JPH05235426A - 反転ｍｉｓｆｅｔ構造を有する超伝導電界効果トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

反転ｍｉｓｆｅｔ構造を有する超伝導電界効果トランジスタおよびその製造方法

Info

Publication number
JPH05235426A
JPH05235426A JP3331796A JP33179691A JPH05235426A JP H05235426 A JPH05235426 A JP H05235426A JP 3331796 A JP3331796 A JP 3331796A JP 33179691 A JP33179691 A JP 33179691A JP H05235426 A JPH05235426 A JP H05235426A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
effect transistor
layer
substrate
field effect
superconducting
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
Application number
JP3331796A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0834321B2 (ja
Inventor
Johannes G Bednorz
ブドノア・ジヨハンヌ・ジヨージ
Jochen D Mannhart
マンハート・ジヨチエン・ダイター
Carl A Mueller
ミユーラー・カール・アレキサンダー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of JPH05235426A publication Critical patent/JPH05235426A/ja
Publication of JPH0834321B2 publication Critical patent/JPH0834321B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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
    • H10N60/10—Junction-based devices
    • 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
    • Y10S505/70—High TC, above 30 k, superconducting device, article, or structured stock
    • Y10S505/706—Contact pads or leads bonded to superconductor

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来技術の機能を損うことがわかっている劣
化効果を回避するように超伝導チャンネホル層を絶縁障
壁層の上に堆積する反転ＭＩＳＦＥＴ構造を有する電界
効果トランジスタおよびその製造方法を提供する。 【構成】 この電界効果トランジスタは、ゲート電極と
して動作する導電基板２と、絶縁障壁層３と、障壁層３
の上の超伝導チャンネル層１とから構成される。超伝導
層１は、それぞれソースおよびドレインを形成する相互
に離して設けられた１対の電極４、５を載せている。基
板には適切なゲート接点６が設けられている。基板２
は、障壁層３と同じ結晶族に属する材料から構成されて
いる。好適実施例では、基板２は、ニオブをドープした
チタン酸ストロンチウムであり、障壁層３は、ドープの
無いチタン酸ストロンチウムであり、超伝導体１は、格
子常数が基板２および障壁層３の材料の一つとほぼ等し
い材料の薄膜である。この種の好適な材料は、YBa2Cu3O
7-δであり、０≦δ≦0.5である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、その導電率を電界によ
り再現可能に変えることができる高Tc超伝導材料から成
る電流チャンネルを備え、且つその構造が基板をゲート
電極として使用するという意味で反転ＭＩＳＦＥＴ（金
属絶縁物超伝導体）の構造である電界効果トランジスタ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】数十年間、エレクトロニクス業界は、動
作速度の増大および電力消費／消散の減少を目指して電
子部品および回路の大きさを縮小しようと多大の努力を
行ってきた。これらの努力の結果、数平方ミリメートル
の体積内に数千個のトランジスタや他の回路要素を備え
ている集積回路および多層セラミック装置が開発されて
いる。これらの装置は、電子がその内部を走行しなけれ
ばならない距離が短くなっているため動作速度が非常に
大きい。最近の回路はすべて、たとえばシリコンおよび
砒化ガリウムのような高等の半導体材料を使用してい
る。
【０００３】ベドノルツおよびミュラーによる新種の半
導体材料の発見（ Z.Phys.,B64 （1986）p.189)は勿
論、消費電力を更に下げる他の道を開き、電子回路での
これら材料の可能な用途を世界中で探求するきっかけと
なった。酸化銅化合物の電界効果に関する多数の研究に
ついて報告されている（たとえば、U.Kabasawa,他がJap
anese Journ. of Applied Phys. 29 L86, 1990で）が、
これまでのところ高Tc超伝導体では小さな電界効果しか
見つかっていない。しかし、EP-A-O 324044は既に、電
界効果を利用して高Tc超伝導体材料から成るチャンネル
層の輸送性を制御している超伝導チャンネルを有する三
端子電界効果装置について記している。これは見込みの
ある方法のように思われるが、このような装置の成長の
研究により、提示された構成では極薄超伝導層は絶縁層
および上部電極の堆積中に劣化しやすいことがわかって
いる。
【０００４】本発明によれば、この欠点を、超伝導膜を
絶縁層の後で堆積し、ゲート電極を絶縁物および高Tc膜
の下に設けることにより回避している。更に本発明によ
れば、導電基板をゲート電極として使用しており、好ま
しい完全な結晶を成長しやすくするのに、基板および絶
縁物を同じ結晶族の材料から選定している。すなわち、
材料の格子常数が少くともほぼ合致するように選定され
ている。たとえば、導電性のＮｂドープＳｒＴｉＯ３を
基板に使用し、ドーフ無しのＳｒＴｉＯ３を絶縁物層に
使用する。
【０００５】高Tc超伝導体構造を成すニオブ・ドープ・
チタン酸ストロンチウムＮｂ：ＳｒＴｉＯ３の使用につ
いては、Hasegawa等がその論文“Contact between High
-TcSuperconduc-tor and Semiconducting Niobium-Dope
d ＳｒＴｉＯ３"、JapaneseJourn. of Appl. Phys., Vo
l. 28, No. 12, Dec. 1988, pp. L 2210 〜 L 2212に、
および彼等のEP-A-O 371462に記している。これら文献
は、超伝導膜をＮｂドープＳｒＴｉＯ３基板の上に堆積
するダイオード構造について記している。これら文献の
著者は、整流性と、順方向および逆方向の抵抗の測定に
しか関心を持っていない。彼等は「二つの材料の間に未
知の境界層が存在することを実証した」が、これは本発
明が優雅に克服した問題点である。
【０００６】本発明は、超伝導薄膜に存在することが最
近発見されたかなりな電界効果に関する実験的証拠に基
いている。これら実験は酸化銅級の超伝導体の材料、特
にＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δを用いて行われた。超伝導Ｙ
Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−δの膜は、EP-A-O 293836から既に
知られている。ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δのエピタキシャ
ル成長についてはEP-A-O329103に記されている。本発明
の目的では、「δ」の値を０（望ましい）に非常に近い
と考えるものとするが、0.5までの大きさにすることが
できる。高Tc超伝導体材料の当業者は、この部類の多数
の他の材料が、ここに提示されているＭＩＳＦＥＴ形式
の電界効果トランジスタの構造に同等に適することを認
めるであろう。また、レーザ蒸着、電子ビーム蒸着、お
よび分子線エピタキシのような、高Tc材料のおよびＳｒ
ＴｉＯ３の膜を堆積する他の方法も当業者には既知であ
る。
【０００７】頭字語「ＭＩＳＦＥＴ」は普通、金属絶縁
物半導体電界効果トランジスタ構造を表わすのに使用さ
れるが、この用語は以下の説明では類似の構造を説明す
るのに使用する。説明する本発明の実施例は、異なる材
料、すなわち、金属の代りに導電性ＮｂドープＳｒＴｉ
Ｏ３を、および半導体の代りに超伝導体を使用してい
る。
【０００８】ＭＩＳＦＥＴ形式の構造は、１０７Ｖ／cm
より大きい電界をエピタキシャル成長極薄ＹＢａ２Ｃｕ
３Ｏ７−δチャンネル層上の絶縁ＳｒＴｉＯ３障壁を横
切って印加させる本発明により開発された。無線周波マ
グネトロン・スパッタリングによるＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ
７−δのエピタキシャル成長についてはEP-A-O 343 649
に記されている。この構造では、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−
δの正常状態の電気固有抵抗および自由キャリアの密度
は、約50Ｖのゲート電圧でかなり修正することができ
る。
【０００９】高Tc超伝導体材料を発見してからわずか後
に、ベドノルツ等は、彼等の上掲のEP-A-O 324 044で、
高Tc超伝導体材料は、低Tc超伝導体材料の場合よりはる
かに大きい電界効果を保持することができるということ
を理論的基礎に立って予測した。静電界を導電材料内で
遮蔽する長さの尺度は、デバイ長Ｌd＝（ εoεr kT／q
2n)1/2と究極空乏域の幅Ｌdz＝Ｎ／ｎの和Ｌd＋Ｌdzで
与えられる。ここで、εoおよびεrはそれぞれ真空およ
び導電材料の誘電率であり、ｋはボルツマン常数であ
り、Ｔは絶対温度であり、ｑは基本電荷であり、ｎは移
動キャリアの密度であり、Ｎは誘起面積キャリア密度で
ある。その高キャリア密度のため、低Tc超伝導体は通
常、電界を非常に良く遮蔽するので電界は材料の性質に
わずかな影響を与えるだけである。遮蔽を減衰するた
め、低Tc超伝導体の電界効果に関する最近の実験は、た
とえば、ドーパントとしてニオブを用いるドープＳｒＴ
ｉＯ３のようなキャリア密度の非常に低い化合物に重点
を置いている。
【００１０】高Tc超伝導体化合物では、そのキャリア濃
度が本質的に低いため、およびそのコヒーレンス長が小
さいため、更に大きな電界効果が期待される。約３〜５
×１０２１／cm3という低いキャリア濃度のため遮蔽長
はナノメートルの数十分の１の程度になり、またコヒー
レンス長が小さいため、かなりな臨界温度を有する極薄
層を製作することができる。１〜２nmのように薄い超伝
導膜は既に成長されており、電界はこのような膜をかな
りな程度まで貫通することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術の装置の機能を損うことがわかっている劣化効果を
回避するように超伝導チャンネル層を絶縁障壁層の上に
堆積する反転ＭＩＳＦＥＴ構造を有する超伝導電界効果
トランジスタを提案することである。
【００１２】本発明の他の目的は、その反転ＭＩＳＦＥ
Ｔ構造のため超伝導チャンネル層を絶縁障壁層を堆積し
てから堆積することができる超伝導電界効果トランジス
タの製造方法を提供することである。
【００１３】本発明の更に他の目的は、結晶を完全にし
やすくするように少くともほぼ同じ程度の格子常数を有
する基板用および絶縁物層用の材料の使用を提案するこ
とである。
【００１４】
【実施例】超伝導ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７の薄膜に大きい電
界を印加するのに、本発明によれば、図１に示すような
反転ＭＩＳＦＥＴ構造を使用する。この構造では、厚さ
Ｓの超伝導膜１が厚さｔの絶縁膜３によりゲート電極２
から分離されている。超伝導体の厚さの他に、絶縁物の
電気固有抵抗δおよび破壊電界強度Ｅbdが重要なパラメ
ータである。Ｅbdおよびδの所要値は、空間電荷効果を
無視すれば、簡単に推定することができる。超伝導膜1
に移動電荷キャリアの未擾乱密度ｎに対応する空間電荷
密度を誘導するには、ゲート電極２および超伝導膜１か
ら成るコンデンサを電圧 ＶＧ＝（ｑｎｓｔ／εoεi) (1) でバイアスしなければならない。ここでεiは絶縁物３
の誘電率である。式（１）は、高Tc超伝導体中のキャリ
ア密度を実質的に変調するには、誘電率εiと破壊電界
強度Ｅbdとの積εi×Ｅbdが約１０８Ｖ／cmでなければ
ならないことを意味する。（比較のため、SiＯ２の室温
でのεi×Ｅbd積は４×１０７Ｖ／cmである）。
【００１５】その他、絶縁物の正常状態電気固有抵抗
は、入力損失Ｖg×Ｉgを生ずる洩れ電流を避けるよう充
分高くなければならない。Ｉg＜Ｉds／100およびＩds＝
10μＡ、およびゲート電極の面積が１mm2の典型的な場
合には、電気固有抵抗は動作温度において１０１４Ωcm
／εiより高くなければならない。
【００１６】これら要求事項にかんがみ、誘電率の高い
絶縁層が推奨される。それ故、且つＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７
の成長との適合性が良いため、絶縁層３に対する障壁材
料としてＳｒＴｉＯ３を選定する。ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７
とＳｒＴｉＯ３との適合性についてはEP-A-O299870およ
びEP-A-O301646で指摘されており方位性多結晶ＳｒＴｉ
Ｏ３のバッファ層の使用についてはEP-A-O324220および
EP-A-O341788に記されている。ＳｒＴｉＯ３障壁層３を
有する図１のＭＩＳＦＥＴ構造を製作する推奨方法には
以下の工程が含まれる。
【００１７】１．ゲート電極２を、伝統的なゾーン・メ
ルティング法により成長されたｎ導電形の方位｛１０
0｝のＮｂドープＳｒＴｉＯ３単結晶の形で設ける。ニ
オブのドーピング割合は１０−３と５％との間にし、好
ましくはＮｂの含有量を0.05％とする。このゲート電極
２を以後のすべての堆積の基板として使用する。
【００１８】単結晶基板が望ましいが、多結晶基板また
は非晶質基板も同様に使用することができることを指摘
したい。また、ＳｒＴｉＯ３を導電性にするのにニオブ
以外のドーパントを使用することができる。一例は酸素
欠損である。
【００１９】２．基板２の上に、ＳｒＴｉＯ３の方位
｛100｝の絶縁層３をＯ２/Ａｒ雰囲気中で6.7Paの圧
力、400〜900℃の温度、好ましくは650℃（サンプル・
ホルダの温度）で反応性無線周波マグネトロン・スパッ
タリングでエピタキシャル成長させる。この層の厚さは
１から1000nmの範囲にすることができる。
【００２０】３．真空を破らずに、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ
７−δの超伝導膜１をＳｒＴｉＯ3の絶縁層３の上にホ
ロー陰極マグネトロン・スパッタリングによりエピタキ
シャル成長させる。この場合、「δ」の値は０に等しい
ことが望ましいが、0.5のように大きくすることもでき
る。超伝導層の厚さは１から1000nmの範囲にすることが
できる。
【００２１】４．金属パッド、たとえば金パッド４およ
び５を次にＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δの最上層１にスパッ
タして、それぞれソース接点およびドレイン接点を形成
する。
【００２２】５．最後に、ＮｂドープＳｒＴｉＯ３ゲー
ト／基板２に銀を拡散することによりゲート接点６を設
ける。
【００２３】図２は、わずかに異なる（ただし一層真実
のＭＩＳＦＥＴ）構造を示す。この構造を製造する望ま
しい方法は下記工程から構成される。
【００２４】１．｛100｝方位のＳｒＴｉＯ３層７を絶
縁物として設け、これを20〜30μｍの厚さまで研磨す
る。
【００２５】２．研磨して薄くした絶縁物７の上に、Ｙ
Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ膜８を1〜10nmの厚さにスパッタ
する。この場合、「δ」の値は０に等しいことが望まし
いが、最大0.5まで大きくすることができる。
【００２６】３．金パッド９および１０を超伝導体層の
上に設けて、それぞれソース接点およびドレイン接点を
形成する。
【００２７】４．薄くした絶縁物の裏側に、導電ゲート
電極11を金属層、たとえば、金層の形で堆積させる。こ
の層には適切な接点12がある。
【００２８】５．隋意選定で、ゲート電極11を、図２に
示すように、絶縁基板13に支持させ、安定にすることが
できる。
【００２９】図３は、図１による装置の、絶縁層３を通
るゲート電流Ｉgの典型的な特性を、印加ゲート電圧Ｖg
の関数として示す。
【００３０】測定した特性は、ピン接合に対して期待さ
れるものであり、超伝導体および基板は、それぞれｐ電
極およびｎ電極である。研究された一つの例では、絶縁
障壁の電気固有抵抗は３Ｖの順バイアスで４×１０１３
Ωcmであり、20Ｖの逆バイアスでは４×１０１４Ωcmで
あった。室温で５×１０５Ｖ／cmおよび1.5×１０７Ｖ
／cmの破壊電界強度がそれぞれ順方向および逆方向で得
られた。このサンプルのキャパシタンスは室温で２×１
０−７Ｆ／cm2であった。この値は比較的低いεi＝８
（ｔ＝40nm）に対応する。この低い誘電率は、Ｎｂドー
プＳｒＴｉＯ３基板上の絶縁表面層により発生すること
ができ、Japan. Journ. of Appl. Phys., 28 L 2210 (1
989)の Ha-segawa等による報告と一致して観察された。
層の破壊電圧は約２Ｖである。それにもかかわらず、逆
バイアス下にあるＳｒＴｉＯ３障壁層のεiＥbd積は約
１０８ Ｖ／cmであったが、これは（１）で必要とされ
る値の限界である。
【００３１】厚さ40nmのＳｒＴｉＯ３障壁層の上の厚さ
１０nmのＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ膜から成るサンプルの
チャンネル抵抗Ｒdsに及ぼすゲート電圧Ｖgの影響を図
４に示す。図から明白なことは、正常状態の電気固有抵
抗の測定値がゲート電圧にほぼ直線的に依存すること、
および電気固有抵抗に及ぼす効果はゲート電圧を逆にす
ると符号が変るということである。電圧誘起抵抗変化の
測定極性は理論的予想と一致している。ＹＢａ２Ｃｕ３
Ｏ７−δはｐ形の導体であり、したがってゲート電極に
正電圧Ｖgがあれば、チャンネル内の自由キャリア濃度
が減少し、したがってチャンネル抵抗Ｒdsが増大する
が、ゲート電極に負電圧Ｖgがあればチャンネル内の自
由キャリアの濃度が上り、したがって、チャンネル抵抗
Ｒdsが減少する。
【００３２】チャンネル抵抗Ｒds（Ｖg）の測定値は理
論的予測と良く一致する。図４を作るのに使用した、２
×１０−７Ｆ／cm2のキャパシタンスを有するサンプル
に30Ｖを加えると、電極上の電子の濃度に２×１０１３
／cm2の変化を生ずる。他方、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ
のキャリア濃度は約３〜５×1021／cm3であり、これは
厚さ１０nmのチャンネル層の３〜５×１０１５／cm2の
移動ホールの面積密度に相当する。このことは、実験誤
差内で、どんな温度でもチャンネル内の自由キャリアの
密度が変化すれば対応してＲdsの変化が生ずることを意
味している。
【００３３】ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ膜の電気固有抵抗
の温度依存ＲDS（Ｔ）を図５に示す。サンプルは図１に
示す形式のすべての装置に対して代表的のものである。
【００３４】このサンプルに対するチャンネル抵抗変化
の電圧誘起変動の温度依存△Ｒds／Ｒds（Ｖg,Ｔ）を図
４に示してある。この図で示すように、実験のばらつき
の範囲で、チャンネル抵抗の分数変化△Ｒds／Ｒdsは温
度の関数としてほとんど一定である。温度依存の△Ｒds
／Ｒds（Ｖg）の比は最低Tcまで（Ｒds＝０）観察され
る。
【００３５】ゲート電圧Ｖgにより誘起されるチャンネ
ル抵抗の変化は、Ｖg＝18Ｖでは50ｍＫの中間点Tcでの
Ｒds（Ｔ）特性の変化に対応する。
【００３６】本発明による電界効果トランジスタの幾つ
かの見本実施例で取った測定値から、動作ゲート電圧Ｖ
gは0.1と50Ｖとの間の範囲にあるべきこと、超伝導膜の
厚さＳは１と30nmとの間の範囲にあるべきこと、および
絶縁層の厚さは0.3と100nmとの間の範囲にあるべきこと
が決定された。
【００３７】本発明により作製される構造が予想どおり
に実際に働くか、すなわち、チャンネル内の電流を実際
に電界効果により制御することができるかを確認するた
め、スポットチェック測定が下記のように行われた。
【００３８】１．図４の曲線を生じたサンプルより500
倍（20Ｖで）低い障壁層抵抗を有するサンプルに関する
Ｒds（Ｖg）の測定。この測定では同じＲds（Ｖg）特性
が示され、観察される効果が有限のゲート電流Ｉgによ
って生じるものでないことが実証された。
【００３９】２．Ｖgが主としてチャンネル抵抗Ｒdsに
影響するかまたは影響がＶdsの変化に基くものであるか
をはっきりさせるため、異なるチャンネル電流Ｉdsに対
してＲdsを測定した。たとえＩdsが４けたの大きさだけ
変化しても、印加ゲート電圧はチャンネル抵抗Ｒdsの変
化を生じ、チャンネル層にかなりな電圧を誘起すること
はない。
【００４０】ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ／ＳｒＴｉＯ3の
多層から成るＭＩＳＦＥＴ形式のヘテロ構造が開発さ
れ、この構造により１０７Ｖ／cmより大きい電界をＹＢ
ａ２Ｃｕ３Ｏ７−δの超伝導膜に加えることができる。
これらの装置では、電界効果がチャンネル抵抗の変化を
生ずる。ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ膜は、約１０nmの望ま
しい厚さを備えており、約30ボルトのゲート電圧で動作
する。チャンネルの電気固有抵抗の変化は、高Tc超伝導
体におけるキャリア密度の同等に強い変化に帰すること
ができる。
【００４１】
【発明の効果】上に詳しく説明したとおり、本発明によ
り、従来装置の機能を損うことがわかっている劣化効果
を回避するように超伝導チャンネル層を絶縁障壁層の上
に堆積する反転ＭＩＳＦＥＴ構造を有する超伝導電界効
果トランジスタおよびその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電界効果トランジスタの第１の実
施例の概要図である。
【図２】本発明の電界効果トランジスタの第２の実施例
の概要図である。
【図３】図１の電界効果トランジスタのＩg／Ｖg特性を
示す。
【図４】ゲート電圧Ｖgの関数としてのチャンネルの電
気固有抵抗の変化の依存性を示す図である。
【図５】絶対温度の関数としてのチャンネルの電気固有
抵抗の依存性を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マンハート・ジヨチエン・ダイター スイス国オーストリア・アルト・ランドス ター131番地 (72)発明者 ミユーラー・カール・アレキサンダー スイス国ヘデインゲン、ハルデンスター54 番地

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電界制御電流チャンネルとゲート、ソー
    ス、およびドレインの各電極とを有する超伝導電界効果
    トランジスタにおいて、 所定の結晶方位を有する第１の材料の単結晶から成り、
    ゲート接点６を備えている導電体２と、 前記導電体２の上に設けられ、前記導電体２と同じ結晶
    族で且つ同じ結晶方位を有する第２の材料から成る絶縁
    障壁層３と、 前記絶縁障壁層３の上に設けられ、且つ前記材料と同様
    の結晶学的性質を有する材料から成り、前記電流チャン
    ネルとして動作する超伝導薄膜層１と、 前記超伝導薄膜１の上に互いに所定距離を隔てて設けら
    れたソース電極およびドレイン電極４、５とを備えるこ
    とを特徴とする電解効果トランジスタ。
  2. 【請求項２】 前記導電体が、ニオブのドーピング割合
    が１０−３と１０％との間にある、ニオブ・ドープ・チ
    タン酸ストロンチウムＮｂ：ＳｒＴｉＯ３から成ること
    を特徴とする請求項１に記載の電界効果トランジスタ。
  3. 【請求項３】 前記導電体２の結晶方位は｛100｝であ
    ることを特徴とする請求項１に記載の電界効果トランジ
    スタ。
  4. 【請求項４】 トランジスタのゲートを形成する前記接
    点６は前記導電体２の中に拡散した銀から成ることを特
    徴とする請求項１に記載の電界効果トランジスタ。
  5. 【請求項５】 前記絶縁物層３は、結晶方位｛100｝を
    有し、厚さが0.3〜100nmの範囲にあるチタン酸ストロン
    チウムＳｒＴｉＯ３から成ることを特徴とする請求項１
    に記載の電界効果トランジスタ。
  6. 【請求項６】 電界制御電流チャンネルとゲート、ソー
    ス、およびドレインの各電極とを有する超伝導電界効果
    トランジスタにおいて、 接点(12)が形成された、金属より成る導電体11と、 前記導電体(11)上に設けられた絶縁層(7)と、
  7. 【請求項７】 前記超伝導層１、８は、０≦δ≦0.5と
    して、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δから成り、その厚さが1
    〜30nmの範囲にあることを特徴とする請求項１および６
    に記載の電界効果トランジスタ。
  8. 【請求項８】 電界制御電流チャンネルとゲート、ソー
    ス、およびドレインの各電極とを有する電界効果トラン
    ジスタを製造する方法において、 基板として働くゲート電極２を、所定の結晶方位を有す
    る材料の導性電単結晶の形で設ける工程と、 前記基板２の上に、前記基板２の材料と同じ結晶族の材
    料の絶縁層３を堆積する工程と、 前記結晶族の格子常数とほぼ合致する格子定数を有する
    超伝導薄膜１を堆積する工程と、 前記超伝導薄膜１の上に、所定の距離を隔ててソース接
    点およびドレイン接点(4、5)を形成する工程と、 前記基板２の上にゲート接点６を設ける工程とから成る
    ことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
  9. 【請求項９】 前記基板２をニオブのドーピング割合が
    １０−３と１０％との間にある結晶方位｛100｝のＮｂ
    ドープＳｒＴｉＯ３単結晶の形で設けること、 前記基板２の上に結晶方位｛100｝のＳｒＴｉＯ３絶縁
    層３を堆積すること、前記絶縁層３の上に、０≦δ≦0.
    5として、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δの超伝導薄膜１を堆
    積すること、 前記ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ層１の上に、金パッド４、
    ５を堆積してそれぞれソース接点およびドレイン接点を
    形成すること、およびゲート接点６を前記基板２の上に
    堆積することを特徴とする請求項８に記載の電界効果ト
    ランジスタの製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記絶縁層３は6.7PaのＯ２／Ａｒ雰
    囲気内で400℃ないし900℃で反応性無線周波マグネトロ
    ンスパッタリングによりエピタキシャル成長されること
    を特徴とする請求項８に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記超伝導膜１は前記絶縁層３の上に
    エピタキシャル成長されることを特徴とする請求項８に
    記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記ゲート接点６は前記基板２の中に
    銀を拡散することにより設けられることを特徴とする請
    求項８に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 電界制御電流チャンネルとゲート、ソ
    ース、およびドレインの各電極とを有する電界効果トラ
    ンジスタを製造する方法において、 結晶方位｛100｝のＳｒＴｉＯ３絶縁層７を形成する工
    程と、 前記絶縁層７の一方の側に、０≦δ≦0.5として、ＹＢ
    ａ２Ｃｕ３Ｏ７−δの超伝導薄膜８をスパッタする工程
    と、 前記超伝導薄膜層８の上に金属のソース接点およびドレ
    イン接点(9、10)を形成する工程と、 前記絶縁層７の他方の側にゲート電極11を金属層の形で
    堆積する工程と、 前記ゲート電極11に接点12を設ける工程とから成ること
    を特徴とする方法。
  14. 【請求項１４】 絶縁基板13を前記ゲート電極11の下に
    設けることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
JP3331796A 1991-01-07 1991-12-16 反転ｍｉｓｆｅｔ構造を有する超伝導電界効果トランジスタの製造方法 Expired - Fee Related JPH0834321B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH91810006.6 1991-01-07
EP91810006A EP0494580B1 (en) 1991-01-07 1991-01-07 Superconducting field-effect transistor with inverted MISFET structure and method for making the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05235426A true JPH05235426A (ja) 1993-09-10
JPH0834321B2 JPH0834321B2 (ja) 1996-03-29

Family

ID=8208808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3331796A Expired - Fee Related JPH0834321B2 (ja) 1991-01-07 1991-12-16 反転ｍｉｓｆｅｔ構造を有する超伝導電界効果トランジスタの製造方法

Country Status (10)

Country Link
US (3) US5278136A (ja)
EP (1) EP0494580B1 (ja)
JP (1) JPH0834321B2 (ja)
KR (1) KR960002292B1 (ja)
CN (3) CN1099138C (ja)
CA (1) CA2058780A1 (ja)
DE (1) DE69132972T2 (ja)
MY (1) MY109375A (ja)
SG (1) SG46182A1 (ja)
TW (1) TW238399B (ja)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2674374A1 (fr) * 1991-03-22 1992-09-25 Bull Sa Transistor supraconducteur a effet de champ et procede de fabrication d'une structure multicouche telle que celle utilisee dans le transistor.
CA2084174C (en) * 1991-11-30 1997-07-29 Takao Nakamura Superconducting device having an extremely thin superconducting channel formed of oxide superconductor material and method for manufacturing thesame
DE69422666T2 (de) * 1993-07-02 2000-07-27 Sumitomo Electric Industries Verfahren zur Herstellung eines hochkristallinen, dünnen SrTiO3 Oxidfilms
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
JPH08227743A (ja) * 1995-02-20 1996-09-03 Sumitomo Electric Ind Ltd 酸化物超電導体用金属電極
KR100194621B1 (ko) * 1995-12-21 1999-07-01 정선종 고온초전도 전계효과 소자 및 그 제조방법
US6890766B2 (en) * 1999-03-17 2005-05-10 International Business Machines Corporation Dual-type thin-film field-effect transistors and applications
SG95620A1 (en) * 1999-05-18 2003-04-23 Ibm Dual-type thin-film field-effect transistors and applications
WO2001012754A1 (en) * 1999-08-19 2001-02-22 Manufacturing And Technology Conversion International, Inc. Gas turbine with indirectly heated steam reforming system
CN100431190C (zh) * 2004-09-01 2008-11-05 复旦大学 一种有机场效应管取向层及其制备方法和应用
GB0423343D0 (en) * 2004-10-21 2004-11-24 Koninkl Philips Electronics Nv Metal-oxide-semiconductor device
US7658751B2 (en) * 2006-09-29 2010-02-09 Biomet Sports Medicine, Llc Method for implanting soft tissue
WO2008109564A1 (en) * 2007-03-02 2008-09-12 The Regents Of The University Of California Complex oxides useful for thermoelectric energy conversion
US8204564B2 (en) * 2007-11-07 2012-06-19 Brookhaven Science Associates, Llc High temperature interfacial superconductivity
KR20130129674A (ko) 2012-05-21 2013-11-29 삼성디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 및 이를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판
KR102376508B1 (ko) * 2017-11-16 2022-03-18 삼성전자주식회사 집적회로 장치 및 그 제조 방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6175575A (ja) * 1984-09-21 1986-04-17 Hitachi Ltd 超電導デバイス
JPS6346786A (ja) * 1986-08-15 1988-02-27 Hitachi Ltd 超電導トランジスタ
EP0257474A2 (en) * 1986-08-13 1988-03-02 Hitachi, Ltd. Superconducting device
JPS63239990A (ja) * 1987-03-27 1988-10-05 Toshiba Corp 超電導トランジスタ
EP0324044A1 (en) * 1988-01-15 1989-07-19 International Business Machines Corporation A field-effect device with a superconducting channel
EP0371462A2 (en) * 1988-11-28 1990-06-06 Hitachi, Ltd. Oxide superconducting device

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR910002311B1 (ko) * 1987-02-27 1991-04-11 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼 초전도 디바이스
DE3885153T2 (de) * 1987-05-31 1994-05-19 Sumitomo Electric Industries Methode zur Herstellung einer supraleitenden Dünnschicht.
JPS63308977A (ja) * 1987-06-11 1988-12-16 Toshiba Corp 超電導素子
DE3889024T2 (de) * 1987-07-13 1994-10-13 Sumitomo Electric Industries Verfahren zum Herstellen einer supraleitenden Dünnschicht.
JPS6431475A (en) * 1987-07-28 1989-02-01 Univ Tokyo Superconducting device and forming method thereof
NL8701779A (nl) * 1987-07-28 1989-02-16 Philips Nv Supergeleidende dunne laag.
US4980339A (en) * 1987-07-29 1990-12-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Superconductor structure
JPH01101676A (ja) * 1987-10-15 1989-04-19 Mitsubishi Electric Corp 超伝導トランジスタ
AU610260B2 (en) * 1987-10-16 1991-05-16 Furukawa Electric Co. Ltd., The Oxide superconductor shaped body and method of manufacturing the same
GB2213839B (en) * 1987-12-23 1992-06-17 Plessey Co Plc Semiconducting thin films
US5221660A (en) * 1987-12-25 1993-06-22 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor substrate having a superconducting thin film
DE68922919T3 (de) * 1988-02-17 1999-09-30 Riken Tokio Tokyo Kk Verfahren zur Herstellung von dünnen Schichten aus Hochtemperatur-Supraleiteroxyd.
US5084438A (en) * 1988-03-23 1992-01-28 Nec Corporation Electronic device substrate using silicon semiconductor substrate
IT1217585B (it) * 1988-05-13 1990-03-30 Enichem Spa Film sottili superconduttori ad elevata densita' di corrente e loro metodo di preparazione
WO1989011736A1 (en) * 1988-05-24 1989-11-30 Siemens Aktiengesellschaft Process for producing thin films of a high-temperature superconductor and films thus produced
JP2646683B2 (ja) * 1988-08-02 1997-08-27 日本電気株式会社 電子デバイス用基板
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
JPH0262082A (ja) * 1988-08-29 1990-03-01 Fujitsu Ltd 超伝導トランジスタ
JPH02181482A (ja) * 1989-01-06 1990-07-16 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導体層を有する半導体基板
US5075283A (en) * 1989-03-09 1991-12-24 International Superconductor Corp. High-Tc superconductor quantum interference devices
US5130294A (en) * 1990-08-13 1992-07-14 Kookrin Char High temperature superconductor-calcium titanate structures
US5132282A (en) * 1990-03-16 1992-07-21 Nathan Newman High temperature superconductor-strontium titanate sapphire structures
US5173474A (en) * 1990-04-18 1992-12-22 Xerox Corporation Silicon substrate having an epitaxial superconducting layer thereon and method of making same
US5128316A (en) * 1990-06-04 1992-07-07 Eastman Kodak Company Articles containing a cubic perovskite crystal structure
DE69117503T2 (de) * 1991-07-19 1996-09-19 Ibm Verbesserter supraleitender Feldeffekt-Transistor mit inverser MISFET-Struktur und Verfahren zu dessen Herstellung

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6175575A (ja) * 1984-09-21 1986-04-17 Hitachi Ltd 超電導デバイス
EP0257474A2 (en) * 1986-08-13 1988-03-02 Hitachi, Ltd. Superconducting device
JPS6346786A (ja) * 1986-08-15 1988-02-27 Hitachi Ltd 超電導トランジスタ
JPS63239990A (ja) * 1987-03-27 1988-10-05 Toshiba Corp 超電導トランジスタ
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
EP0371462A2 (en) * 1988-11-28 1990-06-06 Hitachi, Ltd. Oxide superconducting device

Also Published As

Publication number Publication date
MY109375A (en) 1997-01-31
CN1073045A (zh) 1993-06-09
CN1323070A (zh) 2001-11-21
CN1173418C (zh) 2004-10-27
CN1138301C (zh) 2004-02-11
US5278136A (en) 1994-01-11
CN1099138C (zh) 2003-01-15
EP0494580A1 (en) 1992-07-15
KR960002292B1 (ko) 1996-02-14
KR920015626A (ko) 1992-08-27
US5382565A (en) 1995-01-17
EP0494580B1 (en) 2002-04-03
CN1269603A (zh) 2000-10-11
CA2058780A1 (en) 1992-07-08
DE69132972D1 (de) 2002-05-08
US5376569A (en) 1994-12-27
TW238399B (ja) 1995-01-11
SG46182A1 (en) 1998-02-20
JPH0834321B2 (ja) 1996-03-29
DE69132972T2 (de) 2003-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100339184B1 (ko) 반도체 디바이스 및 동적 랜덤 액세스 메모리
JPH05235426A (ja) 反転ｍｉｓｆｅｔ構造を有する超伝導電界効果トランジスタおよびその製造方法
US5266558A (en) Superconducting circuit elements with metallic substrate and method for manufacturing the same
US5240906A (en) Enhanced superconducting field-effect transistor
JPH03228384A (ja) 超電導素子
JPS6047478A (ja) ジヨセフソン接合素子
Morohashi et al. High‐quality Nb/HfO x‐Hf/Nb Josephson junction
US5528052A (en) Superconductive-channel electric field-effect drive
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
Yoshida et al. Dielectric–base transistor using YBa2Cu3O7− x/NdGaO3/SrTiO3 heterostructures
JP2669576B2 (ja) 超伝導チャネル電界効果デバイス
IL307617A (en) Adjustable Josephson junction oscillator
JPH0878743A (ja) 超電導電界効果型素子
JPS61110481A (ja) 超電導トランジスタ
JPH04206666A (ja) 超電導素子
Yang et al. Fabrication and Electrical Characterisation of Superconductor‐on‐Silicon Devices
JPH065935A (ja) 超電導体装置
JPH0793462B2 (ja) 超電導素子
JPH0587995B2 (ja)
JPH0587192B2 (ja)
JPH05167118A (ja) 酸化物超電導トランジスタおよびその製造方法
JPH0582847A (ja) 超電導電界効果型素子
JPH0537033A (ja) 超電導素子
CA2223362A1 (en) Oxide insulator film having a layered structure
JPH0613671A (ja) 超伝導素子およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees