域12および超電導ドレ
イン領域13それぞれの上にソース電極２およびドレイン
電極３を形成する。
本発明の超電導素子を本発明の方法で作製すると、超
電導FETを作製する場合に要求される微細加工技術の制
限が緩和される。また、表面が平坦にできるので、後に
必要に応じ配線を形成することが容易になる。従って、
作製が容易であり、素子の性能も安定しており、再現性
もよい。
電導FETを作製する場合に要求される微細加工技術の制
限が緩和される。また、表面が平坦にできるので、後に
必要に応じ配線を形成することが容易になる。従って、
作製が容易であり、素子の性能も安定しており、再現性
もよい。
発明の効果 以上説明したように、本発明の超電導素子は、超電導
チャネル中を流れる超電導電流をゲート電圧で制御する
構成となっている。従って、従来の超電導FETのよう
に、超電導近接効果を利用していないので微細加工技術
が不要である。また、超電導体と半導体を積層する必要
もないので、酸化物超電導体を使用して高性能な素子が
作製できる。
チャネル中を流れる超電導電流をゲート電圧で制御する
構成となっている。従って、従来の超電導FETのよう
に、超電導近接効果を利用していないので微細加工技術
が不要である。また、超電導体と半導体を積層する必要
もないので、酸化物超電導体を使用して高性能な素子が
作製できる。
本発明により、超電導技術の電子デバイスへの応用が
さらに促進される。
さらに促進される。
第１図は、本発明の方法により超電導素子を作製する場
合の工程を示す概略図であり、 第２図は、超電導ベーストラジスタの概略図であり、 第３図は、超電導FETの概略図である。 〔主な参照番号〕 ２……ソース電極、 ３……ドレイン電極、 ４……ゲート電極、５……基板
合の工程を示す概略図であり、 第２図は、超電導ベーストラジスタの概略図であり、 第３図は、超電導FETの概略図である。 〔主な参照番号〕 ２……ソース電極、 ３……ドレイン電極、 ４……ゲート電極、５……基板
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−281481（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−170080（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−234479（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−28876（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−72685（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−65886（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】基板上に成膜された酸化物超電導薄膜に形
成された超電導チャネルと、超電導チャネルの両側に配
置され、酸化物超電導体で形成された超電導ソース領域
および超電導ドレイン領域と、超電導ソース領域および
超電導ドレイン領域上にそれぞれ配置されて該超電導チ
ャネルに電流を流すソース電極およびドレイン電極と、
前記超電導チャネル上に配置されて該超電導チャネルに
流れる電流を制御するゲート電極を具備する超電導素子
において、前記超電導ソース領域および超電導ドレイン
領域が、前記酸化物超電導体と等しい構成元素を有し結
晶中の酸素量が少なく超電導性を示さない酸化物で形成
された緩やかに隆起した上面を有する非超電導領域で互
いに分離され、前記超電導チャネルを形成する酸化物超
電導薄膜が平坦な上面を有し、両端の側面が露出したｃ
軸配向の薄膜であり、前記超電導チャネルが前記非超電
導領域上に配置されていることを特徴とする超電導素
子。 - 【請求項２】超電導ソース領域および超電導ドレイン領
域が、超電導チャネルよりも厚いことを特徴とする請求
項１に記載の超電導素子。 - 【請求項３】基板上に前記酸化物超電導体と同じ構成元
素を有し、前記酸化物超電導体よりも酸素量が少ない酸
化物の薄膜を成膜する工程、この酸化物薄膜の表面の超
電導チャネルとなる部分を除いてエッチングし、超電導
チャネルとなる部分の両端の側面を露出させる工程、こ
の酸化物薄膜の表面のエッチングした部分から酸素イオ
ンを注入してその下の部分を酸化物超電導体に変化させ
て前記超電導ソース領域および前記超電導ドレイン領域
を形成する工程およびこの酸化物薄膜を酸素雰囲気中で
熱処理して前記露出した側面および表面から酸素を拡散
させて超電導チャネルを形成する工程を含むことを特徴
とする請求項１または２に記載の超電導素子の作製方
法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2257860A JP2641973B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 超電導素子およびその作製方法 |
| EP91402594A EP0478464B1 (en) | 1990-09-27 | 1991-09-27 | Method for manufacturing a superconducting device having an extremely thin superconducting channel formed of oxide superconductor material |
| CA002052380A CA2052380C (en) | 1990-09-27 | 1991-09-27 | Superconducting device having an extremely thin superconducting channel formed of oxide superconductor material and method for manufacturing the same |
| DE69127418T DE69127418T2 (de) | 1990-09-27 | 1991-09-27 | Herstellungsverfahren eines supraleitenden Bauelements mit extrem dünnem supraleitenden Kanal aus supraleitendem Oxidmaterial |
| US08/652,846 US5717222A (en) | 1990-09-27 | 1996-05-23 | Superconducting device having an extremely thin superconducting channel formed of oxide superconductor material and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2257860A JP2641973B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 超電導素子およびその作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04134888A JPH04134888A (ja) | 1992-05-08 |
| JP2641973B2 true JP2641973B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=17312179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2257860A Expired - Lifetime JP2641973B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 超電導素子およびその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2641973B2 (ja) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2641447B2 (ja) * | 1987-05-13 | 1997-08-13 | 株式会社日立製作所 | 超電導スイツチング素子 |
| JPS6428876A (en) * | 1987-07-23 | 1989-01-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of superconducting 3-terminal element |
| JPS6465886A (en) * | 1987-09-07 | 1989-03-13 | Sumitomo Electric Industries | Manufacture of high-tenperature superconducting device |
| JPH01170080A (ja) * | 1987-12-25 | 1989-07-05 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 超電導ｆｅｔ素子 |
| JPH0272685A (ja) * | 1988-09-07 | 1990-03-12 | Fujitsu Ltd | 超伝導弱結合部の形成方法 |
| JP2973423B2 (ja) * | 1989-03-07 | 1999-11-08 | 日本電気株式会社 | 超伝導素子とその製造方法 |
-
1990
- 1990-09-27 JP JP2257860A patent/JP2641973B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04134888A (ja) | 1992-05-08 |
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