JPH01211984A - Superconducting field effect transistor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分舒〕
本発明は、超電導体と半導体とを組合せて構成した超電
導デバイスに係り、特に動作が安定で、製造が容易な超
電導電界効果トランジスタデバイスの構造と材料とに関
する。[Detailed Description of the Invention] [Uses of the Invention] The present invention relates to a superconducting device constructed by combining a superconductor and a semiconductor, and particularly to a structure of a superconducting field effect transistor device that is stable in operation and easy to manufacture. and materials.
半導体と超電導体とを組合せた超電導電界効果1−ラン
ジスタデバイスについては、ジャーナル・オフ・アプラ
イド・フィジクス51巻、1980年= 2736ペー
ジ(Journal of AppliedI’hys
ics、 Vol、5 L、 l 980+ page
、2736)に記載されている。またこのトランジスタ
デバイスにおいて、半導体部分に不純物濃度の分布を設
けた構造については、特開昭61−190990号公報
に開示されている。Regarding superconducting field effect 1-transistor devices that combine semiconductors and superconductors, see Journal of Applied Physics, Volume 51, 1980, page 2736.
ics, Vol, 5 L, l 980+ pages
, 2736). Further, in this transistor device, a structure in which an impurity concentration distribution is provided in a semiconductor portion is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 190990/1983.
上記従来技術のうち前者においては、半導体のチャネル
部分にはキャリアの凍結を防ぐために高濃度の不純物を
導入しているか、もしくはチャネル部分が低不純物濃度
であっても、その下部にある半導体基板部分の不純物濃
度はキャリアの凍結を防ぐほどには高くない。また上記
従来技術のうち後者においては、半導体チャネル部分に
比べて高不純物濃度の層状部分を設けることが実施例と
して開示されているが、その寸法あるいは不純物濃度、
さらには不純物の種類等については明確な限定が無かっ
た。従って一ヒ記従来技術に!?いては、デバイスの利
得等については考慮がなされているが、デバイスの極低
温に才昌する安定な動作に対しての配慮は必ずしも充分
でなかった。すなわち極低温においては、半導体のチャ
ネル中の不純物濃度が低下した場合、キャリアのフリー
ズ・アウトが生じるが、これによって電界効果型の半導
体デバイスについてはチャネルのオフ状態を保つために
必要なソース及びドレイン間の静電ポテンシャルが低下
するために、いわゆるパンチスルー現象が生じるので、
デバイスが安定に動作し得ないという問題が生じること
が新たにわかった。In the former of the above conventional technologies, either a high concentration of impurity is introduced into the semiconductor channel portion to prevent carriers from freezing, or even if the channel portion has a low impurity concentration, the underlying semiconductor substrate portion The impurity concentration is not high enough to prevent carrier freezing. Furthermore, in the latter of the above-mentioned conventional techniques, it is disclosed as an example that a layered portion having a higher impurity concentration than the semiconductor channel portion is provided, but the dimensions or impurity concentration,
Furthermore, there were no clear limitations on the types of impurities. Therefore, let's talk about the prior art! ? Although consideration has been given to the gain of the device, consideration has not always been given to the stable operation of the device at extremely low temperatures. In other words, at extremely low temperatures, when the impurity concentration in the semiconductor channel decreases, carriers freeze out. The so-called punch-through phenomenon occurs because the electrostatic potential between
It has been newly discovered that a problem arises in which the device cannot operate stably.
これを防ぐためにはチャネルの下部に高不純物濃度の部
分を設けることが有効であるが、この場合にも、寸法、
形状が特別の条件を満足する場合において、大きな効果
を得ることができた。これは従来技術において、予見さ
れていなかった新規な効果であり、しかもこの効果を実
現するためには従来の公知技術のみでは不充分であった
。In order to prevent this, it is effective to provide a portion with high impurity concentration at the bottom of the channel, but in this case as well,
Great effects could be obtained when the shape satisfied special conditions. This is a novel effect that had not been foreseen in the prior art, and moreover, conventional known techniques alone were insufficient to achieve this effect.
本発明の目的は従来技術の持つ問題点を解決して、低温
において動作が安定な超電導電界効果トランジスタを提
供することにある。An object of the present invention is to solve the problems of the prior art and provide a superconducting field effect transistor that operates stably at low temperatures.
一ヒ記目的は、半導体のチャネル中の・不純物濃度を低
くシ、シかもその下部にチャネル部分と反対の導電性を
有する高不純物濃度の半導体部分を設け、しかも上記の
高不純物濃度の半導体部分はデバイスの使用温度におい
て、キャリアが凍結しない程度の不純物を含むことによ
って達成される。The purpose of the above is to lower the impurity concentration in the channel of the semiconductor, and to provide a semiconductor part with a high impurity concentration below which has conductivity opposite to that of the channel part, and also to lower the impurity concentration in the semiconductor channel. This is achieved by containing impurities to the extent that the carrier does not freeze at the temperature at which the device is used.
さらに1本発明の好ましい実施例としては上記高不純物
濃度の半導体部分とチャネルとの距離Xと、ソース及び
ドレインとの距MLとの関係が、L/Xが4/πより大
きくなるごとくに選ぶことが重要である。Furthermore, as a preferred embodiment of the present invention, the relationship between the distance X between the semiconductor portion with high impurity concentration and the channel and the distance ML between the source and drain is selected such that L/X is larger than 4/π. This is very important.
チャネルに低不純物濃度の半導体を用いることは、超電
導電界効果トランジスタが動作し得る温度において、チ
ャネル部の半導体中においてキャリアの凍結が生じるが
、半導体中に不純物が少ないために、キャリアの移動度
が大きくなり、超電導電界効果トランジスタが動作する
ために必要なデバイスの加工寸法、すなオ)ちソース及
びドレイン超電導電極間の距離■、を大きくすることが
できる。従って、デバイス製造時の加工寸法精度を向上
させ、デバイスの特性の均一性を再現性とを向上させる
ことができる。Using a semiconductor with a low impurity concentration for the channel causes carriers to freeze in the semiconductor in the channel section at temperatures at which the superconducting field effect transistor can operate, but because there are few impurities in the semiconductor, carrier mobility is reduced. This makes it possible to increase the processing dimensions of the device necessary for the superconducting field effect transistor to operate, i.e., the distance between the source and drain superconducting electrodes. Therefore, it is possible to improve the precision of processing dimensions during device manufacturing, and to improve the uniformity and reproducibility of device characteristics.
しかし、低不純物濃度の半導体を用いることは上記の利
点のほかに、前述Φごとく、パンチスル−現象を生じさ
せるという問題点をもたらす。これについては、上記チ
ャネルの下部にチャネル部分と反対の導電性を有する高
不純物濃度の半導体部分を設け、しかも上記の高不純物
濃度の半導体部分はデバイスの使用温度において、キャ
リアが凍結しない程度の不純物を含むようにしであるた
めにソース及びドレイン間のポテンシャル障壁の高さが
、キャリアのフリーズアウトによって低下してしまうこ
とを防ぐことができ、従ってバンチスルー現象の発生を
防止できる。上記の高不純物濃度の半導体部分とチャネ
ルとの距離Xと、ソース及びドレインとの距離りとの関
係が、L/Xが4/πより大きくなるごとくに選んだ場
合においては、バンチスルー現象を防ぐ効果が、非常に
大きくすることができる。L/Xが47π以下になると
上記の高不純物濃度の半導体部分を設けたことによるバ
ンチスルー現象の防止効果はほとんど無い。この理由は
次の様にして決まっている1本発明の超電導電界効果ト
ランジスタの内部の静電ポテンシャルは2次元の問題と
して扱っても、充分な精度で解析を行うことができる。However, in addition to the above-mentioned advantages, the use of a semiconductor with a low impurity concentration brings about the problem of the punch-through phenomenon as described above. To solve this problem, a highly impurity-concentrated semiconductor part with conductivity opposite to that of the channel part is provided below the channel, and the highly impurity-concentrated semiconductor part is doped with impurities to the extent that the carriers do not freeze at the operating temperature of the device. Since the potential barrier between the source and the drain is included, it is possible to prevent the height of the potential barrier between the source and the drain from being lowered due to freeze-out of carriers, and therefore, the occurrence of bunch-through phenomenon can be prevented. If the relationship between the distance X between the high impurity concentration semiconductor part and the channel and the distance between the source and drain is selected so that L/X is greater than 4/π, the bunch-through phenomenon can be prevented. The protective effect can be greatly increased. When L/X is 47π or less, there is almost no effect of preventing the bunch-through phenomenon by providing the above-mentioned high impurity concentration semiconductor portion. The reason for this is determined as follows.1 Even if the electrostatic potential inside the superconducting field effect transistor of the present invention is treated as a two-dimensional problem, it can be analyzed with sufficient accuracy.
2次元の幅り、高さXの領域を考えると、この領域の上
端がチャネル部分であり、下端が上記の高不純物濃度の
半導体部分である。従って左右の端にソースとドレイン
がそれぞれ存在することになる。ドレインの電圧をVD
とすると、上記の2次元領域の中央におけるポテンシャ
ルψ8は
となり、ここでmは正の奇数である。Considering a region with two-dimensional width and height X, the upper end of this region is the channel portion, and the lower end is the semiconductor portion with the high impurity concentration. Therefore, a source and a drain exist at the left and right ends, respectively. Drain voltage VD
Then, the potential ψ8 at the center of the above two-dimensional region is as follows, where m is a positive odd number.
L/Xが4/πに等しいか、これよりも大きい場合には
、5achに続く括弧の中は2より大きく。If L/X is equal to or greater than 4/π, the value in parentheses following 5ach is greater than 2.
この級数の和はm=1の項が支配的となる。このときに
はマ8の値は、高不純物濃度の半導体領域のポテンシャ
ルvP丁に対して約半分の値との足し合わせとなるので
。The sum of this series is dominated by the term m=1. At this time, the value of ma8 is the sum of approximately half the value of the potential vP of the semiconductor region with high impurity concentration.
2 冥 2x
と書くことができる。一般にVPTはマ8を大きくする
ごとくに、Vriはマ8を小さくするととくの符合で印
加するのが通常の使用方法である。従ってvpTと■。It can be written as 2 Mei 2x. In general, VPT is applied with a specific sign as Ma8 is increased, and Vri is applied with a specific sign as Ma8 is decreased. Therefore, vpT and■.
とは互いを相殺するごとくに作用する。■、/Xが小さ
くなると、(2)式の右辺の第2項は指数関数的に大き
くなる。−VPTをVr)程度の値で使用するとすれば
(2)式からψ8〉0であり、バンチスルー現象が生じ
ないようにするためにはL/Xの値が4/πに等しいか
。The two act as if they cancel each other out. (2) As /X becomes smaller, the second term on the right side of equation (2) increases exponentially. -VPT is used at a value of about Vr), then from equation (2), ψ8>0, and in order to prevent the bunch-through phenomenon from occurring, is the value of L/X equal to 4/π?
これよりも大きいことが必要であり、この場合にのみバ
ンチスルー現象を防止して、動作の安定な超電導電界効
果トランジスタを実現できるのである。It needs to be larger than this, and only in this case can the bunch-through phenomenon be prevented and a superconducting field effect transistor with stable operation possible.
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。第1
図を用いて1本発明の第1の実施例を説明する。不純物
としてホウ素をI×1019C11−3の濃度に含んだ
高不純物濃度P+基板6上に、約650℃の温度に才?
いてsbを不純物として含んだ低不純物エピタキシャル
層7を分子線エピタキシー装置内で超高真空中において
成長させる。この際低不純物エピタキシャルM7のsb
濃度は1×101°clI−3とし、その厚さは約0.
4μmとする。次に酸素雰囲気中における熱酸化によっ
て。Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to Examples. 1st
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. A high impurity concentration P+ substrate 6 containing boron as an impurity at a concentration of Ix1019C11-3 is heated to a temperature of about 650°C.
A low impurity epitaxial layer 7 containing sb as an impurity is grown in an ultra-high vacuum in a molecular beam epitaxy apparatus. At this time, sb of low impurity epitaxial M7
The concentration is 1×101°clI-3, and the thickness is about 0.
It is set to 4 μm. then by thermal oxidation in an oxygen atmosphere.
S x O2より成る厚さ約15nmのゲート酸化膜5
を形成する。次に化学的気相成長法(CVD法)によっ
て厚さ約150nmの、リンを不純物として含んだ多結
晶シリコンを形成し、続いて厚さ約1100nのSiO
2膜を化学的気相成長法(CVI)法)によって成長さ
せたのち、ホトレジストをマスクとして、ドライエツチ
ング法によってこれを加工して、n+ドープ多結晶シリ
コンゲートを形成する。続いて厚さ約150nmの5j
02膜を化学的気相成長法CCVD法)によって形成し
、引き続いてドライエツチング法によって垂直方向に除
去し、5i02より成る酸化物スペーサ8を形成する。Gate oxide film 5 with a thickness of about 15 nm made of S x O2
form. Next, polycrystalline silicon containing phosphorus as an impurity with a thickness of about 150 nm is formed by chemical vapor deposition (CVD), followed by SiO2 with a thickness of about 1100 nm.
After growing two films by chemical vapor deposition (CVI), this is processed by dry etching using a photoresist as a mask to form an n+ doped polycrystalline silicon gate. Next, 5j with a thickness of about 150 nm
A 5i02 film is formed by chemical vapor deposition (CCVD) and then vertically removed by dry etching to form an oxide spacer 8 made of 5i02.
淡にAs+イオンを15 KeVの加速電圧でI X
i O”cn+−”の密度に注入し、続いて窒素中に才
1いて約850℃の条件で20分のアニールを行なう。As+ ions were lightly IXed at an acceleration voltage of 15 KeV.
The implantation is performed to a density of iO"cn+-" followed by annealing in nitrogen at about 850 DEG C. for 20 minutes.
これにより高不純物濃度半導体ソース3aと高不純物濃
度半導体ドレイン3bを形成できる。ここで両者の距#
liLの値は0.6μmとする。次に超高真空中で電子
ビーム蒸着法により、厚さ約200nmのNbを蒸着し
たのちに、これを電子線レジストのパターンをマスクと
し、CF’4ガスを用いた反応性イオン・エツチング法
によって加工し、超電導ソース電極1aと超電導ドレイ
ン電極1bとを形成し、本発明の超電導電界効果トラン
ジスタを作製することができる。As a result, a high impurity concentration semiconductor source 3a and a high impurity concentration semiconductor drain 3b can be formed. Here the distance between the two #
The value of liL is 0.6 μm. Next, Nb was deposited to a thickness of approximately 200 nm by electron beam evaporation in an ultra-high vacuum, and then, using the electron beam resist pattern as a mask, reactive ion etching was performed using CF'4 gas. By processing and forming a superconducting source electrode 1a and a superconducting drain electrode 1b, a superconducting field effect transistor of the present invention can be manufactured.
本実施例においては、高不純物濃度のP+基板6が高不
純物濃度の半導体部分として作用しており、これとチャ
ネルとの距−准Xと、チャネルの長さLとの関係がI、
/X=0.610.4=1.5となるように選ばれてい
るが、この値はL / Xが4/π以上となるように選
んで才昌すば1本発明の[I的を充分に達することがで
きる。In this embodiment, the P+ substrate 6 with a high impurity concentration acts as a semiconductor portion with a high impurity concentration, and the relationship between the distance between this and the channel -X and the length L of the channel is I,
/X = 0.610.4 = 1.5, but this value should be selected so that L / can be fully reached.
次に第2図を用いて1本発明の第2の実施例を説明する
。本実施例においては、n+ドープ多結晶シリコンゲー
ト4を形成した後に、第1の実施例においてはStO□
を使用していたものに変えて、513N4を用いた例を
示している。他の作製の工程は本発明の第1の実施例と
同様で良い。Next, a second embodiment of the present invention will be described using FIG. In this embodiment, after forming the n+ doped polycrystalline silicon gate 4, in the first embodiment, StO□
An example is shown in which 513N4 is used instead of the one that used . Other manufacturing steps may be the same as those in the first embodiment of the present invention.
以上の実施例に才?いては、半導体のソース及びドレイ
ン(3a、3b)についてはn型の半導体を、チャネル
及び高不純物濃度の半導体部分にP型の半導体を用いた
が、これらの領域についてn型とI】型とを入れ換えて
使用しても良い。さらに超電導材料としてはNbを用い
たが、Nbに代えてNbNなどのNbの化合物、Pbの
合金、さらには酸化物超電導体を用いても良いことは言
うまでもない、また半導体の材料としてはSiを用いた
が、InAs、InSb、InP、GaP、GaAs、
もしくはGe等の材料を用いても良いことは言うまでも
ない。Are you skilled in the above examples? In the above, an n-type semiconductor was used for the source and drain (3a, 3b) of the semiconductor, and a p-type semiconductor was used for the channel and the semiconductor portion with high impurity concentration. You can use it by replacing it. Furthermore, although Nb was used as the superconducting material, it goes without saying that Nb compounds such as NbN, Pb alloys, and even oxide superconductors may be used in place of Nb. Also, Si may be used as the semiconductor material. InAs, InSb, InP, GaP, GaAs,
It goes without saying that a material such as Ge may also be used.
以上述べた様に、本発明によれば、デバイスの製造が容
易で、しかもデバイスの動作が安定な超電導電界効果ト
ランジスタを実現できる効果がある。As described above, according to the present invention, it is possible to realize a superconducting field effect transistor which is easy to manufacture and whose operation is stable.
第1図は本発明の第1の実施例による超電導電界効果ト
ランジスタの一部分を示す断面図、第2図は本発明の第
2の実施例による超電導電界効果トランジスタの一部分
を示す断面図である。
1a・・・・・・超電導ソース電極、1b・・・・・・
超電導ドレイン電極、2・・・・・・半導体チャネル、
3a・・・・・・高不純物濃度半導体ソース、3b・・
・・・・高不純物濃度半導体ドレイン、4・・・・・・
n+ドープ多結晶シリコンゲート、5・・・・・・ゲー
ト酸化膜、6・・・・・・高不純物濃度P+基板、7・
・・・・・低不純物濃度エピタキシャル層、8・・・・
・・酸化物スペーサ、9・旧・・窒化シリコン・スペー
サ。FIG. 1 is a sectional view showing a portion of a superconducting field effect transistor according to a first embodiment of the invention, and FIG. 2 is a sectional view showing a portion of a superconducting field effect transistor according to a second embodiment of the invention. 1a...Superconducting source electrode, 1b...
superconducting drain electrode, 2... semiconductor channel,
3a...High impurity concentration semiconductor source, 3b...
...High impurity concentration semiconductor drain, 4...
n+ doped polycrystalline silicon gate, 5...gate oxide film, 6...high impurity concentration P+ substrate, 7.
...Low impurity concentration epitaxial layer, 8...
...Oxide spacer, 9.Old...Silicon nitride spacer.
Claims (1)
れた複数の超電導体から成るソース及びドレインと、上
記半導体中にあって、これを介して上記のソースとドレ
インの間に電流を流すことのでき、しかも上記のソース
及びドレインから超電導波動関数がその中へ染み出すこ
とのできるチャネルと、上記半導体上の上記超電導体間
のチャネルに近接して設けられ、電圧を印加することに
よってチャネル中の可動キャリアの濃度を変化させるこ
とができる制御電極とを有し、前記のソース、及びドレ
インの相互の距離は、ソース及びドレインの双方の超電
導体からの超電導波動関数が重なりを有する程度に選ば
れ、かつこの重なりが半導体チャネル中の可動キャリア
濃度を変化されることによって、変化する超電導電界効
果トランジスタにおいて、上記制御電極は半導体から電
気的に絶縁されており、前記半導体中に少なくとも1つ
の前記半導体が縮退する程度に高い濃度の不純物を含ん
だ高不純物濃度領域を設け、かつ上記高不純物濃度領域
は前記チャネルの下部に設けられていて、チャネル中の
多数キャリアが電子であるようにしてソース及びドレイ
ン間の超電導的な結合を強める場合にあっては上記高不
純物濃度領域の導電性はp型であり、多数キャリアがホ
ールであるようにしてソース及びドレイン間の超電導的
な結合を強める場合にあっては上記高不純物濃度領域の
導電性はn型であることを特徴とする超電導電界効果ト
ランジスタ。 2、特許請求の範囲第1項記載の超電導電界効果トラン
ジスタデバイスにおいて、前記チャネルの長さLと、該
チャネルと前記の高不純物濃度領域との距離xとの比L
/Xは4/π以上の値に選ばれていることを特徴とする
超電導電界効果トランジスタ。 3、特許請求の範囲第1項又は第2項記載の超電導電界
効果トランジスタデバイスにおいて、前記チャネルと前
記高不純物濃度領域との距離Xの値は50nm以上であ
ることを特徴とする超電導電界効果トランジスタ。 4、特許請求の範囲第1項記載の超電導電界効果トラン
ジスタにおいて、前記チャネルを構成する材料はシリコ
ンであって、その不純物濃度は1×10^1^6個/c
m^2以下であることを特徴とする超電導電界効果トラ
ンジスタ。 5、特許請求の範囲第1項記載の超電導電界効果トラン
ジスタにおいて、前記チャネルを構成する材料はInA
s、InSb、GaSb、InP、CaP、GaAs、
もしくはGeより選ばれたることを特徴とする超電導電
界効果トランジスタ。 6、半導体と、その上にオーミック接触をもって設けら
れた複数の超電導体から成るソース及びドレインと、上
記半導体中にあって、これを介して上記のソースとドレ
インの間に電流を流すことのでき、しかも上記のソース
及びドレインから超電導波動関数がその中へ染み出すこ
とのできるチャネルと、上記半導体上の上記超電導体間
のチャネルに近接して設けられ、電圧を印加することに
よってチャネル中の可動キャリアの濃度を変化させるこ
とができる制御電極とを有し、前記のソース、及びドレ
インの相互の距離は、ソース及びドレインの双方の超電
導体からの超電導波動関数が重なりを有する程度に選ば
れ、かつこの重なりが半導体チャネル中の可動キャリア
濃度を変化されることによって、即ち制御電極に電圧を
印加することによって変化する超電導電界効果トランジ
スタにおいて、上記制御電極は半導体から電気的に絶縁
されており、前記半導体中に少なくとも1つの前記半導
体が縮退する程度に高い濃度の不純物を含んだ高不純物
濃度領域を設け、かつ上記高不純物濃度領域は前記のチ
ャネルを囲むごとくに設けられていて、チャネル中の多
数キャリアが電子であるようにしてソース及びドレイン
間の超電導的な結合を強める場合にあっては上記高不純
物濃度領域の導電性はp型であり、多数キャリアがホー
ルであるようにしてソース及びドレイン間の超電導的な
結合を強める場合にあっては上記高不純物濃度領域の導
電性はn型であることを特徴とする超電導電界効果トラ
ンジスタ。 7、特許請求の範囲第6項記載の超電導電界効果トラン
ジスタデバイスにおいて、前記チャネルの長さLと、該
チャネルと前記の高不純物濃度領域との距離Xとの比L
/Xは4/π以上の値に選ばれていることを特徴とする
超電導電界効果トランジスタ。 8、半導体と、その上にオーミック接触をもって設けら
れた複数の超電導体から成るソース及びドレインと、上
記半導体中にあって、これを介して上記のソースとドレ
インの間に電流を流すことのでき、しかも上記のソース
及びドレインから超電導波動関数がその中へ染み出すこ
とのできるチャネルと、上記半導体上の上記超電導体間
のチャネルに近接して設けられ、電圧を印加することに
よってチャネル中の可動キャリアの濃度を変化させるこ
とができる制御電極とを有し、前記のソース、及びドレ
インの相互の距離は、ソース及びドレインの双方の超電
導体からの超電導波動関数が重なりを有する程度に選ば
れ、かつこの重なりが半導体チャネル中の可動キャリア
濃度を変化されることによって、即ち制御電極に電圧を
印加することによって変化する超電導電界効果トランジ
スタにおいて、前記半導体中に少なくとも1つの前記半
導体が縮退する程度に高い濃度のチャネル中の多数キャ
リアが電子であるようにしてソース及びドレイン間の超
電導的な結合を強める場合にあっては上記高不純物濃度
領域の導電性はp型であり、多数キャリアがホールであ
るようにしてソース及びドレイン間の超電導的な結合を
強める場合にあっては上記高不純物濃度領域の導電性は
n型である不純物を含んだ高不純物濃度領域を設ける工
程を少なくとも含んで構成されることを特徴とする超電
導電界効果トランジスタの製造方法。 9、特許請求の範囲第1項又は第6項記載の超電導電界
効果トランジスタを少なくとも含んで構成された集積回
路。 10、特許請求の範囲第1項又は第6項記載の超電導電
界効果トランジスタを少なくとも含んで構成された電子
計算機。[Claims] 1. A source and a drain consisting of a semiconductor and a plurality of superconductors provided thereon with ohmic contact; A channel through which a current can flow and into which a superconducting wave function can seep from the source and drain, and a channel between the superconductor on the semiconductor, and a voltage is applied thereto. and a control electrode that can change the concentration of mobile carriers in the channel, and the distance between the source and drain is such that the superconducting wave functions from both the source and drain superconductors overlap. In a superconducting field effect transistor, the control electrode is electrically insulated from the semiconductor, and the control electrode is electrically insulated from the semiconductor, and the control electrode is electrically insulated from the semiconductor, and the overlap is varied by changing the concentration of mobile carriers in the semiconductor channel. A high impurity concentration region containing an impurity at a concentration high enough to cause degeneration of at least one of the semiconductors is provided, and the high impurity concentration region is provided below the channel, and majority carriers in the channel are electrons. In order to strengthen the superconducting bond between the source and drain in this way, the conductivity of the high impurity concentration region is p-type, and the majority carriers are holes, so that the superconducting bond between the source and drain is strengthened. A superconducting field effect transistor characterized in that the conductivity of the high impurity concentration region is n-type when the coupling is to be strengthened. 2. In the superconducting field effect transistor device according to claim 1, a ratio L between the length L of the channel and the distance x between the channel and the high impurity concentration region;
A superconducting field effect transistor characterized in that /X is selected to be a value of 4/π or more. 3. A superconducting field effect transistor device according to claim 1 or 2, wherein the value of the distance X between the channel and the high impurity concentration region is 50 nm or more. . 4. In the superconducting field effect transistor according to claim 1, the material constituting the channel is silicon, and the impurity concentration is 1×10^1^6 impurities/c.
A superconducting field-effect transistor characterized in that it is less than m^2. 5. In the superconducting field effect transistor according to claim 1, the material constituting the channel is InA.
s, InSb, GaSb, InP, CaP, GaAs,
Or a superconducting field effect transistor characterized by being selected from Ge. 6. A source and a drain consisting of a semiconductor, a plurality of superconductors provided thereon with ohmic contact, and a source and drain in the semiconductor through which a current can flow between the source and drain. , and a channel into which the superconducting wave function can seep out from the source and drain, and a channel between the superconductors on the semiconductor, and the movable wave function in the channel is provided by applying a voltage. and a control electrode capable of changing the concentration of carriers, and the distance between the source and the drain is selected to such an extent that the superconducting wave functions from the superconductors of both the source and the drain overlap, and in a superconducting field effect transistor in which this overlap is changed by changing the concentration of mobile carriers in the semiconductor channel, that is, by applying a voltage to the control electrode, the control electrode is electrically insulated from the semiconductor, A high impurity concentration region containing an impurity at a concentration high enough to degenerate at least one of the semiconductors is provided in the semiconductor, and the high impurity concentration region is provided so as to surround the channel, and the high impurity concentration region is provided so as to surround the channel. When the majority carriers are electrons to strengthen the superconducting bond between the source and the drain, the conductivity of the high impurity concentration region is p-type, and the majority carriers are holes to strengthen the superconducting bond between the source and the drain. A superconducting field effect transistor characterized in that the conductivity of the high impurity concentration region is n-type when the superconducting bond between the drains is strengthened. 7. In the superconducting field effect transistor device according to claim 6, a ratio L between the length L of the channel and the distance X between the channel and the high impurity concentration region
A superconducting field effect transistor characterized in that /X is selected to be a value of 4/π or more. 8. A source and a drain consisting of a semiconductor, a plurality of superconductors provided thereon with ohmic contact, and a source and drain in the semiconductor through which a current can flow between the source and drain. , and a channel into which the superconducting wave function can seep out from the source and drain, and a channel between the superconductors on the semiconductor, and the movable wave function in the channel is provided by applying a voltage. and a control electrode capable of changing the concentration of carriers, and the distance between the source and the drain is selected to such an extent that the superconducting wave functions from the superconductors of both the source and the drain overlap, In a superconducting field effect transistor in which this overlap is changed by changing the concentration of mobile carriers in the semiconductor channel, that is, by applying a voltage to the control electrode, to the extent that at least one of the semiconductors degenerates in the semiconductor. When the superconducting coupling between the source and drain is strengthened by making the majority carriers in the high concentration channel electrons, the conductivity of the high impurity concentration region is p-type, and the majority carriers are holes. In order to strengthen the superconducting coupling between the source and the drain in a certain way, the conductivity of the high impurity concentration region may include at least a step of providing a high impurity concentration region containing an n-type impurity. A method for manufacturing a superconducting field effect transistor, characterized by: 9. An integrated circuit comprising at least the superconducting field effect transistor according to claim 1 or 6. 10. An electronic computer comprising at least the superconducting field effect transistor according to claim 1 or 6.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63035224A JPH01211984A (en) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | Superconducting field effect transistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63035224A JPH01211984A (en) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | Superconducting field effect transistor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01211984A true JPH01211984A (en) | 1989-08-25 |
Family
ID=12435870
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63035224A Pending JPH01211984A (en) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | Superconducting field effect transistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01211984A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06177446A (en) * | 1992-12-11 | 1994-06-24 | Hitachi Ltd | Superconducting device |
-
1988
- 1988-02-19 JP JP63035224A patent/JPH01211984A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06177446A (en) * | 1992-12-11 | 1994-06-24 | Hitachi Ltd | Superconducting device |
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