JP2682810B2 - 厚い超伝導のチャンネル層を具備した高温の超伝導の電界効果トランジスターの製造方法 - Google Patents
厚い超伝導のチャンネル層を具備した高温の超伝導の電界効果トランジスターの製造方法Info
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10N60/00—Superconducting devices
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超伝導素子の製造方法に
関するもので、より具体的には厚い超伝導のチャンネル
層を具備した高温の超伝導の電界効果トランジスター
（ａ ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｕｐｅｒｃ
ｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ ｔｒ
ａｎｓｉｓｔｏｒ）を製造する方法に関するものであ
る。
関するもので、より具体的には厚い超伝導のチャンネル
層を具備した高温の超伝導の電界効果トランジスター
（ａ ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｕｐｅｒｃ
ｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ ｔｒ
ａｎｓｉｓｔｏｒ）を製造する方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、超伝導トランジスターは高速
演算、高速データ処理および低消費電力の特性をもつ能
動素子として広く使用されてきており、ビデオ信号処理
システム、高性能のワークステーションシステム、衛星
信号処理システム、スーパーコンピューター等の信号処
理システムに主に適用されている。
演算、高速データ処理および低消費電力の特性をもつ能
動素子として広く使用されてきており、ビデオ信号処理
システム、高性能のワークステーションシステム、衛星
信号処理システム、スーパーコンピューター等の信号処
理システムに主に適用されている。
【０００３】図１は極めて小さい超伝導のチャンネルを
もつ従来の超伝導の電界効果トランジスター（以下、
“超伝導ＦＥＴ”と称する）の構成を示している。図１
で、前記超伝導ＦＥＴはＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xからなった
基板１１と、前記基板１１の主面上に酸化物の超伝導体
の薄膜によって形成された極めて薄い超伝導のチャンネ
ル１２と、前記超伝導のチャンネル１２上に形成された
絶縁層１３と、を具備している。
もつ従来の超伝導の電界効果トランジスター（以下、
“超伝導ＦＥＴ”と称する）の構成を示している。図１
で、前記超伝導ＦＥＴはＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xからなった
基板１１と、前記基板１１の主面上に酸化物の超伝導体
の薄膜によって形成された極めて薄い超伝導のチャンネ
ル１２と、前記超伝導のチャンネル１２上に形成された
絶縁層１３と、を具備している。
【０００４】また前記ＦＥＴは前記構成以外に、前記超
伝導のチャンネル層１２の両端に、金属で形成されたソ
ース／ドレイン電極１５，１６と、前記絶縁層１３上に
形成された、金属となっているゲート電極１４と、を付
加されている。
伝導のチャンネル層１２の両端に、金属で形成されたソ
ース／ドレイン電極１５，１６と、前記絶縁層１３上に
形成された、金属となっているゲート電極１４と、を付
加されている。
【０００５】このようなＦＥＴ構成における、前記絶縁
層１３はＳｒＴｉＯ3で形成されており、そして前記超
伝導のチャンネル層１２は高温の超伝導体で形成されて
いる。このような超伝導ＦＥＴは、前記基板１１上に順
に形成されている金属−絶縁層−高温の超伝導層とから
なっている３層構造で構成されている。このような技術
については、そしてヨーロッパの特許公告（Ｅｕｒｏｐ
ｅａｎ Ｐａｔｅｎｔ）Ｎｏ．０ ５３３５１９Ａ２に
開示されている。
層１３はＳｒＴｉＯ3で形成されており、そして前記超
伝導のチャンネル層１２は高温の超伝導体で形成されて
いる。このような超伝導ＦＥＴは、前記基板１１上に順
に形成されている金属−絶縁層−高温の超伝導層とから
なっている３層構造で構成されている。このような技術
については、そしてヨーロッパの特許公告（Ｅｕｒｏｐ
ｅａｎ Ｐａｔｅｎｔ）Ｎｏ．０ ５３３５１９Ａ２に
開示されている。
【０００６】図２は逆伝導された３層構造を具備した従
来の超伝導ＦＥＴの構成を示している。
来の超伝導ＦＥＴの構成を示している。
【０００７】図２の超伝導ＦＥＴはＮｂでドープされた
ＳｒＴｉＯ3基板２１と、この基板２１の主面上に形成
された白金層２２と、絶縁層２３を間に挟んで前記白金
層２２上に形成された超伝導のチャンネル層２４と、を
具備している。また、図２の超伝導ＦＥＴは、相互に電
気的に絶縁されており、前記超伝導のチャンネル層２４
上に形成された金属のソース／ドレイン電極２５，２６
と、そして前記基板２１の表面上に形成されたゲート電
極２７と、を付加されている。
ＳｒＴｉＯ3基板２１と、この基板２１の主面上に形成
された白金層２２と、絶縁層２３を間に挟んで前記白金
層２２上に形成された超伝導のチャンネル層２４と、を
具備している。また、図２の超伝導ＦＥＴは、相互に電
気的に絶縁されており、前記超伝導のチャンネル層２４
上に形成された金属のソース／ドレイン電極２５，２６
と、そして前記基板２１の表面上に形成されたゲート電
極２７と、を付加されている。
【０００８】前記超伝導ＦＥＴは図１の超伝導ＦＥＴと
比較して、逆伝導の３層構造を具備している。このよう
な技術については、米国の特許Ｎｏ．５，２７８，１３
８に開示されている。しかし、このような超伝導ＦＥＴ
においては、高温の超伝導膜をゲートとして利用してい
るので、電界効果が数％以下に低下するという深刻な問
題が発生する。
比較して、逆伝導の３層構造を具備している。このよう
な技術については、米国の特許Ｎｏ．５，２７８，１３
８に開示されている。しかし、このような超伝導ＦＥＴ
においては、高温の超伝導膜をゲートとして利用してい
るので、電界効果が数％以下に低下するという深刻な問
題が発生する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の超伝導ＦＥ
Ｔにおいて高い電界効果を得ることができない理由の一
つは、１００Å以下の厚さの超薄膜がそのＦＥＴの高温
の超伝導のチャンネル層として利用されるという点であ
る。
Ｔにおいて高い電界効果を得ることができない理由の一
つは、１００Å以下の厚さの超薄膜がそのＦＥＴの高温
の超伝導のチャンネル層として利用されるという点であ
る。
【００１０】そのような高温の超伝導のチャンネル層を
製造することにおいて、いろんな問題点が発生される。
製造することにおいて、いろんな問題点が発生される。
【００１１】第一に、極めて薄い膜を有するＹＢａ2Ｃ
ｕ3Ｏ7-x超伝導層を製造する場合に、その超伝導層が空
気の中水分と化学的に反応して他の物質に大変迅速な速
度で分解されてしまうので、結局超伝導の特性を喪失し
てしまう。
ｕ3Ｏ7-x超伝導層を製造する場合に、その超伝導層が空
気の中水分と化学的に反応して他の物質に大変迅速な速
度で分解されてしまうので、結局超伝導の特性を喪失し
てしまう。
【００１２】第二に、前記超伝導トランジスターの製造
時に、いろいろの段階のエッチング工程が遂行されなけ
ればならないので、極めて薄い超伝導層の化学的な安定
性が大幅的に不安定になる場合もある。
時に、いろいろの段階のエッチング工程が遂行されなけ
ればならないので、極めて薄い超伝導層の化学的な安定
性が大幅的に不安定になる場合もある。
【００１３】また終りに、極めて薄い超伝導層の厚さが
もっと薄くなると、そのような超伝導層の再現性は膜の
形成条件の最適の範囲の制限のため大幅的に低下されて
しまうのである。
もっと薄くなると、そのような超伝導層の再現性は膜の
形成条件の最適の範囲の制限のため大幅的に低下されて
しまうのである。
【００１４】したがって、本発明は超伝導のチャンネル
層の厚さが従来の超伝導ＦＥＴ内の超伝導のチャンネル
層より約６倍程厚いながらもチャンネルとして利用され
ることができる高温の超伝導の電界効果トランジスター
の製造方法を提供することにその目的がある。
層の厚さが従来の超伝導ＦＥＴ内の超伝導のチャンネル
層より約６倍程厚いながらもチャンネルとして利用され
ることができる高温の超伝導の電界効果トランジスター
の製造方法を提供することにその目的がある。
【００１５】本発明の他の目的は従来のものより相対的
に厚い超伝導のチャンネル層を具備してその生産性を改
善させた高温の超伝導の電界効果トランジスターの製造
方法を提供することにある。
に厚い超伝導のチャンネル層を具備してその生産性を改
善させた高温の超伝導の電界効果トランジスターの製造
方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めの本発明の一つの特徴によると、厚い超伝導のチャン
ネルを具備した高温の超伝導の電界効果トランジスター
を製造する方法において、パルスレーザー蒸着装置を用
いて、酸化物の結晶基板の表面上にテンプレートレーヤ
ーを形成する工程と、前記テンプレートレーヤー上にＹ
Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7- x層を形成する工程と、前記ＹＢａ2Ｃｕ
3Ｏ7-x層をパターニングすることで、前記テンプレート
レーヤーの一部の表面の部分を露出させる工程と（以
下、該露出された領域を”開口部領域”と呼ぶ）、前記
ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層、および、前記露出されたテンプ
レートレーヤーの表面上に、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xからな
る厚さ６０〜１００ｎｍのチャンネル層を形成する工程
と、前記チャンネル層上にＳｒＴｉＯ3からなる保護層
を、さらに、該保護層の上にＳｒＴｉＯ3からなる絶縁
層を、形成する工程と、ドライエッチングによって前記
絶縁層および保護層の一部を除去することで、上記チャ
ンネル層の一部を露出させる工程と、前記チャンネル層
の前記ドライエッチングによって露出された部分に、ソ
ース／ドレイン電極を形成するとともに、前記絶縁層の
前記開口部領域に対応する部分にゲート電極を形成する
工程と、を包含することを特徴とする高温の超伝導の電
界効果トランジスターの製造方法が提供される。
めの本発明の一つの特徴によると、厚い超伝導のチャン
ネルを具備した高温の超伝導の電界効果トランジスター
を製造する方法において、パルスレーザー蒸着装置を用
いて、酸化物の結晶基板の表面上にテンプレートレーヤ
ーを形成する工程と、前記テンプレートレーヤー上にＹ
Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7- x層を形成する工程と、前記ＹＢａ2Ｃｕ
3Ｏ7-x層をパターニングすることで、前記テンプレート
レーヤーの一部の表面の部分を露出させる工程と（以
下、該露出された領域を”開口部領域”と呼ぶ）、前記
ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層、および、前記露出されたテンプ
レートレーヤーの表面上に、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xからな
る厚さ６０〜１００ｎｍのチャンネル層を形成する工程
と、前記チャンネル層上にＳｒＴｉＯ3からなる保護層
を、さらに、該保護層の上にＳｒＴｉＯ3からなる絶縁
層を、形成する工程と、ドライエッチングによって前記
絶縁層および保護層の一部を除去することで、上記チャ
ンネル層の一部を露出させる工程と、前記チャンネル層
の前記ドライエッチングによって露出された部分に、ソ
ース／ドレイン電極を形成するとともに、前記絶縁層の
前記開口部領域に対応する部分にゲート電極を形成する
工程と、を包含することを特徴とする高温の超伝導の電
界効果トランジスターの製造方法が提供される。
【００１７】前記酸化物の結晶基板は、酸化物系の超伝
導体からなるものを用いることができる。
導体からなるものを用いることができる。
【００１８】前記酸化物の結晶基板は、ＳｒＴｉＯ3，
ＬａＡｌＯ3，ＭｇＯ，ＮｄＧａＯ3，ＬａＳｒＡｌ
Ｏ4，またはＬaＳｒＧａＯ4からなるものを用いること
ができる。
ＬａＡｌＯ3，ＭｇＯ，ＮｄＧａＯ3，ＬａＳｒＡｌ
Ｏ4，またはＬaＳｒＧａＯ4からなるものを用いること
ができる。
【００１９】前記テンプレートレーヤーは、ＰｒＢａ2
Ｃｕ3Ｏ7-xで構成されることが好ましい。
Ｃｕ3Ｏ7-xで構成されることが好ましい。
【００２０】前記パルスレーザ蒸着装置の基板の加熱板
への前記酸化物の結晶基板の付着は、銀接着剤を使用し
て行うことが好ましい。
への前記酸化物の結晶基板の付着は、銀接着剤を使用し
て行うことが好ましい。
【００２１】前記テンプレートレーヤーの形成工程は、
温度６００℃〜６５０℃、酸素圧力約１００ｎＴｏｒｒ
の条件下、上記テンプレートレーヤを５０〜２００ｎｍ
の厚さで形成するものであることが好ましい。
温度６００℃〜６５０℃、酸素圧力約１００ｎＴｏｒｒ
の条件下、上記テンプレートレーヤを５０〜２００ｎｍ
の厚さで形成するものであることが好ましい。
【００２２】前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層を形成する工程
は、温度７２０℃〜７８０℃、酸素圧力約１００ｍＴｏ
ｒｒの条件下、前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層を約５００ｎ
ｍの厚さで形成するものであることが好ましい。
は、温度７２０℃〜７８０℃、酸素圧力約１００ｍＴｏ
ｒｒの条件下、前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層を約５００ｎ
ｍの厚さで形成するものであることが好ましい。
【００２３】前記チャンネル層を形成する工程は、温度
７２０℃〜７８０℃、酸素圧力１００ｍＴｏｒｒの条件
下で実行されるものであり、前記絶縁層の形成工程は、
温度６５０℃〜７５０℃の条件下で、前記絶縁層を１０
０〜５００ｎｍの厚さで形成するものであり、前記保護
層の厚さは、１０〜５０ｎｍであることが好ましい。
７２０℃〜７８０℃、酸素圧力１００ｍＴｏｒｒの条件
下で実行されるものであり、前記絶縁層の形成工程は、
温度６５０℃〜７５０℃の条件下で、前記絶縁層を１０
０〜５００ｎｍの厚さで形成するものであり、前記保護
層の厚さは、１０〜５０ｎｍであることが好ましい。
【００２４】前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層を形成する工程
は、前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層のａ−軸が前記基板に垂
直となるように行なうことが好ましい。
は、前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層のａ−軸が前記基板に垂
直となるように行なうことが好ましい。
【００２５】
【作用】本発明の製造方法によって製造された超伝導Ｆ
ＥＴは６０ｎｍ以上の大変厚いＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層を
チャンネル層として使用することができるので、従来の
超伝導ＦＥＴと比較して見るとき、生産ラインにおける
超伝導ＦＥＴの生産性を向上させることができ、そして
これによってその超伝導ＦＥＴの特性が改善される。
ＥＴは６０ｎｍ以上の大変厚いＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層を
チャンネル層として使用することができるので、従来の
超伝導ＦＥＴと比較して見るとき、生産ラインにおける
超伝導ＦＥＴの生産性を向上させることができ、そして
これによってその超伝導ＦＥＴの特性が改善される。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例に対して添付の図面に
基づいて詳細に説明する。
基づいて詳細に説明する。
【００２７】図３（ａ）〜図３（ｄ）は、本発明の高温
の超伝導の電界効果トランジスターの製造方法を示して
いる工程図である。
の超伝導の電界効果トランジスターの製造方法を示して
いる工程図である。
【００２８】図３（ａ）で、酸化物の結晶基板３０上に
テンプレートレーヤー３２とＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層３４
が順に形成され、次にパターニング工程が遂行される。
テンプレートレーヤー３２とＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層３４
が順に形成され、次にパターニング工程が遂行される。
【００２９】前記テンプレートレーヤー３２とＹＢａ2
Ｃｕ3Ｏ7-x層３４の形成工程はこの技術の分野ではよく
知られているパルスレーザーの蒸着装置内で実行され
る。
Ｃｕ3Ｏ7-x層３４の形成工程はこの技術の分野ではよく
知られているパルスレーザーの蒸着装置内で実行され
る。
【００３０】即ち、前記酸化物の結晶基板３０を前記パ
ルスレーザーの蒸着装置内の基板の加熱板に付着させ
る。このとき、前記付着材料としては銀接着剤を使用す
る。
ルスレーザーの蒸着装置内の基板の加熱板に付着させ
る。このとき、前記付着材料としては銀接着剤を使用す
る。
【００３１】このような状態で、前記テンプレートレー
ヤー３２を、前記酸化物の結晶基板３０の主面上に形成
する。この場合の形成条件は、約１００ｍＴｏｒｒの酸
素圧力の下で、そして６００℃〜６５０℃の範囲内の温
度とする。その結果、前記テンプレートレーヤー３２は
５０〜２００ｎｍの厚さをもつ。
ヤー３２を、前記酸化物の結晶基板３０の主面上に形成
する。この場合の形成条件は、約１００ｍＴｏｒｒの酸
素圧力の下で、そして６００℃〜６５０℃の範囲内の温
度とする。その結果、前記テンプレートレーヤー３２は
５０〜２００ｎｍの厚さをもつ。
【００３２】前記酸化物の結晶基板３０は、ＳｒＴｉＯ
3，ＬａＡｌＯ3，ＭｇＯ，ＮｄＧａＯ3，ＬａＳｒＡｌ
Ｏ4等の酸化物系列の材料のうちの一つで構成されてい
る。
3，ＬａＡｌＯ3，ＭｇＯ，ＮｄＧａＯ3，ＬａＳｒＡｌ
Ｏ4等の酸化物系列の材料のうちの一つで構成されてい
る。
【００３３】このテンプレートレーヤー３２はまたＰｒ
Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7-xで構成されている。
Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7-xで構成されている。
【００３４】前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層３４の形成工程
は、７２０℃〜７８０℃の範囲内で、そして１００ｍＴ
ｏｒｒの酸素圧力の下で実行される。前記ＹＢａ2Ｃｕ3
Ｏ7-x層３４は約５００ｎｍの厚さをもつ。
は、７２０℃〜７８０℃の範囲内で、そして１００ｍＴ
ｏｒｒの酸素圧力の下で実行される。前記ＹＢａ2Ｃｕ3
Ｏ7-x層３４は約５００ｎｍの厚さをもつ。
【００３５】このとき、エッチング工程によって、開口
部３５をもっているパターン化されたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ
7-x層３４が、前記テンプレートレーヤー３２上に形成
される（図３（ａ）参照）。
部３５をもっているパターン化されたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ
7-x層３４が、前記テンプレートレーヤー３２上に形成
される（図３（ａ）参照）。
【００３６】この開口部３５は、前記テンプレートレー
ヤー３２の露出された表面上に形成される。
ヤー３２の露出された表面上に形成される。
【００３７】この実施例においては、前記テンプレート
レーヤー３２は、ａ−軸が前記基板３に垂直に前記ＹＢ
ａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層を成長させるために提供されたもので
ある。
レーヤー３２は、ａ−軸が前記基板３に垂直に前記ＹＢ
ａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層を成長させるために提供されたもので
ある。
【００３８】続いて、図３（ｂ）に図示のように、前記
パターン化されたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7- x層３４が形成され
た構造物上に、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xチャンネル層３６、
ＳｒＴｉＯ3保護層３８およびＳｒＴｉＯ3絶縁層４０の
蒸着工程が順に実行される。
パターン化されたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7- x層３４が形成され
た構造物上に、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xチャンネル層３６、
ＳｒＴｉＯ3保護層３８およびＳｒＴｉＯ3絶縁層４０の
蒸着工程が順に実行される。
【００３９】前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xチャンネル層３６
の蒸着工程が先に実行されて、６０〜１００ｎｍの厚さ
をもつ前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xチャンネル層３６が形成
される。
の蒸着工程が先に実行されて、６０〜１００ｎｍの厚さ
をもつ前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xチャンネル層３６が形成
される。
【００４０】この蒸着工程は、７２０℃〜７８０℃の温
度で、そして１００ｍＴｏｒｒの酸素圧力の下で実行さ
れる。
度で、そして１００ｍＴｏｒｒの酸素圧力の下で実行さ
れる。
【００４１】続いて、前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xチャンネ
ル層３６上に、ＳｒＴｉＯ3保護層３８が約１０〜５０
ｎｍの厚さで形成される。
ル層３６上に、ＳｒＴｉＯ3保護層３８が約１０〜５０
ｎｍの厚さで形成される。
【００４２】前記ＳｒＴｉＯ3絶縁層４０の蒸着工程
は、６５０℃〜７５０℃の範囲内の温度、１００ｍＴｏ
ｒｒの酸素圧力の下で実行される。これにより、約１０
０〜５００ｎｍの厚さをもつＳｒＴｉＯ3絶縁層４０が
形成される。
は、６５０℃〜７５０℃の範囲内の温度、１００ｍＴｏ
ｒｒの酸素圧力の下で実行される。これにより、約１０
０〜５００ｎｍの厚さをもつＳｒＴｉＯ3絶縁層４０が
形成される。
【００４３】その結果、図３（ｂ）の構造が形成され
る。
る。
【００４４】この実施例における、前記ＳｒＴｉＯ3保
護層３８の蒸着工程の実行の中で、前記ＳｒＴｉＯ3保
護層３８と、前記テンプレートレーヤー３２の表面部
と、の間の界面に形成されたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xチャン
ネル層は、その応力が変化されて応力変形層３６ａとし
て変化される。
護層３８の蒸着工程の実行の中で、前記ＳｒＴｉＯ3保
護層３８と、前記テンプレートレーヤー３２の表面部
と、の間の界面に形成されたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xチャン
ネル層は、その応力が変化されて応力変形層３６ａとし
て変化される。
【００４５】さらに、ドライエッチング工程が実行され
て、前記絶縁層４０と保護層３８の一部分が図３（ｃ）
に図示のように除去される。
て、前記絶縁層４０と保護層３８の一部分が図３（ｃ）
に図示のように除去される。
【００４６】例えば、エッチング用のマスクを使用し
て、前記絶縁層４０および保護層３８が選択的に除去さ
れる。
て、前記絶縁層４０および保護層３８が選択的に除去さ
れる。
【００４７】その結果、前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xチャン
ネル層３６の表面の部分が露出される。
ネル層３６の表面の部分が露出される。
【００４８】最終的に図３（ｄ）に図示のように、ソー
ス／ドレイン電極４４，４６が前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x
チャンネル層３６の露出された表面の部分の両側上に各
々塗布され、これと同時にゲート電極４２は前記開口部
３５内にある前記ＳｒＴｉＯ3絶縁層４０上に塗布され
る。
ス／ドレイン電極４４，４６が前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x
チャンネル層３６の露出された表面の部分の両側上に各
々塗布され、これと同時にゲート電極４２は前記開口部
３５内にある前記ＳｒＴｉＯ3絶縁層４０上に塗布され
る。
【００４９】以上で、高温の超伝導ＦＥＴを製造する工
程がすべて完了される。
程がすべて完了される。
【００５０】前記超伝導ＦＥＴのＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層
は、その結晶の構造のため、その属性が結晶軸に沿って
大幅に変化する超伝導の特性をもっている。そして前記
超伝導の特性による応力変形の依存性が、前記結晶軸の
方向により結晶される特性をもっている。
は、その結晶の構造のため、その属性が結晶軸に沿って
大幅に変化する超伝導の特性をもっている。そして前記
超伝導の特性による応力変形の依存性が、前記結晶軸の
方向により結晶される特性をもっている。
【００５１】このように、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層のａ−
軸が基板の表面に対して垂直となるように前記ＹＢａ2
Ｃｕ3Ｏ7-x層を前記基板上に成長させる場合には、引張
応力が、それらの間の熱膨張計数とそれらの間の格子の
不整合のため、それらの間の界面付近の領域に影響を及
ぶ。それによって、たくさんの点欠陥が前記界面付近の
領域内から発生されてしまう。
軸が基板の表面に対して垂直となるように前記ＹＢａ2
Ｃｕ3Ｏ7-x層を前記基板上に成長させる場合には、引張
応力が、それらの間の熱膨張計数とそれらの間の格子の
不整合のため、それらの間の界面付近の領域に影響を及
ぶ。それによって、たくさんの点欠陥が前記界面付近の
領域内から発生されてしまう。
【００５２】このような点欠陥は、散乱点として作用す
るので、超伝導の電子対は前記点欠陥と衝突するように
なる。これによってその超伝導の特性が前記ＹＢａ2Ｃ
ｕ3Ｏ7-x層内で喪失されてしまう。
るので、超伝導の電子対は前記点欠陥と衝突するように
なる。これによってその超伝導の特性が前記ＹＢａ2Ｃ
ｕ3Ｏ7-x層内で喪失されてしまう。
【００５３】したがって、前記引張応力が、前記ＹＢａ
2Ｃｕ3Ｏ7-x層内で影響を及ぶことができる表面から約
２５ｎｍの深さまでの領域内では、そのような超伝導の
特性が発生されない。
2Ｃｕ3Ｏ7-x層内で影響を及ぶことができる表面から約
２５ｎｍの深さまでの領域内では、そのような超伝導の
特性が発生されない。
【００５４】
【発明の効果】上述した本発明の工程によって製造され
る前記超伝導ＦＥＴでは、ａ−軸が基板の表面に垂直で
ある前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層と前記基板の間の界面か
ら発生する応力の変形効果は、前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x
チャンネル層の両側の表面の付近の領域からも発生す
る。そのため、応力変形されたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xチャ
ンネル層は、応力の変形が完全に除去された１０〜５０
ｎｍの厚さの中央部分をもつようになる。
る前記超伝導ＦＥＴでは、ａ−軸が基板の表面に垂直で
ある前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層と前記基板の間の界面か
ら発生する応力の変形効果は、前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x
チャンネル層の両側の表面の付近の領域からも発生す
る。そのため、応力変形されたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xチャ
ンネル層は、応力の変形が完全に除去された１０〜５０
ｎｍの厚さの中央部分をもつようになる。
【００５５】具体的に、発明の超伝導ＦＥＴにおいて
は、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xチャンネル層が基板とＳｒＴｉ
Ｏ3層との間で６０〜１００ｎｍの厚さに形成されてい
る。
は、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xチャンネル層が基板とＳｒＴｉ
Ｏ3層との間で６０〜１００ｎｍの厚さに形成されてい
る。
【００５６】ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xチャンネル層がその表
面から約２５ｎｍの深さまで応力の変形による影響を受
けるようになっても、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xチャンネル層
から応力変形の影響を受ける表面の部分の総ての深さは
約５０ｎｍになるので、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xチャンネル
層は応力の変形が完全に除去された１０〜５０ｎｍの厚
さをもつ超伝導の特性が現わす中央部分をもつようにな
る。
面から約２５ｎｍの深さまで応力の変形による影響を受
けるようになっても、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xチャンネル層
から応力変形の影響を受ける表面の部分の総ての深さは
約５０ｎｍになるので、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xチャンネル
層は応力の変形が完全に除去された１０〜５０ｎｍの厚
さをもつ超伝導の特性が現わす中央部分をもつようにな
る。
【００５７】したがって、本発明の製造方法によって製
造された超伝導ＦＥＴは６０ｎｍ以上の大変厚いＹＢａ
2Ｃｕ3Ｏ7-x層をチャンネル層として使用することがで
きる。そのため、従来の超伝導ＦＥＴと比較して、生産
ラインからの超伝導ＦＥＴの生産性を向上させることが
できる。そして、これによってその超伝導ＦＥＴの特性
が改善される。
造された超伝導ＦＥＴは６０ｎｍ以上の大変厚いＹＢａ
2Ｃｕ3Ｏ7-x層をチャンネル層として使用することがで
きる。そのため、従来の超伝導ＦＥＴと比較して、生産
ラインからの超伝導ＦＥＴの生産性を向上させることが
できる。そして、これによってその超伝導ＦＥＴの特性
が改善される。
【図１】金属−絶縁層−超伝導層の３層の構造となって
いる従来の超伝導の電界効果トランジスターの構成を示
す断面図である。
いる従来の超伝導の電界効果トランジスターの構成を示
す断面図である。
【図２】逆伝導された３層構造となっている他の従来の
超伝導の電界効果トランジスターの構成を示している断
面図である。
超伝導の電界効果トランジスターの構成を示している断
面図である。
【図３】本発明の実施例である高温の超伝導の電界効果
トランジスターの製造方法を模式的な断面図である。
トランジスターの製造方法を模式的な断面図である。
３０ ： 酸化物の単結晶基板 ３２ ： テンプレートレーヤー（ｔｅｍｐｌａｔｅ
ｌａｙｅｒ） ３４ ： 超伝導層 ３５ ： 開口部 ３６ ： 超伝導のチャンネル層 ３８ ： 保護膜 ４０ ： 絶縁層 ４２ ： ゲート電極 ４４ ： ソース電極 ４６ ： ドレイン電極
ｌａｙｅｒ） ３４ ： 超伝導層 ３５ ： 開口部 ３６ ： 超伝導のチャンネル層 ３８ ： 保護膜 ４０ ： 絶縁層 ４２ ： ゲート電極 ４４ ： ソース電極 ４６ ： ドレイン電極
Claims (9)
- 【請求項１】厚い超伝導のチャンネルを具備した高温の
超伝導の電界効果トランジスターを製造する方法におい
て、 パルスレーザー蒸着装置を用いて、酸化物の結晶基板の
表面上にテンプレートレーヤーを形成する工程と、 前記テンプレートレーヤー上にＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層を
形成する工程と、 前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層をパターニングすることで、
前記テンプレートレーヤーの一部の表面の部分を露出さ
せる工程と（以下、該露出された領域を”開口部領域”
と呼ぶ）、 前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層の表面上、および、前記露出
されたテンプレートレーヤーの表面上にわたって、ＹＢ
ａ2Ｃｕ3Ｏ7-xからなる厚さ６０〜１００ｎｍのチャン
ネル層を形成する工程と、 前記チャンネル層上にＳｒＴｉＯ3からなる保護層を、
さらに、該保護層の上にＳｒＴｉＯ3からなる絶縁層
を、形成する工程と、 ドライエッチングによって前記絶縁層および保護層の一
部を除去することで、上記チャンネル層の一部を露出さ
せる工程と、 前記チャンネル層の前記ドライエッチングによって露出
された部分に、ソース／ドレイン電極を形成するととも
に、前記絶縁層の前記開口部領域に対応する部分にゲー
ト電極を形成する工程と、 を包含することを特徴とする高温の超伝導の電界効果ト
ランジスターの製造方法。 - 【請求項２】前記酸化物の結晶基板は、酸化物系の超伝
導体からなること、 を特徴とする請求項１記載の高温の超伝導の電界効果ト
ランジスターの製造方法。 - 【請求項３】前記酸化物の結晶基板は、ＳｒＴｉＯ3，
ＬａＡｌＯ3，ＭｇＯ，ＮｄＧａＯ3，ＬａＳｒＡｌ
Ｏ4，またはＬａＳｒＧａＯ4からなること、 を特徴とする請求項１記載の高温の超伝導の電界効果ト
ランジスターの製造方法。 - 【請求項４】前記テンプレートレーヤーは、ＰｒＢａ2
Ｃｕ3Ｏ7-xで構成されること、 を特徴とする請求項１記載の高温の超伝導の電界効果ト
ランジスターの製造方法。 - 【請求項５】前記パルスレーザ蒸着装置の基板の加熱板
への前記酸化物の結晶基板の付着は、銀接着剤を使用し
て行うこと、 を特徴とする請求項１記載の高温の超伝導の電界効果ト
ランジスターの製造方法。 - 【請求項６】前記テンプレートレーヤーの形成工程は、
温度６００℃〜６５０℃、酸素圧力約１００ｎＴｏｒｒ
の条件下、上記テンプレートレーヤを５０〜２００ｎｍ
の厚さで形成するものであること、 を特徴とする請求項１記載の高温の超伝導の電界効果ト
ランジスターの製造方法。 - 【請求項７】前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層を形成する工程
は、温度７２０℃〜７８０℃、酸素圧力約１００ｍＴｏ
ｒｒの条件下、前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層を約５００ｎ
ｍの厚さで形成するものであること、 を特徴とする請求項１記載の高温の超伝導の電界効果ト
ランジスターの製造方法。 - 【請求項８】前記チャンネル層を形成する工程は、温度
７２０℃〜７８０℃、酸素圧力１００ｍＴｏｒｒの条件
下で実行されるものであり、 前記絶縁層の形成工程は、温度６５０℃〜７５０℃の条
件下で、前記絶縁層を１００〜５００ｎｍの厚さで形成
するものであり、 前記保護層の厚さは、１０〜５０ｎｍであること、 を特徴とする請求項１記載の高温の超伝導の電界効果ト
ランジスターの製造方法。 - 【請求項９】前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層を形成する工程
は、前記ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x層のａ−軸が前記基板に垂
直となるように行なうこと、 を特徴とする請求項１記載の高温の超伝導の電界効果ト
ランジスターの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR94-30618 | 1994-11-21 | ||
| KR1019940030618A KR0148598B1 (ko) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | 두꺼운 초전도채널층을 구비한 고온초전도 전계효과 트랜지스터의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08148729A JPH08148729A (ja) | 1996-06-07 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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|---|---|
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| JP (1) | JP2682810B2 (ja) |
| KR (1) | KR0148598B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US20080299780A1 (en) * | 2007-06-01 | 2008-12-04 | Uv Tech Systems, Inc. | Method and apparatus for laser oxidation and reduction |
| US8204564B2 (en) * | 2007-11-07 | 2012-06-19 | Brookhaven Science Associates, Llc | High temperature interfacial superconductivity |
| KR100923947B1 (ko) | 2007-12-10 | 2009-10-29 | 한국전자통신연구원 | 검출 소자 및 검출 시스템 |
| US8242375B2 (en) | 2008-09-18 | 2012-08-14 | United Technologies Corporation | Conductive emissions protection |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5218136A (en) * | 1987-12-28 | 1993-06-08 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Styryl compounds, process for preparing the same and photoresist compositions comprising the same |
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| EP0684654A1 (en) * | 1991-03-04 | 1995-11-29 | Sumitomo Electric Industries, Limited | A thin film of oxide superconductor possessing locally different crystal orientations and a process for preparing the same |
| JPH05304320A (ja) * | 1991-03-27 | 1993-11-16 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超伝導薄膜トランジスタ及びその作製方法 |
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| EP0546959B1 (en) * | 1991-12-13 | 1997-10-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting device having an extremely thin superconducting channel formed of oxide superconductor material |
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- 1994-11-30 US US08/352,045 patent/US5663081A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-11-30 DE DE4442688A patent/DE4442688C1/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-12-02 NL NL9402037A patent/NL194315C/nl not_active IP Right Cessation
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| US5663081A (en) | 1997-09-02 |
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