JPH0380578A - 超電導トランジスタの製造方法 - Google Patents
超電導トランジスタの製造方法Info
- Publication number
- JPH0380578A JPH0380578A JP2129957A JP12995790A JPH0380578A JP H0380578 A JPH0380578 A JP H0380578A JP 2129957 A JP2129957 A JP 2129957A JP 12995790 A JP12995790 A JP 12995790A JP H0380578 A JPH0380578 A JP H0380578A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting
- thin film
- composition
- phase
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 39
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 279
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 93
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 72
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 42
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 20
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 2
- WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N bismuth(iii) oxide Chemical compound O=[Bi]O[Bi]=O WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 abstract 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 abstract 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 15
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 14
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 14
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 10
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 8
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004247 CaCu Inorganic materials 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 229910000978 Pb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002347 SrOx Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000001017 electron-beam sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/10—Junction-based devices
- H10N60/128—Junction-based devices having three or more electrodes, e.g. transistor-like structures
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
- Y10S505/70—High TC, above 30 k, superconducting device, article, or structured stock
- Y10S505/701—Coated or thin film device, i.e. active or passive
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
- Y10S505/70—High TC, above 30 k, superconducting device, article, or structured stock
- Y10S505/701—Coated or thin film device, i.e. active or passive
- Y10S505/702—Josephson junction present
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
- Y10S505/725—Process of making or treating high tc, above 30 k, superconducting shaped material, article, or device
- Y10S505/73—Vacuum treating or coating
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
- Y10S505/725—Process of making or treating high tc, above 30 k, superconducting shaped material, article, or device
- Y10S505/73—Vacuum treating or coating
- Y10S505/731—Sputter coating
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は近年注目を浴びている酸化物超電導材料を用い
た超電導素子、超電導トランジスタ及び超電導細条の製
造方法に関する。
た超電導素子、超電導トランジスタ及び超電導細条の製
造方法に関する。
（ロ）従来の技術
超電導トランジスタとして、近接効果型トランジスタが
提案されている（西野他「超電導トランジスタ」応用物
理第５６巻第６号（１９８７） Ｐ７５２〜７５６参照
）。
提案されている（西野他「超電導トランジスタ」応用物
理第５６巻第６号（１９８７） Ｐ７５２〜７５６参照
）。
これは、超電導体と常電導体を密着させると超電導体側
から常電導体側へクーパ一対がしみ出して、常電導体側
への染みだし距離程度の薄い層に超電導を誘発する近接
効果を利用したものである。即ち、常電導膜Ｎを超電導
膜Ｓで挟んだＳＮＳ接合で、Ｎの膜厚がしみ出し距離程
度であると、近接効果のためにクーパ一対がＳ膜間を行
き米できるようになる。しみ出し距離は常電導体内のコ
ヒーレンス長さに相当する量で、温度の低下と共に大き
くなり、また自由電子の濃度と共に増大する。
から常電導体側へクーパ一対がしみ出して、常電導体側
への染みだし距離程度の薄い層に超電導を誘発する近接
効果を利用したものである。即ち、常電導膜Ｎを超電導
膜Ｓで挟んだＳＮＳ接合で、Ｎの膜厚がしみ出し距離程
度であると、近接効果のためにクーパ一対がＳ膜間を行
き米できるようになる。しみ出し距離は常電導体内のコ
ヒーレンス長さに相当する量で、温度の低下と共に大き
くなり、また自由電子の濃度と共に増大する。
金属の自由電子濃度を変えるのは難しいが、半導体を用
いると半導体の電流を運ぶキャリアを電場によって接合
部に引き寄せて接合部でのキャリア濃度を電界効果トラ
ンジスタのように変えることができる。
いると半導体の電流を運ぶキャリアを電場によって接合
部に引き寄せて接合部でのキャリア濃度を電界効果トラ
ンジスタのように変えることができる。
近接効果型トランジスタは、この半導体を用いたもので
あり、第１７図に示すように、シリコン単結晶板５１上
に、ソース電極５２とドレイン電極５３を形成すると共
にシリコン単結晶板５１の下面にゲート電極５４を形成
するものであり、各電極を鉛合金の超電導体にて構成す
るものである。図中、５５．５６．５７は絶縁膜である
。
あり、第１７図に示すように、シリコン単結晶板５１上
に、ソース電極５２とドレイン電極５３を形成すると共
にシリコン単結晶板５１の下面にゲート電極５４を形成
するものであり、各電極を鉛合金の超電導体にて構成す
るものである。図中、５５．５６．５７は絶縁膜である
。
他の従来例としてトンネル注入型超電導トランジスタが
提案されている。このトンネル注入型超電導トランジス
タの概念構造は、例えば、ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩ
ＯＮＳ ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣ３，ＶＯＬ、ＭＡＧ−
２１，ＮＯ，２，ＭＡＲ，１９８５’Ａ ＮＥＷ ５Ｕ
ＰＥＲＣＯＮＤＵＣＴＩＮＧ ＢＡＳＥ ＴＲＡＮＳＩ
ＳＴＯＲ，Ｐ、７２１〜７２４、あるいは同誌ＶＯＬ、
ＭＡＧ−１９，Ｎｏ、 ３． ＭＡＹ １９８３ ’
ＱＵＩＴＥＲＯＮ、 Ｐ、１２０３−１２９５に示され
ている。即ち、第１８図に示すように、半導体からなる
コレクタ領域６１と、コレクタ領域６１に接した超電導
体からなるベース領域６２と、このベース領域６２にト
ンネル現象が起こり得る極めて薄い絶縁層６３を介して
設けられた超電導体からなるエミッタ領域６４とから構
成されている。
提案されている。このトンネル注入型超電導トランジス
タの概念構造は、例えば、ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩ
ＯＮＳ ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣ３，ＶＯＬ、ＭＡＧ−
２１，ＮＯ，２，ＭＡＲ，１９８５’Ａ ＮＥＷ ５Ｕ
ＰＥＲＣＯＮＤＵＣＴＩＮＧ ＢＡＳＥ ＴＲＡＮＳＩ
ＳＴＯＲ，Ｐ、７２１〜７２４、あるいは同誌ＶＯＬ、
ＭＡＧ−１９，Ｎｏ、 ３． ＭＡＹ １９８３ ’
ＱＵＩＴＥＲＯＮ、 Ｐ、１２０３−１２９５に示され
ている。即ち、第１８図に示すように、半導体からなる
コレクタ領域６１と、コレクタ領域６１に接した超電導
体からなるベース領域６２と、このベース領域６２にト
ンネル現象が起こり得る極めて薄い絶縁層６３を介して
設けられた超電導体からなるエミッタ領域６４とから構
成されている。
（ハ）発明が解決しようとする課題
従来の近接効果型トランジスタを製造するには、半導体
と超電導体の積層化が必要である。半導体上に高温酸化
物超電導薄膜を形成する場合、形成時の基板温度を８０
０℃以上にする必要があり、半導体との相互拡散などの
ため特性が劣化する。このため、高温酸化物超電導薄膜
と半導体との積層化が困難であり、成功していなかった
。
と超電導体の積層化が必要である。半導体上に高温酸化
物超電導薄膜を形成する場合、形成時の基板温度を８０
０℃以上にする必要があり、半導体との相互拡散などの
ため特性が劣化する。このため、高温酸化物超電導薄膜
と半導体との積層化が困難であり、成功していなかった
。
また、トンネル注入型超電導トランジスタにあっては、
その概念構造が提案されているものの、トランジスタ動
作をする具体的構造の提案は未だなされていない。又、
いずれもＮｂ系の材料を用いた構造の提案であって、液
体へりニウムを用いなければならない超低温中で作動す
るトランジスタであり、最近注目を浴びている液体窒素
を用いた高温酸化物超電導体材料を用いることについて
は何ら言及するところがない。
その概念構造が提案されているものの、トランジスタ動
作をする具体的構造の提案は未だなされていない。又、
いずれもＮｂ系の材料を用いた構造の提案であって、液
体へりニウムを用いなければならない超低温中で作動す
るトランジスタであり、最近注目を浴びている液体窒素
を用いた高温酸化物超電導体材料を用いることについて
は何ら言及するところがない。
本発明はかかる点に鑑み発明されたものにして、高温酸
化物超電導薄膜を用いた超電導素子、超電導トランジス
タ及び超電導細条の製造方法を提供せんとするものであ
る。
化物超電導薄膜を用いた超電導素子、超電導トランジス
タ及び超電導細条の製造方法を提供せんとするものであ
る。
（ニ）課題を解決するための手段
第１の発明による超電導素子の製造方法は、絶縁性基板
表面に非超電導相状態にある超電導組成薄膜を被着し、
その超電導組成薄膜表面にこの薄膜内に導入されること
によってその薄膜を超電導相に変更する素材を含む材料
薄膜を被着した後、熱処理を施してこの材料薄膜を上記
超電導組成薄膜中に導入して超電導相に変更することを
特徴とするものである。
表面に非超電導相状態にある超電導組成薄膜を被着し、
その超電導組成薄膜表面にこの薄膜内に導入されること
によってその薄膜を超電導相に変更する素材を含む材料
薄膜を被着した後、熱処理を施してこの材料薄膜を上記
超電導組成薄膜中に導入して超電導相に変更することを
特徴とするものである。
第２の発明による超電導トランジスタの製造方法は、絶
縁性基板表面に非超電導相状態にある超電導組成薄膜を
被着し、その超電導組成薄膜表面に該薄膜内に導入され
ることによってその薄膜を超電導相に変更する素材を含
む一対の材料薄膜を微小間隙を置いて被着した後、熱処
理を施してこの材料薄膜の前記素材を上記超電導組成薄
膜中に導入して微小間隙を置いた一対の超電導領域とし
てソース、ドレイン各領域とし、そのソース、ドレイン
両領域に跨って絶縁膜を介したゲート電極を設けること
を特徴とするものである。
縁性基板表面に非超電導相状態にある超電導組成薄膜を
被着し、その超電導組成薄膜表面に該薄膜内に導入され
ることによってその薄膜を超電導相に変更する素材を含
む一対の材料薄膜を微小間隙を置いて被着した後、熱処
理を施してこの材料薄膜の前記素材を上記超電導組成薄
膜中に導入して微小間隙を置いた一対の超電導領域とし
てソース、ドレイン各領域とし、そのソース、ドレイン
両領域に跨って絶縁膜を介したゲート電極を設けること
を特徴とするものである。
第３の発明による超電導トランジスタの製造方法は、絶
縁性基板表面に半導体相状態にある第１の超電導組成薄
膜を被着する工程、その超電導組成薄膜表面の所定の個
所に該薄膜内に導入されることによってその薄膜を超電
導相に変更する素材を含む第１の材料薄膜を被着する工
程、少なくともこの材料薄膜上に絶縁性薄膜を形成する
工程、この絶縁性薄膜上に上記第１の材料薄膜に対応し
た個所に超電導組成薄膜内に導入されることによってそ
の薄膜を超電導相に変更する素材を含む第２の材料薄膜
を被着する工程、この第２の材料薄膜表面に半導体相状
態にある第２の超電導組成薄膜を形成する工程、及び前
記第１の超電導組成薄膜ないし第２の超電導組成薄膜を
熱処理する工程、からなり、この熱処理によって、第１
及び第２の超電導組成薄膜に、各超電導組成薄膜に隣接
する前記第１及び第２の材料薄膜における前記超電導相
に変更する素材を導入して第１及び第２の超電導組成薄
膜を超電導相に変更し、第１の超電導組成薄膜をコレク
タとし、この第１の超電導組成薄膜内の超電導相をベー
スとし、前記第２の超電導組成薄膜内の超電導相をエミ
ッタとすることを特徴とするものである。
縁性基板表面に半導体相状態にある第１の超電導組成薄
膜を被着する工程、その超電導組成薄膜表面の所定の個
所に該薄膜内に導入されることによってその薄膜を超電
導相に変更する素材を含む第１の材料薄膜を被着する工
程、少なくともこの材料薄膜上に絶縁性薄膜を形成する
工程、この絶縁性薄膜上に上記第１の材料薄膜に対応し
た個所に超電導組成薄膜内に導入されることによってそ
の薄膜を超電導相に変更する素材を含む第２の材料薄膜
を被着する工程、この第２の材料薄膜表面に半導体相状
態にある第２の超電導組成薄膜を形成する工程、及び前
記第１の超電導組成薄膜ないし第２の超電導組成薄膜を
熱処理する工程、からなり、この熱処理によって、第１
及び第２の超電導組成薄膜に、各超電導組成薄膜に隣接
する前記第１及び第２の材料薄膜における前記超電導相
に変更する素材を導入して第１及び第２の超電導組成薄
膜を超電導相に変更し、第１の超電導組成薄膜をコレク
タとし、この第１の超電導組成薄膜内の超電導相をベー
スとし、前記第２の超電導組成薄膜内の超電導相をエミ
ッタとすることを特徴とするものである。
第４の発明による超電導トランジスタの製造方法は、請
求項（２）又は（３）記載の発明において、非超電導相
状態又は半導体相状態にある超電導組成薄膜がＢ１５ｒ
ＣａＣｕＯ組戒からなり、その組成における超電導とな
るｍ戊比に比してＢｉの比が小さいものであり、前記一
対の材料薄膜がＢｉ酸化物であることを特徴とするもの
である。
求項（２）又は（３）記載の発明において、非超電導相
状態又は半導体相状態にある超電導組成薄膜がＢ１５ｒ
ＣａＣｕＯ組戒からなり、その組成における超電導とな
るｍ戊比に比してＢｉの比が小さいものであり、前記一
対の材料薄膜がＢｉ酸化物であることを特徴とするもの
である。
第５の発明による超電導トランジスタの製造方法は、請
求項（４）記載の発明において、非超電導相状態又は半
導体相状態にある超電導組成薄膜の膜厚をｄとし、前記
一対の材料薄膜の膜厚をＸとするとき、０，０２ｄ ＜
ｘ ＜０．１７ｄであることを特徴とするものである
。
求項（４）記載の発明において、非超電導相状態又は半
導体相状態にある超電導組成薄膜の膜厚をｄとし、前記
一対の材料薄膜の膜厚をＸとするとき、０，０２ｄ ＜
ｘ ＜０．１７ｄであることを特徴とするものである
。
第６の発明による超電導トランジスタの製造方法は、請
求項（２）記載の発明において、非超電導相状態にある
超電導組成薄膜がＳ ｒｃａｃｕｏ組戊であり、前記一
対の材料薄膜がＢｉ酸化物であることを特徴とするもの
である。
求項（２）記載の発明において、非超電導相状態にある
超電導組成薄膜がＳ ｒｃａｃｕｏ組戊であり、前記一
対の材料薄膜がＢｉ酸化物であることを特徴とするもの
である。
第７の発明による超電導トランジスタの製造方法は、請
求項（６）記載の発明において、非超電導相状態にある
超電導組成薄膜の膜厚をｄとし、前記一対の材料薄膜の
膜厚をＸとするとき、０．３ｄ＜ｘ＜０．８ｄであるこ
とを特徴とするものである。
求項（６）記載の発明において、非超電導相状態にある
超電導組成薄膜の膜厚をｄとし、前記一対の材料薄膜の
膜厚をＸとするとき、０．３ｄ＜ｘ＜０．８ｄであるこ
とを特徴とするものである。
第８の発明による超電導トランジスタの製造方法は、請
求項（２）記載の発明において、非超電導相状態にある
超電導組成薄膜がＢ ｉ Ｓ ｒｃｕｏ組戊であり、前
記一対の材料薄膜がＣａフッ化物であることを特徴とす
るものである。
求項（２）記載の発明において、非超電導相状態にある
超電導組成薄膜がＢ ｉ Ｓ ｒｃｕｏ組戊であり、前
記一対の材料薄膜がＣａフッ化物であることを特徴とす
るものである。
第９の発明による超電導トランジスタの製造方法は、請
求項（８）記載の発明において、非超電導相状態にある
超電導組成薄膜の膜厚をｄとし、前記一対の材料薄膜の
膜厚をＸとするとき、０．３ｄ＜ ｘ ＜ １．０ｄで
あることを特徴とするものである。
求項（８）記載の発明において、非超電導相状態にある
超電導組成薄膜の膜厚をｄとし、前記一対の材料薄膜の
膜厚をＸとするとき、０．３ｄ＜ ｘ ＜ １．０ｄで
あることを特徴とするものである。
第１０の発明による超電導細条の製造方法は、非超電導
相状態にある超電導組成膜表面にこの膜内に導入するこ
とによってその膜を超電導相に変更する素材を含む複数
の材料薄膜細条をそれぞれ間隔をおいて被着した後、熱
処理を施してこの材料薄膜細条を前記超電導組成膜表面
Ｒ入してそれぞれ隔離された複数の超電導細条を得るこ
とを特徴とするものである。
相状態にある超電導組成膜表面にこの膜内に導入するこ
とによってその膜を超電導相に変更する素材を含む複数
の材料薄膜細条をそれぞれ間隔をおいて被着した後、熱
処理を施してこの材料薄膜細条を前記超電導組成膜表面
Ｒ入してそれぞれ隔離された複数の超電導細条を得るこ
とを特徴とするものである。
（ホ）作用
第１、第２及び第３の発明は、いずれも、絶縁性基板表
面上の非超電導相状態、具体的には半導体相状態にある
超電導組成薄膜の所望個所にこの薄膜内に導入されるこ
とによってその薄膜を超電導相に変更する素材を含む材
料薄膜を被着した後、熱処理を施すことによって、上記
材料薄膜の素材を超電導組成薄膜の所望個所に導入して
この所望個所を超電導相に変更する点に特徴を有する。
面上の非超電導相状態、具体的には半導体相状態にある
超電導組成薄膜の所望個所にこの薄膜内に導入されるこ
とによってその薄膜を超電導相に変更する素材を含む材
料薄膜を被着した後、熱処理を施すことによって、上記
材料薄膜の素材を超電導組成薄膜の所望個所に導入して
この所望個所を超電導相に変更する点に特徴を有する。
従って、超電導組成薄膜の所望個所は超電導相となり、
残余の部分は半導体相のままであり、高温酸化物超電導
材料を用いて超電導相と半導体相とを接合させることが
できる。また、その超電導相の領域とこの領域に接する
半導体相の領域との界面状態が良好なものが得られる。
残余の部分は半導体相のままであり、高温酸化物超電導
材料を用いて超電導相と半導体相とを接合させることが
できる。また、その超電導相の領域とこの領域に接する
半導体相の領域との界面状態が良好なものが得られる。
さらに、超電導組成薄膜そのものを熱処理により超電導
相に変える従来のものでは、その薄膜表面に針状の結晶
成長がみられ、表面モホロジーがよくない。これに対し
て、本発明のものでは上記材料薄膜の素材を超電導組成
薄膜の所望個所上に形成しているので、この材料薄膜の
素材が超電導組成薄膜の所望個所に拡散すると共に超電
導組成薄膜の所望個所からの構成元素の抜けが少なくな
り、平板状の結晶成長となり、表面モホロジーが向上す
る。従って、この所望個所の超電導領域の上に絶縁膜を
介してゲート電極を形成してトランジスタを構成する場
合に好都合となる。
相に変える従来のものでは、その薄膜表面に針状の結晶
成長がみられ、表面モホロジーがよくない。これに対し
て、本発明のものでは上記材料薄膜の素材を超電導組成
薄膜の所望個所上に形成しているので、この材料薄膜の
素材が超電導組成薄膜の所望個所に拡散すると共に超電
導組成薄膜の所望個所からの構成元素の抜けが少なくな
り、平板状の結晶成長となり、表面モホロジーが向上す
る。従って、この所望個所の超電導領域の上に絶縁膜を
介してゲート電極を形成してトランジスタを構成する場
合に好都合となる。
第４及び第６の発明によれば、超電導相／絶縁相又は半
導体相／超電導相の構造を得ることができる。
導体相／超電導相の構造を得ることができる。
第８の発明によれば、超電導相／常電導相／超電導相の
構造を得ることができる。
構造を得ることができる。
第５、第７及び第９の発明によれば、Ｂ ｉ Ｓ ｒＣ
ａＣｕＯ超電導薄膜を良好な超電導特性にすることがで
きる。
ａＣｕＯ超電導薄膜を良好な超電導特性にすることがで
きる。
第１０の発明によれば、簡単な工程で超電導細条を得る
ことができる。
ことができる。
（へ）実施例
〔第１実施例〕
第１図（Ａ）〜（Ｄ）は、ＭＯＳ型の近接効果型超電導
トランジスタの製造工程を示すものである。
トランジスタの製造工程を示すものである。
この図面において、絶縁性基板１としては、ＭｇＯ，５
ｒＴｉＯ，、ＹＳＺ （イツトリアで安定化させたジル
コニア） 、Ａ Ｉ ！Ｏｓなどを用いることができる
が、実施例では（１００）Ｍ ｇ Ｏ基板を用いた。
ｒＴｉＯ，、ＹＳＺ （イツトリアで安定化させたジル
コニア） 、Ａ Ｉ ！Ｏｓなどを用いることができる
が、実施例では（１００）Ｍ ｇ Ｏ基板を用いた。
この基板１の表面に、同−ｍ威系に少なくとも超電導相
と半導体相と絶縁相とを持つ超電導組成膜、具体的には
アモルファス状態にあるＢ１５ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜
２（第１図（Ａ）参照）をＲｆマグネトロンスパッタリ
ング法により焼結ターゲットから形成する。
と半導体相と絶縁相とを持つ超電導組成膜、具体的には
アモルファス状態にあるＢ１５ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜
２（第１図（Ａ）参照）をＲｆマグネトロンスパッタリ
ング法により焼結ターゲットから形成する。
この焼結ターゲットは、次に述べる高純度試薬の同相反
応により形成される。
応により形成される。
４種の高純度試薬（純度９９．９９９％のＢ１ｍ０−を
３５ｇ１純度９９．９９％の５ｒＣＯ＝を２２．１ ｇ
、純度９９．９９％のＣａ ＣＯｓを１５ｇ、純度９
９．９９％のＣｕＯを２３．９ｇ）を、例えばメタノー
ル、エタノールなどの有機溶媒に加えてスタークにて撹
拌し、次いで有機溶媒を蒸発させた後、乳鉢にてすり潰
して粉末状にする。この粉末を電気炉にて８７５℃１時
間仮焼戒し、仮焼成された粉末を戒形器に入れ、成形圧
カフ６０Ｋｇｆ／ｃｍ”でプレス加工してベレット状に
固める。次にこのベレットを空気中において８８０℃、
１時間にわたって焼結して焼結ターゲットを得る。この
ようにして、直径１０ｃｍ、厚さ０．５ｃｍのｆ３ ｉ
１．Ｓ ｒ ｒ、Ｃａ １１Ｃｕｓ、＊Ｏｘの焼結タ
ーゲットを得る。
３５ｇ１純度９９．９９％の５ｒＣＯ＝を２２．１ ｇ
、純度９９．９９％のＣａ ＣＯｓを１５ｇ、純度９
９．９９％のＣｕＯを２３．９ｇ）を、例えばメタノー
ル、エタノールなどの有機溶媒に加えてスタークにて撹
拌し、次いで有機溶媒を蒸発させた後、乳鉢にてすり潰
して粉末状にする。この粉末を電気炉にて８７５℃１時
間仮焼戒し、仮焼成された粉末を戒形器に入れ、成形圧
カフ６０Ｋｇｆ／ｃｍ”でプレス加工してベレット状に
固める。次にこのベレットを空気中において８８０℃、
１時間にわたって焼結して焼結ターゲットを得る。この
ようにして、直径１０ｃｍ、厚さ０．５ｃｍのｆ３ ｉ
１．Ｓ ｒ ｒ、Ｃａ １１Ｃｕｓ、＊Ｏｘの焼結タ
ーゲットを得る。
次にこのようにして得られた焼結ターゲットを用い、Ｒ
ｆマグネトロンスパッタリング装置により、基板１上に
Ｂ１５ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜２を次の条件下で形成す
る。
ｆマグネトロンスパッタリング装置により、基板１上に
Ｂ１５ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜２を次の条件下で形成す
る。
スパッタリング装置のベルジャ内に、上記焼結ターゲッ
トを取付けると共に、陰極側のこのターゲットに対し、
接地された陽極側に基板１を４０ｍｍ離間′して配置し
、焼結ターゲットには負の高電圧１．５Ｋ ｖを印加す
る。
トを取付けると共に、陰極側のこのターゲットに対し、
接地された陽極側に基板１を４０ｍｍ離間′して配置し
、焼結ターゲットには負の高電圧１．５Ｋ ｖを印加す
る。
ベルジャ内に純度９９．９９９５％のアルゴンガスと純
度９９．９９９％の酸素ガスを比１：１の割合で４ｍｔ
ｏｒｒの圧力にて供給すると共にスパッタ出力を１５０
Ｗとしてスパッタリング処理し、基板ｌ上に厚み３００
人〜１０μｍの薄膜２を形成することができる。
度９９．９９９％の酸素ガスを比１：１の割合で４ｍｔ
ｏｒｒの圧力にて供給すると共にスパッタ出力を１５０
Ｗとしてスパッタリング処理し、基板ｌ上に厚み３００
人〜１０μｍの薄膜２を形成することができる。
この場合に基板１の温度を２００〜６００℃とすること
ができ、この基板温度により基板１上の１ｌｌｌｉ２の
付着強度が異なり、高温である程その強度が高くなるが
、薄膜組成比がずれるおそれがある。実施例では基板温
度を２８０℃とした。このときの蒸着速度は１１０人／
分であり、薄膜２の厚みを７０００人とした。なお、ス
パッタ出力は１００〜２５０Ｗの範囲で使用可能であり
、それ以下であると出力が小さすぎ放電が不安定になり
、逆に出力が大きすぎると焼結ターゲットが割れるおそ
れがある。
ができ、この基板温度により基板１上の１ｌｌｌｉ２の
付着強度が異なり、高温である程その強度が高くなるが
、薄膜組成比がずれるおそれがある。実施例では基板温
度を２８０℃とした。このときの蒸着速度は１１０人／
分であり、薄膜２の厚みを７０００人とした。なお、ス
パッタ出力は１００〜２５０Ｗの範囲で使用可能であり
、それ以下であると出力が小さすぎ放電が不安定になり
、逆に出力が大きすぎると焼結ターゲットが割れるおそ
れがある。
Ｂ１５ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜２はその組成比が概ね１
：１：１：２のときに超電導状態を示し、Ｂｉが不足気
味の状態において半導体状態を呈する。本発明において
は、薄膜２として半導体状態のものを使用するため、Ｂ
ｉが不足気味の状態のものが用いられる。この実施例で
得た基板１上の薄膜２の組成はＩＣＰ分析によれば、Ｂ
ｉ、。
：１：１：２のときに超電導状態を示し、Ｂｉが不足気
味の状態において半導体状態を呈する。本発明において
は、薄膜２として半導体状態のものを使用するため、Ｂ
ｉが不足気味の状態のものが用いられる。この実施例で
得た基板１上の薄膜２の組成はＩＣＰ分析によれば、Ｂ
ｉ、。
ａｓ ｒ＋、＊Ｃａ＋、＋Ｃｕｘ、ｓＯｘであった。
次に第１図（Ｂ）に示すように、薄膜２の表面にこの薄
膜２に不足気味のＢｉを供給するＢｉｔ’ｓ薄膜３．３
を微小間隙、具体的には３０００〜７０００人の間隙を
設けて被着する。この薄膜３の被着は電子ビーム蒸着法
あるいはスパッタリング法により形成することができる
が、この実施例では電子ビーム蒸着法により形成した。
膜２に不足気味のＢｉを供給するＢｉｔ’ｓ薄膜３．３
を微小間隙、具体的には３０００〜７０００人の間隙を
設けて被着する。この薄膜３の被着は電子ビーム蒸着法
あるいはスパッタリング法により形成することができる
が、この実施例では電子ビーム蒸着法により形成した。
パターニングはメタルマスクにより形成又はフォトレジ
ストを用いたリフトオフプロセスにより形成する。
ストを用いたリフトオフプロセスにより形成する。
この電子ビーム蒸着法は、電子ビーム加速電圧４Ｋｖ、
電子ビーム電流１ｍＡ、ｒＩｃ膜速度１００人／分、基
板ｌの温度２００℃として行う。超電導組成薄膜２の膜
厚が７０００人のときは、Ｂｉ、０１薄膜３は膜厚を１
００〜１２００人とすることができるが、この実施例で
は８００人とした。
電子ビーム電流１ｍＡ、ｒＩｃ膜速度１００人／分、基
板ｌの温度２００℃として行う。超電導組成薄膜２の膜
厚が７０００人のときは、Ｂｉ、０１薄膜３は膜厚を１
００〜１２００人とすることができるが、この実施例で
は８００人とした。
薄膜３と３を微小間隙３ａの寸法は、熱処理による拡が
りを考慮する必要がある。
りを考慮する必要がある。
次いで薄膜２と３を形成した基板１を電気炉に入れ、流
量’ｌｌ１分の酸素雰囲気中で８００℃、３時間の熱処
理を行い、第１図（Ｃ）に示すように超電導薄膜４を形
成した。この際、電気炉における加熱速度は５℃／分で
あり、冷却速度は一り℃／分である。
量’ｌｌ１分の酸素雰囲気中で８００℃、３時間の熱処
理を行い、第１図（Ｃ）に示すように超電導薄膜４を形
成した。この際、電気炉における加熱速度は５℃／分で
あり、冷却速度は一り℃／分である。
この熱処理により、Ｂｉが不足気味の薄膜２内に薄膜３
のＢｉを導入して薄膜２が超電導化されるのであるが、
それと同時に薄膜２がアモルファス状態から結晶化され
る。その結果、微小間隙３ａを置いた超電導領域４．４
とその間隙３ａに位置する半導体相のＢ１５ｒＣａＣｕ
系酸化物薄膜２ａとの界面は性質が異なるものの、その
組成は同系統のものからなっているので、その界面状態
は非常に良好である。
のＢｉを導入して薄膜２が超電導化されるのであるが、
それと同時に薄膜２がアモルファス状態から結晶化され
る。その結果、微小間隙３ａを置いた超電導領域４．４
とその間隙３ａに位置する半導体相のＢ１５ｒＣａＣｕ
系酸化物薄膜２ａとの界面は性質が異なるものの、その
組成は同系統のものからなっているので、その界面状態
は非常に良好である。
このようにして得られた超電導薄膜４の組成をＩＣＰで
調べたところ、Ｂｉｌ、＠Ｓｒ２，６Ｃａ＋、＋Ｃｕ＋
、＊Ｏｘであった。
調べたところ、Ｂｉｌ、＠Ｓｒ２，６Ｃａ＋、＋Ｃｕ＋
、＊Ｏｘであった。
超電導薄膜４のＸ線回折パターンを第２図に示す。また
、（００８）面のロッキングカーブにより結晶性を調べ
たところ、第３図の結果を得た。Ｂｉ、０．薄膜を８０
０人に形成し、熱処理した部分の半値幅が０，３°であ
り、Ｂ１５ｏｊ薄膜のない部分の半値幅が７．．０”に
比べ結晶性が向上していることを示している。尚、第３
図は上記Ｂｉｎ’ｓ薄膜を４００人に形成し、熱処理し
た場合も示している。
、（００８）面のロッキングカーブにより結晶性を調べ
たところ、第３図の結果を得た。Ｂｉ、０．薄膜を８０
０人に形成し、熱処理した部分の半値幅が０，３°であ
り、Ｂ１５ｏｊ薄膜のない部分の半値幅が７．．０”に
比べ結晶性が向上していることを示している。尚、第３
図は上記Ｂｉｎ’ｓ薄膜を４００人に形成し、熱処理し
た場合も示している。
さらに、ＳＥＭあるいは光学顕＠鏡により表面観察した
ところ、Ｂ ｒ ｔｏ を薄膜３を設けることなく、超
電導組成薄膜２を実施例と同じ条件で熱処理した超電導
薄膜では、針状の結晶成長がみられるが、Ｂｉ＊Ｏｓ薄
膜３を一旦形成した実施例による超電導薄膜４では平板
状の結晶成長が進んでいることが分かる。
ところ、Ｂ ｒ ｔｏ を薄膜３を設けることなく、超
電導組成薄膜２を実施例と同じ条件で熱処理した超電導
薄膜では、針状の結晶成長がみられるが、Ｂｉ＊Ｏｓ薄
膜３を一旦形成した実施例による超電導薄膜４では平板
状の結晶成長が進んでいることが分かる。
なお、超電導薄膜４の抵抗温度特性を測定したところ、
第４図に示すように、臨界温度ＴＣｔｏ＊＊０．が１１
ＯＫ、 Ｔ Ｃｆｇｓｒ＊ｌ （Ｔ ｃ ｅというこ
ともある）８３にであった。
第４図に示すように、臨界温度ＴＣｔｏ＊＊０．が１１
ＯＫ、 Ｔ Ｃｆｇｓｒ＊ｌ （Ｔ ｃ ｅというこ
ともある）８３にであった。
また、超電導化のための熱処理温度は、Ｂｉ。
Ｏ１薄膜３の膜厚に依存しており、第５図に示すように
Ｂ ｓ ｔ Ｏｘ薄膜３の膜厚が約６０ＯＡのときの８
００℃を極小点とし、それより膜厚が増えても減っても
ＢｆＳｒＣａＣｕ系酸化物薄膜２を超電導化する温度は
高くなる。この第５図において斜線部分が高いＣ軸配向
の超電導となる範囲を示している。
Ｂ ｓ ｔ Ｏｘ薄膜３の膜厚が約６０ＯＡのときの８
００℃を極小点とし、それより膜厚が増えても減っても
ＢｆＳｒＣａＣｕ系酸化物薄膜２を超電導化する温度は
高くなる。この第５図において斜線部分が高いＣ軸配向
の超電導となる範囲を示している。
続いて、第１図（Ｄ）に示すように、一対の超電導薄膜
４．４とその間の半導体相の超電導組成薄膜２ａとに跨
って、酸化膜などの絶縁性膜５を介してゲート電極６を
設けると共に超電導薄膜４．４にそれぞれ電気的に連な
ったＡｕなどからなるソース電極７並びにドレイン電極
８を設ける。
４．４とその間の半導体相の超電導組成薄膜２ａとに跨
って、酸化膜などの絶縁性膜５を介してゲート電極６を
設けると共に超電導薄膜４．４にそれぞれ電気的に連な
ったＡｕなどからなるソース電極７並びにドレイン電極
８を設ける。
絶縁性膜５としてＭｇ Ｏ，Ｓ ｒ Ｏｘ又はＡＩ、０
、を使用することができるが、この実施例においてはＭ
ｇＯを使用し、電子ビーム蒸着法で膜厚１゜００人とし
た。その場合、成膜速度は１０人／秒、基板温度３００
℃とした。
、を使用することができるが、この実施例においてはＭ
ｇＯを使用し、電子ビーム蒸着法で膜厚１゜００人とし
た。その場合、成膜速度は１０人／秒、基板温度３００
℃とした。
また、各電極６．７．８としてＡｕを厚み６０００Ａに
電子ビーム蒸着法で蒸着した。その電子ビーム蒸着法の
作動条件は前述の絶縁性膜５の電子ビーム蒸着法と同じ
であり、成膜速度は２０人／秒であった。
電子ビーム蒸着法で蒸着した。その電子ビーム蒸着法の
作動条件は前述の絶縁性膜５の電子ビーム蒸着法と同じ
であり、成膜速度は２０人／秒であった。
以上の実施例においては、超電導組成薄膜２の膜厚を７
０００人にした場合であるが、この膜厚を１０００人に
したときには、Ｂ１５Ｏｓｉｆ膜３の膜厚を２０λ〜１
７０λとして、熱処理によって超電導特性の良好な超電
導薄膜４が得られた。
０００人にした場合であるが、この膜厚を１０００人に
したときには、Ｂ１５Ｏｓｉｆ膜３の膜厚を２０λ〜１
７０λとして、熱処理によって超電導特性の良好な超電
導薄膜４が得られた。
超電導組成薄膜２の膜厚をｄとし、Ｂｉ ＊Ｏｓ薄膜３
の膜厚をＸとする場合、このＸの値を０．０２ｄ＜ｘ＜
０．１７ｄとするときに、熱処理によって超電導特性の
良好な超電導薄膜４が得られる。
の膜厚をＸとする場合、このＸの値を０．０２ｄ＜ｘ＜
０．１７ｄとするときに、熱処理によって超電導特性の
良好な超電導薄膜４が得られる。
〔第２実施例〕
第６図（Ａ）〜（Ｄ）は、トンネル注入型の近接効果型
超電導トランジスタの製造工程を示すものである。
超電導トランジスタの製造工程を示すものである。
この図面において、絶縁性基板１０として第１実施例と
同じ（１００）Ｍ ｇ Ｑ基板を用いた。この基板ＩＯ
上に、第６図（Ａ）に示すように、Ｂｉが不足気味で半
導体相状態にあるＢ１５ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜１１を
厚み７０００人形戊す形成この薄膜１１は第１実施例に
おける薄膜２と同じであリ、同一条件で同一の方法によ
り形成した。
同じ（１００）Ｍ ｇ Ｑ基板を用いた。この基板ＩＯ
上に、第６図（Ａ）に示すように、Ｂｉが不足気味で半
導体相状態にあるＢ１５ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜１１を
厚み７０００人形戊す形成この薄膜１１は第１実施例に
おける薄膜２と同じであリ、同一条件で同一の方法によ
り形成した。
次にこの薄膜１１の限られた表面個所に、第１のＢｉａ
ｓｓ薄膜１２を膜厚８００人蒸着した。この蒸着の方法
及び条件は第１実施例のＢｉ＊Ｏｓ薄膜２を蒸着する場
合と同じである。
ｓｓ薄膜１２を膜厚８００人蒸着した。この蒸着の方法
及び条件は第１実施例のＢｉ＊Ｏｓ薄膜２を蒸着する場
合と同じである。
次に第６図（Ｂ）に示すように、Ｂｉｔ’ｓ薄膜１２も
含めてＢ１５ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜１１の全面にトン
ネル現象が起こり得る１００λ程度の極めて薄い絶縁性
薄膜１３を被着した。この薄膜１３としては、Ｍｇ Ｏ
，Ｚ ｒ Ｏ！などをスパッタリング法又は蒸着法など
によって槽底することができるが、実施例ではＭｇＯを
用い、スパッタリング法で形成した。このスパッタリン
グ法の作動条件は直径１０ｃｍのＭｇＯターゲットを用
い、純度９９．９９９５％のアルゴンガスと純度９９．
９９９％の酸素ガスを比１：１の割合で４ ｍｔｏｒｒ
の圧力にて供給するとともにスパッタ出力を１００Ｗに
した。
含めてＢ１５ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜１１の全面にトン
ネル現象が起こり得る１００λ程度の極めて薄い絶縁性
薄膜１３を被着した。この薄膜１３としては、Ｍｇ Ｏ
，Ｚ ｒ Ｏ！などをスパッタリング法又は蒸着法など
によって槽底することができるが、実施例ではＭｇＯを
用い、スパッタリング法で形成した。このスパッタリン
グ法の作動条件は直径１０ｃｍのＭｇＯターゲットを用
い、純度９９．９９９５％のアルゴンガスと純度９９．
９９９％の酸素ガスを比１：１の割合で４ ｍｔｏｒｒ
の圧力にて供給するとともにスパッタ出力を１００Ｗに
した。
また、この絶縁性薄膜１３上の前記Ｂｉｎ’ｓ薄膜１２
に該当する個所にこのＢｉｔＯｎ薄膜１２と同じ第２の
Ｂ ｉ ｔＯｓ薄膜１４を、第１のＢｊ＊０゜薄膜１２
を形成するときと同じ方法及び同じ条件で同じ厚みに蒸
着した。
に該当する個所にこのＢｉｔＯｎ薄膜１２と同じ第２の
Ｂ ｉ ｔＯｓ薄膜１４を、第１のＢｊ＊０゜薄膜１２
を形成するときと同じ方法及び同じ条件で同じ厚みに蒸
着した。
さらに、この第２のＢｉ＊０ｓｉＷ膜１４を含め膜面４
絶縁性薄膜１３の全面に再びＢｉが不足気味で半導体相
状態にあるＢ１５ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜■５を、前記
Ｂ１５ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜１１の形成と同方法、同
条件、同一厚みに形成した。
絶縁性薄膜１３の全面に再びＢｉが不足気味で半導体相
状態にあるＢ１５ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜■５を、前記
Ｂ１５ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜１１の形成と同方法、同
条件、同一厚みに形成した。
以上のように薄膜１１〜１５を順次形成した基板ｌＯを
、第１実施例と同じ条件で電気炉に入れ、熱処理をした
。この結果、第６図（Ｃ）に示すように、Ｂｉ＠Ｏｈ薄
膜１２と１４中のＢｉを、Ｂｉが不足気味のＢ１５ｒＣ
ａＣｕ系酸化物薄膜１１と１５内に導入して絶縁性薄膜
１３を挟んで対抗した一対の超電導領域１６と１７を形
成した。
、第１実施例と同じ条件で電気炉に入れ、熱処理をした
。この結果、第６図（Ｃ）に示すように、Ｂｉ＠Ｏｈ薄
膜１２と１４中のＢｉを、Ｂｉが不足気味のＢ１５ｒＣ
ａＣｕ系酸化物薄膜１１と１５内に導入して絶縁性薄膜
１３を挟んで対抗した一対の超電導領域１６と１７を形
成した。
続いて、第６図（Ｄ）に示すように、基板１０の表面に
位置するＢ１５ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜１５をリアクテ
ィブイオンエツチング法を用いて超電導領域１７が露出
するまでエツチングした。
位置するＢ１５ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜１５をリアクテ
ィブイオンエツチング法を用いて超電導領域１７が露出
するまでエツチングした。
このようにして超電導領域１７をエミッタとし、超電導
領域１６をベースとし、さらに半導体領域１１をコレク
タとする注入型トランジスタを得た。
領域１６をベースとし、さらに半導体領域１１をコレク
タとする注入型トランジスタを得た。
このようにして得られた超電導領域１６と１７の組成を
ＩＣＰ及びＸＰＳで調べたところ、Ｂｉｒ、ａｓ ｒ
＋、ｏＣａ ｒ、 ＋Ｃｕ ０． ｓｅｘであった。
ＩＣＰ及びＸＰＳで調べたところ、Ｂｉｒ、ａｓ ｒ
＋、ｏＣａ ｒ、 ＋Ｃｕ ０． ｓｅｘであった。
超電導領域１６と１７のＸ線回折パターンは第２図と同
じであった。また、（００８）面のロッキングカーブは
第３図と同じであった。
じであった。また、（００８）面のロッキングカーブは
第３図と同じであった。
さらに、ＳＥＭあるいは光学顕微鏡により表面観察した
ところ、Ｂ１ｎＯｓ薄膜１２と１４を設けることなく、
超電導組成薄膜を実施例と同じ条件で熱処理した超電導
薄膜では、針状の結晶成長がみられるが、Ｂｉｔ’ｓ薄
膜１２と１４を一旦形成した実施例による超電導領域１
６と１７では平板状の結晶成長が進んでいることが分か
る。
ところ、Ｂ１ｎＯｓ薄膜１２と１４を設けることなく、
超電導組成薄膜を実施例と同じ条件で熱処理した超電導
薄膜では、針状の結晶成長がみられるが、Ｂｉｔ’ｓ薄
膜１２と１４を一旦形成した実施例による超電導領域１
６と１７では平板状の結晶成長が進んでいることが分か
る。
なお、超電導領域１６と１７の抵抗温度特性を測定した
ところ、それぞれ臨界温度Ｔｃ（。１．□）が１１０
Ｋ、 Ｔ ｃ ｌｓ＊ｒｓ）が８１にであった。
ところ、それぞれ臨界温度Ｔｃ（。１．□）が１１０
Ｋ、 Ｔ ｃ ｌｓ＊ｒｓ）が８１にであった。
また、エミッタの面積が２０Ｘ２０＠ｍ”としたとき、
ベース電流密度はＩ Ｘ １０ ’Ａ／ ｃｍ”が得ら
れ、コレクタ到達率は０．８となった。
ベース電流密度はＩ Ｘ １０ ’Ａ／ ｃｍ”が得ら
れ、コレクタ到達率は０．８となった。
〔第３実施例〕
この実施例は第１実施例の変形例であり、第１実施例で
はＲｆマグネトロンスパッタリング装置における焼結タ
ーゲットとしてＢｉ＋Ｓｒ＋Ｃａ＋Ｃｕ＝Ｏ，を用いた
が、この焼結ターゲットとしてＢｉを含まない５ ｒ
ＩＣａ ＩＣｕ ＊Ｏｇを用いるものである。
はＲｆマグネトロンスパッタリング装置における焼結タ
ーゲットとしてＢｉ＋Ｓｒ＋Ｃａ＋Ｃｕ＝Ｏ，を用いた
が、この焼結ターゲットとしてＢｉを含まない５ ｒ
ＩＣａ ＩＣｕ ＊Ｏｇを用いるものである。
このＳ ｒ ＋Ｃａ 、Ｃｕ ｇｏヨターゲットの作成
方法は、第１実施例においてＢ１５ｏｎを用いないこと
を除いて第１実施例の場合と同じである。
方法は、第１実施例においてＢ１５ｏｎを用いないこと
を除いて第１実施例の場合と同じである。
このＳｒ＋Ｃａ＋Ｃｕ＊Ｏｍターゲットを第１実施例の
スパッタリング装置に用い、第１実施例と同一の条件で
スパッタリング処理して、第７図に示す基板１上に５ｒ
ＣａＣｕ系酸化物薄膜２２を形成した。この薄膜組成は
ＩＣＰ分析によればＳｒ、ａｃａ、５Ｃｕｓ、ｓ（Ｌで
あった。第７図（Ａ）−（Ｄ）はこの実施例によるＭＯ
Ｓ型の近接効果型超電導トランジスタの製造方法を示す
もので、第１図（Ａ）〜（Ｄ）に対応するものであり、
同一符号は同一物を示す。
スパッタリング装置に用い、第１実施例と同一の条件で
スパッタリング処理して、第７図に示す基板１上に５ｒ
ＣａＣｕ系酸化物薄膜２２を形成した。この薄膜組成は
ＩＣＰ分析によればＳｒ、ａｃａ、５Ｃｕｓ、ｓ（Ｌで
あった。第７図（Ａ）−（Ｄ）はこの実施例によるＭＯ
Ｓ型の近接効果型超電導トランジスタの製造方法を示す
もので、第１図（Ａ）〜（Ｄ）に対応するものであり、
同一符号は同一物を示す。
薄膜２２の表面にＢｉ、０３薄膜２３を第１実施例と同
じ電子ビーム蒸着法によりバターニングを行う。
じ電子ビーム蒸着法によりバターニングを行う。
Ｂｊ＊Ｏｘ薄膜の形成条件は第１実施例と同じであり、
その後の熱処理条件は第１実施例と若干異なり、熱処理
温度を８７０℃とした。
その後の熱処理条件は第１実施例と若干異なり、熱処理
温度を８７０℃とした。
Ｓ ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜２２の膜厚が６０００人で
あり、Ｂ １ ｔＯｓ薄膜２３が１５００〜５０００人
であるときに、第７図（Ｃ）に示すＢ１５ｒＣａＣｕＯ
薄膜２４は、第８図のＸ線回折パターンから低Ｔｃ相と
高Ｔｃ相の混相となっていることが分かる。また、５ｒ
ＣａＣｕ系酸化物薄膜２２の膜厚が１０００人であり、
ＢＩ＊Ｏｓ薄膜２３の膜厚が７００人であるときに、Ｂ
１５ｒＣａＣｕＯ薄膜２４は、第９図のＸ線回折パター
ンから高Ｔｃ相の割合が多い混相となっていることが分
かる。
あり、Ｂ １ ｔＯｓ薄膜２３が１５００〜５０００人
であるときに、第７図（Ｃ）に示すＢ１５ｒＣａＣｕＯ
薄膜２４は、第８図のＸ線回折パターンから低Ｔｃ相と
高Ｔｃ相の混相となっていることが分かる。また、５ｒ
ＣａＣｕ系酸化物薄膜２２の膜厚が１０００人であり、
ＢＩ＊Ｏｓ薄膜２３の膜厚が７００人であるときに、Ｂ
１５ｒＣａＣｕＯ薄膜２４は、第９図のＸ線回折パター
ンから高Ｔｃ相の割合が多い混相となっていることが分
かる。
Ｂ１５ｒＣａＣｕＯ薄膜２４と５ｒＣａＣｕ系酸化物薄
膜２２の抵抗率−温度特性を第１０図と第１１図に示す
。第１０図からＢ１５ｒＣａＣｕＯ薄膜２４ではＴ Ｃ
ｆｍｓ＋＊ｌが１０９にであるものが得られ、また第１
１図から５ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜２２では半導体の温
度特性を示し、室温でＢ１５ｒＣａＣｕＯ薄膜２４に比
して３桁高い抵抗を示し低温側ではほぼ絶縁抵抗を示す
ことが分かる。
膜２２の抵抗率−温度特性を第１０図と第１１図に示す
。第１０図からＢ１５ｒＣａＣｕＯ薄膜２４ではＴ Ｃ
ｆｍｓ＋＊ｌが１０９にであるものが得られ、また第１
１図から５ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜２２では半導体の温
度特性を示し、室温でＢ１５ｒＣａＣｕＯ薄膜２４に比
して３桁高い抵抗を示し低温側ではほぼ絶縁抵抗を示す
ことが分かる。
従って、１０９に以下の温度で一対のＢ１５ｒＣａＣｕ
Ｏ薄膜２４と５ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜２２ａで超電導
相／絶縁相／超電導相の構造となる。
Ｏ薄膜２４と５ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜２２ａで超電導
相／絶縁相／超電導相の構造となる。
上記Ｂｉ、Ｏ，薄膜２３と２３の間隙２３ａを５０００
人とした場合に、上記一対のＢ１５ｒＣａＣｕＯ超電導
薄膜２４．２４とその間の５ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜２
２ａとに跨って、絶縁膜５をＭｇＯ，Ｓｉｎ、又はＡＩ
！ｏｓにより１０００人程度形成し、ゲート電極６をＡ
ｕ又はＡＩにより形成して、近接効果型トランジスタが
作成した。
人とした場合に、上記一対のＢ１５ｒＣａＣｕＯ超電導
薄膜２４．２４とその間の５ｒＣａＣｕ系酸化物薄膜２
２ａとに跨って、絶縁膜５をＭｇＯ，Ｓｉｎ、又はＡＩ
！ｏｓにより１０００人程度形成し、ゲート電極６をＡ
ｕ又はＡＩにより形成して、近接効果型トランジスタが
作成した。
なお、Ｓ ｒｔ、ｏｃａ＋、５Ｃｕｓ、ｓｏｗ薄膜２２
の厚みｄに対して、Ｂ ＋ ｔｏ ｓ薄膜２３の厚みＸ
を０１３ｄ＜Ｘ＜０．８ｄにするときにＢ１５ｒＣａＣ
ｕＯ超電導薄膜２４は良好な超電導特性となる。
の厚みｄに対して、Ｂ ＋ ｔｏ ｓ薄膜２３の厚みＸ
を０１３ｄ＜Ｘ＜０．８ｄにするときにＢ１５ｒＣａＣ
ｕＯ超電導薄膜２４は良好な超電導特性となる。
〔第４実施例〕
この実施例は第１実施例の変形例であり、第１実施例で
はＲｆマグネトロンスパッタリング装置における焼結タ
ーゲットとしてＢｉ＋Ｓｒ＋Ｃａ＋Ｃｕ 、０ヨを用い
たが、この焼結ターゲットとしてＣａを含まないＢ ｉ
＋Ｓ ｒ ＋Ｃｕ ｔｏｗを用いるものである。
はＲｆマグネトロンスパッタリング装置における焼結タ
ーゲットとしてＢｉ＋Ｓｒ＋Ｃａ＋Ｃｕ 、０ヨを用い
たが、この焼結ターゲットとしてＣａを含まないＢ ｉ
＋Ｓ ｒ ＋Ｃｕ ｔｏｗを用いるものである。
このＢ ｉ ＋Ｓ ｒ ＋Ｃｕ ＊Ｏｉターゲットの作
成方法は、第１実施例においてＣａ ＣＯｓを用いない
ことを除いて第１実施例の場合と同じである。
成方法は、第１実施例においてＣａ ＣＯｓを用いない
ことを除いて第１実施例の場合と同じである。
このＢ ｉ ＋Ｓ ｒ ＋Ｃｕ ＊０．ターゲットを第
１実施例のスパッタリング装置に用い、第１実施例と同
一の条件でスパッタリング処理して、第１２図に示す基
板１上にＢ１５ｒＣｕ系酸化物薄膜３２を形成した。こ
の薄膜組成はＩＣＰ分析によればＢｉｌ、 ａｓ ｒ
＊、 ｏＣｕ ｓ、 ＩＱ Ｉであった。第１２図（Ａ
）〜（Ｄ）はこの実施例によるＭＯＳ型の近接効果型超
電導トランジスタの製造工程を示すもので、第１図（Ａ
）〜（Ｄ）に対応するものであり、同一符号は同一物を
示す。
１実施例のスパッタリング装置に用い、第１実施例と同
一の条件でスパッタリング処理して、第１２図に示す基
板１上にＢ１５ｒＣｕ系酸化物薄膜３２を形成した。こ
の薄膜組成はＩＣＰ分析によればＢｉｌ、 ａｓ ｒ
＊、 ｏＣｕ ｓ、 ＩＱ Ｉであった。第１２図（Ａ
）〜（Ｄ）はこの実施例によるＭＯＳ型の近接効果型超
電導トランジスタの製造工程を示すもので、第１図（Ａ
）〜（Ｄ）に対応するものであり、同一符号は同一物を
示す。
薄膜３２の表面にＣａ Ｆ １薄膜３３を第１実施例と
同じ電子ビーム蒸着法によりパターニングを行う。
同じ電子ビーム蒸着法によりパターニングを行う。
このＣａ Ｆ ＊薄膜３３の形成条件は、ソースがＣａ
Ｆ ｔであり、成膜速度１０人／秒、基板Ｂ１Ｓｒ
Ｃｕ Ｏ／ Ｍ ｇ Ｏ１基板温度１００−３００℃、
薄膜の厚み５００〜５０００人である。
Ｆ ｔであり、成膜速度１０人／秒、基板Ｂ１Ｓｒ
Ｃｕ Ｏ／ Ｍ ｇ Ｏ１基板温度１００−３００℃、
薄膜の厚み５００〜５０００人である。
Ｃａ Ｆ ｓ薄膜３３の形成後の熱処理条件を第１実施
例と同じにした。
例と同じにした。
この場合にＢ ｉ １，６Ｓ ｒ ＊、ｏｃｕｓ、、Ｏ
ｘ薄膜３２の膜厚１０００人に対してＣａ Ｆ ＊薄膜
３３の膜厚と熱処理により第１２図（Ｃ）に示すように
形成されるＢ１５ｒＣａＣｕＯ薄膜３４の組成との関係
を表１に示す。
ｘ薄膜３２の膜厚１０００人に対してＣａ Ｆ ＊薄膜
３３の膜厚と熱処理により第１２図（Ｃ）に示すように
形成されるＢ１５ｒＣａＣｕＯ薄膜３４の組成との関係
を表１に示す。
Ｂ１５ｒＣｕ系酸化物薄膜３２の膜厚を１０００人とし
、ＣａＦ、薄膜３３を５００−７００人とするとき表１ （熱処理８７０℃ ３時間） に、実施例１と同じように８７０℃、３時間の熱処理を
すると、Ｂ１５ｒＣａＣｕＯ薄膜３４は、低Ｔｃ相の結
晶膜となり、Ｂ１５ｒＣｕ系酸化物薄膜３２はＢ１５ｒ
ＣｕＯの結晶膜となる。
、ＣａＦ、薄膜３３を５００−７００人とするとき表１ （熱処理８７０℃ ３時間） に、実施例１と同じように８７０℃、３時間の熱処理を
すると、Ｂ１５ｒＣａＣｕＯ薄膜３４は、低Ｔｃ相の結
晶膜となり、Ｂ１５ｒＣｕ系酸化物薄膜３２はＢ１５ｒ
ＣｕＯの結晶膜となる。
Ｂ１５ｒＣａＣｕＯ薄膜３４及びＢ１５ｒＣｕＯ結晶膜
３２のＸ線回折パターンを第１３１１及び第１４図に示
す。このＸ線回折パターンからＢ１５ｒＣａＣｕＯ薄膜
３４は低Ｔｃ相（２２１２相）、Ｂ１５ｒＣｕＯ結晶膜
３２は秋光相（２２０１相）であると同定できる。
３２のＸ線回折パターンを第１３１１及び第１４図に示
す。このＸ線回折パターンからＢ１５ｒＣａＣｕＯ薄膜
３４は低Ｔｃ相（２２１２相）、Ｂ１５ｒＣｕＯ結晶膜
３２は秋光相（２２０１相）であると同定できる。
Ｂ１５ｒＣｕ系酸化物薄膜３２の膜厚が１０００人であ
り、Ｃａ Ｆ ＊薄膜３３が７００人である場合に、８
２０〜８８０℃の温度で熱処理したときにおいて、熱処
理温度が８２０−８３０℃ではＢ１５ｒＣａＣｕＯｉ１
膜３４をＩＯＫまで冷却しても抵抗ゼロにはならなかっ
た。これに対して、熱処理温度が８４０〜８７０℃では
抵抗ゼロになった。即ち熱処理温度が８４０℃で転移温
度ＴＣＬ＊ａｔ。、＝７０に、 ８６０℃でＴ ｃ （
ｓｓｌ、、＝８０に、 ８７０℃でＴＣ（ｍａｔｓ）
＝８６にであった。
り、Ｃａ Ｆ ＊薄膜３３が７００人である場合に、８
２０〜８８０℃の温度で熱処理したときにおいて、熱処
理温度が８２０−８３０℃ではＢ１５ｒＣａＣｕＯｉ１
膜３４をＩＯＫまで冷却しても抵抗ゼロにはならなかっ
た。これに対して、熱処理温度が８４０〜８７０℃では
抵抗ゼロになった。即ち熱処理温度が８４０℃で転移温
度ＴＣＬ＊ａｔ。、＝７０に、 ８６０℃でＴ ｃ （
ｓｓｌ、、＝８０に、 ８７０℃でＴＣ（ｍａｔｓ）
＝８６にであった。
熱処理温度が８８０℃ではＢ１５ｒＣａＣｕＯ薄膜３４
が基板１から剥離するものがあった。
が基板１から剥離するものがあった。
８７０℃で３時間大気中で熱処理を行って形成されたＢ
１５ｒＣａＣｕＯ薄膜３４とＢ１５ｒＣｕＯ結晶膜３２
の抵抗率−温度特性を第１５図に示す。この図からＢ１
５ｒＣａＣｕＯ薄膜３４は室温で６．４ｍＱｃｍの金属
的温度特性を示すが、ＴＣ（ｓｅｔｏ、は８６にであっ
た。一方、Ｂ１５ｒＣｕＯ結晶膜３２は室温で６．２ｍ
１１ｃｍの抵抗率を示すが、ＩＯＫまで冷却しても超電
導特性を示さなかった。
１５ｒＣａＣｕＯ薄膜３４とＢ１５ｒＣｕＯ結晶膜３２
の抵抗率−温度特性を第１５図に示す。この図からＢ１
５ｒＣａＣｕＯ薄膜３４は室温で６．４ｍＱｃｍの金属
的温度特性を示すが、ＴＣ（ｓｅｔｏ、は８６にであっ
た。一方、Ｂ１５ｒＣｕＯ結晶膜３２は室温で６．２ｍ
１１ｃｍの抵抗率を示すが、ＩＯＫまで冷却しても超電
導特性を示さなかった。
従って、８６に以下の温度で一対のＢ１５ｒＣａｃｕＯ
薄膜３４．３４とその間のＢ１５ｒＣｕＯ結晶膜３２ａ
で、超電導相／非超電導相／超電導相の構造となる。
薄膜３４．３４とその間のＢ１５ｒＣｕＯ結晶膜３２ａ
で、超電導相／非超電導相／超電導相の構造となる。
上記Ｃａ Ｆ １薄膜３３と３３の間隙を５０００人と
した場合に、上記一対のＢ１ＳｒＣａＣｕ０Ｍ電導薄膜
３４．３４とその間のＢ１５ｒＣｕ系酸化物薄膜３２ａ
とに跨って、絶縁膜５をＭｇＯ，５ｉｎｓ又はＡｌｔｏ
ｎの内のＭｇＯにより１０００人程度形成し、ゲート電
極６をＡｕ又はＡ１により形成して、近接効果型トラン
ジスタを作成した。
した場合に、上記一対のＢ１ＳｒＣａＣｕ０Ｍ電導薄膜
３４．３４とその間のＢ１５ｒＣｕ系酸化物薄膜３２ａ
とに跨って、絶縁膜５をＭｇＯ，５ｉｎｓ又はＡｌｔｏ
ｎの内のＭｇＯにより１０００人程度形成し、ゲート電
極６をＡｕ又はＡ１により形成して、近接効果型トラン
ジスタを作成した。
なお、Ｂ ｔ 、ａｓ ｒ 、ｏｃ ｕｓ、＋Ｏｔ薄膜
３２の厚みｄに対して、Ｃａ Ｆ ＊薄膜３３の厚みＸ
を０．３ｄ＜Ｘ＜１．０ｄにするときにＢ１５ｒＣａＣ
ｕＯ超電導薄膜３４は良好な超電導特性となる。
３２の厚みｄに対して、Ｃａ Ｆ ＊薄膜３３の厚みＸ
を０．３ｄ＜Ｘ＜１．０ｄにするときにＢ１５ｒＣａＣ
ｕＯ超電導薄膜３４は良好な超電導特性となる。
第３実施例において、第１実施例に用いた焼結ターゲッ
トＢ ｉ＋Ｓ ｒ ＩＣａ ｒｃ ｕ Ｓｏｌの代わり
にＢｉを含まないＳ ｒ １Ｃａ ＨＣｕ ＊ Ｏ＋＋
を用いるものについて説明したが、このＢｉを含まない
Ｓ ｒ ＩＣａ 、Ｃｕ ＊ Ｏ、ターゲットを第２実
施例の焼結ターゲットＢ Ｉ ＋Ｓ ｒ ｒｃ ａ Ｉ
Ｃｕ ｓＯ，の代わりに用いることにより、トンネル注
入型の近接効果型超電導トランジスタを製造することが
できる。
トＢ ｉ＋Ｓ ｒ ＩＣａ ｒｃ ｕ Ｓｏｌの代わり
にＢｉを含まないＳ ｒ １Ｃａ ＨＣｕ ＊ Ｏ＋＋
を用いるものについて説明したが、このＢｉを含まない
Ｓ ｒ ＩＣａ 、Ｃｕ ＊ Ｏ、ターゲットを第２実
施例の焼結ターゲットＢ Ｉ ＋Ｓ ｒ ｒｃ ａ Ｉ
Ｃｕ ｓＯ，の代わりに用いることにより、トンネル注
入型の近接効果型超電導トランジスタを製造することが
できる。
同様に、第４実施例において、第１実施例に用いた焼結
ターゲットＢ ｉ ＋Ｓ ｒ＋ｃａ＋ｃｕｔｏｍの代わ
りにＣａを含まないＢｉ＋Ｓｒ＋ＣｔｚＯ＊を用いるも
のについて説明したが、このＣａを含まないＢ１１Ｓｒ
＋Ｃｕ５Ｏヨターゲツトを第２実施例の焼結ターゲット
Ｂ ｉ＋Ｓ ｒ ＩＣａ 、Ｃｕ ＊Ｏｔの代わりに用
いることにより、トンネル注入型の近接効果型超電導ト
ランジスタを製造することができる。
ターゲットＢ ｉ ＋Ｓ ｒ＋ｃａ＋ｃｕｔｏｍの代わ
りにＣａを含まないＢｉ＋Ｓｒ＋ＣｔｚＯ＊を用いるも
のについて説明したが、このＣａを含まないＢ１１Ｓｒ
＋Ｃｕ５Ｏヨターゲツトを第２実施例の焼結ターゲット
Ｂ ｉ＋Ｓ ｒ ＩＣａ 、Ｃｕ ＊Ｏｔの代わりに用
いることにより、トンネル注入型の近接効果型超電導ト
ランジスタを製造することができる。
〔第５実施例〕
この実施例は本発明の基本をなす超電導薄膜の製造技術
を利用して超電導細条を製造する実施例である。
を利用して超電導細条を製造する実施例である。
第１６図は超電導細条の製造方法を工程順に示す断面図
である。
である。
同図（Ａ）は絶縁性基板４０の表面にＢｉが不足気味で
半導体状態にあるＢ１５ｒＣａＣｕＯ系膜４１をスパッ
タ法によって被着した後、その膜４１の表面にＢｉ＊Ｏ
ｓからなる細条４２．４２、・・・をそれぞれ微小間隙
を設けて被着する第１の工程を示している。
半導体状態にあるＢ１５ｒＣａＣｕＯ系膜４１をスパッ
タ法によって被着した後、その膜４１の表面にＢｉ＊Ｏ
ｓからなる細条４２．４２、・・・をそれぞれ微小間隙
を設けて被着する第１の工程を示している。
この実施例では第１実施例で使用する焼結ターゲットＢ
！ ＋Ｓ ｒ ＩＣａ ＩＣｕ ＊Ｏｘを用い、Ｒｆ
マグネトロンスパッタリング装置によるスパッタにいよ
り膜４１を第１実施例と同じ条件で同じ厚みに形成した
。ＩＣＰ分析の結果も第１実施例に結果と同じであった
。又、細条４２の形成も第１実施例のおけるＢｉ＊Ｏｓ
薄膜３と同じ条件、同じ方法で形成した。即ち、電子ビ
ーム蒸着法により、細条４２と４２の微小間隙を３μ〜
３００μとしてこの細条の膜厚を０．６μ〜６０μとし
た。
！ ＋Ｓ ｒ ＩＣａ ＩＣｕ ＊Ｏｘを用い、Ｒｆ
マグネトロンスパッタリング装置によるスパッタにいよ
り膜４１を第１実施例と同じ条件で同じ厚みに形成した
。ＩＣＰ分析の結果も第１実施例に結果と同じであった
。又、細条４２の形成も第１実施例のおけるＢｉ＊Ｏｓ
薄膜３と同じ条件、同じ方法で形成した。即ち、電子ビ
ーム蒸着法により、細条４２と４２の微小間隙を３μ〜
３００μとしてこの細条の膜厚を０．６μ〜６０μとし
た。
第２の工程は第１工程を経て得られた基板１を大気中で
アニール処理を施して第１６図（Ｂ）に示すように、細
条４２中のＢｉを、Ｂｉが不足気味のＢ１５ｒＣａＣｕ
Ｏ系膜４１に導入して、互いに半導体相状態にある膜４
１によって隔絶された複数本の超電導細条４３、・・・
とするところにある。この熱処理条件は第１実施例と大
気中が酸素雰囲気中かの違いがあるがその他は第１実施
例と同じである。
アニール処理を施して第１６図（Ｂ）に示すように、細
条４２中のＢｉを、Ｂｉが不足気味のＢ１５ｒＣａＣｕ
Ｏ系膜４１に導入して、互いに半導体相状態にある膜４
１によって隔絶された複数本の超電導細条４３、・・・
とするところにある。この熱処理条件は第１実施例と大
気中が酸素雰囲気中かの違いがあるがその他は第１実施
例と同じである。
互いに絶縁された状態にある複数本の導線を束ねたもの
はリッツ線と呼ばれ、高周波領域で重用されている。第
１６図（Ｂ）に示された互いに隔絶された状態にある複
数本の超電導細条４３．４３・・はこのリッツ線と同等
の機能を果たすことは容易に理解されるであろう。
はリッツ線と呼ばれ、高周波領域で重用されている。第
１６図（Ｂ）に示された互いに隔絶された状態にある複
数本の超電導細条４３．４３・・はこのリッツ線と同等
の機能を果たすことは容易に理解されるであろう。
尚、第１６図（Ａ）に示した状態がら直接アニール処理
を施すことなく、第１６図（Ｃ）に示すように、再度Ｂ
ｉが不足気味のＢ１５ｒＣａＣｕＯ系膜４４を膜４１と
同様に被着し、その後にアニール処理する方法もある。
を施すことなく、第１６図（Ｃ）に示すように、再度Ｂ
ｉが不足気味のＢ１５ｒＣａＣｕＯ系膜４４を膜４１と
同様に被着し、その後にアニール処理する方法もある。
この場合は第１６図（Ｄ）に示すように超電導細条４３
、・・が薄膜４１．４４内に埋設された状態となる。
、・・が薄膜４１．４４内に埋設された状態となる。
（ト）発明の効果
第１、第２及び第３の発明は、いずれも、絶縁性基板表
面上の非超電導相状態、具体的には半導体相状態にある
超電導組成薄膜の所望個所にこの薄膜内に導入されるこ
とのよってその薄膜を超電導相に変更する素材を含むの
材料薄膜を被着した後、熱処理を施すことによって、上
記材料薄膜の素材を超電導組成薄膜の所望個所に導入し
てこの所望個所を超電導相に変更する点に特徴を有する
。
面上の非超電導相状態、具体的には半導体相状態にある
超電導組成薄膜の所望個所にこの薄膜内に導入されるこ
とのよってその薄膜を超電導相に変更する素材を含むの
材料薄膜を被着した後、熱処理を施すことによって、上
記材料薄膜の素材を超電導組成薄膜の所望個所に導入し
てこの所望個所を超電導相に変更する点に特徴を有する
。
従って、超電導組成薄膜の所望個所は超電導相となり、
残余の部分は半導体相のままであり、高温酸化物超電導
材料を用いて超電導相と半導体相とを接合させることが
できる。また、その超電導相の領域とこの領域に接する
半導体相の領域との界面状態が良好なものが得られる。
残余の部分は半導体相のままであり、高温酸化物超電導
材料を用いて超電導相と半導体相とを接合させることが
できる。また、その超電導相の領域とこの領域に接する
半導体相の領域との界面状態が良好なものが得られる。
さらに、超電導組成薄膜そのものを熱処理により超電導
相に変える従来のものでは、その薄膜表面に針状の結晶
成長がみられ、表面モホロジーがよくない。これに対し
て、本発明のものでは上記材料薄膜の素材を超電導組成
薄膜の所望個所上に形成しているので、この材料薄膜の
素材が超電導組成薄膜の所望個所に拡散すると共に超電
導組成薄膜の所望個所からの構成元素の抜けが少なくな
り、平板状の結晶成長となり、表面モホロジーが向上す
る。従って、この所望個所の超電導領域の上に絶縁膜な
どを積層するしてトランジスタを溝底する場合に好都合
となる。
相に変える従来のものでは、その薄膜表面に針状の結晶
成長がみられ、表面モホロジーがよくない。これに対し
て、本発明のものでは上記材料薄膜の素材を超電導組成
薄膜の所望個所上に形成しているので、この材料薄膜の
素材が超電導組成薄膜の所望個所に拡散すると共に超電
導組成薄膜の所望個所からの構成元素の抜けが少なくな
り、平板状の結晶成長となり、表面モホロジーが向上す
る。従って、この所望個所の超電導領域の上に絶縁膜な
どを積層するしてトランジスタを溝底する場合に好都合
となる。
以上の特徴を利用することによって、高温酸化物超電導
材料を用いて第２の発明であるＭＯ５型超電導トランジ
スタ及び第３の発明である注入型超電導トランジスタを
製造することができる。
材料を用いて第２の発明であるＭＯ５型超電導トランジ
スタ及び第３の発明である注入型超電導トランジスタを
製造することができる。
第４及び第６の発明によれば、超電導相／絶縁相又は半
導体相／超電導相の構造を得ることができる。
導体相／超電導相の構造を得ることができる。
第８の発明によれば、超電導相／常電導相／超電導相の
構造を得ることができる。
構造を得ることができる。
第５、第７及び第９の発明によれば、Ｂ１５ｒＣａＣｕ
Ｏ超電導薄膜を良好な超電導特性にすることができる。
Ｏ超電導薄膜を良好な超電導特性にすることができる。
第１０の発明によれば、簡単な工程で超電導細条を得る
ことができる
ことができる
第１図は本発明による超電導トランジスタの製造方法の
第１実施例を示す製造工程の断面図、第２図は第１実施
例における超電導薄膜のＸ線回折パターン、第３図は第
１実施例における超電導薄膜の（ＯＯＳ）面のロッキン
グカーブ特性図、第４図は第１実施例における超電導薄
膜の抵抗率−温度特性図、第５図はＢｉ＊Ｏｓ薄膜の膜
厚と熱処理温度との関係を示した曲線図、第６図は本発
明による超電導トランジスタの製造方法の、第２実施例
を示す製造工程の断面図、第７図は本発明による超電導
トランジスタの製造方法の第３実施例を示す製造工程の
断面図、第８図及び第９図は第３実施例の異なる条件に
おける超電導薄膜のＸ線回折パターン、第１０図は第３
実施例における超電導薄膜の抵抗率−温度特性図、第１
１図は第３実施例におけるＳ ｒｃａｃｕｏ薄膜の抵抗
率−温度特性図、第１２図は本発明による超電導トラン
ジスタの製造方法の第４実施例を示す製造工程の断面図
、第１３図及び第１４図は第４実施例の異なる条件にお
ける超電導薄膜のＸ線回折パターン、第１５図は第４実
施例における超電導薄膜及びＢ１５ｒＣｕＯ薄膜の抵抗
率−温度特性図、第１６図は本発明による超電導細条の
製造方法の一実施例を示す製造工程の断面図、第１７図
及び第１８図は現在提案されている超電導トランジスタ
の断面図である。 １１１０．４０−−−−−＝一基板、２．１１．１５．
２２．３２．４１．４４−−−−−−−一超電導組成薄
膜、３．１２、Ｉ４．２３．３３．４２−−−−−−＝
−材料薄膜１．４．１６．１７．２４．３４−−−−−
−超電導薄膜、５．１３−−−−−＝−絶縁膜、６−−
−−−ゲート電極、７−−−−−−−−ソース電極、８
−−−−−＝−ドレイン電極、４２−−−−−−−一細
条、４３−−−−−−−一超電導細条。
第１実施例を示す製造工程の断面図、第２図は第１実施
例における超電導薄膜のＸ線回折パターン、第３図は第
１実施例における超電導薄膜の（ＯＯＳ）面のロッキン
グカーブ特性図、第４図は第１実施例における超電導薄
膜の抵抗率−温度特性図、第５図はＢｉ＊Ｏｓ薄膜の膜
厚と熱処理温度との関係を示した曲線図、第６図は本発
明による超電導トランジスタの製造方法の、第２実施例
を示す製造工程の断面図、第７図は本発明による超電導
トランジスタの製造方法の第３実施例を示す製造工程の
断面図、第８図及び第９図は第３実施例の異なる条件に
おける超電導薄膜のＸ線回折パターン、第１０図は第３
実施例における超電導薄膜の抵抗率−温度特性図、第１
１図は第３実施例におけるＳ ｒｃａｃｕｏ薄膜の抵抗
率−温度特性図、第１２図は本発明による超電導トラン
ジスタの製造方法の第４実施例を示す製造工程の断面図
、第１３図及び第１４図は第４実施例の異なる条件にお
ける超電導薄膜のＸ線回折パターン、第１５図は第４実
施例における超電導薄膜及びＢ１５ｒＣｕＯ薄膜の抵抗
率−温度特性図、第１６図は本発明による超電導細条の
製造方法の一実施例を示す製造工程の断面図、第１７図
及び第１８図は現在提案されている超電導トランジスタ
の断面図である。 １１１０．４０−−−−−＝一基板、２．１１．１５．
２２．３２．４１．４４−−−−−−−一超電導組成薄
膜、３．１２、Ｉ４．２３．３３．４２−−−−−−＝
−材料薄膜１．４．１６．１７．２４．３４−−−−−
−超電導薄膜、５．１３−−−−−＝−絶縁膜、６−−
−−−ゲート電極、７−−−−−−−−ソース電極、８
−−−−−＝−ドレイン電極、４２−−−−−−−一細
条、４３−−−−−−−一超電導細条。
Claims (10)
- （１）絶縁性基板表面に非超電導相状態にある超電導組
成薄膜を被着し、その超電導組成薄膜表面にこの薄膜内
に導入されることによってその薄膜を超電導相に変更す
る素材を含む材料薄膜を被着した後、熱処理を施してこ
の材料薄膜の前記素材を上記超電導組成薄膜中に導入し
て超電導相に変更することを特徴とした超電導素子の製
造方法。 - （２）絶縁性基板表面に非超電導相状態にある超電導組
成薄膜を被着する工程、 その超電導組成薄膜表面にこの薄膜内に導入されること
によってその薄膜を超電導相に変更する素材を含む一対
の材料薄膜を微小間隙を置いて被着する工程、 熱処理を施してこの材料薄膜の前記素材を上記超電導組
成薄膜中に導入して微小間隙を置いた一対の超電導領域
とする工程、 この微小間隙及び一対の超電導領域に跨って絶縁膜を被
着する工程、及び この絶縁膜上にゲート電極を、一対の超電導領域の一方
にソース電極を、他方にドレイン電極をそれぞれ設ける
工程、 からなることを特徴とした超電導トランジスタの製造方
法。 - （３）絶縁性基板表面に半導体相状態にある第１の超電
導組成薄膜を被着する工程、 その超電導組成薄膜表面の所定の個所に該薄膜内に導入
されることによってその薄膜を超電導相に変更する素材
を含む第１の材料薄膜を被着する工程、 少なくともこの材料薄膜上に絶縁性薄膜を形成する工程
、 この絶縁性薄膜上に上記第１の材料薄膜に対応した個所
に超電導組成薄膜内に導入されることによってその薄膜
を超電導相に変更する素材を含む第２の材料薄膜を被着
する工程、 この第２の材料薄膜表面に半導体相状態にある第２の超
電導組成薄膜を形成する工程、及び前記第１の超電導組
成薄膜ないし第２の超電導組成薄膜を熱処理する工程、 からなり、この熱処理によって、第１及び第２の超電導
組成薄膜に、各超電導組成薄膜に隣接する前記第１及び
第２の材料薄膜における前記超電導相に変更する素材を
導入して第１及び第２の超電導組成薄膜を超電導相に変
更し、第１の超電導組成薄膜をコレクタとし、この第１
の超電導組成薄膜内の超電導相をベースとし、前記第２
の超電導組成薄膜内の超電導相をエミッタとすることを
特徴とする超電導トランジスタの製造方法。 - （４）非超電導相状態又は半導体相状態にある超電導組
成薄膜がＢｉＳｒＣａＣｕＯ組成からなり、その組成に
おける超電導となる組成比に比してＢｉの比が小さいも
のであり、前記一対の材料薄膜がＢｉ酸化物である請求
項（２）又は（３）記載の超電導トランジスタの製造方
法。 - （５）非超電導相状態又は半導体相状態にある超電導組
成薄膜の膜厚をｄとし、前記一対の材料薄膜の膜厚をｘ
とするとき、０．０２ｄ＜ｘ＜０．１７ｄである請求項
（４）記載の超電導トランジスタの製造方法。 - （６）非超電導相状態にある超電導組成薄膜がＳｒＣａ
ＣｕＯ組成であり、前記一対の材料薄膜がＢｉ酸化物で
ある請求項（２）記載の超電導トランジスタの製造方法
。 - （７）非超電導相状態にある超電導組成薄膜の膜厚をｄ
とし、前記一対の材料薄膜の膜厚をｘとするとき、０．
３ｄ＜ｘ＜０．８ｄである請求項（６）記載の超電導ト
ランジスタの製造方法。 - （８）非超電導相状態にある超電導組成薄膜がＢｉＳｒ
ＣｕＯ組成であり、前記一対の材料薄膜がＣａフッ化物
である請求項（２）記載の超電導トランジスタの製造方
法。 - （９）非超電導相状態にある超電導組成薄膜の膜厚をｄ
とし、前記一対の材料薄膜の膜厚をｘとするとき、０．
３ｄ＜ｘ＜１．０ｄである請求項（８）記載の超電導ト
ランジスタの製造方法。 - （１０）非超電導相状態にある超電導組成膜表面にこの
膜内に導入することによってその膜を超電導相に変更す
る素材を含む複数の材料薄膜細条をそれぞれ間隔をおい
て被着した後、熱処理を施してこの材料薄膜細条を前記
超電導組成薄膜中に導入してそれぞれ隔離された複数の
超電導細条を得ることを特徴とする超電導細条の製造方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12959389 | 1989-05-23 | ||
| JP1-129593 | 1989-05-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0380578A true JPH0380578A (ja) | 1991-04-05 |
| JP3015408B2 JP3015408B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=15013283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02129957A Expired - Fee Related JP3015408B2 (ja) | 1989-05-23 | 1990-05-18 | 超電導トランジスタの製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5219834A (ja) |
| JP (1) | JP3015408B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08510959A (ja) * | 1993-12-31 | 1996-11-19 | コロビン ゲーエムベーハー | 多層フィルター材料 |
| US7003834B2 (en) | 2000-05-25 | 2006-02-28 | Kao Corporation | Color-recovering agent |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0475838B1 (en) * | 1990-09-10 | 1996-03-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting device having a reduced thickness of oxide superconducting layer and method for manufacturing the same |
| CA2054795C (en) * | 1990-11-01 | 1996-08-06 | Hiroshi Inada | Superconducting device having an extremely thin superconducting channel formed of oxide superconductor material and method for manufacturing the same |
| DE4219817A1 (de) * | 1992-06-17 | 1993-12-23 | Merck Patent Gmbh | Aufdampfmaterial zur Herstellung mittelbrechender optischer Schichten |
| US5793055A (en) * | 1995-11-30 | 1998-08-11 | Forschungszentrum Julich Gmbh | Hybrid electronic devices, particularly Josephson transistors |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63241824A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-07 | Fujikura Ltd | 超電導体の製造方法 |
| US4980339A (en) * | 1987-07-29 | 1990-12-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Superconductor structure |
| US4837609A (en) * | 1987-09-09 | 1989-06-06 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Semiconductor devices having superconducting interconnects |
| JPS6472425A (en) * | 1987-09-12 | 1989-03-17 | Univ Tokai | Manufacture of superconducting material |
| JPS6482412A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-28 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Manufacture of superconductive material |
| JPH0815019B2 (ja) * | 1987-09-29 | 1996-02-14 | 株式会社フジクラ | 酸化物超電導材の製造方法 |
| JPS6489197A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Toshiba Corp | X-ray device |
-
1990
- 1990-05-18 JP JP02129957A patent/JP3015408B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1990-05-21 US US07/527,075 patent/US5219834A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08510959A (ja) * | 1993-12-31 | 1996-11-19 | コロビン ゲーエムベーハー | 多層フィルター材料 |
| US7003834B2 (en) | 2000-05-25 | 2006-02-28 | Kao Corporation | Color-recovering agent |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3015408B2 (ja) | 2000-03-06 |
| US5219834A (en) | 1993-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2711253B2 (ja) | 超伝導膜及びその形成方法 | |
| CN88100514A (zh) | 超导器件 | |
| US5034374A (en) | Method of producing high temperature superconductor Josephson element | |
| JPH0380578A (ja) | 超電導トランジスタの製造方法 | |
| JP3425422B2 (ja) | 超電導素子の製造方法 | |
| JPH02167820A (ja) | Ｔ１系複合酸化物超電導体薄膜の成膜方法 | |
| JP2832002B2 (ja) | Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｉ−Ｏ系超伝導薄膜の製造方法 | |
| JPH04275470A (ja) | 超電導体／絶縁体層構造からなる製品、およびその製品の製造方法 | |
| JP2899287B2 (ja) | ジョセフソン素子 | |
| JP2564598B2 (ja) | 酸化物超伝導体及びその製造方法 | |
| JP2616986B2 (ja) | Ｔｌ系超電導体積層膜の製造法 | |
| JP2944238B2 (ja) | 超電導体の形成方法および超電導素子 | |
| JPH01106481A (ja) | 超伝導材料構造 | |
| JP2950958B2 (ja) | 超電導素子の製造方法 | |
| JPH05335640A (ja) | 超電導素子 | |
| JP2691065B2 (ja) | 超電導素子および作製方法 | |
| JP2000022227A (ja) | 酸化物超電導体素材及び素子 | |
| JP2641973B2 (ja) | 超電導素子およびその作製方法 | |
| JPH01106484A (ja) | 超伝導材料の形成方法 | |
| JPH02137380A (ja) | 超伝導デバイスの製造方法 | |
| JPH07100609B2 (ja) | 薄膜超電導体の製造方法 | |
| JPH02184087A (ja) | 超電導弱結合素子の製造方法 | |
| JPH01179779A (ja) | 複合酸化物超電導体の保護方法 | |
| JPH0714816B2 (ja) | 希土類元素を含む超電導酸化物薄膜の形成方法 | |
| JPH04328885A (ja) | 超電導トランジスタの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |