JPH05160455A - 電界効果トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents
電界効果トランジスタ及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH05160455A JPH05160455A JP4152353A JP15235392A JPH05160455A JP H05160455 A JPH05160455 A JP H05160455A JP 4152353 A JP4152353 A JP 4152353A JP 15235392 A JP15235392 A JP 15235392A JP H05160455 A JPH05160455 A JP H05160455A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- effect transistor
- superconducting
- layer
- field effect
- substrate
- 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
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
- H10N60/20—Permanent superconducting devices
- H10N60/205—Permanent superconducting devices having three or more electrodes, e.g. transistor-like structures
- H10N60/207—Field effect devices
-
- 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
- Y10S505/725—Process of making or treating high tc, above 30 k, superconducting shaped material, article, or device
- Y10S505/729—Growing single crystal, e.g. epitaxy, bulk
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高ＴC 超伝導チャネル(25)を備えた逆ＭＩＳ
ＦＥＴに改良された構造を提供することによって、周知
の超伝導ＦＥＴの欠陥を克服する。 【構成】 電界効果トランジスタは、ペロブスカイト型
構造を有するドープされた化合物から成るゲート基板(2
2)、元素の周期表のVIII又はＩＢサブグループの１以上
の元素を有する界面層(23)、ペロブスカイト又は関連す
る化合物から成る絶縁層(24)、及び高ＴC 超伝導チャネ
ル(25)を含む。ゲート電極(20)に印加される電圧によっ
て生成された電界が、チャネル(25)の伝導性を変える。
ＦＥＴに改良された構造を提供することによって、周知
の超伝導ＦＥＴの欠陥を克服する。 【構成】 電界効果トランジスタは、ペロブスカイト型
構造を有するドープされた化合物から成るゲート基板(2
2)、元素の周期表のVIII又はＩＢサブグループの１以上
の元素を有する界面層(23)、ペロブスカイト又は関連す
る化合物から成る絶縁層(24)、及び高ＴC 超伝導チャネ
ル(25)を含む。ゲート電極(20)に印加される電圧によっ
て生成された電界が、チャネル(25)の伝導性を変える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は逆ＭＩＳＦＥＴ（絶縁ゲ
ート半導体電界効果トランジスタ）に類似する構造を有
する電界効果トランジスタに関し、電流チャネルが高Ｔ
c 金属酸化物膜超伝導体から成り、金属ゲート電極がペ
ロブスカイト型構造を有する伝導化合物によって置換さ
れる。本発明の電界トランジスタは、ｎチャネル又はｐ
チャネルデプレッション形又はエンハンスメント形であ
る。ゲートに印加される電圧によって生成される電界
は、チャネルの伝導性を変える。
ート半導体電界効果トランジスタ）に類似する構造を有
する電界効果トランジスタに関し、電流チャネルが高Ｔ
c 金属酸化物膜超伝導体から成り、金属ゲート電極がペ
ロブスカイト型構造を有する伝導化合物によって置換さ
れる。本発明の電界トランジスタは、ｎチャネル又はｐ
チャネルデプレッション形又はエンハンスメント形であ
る。ゲートに印加される電圧によって生成される電界
は、チャネルの伝導性を変える。
【０００２】
【従来の技術】ベドノーツ(Bednorz) 及びミュラー(Mul
ler)によって発見され、彼らの文献「Ba-La-Cu-O系統に
おける可能な高ＴC 超伝導体(Possible High-Tcsuperco
nduc-tivity in the Ba-La-Cu-O System)」(Zeitschrif
ut fur Physik B, CondensedMatter, Vol. B64, 1986
年、189-193 頁) に開示された超伝導体の新たなクラス
に基づいて、高ＴC 超伝導体を用いる異なる電界効果ト
ランジスタ構造体が生成され、発表された。超伝導チャ
ネルをもったＦＥＴ（電界効果トランジスタ）構造体
は、以下の文献に説明されている。ファング(F.F. Fan
g) 他著、「超伝導電界効果トランジスタ(Superconduct
ing Field-Effect Transistor) 」(IBM技術発表報告, V
ol. 19, No. 4, 1976年 9月、1461-1462 頁) 、及びヘ
バード(A.F. He- bard) 他著「薄膜超伝導電界効果トラ
ンジスタを求める実験研究(Experimental Consideratio
ns In the Quest for a Thin-Film Superconducting Fi
eld-EffectTransistor) 」(IEEE Trans. on Magnetics,
Vol. MAG-23, No. 2, 1987 年 3月、1279-1282 頁) で
ある。これらの文献において、構造体は約10nmの厚さを
もつ超伝導チャネルを備えていると記述されている。ゲ
ート電極及び超伝導体の間に電圧を印加することによっ
て生成される電界は、超伝導体の薄い表層のキャリヤ密
度に僅かな変化をもたらす。またキャリヤ密度のこの変
化は、薄い層における遷移温度ＴC に変化をもたらす。
ゲートに信号を付与することによって、薄い層は「超伝
導」状態と「標準伝導」状態の間で切り換えられること
ができる。これはチャネル抵抗の変化となる。
ler)によって発見され、彼らの文献「Ba-La-Cu-O系統に
おける可能な高ＴC 超伝導体(Possible High-Tcsuperco
nduc-tivity in the Ba-La-Cu-O System)」(Zeitschrif
ut fur Physik B, CondensedMatter, Vol. B64, 1986
年、189-193 頁) に開示された超伝導体の新たなクラス
に基づいて、高ＴC 超伝導体を用いる異なる電界効果ト
ランジスタ構造体が生成され、発表された。超伝導チャ
ネルをもったＦＥＴ（電界効果トランジスタ）構造体
は、以下の文献に説明されている。ファング(F.F. Fan
g) 他著、「超伝導電界効果トランジスタ(Superconduct
ing Field-Effect Transistor) 」(IBM技術発表報告, V
ol. 19, No. 4, 1976年 9月、1461-1462 頁) 、及びヘ
バード(A.F. He- bard) 他著「薄膜超伝導電界効果トラ
ンジスタを求める実験研究(Experimental Consideratio
ns In the Quest for a Thin-Film Superconducting Fi
eld-EffectTransistor) 」(IEEE Trans. on Magnetics,
Vol. MAG-23, No. 2, 1987 年 3月、1279-1282 頁) で
ある。これらの文献において、構造体は約10nmの厚さを
もつ超伝導チャネルを備えていると記述されている。ゲ
ート電極及び超伝導体の間に電圧を印加することによっ
て生成される電界は、超伝導体の薄い表層のキャリヤ密
度に僅かな変化をもたらす。またキャリヤ密度のこの変
化は、薄い層における遷移温度ＴC に変化をもたらす。
ゲートに信号を付与することによって、薄い層は「超伝
導」状態と「標準伝導」状態の間で切り換えられること
ができる。これはチャネル抵抗の変化となる。
【０００３】電界誘導効果がチャネル物質へと深く広が
らないため、効果の大きさを高める種々のアプローチ
が、フィオリ(A.T. Fiory)及びヘバード(A.F. Hebard)
著の２つの文献「複合In/InOx 薄膜における超伝導遷移
の電界効果及び電子密度変調(Field-Effect and Electr
on Density Modulation of the Superconducting Tran-
sition in Composite In/InOx Thin Films) 」(Physic
a 135B, 1985 年、124-127 頁、北オランダ、アムステ
ルダム) 、及び「低電子密度薄膜超伝導体の電界変調(E
lectric Field Modulation of Low Electron Density T
hin-Film Supercon-ductors)」(Proc. Internat.超伝導
の新たなメカニズムについてのワークショップ、バーク
レイ、1987年 6月) に発表されている。フィオリ及びヘ
バードの第１に引用された文献は、超伝導ＭＩＳＦＥＴ
の製造と測定に関するため特に関心がある。チタン酸ス
トロンチウムの電界効果に関する、この課題のもう１つ
の文献はグルヴィッチ(M. Gurvitch) 他著、「SrTiO3の
超伝導表層の電界効果(FieldEffect on Superconductin
g Surface Layers of SrTiO3)」（物質研究会、1986
年、47-49 頁) によって発表されている。
らないため、効果の大きさを高める種々のアプローチ
が、フィオリ(A.T. Fiory)及びヘバード(A.F. Hebard)
著の２つの文献「複合In/InOx 薄膜における超伝導遷移
の電界効果及び電子密度変調(Field-Effect and Electr
on Density Modulation of the Superconducting Tran-
sition in Composite In/InOx Thin Films) 」(Physic
a 135B, 1985 年、124-127 頁、北オランダ、アムステ
ルダム) 、及び「低電子密度薄膜超伝導体の電界変調(E
lectric Field Modulation of Low Electron Density T
hin-Film Supercon-ductors)」(Proc. Internat.超伝導
の新たなメカニズムについてのワークショップ、バーク
レイ、1987年 6月) に発表されている。フィオリ及びヘ
バードの第１に引用された文献は、超伝導ＭＩＳＦＥＴ
の製造と測定に関するため特に関心がある。チタン酸ス
トロンチウムの電界効果に関する、この課題のもう１つ
の文献はグルヴィッチ(M. Gurvitch) 他著、「SrTiO3の
超伝導表層の電界効果(FieldEffect on Superconductin
g Surface Layers of SrTiO3)」（物質研究会、1986
年、47-49 頁) によって発表されている。
【０００４】これら表面効果デバイスの不利な点は、チ
ャネル抵抗の変化が非常に小さいことである。切り換え
られた薄い表層においてすらその変化は金属伝導性から
超伝導性のみであり、また、印加された電界に影響され
ないチャネルのバルク部分は薄い表層に平行する金属分
路として作動する。従って、出力信号はＦＥＴデバイス
を駆動することができるには小さすぎる。もう１つの欠
点は、ＴC の電界誘導変化がかなり小さいことである。
即ち、適切な作動のためには、薄い層のＴC はＴOPより
上の値からＴOPより下の値にシフトされなければならな
いため、作動温度ＴOPの要件は厳しい。
ャネル抵抗の変化が非常に小さいことである。切り換え
られた薄い表層においてすらその変化は金属伝導性から
超伝導性のみであり、また、印加された電界に影響され
ないチャネルのバルク部分は薄い表層に平行する金属分
路として作動する。従って、出力信号はＦＥＴデバイス
を駆動することができるには小さすぎる。もう１つの欠
点は、ＴC の電界誘導変化がかなり小さいことである。
即ち、適切な作動のためには、薄い層のＴC はＴOPより
上の値からＴOPより下の値にシフトされなければならな
いため、作動温度ＴOPの要件は厳しい。
【０００５】他の電界効果トランジスタは、欧州特許出
願公報第EP-A 0324 044号、「超伝導チャネルを備える
電界効果デバイス(A Field-Effect Device with a Supe
rconduct- ing Channel)」に記述されている。このデバ
イスのチャネルは厚さ約1nmで、高ＴC 金属酸化物膜超
伝導体から成る。チャネルが非常に薄いため、金属分路
を残さずに電界に影響される。ゲートに印加される数ボ
ルトによって、全チャネルは電荷キャリヤが劣化され
て、チャネル抵抗は「ゼロ」（未劣化、超伝導性）と
「ハイ」（劣化）の間で切り換えられる。この構造体は
正しい方向を示すが、いくつかの問題が残った。そのよ
うなデバイスの研究は、示唆された構成において、極薄
超伝導層が、絶縁層及びトップ電極の付着の間に容易に
劣化するということを示している。
願公報第EP-A 0324 044号、「超伝導チャネルを備える
電界効果デバイス(A Field-Effect Device with a Supe
rconduct- ing Channel)」に記述されている。このデバ
イスのチャネルは厚さ約1nmで、高ＴC 金属酸化物膜超
伝導体から成る。チャネルが非常に薄いため、金属分路
を残さずに電界に影響される。ゲートに印加される数ボ
ルトによって、全チャネルは電荷キャリヤが劣化され
て、チャネル抵抗は「ゼロ」（未劣化、超伝導性）と
「ハイ」（劣化）の間で切り換えられる。この構造体は
正しい方向を示すが、いくつかの問題が残った。そのよ
うなデバイスの研究は、示唆された構成において、極薄
超伝導層が、絶縁層及びトップ電極の付着の間に容易に
劣化するということを示している。
【０００６】最新の従来技術は、欧州特許出願第９１８
１０００６．６号、「逆ＭＩＳＦＥＴ構造を備える超伝
導電界効果トランジスタ及び同一のトランジスタを作成
するための方法(Superconducting Field-Effect Transi
stors with Inverted MISFETStructure and Method for
Making the Same) 」において、絶縁体及び電極の付着
の間の劣化の問題は、超伝導膜が絶縁層の後に付着され
るように構造を変え、絶縁体と超伝導体の下にゲート電
極を配置することによって避けられる。この逆ＭＩＳＦ
ＥＴの一般的な断面が図１に示されている。ゲート電極
１０は伝導ニオビウムドープされたチタン酸ストロンチ
ウムから成り、絶縁層１１はドープされないチタン酸ス
トロンチウムから成り、絶縁層１１の上に成長される電
流チャネル１２は、
１０００６．６号、「逆ＭＩＳＦＥＴ構造を備える超伝
導電界効果トランジスタ及び同一のトランジスタを作成
するための方法(Superconducting Field-Effect Transi
stors with Inverted MISFETStructure and Method for
Making the Same) 」において、絶縁体及び電極の付着
の間の劣化の問題は、超伝導膜が絶縁層の後に付着され
るように構造を変え、絶縁体と超伝導体の下にゲート電
極を配置することによって避けられる。この逆ＭＩＳＦ
ＥＴの一般的な断面が図１に示されている。ゲート電極
１０は伝導ニオビウムドープされたチタン酸ストロンチ
ウムから成り、絶縁層１１はドープされないチタン酸ス
トロンチウムから成り、絶縁層１１の上に成長される電
流チャネル１２は、
【０００７】
【外３】
【０００８】から成る。ソース及びドレイン接点１３、
１４は電流チャネル１２の上部表面に配置され、ゲート
金属化物はニオビウムドープされたチタン酸ストロンチ
ウム基板１０に固定される。
１４は電流チャネル１２の上部表面に配置され、ゲート
金属化物はニオビウムドープされたチタン酸ストロンチ
ウム基板１０に固定される。
【０００９】これらの構造体及び同様の構造体の測定に
よって、理論的に予想されたよりもゲートとソース（Ｃ
GS）間がより低いキャパシタンスが示された。また、数
パーセント抵抗率変調だけが見られた。この欧州特許出
願第９１８１０００６．６号に記述されるように、デバ
イスの性能はドープされたSrTiO3の表面のいくらかの劣
化によって影響されるという事実は、マンハート(J. Ma
nnhart) 他著の文献「超伝導
よって、理論的に予想されたよりもゲートとソース（Ｃ
GS）間がより低いキャパシタンスが示された。また、数
パーセント抵抗率変調だけが見られた。この欧州特許出
願第９１８１０００６．６号に記述されるように、デバ
イスの性能はドープされたSrTiO3の表面のいくらかの劣
化によって影響されるという事実は、マンハート(J. Ma
nnhart) 他著の文献「超伝導
【００１０】
【外４】
【００１１】膜の電界効果(Electric Field Effect on
Superconducting
