JPH05190924A - 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 - Google Patents
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Info
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- JPH05190924A JPH05190924A JP4203396A JP20339692A JPH05190924A JP H05190924 A JPH05190924 A JP H05190924A JP 4203396 A JP4203396 A JP 4203396A JP 20339692 A JP20339692 A JP 20339692A JP H05190924 A JPH05190924 A JP H05190924A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】半導体層、絶縁体層および導電体層を順次積層
した積層薄膜において、絶縁体層を、その結晶構造を銅
酸化物超伝導体と同一結晶とし、かつ銅酸化物超伝導体
のＣｕの少なくとも一部を他の遷移金属元素で置換する
と共に、半導体層を該銅酸化物超伝導体と同一結晶構造
の酸化物層とした。 【効果】本素子により、銅酸化物超伝導体を用いた超伝
導素子と電界効果トランジスター（ＦＥＴ）とを同一基
板上に容易に集積することが可能となる。また、この構
造は、作製プロセスの向上により電界効果による超伝導
トランジスターを作製し得る可能性を潜めたデバイスと
なり得る。
した積層薄膜において、絶縁体層を、その結晶構造を銅
酸化物超伝導体と同一結晶とし、かつ銅酸化物超伝導体
のＣｕの少なくとも一部を他の遷移金属元素で置換する
と共に、半導体層を該銅酸化物超伝導体と同一結晶構造
の酸化物層とした。 【効果】本素子により、銅酸化物超伝導体を用いた超伝
導素子と電界効果トランジスター（ＦＥＴ）とを同一基
板上に容易に集積することが可能となる。また、この構
造は、作製プロセスの向上により電界効果による超伝導
トランジスターを作製し得る可能性を潜めたデバイスと
なり得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な材料の組み合わ
せによる電界効果トランジスター（以下、ＦＥＴと称す
る）用の積層薄膜に関する。
せによる電界効果トランジスター（以下、ＦＥＴと称す
る）用の積層薄膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】銅酸化物超伝導体の発見後、ジョセフソ
ン素子作製の試みや、マイクロ波回路が作製されてい
る。
ン素子作製の試みや、マイクロ波回路が作製されてい
る。
【０００３】一方、銅酸化物超伝導体の発見後、これら
の超伝導体（例えば、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 、Ｌａ2-x Ｓ
ｒx ＣｕＯ4 、Ｂｉ2 Ｓｒ2 ＣａＣｕ2 Ｏ8+δ）が、化
学的ドーピング（例えば、酸素量をかえる等）により絶
縁体から超伝導体に変化することが示されている。この
ため、電界効果により、これらの超伝導物質で化学ドー
プされていない試料を半導体層とし、これに絶縁層を介
して電界を印加し、半導体層と絶縁層の界面にキャリヤ
を蓄積することにより超伝導が発現する可能性が考えら
れたが、まだ検証されていない。このような試みに類似
するものに、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ6 を半導体層とし、Ｓｒ
ＴｉＯ3 を絶縁体層としてＦＥＴを作製した例がある
（A.Levyら, Applied Physics Letter, 1990）。
の超伝導体（例えば、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 、Ｌａ2-x Ｓ
ｒx ＣｕＯ4 、Ｂｉ2 Ｓｒ2 ＣａＣｕ2 Ｏ8+δ）が、化
学的ドーピング（例えば、酸素量をかえる等）により絶
縁体から超伝導体に変化することが示されている。この
ため、電界効果により、これらの超伝導物質で化学ドー
プされていない試料を半導体層とし、これに絶縁層を介
して電界を印加し、半導体層と絶縁層の界面にキャリヤ
を蓄積することにより超伝導が発現する可能性が考えら
れたが、まだ検証されていない。このような試みに類似
するものに、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ6 を半導体層とし、Ｓｒ
ＴｉＯ3 を絶縁体層としてＦＥＴを作製した例がある
（A.Levyら, Applied Physics Letter, 1990）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ジョセ
フソン素子等の従来の超伝導素子のみでは、十分な機能
をもった集積回路は設計しにくい。特に、ジョセフソン
素子は２端子素子であるという欠点がある。このため、
これらの酸化物超伝導体素子をＳｉやＧａＡｓなどの従
来の半導体基板上にバッファ層を介して作製するといっ
た試みもなされているが、十分な特性は得られていな
い。
フソン素子等の従来の超伝導素子のみでは、十分な機能
をもった集積回路は設計しにくい。特に、ジョセフソン
素子は２端子素子であるという欠点がある。このため、
これらの酸化物超伝導体素子をＳｉやＧａＡｓなどの従
来の半導体基板上にバッファ層を介して作製するといっ
た試みもなされているが、十分な特性は得られていな
い。
【０００５】一方、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ6 を半導体層と
し、ＳｒＴｉＯ3 を絶縁体層としたＦＥＴは、移動度が
室温で７００cm2 ／Ｖ／sec と極めて低いばかりか、低
温になるにつれて移動度が著しく低下していくという欠
点がある。本発明者は、これが半導体層と絶縁体層の界
面の乱れに基づくことを見出し、本発明に至った。
し、ＳｒＴｉＯ3 を絶縁体層としたＦＥＴは、移動度が
室温で７００cm2 ／Ｖ／sec と極めて低いばかりか、低
温になるにつれて移動度が著しく低下していくという欠
点がある。本発明者は、これが半導体層と絶縁体層の界
面の乱れに基づくことを見出し、本発明に至った。
【０００６】以下の解析により、上述のような１０００
Ａ（オングストローム、以下同様）以下の界面の乱れが
電界効果に影響する理由がわかる。
Ａ（オングストローム、以下同様）以下の界面の乱れが
電界効果に影響する理由がわかる。
【０００７】即ち、通常のMIS Diode の理論での空乏層
厚みＷは、おおよそ （２εｓψｓ（ｉｎｖ）／ｑＮA ）1/2 ＮA ：アクセプター数 ｑ ：電荷 ψｓ（ｉｎｖ）：反転層のポテンシャル εｓ：誘電率 で与えられる。
厚みＷは、おおよそ （２εｓψｓ（ｉｎｖ）／ｑＮA ）1/2 ＮA ：アクセプター数 ｑ ：電荷 ψｓ（ｉｎｖ）：反転層のポテンシャル εｓ：誘電率 で与えられる。
【０００８】ＳｉやＧａＡｓの典型的アクセプター数
（ＮA ）を上式に代入し、温度３００Ｋの場合に空乏層
厚みＷを見積もると、〜１０００Ａ程度となる。
（ＮA ）を上式に代入し、温度３００Ｋの場合に空乏層
厚みＷを見積もると、〜１０００Ａ程度となる。
【０００９】しかし、上記酸化物超伝導体の半導体相
（例えばＬａ2 ＣｕＯ4 、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ6 ）では通
常、ＮA 〜１０19cm-3程度あることがホール測定により
実験的にわかった。このため、空乏層厚みＷは、〜１０
０Ａ程度と極めて薄くなる。このために界面の制御がよ
り一層重要になるのである。
（例えばＬａ2 ＣｕＯ4 、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ6 ）では通
常、ＮA 〜１０19cm-3程度あることがホール測定により
実験的にわかった。このため、空乏層厚みＷは、〜１０
０Ａ程度と極めて薄くなる。このために界面の制御がよ
り一層重要になるのである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明において
は、銅酸化物超伝導体素子作製に好適な基板上に、この
基板に適したＦＥＴを作製する。即ち、このＦＥＴに用
いる材料には、銅酸化物超伝導体と同型の物質を用い
る。これにより、界面の乱れが抑制できて良好な電界効
果が得られる。
は、銅酸化物超伝導体素子作製に好適な基板上に、この
基板に適したＦＥＴを作製する。即ち、このＦＥＴに用
いる材料には、銅酸化物超伝導体と同型の物質を用い
る。これにより、界面の乱れが抑制できて良好な電界効
果が得られる。
【００１１】銅酸化物超伝導体には、ＬｎＢａ2 Ｃｕ3
Ｏ7 （ＬｎはＹ，Ｎｄ，Ｄｙ，ＹｂなどのＣｅとＰｒを
除く希土類），Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａn-1 Ｃｕ2 Ｏ6+2n+ δ
（ｎ＝１，２，３）またはＴｌ系超伝導体Ｌｎ2-x Ｍｘ
ＣｕＯ4+δ（ｘ〜０．０５〜０．３）（通常Ｔ，Ｔ’，
Ｔ* 相と呼ばれる。ＬｎはＬａ，Ｎｄなどの希土類、Ｍ
はＳｒ、Ｃａ、Ｂａなどのアルカリ土属もしくはＮｄ、
Ｐｒ）がある。
Ｏ7 （ＬｎはＹ，Ｎｄ，Ｄｙ，ＹｂなどのＣｅとＰｒを
除く希土類），Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａn-1 Ｃｕ2 Ｏ6+2n+ δ
（ｎ＝１，２，３）またはＴｌ系超伝導体Ｌｎ2-x Ｍｘ
ＣｕＯ4+δ（ｘ〜０．０５〜０．３）（通常Ｔ，Ｔ’，
Ｔ* 相と呼ばれる。ＬｎはＬａ，Ｎｄなどの希土類、Ｍ
はＳｒ、Ｃａ、Ｂａなどのアルカリ土属もしくはＮｄ、
Ｐｒ）がある。
【００１２】
【作用】次に、半導体層とこれらの物質について述べ
る。これらの物質の酸素量を減らした物質（例、ＹＢａ
2 Ｃｕ3 Ｏ6 ）や、金属元素で化学ドーピングされてい
ない物質（例、Ｌｎ2 ＣｕＯ4 ；Ｌｎは３価の希土）、
または化学的ドーピングにより自由キャリヤをなくした
もの（例、Ｂｉ2 Ｓｒ2 （Ｃａ1-x Ｌｎx ）Ｃｕ2 Ｏ
8+δ；ＬｎはＹ，Ｎｄなどの希土、ｘ〜１）または銅酸
化物超伝導体の銅を他の元素、特に遷移金属で置換した
もの（例、ＹＢａ2 （Ｃｕ1-x Ｔx ）3 Ｏ7 ，Ｂｉ2 Ｓ
ｒ2 Ｃａ（Ｃｕ1-x Ｔx ）2 Ｏ8+δ，Ｂｉ2 Ｓｒ2 （Ｃ
ｕ1-x Ｔx ）2 Ｏ6+δ，Ｌａ2-y Ｓｒy （Ｃｕ
1-x Ｔx ）Ｏ4 、Ｔ＝Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ａｌ、
ｘ＞〜０．３）は半導体となり得、以下でも、上述の物
質群を酸化物超伝導体と同型と呼ぶことにする。更に、
これらの物質群の一部では良好な絶縁体を形成し得る。
る。これらの物質の酸素量を減らした物質（例、ＹＢａ
2 Ｃｕ3 Ｏ6 ）や、金属元素で化学ドーピングされてい
ない物質（例、Ｌｎ2 ＣｕＯ4 ；Ｌｎは３価の希土）、
または化学的ドーピングにより自由キャリヤをなくした
もの（例、Ｂｉ2 Ｓｒ2 （Ｃａ1-x Ｌｎx ）Ｃｕ2 Ｏ
8+δ；ＬｎはＹ，Ｎｄなどの希土、ｘ〜１）または銅酸
化物超伝導体の銅を他の元素、特に遷移金属で置換した
もの（例、ＹＢａ2 （Ｃｕ1-x Ｔx ）3 Ｏ7 ，Ｂｉ2 Ｓ
ｒ2 Ｃａ（Ｃｕ1-x Ｔx ）2 Ｏ8+δ，Ｂｉ2 Ｓｒ2 （Ｃ
ｕ1-x Ｔx ）2 Ｏ6+δ，Ｌａ2-y Ｓｒy （Ｃｕ
1-x Ｔx ）Ｏ4 、Ｔ＝Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ａｌ、
ｘ＞〜０．３）は半導体となり得、以下でも、上述の物
質群を酸化物超伝導体と同型と呼ぶことにする。更に、
これらの物質群の一部では良好な絶縁体を形成し得る。
【００１３】即ち、上記のＣｕを他元素で置換する。ま
た、アルカリ土属（例えば、Ｃａ）を希土等で置換した
り、酸素量を減らしてキャリア数を減らすことをこれら
に併用してもよい。これらの例としては、Ｂｉ2 （Ｓ
ｒ，Ｃａ）ＣｏＯ6+δ，Ｂｉ2 （Ｓｒ，Ｃａ）2 ＭｎＯ
6+δ，Ｂｉ2 Ｓｒ3 Ｆｅ2 Ｏ9+δ，ＹＢａ2 （Ｃｕ1- x
（Ｆｅ，Ｃｏ）x ）3 Ｏ6+δ（ｘ＝１〜０．８），Ｂｉ
2 Ｓｒ2 Ｃｕ1-x （Ｃｒ，Ｗ）x Ｏ6+δ，（Ｌａ2-x Ｓ
ｒx ）ＣｏＯ4 （ｘ＝０〜１），（Ｌａ2-x Ｓｒx ）Ｆ
ｅＯ4 （ｘ＝０〜１）等のように、Ｃｕを他の遷移金属
で置換したものが有効である。また、Ｎｄ2 （Ｃｕ，
Ｔ）Ｏ4 ，Ｐｒ2 （Ｃｕ，Ｔ）Ｏ4 （ＴはＣｏなどの遷
移金属）も抵抗の高い膜が得やすい。
た、アルカリ土属（例えば、Ｃａ）を希土等で置換した
り、酸素量を減らしてキャリア数を減らすことをこれら
に併用してもよい。これらの例としては、Ｂｉ2 （Ｓ
ｒ，Ｃａ）ＣｏＯ6+δ，Ｂｉ2 （Ｓｒ，Ｃａ）2 ＭｎＯ
6+δ，Ｂｉ2 Ｓｒ3 Ｆｅ2 Ｏ9+δ，ＹＢａ2 （Ｃｕ1- x
（Ｆｅ，Ｃｏ）x ）3 Ｏ6+δ（ｘ＝１〜０．８），Ｂｉ
2 Ｓｒ2 Ｃｕ1-x （Ｃｒ，Ｗ）x Ｏ6+δ，（Ｌａ2-x Ｓ
ｒx ）ＣｏＯ4 （ｘ＝０〜１），（Ｌａ2-x Ｓｒx ）Ｆ
ｅＯ4 （ｘ＝０〜１）等のように、Ｃｕを他の遷移金属
で置換したものが有効である。また、Ｎｄ2 （Ｃｕ，
Ｔ）Ｏ4 ，Ｐｒ2 （Ｃｕ，Ｔ）Ｏ4 （ＴはＣｏなどの遷
移金属）も抵抗の高い膜が得やすい。
【００１４】尚、以上の物質群で、希土、アルカリ土
属、銅からなる酸化物超伝導体群、Ｂｉ、銅、アルカリ
土属（とＴｌ、銅、アルカリ土属）からなる超伝導体
群、銅を含まないＢｉ酸化物超伝導体群は、製法、構造
に大きな差がある。また、これらの物質群の同型物質群
にも極めて大きな化学的構造的差があり、一般には、こ
れらの異種物質群間の積層は困難である。
属、銅からなる酸化物超伝導体群、Ｂｉ、銅、アルカリ
土属（とＴｌ、銅、アルカリ土属）からなる超伝導体
群、銅を含まないＢｉ酸化物超伝導体群は、製法、構造
に大きな差がある。また、これらの物質群の同型物質群
にも極めて大きな化学的構造的差があり、一般には、こ
れらの異種物質群間の積層は困難である。
【００１５】但し、同一物質群間では、構造が異なって
も、図４（ａ），（ｂ）の実施例や、ＹＢａ2 ＣｕＯ
6+δ／（Ｌａ2-x Ｓｒx ）ＣｏＯ4 のような積層膜が得
やすい。
も、図４（ａ），（ｂ）の実施例や、ＹＢａ2 ＣｕＯ
6+δ／（Ｌａ2-x Ｓｒx ）ＣｏＯ4 のような積層膜が得
やすい。
【００１６】
【実施例】以下、これらの実施例を図面を用いて詳細に
説明する。
説明する。
【００１７】図１は、本発明に用いられるＦＥＴ構造の
一例を示す。本発明の実施例では、絶縁体層、半導体層
として上述の材料が用いられる。
一例を示す。本発明の実施例では、絶縁体層、半導体層
として上述の材料が用いられる。
【００１８】上述のようなよい界面を得るためには、夫
々の膜を基板上にエピタキシャルに成長させることが好
ましい。
々の膜を基板上にエピタキシャルに成長させることが好
ましい。
【００１９】これに用いられる基板としては、図５に示
されるように、ＳｒＴｉＯ3 ，ＮｄＧａＯ3 ，ＭｇＯ，
ＬａＡｌＯ3 など酸化物超伝導体の格子定数との整合性
のよい基板が用いられる。また、基板表面の平坦性を改
善するため、更にＳｒＴｉＯ3 などの基板材料やエピタ
キシャル成長しやすい酸化物超伝導体と類型の物質
（例、ＰｒＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 など）をバッファ層として
形成したものを用いてもよい。
されるように、ＳｒＴｉＯ3 ，ＮｄＧａＯ3 ，ＭｇＯ，
ＬａＡｌＯ3 など酸化物超伝導体の格子定数との整合性
のよい基板が用いられる。また、基板表面の平坦性を改
善するため、更にＳｒＴｉＯ3 などの基板材料やエピタ
キシャル成長しやすい酸化物超伝導体と類型の物質
（例、ＰｒＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 など）をバッファ層として
形成したものを用いてもよい。
【００２０】また、図３（ａ）に示されるように、上述
の酸化物超伝導体と同一構造物質の単結晶基板を用いて
もよい。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）の実施例に示した
基板は酸化物超伝導自体よりも得やすく、フラックス法
やフローティングゾーン（またはＴＺＦＺ）で大きな結
晶が得られるという利点もある。
の酸化物超伝導体と同一構造物質の単結晶基板を用いて
もよい。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）の実施例に示した
基板は酸化物超伝導自体よりも得やすく、フラックス法
やフローティングゾーン（またはＴＺＦＺ）で大きな結
晶が得られるという利点もある。
【００２１】これらの基板の面は、積層する薄膜の面の
格子定数とのミスマッチが最も小さくなるように選ばれ
る（例えば、銅酸化物超伝導体でｃ軸配向膜ではＳｒＴ
ｉＯ3 ，ＭｇＯの（１００）面）。
格子定数とのミスマッチが最も小さくなるように選ばれ
る（例えば、銅酸化物超伝導体でｃ軸配向膜ではＳｒＴ
ｉＯ3 ，ＭｇＯの（１００）面）。
【００２２】尚、図４（ａ），（ｂ）のＢｉ系酸化物単
結晶では（００１）面を用いるのが容易である。また、
膜の配向としては、電流はａｂ面内でより流れやすいの
で、半導体層のａｂ軸方向がほぼドレインとソースを結
ぶ方向であることが好ましい。また、絶縁層の配向とし
ては、ｃ軸方向が膜厚方向を向いた方がより一層絶縁性
の高い膜を形成しやすい。
結晶では（００１）面を用いるのが容易である。また、
膜の配向としては、電流はａｂ面内でより流れやすいの
で、半導体層のａｂ軸方向がほぼドレインとソースを結
ぶ方向であることが好ましい。また、絶縁層の配向とし
ては、ｃ軸方向が膜厚方向を向いた方がより一層絶縁性
の高い膜を形成しやすい。
【００２３】図１に示される一般的なＦＥＴ構造の他
に、図２に示されるような、通常のＦＥＴ構造を逆にし
たものでもよい。図３（ｂ）には、この構造で電極層自
体を基板とした場合を示す。
に、図２に示されるような、通常のＦＥＴ構造を逆にし
たものでもよい。図３（ｂ）には、この構造で電極層自
体を基板とした場合を示す。
【００２４】図６はその実施例である。
【００２５】また、ソース、ドレイン、バイアス電極に
は、上述の酸化物超伝導体を用いてもよい。また、従来
より用いられている金、銀などの金属を用いてもよい。
は、上述の酸化物超伝導体を用いてもよい。また、従来
より用いられている金、銀などの金属を用いてもよい。
【００２６】次に、これらの素子の作製法について述べ
る。
る。
【００２７】まず、半導体層は、基板をそのまま半導体
層として用いる場合は、基板表面を十分研磨し、平坦化
する。表面のへき開面が十分平坦である場合には、この
必要はない。但し、研磨した場合には、酸素を含む雰囲
気中でアニールし、好ましくは、そのまま大気にさらす
ことなく絶縁体層を蒸着する。また、絶縁層を蒸着する
前に、イオンビームを基板に対して斜めに入射させてイ
オンミリングすることも有効である。
層として用いる場合は、基板表面を十分研磨し、平坦化
する。表面のへき開面が十分平坦である場合には、この
必要はない。但し、研磨した場合には、酸素を含む雰囲
気中でアニールし、好ましくは、そのまま大気にさらす
ことなく絶縁体層を蒸着する。また、絶縁層を蒸着する
前に、イオンビームを基板に対して斜めに入射させてイ
オンミリングすることも有効である。
【００２８】以上の基板処理は、酸化物超伝導体を基板
として用いる時にも有効である。また、通常のように、
半導体層を酸化物単結晶基板上に形成して得る場合に
は、公知の気相蒸着法、例えばレーザーアブレーション
法、スパッター蒸着法、反応性蒸着法、ＭＯ−ＣＶＤな
どを用いて、酸素または酸素源（オゾン、Ｎ2 Ｏ、ＮＯ
2 等）の雰囲気下で形成することができる。
として用いる時にも有効である。また、通常のように、
半導体層を酸化物単結晶基板上に形成して得る場合に
は、公知の気相蒸着法、例えばレーザーアブレーション
法、スパッター蒸着法、反応性蒸着法、ＭＯ−ＣＶＤな
どを用いて、酸素または酸素源（オゾン、Ｎ2 Ｏ、ＮＯ
2 等）の雰囲気下で形成することができる。
【００２９】尚、酸素含有量を減らすことで半導体層を
得る場合や、Ｌａ2 ＣｕＯ4 ，ＮｄＣｕＯ4 ，ＢｉＳｒ
2 ＣｕＯ6+δのように、Ｃｕ−Ｏ面の金属元素がＣｕの
みの場合は、キャリヤを減らすために還元処理が必要で
ある。この温度は通常３００〜５００℃程度で、不活性
ガスまたは真空中でアニールすることにより行なわれ
る。
得る場合や、Ｌａ2 ＣｕＯ4 ，ＮｄＣｕＯ4 ，ＢｉＳｒ
2 ＣｕＯ6+δのように、Ｃｕ−Ｏ面の金属元素がＣｕの
みの場合は、キャリヤを減らすために還元処理が必要で
ある。この温度は通常３００〜５００℃程度で、不活性
ガスまたは真空中でアニールすることにより行なわれ
る。
【００３０】次に、絶縁層も半導体層と同様にして形成
されるが、半導体層薄膜の形成された真空槽から大気に
さらさずに膜形成することがより好ましい。これらは、
ＦＥＴの半導体−絶縁体界面の乱れを減らし、状態密度
を減らすためである。
されるが、半導体層薄膜の形成された真空槽から大気に
さらさずに膜形成することがより好ましい。これらは、
ＦＥＴの半導体−絶縁体界面の乱れを減らし、状態密度
を減らすためである。
【００３１】尚、上述の成膜中にマスクを通して蒸着す
ることにより、図１，２のような形状を得ることができ
る。また、フォトリソグラフィー技術により絶縁層ある
いは伝導層作製後にエッチングを行うことにより、図
１，２の構造を作製する。
ることにより、図１，２のような形状を得ることができ
る。また、フォトリソグラフィー技術により絶縁層ある
いは伝導層作製後にエッチングを行うことにより、図
１，２の構造を作製する。
【００３２】尚、上述のように半導体層、絶縁体層を薄
膜層によって形成する時は、前述の薄膜作製法で、特に
超格子作製技術を応用した薄膜作製法（特願平２−１５
２１７８号）を利用して更に良好な界面を作製してもよ
い。
膜層によって形成する時は、前述の薄膜作製法で、特に
超格子作製技術を応用した薄膜作製法（特願平２−１５
２１７８号）を利用して更に良好な界面を作製してもよ
い。
【００３３】このような素子を用いることにより、銅酸
化物超伝導体を用いたジョセフソン素子、マイクロ波受
動素子（位相シフター、フィルター等）を同一基板上に
作製することができる。
化物超伝導体を用いたジョセフソン素子、マイクロ波受
動素子（位相シフター、フィルター等）を同一基板上に
作製することができる。
【００３４】銅酸化物超伝導体は、キャリヤ濃度により
臨界温度等の超伝導特性が大きく変わる。これを利用し
て電界効果による超伝導特性を変化させる（超伝導ＦＥ
Ｔ）ことが検討されている。上述の構造をこの目的に用
いることも考えられる。この場合は、本発明半導体層の
銅酸化物は、半導体としてキャリヤが少なくてもよい
し、キャリヤを増やして臨界温度が低めの超伝導体とし
てもよい。
臨界温度等の超伝導特性が大きく変わる。これを利用し
て電界効果による超伝導特性を変化させる（超伝導ＦＥ
Ｔ）ことが検討されている。上述の構造をこの目的に用
いることも考えられる。この場合は、本発明半導体層の
銅酸化物は、半導体としてキャリヤが少なくてもよい
し、キャリヤを増やして臨界温度が低めの超伝導体とし
てもよい。
【００３５】実施例１ ＹＢａ2 （Ｃｕ0.7 Ｃｏ0.3 ）3 Ｏ7 焼結体をターゲッ
トとして、酸素圧１００mtorr で、ＳｒＴｉＯ3 （００
１）面上に、レーザーアブレーション法により３０００
Ａ形成し、１００mtorr の酸素雰囲気に５時間保持し
た。これをＸ線回折したところ、ｃ軸配向のＹＢａ2 Ｃ
ｕ3 Ｏ7 の構造が得られていることがわかった。この電
気特性を４端子法により評価したところ、室温で１０5
Ω以上の抵抗値が得られていることがわかった（電圧端
子間隔５mm）。
トとして、酸素圧１００mtorr で、ＳｒＴｉＯ3 （００
１）面上に、レーザーアブレーション法により３０００
Ａ形成し、１００mtorr の酸素雰囲気に５時間保持し
た。これをＸ線回折したところ、ｃ軸配向のＹＢａ2 Ｃ
ｕ3 Ｏ7 の構造が得られていることがわかった。この電
気特性を４端子法により評価したところ、室温で１０5
Ω以上の抵抗値が得られていることがわかった（電圧端
子間隔５mm）。
【００３６】実施例２ ＳｒＴｉＯ3 （１００）面上に、レーザーアブレーショ
ン法により、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 をターゲットとして酸
素圧１００mtorr 、基板温度７２０℃で薄膜を２００Ａ
堆積した。これを同一真空中で酸素を大気圧まで満た
し、３時間６００℃に保持した。次に、同一真空槽中で
５００℃に１０時間５×１０-6torrに保持し、還元し
た。このまま基板温度を６５０℃まで上昇させ、ＹＢａ
2 （Ｃｕ0. 7 Ｃｏ0.3 ）3 Ｏ7 をターゲットとして、マ
スクを通して酸素圧１００mtorr でレーザーアブレーシ
ョン法により３０００Ａの絶縁層を作製し、５００℃に
１００mtorr で５時間保持した。これを別の真空槽に
て、マスクを交換してソース、ドレイン、バイアス電極
として２０００Ａの金を蒸着した。
ン法により、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 をターゲットとして酸
素圧１００mtorr 、基板温度７２０℃で薄膜を２００Ａ
堆積した。これを同一真空中で酸素を大気圧まで満た
し、３時間６００℃に保持した。次に、同一真空槽中で
５００℃に１０時間５×１０-6torrに保持し、還元し
た。このまま基板温度を６５０℃まで上昇させ、ＹＢａ
2 （Ｃｕ0. 7 Ｃｏ0.3 ）3 Ｏ7 をターゲットとして、マ
スクを通して酸素圧１００mtorr でレーザーアブレーシ
ョン法により３０００Ａの絶縁層を作製し、５００℃に
１００mtorr で５時間保持した。これを別の真空槽に
て、マスクを交換してソース、ドレイン、バイアス電極
として２０００Ａの金を蒸着した。
【００３７】これをＸ線回折により測定したところ、Ｙ
Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ6+δ、ＹＢａ2 （Ｃｕ0.7 Ｃｏ0.3 ）3
Ｏ7 ±δに対応するｃ軸配向膜が得られていた。
Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ6+δ、ＹＢａ2 （Ｃｕ0.7 Ｃｏ0.3 ）3
Ｏ7 ±δに対応するｃ軸配向膜が得られていた。
【００３８】また、室温にてバイアス電圧を１０Ｖまで
印加したところ、ソース、ドレイン間の抵抗をバイアス
のない場合より下げることができることが確認できた。
印加したところ、ソース、ドレイン間の抵抗をバイアス
のない場合より下げることができることが確認できた。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
前記従来技術のような問題がなく、本素子により、銅酸
化物超伝導体を用いた超伝導素子とＦＥＴとを同一基板
上に容易に集積することが可能となる。また、作製プロ
セスの向上により電界効果による超伝導トランジスター
を作製し得る可能性を潜めたデバイスとなり得る。
前記従来技術のような問題がなく、本素子により、銅酸
化物超伝導体を用いた超伝導素子とＦＥＴとを同一基板
上に容易に集積することが可能となる。また、作製プロ
セスの向上により電界効果による超伝導トランジスター
を作製し得る可能性を潜めたデバイスとなり得る。
【図１】本発明に用いられる電界効果トランジスター
（ＦＥＴ）構造の一例を示す説明図である。
（ＦＥＴ）構造の一例を示す説明図である。
【図２】本発明に用いられる電界効果トランジスター
（ＦＥＴ）構造の別の例を示す説明図である。
（ＦＥＴ）構造の別の例を示す説明図である。
【図３】本発明に用いられる電界効果トランジスター
（ＦＥＴ）構造の更に別の例を示す説明図である。
（ＦＥＴ）構造の更に別の例を示す説明図である。
【図４】図３（ａ）の実施例を示す説明図である。
【図５】図１の実施例を示す説明図である。
【図６】図３（ｂ）の実施例を示す説明図である。
Claims (7)
- 【請求項１】 半導体層、絶縁体層および導電体層が順
次積層された積層薄膜であって、 前記絶縁体層は、その結晶構造が銅酸化物超伝導体と同
一結晶であり、かつ銅酸化物超伝導体のＣｕの少なくと
も一部を他の遷移金属元素で置換した層であり、 前記半導体層は該銅酸化物超伝導体と同一結晶構造の酸
化物層であることを特徴とする電界効果素子用積層薄
膜。 - 【請求項２】 半導体層と絶縁体層が互いにエピタキシ
ャルに成長した単結晶薄膜である請求項１記載の電界効
果素子用積層薄膜。 - 【請求項３】 基板上に、半導体層、絶縁体層および導
電体層が順次積層された請求項１記載の電界効果素子用
積層薄膜。 - 【請求項４】 基板上に、酸化物導電体層または超伝導
体層、絶縁体層、半導体層をこの順に積層した請求項１
記載の電界効果素子用積層薄膜。 - 【請求項５】 半導体層が酸化物単結晶基板であり、該
半導体層の上に絶縁体層が形成された請求項１記載の電
界効果素子用積層薄膜。 - 【請求項６】 導電体層が酸化物超伝導体単結晶からな
り、該導電体層の上に絶縁体層、半導体層が順に積層さ
れ、該導電体層上に電極が形成された請求項１記載の電
界効果素子用積層薄膜。 - 【請求項７】 請求項１記載の電界効果素子用積層薄膜
を用いた電界効果トランジスター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20339692A JP3186035B2 (ja) | 1991-08-09 | 1992-07-30 | 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 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20026691 | 1991-08-09 | ||
| JP3-200266 | 1991-08-09 | ||
| JP20339692A JP3186035B2 (ja) | 1991-08-09 | 1992-07-30 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190924A true JPH05190924A (ja) | 1993-07-30 |
| JP3186035B2 JP3186035B2 (ja) | 2001-07-11 |
Family
ID=26512062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20339692A Expired - Fee Related JP3186035B2 (ja) | 1991-08-09 | 1992-07-30 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3186035B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6555393B2 (en) | 1999-03-16 | 2003-04-29 | International Business Machines Corporation | Process for fabricating a field-effect transistor with a buried Mott material oxide channel |
| US6890766B2 (en) | 1999-03-17 | 2005-05-10 | International Business Machines Corporation | Dual-type thin-film field-effect transistors and applications |
-
1992
- 1992-07-30 JP JP20339692A patent/JP3186035B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6555393B2 (en) | 1999-03-16 | 2003-04-29 | International Business Machines Corporation | Process for fabricating a field-effect transistor with a buried Mott material oxide channel |
| US6890766B2 (en) | 1999-03-17 | 2005-05-10 | International Business Machines Corporation | Dual-type thin-film field-effect transistors and applications |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3186035B2 (ja) | 2001-07-11 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |