JPH0834321B2 - 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 - Google Patents

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）の構造である超伝導電界効果ト
ランジスタの製造方法に関する。

【０００２】

【従来技術】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−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Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒ
ｎ．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（特開平１−２０７９８２号）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。この
装置は、基板とゲート絶縁層との間に極薄の超伝導層を
挟むサンドイッチ構造を有する。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、極薄の超伝導層が絶縁層お
よび上部電極の堆積中に劣化しやすいことがわかった。
酸化銅化合物系の超伝導層は多数の成分を含み且つ非常
に薄いため、特に超伝導層上にゲート絶縁層を付着させ
る期間に、超伝導薄膜と、これに接するゲート絶縁層お
よび基板との間の元素の相互拡散により、超伝導層の元
素の化学量論比が変動して超伝導特性を劣化させ、ま
た、絶縁層の付着に熱処理を伴う場合は、超伝導層の酸
素含有量が変動し、超伝導特性を劣化させることが判明
した。

【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、ゲート電極を絶縁層および高Ｔｃ
膜の下に設けることにより回避している。超伝導薄膜
は、ゲート絶縁層の上に存在し、超伝導薄膜をゲート絶
縁層と基板とによって挟むサンドイッチ構造が回避され
ているる。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、材料の格子定数が少くともほ
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ＳｒＴｉＯ_３を基板に使用し、ドープ無しの
ＳｒＴｉＯ_３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：ＳｒＴｉＯ_３の使用に
ついては、Ｈａｓｅｇａｗａ等がその論文“Ｃｏｎｔａ
ｃｔｂｅｔｗｅｅｎ Ｈｉｇｈ−Ｔｃ Ｓｕｐｅｒｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ ａｎｄＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ
Ｎｉｏｂｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ ＳｒＴｉＯ_３″、Ｊａ
ｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎ．ｏｆ Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．１２，Ｄｅｃ．１９８８，
ｐｐ．Ｌ２２１０〜Ｌ２２１２に、および彼等のＥＰ−
Ａ−Ｏ ３７１ ４６２に記している。これら文献は、
超伝導膜をＮｂドープＳｒＴｉＯ_３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ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７−δを用いて行われた。超伝導Ｙ
Ｂａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７−δの膜は、ＥＰ−Ａ−Ｏ ２９３
８３６から既に知られている。ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７−δ
のエピタキシャル成長についてはＥＰ−Ａ−Ｏ ３２９
１０３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ＳｒＴｉＯ_３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
Ｏ_３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、１０^７Ｖ／ｃ
ｍより大きい電界をエピタキシャル成長極薄ＹＢａ_２Ｃ
ｕ_３Ｏ_７−δチャンネル層上の絶縁ＳｒＴｉＯ_３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ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ
_７−δのエピタキシャル成長についてはＥＰ−Ａ−Ｏ３
４３ ６４９に記されている。この構造では、ＹＢａ_２
Ｃｕ_３Ｏ_７−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 ３
２４ ０４４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＝（εｏεｒｋＴ／ｑ^２ｎ）^１／２と究極の空乏域
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はボルツマン定数であり、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、例えば、ドーパン
トとしてニオブを用いるドープＳｒＴｉＯ_３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〜
５×１０^２１／ｃｍ^３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構造の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。

【００１２】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定数を有
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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、電界制御電流
チャンネルとゲート、ソース、およびドレイソの各電極
とを有し、銅酸化物系の結晶質超伝導体の薄膜を前記電
流チャンネルとして使用し、前記結晶質超伝導体と格子
適合性を有する結晶質絶縁層をゲート絶縁層として使用
する電界効果トランジスタを製造する方法である。本発
明は２つの方法で実施することができる。

【００１４】第１の方法は、前記結晶質絶縁層と同じ結
晶族の導電性結晶よりなる、基板として働くゲート電極
（２）を設ける工程、前記ゲート電極（２）の上に、前
記結晶質絶縁層（３）を付着する工程、前記絶縁層
（３）の上に、前記結晶質超伝導体の薄膜（１）を付着
する工程、前記超伝導体薄膜（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、および前記ゲート電極（２）の上にゲート
接点（６）を設ける工程を含む。好ましくは、前記結晶
質超伝導体はＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７−δ（Ｏ≦δ≦０．５）
よりなり、前記結晶質絶縁層はＳｒＴｉＯ_３よりなり、
前記導電性結晶はＮｂドープＳｒＴｉＯ_３よりなる。

【００１５】第２の方法は、前記結晶質絶縁層（７）形
成する工程、前記絶縁層（７）の一方の側に、前記結晶
質超伝導体薄膜（８）を付着する工程、前記超伝導体薄
膜（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、前記絶縁層（７）の他方
の側にゲート電極（１１）を金属層の形で付着する工
程、および前記ゲート電極（１１）に接点（１２）を設
ける工程を含む。好ましくは、前記結晶質超伝導体はＢ
ａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７−δ（Ｏ≦δ≦０．５）よりなり、前記
結晶質絶縁層はＳｒＴｉＯ_３よりなる。

【００１６】

【実施例】超伝導体ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７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 Ｖ_Ｇ＝（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１０^８Ｖ／ｃｍで
なければならないことを意味する。（比較のため、Ｓｉ
Ｏ_２の室温でのεｉ×Ｅｂｄ積は４×１０^７Ｖ／ｃｍで
ある）。

【００１７】その他、絶縁物の正常状態電気固有抵抗
は、入力損失Ｖ_Ｇ×Ｉ_Ｇ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。Ｉ_Ｇ＜Ｉ_ＤＳ／１００およ
びＩ_ＤＳ＝１０μＡ、およびゲート電極の面積が１ｍｍ
^２の典型的な場合には、電気固有抵抗は動作温度におい
て１０^１４Ωｃｍ／εｉより高くなければならない。

【００１８】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ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７
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ＳｒＴｉＯ_３を選定する。ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７
とＳｒＴｉＯ_３との適合性についてはＥＰ−Ａ−Ｏ ２
９９ ８７０およびＥＰ−Ａ−Ｏ ３０１ ６４６で指
摘されており、方位性多結晶ＳｒＴｉＯ_３のバッファ層
の使用についてはＥＰ−Ａ−Ｏ ３２４ ２２０および
ＥＰ−Ａ−Ｏ ３４１ ７８８に記されている。ＳｒＴ
ｉＯ_３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。

【００１９】１．ゲート電極２を、伝統的なゾーソ・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ＳｒＴｉＯ_３単結晶の形で設ける。ニ
オブのドーピング割合は１０^−３％（０．００１％）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を以後のすべての付着のため
の基板として使用する。

【００２０】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、ＳｒＴｉＯ_３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。

【００２１】２．基板２の上に、ＳｒＴｉＯ_３の方位
｛１００｝の絶縁層３をＯ_２／Ａｒ雰囲気中で６．７Ｐ
ａ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。

【００２２】３．真空を破らずに、ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ
_７−δの超伝導膜１をＳｒＴｉＯ_３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。

【００２３】４．金属パッド、たとえば金パッド４およ
び５を次にＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７−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。

【００２４】５．最後に、ＮｂドープＳｒＴｉＯ_３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。

【００２５】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。

【００２６】１．｛１００｝方位のＳｒＴｉＯ_３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。

【００２７】２．研磨して薄くした絶縁物７の上に、Ｙ
Ｂａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７−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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】図３は、図１による装置の、絶縁層３を通
るゲート電流Ｉ_Ｇの典型的な特性を、印加ゲート電圧Ｖ
_Ｇの関数として示す。

【００３２】測定した特性は、ｐｉｎ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４×１０
^１３Ωｃｍであり、２０Ｖの逆バイアスでは４×１０
^１４Ωｃｍであった。室温で５×１０^５Ｖ／ｃｍおよび
１．５×１０^７Ｖ／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２×１０^−７Ｆ／ｃｍ^２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ＳｒＴｉＯ_３基板上の絶縁
表面層により発生することができ、Ｊａｐａｎ．Ｊｏｕ
ｒｎ．ｏｆ Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２８Ｌ２２１０
（１９８９）のＨａｓｅｇａｗａ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ＳｒＴｉＯ_３障壁層の
εｉｘＥｂｄ積は約１０^８Ｖ／ｃｍであったが、これは
（１）で必要とされる値の限界である。

【００３３】厚さ４０ｎｍのＳｒＴｉＯ_３障壁層の上の
厚さ１０ｎｍのＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７−δ膜から成るサン
プルのチャンネル抵抗Ｒ_ＤＳに及ぼすゲート電圧Ｖ_Ｇ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。ＹＢａ
_２Ｃｕ_３Ｏ_７−δはｐ形の導体であり、したがってゲー
ト電極に正電圧Ｖ_Ｇ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Ｒ_ＤＳが
増大するが、ゲート電極に負電圧Ｖ_Ｇ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Ｒ_ＤＳが減少する。

【００３４】チャンネル抵抗Ｒ_ＤＳ（Ｖ_Ｇ）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／ｃｍ^２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２×１
０^１３／ｃｍ^２の変化を生ずる。他方、ＹＢａ_２Ｃｕ_３
Ｏ_７−δのキャリア濃度は約３〜５×１０^２１／ｃｍ^３
であり、これは厚さ１０ｎｍのチャンネル層の３〜５×
１０^１５／ｃｍ^２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Ｒ_ＤＳの
変化が生ずることを意味している。

【００３５】ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７−δ膜の電気固有抵抗
の温度依存Ｒ_ＤＳ（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。

【００３６】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ΔＲ_ＤＳ／Ｒ_ＤＳ（Ｖ_Ｇ，
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ΔＲ_ＤＳ
／Ｒ_ＤＳは温度の関数としてほとんど一定である。温度
依存のΔＲ_ＤＳ／Ｒ_ＤＳ（Ｖ_Ｇ）の比は最低Ｔｃまで
（Ｒ_ＤＳ＝０）観察される。

【００３７】ゲート電圧Ｖ_Ｇにより誘起されるチャンネ
ル抵抗の変化は、Ｖ_Ｇ＝１８Ｖでは５０ｍＫの中間点Ｔ
ｃでのＲ_ＤＳ（Ｔ）特性の変化に対応する。

【００３８】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０．１Ｖ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１０ｎｍとの間の
範囲にあるべきことが決定された。

【００３９】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。

【００４０】１．図４の曲線を生じたサンプルより５０
０倍（２０Ｖで）低い障壁層抵抗を有するサンプルに関
するＲ_ＤＳ（Ｖ_Ｇ）の測定。この測定では同じＲ
_ＤＳ（Ｖ_Ｇ）特性が示され、観察される効果が有限のゲ
ート電流Ｉ_Ｇによって生じるものでないことが実証され
た。

【００４１】２．Ｖ_Ｇが主としてチャンネル抵抗Ｒ_ＤＳ
に影響するかまたは影響がＶ_ＤＳ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Ｉ
_ＤＳに対してＲ_ＤＳを測定した。たとえＩ_ＤＳ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Ｒ_ＤＳ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。

【００４２】ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７−δ／ＳｒＴｉＯ_３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１０^７Ｖ／ｃｍより大きい電界をＹ
Ｂａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７−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。ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７−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。

【００４３】

【発明の効果】銅酸化物系の結晶質超伝導体薄膜を結晶
質絶縁層の上に堆積する本発明によれば、特開平１−２
０７９８２号における問題、すなわち、、超伝導体薄膜
と、絶縁層および基板との間の相互拡散による超伝導薄
膜の劣化を低減でき、高性能な反転ＭＩＳＦＥＴ構造の
超伝導電界効果トランジスタを実現することができる。
また、特開平１−２０７９８２号は、電界効果トランジ
スタを形成するのに４層構造を必要とするが、本発明に
よれば、これを３層構造で実現することができる。

【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Ｉ_Ｇ／Ｖ_Ｇ特性
を示す。

【図４】ゲート電圧Ｖ_Ｇ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 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 (56)参考文献 特開 平１−207982（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−46786（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−239990（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−75575（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開371462（ＥＰ，Ａ)

Claims (4)

【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し、銅酸化物系の結
   晶質超伝導体の薄膜を前記電流チャンネルとして使用
   し、前記結晶質超伝導体と格子適合性を有する結晶質絶
   縁層をゲート絶縁層として使用する電界効果トランジス
   タを製造する方法にして、 （ａ）前記結晶質絶縁層と同じ結晶族の導電性結晶より
   なる、基板として働くゲート電極（２）を設ける工程
   と、 （ｂ）前記ゲート電極（２）の上に、前記結晶質絶縁層
   （３）を付着する工程と、 （ｃ）前記結晶質絶縁層（３）の上に、前記結晶質超伝
   導体の薄膜（１）を付着する工程と、 （ｄ）前記結晶質超伝導体の薄膜（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、 （ｅ）前記ゲート電極（２）の上にゲート接点（６）を
   設ける工程とを含むことを特徴とする超伝導電界効果ト
   ランジスタの製造方法。
2. 【請求項２】 前記導電性結晶が結晶方位｛１００｝の
   ＮｂドープＳｒＴｉＯ_３よりなり、前記結晶質絶縁層が
   結晶方位｛１００｝のＳｒＴｉＯ_３よりなり、前記結晶
   質超伝導体がＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７−δ（Ｏ≦δ≦０．
   ５）よりなることを特徴とする請求項１に記載の超伝導
   電界効果トランジスタの製造方法。
3. 【請求項３】 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し、銅酸化物系の結
   晶質超伝導体の薄膜を前記電流チャンネルとして使用
   し、前記結晶質超伝導体と格子適合性を有する結晶質絶
   縁層をゲート絶縁層として使用する電界効果トランジス
   タを製造する方法にして、 （ａ）前記結晶質絶縁層（７）を形成する工程と、 （ｂ）前記結晶質絶縁層（７）の一方の側に、前記結晶
   質超伝導体の薄膜（８）を付着する工程と、 （ｃ）前記結晶質超伝導体の薄膜（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、 （ｄ）前記結晶質絶縁層（７）の他方の側にゲート電極
   （１１）を金属層の形で付着する工程と、 （ｅ）前記ゲート電極（１１）にゲート接点（１２）を
   設ける工程とを含むことを特徴とする超伝導電界効果ト
   ランジスタの製造方法。
4. 【請求項４】 前記結晶質絶縁層が結晶方位｛１００｝
   のＳｒＴｉＯ_３よりなり、前記結晶質超伝導体がＹＢａ
   _２Ｃｕ_３Ｏ_７−δ（Ｏ≦δ≦０．５）よりなることを特
   徴とする請求項３に記載の超伝導電界効果トランジスタ
   の製造方法。