Superconducting
【００１２】
【外５】
【００１３】Films)」(Zeitschrift fur Physik B, Con
densed Matter 83, 1991年、307-311頁) に発表されて
いる。
densed Matter 83, 1991年、307-311頁) に発表されて
いる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
高ＴC 超伝導チャネルを備えた逆ＭＩＳＦＥＴに改良さ
れた構造を提供することによって、周知の超伝導ＦＥＴ
について記述された欠陥を克服することである。
高ＴC 超伝導チャネルを備えた逆ＭＩＳＦＥＴに改良さ
れた構造を提供することによって、周知の超伝導ＦＥＴ
について記述された欠陥を克服することである。
【００１５】本発明の他の目的は、ゲートとソースの間
に増加したキャパシタンスを有する高ＴC 超伝導チャネ
ルを備えた逆ＭＩＳＦＥＴを提供することである。
に増加したキャパシタンスを有する高ＴC 超伝導チャネ
ルを備えた逆ＭＩＳＦＥＴを提供することである。
【００１６】本発明の追加の目的は、周知のＭＩＳＦＥ
Ｔの抵抗率変調を改良することである。
Ｔの抵抗率変調を改良することである。
【００１７】本発明の他の目的は、高ＴC 超伝導チャネ
ル及び高性能を備えた逆ＭＩＳＦＥＴを製造するための
方法を教示することである。
ル及び高性能を備えた逆ＭＩＳＦＥＴを製造するための
方法を教示することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段と作用】請求される本発明
は、これらの目的にかない、高ＴC 超伝導チャネルを備
えた周知の逆ＭＩＳＦＥＴに残る欠陥を修復することで
ある。今日理解される限り、これが達成される原理は、
ゲート電極と絶縁層との間に界面層を付着することによ
ってゲート電極を劣化から防ぐことによる。
は、これらの目的にかない、高ＴC 超伝導チャネルを備
えた周知の逆ＭＩＳＦＥＴに残る欠陥を修復することで
ある。今日理解される限り、これが達成される原理は、
ゲート電極と絶縁層との間に界面層を付着することによ
ってゲート電極を劣化から防ぐことによる。
【００１９】高ＴC 超伝導チャネルを備える周知の逆Ｍ
ＩＳＦＥＴの抵抗及びキャパシタンスの測定によって、
これらのデバイスのいくつかの欠点が示された。２つの
結果は、Nbドープされたチタン酸ストロンチウムの表面
での劣化によって引き起こされるかに見えた。同様の結
果はハセガワ（H. Hasegawa)他著の文献「高ＴC 超伝導
体と半導体ニオビウムドープされたSrTiO3間の接触(Con
tact between High-T C Superconductor and Semicondu
cting Niobium-Doped SrTiO3）」（日本応用物理学ジャ
ーナル, Vol. 28, No. 12, 1989 年12月、L2210-L2212
頁) に見られ、報告された。その著者らは、Nbドープさ
れたSrTiO3基板に付着されたEr-Ba-Cu-O薄膜超伝導体の
測定を、高ＴC 超伝導層と基板との間に未知の界面層が
あると示すインジケータとして解釈した。追加の調査と
測定によって、ドープSrTiO3の劣化は伝導性を減少し、
絶縁層の誘電率を下げる。電界効果トランジスタの絶縁
層の低い誘電率は、これらデバイスのいくつかのパラメ
ータに否定的な影響を及ぼす。例えば、印加された電
界、出力アドミタンス、及びトランスコンダクタンスに
よって生じるドレイン電流の変化は、この絶縁体の誘電
率に比例する。
ＩＳＦＥＴの抵抗及びキャパシタンスの測定によって、
これらのデバイスのいくつかの欠点が示された。２つの
結果は、Nbドープされたチタン酸ストロンチウムの表面
での劣化によって引き起こされるかに見えた。同様の結
果はハセガワ（H. Hasegawa)他著の文献「高ＴC 超伝導
体と半導体ニオビウムドープされたSrTiO3間の接触(Con
tact between High-T C Superconductor and Semicondu
cting Niobium-Doped SrTiO3）」（日本応用物理学ジャ
ーナル, Vol. 28, No. 12, 1989 年12月、L2210-L2212
頁) に見られ、報告された。その著者らは、Nbドープさ
れたSrTiO3基板に付着されたEr-Ba-Cu-O薄膜超伝導体の
測定を、高ＴC 超伝導層と基板との間に未知の界面層が
あると示すインジケータとして解釈した。追加の調査と
測定によって、ドープSrTiO3の劣化は伝導性を減少し、
絶縁層の誘電率を下げる。電界効果トランジスタの絶縁
層の低い誘電率は、これらデバイスのいくつかのパラメ
ータに否定的な影響を及ぼす。例えば、印加された電
界、出力アドミタンス、及びトランスコンダクタンスに
よって生じるドレイン電流の変化は、この絶縁体の誘電
率に比例する。
【００２０】この解釈から始めると、ゲート基板の表面
の劣化を防ぐため、所定の高ＴC 超伝導ＭＩＳＦＥＴを
改良するのは有利に思えた。これを達成するため、元素
の周期表のVIIIサブグループ又はＩＢサブグループの１
以上の元素から成る付加の界面層が、絶縁層の付着の前
に付着された。この界面層の付加によって、ゲートとソ
ース（ＣGS）間のキャパシタンスが向上された。キャパ
シタンスの３倍の向上が見られた。また、抵抗率変調の
１オーダ以上の大きさの向上が達成された。
の劣化を防ぐため、所定の高ＴC 超伝導ＭＩＳＦＥＴを
改良するのは有利に思えた。これを達成するため、元素
の周期表のVIIIサブグループ又はＩＢサブグループの１
以上の元素から成る付加の界面層が、絶縁層の付着の前
に付着された。この界面層の付加によって、ゲートとソ
ース（ＣGS）間のキャパシタンスが向上された。キャパ
シタンスの３倍の向上が見られた。また、抵抗率変調の
１オーダ以上の大きさの向上が達成された。
【００２１】本発明の実施例をより十分詳細に記述する
前に、使用される異なる物質のいくつかの態様と以下に
用いられる表現の意味が説明される。
前に、使用される異なる物質のいくつかの態様と以下に
用いられる表現の意味が説明される。
【００２２】図２に示されるように、本発明のＭＩＳＦ
ＥＴは接点金属化物２１と基板２２から成るゲート電極
２０を含む。本発明に従って、付加層２３が前記ゲート
電極２０と絶縁層２４の間に配する。超伝導電流チャネ
ル２５はこの絶縁体２４の上に形成される。ドレイン及
びソース接点２６、２７は、電流チャネル２５に配置さ
れる。
ＥＴは接点金属化物２１と基板２２から成るゲート電極
２０を含む。本発明に従って、付加層２３が前記ゲート
電極２０と絶縁層２４の間に配する。超伝導電流チャネ
ル２５はこの絶縁体２４の上に形成される。ドレイン及
びソース接点２６、２７は、電流チャネル２５に配置さ
れる。
【００２３】基板２２、絶縁層２４、及び超伝導電流チ
ャネル２５として用いられる物質は、同じ結晶ファミリ
ー、即ち、全てが同じペロブスカイト型構造を有する、
から選ばれる。選ばれた物質の格子定数は、少なくとも
ほぼ整合すべきである。ここで用いられる層は不整合が
20％未満である。不整合ｍは、数１によって以下のよう
に定義される。
ャネル２５として用いられる物質は、同じ結晶ファミリ
ー、即ち、全てが同じペロブスカイト型構造を有する、
から選ばれる。選ばれた物質の格子定数は、少なくとも
ほぼ整合すべきである。ここで用いられる層は不整合が
20％未満である。不整合ｍは、数１によって以下のよう
に定義される。
【００２４】
【数１】
【００２５】ここで、ａ0 は「基板」の格子定数、ａ1
はその次の層の格子定数である。基板及び絶縁層に用い
られる物質は、ペロブスカイト及び関連する化合物の群
から取られる。ペロブスカイトは、鉱物ペロブスカイト
であるCaTiO3の構造と類似する結晶構造を有する化合物
のファミリーを形成する。ペロブスカイト型構造を備え
るこれら化合物のいくつかが以下に挙げられる。化合物
の格子定数とペロブスカイトサブセルの寸法が以下のリ
ストに与えられる。
はその次の層の格子定数である。基板及び絶縁層に用い
られる物質は、ペロブスカイト及び関連する化合物の群
から取られる。ペロブスカイトは、鉱物ペロブスカイト
であるCaTiO3の構造と類似する結晶構造を有する化合物
のファミリーを形成する。ペロブスカイト型構造を備え
るこれら化合物のいくつかが以下に挙げられる。化合物
の格子定数とペロブスカイトサブセルの寸法が以下のリ
ストに与えられる。
【００２６】
【表１】
【００２７】より多くのペロブスカイト及び関連する化
合物が、「科学と技術における数字データと機能的関係
(Numerical Data and Functional Relationships in Sc
i-ence and Technology)」(Landolt-Bornstein, グルー
プIII: 結晶及び固体物理学, Volume 4, Part a, Spri
nger-Verlag)において挙げられている。これらの化合物
から成る基板を伝導性にするため、適切なドープ剤でド
ープされねばならない。例えば、チタン酸ストロンチウ
ム(SrTiO3)は絶縁体である。チタン酸ストロンチウムを
ニオビウム(Nb)でドープすることによって、電気的に伝
導になる。ペロブスカイト型構造を備えるこのニオビウ
ムドープされた化合物は、以下にNb:SrTiO3 として参照
される。
合物が、「科学と技術における数字データと機能的関係
(Numerical Data and Functional Relationships in Sc
i-ence and Technology)」(Landolt-Bornstein, グルー
プIII: 結晶及び固体物理学, Volume 4, Part a, Spri
nger-Verlag)において挙げられている。これらの化合物
から成る基板を伝導性にするため、適切なドープ剤でド
ープされねばならない。例えば、チタン酸ストロンチウ
ム(SrTiO3)は絶縁体である。チタン酸ストロンチウムを
ニオビウム(Nb)でドープすることによって、電気的に伝
導になる。ペロブスカイト型構造を備えるこのニオビウ
ムドープされた化合物は、以下にNb:SrTiO3 として参照
される。
【００２８】ペロブスカイト型構造を備える化合物から
成るこの基板の表面が、絶縁層及び高ＴC 超伝導チャネ
ルの付着の間に劣化するのは、これら付着ステップで用
いられる酸化環境のためにである。劣化された絶縁の基
板表面は、逆ＭＩＳＦＥＴ構造体のゲートとソース（Ｃ
GS) の間のキャパシタンスを激しく低下させる。
成るこの基板の表面が、絶縁層及び高ＴC 超伝導チャネ
ルの付着の間に劣化するのは、これら付着ステップで用
いられる酸化環境のためにである。劣化された絶縁の基
板表面は、逆ＭＩＳＦＥＴ構造体のゲートとソース（Ｃ
GS) の間のキャパシタンスを激しく低下させる。
【００２９】元素の周期表のVIIIサブグループ又はＩＢ
サブグループの元素から成る界面層を付加することによ
って、逆ＭＩＳＦＥＴの性能は改良される。図２に図解
されるように、基板２２と絶縁層２４との間のこの付加
層２３により、キャパシタンスＣGSが３倍向上し、抵抗
率変調の大きさが１オーダ以上になることが発見され
た。この界面層２３に選ばれる物質は、伝導性が高く、
酸化に抵抗力があり、その格子定数と熱膨張係数が用い
られた基板２２、ペロブスカイト型構造を化合した絶縁
層２４及び高ＴC 金属酸化物膜超伝導体２５の格子定数
と熱膨張係数に近くなければならない。構造の適合性の
これら要件を満足する他に、例えば、絶縁層又は超伝導
層の性質に反応したりさもなければ破壊することのない
ような化学的に適合性のある物質がまた望ましい。また
ペロブスカイト型構造をもった化合物及び界面層の１以
上の元素は、エピタキシーが発生するように選ばれなく
てはならない。１つの好ましいパラメータは、ペロブス
カイト及び関連する化合物のリストに示されるような格
子定数とサブセルａs,ｂs,ｃs の寸法である。
サブグループの元素から成る界面層を付加することによ
って、逆ＭＩＳＦＥＴの性能は改良される。図２に図解
されるように、基板２２と絶縁層２４との間のこの付加
層２３により、キャパシタンスＣGSが３倍向上し、抵抗
率変調の大きさが１オーダ以上になることが発見され
た。この界面層２３に選ばれる物質は、伝導性が高く、
酸化に抵抗力があり、その格子定数と熱膨張係数が用い
られた基板２２、ペロブスカイト型構造を化合した絶縁
層２４及び高ＴC 金属酸化物膜超伝導体２５の格子定数
と熱膨張係数に近くなければならない。構造の適合性の
これら要件を満足する他に、例えば、絶縁層又は超伝導
層の性質に反応したりさもなければ破壊することのない
ような化学的に適合性のある物質がまた望ましい。また
ペロブスカイト型構造をもった化合物及び界面層の１以
上の元素は、エピタキシーが発生するように選ばれなく
てはならない。１つの好ましいパラメータは、ペロブス
カイト及び関連する化合物のリストに示されるような格
子定数とサブセルａs,ｂs,ｃs の寸法である。
【００３０】これらの制約の多くを満足する物質の例
は、元素の周期表のサブグループVIII又はＩＢからの元
素及びそれらの合金である。これらの物質又は合金を置
換する半導体の利用が考えられる。適切なものとして
は、Pt,Rh, Pd, Ag, Au及びそれらの合金がある。これ
らの元素の合金を用いて、格子定数が元素の組成を制御
することによって変えられる。例えば、Pt-Rh 合金の格
子定数は、3.804 Å（純Rh）と3.924 Å（純Pt）の間で
変えられる。この能力は、得られるべき周囲の層に更に
よりよく整合する格子を可能にする。ほぼ所望の格子定
数を生じる適切な合金組成は、以下に与えられるベガー
ドの法則(Vegard's law)より計算される。
は、元素の周期表のサブグループVIII又はＩＢからの元
素及びそれらの合金である。これらの物質又は合金を置
換する半導体の利用が考えられる。適切なものとして
は、Pt,Rh, Pd, Ag, Au及びそれらの合金がある。これ
らの元素の合金を用いて、格子定数が元素の組成を制御
することによって変えられる。例えば、Pt-Rh 合金の格
子定数は、3.804 Å（純Rh）と3.924 Å（純Pt）の間で
変えられる。この能力は、得られるべき周囲の層に更に
よりよく整合する格子を可能にする。ほぼ所望の格子定
数を生じる適切な合金組成は、以下に与えられるベガー
ドの法則(Vegard's law)より計算される。
【００３１】ベガードの法則： 同一の結晶構造を有
し、置換形固溶体が存在する２つの成分ＡとＢにおい
て、ｘ原子％のＡと（１−ｘ）原子％のＢを含む混合物
の格子定数ａmixture は、ほぼ以下によって与えられ
る。 ａmixture ≒ｘａA ＋（１−ｘ）ａB ここでａA は純Ａの格子定数、ａB は純Ｂの格子定数で
ある。この法則の詳細は、(Zeitschrift fur Physik, V
ol. 5, 1921 年、17頁) に発表されたベガード（L. Veg
ard)著の文献に記述されている。ベガードの法則からの
逸脱は、バレット(C.S. Barrett)他の、「金属の構造、
結晶方法、原理及びデータ(Structure ofMetals, Cryst
allographic Methods, Principles and Data)」(Third
RevisedEdition, Pergamon Press, 1980 年) に調査さ
れている。
し、置換形固溶体が存在する２つの成分ＡとＢにおい
て、ｘ原子％のＡと（１−ｘ）原子％のＢを含む混合物
の格子定数ａmixture は、ほぼ以下によって与えられ
る。 ａmixture ≒ｘａA ＋（１−ｘ）ａB ここでａA は純Ａの格子定数、ａB は純Ｂの格子定数で
ある。この法則の詳細は、(Zeitschrift fur Physik, V
ol. 5, 1921 年、17頁) に発表されたベガード（L. Veg
ard)著の文献に記述されている。ベガードの法則からの
逸脱は、バレット(C.S. Barrett)他の、「金属の構造、
結晶方法、原理及びデータ(Structure ofMetals, Cryst
allographic Methods, Principles and Data)」(Third
RevisedEdition, Pergamon Press, 1980 年) に調査さ
れている。
【００３２】元素の周期表のこれら元素の格子定数は、
以下に挙げられる通りである。元素 格子定数ａ0/Å Ａｇ 4.086 Ａｕ 4.079 Ｉｒ 3.839 Ｐｄ 3.891 Ｐｔ 3.924 Ｒｈ 3.804
以下に挙げられる通りである。元素 格子定数ａ0/Å Ａｇ 4.086 Ａｕ 4.079 Ｉｒ 3.839 Ｐｄ 3.891 Ｐｔ 3.924 Ｒｈ 3.804
【００３３】異なる合金の二相図が、「二元合金相図(B
inary Alloy Phase Diagrams) 」(Volumes 1 and 2, 米
国金属学会、オハイオ州、米国) に発表されている。こ
れらの図は、合金が生成されるかどうか、対応する置換
形固溶体が存在するかどうかを示す。
inary Alloy Phase Diagrams) 」(Volumes 1 and 2, 米
国金属学会、オハイオ州、米国) に発表されている。こ
れらの図は、合金が生成されるかどうか、対応する置換
形固溶体が存在するかどうかを示す。
【００３４】
【実施例】本発明に従う第１の実施例は図２のコンテク
ストで記述される。ペロブスカイト型構造を有する化合
物としてチタン酸ストロンチウム、SrTiO3、が選ばれ、
用いられる基板２２がニオビウム(Nb)でドープされる。
特に0.05％のNbでドープされ、(100) の配向を有する単
結晶である。プラチナ(Pt)から成る界面層２３は、前記
基板２２の上に配置される。界面層の厚さは約4nm であ
る。ドープされないSrTiO3から成る絶縁層２４は、厚さ
約500nm を有する。絶縁層２４の次に、約7nm の
ストで記述される。ペロブスカイト型構造を有する化合
物としてチタン酸ストロンチウム、SrTiO3、が選ばれ、
用いられる基板２２がニオビウム(Nb)でドープされる。
特に0.05％のNbでドープされ、(100) の配向を有する単
結晶である。プラチナ(Pt)から成る界面層２３は、前記
基板２２の上に配置される。界面層の厚さは約4nm であ
る。ドープされないSrTiO3から成る絶縁層２４は、厚さ
約500nm を有する。絶縁層２４の次に、約7nm の
【００３５】
【外６】
【００３６】から成る超伝導チャネル２５が続く。ソー
ス及びドレイン接点として用いられる金(Au)接点パッド
２６及び２７は、チャネル２５の上に配置される。ゲー
ト接点２１は銀(Ag)から成る。
ス及びドレイン接点として用いられる金(Au)接点パッド
２６及び２７は、チャネル２５の上に配置される。ゲー
ト接点２１は銀(Ag)から成る。
【００３７】このデバイスの測定により、Pt層のない同
様のデバイスと比較するとその性能の向上が示された。
図３及び図４に示されるように、
様のデバイスと比較するとその性能の向上が示された。
図３及び図４に示されるように、
【００３８】
【外７】
【００３９】膜は、≒14K ( ＴC ≒14K)より下で超伝導
している。抵抗対温度が、ゲート電圧ＶG をパラメータ
として、これらの図に示される。図４は超伝導遷移の領
域においてゲート電圧をパラメータとする抵抗対温度曲
線を示す（温度範囲は13K から15K)。
している。抵抗対温度が、ゲート電圧ＶG をパラメータ
として、これらの図に示される。図４は超伝導遷移の領
域においてゲート電圧をパラメータとする抵抗対温度曲
線を示す（温度範囲は13K から15K)。
【００４０】異なる実験と測定によって、薄いPt膜が基
板２２の表面の質をかなり向上することが示された。Pt
及びSrTiO3の間の良好な格子整合のため、Pt層が基板に
エピタキシャルに成長される。数１によって定義された
不整合ｍは以下の通りである。
板２２の表面の質をかなり向上することが示された。Pt
及びSrTiO3の間の良好な格子整合のため、Pt層が基板に
エピタキシャルに成長される。数１によって定義された
不整合ｍは以下の通りである。
【００４１】
【数２】
【００４２】SrTiO3の絶縁層２４の有効誘電率εi は、
Pt層２３のない比較できる構造体におけるεi ≒40と比
較すると、300Kにおいて100 以上だと分かった。予想さ
れたように、デバイス感度の大幅な増加を見ることがで
きる。例えば、抵抗率変調は大きさが１オーダ以上増加
した。
Pt層２３のない比較できる構造体におけるεi ≒40と比
較すると、300Kにおいて100 以上だと分かった。予想さ
れたように、デバイス感度の大幅な増加を見ることがで
きる。例えば、抵抗率変調は大きさが１オーダ以上増加
した。
【００４３】しかしながら、Nbドープされた基板２２の
死（デッド）表層へのPt拡散の有益な効果に加えて、ド
ープされないSrTiO3層２４を介する
死（デッド）表層へのPt拡散の有益な効果に加えて、ド
ープされないSrTiO3層２４を介する
【００４４】
【外８】
【００４５】超伝導チャネル２５へのPt拡散が、絶縁体
及び超伝導体の付着の間に発生することに注意したい。
これは超伝導遷移の拡大になる。この理由のため、最良
の結果は薄い界面層と厚い絶縁層を用いることで達成で
きる。厚さ１から100 Åをもつ界面層と、厚さ数千Åを
もつ絶縁層が適切である。界面層の付着後に処理温度を
下げることで、デバイスの性能が更に向上可能となる。
及び超伝導体の付着の間に発生することに注意したい。
これは超伝導遷移の拡大になる。この理由のため、最良
の結果は薄い界面層と厚い絶縁層を用いることで達成で
きる。厚さ１から100 Åをもつ界面層と、厚さ数千Åを
もつ絶縁層が適切である。界面層の付着後に処理温度を
下げることで、デバイスの性能が更に向上可能となる。
【００４６】第１の実施例において、界面Pt層が基板及
び全体のデバイスの性質を向上することが実験的に示さ
れた。Ptはいくつかの理由によって選ばれていた。即
ち、伝導性が高く、酸素雰囲気における追加の処理ステ
ップの間に酸化に対する抵抗力があり、且つ格子不整合
が約0.5 ％である。また、プラチナはペロブスカイト型
構造をもつ使用された化合物と化学的に適合性がある。
び全体のデバイスの性質を向上することが実験的に示さ
れた。Ptはいくつかの理由によって選ばれていた。即
ち、伝導性が高く、酸素雰囲気における追加の処理ステ
ップの間に酸化に対する抵抗力があり、且つ格子不整合
が約0.5 ％である。また、プラチナはペロブスカイト型
構造をもつ使用された化合物と化学的に適合性がある。
【００４７】高ＴC 超伝導チャネル及び界面Pt層を備え
る逆ＭＩＳＦＥＴの製造が、以下のセクションで述べら
れる。前記Pt層の付着後の処理ステップは、高温がPtの
拡散を刺激するため重要である。逆ＭＩＳＦＥＴのゲー
ト電極２０は主に、フロートゾーン技術によって成長さ
せられる、伝導ｎ型(0.05 ％Nbドープされた)SrTiO3(10
0)単結晶基板２２から成る。この基板２２は約600 ℃に
加熱されて、プラチナから成る薄いエピタキシャル層２
３が電子ビーム蒸着によって付着される。次に、サンプ
ルは無線周波(RF)マグネトロンスパッタリングチャンバ
に移され、約500nm のドープされないSrTiO3が、Ar:O2=
2:1 をもった0.05トルのアルゴン酸素雰囲気に約680 ℃
の基板温度で付着される。真空環境を残さずに、サンプ
ルは直流(DC)マグネトロンスパッタリングチャンバに移
され、ここで約80Åの
る逆ＭＩＳＦＥＴの製造が、以下のセクションで述べら
れる。前記Pt層の付着後の処理ステップは、高温がPtの
拡散を刺激するため重要である。逆ＭＩＳＦＥＴのゲー
ト電極２０は主に、フロートゾーン技術によって成長さ
せられる、伝導ｎ型(0.05 ％Nbドープされた)SrTiO3(10
0)単結晶基板２２から成る。この基板２２は約600 ℃に
加熱されて、プラチナから成る薄いエピタキシャル層２
３が電子ビーム蒸着によって付着される。次に、サンプ
ルは無線周波(RF)マグネトロンスパッタリングチャンバ
に移され、約500nm のドープされないSrTiO3が、Ar:O2=
2:1 をもった0.05トルのアルゴン酸素雰囲気に約680 ℃
の基板温度で付着される。真空環境を残さずに、サンプ
ルは直流(DC)マグネトロンスパッタリングチャンバに移
され、ここで約80Åの
【００４８】
【外９】
【００４９】が約750 ℃の基板温度で、0.65トルの圧力
(Ar:O2=2:1) で付着される。次にサンプルが400 トルＯ
2 雰囲気で冷却され、真空室より除去される。従来のフ
ォトリソグラフィーと湿式エッチングステップを用い
て、サンプルがパターン化され、金接点パッド２６、２
７がソース及びドレイン接点に形成される。ゲート接点
２１（伝導基板２２の裏側へ）が、銀ペイントを用いて
形成される。
(Ar:O2=2:1) で付着される。次にサンプルが400 トルＯ
2 雰囲気で冷却され、真空室より除去される。従来のフ
ォトリソグラフィーと湿式エッチングステップを用い
て、サンプルがパターン化され、金接点パッド２６、２
７がソース及びドレイン接点に形成される。ゲート接点
２１（伝導基板２２の裏側へ）が、銀ペイントを用いて
形成される。
【００５０】本実施例は、層の厚さのバリエーションに
よって、ペロブスカイト型構造、界面層及び接点物質を
備える他の化合物を用いることによって、他の高ＴC 金
属酸化物膜超伝導体を用いることによって修正すること
ができる。また、接点の配列は変更可能である。
よって、ペロブスカイト型構造、界面層及び接点物質を
備える他の化合物を用いることによって、他の高ＴC 金
属酸化物膜超伝導体を用いることによって修正すること
ができる。また、接点の配列は変更可能である。
【００５１】第２の実施例は図５に図解されている。基
板５０は、ペロブスカイト型構造を備えるドープされな
い化合物から成る。界面層５１が本発明に従ってこの基
板５０に付着され、ゲート接点５２が次の処理ステップ
で製造される。この界面層５１の上に、絶縁層５３が配
置され、高ＴC 金属酸化物膜超伝導体５４がその上に付
着される。ソース及びドレイン接点パッド５５、５６の
一般的な配列が、この図に示されている。本実施例は、
全ての３接点がデバイスの上からアクセス可能で、界面
層５１をパターン化することによって同一の基板にある
多くのデバイスのゲートが個々に制御されるという利点
がある。これは、特にこれら３端子デバイスのパッケー
ジングに有用である。ゲート接点の高いアスペクト比が
必要ならば、付着された接点５２がより厚い接点構造の
電着のためのメッキベースとして用いられてもよく、又
は、リセス（凹み）が上にある層の成長前に基板にエッ
チングされてもよい。
板５０は、ペロブスカイト型構造を備えるドープされな
い化合物から成る。界面層５１が本発明に従ってこの基
板５０に付着され、ゲート接点５２が次の処理ステップ
で製造される。この界面層５１の上に、絶縁層５３が配
置され、高ＴC 金属酸化物膜超伝導体５４がその上に付
着される。ソース及びドレイン接点パッド５５、５６の
一般的な配列が、この図に示されている。本実施例は、
全ての３接点がデバイスの上からアクセス可能で、界面
層５１をパターン化することによって同一の基板にある
多くのデバイスのゲートが個々に制御されるという利点
がある。これは、特にこれら３端子デバイスのパッケー
ジングに有用である。ゲート接点の高いアスペクト比が
必要ならば、付着された接点５２がより厚い接点構造の
電着のためのメッキベースとして用いられてもよく、又
は、リセス（凹み）が上にある層の成長前に基板にエッ
チングされてもよい。
【００５２】本発明の第３の実施例は以下に述べられ
る。その断面は図６に図解されている。基板６０はペロ
ブスカイト型構造を有するドープされない化合物から成
る。ドープされた化合物６１もまたペロブスカイト型構
造を有し、基板６０の上に配置される。界面層６２はこ
のドープされた化合物に付着される。絶縁層６３、続い
て高ＴC 超伝導チャネル６４が、界面層６２の上に付着
される。図６に示されるように、ドレインとソース接点
パッド６５及び６６がチャネル６４に配置され、ゲート
接点６７が界面層６２に固定される。本実施例は第２の
実施例として比較できる有利な点を示し、１基板に複数
のデバイスを統合するため重要になる。
る。その断面は図６に図解されている。基板６０はペロ
ブスカイト型構造を有するドープされない化合物から成
る。ドープされた化合物６１もまたペロブスカイト型構
造を有し、基板６０の上に配置される。界面層６２はこ
のドープされた化合物に付着される。絶縁層６３、続い
て高ＴC 超伝導チャネル６４が、界面層６２の上に付着
される。図６に示されるように、ドレインとソース接点
パッド６５及び６６がチャネル６４に配置され、ゲート
接点６７が界面層６２に固定される。本実施例は第２の
実施例として比較できる有利な点を示し、１基板に複数
のデバイスを統合するため重要になる。
【００５３】３つの実施例は、高ＴC 超伝導チャネルを
備える逆ＭＩＳＦＥＴの性能を向上するため界面層を実
施する方法の例である。また、本発明に従って、異型構
造体をもつＭＩＳＦＥＴは、高ＴC 金属酸化物膜超伝導
体／伝導基板に配置される界面層の上に成長するペロブ
スカイト関連化合物多層から成ると考えられる。
備える逆ＭＩＳＦＥＴの性能を向上するため界面層を実
施する方法の例である。また、本発明に従って、異型構
造体をもつＭＩＳＦＥＴは、高ＴC 金属酸化物膜超伝導
体／伝導基板に配置される界面層の上に成長するペロブ
スカイト関連化合物多層から成ると考えられる。
【００５４】
【発明の効果】本発明は上記より構成され、高ＴC 超伝
導チャネルを備える逆ＭＩＳＦＥＴに改良された構造を
提供することによって、周知の超伝導ＦＥＴについて記
述された欠陥を克服する。
導チャネルを備える逆ＭＩＳＦＥＴに改良された構造を
提供することによって、周知の超伝導ＦＥＴについて記
述された欠陥を克服する。
【図１】高ＴC 超伝導チャネルを備える逆ＭＩＳＦＥＴ
（従来の技術）の断面図である。
（従来の技術）の断面図である。
【図２】本発明に従って高ＴC 超伝導チャネル及び界面
層を備える逆ＭＩＳＦＥＴの断面図である。
層を備える逆ＭＩＳＦＥＴの断面図である。
【図３】ゲート電圧ＶG をパラメータとして、高ＴC 超
伝導チャネル及び高性能を備える記述された逆ＭＩＳＦ
ＥＴの実施例の抵抗対温度曲線を示す第１図である。
伝導チャネル及び高性能を備える記述された逆ＭＩＳＦ
ＥＴの実施例の抵抗対温度曲線を示す第１図である。
【図４】ゲート電圧ＶG をパラメータとして、高ＴC 超
伝導チャネル及び高性能を備える記述された逆ＭＩＳＦ
ＥＴの実施例の抵抗対温度曲線を示す第２図である。
伝導チャネル及び高性能を備える記述された逆ＭＩＳＦ
ＥＴの実施例の抵抗対温度曲線を示す第２図である。
【図５】本発明に従って、超伝導チャネル及び界面層を
備える他の逆ＭＩＳＦＥＴの断面図である。
備える他の逆ＭＩＳＦＥＴの断面図である。
【図６】本発明に従って、超伝導チャネル及び界面層を
備える他の逆ＭＩＳＦＥＴの断面図である。
備える他の逆ＭＩＳＦＥＴの断面図である。
２０ ゲート電極 ２１ ゲート接点 ２２ 基板 ２３ 付加層 ２４ 絶縁層 ２５ 超伝導電流チャネル ２６ ドレイン接点 ２７ ソース接点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マンハルト ヨッヘン ディー. スイス、シーエイチ−8804アウ、アルテ ランドストラーセ 131 (72)発明者 ムエレル カール アレクサンダー スイス、シーエイチ−8908ヘディンゲン、 ハルデンストラーセ 54 (72)発明者 シュロン ダレル スイス、シーエイチ−8800タルヴィル、マ イセンストラーセ ８
Claims (10)
- 【請求項１】 ゲート基板(22,50,60)、絶縁層(24,53,6
3)、高ＴC 超伝導電流チャネル(25,54,64)、チャネル(2
5,54,64)に接続されるソース及びドレイン電極(27,26,5
6,55,66,65) を有し、前記ゲート基板(22,50,60)がペロ
ブスカイト型構造を有する化合物を含み、前記ゲート基
板(22,50,60)と前記絶縁層(24,53,63)の間の付加層(23,
51,62)が、前記ゲート基板(22,50,60)と前記絶縁層(24,
53,63)の間の界面を形成し、前記付加層(23,51,62)が元
素の周期表のVIIIサブグループ又はＩＢサブグループの
元素を含む電界効果トランジスタ。 - 【請求項２】 前記元素が貴金属である請求項１に記載
の電界効果トランジスタ。 - 【請求項３】 前記付加層(23,51,62)が各サブグループ
の元素の組み合わせを含む請求項１に記載の電界効果ト
ランジスタ。 - 【請求項４】 前記付加層(23,51,62)の厚さが100 Å未
満、好ましくは10Åから50Åである請求項１に記載の電
界効果トランジスタ。 - 【請求項５】 前記ゲート基板(50)が前記付加層(51)に
よって少なくとも部分的に被覆される請求項１に記載の
電界効果トランジスタ。 - 【請求項６】 前記付加層(23,51,62)が前記元素の混合
物から成り、付加層(23,51,62)の格子定数が隣接する物
質の格子定数とほぼ整合する請求項１に記載の電界効果
トランジスタ。 - 【請求項７】 ペロブスカイト型構造を有する前記化合
物がニオビウムドープされたチタン酸ストロンチウムN
b:SrTiO3 から成り、前記付加層(23,51,62)が前記ニオ
ビウムドープされたチタン酸ストロンチウムNb:SrTiO3
とほぼ同一の格子定数を有する貴金属を含み、前記絶縁
層(24,53,63)がチタン酸ストロンチウムSrTiO3から成
り、且つ前記超伝導チャネル(25,54,64)が 【外１】 から成る請求項１に記載の電界効果トランジスタ。 - 【請求項８】 ゲート基板(22,50,60)、絶縁層(24,53,6
3)、高ＴC 超伝導電流チャネル(25,54,64)、チャネル(2
5,54,64)に接続されるソース及びドレイン電極(27,26,5
6,55,66,65) を有し、前記ゲート基板(22,50,60)がペロ
ブスカイト型構造を備えるドープされた化合物を含む電
界効果トランジスタの製造方法であって、 フロートゾーン技術を用いてペロブスカイト型構造を有
する化合物(22,50,60)を成長させ、前記基板(22,50,60)
を形成するステップと、 前記基板(22,50,60)を加熱し、好ましくは10〜50Åの厚
さで、付加層(23,51,62)をエピタキシャルに付着するス
テップと、 ペロブスカイト型構造を有する絶縁化合物を付着して前
記絶縁層(24,53,63)を形成するステップと、 前記電流チャネル(25,54,64)を形成する高ＴC 超伝導金
属酸化物膜層を付着するステップと、 を含む電界効果トランジスタの製造方法。 - 【請求項９】 ペロブスカイト型構造を備える前記化合
物が無線周波(RF)マグネトロンスパッタリングチャンバ
で付着され、前記高ＴC 超伝導体が直流(DC)マグネトロ
ンスパッタリングチャンバで付着される請求項８に記載
の電界効果トランジスタの製造方法。 - 【請求項１０】 基板(22,61) が(100) の配向をもつニ
オビウムドープされた単結晶チタン酸ストロンチウムN
b:SrTiO3 であり、前記付加層(23,62) が約600 ℃で付
着されたプラチナ(Pt)より成り、ペロブスカイト型構造
をもつ前記絶縁化合物が、アルゴン酸素雰囲気において
0.05トルの圧力と共に約680 ℃でスパッタされるドープ
されないチタン酸ストロンチウムSrTiO3であり、前記高
ＴC 超伝導層(25,64) がアルゴン酸素雰囲気において約
750 ℃で0.65トルの圧力で付着される 【外２】 から成る請求項８に記載の電界効果トランジスタの製造
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH91112106:9 | 1991-07-19 | ||
| EP91112106A EP0523275B1 (en) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | Enhanced superconducting field-effect transistor with inverted MISFET structure and method for making the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05160455A true JPH05160455A (ja) | 1993-06-25 |
| JP2662145B2 JP2662145B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=8206955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4152353A Expired - Fee Related JP2662145B2 (ja) | 1991-07-19 | 1992-06-11 | 電界効果トランジスタ及びその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5240906A (ja) |
| EP (1) | EP0523275B1 (ja) |
| JP (1) | JP2662145B2 (ja) |
| DE (1) | DE69117503T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6794243B2 (en) | 1994-01-13 | 2004-09-21 | Rohm Co., Ltd. | Method for manufacturing a ferroelectric capacitor |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0494580B1 (en) * | 1991-01-07 | 2002-04-03 | International Business Machines Corporation | Superconducting field-effect transistor with inverted MISFET structure and method for making the same |
| JP2822773B2 (ja) * | 1992-04-28 | 1998-11-11 | 住友電気工業株式会社 | 超電導インタフェース回路 |
| EP0576363B1 (en) * | 1992-06-24 | 1998-01-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of manufacturing a superconducting device having a superconducting channel formed of oxide superconductor material |
| KR0148598B1 (ko) * | 1994-11-21 | 1998-10-15 | 정선종 | 두꺼운 초전도채널층을 구비한 고온초전도 전계효과 트랜지스터의 제조방법 |
| KR0148596B1 (ko) * | 1994-11-28 | 1998-10-15 | 양승택 | 결정 입계 채널을 갖는 초전도 전계효과 소자와 그 제조방법 |
| US5830270A (en) * | 1996-08-05 | 1998-11-03 | Lockheed Martin Energy Systems, Inc. | CaTiO3 Interfacial template structure on semiconductor-based material and the growth of electroceramic thin-films in the perovskite class |
| CN1191635C (zh) * | 1999-02-17 | 2005-03-02 | 国际商业机器公司 | 用于存储信息的微电子器件及其方法 |
| US7130212B2 (en) * | 2003-11-26 | 2006-10-31 | International Business Machines Corporation | Field effect device with a channel with a switchable conductivity |
| US7615385B2 (en) | 2006-09-20 | 2009-11-10 | Hypres, Inc | Double-masking technique for increasing fabrication yield in superconducting electronics |
| US8204564B2 (en) * | 2007-11-07 | 2012-06-19 | Brookhaven Science Associates, Llc | High temperature interfacial superconductivity |
| US9299799B2 (en) | 2014-06-10 | 2016-03-29 | International Business Machines Corporation | Semiconductor devices containing an epitaxial perovskite/doped strontium titanate structure |
| WO2021211197A1 (en) * | 2020-04-13 | 2021-10-21 | University Of Pittsburgh - Of The Commonwealth System Of Higher Education | Low- voltage electron beam control of conductive state at a complex-oxide interface |
| IT202100027515A1 (it) | 2021-10-27 | 2023-04-27 | Consiglio Nazionale Ricerche | Superconducting variable inductance transistor |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0160456A2 (en) * | 1984-04-19 | 1985-11-06 | Hitachi, Ltd. | Superconducting device |
| JPS6175575A (ja) * | 1984-09-21 | 1986-04-17 | Hitachi Ltd | 超電導デバイス |
| EP0324044A1 (en) * | 1988-01-15 | 1989-07-19 | International Business Machines Corporation | A field-effect device with a superconducting channel |
| JPH0277179A (ja) * | 1988-05-25 | 1990-03-16 | Toshiba Corp | 超電導素子 |
| EP0371462A2 (en) * | 1988-11-28 | 1990-06-06 | Hitachi, Ltd. | Oxide superconducting device |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1329952C (en) * | 1987-04-27 | 1994-05-31 | Yoshihiko Imanaka | Multi-layer superconducting circuit substrate and process for manufacturing same |
| JPS6424476A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-26 | Sharp Kk | Superconducting device |
| AU610260B2 (en) * | 1987-10-16 | 1991-05-16 | Furukawa Electric Co. Ltd., The | Oxide superconductor shaped body and method of manufacturing the same |
| US5015620A (en) * | 1987-11-06 | 1991-05-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | High-Tc superconductor contact unit having low interface resistivity, and method of making |
| JPH01171247A (ja) * | 1987-12-25 | 1989-07-06 | Mitsubishi Metal Corp | 超伝導体配線の構造 |
| JP2862137B2 (ja) * | 1988-08-11 | 1999-02-24 | 古河電気工業株式会社 | 超電導トランジスタ |
| US5135908A (en) * | 1989-08-07 | 1992-08-04 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Method of patterning superconducting films |
| EP0511450B1 (en) * | 1991-05-01 | 1997-07-30 | International Business Machines Corporation | Superconducting circuit elements with metallic substrate and method for manufacturing the same |
-
1991
- 1991-07-19 EP EP91112106A patent/EP0523275B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-07-19 DE DE69117503T patent/DE69117503T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-04-07 US US07/864,754 patent/US5240906A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-06-11 JP JP4152353A patent/JP2662145B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0160456A2 (en) * | 1984-04-19 | 1985-11-06 | Hitachi, Ltd. | Superconducting device |
| JPS6175575A (ja) * | 1984-09-21 | 1986-04-17 | Hitachi Ltd | 超電導デバイス |
| EP0324044A1 (en) * | 1988-01-15 | 1989-07-19 | International Business Machines Corporation | A field-effect device with a superconducting channel |
| JPH01207982A (ja) * | 1988-01-15 | 1989-08-21 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 超伝導チヤネルを有する電界効果装置 |
| JPH0277179A (ja) * | 1988-05-25 | 1990-03-16 | Toshiba Corp | 超電導素子 |
| EP0371462A2 (en) * | 1988-11-28 | 1990-06-06 | Hitachi, Ltd. | Oxide superconducting device |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6794243B2 (en) | 1994-01-13 | 2004-09-21 | Rohm Co., Ltd. | Method for manufacturing a ferroelectric capacitor |
| US6998323B2 (en) | 1994-01-13 | 2006-02-14 | Rohm Co., Ltd. | Method of manufacturing a ferroelectric capacitor having iridium oxide lower electrode |
| US7075773B2 (en) | 1994-01-13 | 2006-07-11 | Rohm Co., Ltd. | Ferroelectric capacitor and a method for manufacturing thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0523275A1 (en) | 1993-01-20 |
| DE69117503T2 (de) | 1996-09-19 |
| EP0523275B1 (en) | 1996-02-28 |
| US5240906A (en) | 1993-08-31 |
| DE69117503D1 (de) | 1996-04-04 |
| JP2662145B2 (ja) | 1997-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2662145B2 (ja) | 電界効果トランジスタ及びその製造方法 | |
| US5051396A (en) | Method of manufacturing superconducting patterns by adding impurities | |
| EP0511450B1 (en) | Superconducting circuit elements with metallic substrate and method for manufacturing the same | |
| EP0494580B1 (en) | Superconducting field-effect transistor with inverted MISFET structure and method for making the same | |
| EP0314484B1 (en) | Superconductor element and method of manufacturing the same | |
| US5401716A (en) | Method for manufacturing superconducting patterns | |
| JPH04118977A (ja) | 酸化物超電導三端子素子 | |
| JPH08191157A (ja) | 多層構造体の製造方法 | |
| JP2669576B2 (ja) | 超伝導チャネル電界効果デバイス | |
| JP3186035B2 (ja) | 電界効果素子用積層薄膜および該積層薄膜を用いた電界効果トランジスター | |
| US5528052A (en) | Superconductive-channel electric field-effect drive | |
| Schneider et al. | HTS quasiparticle injection devices with large current gain at 77 K | |
| JPH08288563A (ja) | 超電導電界効果型素子およびその作製方法 | |
| JP2680954B2 (ja) | 超電導電界効果型素子 | |
| JP2599500B2 (ja) | 超電導素子および作製方法 | |
| JP2950958B2 (ja) | 超電導素子の製造方法 | |
| JPH02186681A (ja) | 超電導接合装置 | |
| JPH02116179A (ja) | 超電導体装置 | |
| JPH0878743A (ja) | 超電導電界効果型素子 | |
| JPH0587192B2 (ja) | ||
| EP0847092A1 (en) | Oxide insulator film having a layered structure. | |
| JPH0249481A (ja) | 酸化物系ジョセフソン接合装置の製造方法 | |
| JPH02277276A (ja) | 酸化物超電導トランジスタ装置の作製方法 | |
| JPH02273975A (ja) | 超電導スイッチング素子 | |
| JPH0587995B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |