JPH02119188A - Superconducting transistor and its manufacture - Google Patents

Superconducting transistor and its manufacture

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JPH02119188A
JPH02119188A JP63270719A JP27071988A JPH02119188A JP H02119188 A JPH02119188 A JP H02119188A JP 63270719 A JP63270719 A JP 63270719A JP 27071988 A JP27071988 A JP 27071988A JP H02119188 A JPH02119188 A JP H02119188A
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JP
Japan
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substrate
superconducting
channel
source
film
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JP63270719A
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Japanese (ja)
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Masaru Hisamoto
大 久本
Haruhiro Hasegawa
晴弘 長谷川
Eiji Takeda
英次 武田
Juichi Nishino
西野 壽一
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To realize integration by separating superconducting source and drain electrodes from each other with a thin film channel. CONSTITUTION:Superconducting material of which source and drain electrodes 2 and 3 are made is in a superconducting state in an operating environment under a temperature below the critical temperature of the material. A superconducting wave function is emitted from impurity diffused layers 5 and 5' of respective electrodes which, are brought into contact with the electrodes 2 and 3 and provided with a required interval. At that time, an electric field is applied by a gate electrode 6 through a gate insulating film 7 to a channel 4 which is brought into contact with the electrodes 2 and 3 and provided between the electrodes 2 and 3 and composed of an Si thin film protruding continuously from an Si substrate 1 surface to control the emission of the wave function, so that a superconducting current applied to the channel 4 can be controlled by the electrode 6. With this constitution, as the source and drain electrodes can be provided on the substrate, integration can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超電導現象を利用した超電導トランジスタお
よびその製造方法に係り、特に、集積化に好適な超電導
トランジスタおよびその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a superconducting transistor that utilizes superconducting phenomena and a method for manufacturing the same, and particularly to a superconducting transistor suitable for integration and a method for manufacturing the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の超電導トランジスタは、フィジカルレビュー、ボ
リューム33 (1986年2月)第2042〜204
5頁(Physical Review、 volum
e 33゜February (1986) pp20
42−2045)において論じられている。
Conventional superconducting transistors are described in Physical Review, Volume 33 (February 1986) No. 2042-204.
Page 5 (Physical Review, volume
e 33°February (1986) pp20
42-2045).

ここに述べられた超電導トランジスタの構造では、シリ
コン(Si)基板の表面上に超電導物質から成るソース
・ドレイン電極が所定の間隔を置いて設けられ、かつ、
そのソース・ドレイン電極の間の該Si基板の部分が薄
膜化され、その薄膜化されたSi基板の裏面にS i 
O2膜を介してAflから成るゲート電極が設けられて
いる。
In the structure of the superconducting transistor described herein, source and drain electrodes made of a superconducting material are provided on the surface of a silicon (Si) substrate at a predetermined interval, and
The portion of the Si substrate between the source and drain electrodes is made into a thin film, and Si
A gate electrode made of Afl is provided via an O2 film.

〔発明が解決しようとする課題〕 上記文献に記載されている従来の超電導トランジスタに
おいては、ソース・ドレイン電極が形成されたSi基板
表面と反対側のSi基板裏面にゲート電極が設けである
構成のため、□集積化できない問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] The conventional superconducting transistor described in the above document has a structure in which a gate electrode is provided on the back surface of the Si substrate opposite to the surface of the Si substrate on which the source/drain electrodes are formed. Therefore, there was a problem that □ integration was not possible.

本発明の目的は、基板の一表面上にソース電極、ドレイ
ン電極、ゲート電極を有する構成により集積化を可能と
する超電導トランジスタおよびその製造方法を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to provide a superconducting transistor that can be integrated by having a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode on one surface of a substrate, and a method for manufacturing the same.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の超電導トランジスタは、基板と、該基板上に所
定の微細な間隔を置いて設けられた1対の超電導物質か
ら成るソース・ドレイン電極と、該ソース・ドレイン電
極に接し、両者の間に設けられたチャネルと、該チャネ
ル上に薄い絶縁膜を介して設けられたゲート電極を含ん
で成る。
The superconducting transistor of the present invention includes a substrate, a pair of source/drain electrodes made of a superconducting material provided on the substrate at a predetermined minute interval, and in contact with the source/drain electrodes and between the two. The semiconductor device includes a channel and a gate electrode provided on the channel with a thin insulating film interposed therebetween.

上記チャネルは、望ましくは半導体基板と一体で、該基
板表面と垂直方向に突出する薄膜部から構成される。
The channel is preferably formed of a thin film portion that is integral with the semiconductor substrate and protrudes in a direction perpendicular to the surface of the substrate.

本発明の超電導トランジスタの製造方法は、半導体基板
上に第1のマスクパターンを形成する工程と、当該基板
上に第2のマスク膜を全面堆積する工程と、当該基板面
に対してほぼ垂直にエツチングガスを入射させ、上記第
2のマスク膜の異方性ドライエツチングを行ない、上記
第1のマスクパターンの側壁のみに第2のマスク膜を残
存させて第2のマスクパターンを形成する工程と、該第
2のマスクパターンをマスクとして、当該基板面に対し
てほぼ垂直にエツチングガスを入射させ、当該基板の異
方性ドライエツチングを行ないチャネル部を形成する工
程を具備する。
The method for manufacturing a superconducting transistor of the present invention includes a step of forming a first mask pattern on a semiconductor substrate, a step of depositing a second mask film on the entire surface of the substrate, and a step of depositing a second mask film on the entire surface of the substrate. a step of injecting etching gas to perform anisotropic dry etching of the second mask film, leaving the second mask film only on the sidewalls of the first mask pattern to form a second mask pattern; , using the second mask pattern as a mask, injecting an etching gas substantially perpendicularly to the surface of the substrate to perform anisotropic dry etching of the substrate to form a channel portion.

〔作用〕[Effect]

本発明の超電導トランジスタでは、超電導ソース・ドレ
イン電極が薄膜状チャネルにより隔てられているので、
該チャネルの上にゲート電極を配することができる。従
って、ソース、ドレイン。
In the superconducting transistor of the present invention, the superconducting source and drain electrodes are separated by a thin film channel.
A gate electrode can be placed above the channel. Therefore, source, drain.

ゲート電極を基板上面に形成することができる。A gate electrode can be formed on the top surface of the substrate.

また、本発明の超電導トランジスタの製造方法では、写
真食刻法を用いることによっては困難な微小なチャネル
長を有する上記のような構造の超電導トランジスタを形
成することができる。また、この方法により作製した超
電導トランジスタでは。
Further, in the method for manufacturing a superconducting transistor of the present invention, it is possible to form a superconducting transistor having the above-described structure and having a minute channel length, which is difficult to achieve by using photolithography. In addition, in the superconducting transistor manufactured by this method.

上記チャネル内の表面近傍に、上記ソース・ドレイン電
極のそれぞれと接し、かつ、所定の間隔をおいて高濃度
の不純物ドープ領域を設けることができる。
Highly doped impurity regions can be provided near the surface of the channel, in contact with each of the source and drain electrodes, and spaced apart from each other by a predetermined distance.

〔実施例〕〔Example〕

実施例 1 第1図(a)は1本発明の第1の実施例の超電導トラン
ジスタの平面図、第1図(b)は、第1図(a)のA−
A断面図である。
Embodiment 1 FIG. 1(a) is a plan view of a superconducting transistor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1(b) is a plan view of A- in FIG. 1(a).
It is an A sectional view.

1はSi基板、2.3はそれぞれ超電導物質で形成した
ソース電極、ドレイン電極、4はソース・ドレイン電極
2.3に接し、両者の間に存在し、Si基板1と一体の
該基板面から突出したSi薄腹から成るチャネル、5,
5′はそれぞれソース・ドレイン電極2.3に接し、所
定の間隔を隔てて形成された各電極の不純物拡散層、6
はゲート電極、7はゲート絶縁膜、8は層間絶縁膜、9
はソ−ス引き出し配線、10はドレイン引き出し配線で
ある。
1 is a Si substrate, 2.3 is a source electrode and a drain electrode formed of a superconducting material, and 4 is in contact with the source/drain electrode 2.3, exists between the two, and is integral with the Si substrate 1. a channel consisting of a protruding Si thin belly; 5;
5' is an impurity diffusion layer of each electrode, which is in contact with the source/drain electrode 2.3 and is formed at a predetermined interval;
is a gate electrode, 7 is a gate insulating film, 8 is an interlayer insulating film, 9
10 is a source lead wiring, and 10 is a drain lead wiring.

ソース・ドレイン電極2.3を構成する超電導物質の臨
界温度以下の動作環境において、ソース・ドレイン電極
2,3の物質は、超電導状態となり、超電導波動函数は
、不純物拡散層5.5′からしみ出す。このとき、ゲー
ト電極6によってゲート絶縁膜7を介してチャネル4に
電界を加えることにより、この波動函数のしみ出しを変
化させることができ、ゲート電極6によってチャネル4
を流れる超電導電流を制御できる。
In an operating environment below the critical temperature of the superconducting material constituting the source/drain electrodes 2.3, the materials of the source/drain electrodes 2, 3 are in a superconducting state, and the superconducting wave function is saturated from the impurity diffusion layer 5.5'. put out. At this time, by applying an electric field to the channel 4 through the gate insulating film 7 using the gate electrode 6, the leakage of this wave function can be changed.
The superconducting current that flows through can be controlled.

第2図(a)〜(g)は、第1図に示した超電導トラン
ジスタの製造方法を示す工程断面図である。
FIGS. 2(a) to 2(g) are process cross-sectional views showing a method for manufacturing the superconducting transistor shown in FIG. 1.

まず、Si基板21上に厚さ10〜20nm程度のSi
基板保護用のSi酸化暎(S i O2膜)(図示せず
)を形成した後、厚さ0.5〜1μm程度のSi窒化膜
22を気相成長法により堆積させ、写真食刻法を用いて
これらの2Mをパターニングし、さらに全面に厚さ0.
1〜0.2μm程度のSi酸化膜23を気相成長法によ
り堆積させる(第2図(a))。
First, a Si substrate with a thickness of about 10 to 20 nm is placed on the Si substrate 21.
After forming a Si oxide film (SiO2 film) (not shown) for protecting the substrate, a Si nitride film 22 with a thickness of approximately 0.5 to 1 μm is deposited by vapor phase epitaxy, and then photoetching is performed. These 2M were patterned using the same method, and the entire surface was further patterned with a thickness of 0.
A Si oxide film 23 of about 1 to 0.2 μm is deposited by vapor phase growth (FIG. 2(a)).

次に、81基板表面に対し、垂直にエツチングガスを注
入することにより、RIE (リアクティブイオンエツ
チング)法によりSi酸化膜23を垂直方向に異方的に
エツチングする。これにより、パターニングされたSi
窒化膜22の側壁に、幅r o、os〜0.2μm程度
のSi酸化暎のスペーサ24を形成する(第2図(b)
)。
Next, by injecting etching gas perpendicularly to the surface of the substrate 81, the Si oxide film 23 is anisotropically etched in the perpendicular direction by RIE (reactive ion etching). As a result, the patterned Si
A spacer 24 of Si oxide with a width of about 0.2 μm is formed on the side wall of the nitride film 22 (FIG. 2(b)).
).

このSi酸化膜スペーサ24の幅Fによって、後でSi
基板21の表面に形成するチャネル部の幅が決定される
。幅rは、0.2μm程度、できれば0.1μm以下に
すると、良好な超電導トランジスタチャネルを実現する
ことができる。
Due to the width F of this Si oxide film spacer 24, Si
The width of the channel portion formed on the surface of the substrate 21 is determined. A good superconducting transistor channel can be realized by setting the width r to about 0.2 μm, preferably 0.1 μm or less.

Si窒化膜22をエツチングにより取り除き、Si酸化
膜スペーサ24をマスクとして例えばBF2を20〜4
0keV程度の低エネルギーでイオン打込みし、不純物
濃度10”〜10”(!11−”の浅い不純物拡散[2
5を形成する(第2図(C))。
The Si nitride film 22 is removed by etching, and using the Si oxide film spacer 24 as a mask, for example, 20 to 4
Ion implantation is performed at a low energy of about 0 keV, and shallow impurity diffusion with an impurity concentration of 10" to 10"(!11-") is performed [2
5 (Fig. 2(C)).

ホトレジストではなく、Si酸化暎から成るスペーサ2
4をイオン打込みのマスクとしているため、上記基板を
不活性ガス中でアニールし、ドーピングした不純物を活
性化し、チャネル中央部においては低不純物濃度とした
不純物プロファイルを形成することができる。
Spacer 2 made of Si oxide instead of photoresist
4 is used as a mask for ion implantation, the substrate is annealed in an inert gas, the doped impurities are activated, and an impurity profile with a low impurity concentration can be formed in the center of the channel.

次に、上記スペーサ24をマスクとしてSi基板21を
該基板表面に対し垂直方向に深さt=0.1〜0.5μ
m程度のエツチングを行ない、該基板表面に垂直方向に
突出し、Si基板21と一体の突起部26を形成した後
、スペーサ24をエツチング除去する(第2図(d))
。突起部26がチャネルとなる部分であり、不純物拡散
F!J27.27′を有する。
Next, using the spacer 24 as a mask, the Si substrate 21 is moved vertically to the surface of the substrate to a depth t=0.1 to 0.5 μm.
After etching is performed to a depth of approximately m to form a protrusion 26 that protrudes perpendicularly to the surface of the substrate and is integral with the Si substrate 21, the spacer 24 is removed by etching (FIG. 2(d)).
. The protrusion 26 is a part that becomes a channel, and impurity diffusion F! J27.27'.

このとき、エツチングの深さtを不純物拡散層27.2
7’ の基板側との接合深さより大きくし、不純物拡散
層27.27′を基板表面寄りに形成することにより、
基板内部の寄生チャネルパスを防止することができ、リ
ーク電流による寄生電流成分を抑えることができるため
、超電導トランジスタの特性を良好なものとすることが
できる。
At this time, the etching depth t is set to the impurity diffusion layer 27.2.
By forming the impurity diffusion layers 27 and 27' closer to the substrate surface,
Since parasitic channel paths inside the substrate can be prevented and parasitic current components due to leakage current can be suppressed, the characteristics of the superconducting transistor can be improved.

なお、不純物拡散層27.27’の他の形成方法として
は、第2図(0)においては、不純物をドープしないで
、(d)において、基板エツチングを深さt/2程度で
一旦止め、不純物雰囲気中にさらすことにより導入し、
再び基板エツチングを行なうことにより形成することも
できる。
In addition, as another method for forming the impurity diffusion layers 27 and 27', in FIG. 2(0), no impurity is doped, and in FIG. 2(d), the substrate etching is temporarily stopped at a depth of about t/2, and introduced by exposing it to an impurity atmosphere,
It can also be formed by etching the substrate again.

次に、当該基板全面に超電導物質28を堆積する(第2
図(e))。例えば、ニオブ(Nb)をスパッタ法によ
り堆積し、CF、ガスを用いたスパッタエツチング法に
より第2図Ce)の破線の箇所までエッチバックし、ソ
ース電極29、トレイン電極30を形成する。このとき
、高い印加電圧を加えることにより、エッチバック面を
良好な平面とすることができる。
Next, superconducting material 28 is deposited on the entire surface of the substrate (second
Figure (e)). For example, niobium (Nb) is deposited by sputtering, and etched back to the broken line in FIG. 2C by sputter etching using CF and gas to form the source electrode 29 and the train electrode 30. At this time, by applying a high voltage, the etched back surface can be made into a good flat surface.

また、上記では、深さtのほぼ2倍の厚さにニオブ28
を堆積させたが、深さt程度のニオブを堆積させると、
チャネル26の壁が存在するため、チャネル26上のみ
盛り上がる。そこで、この場合は、その上にレジスト等
の有機膜をスピンコードし、表面を平坦化してからエツ
チングを行なうことにより、チャネル26上の盛り上が
ったニオブのみを除去し、ソース・ドレイン電極29゜
30は有機膜のマスキングにより残すことができる。こ
のようにして、ニオブをエツチングし、第2図(e)の
点線部までニオブを埋めた構造を得ることもできる。
In addition, in the above example, the thickness of niobium 28 is approximately twice the depth t.
However, when niobium is deposited to a depth of t,
Due to the presence of the walls of the channel 26, it rises only above the channel 26. Therefore, in this case, by spin-coating an organic film such as a resist on top of it, flattening the surface, and then etching, only the raised niobium on the channel 26 is removed, and the source/drain electrodes 29° and 30° are removed. can be left behind by masking with an organic film. In this way, it is also possible to obtain a structure in which niobium is etched and niobium is filled up to the dotted line portion in FIG. 2(e).

なお、本実施例では、ソース・ドレイン電極29.30
に用いる超電導物質としてニオブを用いたが、他の超電
導特性を示す材料1例えば、インジウム−鉛合金、ある
いは酸化物超電導体等を用いても同様の効果が得られる
ことは言うまでもない。
Note that in this embodiment, the source/drain electrodes 29.30
Although niobium was used as the superconducting material used in the present invention, it goes without saying that similar effects can be obtained by using other materials exhibiting superconducting properties, such as indium-lead alloys or oxide superconductors.

以下、通常のMOSトランジスタの製造工程と同様に、
当該基板全面にゲート絶縁膜となるSi酸化膜を厚さ2
0nm程度堆積させ、ゲート電極となる多結晶Si膜を
厚さ300nm程度堆積して両者をパターニングして、
ゲート絶縁膜310、ゲート電極320を形成した後、
ゲート電極320上と側壁部にSi酸化膜からなる絶縁
膜330を形成する(第2図(f)’)、ゲート絶縁膜
310としては、堆積したSi酸化膜ではなく、チャネ
ル26の上面を熱酸化してSi酸化膜を成長させてもよ
い。
Hereinafter, in the same way as the normal MOS transistor manufacturing process,
A Si oxide film, which will become a gate insulating film, is deposited on the entire surface of the substrate to a thickness of 2
A polycrystalline Si film, which will become a gate electrode, is deposited to a thickness of about 300 nm and both are patterned.
After forming the gate insulating film 310 and the gate electrode 320,
An insulating film 330 made of a Si oxide film is formed on the gate electrode 320 and on the sidewalls (FIG. 2(f)').The gate insulating film 310 is formed by heating the upper surface of the channel 26 instead of the deposited Si oxide film. A Si oxide film may be grown by oxidation.

次に、パッシベーション膜340を堆積した後、ソース
電極29、ドレイン電極30に対するコンタクト穴をパ
ッシベーション膜“340に開孔し。
Next, after depositing a passivation film 340, contact holes for the source electrode 29 and drain electrode 30 are opened in the passivation film 340.

AQ配線を堆積・パターニングしてソース引き出し配線
350、ドレイン引き出し配線360を形成するのは、
典型的なMoSトランジスタと同様にする。
Depositing and patterning the AQ wiring to form the source lead wiring 350 and drain lead wiring 360 is as follows.
Similar to a typical MoS transistor.

実施例 2 第3図(a)〜(d)は、第1図に示した構造の第2図
とは別の製造方法を示す工程断面図である。
Example 2 FIGS. 3(a) to 3(d) are process sectional views showing a manufacturing method different from that shown in FIG. 2 for the structure shown in FIG. 1.

まず、Si基板31上に厚さlOnm程度のSi基板保
護用のSi酸化膜(図示せず)を形成した後、厚さ0.
5〜1μm程度のSi窒化膜32を気相成長法により堆
積し、これらの2層を写真食刻法を用いてパターニング
する(第3図(a))。
First, a Si oxide film (not shown) for protecting the Si substrate is formed on the Si substrate 31 to a thickness of about 1 Onm, and then a Si oxide film (not shown) to a thickness of about 1 Onm is formed.
A Si nitride film 32 of about 5 to 1 μm is deposited by vapor phase epitaxy, and these two layers are patterned using photolithography (FIG. 3(a)).

次に、Si窒化膜32をマスクとして、Si基板31を
該基板表面に対し垂直方向に深さt=0.1〜0.5μ
m程度エツチングする。この後、基板全面に厚さ0.2
〜0.5μm程度のSi酸化膜33を気相成長法によっ
て堆積し、その上に多結晶Si膜34をSi酸化膜33
のパターニング開口の大きさの172以上の厚さに気相
成長法によって堆積することによって多結晶Si膜34
の上面を平坦化する。次いで、多結晶Si膜34のレベ
ルが第3図(b)に示すように、Si窒化膜32の上面
と下面の間のレベルになるようにエッチバックする。
Next, using the Si nitride film 32 as a mask, the Si substrate 31 is moved vertically to the substrate surface to a depth t=0.1 to 0.5 μm.
Etch approximately m. After this, a thickness of 0.2 is applied to the entire surface of the board.
A Si oxide film 33 of approximately 0.5 μm is deposited by vapor phase growth, and a polycrystalline Si film 34 is deposited on top of the Si oxide film 33.
The polycrystalline Si film 34 is deposited by vapor phase epitaxy to a thickness of 172 or more times the size of the patterned opening.
Flatten the top surface. Next, the polycrystalline Si film 34 is etched back to a level between the upper and lower surfaces of the Si nitride film 32, as shown in FIG. 3(b).

次に、多結晶Si膜34をマスクとしてSi酸化膜33
を等方的なエツチングによりパターニングする。これに
より、Si酸化膜33は多結晶Si膜34のレベル、す
なわち、第3図(b)の破線の位置までエツチングされ
る。
Next, using the polycrystalline Si film 34 as a mask, the Si oxide film 33 is
is patterned by isotropic etching. As a result, the Si oxide film 33 is etched to the level of the polycrystalline Si film 34, that is, to the position indicated by the broken line in FIG. 3(b).

次に、多結晶Si膜34およびSi窒化膜32をエツチ
ングによって取り除いた後、基板全面にSi酸化膜35
を厚さ0.3μm程度堆積し、その上にパターニングし
たホトレジスト膜36を形成する(第3図(C))。
Next, after removing the polycrystalline Si film 34 and the Si nitride film 32 by etching, a Si oxide film 35 is formed on the entire surface of the substrate.
is deposited to a thickness of about 0.3 μm, and a patterned photoresist film 36 is formed thereon (FIG. 3(C)).

次に、余分な部分までエツチングされるのを防止するた
めのホトレジスト膜36をマスクにSi酸化膜35を該
基板表面に対し垂直方向に異方的にエツチングし、Si
酸化膜33の側壁に幅rのSi酸化膜スペーサ37を形
成する(第3図(d))。
Next, the Si oxide film 35 is anisotropically etched in the direction perpendicular to the substrate surface using the photoresist film 36 as a mask to prevent unnecessary etching.
A Si oxide film spacer 37 having a width r is formed on the side wall of the oxide film 33 (FIG. 3(d)).

次に、Si酸化膜スペーサ37をマスクにRIE法を用
いてSi基板31を該基板表面に対し垂直方向に異方的
にエツチングし、第3図(d)の点線に示すように、該
基板表面に垂直方向に突出し、Si基板21と一体のチ
ャネルとなる突起部38を形成する。後の工程は、第2
図と同様に行なうことができる。
Next, using the Si oxide film spacer 37 as a mask, the Si substrate 31 is anisotropically etched in a direction perpendicular to the surface of the substrate using the RIE method, so that the substrate is etched as shown by the dotted line in FIG. 3(d). A protrusion 38 is formed that protrudes perpendicularly to the surface and becomes a channel integral with the Si substrate 21. The subsequent process is the second
This can be done in the same way as shown in the figure.

本実施例では、ソースあるいはドレインを片側ずつマス
キングして保護しながらも自己整合的に幅r=o、os
〜0.1μmのチャネルを形成できる。
In this example, while masking and protecting the source or drain on each side, the width r=o, os is self-aligned.
~0.1 μm channels can be formed.

第2図、第3図に示した製造方法では、微細なホトマス
クを用いずに、エツチングによって、さらに詳しく言え
ば、Si酸化膜(第2図の23、第3図の35)の厚さ
によって、チャネル幅rを良好に制御できる利点がある
In the manufacturing method shown in FIGS. 2 and 3, etching is performed without using a fine photomask, and more specifically, the thickness of the Si oxide film (23 in FIG. 2, 35 in FIG. 3) is , there is an advantage that the channel width r can be well controlled.

上記実施例の構造では、ソース・ドレイン電極、ゲート
電極を基板上面に形成するので、従来のMOSFETを
用いた場合と同様に素子を集積化し、回路を構成するこ
とができる。
In the structure of the above embodiment, the source/drain electrodes and the gate electrode are formed on the upper surface of the substrate, so elements can be integrated and a circuit can be constructed in the same way as when using a conventional MOSFET.

実施例 3 第4図(a)、(b)は、2個の超電導トランジスタを
つなげた第3の実施例を示す。(a)は断面図、(b)
は平面レイアウト図である。
Example 3 FIGS. 4(a) and 4(b) show a third example in which two superconducting transistors are connected. (a) is a cross-sectional view, (b)
is a plan layout diagram.

41はSi基板、42.43はそれぞれ超電導ソース電
極、ドレイン電極、44はSi基板1と一体の該基板面
から突出したSi薄膜から成るチャネル、45.45′
はそれぞれソース・ドレイン電IJii42.43の不
純物拡散層、46はゲート電極、47はゲート絶縁膜、
48は層間絶縁膜、49はソース引き出し配線、50は
ドレイン引き出し配線である。
41 is a Si substrate, 42.43 is a superconducting source electrode and a drain electrode, respectively; 44 is a channel made of a Si thin film that is integrated with the Si substrate 1 and protrudes from the substrate surface; 45.45'
are the impurity diffusion layers of the source and drain electrodes IJii42 and 43, respectively, 46 is the gate electrode, 47 is the gate insulating film,
48 is an interlayer insulating film, 49 is a source lead wiring, and 50 is a drain lead wiring.

本実施例では、ゲート幅の加工寸法Wgまたはゲート間
隔Wp程度の大きさで集積していくことができる。その
ため、例えば0.5μmのデザインルールを用いると、
通常のMOS)−ランリスタの場合と同様にWg (w
p)が約0.5μmのメモリやロジックの超電導集積回
路を実現できる。
In this embodiment, it is possible to integrate the gate width with a processing dimension Wg or a gate interval Wp. Therefore, for example, if a design rule of 0.5 μm is used,
Wg (w
It is possible to realize superconducting integrated circuits for memory and logic with p) of approximately 0.5 μm.

なお、第4図(c)の断面図に示すように1本発明によ
る超電導トランジスタを通常のMoSトランジスタと組
み合わせることもできる。 (c)図において、52,
53は不純物拡散層によるソース、ドレイン領域である
Note that, as shown in the cross-sectional view of FIG. 4(c), a superconducting transistor according to the present invention can be combined with a normal MoS transistor. (c) In the figure, 52,
Reference numeral 53 indicates source and drain regions formed by impurity diffusion layers.

実施例 4 第5図(a)は、超電導トランジスタを2個つなげた第
4の実施例の平面レイアウト図、(b)は、(a)のA
−A断面図である。本実施例は、大きな超電導電流を得
るため、チャネル幅を大きくした例である。
Example 4 FIG. 5(a) is a plan layout diagram of a fourth example in which two superconducting transistors are connected, and FIG. 5(b) is a plan view of A in (a).
-A sectional view. This example is an example in which the channel width is increased in order to obtain a large superconducting current.

51はSi基板、52.53はそれぞれ超電導ソース電
極、ドレイン電極、54はSi基板1と一体の該基板面
から突出したSi薄膜から成るチャネル、56はゲート
電極、57はゲート絶縁膜、58は層間絶縁膜、59は
ソース引き出し配線、5oはドレイン引き出し配線であ
る。なお、ソース・ドレイン電極42.43の不純物拡
散層は図示省略しである。本実施例では、(a)の平面
図に特徴が示されるように、チャネル54が閉じた環状
になっているので、該チャネルの内外によってソース電
極52とドレイン電極53を隔てることができる。
51 is a Si substrate, 52 and 53 are a superconducting source electrode and a drain electrode, respectively, 54 is a channel made of a Si thin film that is integral with the Si substrate 1 and protrudes from the substrate surface, 56 is a gate electrode, 57 is a gate insulating film, and 58 is a An interlayer insulating film, 59 a source lead wiring, and 5o a drain lead wiring. Note that the impurity diffusion layers of the source/drain electrodes 42 and 43 are not shown. In this embodiment, as shown in the plan view of (a), the channel 54 has a closed annular shape, so that the source electrode 52 and the drain electrode 53 can be separated from each other by the inside and outside of the channel.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、超電導トランジ
スタのソース、ドレイン、ゲート電極を基板上に設ける
ことができるので、集積化することができる。また、基
板表面付近にのみ不純物拡散層を形成できるので、基板
内部の寄生チャネルパスを防止することができ、リーク
電流による寄生電流成分を抑えることができ、超電導ト
ランジスタの特性を向上できる。
As described above, according to the present invention, the source, drain, and gate electrodes of a superconducting transistor can be provided on a substrate, so that integration can be achieved. Furthermore, since the impurity diffusion layer can be formed only near the surface of the substrate, parasitic channel paths inside the substrate can be prevented, parasitic current components due to leakage current can be suppressed, and the characteristics of the superconducting transistor can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)は、本発明の第1の実施例の超電導トラン
ジスタの平面図、第1図(b)は、第1図(a)のA−
A断面図、第2図(a)〜(g)は、第1図に示した超
電導トランジスタの製造方法を示す工程断面図、第3図
(a)〜(d)は、第1図に示した構造の第2図とは別
の製造方法を示す工程断面図、第4図(a)、(b)は
、本発明の第3の実施例を示す断面図および平面レイア
ウト図、第4図(c)は別の構成例を示す断面図、第5
図(a)は、超電導トランジスタを2個つなげた第4の
実施例の平面レイアウト図、(b)は、(a)のA−A
断面図である。 1・・・Si基板 2・・超電導ソース電極 3・・・超電導ドレイン電極 4・・・チャネル 5.5′・・・不純物拡散層 6・・ゲート電極 7・・・ゲート絶縁膜 8・・・層間絶縁膜 9・・・ソース引き出し配線 10・・・ドレイン引き出し配線 21・・・Si基板 22・・・Si窒化膜 23・・・Si酸化膜 24・・・Si酸化膜スペーサ 25・・・不純物拡散層 26・・・突起部(チャネル) 27.27’・・・不純物拡散層 28・・・超電導物質 29・・・ソース電極 30・・・ドレイン電極 310・・・ゲート絶縁膜 320・・・ゲート電極 330・・・絶縁膜 340・・・パッジベージ目ン膜 350・・・ソース引き出し配線 360・・・ドレイン引き出し配線 31・・・Si基板 32・・・Si窒化膜 33・・・Si酸化膜 34・・・多結晶Si膜 35・・・Si酸化膜 36・・・ホトレジスト膜 37・・・Si酸化膜スペーサ 38・・・突起部(チャネル) 41・・・Si基板 42・・・超電導ソース電極 43・・・超電導ドレイン電極 44・・・チャネル 45.45’・・・不純物拡散層 46・・・ゲート電極 47・・・ゲート絶縁膜 48・・・層間絶縁膜 49・・・ソース引き出し配線 50・・・ドレイン引き出し配線 52・・・ソース不純物拡散層 53・・・ドレイン不純物拡散層 51・・・Si基板 52・・・超電導ソース電極 53・・・超電導ドレイン電極 54・・・チャネル 56・・・ゲート電極 57・・・ゲート絶縁膜 58・・・層間絶縁膜 59・・・ソース引き出し配線 50・・・ドレイン引き出し配線
FIG. 1(a) is a plan view of a superconducting transistor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1(b) is a plan view of a superconducting transistor according to a first embodiment of the present invention.
A sectional view, FIGS. 2(a) to (g) are process sectional views showing the method for manufacturing the superconducting transistor shown in FIG. 1, and FIGS. 3(a) to (d) are the steps shown in FIG. FIGS. 4(a) and 4(b) are cross-sectional views showing a manufacturing method different from those shown in FIG. 2 of the structure shown in FIG. (c) is a cross-sectional view showing another configuration example, the fifth
Figure (a) is a plan layout diagram of the fourth embodiment in which two superconducting transistors are connected, and (b) is A-A in (a).
FIG. 1...Si substrate 2...Superconducting source electrode 3...Superconducting drain electrode 4...Channel 5.5'...Impurity diffusion layer 6...Gate electrode 7...Gate insulating film 8... Interlayer insulating film 9... Source lead-out wiring 10... Drain lead-out wiring 21... Si substrate 22... Si nitride film 23... Si oxide film 24... Si oxide film spacer 25... Impurity Diffusion layer 26... Projection (channel) 27.27'... Impurity diffusion layer 28... Superconducting material 29... Source electrode 30... Drain electrode 310... Gate insulating film 320... Gate electrode 330...Insulating film 340...Pudge page film 350...Source lead wiring 360...Drain lead wiring 31...Si substrate 32...Si nitride film 33...Si oxide film 34... Polycrystalline Si film 35... Si oxide film 36... Photoresist film 37... Si oxide film spacer 38... Projection (channel) 41... Si substrate 42... Superconducting source Electrode 43...Superconducting drain electrode 44...Channel 45.45'...Impurity diffusion layer 46...Gate electrode 47...Gate insulating film 48...Interlayer insulating film 49...Source lead wiring 50... Drain lead wiring 52... Source impurity diffusion layer 53... Drain impurity diffusion layer 51... Si substrate 52... Superconducting source electrode 53... Superconducting drain electrode 54... Channel 56... ...Gate electrode 57...Gate insulating film 58...Interlayer insulating film 59...Source lead-out wiring 50...Drain lead-out wiring

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、基板と、該基板上に所定の微細な間隔を置いて設け
られた1対の超電導物質から成るソース・ドレイン電極
と、該ソース・ドレイン電極に接し、両者の間に設けら
れたチャネルと、該チャネル上に薄い絶縁膜を介して設
けられたゲート電極を含んで成る超電導トランジスタ。 2、上記チャネルが上記基板と一体で、該基板表面と垂
直方向に突出する薄膜部から成ることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の超電導トランジスタ。 3、上記チャネル内の表面近傍に、上記ソース・ドレイ
ン電極のそれぞれと接し、かつ、所定の間隔をおいて高
濃度の不純物ドープ領域が設けられていることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の超電導トランジスタ。 4、特許請求の範囲第1項、第2項、第3項のいずれか
に記載の超電導トランジスタを用いた集積回路。 5、超電導電流により情報を保持するメモリ部を具備す
る超電導記憶素子において、特許請求の範囲第1項、第
2項、第3項のいずれかに記載の超電導トランジスタを
用いて、上記メモリ部の超電導電流にアクセスすること
を特徴とする超電導記憶素子。 6、半導体基板上に第1のマスクパターンを形成する工
程と、当該基板上に第2のマスク膜を全面堆積する工程
と、当該基板面に対してほぼ垂直にエッチングガスを入
射させ、上記第2のマスク膜の異方性ドライエッチング
を行ない、上記第1のマスクパターンの側壁のみに第2
のマスク膜を残存させて第2のマスクパターンを形成す
る工程と、該第2のマスクパターンをマスクとして、当
該基板面に対してほぼ垂直にエッチングガスを入射させ
、当該基板の異方性ドライエッチングを行ないチャネル
部を形成する工程を具備することを特徴とする超電導ト
ランジスタの製造方法。
[Claims] 1. A substrate, a pair of source/drain electrodes made of a superconducting material provided on the substrate at a predetermined minute interval, and in contact with the source/drain electrodes and between the two. A superconducting transistor comprising a channel provided on the channel and a gate electrode provided on the channel with a thin insulating film interposed therebetween. 2. The superconducting transistor according to claim 1, wherein the channel is integral with the substrate and consists of a thin film portion protruding in a direction perpendicular to the surface of the substrate. 3. Highly doped impurity regions are provided near the surface of the channel in contact with each of the source and drain electrodes and spaced apart from each other by a predetermined distance. The superconducting transistor described in Section 1. 4. An integrated circuit using the superconducting transistor according to any one of claims 1, 2, and 3. 5. In a superconducting memory element comprising a memory section that retains information using a superconducting current, the superconducting transistor according to any one of claims 1, 2, and 3 is used to store information in the memory section. A superconducting memory element characterized by accessing a superconducting current. 6. A step of forming a first mask pattern on a semiconductor substrate, a step of depositing a second mask film on the entire surface of the substrate, and a step of injecting an etching gas almost perpendicularly to the surface of the substrate, Anisotropic dry etching is performed on the mask film No. 2, and the second mask film is etched only on the sidewalls of the first mask pattern.
a step of forming a second mask pattern by leaving the mask film of the substrate, and using the second mask pattern as a mask, injecting etching gas almost perpendicularly to the surface of the substrate to anisotropically dry the substrate. 1. A method of manufacturing a superconducting transistor, comprising the step of etching to form a channel portion.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5326988A (en) * 1990-04-16 1994-07-05 Nec Corporation Superconducting switching device and method of manufacturing same

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