JPH05304320A - 超伝導薄膜トランジスタ及びその作製方法 - Google Patents

超伝導薄膜トランジスタ及びその作製方法

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JPH05304320A
JPH05304320A JP3089541A JP8954191A JPH05304320A JP H05304320 A JPH05304320 A JP H05304320A JP 3089541 A JP3089541 A JP 3089541A JP 8954191 A JP8954191 A JP 8954191A JP H05304320 A JPH05304320 A JP H05304320A
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JP
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film
gate electrode
resist
superconducting material
substrate
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JP3089541A
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Hisashi Otani
久 大谷
Shoji Miyanaga
昭治 宮永
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
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Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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    • H10N60/20—Permanent superconducting devices
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 酸化物超伝導材料を用い、遠距離近接効果を
利用したプレーナー型の超伝導薄膜トランジスタを再現
性良く得る。 【構成】 遠距離近接効果を利用したプレーナー型の超
伝導トランジスタを得る為に、従来のレジスト等と、高
温アニール工程においてレジストと同様の役割を果たす
層間分離膜を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高歩留りで、生産性の高
い薄膜型の超伝導電界効果型トランジスタ（以下ＴＦＴ
と記す）の構造およびその作製方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、超電導材料はNb-Ge(例えばNb3Ge)
の金属材料が用いられている。これらの材料において
は、コヒーレント長が比較的長い為、超電導材料の間に
絶縁物を挟んだジョセフソン素子等の作製も比較的容易
であり、また近接効果を用いたトランジスターの様な素
子も実際に作製可能であった。また従来の金属を用いた
超電導材料の場合には、構造として異方性がないために
配向性等を考えることなく電子装置の作製が可能である
という利点も確かにあった。
【０００３】しかし、これらの金属材料を用いた超電導
材料はTc( 超電導臨界温度を以下単にTcという) が小さ
く23K またはそれ以下しかない。これに対し、工業上の
応用を考えるならば、このTcが液体窒素温度（77K ）以
上であるとさらに有効であることは言うまでもなく、そ
のため酸化物超伝導材料を用いた電子装置の確立が強く
求められていた。
【０００４】にもかかわらず、今まで酸化物超伝導材料
を用いた電子装置の確立が果たされていなかった背景に
は、酸化物超伝導材料が本質的に持つコヒーレント長の
短さと、構造の異方性、及びプロセスにおける高温アニ
ールの必要性からであった。しかしながら、最近になっ
て複数個の酸化物超伝導材料の間に酸化物超伝導材料の
ペアレントマテリアルのごときペロブスカイト型構造を
有する非超伝導材料を挟むと、従来の近接効果よりも酸
化物超伝導材料間が離れていても超伝導電流が流れると
いう現象が確認され、遠距離近接効果と呼ばれている。
この現象の理由は定かではないが、遠距離近接効果を用
いれば、酸化物超伝導材料を使用したトランジスターの
如き電子装置が作製できる可能性がある。しかし、他の
問題によって現在のところ、遠距離近接効果を用いた電
子装置の確立には至っていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の遠距
離近接効果を用いた電子装置、中でも特に超伝導トラン
ジスターの構造、及びプロセスを確立することを目的と
するものである。
【０００６】構造としては、酸化物超伝導材料がａｂプ
レーン方向にコヒーレント長が長く、単結晶の薄膜を用
いるのが望ましいことは自明であるので、必然的にｃ軸
配向膜を用いたプレーナー型の構造が望ましい。しかし
ながら、この理想の構造を作製するプロセスが発見され
ていなかったため、従来はコヒーレント長が短いａｂ軸
方向に接合した積層型や、不完全なプレーナー型の電子
装置しか得られていなかった。
【０００７】また、プロセスから見ても、従来の半導体
プロセスで用いられたレジスト等は、酸化物超伝導材料
の成膜温度に耐えられず、そのためレーザー等を用い
た、サブミクロンを加工するためには決して適している
とはいえない方法に頼ってきた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる酸化物超
電導材料を用いた、理想的な構造を有する電子装置を提
供することを目的とする。ここでいう理想的な電子装
置、具体的には理想的なトランジスターとは、酸化物超
伝導材料を利用した電界効果型トランジスタであって、
ゲート電極に印可する電界によってソース、ドレイン間
に流れる超伝導電流を制御するために、絶縁基板上に前
記酸化物超伝導材料と概略同一のペロブスカイト型構造
を有する非超伝導体層からなるチャネル形成領域とゲイ
ト電極となる導電体の層とからなる積層を有し、前記チ
ャネル形成領域に対して横接合となるべく、酸化物超伝
導材料が前記基板に対してｃ軸配向した膜よりなるソー
ス、ドレイン領域を有し、全体としてコヒーレント長が
長いａｂプレーン方向にプレイナー型の構造を有するこ
とを特徴とする超伝導トランジスタである。もちろん前
記超伝導トランジスタは集積化が可能なように薄膜トラ
ンジスター（以下ＴＦＴと省略）であることは言うまで
もない。
【０００９】前述の超伝導トランジスタにおいて、絶縁
基板はその種類は問わないが、その上に超伝導材料より
なる薄膜をエピタキシャルに成長させることが可能であ
る必要があり、例えば、アルミナ、YSZ ( イットリア・
スタビライズド・ジルコン)、酸化マグネシウム (Mg
O),ジルコニア、イットリア、チタン酸ストロンチウム
(SrTiO3)、ガラスまたは酸化物超電導材料と同一主成分
材料の非超電導材料、あるいは金属等の基体上に酸化物
非超電導薄膜を形成して複合基体を用いることが望まし
い。また、前記基板が透光性を有するか否かで作製プロ
セスが若干変わる。また、ソース、ドレインを形成する
酸化物超伝導材料もその種類は問わないが、本発明の趣
旨より液体窒素温度以上で動作することが望ましいた
め、例えば(A1-X Bx)yCuzOw ｘ＝0.1 〜1.0,ｙ＝2.0 〜
4.0,ｚ＝1.0 〜4.0,ｗ＝4.0 〜10.0を有し、構造として
ペロブスカイト型構造を有し、ＡはY(イットリウム),Gd
( ガドリニウム),Yb( イッテルビウム),Eu( ユ−ロピウ
ム),Tb( テルビウム),Dy( ジスプロシウム),Ho (ホルミ
ウム),Er( エルビウム),Tm( ツリウム),Lu( ルテチウ
ム),Sc( スカンジウム) 及びその他のランタノイドより
選ばれた１種または複数種の元素よりなり、ＢはBa( バ
リウム),Sr( ストロンチウム),Ca( カルシウム) より選
ばれた１種または複数種の元素を有する酸化物超電導材
料等を用いることが望ましい。
【００１０】上記の構造を有する超伝導トランジスター
を可能とするためには、従来とは全く異なったプロセス
が必要である。そのプロセスとは、基板材料が透光性を
有するか否かで若干異なるが、非透光性基板に対して
は、非透光性絶縁基板上に設けられたチャネル形成領域
となる前記酸化物超伝導材料と概略同一のペロブスカイ
ト型構造を有する非超伝導体層と、ゲート絶縁膜となる
絶縁膜層とゲート電極となる導電体の層とからなる積層
に対して、前記積層を島状に形成する工程と、前記島状
に形成された積層体のゲート電極部分となる導電体の層
の側面を選択的にエッチングする工程と、層間分離膜を
積層する工程と、前記層間分離膜上にポジ型のレジスト
を塗布する工程と、前記島状に形成された積層上部をマ
スクして前記ポジ型のレジストを感光させる工程と、前
記感光したポジ型レジスト部分を除去し前記層間分離膜
を選択的にエッチングすることにより、前記ゲート電極
部分となる導電体周囲に前記層間分離膜を残す工程と、
ソース、ドレイン領域となる酸化物超伝導材料よりなる
膜を成膜する工程と、前記ゲイト電極部分となる導電体
側面の選択的にエッチングされた部分に残った層間分離
膜を除去することにより前記ゲイト電極部分となる導電
体側面の選択的にエッチングされた部分に残った層間分
離膜の外側に成膜されたソース、ドレイン領域となる酸
化物超伝導材料よりなる膜を層間分離膜と共に除去する
工程とによりソース領域、ドレイン領域とゲイト電極を
設けることを特徴とするプロセスである。
【００１１】上記のプロセスにおいては、例えば、アル
ミナ、YSZ ( イットリア・スタビライズド・ジルコン)
等からなる適当な非透光性絶縁基板上にチャネル形成領
域となる前記酸化物超伝導材料と概略同一のペロブスカ
イト型構造を有する非超伝導体層と、ゲイト電極となる
アルミ、クロム、モリブデン、銀、リンまたはボロンが
高濃度に添加されたシリコン、またはこれらの合金から
なる導電体の層をパターニングなしに積層することを特
徴の一つとする。
【００１２】従来は、成膜工程とパターニング工程を複
雑に繰り返して電界効果型超伝導トランジスタを作製し
ていたが、本発明の構成をとると従来に比較して単純な
プロセスですむ。
【００１３】チャネル形成領域となる前記酸化物超伝導
材料と概略同一のペロブスカイト型構造を有する非超伝
導体層は、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ
法、分子線エピタキシー法等によってエピタキシャルに
成膜される単結晶膜が望ましい。
【００１４】また、単結晶非超伝導体膜を成膜する際
に、これらのＢサイトイオンとその周囲のＯサイトイオ
ンとからなる平面が、超伝導材料のａｂプレーンと並行
にそろえることは、遠距離近接効果を用いる上で大きな
が効果ある。
【００１５】基板上に積層されたチャネル形成領域とな
る酸化物超伝導材料と概略同一のペロブスカイト型構造
を有する非超伝導体層と、ゲイト電極となる導電体の層
とからなる積層を第１のマスクを用いて所定の形状に形
成することによって電界効果型超伝導トランジスタのチ
ャネル形成領域、ゲイト電極を形成する。
【００１６】もちろんここでレーザーを用いたレーザー
パターニングを行い所定の形状を得てもよい。
【００１７】レジストを感光させるマスクパターン（こ
の場合は第１のマスク）としては、クロムまたは酸化ク
ロムのマスクパターンを用いた。
【００１８】島状に形成された積層に対して選択的なエ
ッチングを行いゲート電極となる導電体を選択的にエッ
チングするのは、本発明の構成において最も重要な工程
である。
【００１９】即ち、ゲイト電極の周囲を選択的にエッチ
ングすることによって生じたエッチングされた部分に充
填物を詰め、この後の工程においてソース、ドレイン領
域となる酸化物超伝導材料よりなる膜を成膜した際にこ
の充填物によって、ゲイト電極とソース、ドレイン領域
を形成する酸化物超伝導材料よりなる膜とがコンタクト
することを防止するのである。
【００２０】この充填物としては、例えば炭素を主成分
とする膜を用いることができる。即ち、ゲイト電極の周
囲を選択的にエッチングした後に、前記ゲイト電極上部
に残っているレジストを除去し、その上に例えば炭素を
主成分とする膜をスパッタ法、プラズマＣＶＤ法、熱Ｃ
ＶＤ法等によって成膜する。その後ポジ型のレジストを
塗布し、マスク３を通して露光を行なうと、炭素を主成
分とする膜の上にチャネルの上に相当する部分だけレジ
ストを残すことができる。その後、ＮＦ3 等を用いて選
択エッチングを行い、先のゲイト電極となる銀等の層の
選択的にエッチングされた周囲に炭素を主成分とする膜
が充填物として残ることになるのである。
【００２１】ゲイト電極周囲のオーバーエッチング部分
に充填物を設けるのは、後にこの充填物を600 〜1000度
の熱アニールによって飛翔せしめる、あるいは水ないし
有機溶媒の処理によって溶解、除去せしめるく場合に充
填物の外側に成膜されている酸化物超伝導材料よりなる
膜を同時に取り除くためである。
【００２２】この方法は、リフトオフ法と呼ばれる方法
であり、半導体装置作製の際にパターニング工程によく
用いられる手法である。
【００２３】上記のようにリフトオフ法によってゲイト
電極周囲の充填物もろとも酸化物超伝導材料よりなる膜
の一部を取り除いてしまい、この酸化物超伝導材料より
なる膜はソース領域とドレイン領域とに分割される。
【００２４】上記の工程の後に第２のマスクを用いてポ
ジ型またはネガ型のレジストを素子領域形状に感光また
は非感光させ、このレジストを用いたドライエッチング
工程によりいわゆる素子間分離を行ない、プレーナー型
の電界効果型超伝導トランジスタを形成することができ
る。
【００２５】上記の例は、基板が非透光性である場合で
あり、基板が透光性である場合には、更にプロセスの簡
略化が可能である。そのプロセスとは、透光性絶縁基板
上に設けられたチャネル形成領域となる前記酸化物超伝
導材料と概略同一のペロブスカイト型構造を有する非超
伝導体層とゲート絶縁膜となる絶縁膜層とゲート電極と
なる導電体の層とからなる積層に対して、前記積層を島
状に形成する工程と、前記島状に形成された積層体のゲ
ート電極部分となる導電体の層の側面を選択的にエッチ
ングする工程と、層間分離膜として炭素を主成分とする
膜を積層する工程と、前記層間分離膜上にポジ型のレジ
ストを塗布する工程と、透光性絶縁基板裏面から前記ポ
ジ型のレジストを感光させるための光を照射し、前記島
状に形成された積層のチャネル形成領域をマスクとして
前記ポジ型のレジストを感光させる工程と、前記感光し
たポジ型レジスト部分を除去することにより前記ゲイト
電極部分となる導電体側面の選択的にエッチングされた
部分に残った層間分離膜の外側に成膜されたソース、ド
レイン領域となる酸化物超伝導材料よりなる膜を層間分
離膜と共に除去する工程とによりソース領域、ドレイン
領域とゲイト電極を設けることを特徴とするプロセスで
ある。
【００２６】上記のプロセスにおいては、例えば、酸化
マグネシウム (MgO) 、チタン酸ストロンチウム(SrTiO
3)、等からなる適当な透光性絶縁基板上に、非透光性絶
縁基板を用いた例と同様にチャネル形成領域となる前記
酸化物超伝導材料と概略同一のペロブスカイト型構造を
有する非超伝導体層と、ゲイト電極となるアルミ、クロ
ム、モリブデン、銀、リンまたはボロンが高濃度に添加
されたシリコン、またはこれらの合金からなる導電体の
層をパターニングなしに積層することが特徴の一つであ
る。
【００２７】チャネル形成領域となる前記酸化物超伝導
材料と概略同一のペロブスカイト型構造を有する非超伝
導体層は、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ
法、分子線エピタキシー法等によってエピタキシャルに
成膜される単結晶膜が望ましい。
【００２８】また、単結晶非超伝導体膜を成膜する際
に、これらのＢサイトイオンとその周囲のＯサイトイオ
ンとからなる平面が、超伝導材料のａｂプレーンと並行
にそろえることは、遠距離近接効果を用いる上で大きな
が効果ある。
【００２９】基板上に積層されたチャネル形成領域とな
る酸化物超伝導材料と概略同一のペロブスカイト型構造
を有する非超伝導体層と、ゲイト電極となる導電体の層
とからなる積層を第１のマスクを用いて所定の形状に形
成することによって電界効果型超伝導トランジスタのチ
ャネル形成領域、ゲイト電極を形成する。
【００３０】もちろんここでレーザーを用いたレーザー
パターニングを行い所定の形状を得てもよいことは前例
と同様である。
【００３１】レジストを感光させるマスクパターン（こ
の場合は第１のマスク）としては、クロムまたは酸化ク
ロムのマスクパターンを用いた。
【００３２】島状に形成された積層に対して選択的なエ
ッチングを行いゲート電極となる導電体を選択的にエッ
チングするのは、本発明の構成において最も重要な工程
である。
【００３３】即ち、ゲイト電極の周囲を選択的にエッチ
ングすることによって生じたエッチングされた部分に充
填物を詰め、この後の工程においてソース、ドレイン領
域となる酸化物超伝導材料よりなる膜を成膜した際にこ
の充填物によって、ゲイト電極とソース、ドレイン領域
を形成する酸化物超伝導材料よりなる膜とがコンタクト
することを防止するのである。
【００３４】この充填物としては、例えば炭素を主成分
とする透光性を有する膜を用いることができる。
【００３５】即ち、ゲイト電極の周囲を選択的にエッチ
ングした後に、前記ゲイト電極上部に残っているレジス
トを除去し、その上に例えば炭素を主成分とする膜をス
パッタ法、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法等によって成
膜する。その後ポジ型のレジストを塗布し、基板の裏側
より透光性を有する炭素膜を通して露光を行なうと、選
択的にゲイト電極となる銀等の層がエッチングされた時
にエッチングされなかったチャネル形成領域となる半導
体層が露光をするための光（一般には５０００Å以下の
ＵＶ光）をマスクすることになるので、炭素を主成分と
する膜の上にチャネルの上に相当する部分だけレジスト
を残すことができる。その後、ＮＦ3 等を用いて選択エ
ッチングを行い、先のゲイト電極となる銀等の層の選択
的にエッチングされた周囲に炭素を主成分とする膜が充
填物として残ることになるのである。
【００３６】ゲイト電極周囲のオーバーエッチング部分
に充填物を設けるのは、後にこの充填物を600 〜1000度
の熱アニールによって飛翔せしめる、あるいは水ないし
有機溶媒の処理によって溶解、除去せしめるく場合に充
填物の外側に成膜されている酸化物超伝導材料よりなる
膜を同時に取り除くためである。
【００３７】この方法は、リフトオフ法と呼ばれる方法
であり、半導体装置作製の際にパターニング工程によく
用いられる手法である。
【００３８】上記のようにリフトオフ法によってゲイト
電極周囲の充填物もろとも酸化物超伝導材料よりなる膜
の一部を取り除いてしまい、この酸化物超伝導材料より
なる膜はソース領域とドレイン領域とに分割される。
【００３９】上記の工程の後に第２のマスクを用いてポ
ジ型またはネガ型のレジストを素子領域形状に感光また
は非感光させ、このレジストを用いたドライエッチング
工程によりいわゆる素子間分離を行ない、プレーナー型
の電界効果型超伝導トランジスタを形成することができ
る。以上が透光性基板を用いた際のプロセスである。
【００４０】以上の工程において、ＴＦＴを作製するの
にマスク合わせは、非透光性基板を用いた際は３回、透
光性基板を用いた際は２回で済むことが本発明の構成の
最大の特徴である。
【００４１】また、以上の工程において選択的にエッチ
ングされたゲイト電極周囲に充填物を成膜する工程の後
にチャネル形成領域となる酸化物超伝導材料と概略同一
のペロブスカイト型構造を有する非超伝導体層を選択的
にエッチングすることは、電界効果型超伝導トランジス
タの特性を高める上では大変効果がある。
【００４２】これは、チャネル形成領域となる部分がゲ
イト電極部分よりも大きすぎるとチャネル形成領域にお
ける抵抗が問題となってしまうことを防ぐためである。
【００４３】以下に本発明の構成を用いて電界効果型超
伝導トランジスタを作製する実施例を示し、本発明の構
成を詳細に説明する。
【００４４】
【実施例】（実施例１）本実施例では、本発明の構成を
用いて透光性基板であるマグネシア基板の（１００）面
上に電界効果型超伝導トランジスタ（以下ＳＴＦＴと記
す）を設ける方法を説明する。
【００４５】本実施例においては、一つのＳＴＦＴを設
けるのみであるが、同様な作製方法によって多数のＳＴ
ＦＴを同時に作製することができることはいうまでもな
い。
【００４６】本実施例の作製工程を図１を用いて説明す
る。
【００４７】まず、図１（Ａ）においてマグネシア基板
２１上にポジ型レジスト２２を、１０００Å〜１μｍ、
好ましくは３０００Å〜５０００Åの厚さに、スピンコ
ート法によって塗布、成膜する。その後、８０度Ｃ、３
０分間プリベイクを行なった。もちろん基板としては、
マグネシア基板以外の透光性絶縁基板を用いてもよい。
【００４８】次にチャネル形成領域となるべき部分の上
に酸化クロムのマスクパターンを用いてマスクをかけ
て、ｉ線を用いたステッパーによって露光して、チャネ
ル形成領域となるべき部分以外のレジストを除去した。
残ったレジスト２３の幅、すなわちチャネル長は０．４
μｍであった。本実施例においてはｉ線を用いたが、チ
ャネル長がハーフミクロン前後であればｇ線でも十分に
対応可能であった。露光後、残ったレジストを１００度
Ｃ、３０分間ポストベイクを行なった。
【００４９】その後前記透光性絶縁基板及びレジストの
上に、炭素を主成分とする膜２４をプラズマＣＶＤ法に
よって約５０００Åの厚さに成膜した。すなわち出発物
質としてエチレン、ＮＦ3 、水素を用い、反応圧力５０
Ｐａ、高周波エネルギは１３．５６ＭＨｚを１０〜５０
Ｗとして、アモルファスな膜、または５０〜２００Ｗと
してセミアモルファスな膜を形成させた。
【００５０】この際、プラズマＣＶＤ装置の反応炉に
は、ターボ分子ポンプとロータリーポンプを直列に接続
し大気からの反応炉内への逆流を防ぎ、酸素の混入率を
極力抑えた。また、前記排気系とは別系統でクライオポ
ンプ等の高真空排気系を設け、さらに成膜時の酸素濃度
を低くすることは、効果がある。
【００５１】次に、剥離液に浸し超音波振動を与えるこ
とにより、前記レジスト２３を除去し、合わせてレジス
ト２３上に積層した炭素を主成分とする膜をリフトオフ
によって除去する。その結果、チャネル形成領域を除い
た部分の上をカバーする様に炭素を主成分とする膜２５
が残る。該炭素を主成分とする膜２５は次のチャネルを
作製する高温プロセスにおいて、あたかもレジストの様
に機能することとなる。すなわち、次にＭＯＣＶＤ法等
を用いてチタン酸ストロンチウム膜２６よりなるチャネ
ルを形成する際、前記チタン酸ストロンチウム膜２６を
基板上に結晶表面に（１００）面がでるようにエピタキ
シャルに成膜する工程において、基板温度を４００度Ｃ
〜８００度Ｃ、例えば５００度Ｃまで昇温する必要があ
り、現在のレジストではこの様な高温ではマスクとして
機能しないため、前記炭素を主成分とする膜２５をマス
クとして使用するものである。また、前記チタン酸スト
ロンチウム膜２６の上に、後にゲート電極として作用す
るべく、銀よりなる膜２７を真空蒸着法によって形成し
た。
【００５２】次いで、これら全体を酸素雰囲気中６００
度Ｃにおいてアニールすることにより、前記炭素を主成
分とする膜２５の構成元素を酸化することにより気体と
して飛翔せしめ、結果として２回目のリフトオフによっ
て、チャネル２８及びゲート電極２９を形成することが
可能となった。
【００５３】その後、チャネル２８及びゲート電極２９
を被うように、ポジ型レジスト３０を、１０００Å〜１
μｍ、好ましくは３０００Å〜５０００Åの厚さに、塗
布、成膜する。その後のプリベークの工程は前述の通り
である。露光の工程は、本実施例については透光性基板
を使用しているため、基板２１の裏側からｉ線を照射す
ることにより行なった。その結果、ｉ線が当たった部分
が除去され、ゲート電極上部に保護膜３１を設けること
ができた。尚、この露光工程においては、ゲート電極２
９がマスクとして作用するため、特にマスク合わせを行
う必要がないという特徴を有する。ところで、前述の様
にゲート電極２９の上を被ってレジストを成膜するのは
以下の理由による。ゲートを構成する上で、最も重要な
ポイントの一つに、チャネルの大きさと、ゲート電極の
大きさの比がある。すなわち、チャネルの大きさに比し
て、ゲート電極の大きさが大き過ぎる場合には、ソース
からの電流の一部がゲートに流れ込み、特性を悪化す
る。逆にチャネルの大きさに比して、ゲート電極の大き
さが小さ過ぎる場合には、電界が十分にかからず、その
ためこの場合もやはり特性が悪化する。そして、この比
を最適化するためには、チャネルもしくはゲート電極を
選択的に、かつ横方向にのみエッチングすることが必要
であるが、本実施例においては、ゲート電極を酸で横方
向にのみエッチングするために上部をレジストで被った
のである。勿論、ゲート電極２９を厚く成膜しておき、
上部をレジストで被うことなくエッチングすることも可
能であるが、積層方向のデバイスサイズを一定にできな
いため、本発明の方法が優れていると考えられる。
【００５４】次いで、上述の様にゲート電極２９の上に
レジスト３１を設けたまま、これら全体を硝酸溶液に浸
けて、ゲート電極２９のみを選択的にオーバーエッチン
グ３２することができた。この際に、酸処理の時間が長
すぎると、オーバーエッチングし過ぎるだけでなく、チ
ャネル領域等にもダメージを与えるため注意が必要であ
った。その後、レジストを剥離液で除去せしめ、チャネ
ル３３と、ゲート電極３４を完成することができた。
【００５５】次に、上記チャネル３３と、ゲート電極３
４を被って、炭素を主成分とする膜３５をプラズマＣＶ
Ｄ法によって、約５０００Åの厚さに成膜した。この膜
は、炭素を主成分とする膜２４と同様に高い耐熱性を有
する必要があるため、出発物質としてエチレン、Ｎ
Ｆ3 、水素を用い、反応圧力５０Ｐａ、高周波エネルギ
は１３．５６ＭＨｚを１０〜５０Ｗとして、アモルファ
スな膜、または５０〜２００Ｗとしてセミアモルファス
な膜を形成させた。
【００５６】続けて、前記の炭素を主成分とする膜３５
の上に、ポジ型レジスト３６を、１０００Å〜１μｍ、
好ましくは３０００Å〜５０００Åの厚さに、塗布、成
膜した。その後のプリベークの工程は前述の通りであ
る。露光の工程は、本実施例については透光性基板を使
用しており、また、炭素を主成分とするアモルファスな
膜、またはセミアモルファスな膜も透光性を有するため
に、基板２１の裏側からｇ線を照射することにより行な
った。勿論、基板及び炭素を主成分とする膜によって吸
収される分がかなりあるために、光源の強度を強くして
長時間露光する等の対策が必要であることは言うまでも
ない。その結果、ｇ線が当たった部分が除去され、チャ
ネル形成領域上の炭素を主成分とする膜上に、保護膜３
７を形成することができた。尚、本露光工程以外は全て
ｉ線のステッパを用いたが、本露光工程においては、炭
素を主成分とする膜が比較的短波長側に吸収端を有する
ため、ｇ線を使用した。
【００５７】次に、保護膜３７を設けたまま、これら全
体をＮＦ3 によって選択エッチングし、チャネル形成領
域の上部に成膜されている部分以外の炭素を主成分とす
る膜を除去した。その結果、図１（Ｎ）に示されるよう
な構成となった。その後、保護膜３７を剥離液によって
除去し、図１（Ｏ）に示されるような構成とした。
【００５８】ソース、ドレイン領域を形成すべく酸化物
超伝導材料からなる膜３８を活性酸素のアシストによる
分子線エピタキシー法によって基板温度５００度Ｃで約
１０００Åの厚さに成膜した。この成膜法を選んだの
は、現在の技術において、最も低温化が可能であり、ま
たエピタキシャルに成長せしめることが可能だからであ
る。炭素を主成分とする膜よりなる保護膜３７が、更に
高温のプロセスに耐えられる様に作製可能であるか、保
護膜３７の材料を違う材料で更に耐熱性を有する材料に
変更せしめた場合には、ＭＯＣＶＤ等の方法の方が産業
上有用であることは言うまでもない。前記酸化物超伝導
材料は今回は(A1-X Bx)yCuzOw ｘ＝0.1 〜1.0,ｙ＝2.0
〜4.0,ｚ＝1.0 〜4.0,ｗ＝4.0 〜10.0を有し、構造とし
てペロブスカイト型構造を有し、ＡはY(イットリウム),
Gd( ガドリニウム),Yb( イッテルビウム),Eu( ユ−ロピ
ウム),Tb( テルビウム),Dy( ジスプロシウム),Ho (ホル
ミウム),Er( エルビウム),Tm( ツリウム),Lu( ルテチウ
ム),Sc( スカンジウム) 及びその他のランタノイドより
選ばれた１種または複数種の元素よりなり、ＢはBa(バ
リウム),Sr( ストロンチウム),Ca( カルシウム) より選
ばれた１種または複数種の元素を有する酸化物超電導材
料より、ＡとしてＹを、ＢとしてＢａを用いた材料を選
んで使用したが、他の材料でも良い。
【００５９】次いで、これら全体を酸素雰囲気中６００
度Ｃにおいてアニールすることにより、前記炭素を主成
分とする保護膜３７の構成元素を酸化することにより気
体として飛翔せしめ、結果として３回目のリフトオフに
よって、ソース、ドレイン、ゲートを独立に形成せしめ
た。
【００６０】素子が一つである場合には、上記工程で全
て終了であるが、素子を集積化せしめるためには、最後
に層間分離を施せばよく、これは従来の技術で対応可能
である。
【００６１】上記プロセスによって得られたＳＴＦＴの
液体窒素温度（７７Ｋ）における動作結果を最後に述べ
る。
【００６２】ゲート電極に印加せしめた電圧Ｖｇの絶対
値が約０〜５０ｍＶの場合、ソース、ドレイン間の超伝
導電流は確認されなかったが、それを越えた電圧を印加
せしめると、有限の電流Ｉｃの存在が観測された。特
に、Ｖｇの絶対値が約１００ｍＶを越えた場合に、Ｉ−
Ｖカーブの立ち上がりが鋭くなり、実用的であると考え
られる。Ｖｇの絶対値が約１００ｍＶの際に、Ｉｃは約
９０μＡであり、スイッチング速度は〜１０ｐｓ、消費
電力は〜μＷのオーダーであった。
【００６３】（実施例２）本実施例では、本発明の構成
を用いて非透光性基板であるＹＳＺ基板上に電界効果型
超伝導トランジスタ（以下ＳＴＦＴと記す）を設ける方
法を説明する。ＹＳＺを選んだ理由としては、酸化物超
伝導材料と熱膨張係数がもっとも近い材料だからであ
る。本実施例においても、一つのＳＴＦＴを設けるのみ
であるが、同様な作製方法によって多数のＳＴＦＴを同
時に作製することができることは実施例１同様言うまで
もない。
【００６４】本実施例の作製工程を図２を用いて説明す
る。
【００６５】まず、図２（Ａ）においてＹＳＺ基板１２
１上にポジ型レジスト１２２を、１０００Å〜１μｍ、
好ましくは３０００Å〜５０００Åの厚さに、ディップ
コートによって塗布、成膜した。その後、８０度Ｃ、３
０分間プリベイクを行なった。もちろん基板としては、
ＹＳＺ基板以外の非透光性絶縁基板を用いてもよいが、
前述の熱膨張係数の問題により、ＹＳＺ基板が優れてい
る。
【００６６】次にチャネル形成領域となるべき部分の上
に酸化クロムのマスクパターンを用いてマスクをかけ
て、ｇ線を用いたステッパーによって露光して、チャネ
ル形成領域となるべき部分以外のレジストを除去した。
残ったレジスト１２３の幅、すなわちチャネル長は０．
８μｍであり、ｇ線でも十分に対応可能であった。露光
後、残ったレジストを１００度Ｃ、３０分間ポストベイ
クを行なった。
【００６７】その後前記非透光性絶縁基板及びレジスト
の上に、炭素を主成分とする膜１２４をプラズマＣＶＤ
法によって約３０００Åの厚さに成膜した。すなわち、
実施例１と同様に出発物質としてエチレン、ＮＦ3 、水
素を用い、反応圧力５０Ｐａ、高周波エネルギは１３．
５６ＭＨｚを１０〜５０Ｗとして、アモルファスな膜、
または５０〜２００Ｗとしてセミアモルファスな膜を形
成させた。
【００６８】この際、プラズマＣＶＤ装置の反応炉に
は、ターボ分子ポンプとロータリーポンプを直列に接続
し大気からの反応炉内への逆流を防ぎ、酸素の混入率を
極力抑えた。また、前記排気系とは別系統でクライオポ
ンプ等の高真空排気系を設け、さらに成膜時の酸素濃度
を低くすることは、効果がある。
【００６９】次に、剥離液に浸し超音波振動を与えるこ
とにより、前記レジスト１２３を除去し、合わせてレジ
スト１２３上に積層した炭素を主成分とする膜をリフト
オフによって除去した。その結果、チャネル形成領域を
除いた部分の上をカバーする様に炭素を主成分とする膜
１２５が残った。該炭素を主成分とする膜１２５は、実
施例１と同様に次のチャネルを作製する高温プロセスに
おいて、あたかもレジストの様に機能する為である。す
なわち、次にＭＯＣＶＤ法等を用いて、酸化物超伝導材
料のペアレントマテリアルの１つである、Ｌａ2 ＣｕＯ
4 よりなるチャネル形成層１２６を形成する際、前記Ｌ
ａ2 ＣｕＯ4 よりなるチャネル形成層１２６を基板上に
ｃ軸配向するようにエピタキシャルに成膜する工程にお
いて、基板温度を４００度Ｃ〜８００度Ｃ、例えば４５
０度Ｃまで昇温する必要があり、現在のレジストではこ
の様な高温ではマスクとして機能しないため、前記炭素
を主成分とする膜１２５をマスクとして使用するもので
ある。また、前記Ｌａ2 ＣｕＯ4 よりなるチャネル形成
層１２６の上に、後にゲート電極として作用するべく、
クロムよりなる膜１２７をスパッタ法によって形成せし
めた。
【００７０】次いで、これら全体を酸素雰囲気中６００
度Ｃにおいてアニールすることにより、前記炭素を主成
分とする膜１２５の構成元素を酸化することにより気体
として飛翔せしめ、結果として２回目のリフトオフによ
って、チャネル１２８及びゲート電極１２９を形成する
ことが可能となった。
【００７１】その後、チャネル１２８及びゲート電極１
２９を被うように、ポジ型レジスト１３０を、１０００
Å〜１μｍ、好ましくは３０００Å〜５０００Åの厚さ
に、塗布、成膜する。その後のプリベークの工程は前述
の通りである。露光の工程は、本実施例については非透
光性基板を使用しているため、基板１２１の上方からｇ
線をマスクを通して照射することにより行なった。その
結果、ｇ線が当たった部分が除去され、ゲート電極上部
に保護膜１３１を設けることができた。ところで、前述
の様にゲート電極２９の上を被ってレジストを成膜する
のは以下の理由による。ゲートを構成する上で、最も重
要なポイントの一つに、チャネルの大きさと、ゲート電
極の大きさの比がある。すなわち、チャネルの大きさに
比して、ゲート電極の大きさが大き過ぎる場合には、ソ
ースからの電流の一部がゲートに流れ込み、特性を悪化
する。逆にチャネルの大きさに比して、ゲート電極の大
きさが小さ過ぎる場合には、電界が十分にかからず、そ
のためこの場合もやはり特性が悪化する。そして、この
比を最適化するためには、チャネルもしくはゲート電極
を選択的に、かつ横方向にのみエッチングすることが必
要であるが、本実施例においては、ゲート電極を酸で横
方向にのみエッチングするために上部をレジストで被っ
たのである。勿論、ゲート電極１２９を厚く成膜してお
き、上部をレジストで被うことなくエッチングすること
も可能であるが、積層方向のデバイスサイズを一定にで
きないため、本発明の方法が優れていると考えられる。
【００７２】次いで、上述の様にゲート電極１２９の上
にレジスト１３１を設けたまま、これら全体をクロム混
酸溶液に浸けて、ゲート電極１２９のみを選択的にオー
バーエッチング１３２することができた。この際に、酸
処理の時間が長すぎると、オーバーエッチングし過ぎる
だけでなく、チャネル領域等にもダメージを与えるため
注意が必要であった。その後、レジストを剥離液で除去
せしめ、チャネル１３３と、ゲート電極１３４を完成す
ることができた。
【００７３】次に、上記チャネル１３３と、ゲート電極
１３４を被って、炭素を主成分とする膜１３５をプラズ
マＣＶＤ法によって、約７０００Åの厚さに成膜した。
この膜は、炭素を主成分とする膜１２４と同様に高い耐
熱性を有する必要があるため、出発物質としてエチレ
ン、ＮＦ3 、水素を用い、反応圧力５０Ｐａ、高周波エ
ネルギは１３．５６ＭＨｚを１０〜５０Ｗとして、アモ
ルファスな膜、または５０〜２００Ｗとしてセミアモル
ファスな膜を形成させた。
【００７４】続けて、前記の炭素を主成分とする膜１３
５の上に、ポジ型レジスト１３６を、１０００Å〜１μ
ｍ、好ましくは３０００Å〜５０００Åの厚さに、塗
布、成膜した。その後のプリベークの工程は前述の通り
である。露光の工程は、本実施例については非透光性基
板を使用しているため、基板１２１の上方からｇ線を、
マスクを通して照射することにより行なった。その結
果、ｇ線が当たった部分が除去され、チャネル形成領域
上の炭素を主成分とする膜上に、保護膜１３７を形成す
ることができた。
【００７５】次に、保護膜１３７を設けたまま、これら
全体をＮＦ3 によって選択エッチングし、チャネル形成
領域の上部に成膜されている部分以外の、炭素を主成分
とする膜を除去した。その結果、図２（Ｎ）に示される
ような構成となった。その後、保護膜１３７を剥離液に
よって除去し、図２（Ｏ）に示されるような構成とし
た。
【００７６】ソース、ドレイン領域を形成すべく酸化物
超伝導材料からなる膜１３８を活性酸素のアシストによ
る分子線エピタキシー法によって基板温度５００度Ｃで
約５００Åの厚さに成膜した。この成膜法を選んだの
は、現在の技術において、最も低温化が可能であり、ま
たエピタキシャルに成長せしめることが可能だからであ
る。炭素を主成分とする膜よりなる保護膜１３７が、更
に高温のプロセスに耐えられる様に作製可能であるか、
保護膜１３７の材料を違う材料で更に耐熱性を有する材
料に変更せしめた場合には、ＭＯＣＶＤ等の方法の方が
産業上有用であることは言うまでもない。前記酸化物超
伝導材料は今回は(A1-X Bx)yCuzOw ｘ＝0.1 〜1.0,ｙ＝
2.0 〜4.0,ｚ＝1.0 〜4.0,ｗ＝4.0 〜10.0を有し、構造
としてペロブスカイト型構造を有し、ＡはY(イットリウ
ム),Gd( ガドリニウム),Yb( イッテルビウム),Eu( ユ−
ロピウム),Tb( テルビウム),Dy( ジスプロシウム),Ho
(ホルミウム),Er( エルビウム),Tm( ツリウム),Lu( ル
テチウム),Sc( スカンジウム)及びその他のランタノイ
ドより選ばれた１種または複数種の元素よりなり、Ｂは
Ba( バリウム),Sr( ストロンチウム),Ca( カルシウム)
より選ばれた１種または複数種の元素を有する酸化物超
電導材料より、ＡとしてＨｏを、ＢとしてＢａを用いた
材料を選んで使用したが、他の材料でも良いことは言う
までもない。
【００７７】次いで、これら全体を酸素雰囲気中６００
度Ｃにおいてアニールすることにより、前記炭素を主成
分とする保護膜１３７の構成元素を酸化することにより
気体として飛翔せしめ、結果として３回目のリフトオフ
によって、ソース、ドレイン、ゲートを独立に形成せし
めた。
【００７８】素子が一つである場合には、上記工程で全
て終了であるが、素子を集積化せしめるためには、最後
に層間分離を施せばよく、これは従来の技術で対応可能
である。
【００７９】上記プロセスによって得られたＳＴＦＴの
液体窒素温度（７７Ｋ）における動作結果を最後に述べ
る。
【００８０】ゲート電極に印加せしめた電圧Ｖｇの絶対
値が約０〜７０ｍＶの場合、ソース、ドレイン間の超伝
導電流は確認されなかったが、それを越えた電圧を印加
せしめると、有限の電流Ｉｃの存在が観測された。特
に、Ｖｇの絶対値が約１２０ｍＶを越えた場合に、Ｉ−
Ｖカーブの立ち上がりが鋭くなり、実用的であると考え
られる。Ｖｇの絶対値が約１２０ｍＶの際に、Ｉｃは約
１１０μＡであり、スイッチング速度は〜１０ｐｓ、消
費電力は〜μＷのオーダーであった。
【００８１】（実施例３）本実施例では、本発明の構成
を用いて透光性基板であるチタン酸ストロンチウムの
（１００）面を有する基板を用い、ゲートのチャネルも
基板と同様のチタン酸ストロンチウム膜の（１００）面
を使用した。
【００８２】酸化物超伝導材料は今回は(A1-X Bx)yCuzO
w ｘ＝0.1 〜1.0,ｙ＝2.0 〜4.0,ｚ＝1.0 〜4.0,ｗ＝4.
0 〜10.0を有し、構造としてペロブスカイト型構造を有
し、ＡはY(イットリウム),Gd( ガドリニウム),Yb( イッ
テルビウム),Eu( ユ−ロピウム),Tb( テルビウム),Dy(
ジスプロシウム),Ho (ホルミウム),Er( エルビウム),Tm
( ツリウム),Lu( ルテチウム),Sc( スカンジウム) 及び
その他のランタノイドより選ばれた１種または複数種の
元素よりなり、ＢはBa( バリウム),Sr( ストロンチウ
ム),Ca( カルシウム) より選ばれた１種または複数種の
元素を有する酸化物超電導材料より、ＡとしてＹを、Ｂ
としてＢａを用いた材料を選んで使用した。
【００８３】また、実施例１、２においては、高温プロ
セスにおけるレジスト代わりに（層間分離膜として）、
炭素を主成分とする材料を用いたが、本実施例において
は弗化ベリリウムを用いた。前記材料は、標準状態にお
いて約８００度Ｃで昇華性を有する材料であり、そのた
め除去する工程は、減圧状態で約７５０度Ｃ以上に昇温
することによって行なった。但し、この場合には、酸化
物超伝導材料からなるソース、ドレインの特性を良くす
るために、最後に酸素中アニールを行う必要があった。
その他の工程は実施例１と同様で、チャネル長は０．２
５μｍ、ゲート電極には銀を使用し、電子線リソグラフ
ィーの技術を用いて作製した。
【００８４】ゲート電極に印加せしめた電圧Ｖｇの絶対
値が約０〜３０ｍＶの場合、ソース、ドレイン間の超伝
導電流は確認されなかったが、それを越えた電圧を印加
せしめると、有限の電流Ｉｃの存在が観測された。特
に、Ｖｇの絶対値が約５０ｍＶを越えた場合に、Ｉ−Ｖ
カーブの立ち上がりが鋭くなり、実用的であると考えら
れる。Ｖｇの絶対値が約５０ｍＶの際に、Ｉｃは約６０
μＡであり、スイッチング速度は〜１０ｐｓ、消費電力
は〜μＷのオーダーであった。
【００８５】
【発明の効果】本発明の構成であるゲイト電極を選択的
にエッチングし、基板の上方ないし裏面から感光させる
ことによってゲイト電極周囲に充填物を残し、この充填
物を用いてゲイト電極とソース、ドレイン電極並びにソ
ース、ドレイン領域の形成を行なうことで、従来よりも
少ないマスク合わせと、高信頼性を確保することが可能
になった。そして上記プロセスを開発したことにより、
電界効果型超伝導トランジスタ（ＳＴＦＴ）をより理想
の構造に近い構成とせしめることが可能となった
【図面の簡単な説明】
【図１】 透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴの
作製方法の例。
【図２】 非透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴ
の作製方法の例。
【符号の説明】
２１ マグネシア基板 ２２ ポジ型レジスト ２３ チャネル形成領域となるべき部分に残ったレジ
スト ２４ 炭素を主成分とする膜 ２５ チャネル形成領域を除いた部分の上をカバーす
る様に炭素を主成分とする膜 ２６ チタン酸ストロンチウム膜 ２７ ゲート電極として作用するべく、銀よりなる膜 ２８ チャネル ２９ ゲート電極 ３０ ポジ型レジスト ３１ ゲート電極の上のレジスト ３２ オーバーエッチング ３３ チャネル ３４ ゲート電極 ３５ 炭素を主成分とする膜 ３６ ポジ型レジスト ３７ 炭素を主成分とする膜よりなる保護膜 ３８ ソース、ドレイン領域を形成する酸化物超伝導
材料からなる膜 １２１ ＹＳＺ基板 １２２ ポジ型レジスト １２３ チャネル形成領域となるべき部分に残ったレ
ジスト １２４ 炭素を主成分とする膜 １２５ チャネル形成領域を除いた部分の上をカバー
する様に炭素を主成分とする膜 １２６ Ｌａ2 ＣｕＯ4 の膜 １２７ ゲート電極として作用するべく、クロムより
なる膜 １２８ チャネル １２９ ゲート電極 １３０ ポジ型レジスト １３１ ゲート電極の上のレジスト １３２ オーバーエッチング １３３ チャネル １３４ ゲート電極 １３５ 炭素を主成分とする膜 １３６ ポジ型レジスト １３７ 炭素を主成分とする膜よりなる保護膜 １３８ ソース、ドレイン領域を形成する酸化物超伝
導材料からなる膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年４月１５日
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】 透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴの作
製方法の例。
【図２】 透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴの作
製方法の例。
【図３】 透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴの作
製方法の例。
【図４】 透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴの作
製方法の例。
【図５】 透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴの作
製方法の例。
【図６】 透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴの作
製方法の例。
【図７】 透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴの作
製方法の例。
【図８】 透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴの作
製方法の例。
【図９】 透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴの作
製方法の例。
【図１０】 透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴの
作製方法の例。
【図１１】 透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴの
作製方法の例。
【図１２】 透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴの
作製方法の例。
【図１３】 透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴの
作製方法の例。
【図１４】 透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴの
作製方法の例。
【図１５】 透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴの
作製方法の例。
【図１６】 透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴの
作製方法の例。
【図１７】 透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴの
作製方法の例。
【図１８】 非透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴ
の作製方法の例。
【図１９】 非透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴ
の作製方法の例。
【図２０】 非透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴ
の作製方法の例。
【図２１】 非透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴ
の作製方法の例。
【図２２】 非透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴ
の作製方法の例。
【図２３】 非透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴ
の作製方法の例。
【図２４】 非透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴ
の作製方法の例。
【図２５】 非透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴ
の作製方法の例。
【図２６】 非透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴ
の作製方法の例。
【図２７】 非透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴ
の作製方法の例。
【図２８】 非透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴ
の作製方法の例。
【図２９】 非透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴ
の作製方法の例。
【図３０】 非透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴ
の作製方法の例。
【図３１】 非透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴ
の作製方法の例。
【図３２】 非透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴ
の作製方法の例。
【図３３】 非透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴ
の作製方法の例。
【図３４】 非透光性基板を用いた、本発明のＳＴＦＴ
の作製方法の例。
【符号の説明】 ２１・・・マグネシア基板 ２２・・・ポジ型レジスト ２３・・・チャネル形成領域となるべき部分に残ったレ
ジスト ２４・・・炭素を主成分とする膜 ２５・・・チャネル形成領域を除いた部分の上をカバー
する様に炭素を主成分とする膜 ２６・・・チタン酸ストロンチウム膜 ２７・・・ゲート電極として作用するべく、銀よりなる
膜 ２８・・・チャネル ２９・・・ゲート電極 ３０・・・ポジ型レジスト ３１・・・ゲート電極の上のレジスト ３２・・・オーバーエッチング ３３・・・チャネル ３４・・・ゲート電極 ３５・・・炭素を主成分とする膜 ３６・・・ポジ型レジスト ３７・・・炭素を主成分とする膜よりなる保護膜 ３８・・・ソース、ドレイン領域を形成する酸化物超伝
導材料からなる膜 １２１・・・ＹＳＺ基板 １２２・・・ポジ型レジスト １２３・・・チャネル形成領域となるべき部分に残った
レジスト １２４・・・炭素を主成分とする膜 １２５・・・チャネル形成領域を除いた部分の上をカバ
ーする様に炭素を主成分とする膜 １２６・・・Ｌａ２ＣｕＯ４の膜 １２７・・・ゲート電極として作用するべく、クロムよ
りなる膜 １２８・・・チャネル １２９・・・ゲート電極 １３０・・・ポジ型レジスト １３１・・・ゲート電極の上のレジスト １３２・・・オーバーエッチング １３３・・・チャネル １３４・・・ゲート電極 １３５・・・炭素を主成分とする膜 １３６・・・ポジ型レジスト １３７・・・炭素を主成分とする膜よりなる保護膜 １３８・・・ソース、ドレイン領域を形成する酸化物超
伝導材料からなる膜

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 酸化物超伝導材料を利用した電界効果型
    トランジスタであって、ゲート電極に印可する電界によ
    ってソース、ドレイン間に流れる超伝導電流を制御する
    ために、絶縁基板上に前記酸化物超伝導材料と概略同一
    のペロブスカイト型構造を有する非超伝導体層からなる
    チャネル形成領域とゲイト電極となる導電体の層とから
    なる積層を有し、前記チャネル形成領域に対して横接合
    となるべく、酸化物超伝導材料が前記基板に対してｃ軸
    配向した膜よりなるソース、ドレイン領域を有し、全体
    としてコヒーレント長が長いａｂプレーン方向にプレイ
    ナー型の構造を有することを特徴とする超伝導薄膜トラ
    ンジスタ。
  2. 【請求項２】 請求項１において、チャネル領域を形成
    する非超伝導体層は、前記酸化物超伝導材料のペアレン
    トマテリアルよりなることを特徴とする超伝導薄膜トラ
    ンジスタ。
  3. 【請求項３】 請求項１において、ゲート電極は銀より
    なることを特徴とする超伝導薄膜トランジスタ。
  4. 【請求項４】 請求項１において、酸化物超伝導材料は
    液体窒素温度（77Ｋ）以上で超伝導性を有することを特
    徴とする超伝導薄膜トランジスタ。
  5. 【請求項５】 酸化物超伝導材料を利用した電界効果型
    トランジスタの作製方法であって、非透光性絶縁基板上
    に設けられたチャネル形成領域となる前記酸化物超伝導
    材料と概略同一のペロブスカイト型構造を有する非超伝
    導体層と、ゲート絶縁膜となる絶縁膜層とゲート電極と
    なる導電体の層とからなる積層に対して、前記積層を島
    状に形成する工程と、前記島状に形成された積層体のゲ
    ート電極部分となる導電体の層の側面を選択的にエッチ
    ングする工程と、層間分離膜を積層する工程と、前記層
    間分離膜上にポジ型のレジストを塗布する工程と、前記
    島状に形成された積層上部をマスクして前記ポジ型のレ
    ジストを感光させる工程と、前記感光したポジ型レジス
    ト部分を除去し前記層間分離膜を選択的にエッチングす
    ることにより、前記ゲート電極部分となる導電体周囲に
    前記層間分離膜を残す工程と、ソース、ドレイン領域と
    なる酸化物超伝導材料よりなる膜を成膜する工程と、前
    記ゲイト電極部分となる導電体側面の選択的にエッチン
    グされた部分に残った層間分離膜を除去することにより
    前記ゲイト電極部分となる導電体側面の選択的にエッチ
    ングされた部分に残った層間分離膜の外側に成膜された
    ソース、ドレイン領域となる酸化物超伝導材料よりなる
    膜を層間分離膜と共に除去する工程とによりソース領
    域、ドレイン領域とゲイト電極を設けることを特徴とす
    る超伝導薄膜トランジスタの作製方法。
  6. 【請求項６】 請求項５において、層間分離膜は、酸化
    物超伝導材料よりなる膜を成膜する工程における基板温
    度以上の融点ないし昇華点を有し、その後の600〜1000
    度の熱アニールによって飛翔せしめることが可能な材料
    よりなることを特徴とする超伝導薄膜トランジスタの作
    製方法。
  7. 【請求項７】 請求項５において、層間分離膜は、酸化
    物超伝導材料よりなる膜を成膜する工程における基板温
    度以上の融点ないし昇華点を有し、その後の水ないし有
    機溶媒の処理によって溶解、除去せしめることが可能な
    材料よりなることを特徴とする超伝導薄膜トランジスタ
    の作製方法。
  8. 【請求項８】 酸化物超伝導材料を利用した電界効果型
    トランジスタの作製方法であって、透光性絶縁基板上に
    設けられたチャネル形成領域となる前記酸化物超伝導材
    料と概略同一のペロブスカイト型構造を有する非超伝導
    体層とゲート絶縁膜となる絶縁膜層とゲート電極となる
    導電体の層とからなる積層に対して、前記積層を島状に
    形成する工程と、前記島状に形成された積層体のゲート
    電極部分となる導電体の層の側面を選択的にエッチング
    する工程と、層間分離膜として炭素を主成分とする膜を
    積層する工程と、前記層間分離膜上にポジ型のレジスト
    を塗布する工程と、透光性絶縁基板裏面から前記ポジ型
    のレジストを感光させるための光を照射し、前記島状に
    形成された積層のチャネル形成領域をマスクとして前記
    ポジ型のレジストを感光させる工程と、前記感光したポ
    ジ型レジスト部分を除去することにより前記ゲイト電極
    部分となる導電体側面の選択的にエッチングされた部分
    に残った層間分離膜の外側に成膜されたソース、ドレイ
    ン領域となる酸化物超伝導材料よりなる膜を層間分離膜
    と共に除去する工程とによりソース領域、ドレイン領域
    とゲイト電極を設けることを特徴とする超伝導薄膜トラ
    ンジスタの作製方法。
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