JPH1117236A - Schottky diode structure and forming method thereof - Google Patents
Schottky diode structure and forming method thereofInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、酸化物超電導薄
膜を含むショットキダイオード構造およびその形成方法
に関し、特に、逆方向耐電圧値の高いショットキダイオ
ード構造およびその形成方法に関する。The present invention relates to a Schottky diode structure including an oxide superconducting thin film and a method for forming the same, and more particularly, to a Schottky diode structure having a high reverse breakdown voltage and a method for forming the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の酸化物超電導薄膜を含むショット
キダイオード構造としては、例えば、文献１（フミヒコ
トダ（Ｆｕｍｉｈｉｋｏ Ｔｏｄａ）、ヒトシ アベ
（Ｈｉｔｏｓｉ．Ａｂｅ）、「Ｉｎ／（Ｂａ、Ｒｂ）Ｂ
ｉＯ3 ／ＳｒＴｉＯ3 （Ｎｂ）Ｔｈｒｅｅ−Ｔｅｒｍｉ
ｎａｌ Ｄｅｖｉｃｅ」、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．Ｖｏｌ．３３（１９４４）ｐｐ．Ｌ３１８）に開
示されている。2. Description of the Related Art A conventional Schottky diode structure including an oxide superconducting thin film is disclosed, for example, in Reference 1 (Fumihiko Toda), Human Shibe (Hitoshi. Abe), "In / (Ba, Rb) B
iO 3 / SrTiO 3 (Nb) Three-Termi
nal Device ", Jpn. J. Appl. Ph
ys. Vol. 33 (1944) pp. L318).
【０００３】この文献１に開示されたショットキダイオ
ード構造２０は、図１３に示すように、超電導ベース型
三端子素子１０に使用されており、０．１重量％Ｎｂド
ープ（ＳＴＯ（Ｎｂ））基板１２上に形成された、酸化
物超電導薄膜であるＢａ1-xＲｂx ＢｉＯ3 （０．３＜
ｘ＜０．５）層１４（（Ｂａ、Ｒｂ）ＢｉＯ3 やＢＲＢ
Ｏ層とも称する場合がある。よって、以下、ＢＲＢＯ層
と略する。）の上に、さらにインジウム金属（Ｉｎ）を
電子線蒸着することによりインジウム（Ｉｎ）層１８を
形成し、構成してある。As shown in FIG. 13, a Schottky diode structure 20 disclosed in Document 1 is used for a superconducting base type three-terminal device 10 and has a 0.1 wt% Nb-doped (STO (Nb)) substrate. Ba 1-x Rb x BiO 3 (0.3 <
x <0.5) Layer 14 ((Ba, Rb) BiO 3 or BRB
Sometimes referred to as an O layer. Therefore, hereinafter, it is abbreviated as a BRBO layer. ), An indium (In) layer 18 is further formed by electron beam evaporation of indium metal (In).
【０００４】すなわち、まず、ＮｂドープＳｒＴｉＯ3
（ＳＴＯ（Ｎｂ））基板１２上に、チャンバ内（図示せ
ず。）で、オゾン雰囲気下、ＭＢＥ法（Ｍｏｌｅｕｃｕ
ｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）により、所定厚さ
のＢＲＢＯ層１４を積層する。次に、チャンバ内から、
このＢＲＢＯ層１４を積層したＳＴＯ（Ｎｂ）基板１２
を一旦大気中に取り出す。そして、それから、チャンバ
内で電子線照射装置（図示せず。）を用いて、インジウ
ム金属（Ｉｎ）をこのＢＲＢＯ層１４上に蒸着し、オー
ミック電極（コレクタ電極）として、大きさが１００×
２００μｍ2 であって、厚さが約７００ｎｍのインジウ
ム（Ｉｎ）層１８を形成してある。That is, first, Nb-doped SrTiO 3
(STO (Nb)) On a substrate 12 in a chamber (not shown) in an ozone atmosphere under an MBE method (Molecu).
The BRBO layer 14 having a predetermined thickness is laminated by lar beam epitaxy. Next, from inside the chamber,
The STO (Nb) substrate 12 on which the BRBO layer 14 is laminated
Is once taken out into the atmosphere. Then, indium metal (In) is vapor-deposited on the BRBO layer 14 using an electron beam irradiation apparatus (not shown) in a chamber, and the size is 100 × as an ohmic electrode (collector electrode).
An indium (In) layer 18 of 200 μm 2 and a thickness of about 700 nm is formed.
【０００５】そして、従来のショットキダイオード構造
２０においては、インジウム層１８を形成する際に、Ｂ
ＲＢＯ層１４上に一部付着している酸素とインジウム
（Ｉｎ）金属とが反応することを利用して、インジウム
の酸化（Ｉｎx Ｏy ）層１６を電気絶縁性の自然酸化層
として形成していた。In the conventional Schottky diode structure 20, when forming the indium layer 18, B
The indium oxide (In x O y ) layer 16 is formed as an electrically insulating natural oxide layer by utilizing the reaction between indium (In) metal and oxygen partially adhering to the RBO layer 14. I was
【０００６】すなわち、ＢＲＢＯ層１４とインジウム層
１８との間に、電気絶縁性のインジウムの酸化層（Ｉｎ
x Ｏy ）１６を形成し、ＢＲＢＯ層１４／酸化インジウ
ム（Ｉｎx Ｏy ）層１６／インジウム層１８（金属層／
電気絶縁体／金属層）として、ショットキダイオード構
造２０を構成していた。That is, between the BRBO layer 14 and the indium layer 18, an electrically insulating indium oxide layer (In
x O y ) 16, and a BRBO layer 14 / an indium oxide (In x O y ) layer 16 / an indium layer 18 (metal layer /
The Schottky diode structure 20 was configured as an electrical insulator / metal layer).
【０００７】但し、この文献１中にも記載されているよ
うに、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3）のエネルギバンド
幅が３．５〜３．７ｅＶであることから判断すると、文
献１中に記載された方法により形成されたインジウムの
酸化層（Ｉｎx Ｏy ）１６は、酸化インジウム（Ｉｎ2
Ｏ3 ）ではないものと推定される。すなわち、自然酸化
層として形成されたインジウムの酸化層（Ｉｎx Ｏy ）
１６は、少なくとも酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）を主
成分としたものではないと判断できる。However, as described in Reference 1, judging from the fact that the energy band width of indium oxide (In 2 O 3 ) is 3.5 to 3.7 eV, it is described in Reference 1. The indium oxide layer (In x O y ) 16 formed by the method described above is made of indium oxide (In 2 O 2).
O 3 ). That is, an indium oxide layer (In x O y ) formed as a natural oxide layer
It can be determined that No. 16 does not contain at least indium oxide (In 2 O 3 ) as a main component.
【０００８】そして、このような従来のショットキダイ
オード構造２０は、例えば、インジウム（Ｉｎ）層１８
／ＢＲＢＯ層１４／ＳｒＴｉＯ3 （Ｎｂ）基板１２等の
構成要素を含む超電導ベース型三端子素子１０の、コレ
クタ電極（インジウム層）１８側のバリア層として使用
されていた。[0008] Such a conventional Schottky diode structure 20 is, for example, composed of an indium (In) layer 18.
It has been used as a barrier layer on the collector electrode (indium layer) 18 side of the superconducting base type three-terminal element 10 including components such as the / BRBO layer 14 / SrTiO 3 (Nb) substrate 12.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように、従来のショットキダイオード構造における電
気絶縁体としてのインジウムの酸化層（Ｉｎx Ｏy ）
は、ＢＲＢＯ層上に一部付着している酸素とインジウム
（Ｉｎ）金属とが反応することを利用して形成したもの
であり、少なくとも酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）を主
成分としたものではない。However, as described above, an oxide layer of indium (In x O y ) as an electric insulator in the conventional Schottky diode structure is used.
Is formed by utilizing a reaction between indium (In) metal and oxygen partially adhering to the BRBO layer, and at least one containing indium oxide (In 2 O 3 ) as a main component is used. Absent.
【００１０】したがって、従来のショットキダイオード
構造におけるインジウムの酸化層（Ｉｎx Ｏy ）は、イ
ンジウムと酸素との配合（結合）のバランスが悪く、一
部酸素欠陥部分を有している。そのため、このインジウ
ムの酸化層（Ｉｎx Ｏy ）は、化学組成の安定性に欠
け、さらには、直接接しているＢＲＢＯ層から、酸素を
奪って、ＢＲＢＯ層の特性を劣化させやすいという問題
があった。Therefore, the indium oxide layer (In x O y ) in the conventional Schottky diode structure has a poor balance of the combination (bonding) of indium and oxygen, and has a part of oxygen defects. Therefore, the indium oxide layer (In x O y ) has a problem that the stability of the chemical composition is lacking, and furthermore, the properties of the BRBO layer are likely to be degraded by depriving the directly contacted BRBO layer of oxygen. there were.
【００１１】また、従来のショットキダイオード構造に
おいては、酸化源として、ＢＲＢＯ層上に一部付着した
大気中の酸素を利用しているため、インジウム（Ｉｎ）
金属を十分に、制御して酸化することが困難である。し
たがって、インジウムの酸化層（Ｉｎx Ｏy ）の厚さを
十分に厚くすることができず、また、ショットキダイオ
ード構造の特性の再現性にも欠けるという問題があっ
た。Further, in the conventional Schottky diode structure, since oxygen in the air partially adhered on the BRBO layer is used as an oxidation source, indium (In) is used.
It is difficult to oxidize metals in a well-controlled manner. Therefore, there has been a problem that the thickness of the indium oxide layer (In x O y ) cannot be made sufficiently large, and the reproducibility of the characteristics of the Schottky diode structure is also lacking.
【００１２】よって、従来のショットキダイオード構造
を、例えば、超電導ベース型三端子素子に使用した場合
には、電気絶縁体としてのインジウムの酸化層（Ｉｎx
Ｏy）の電気特性が劣っていたり、あるいは、電気絶縁
体の厚さを制御して厚くすることが困難なため、逆方向
耐電圧（逆バイアス耐電圧）の値として、例えば、約
０．５Ｖ未満という低い値しか得られなかった。そし
て、逆方向耐電圧（逆バイアス耐電圧）の値のばらつき
も大きく、再現性に乏しいという問題もあった。Therefore, when the conventional Schottky diode structure is used, for example, in a superconducting base type three-terminal device, an indium oxide layer (In x ) as an electrical insulator is used.
O y ) is inferior in electrical characteristics or it is difficult to increase the thickness of the electrical insulator by controlling the thickness thereof. Only low values of less than 5 V were obtained. In addition, there is also a problem that the value of the reverse withstand voltage (reverse bias withstand voltage) varies greatly and the reproducibility is poor.
【００１３】すなわち、従来のショットキダイオード構
造を、例えば、超電導ベース型三端子素子に使用した場
合において、その動作領域が狭くなったり、あるいは逆
バイアス電圧の変化により、逆方向耐電圧（逆バイアス
耐電圧）を越えてしまい、ショットキダイオード構造が
容易に破壊されて、超電導ベース型三端子素子の耐久性
が乏しくなる等の問題があった。That is, when the conventional Schottky diode structure is used, for example, in a superconducting base type three-terminal device, the operating region becomes narrower or the reverse bias voltage changes, so that the reverse withstand voltage (reverse bias withstand voltage) is reduced. Voltage), the Schottky diode structure is easily broken, and the durability of the superconducting base type three-terminal device is poor.
【００１４】このため、逆方向耐電圧（逆バイアス耐電
圧）の値が高く、しかもかかる値が再現性良く得られる
ショットキダイオード構造およびこのような電気特性を
有するショットキダイオード構造を確実に得られる形成
方法が望まれていた。Therefore, a Schottky diode structure having a high value of reverse withstand voltage (reverse bias withstand voltage) and having such a value with good reproducibility and a Schottky diode structure having such electric characteristics can be reliably obtained. A way was desired.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】この発明のショットキダ
イオード構造によれば、酸化物超電導薄膜が積層された
基板上に、オゾンを用いて形成した酸化インジウム（Ｉ
ｎ2 Ｏ3 ）層およびインジウム（Ｉｎ）層を順次に積層
して構成してあることを特徴する。According to the Schottky diode structure of the present invention, indium oxide (I) formed by using ozone on a substrate on which an oxide superconducting thin film is laminated.
An n 2 O 3 ) layer and an indium (In) layer are sequentially laminated.
【００１６】このようにショットキダイオード構造を構
成すれば、このショットキダイオード構造に対して電圧
を印加した場合に、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層が
優れた電気特性を発揮して、高い逆方向耐電圧（逆バイ
アス耐電圧）が確実に得られる。そして、しかも再現性
良く、かかる逆方向耐電圧（逆バイアス耐電圧）の値を
得ることができる。With the above-described Schottky diode structure, when a voltage is applied to the Schottky diode structure, the indium oxide (In 2 O 3 ) layer exhibits excellent electric characteristics and a high reverse direction. Withstand voltage (reverse bias withstand voltage) can be reliably obtained. In addition, the value of the reverse withstand voltage (reverse bias withstand voltage) can be obtained with good reproducibility.
【００１７】なお、逆方向耐電圧（逆バイアス耐電圧）
の値としては、少なくとも０．５Ｖ以上の値が得られれ
ば、ショットキダイオード構造を、例えば、超電導ベー
ス型三端子素子に使用した場合において、その動作領域
が広くなり、あるいは逆バイアス電圧の変化により、超
電導ベース型三端子素子の耐久性が乏しくなる等のおそ
れが少なくなる。The reverse withstand voltage (reverse bias withstand voltage)
If a value of at least 0.5 V or more is obtained, for example, when the Schottky diode structure is used for a superconducting base type three-terminal device, its operating region becomes wide, or the reverse bias voltage changes. In addition, the possibility that the durability of the superconducting base type three-terminal element becomes poor is reduced.
【００１８】よって、より超電導ベース型三端子素子の
動作領域が広くなり、あるいは、ショットキダイオード
構造を使用した場合の超電導ベース型三端子素子の耐久
性が良好な観点から、逆方向耐電圧（逆バイアス耐電
圧）の値としては、１．０Ｖ以上、最適には、５．０Ｖ
以上が良い。Therefore, from the viewpoint that the operating region of the superconducting base type three-terminal element becomes wider or the durability of the superconducting base type three-terminal element when the Schottky diode structure is used is improved, the reverse withstand voltage (reverse voltage) is increased. The value of the bias withstand voltage is 1.0 V or more, and optimally 5.0 V
Above is good.
【００１９】また、この発明のショットキダイオードに
おいて、好ましくは、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層
の厚さが、２〜５００ｎｍの範囲内の値であることが良
い。In the Schottky diode of the present invention, the thickness of the indium oxide (In 2 O 3 ) layer is preferably within a range of 2 to 500 nm.
【００２０】このような範囲内に酸化インジウム（Ｉｎ
2 Ｏ3 ）層の厚さを制御して、ショットキダイオード構
造を構成すれば、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層の優
れた電気特性をより確実に発揮させることができる。し
たがって、このショットキダイオード構造に電圧を印加
した場合に、高い値の逆方向耐電圧（逆バイアス耐電
圧）が得られ、また、製造上も、それ程困難とならない
点で良い。Within this range, indium oxide (In)
By controlling the thickness of the 2 O 3) layer, Schottky be configured to diode structure, it is possible to more reliably exhibit excellent electrical properties of indium oxide (In 2 O 3) layer. Therefore, when a voltage is applied to this Schottky diode structure, a high value of reverse withstand voltage (reverse bias withstand voltage) can be obtained, and the production is not so difficult.
【００２１】よって、かかる逆方向耐電圧（逆バイアス
耐電圧）の値と製造上の容易性とのバランスがより好ま
しい観点から、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層の厚さ
を、３〜１００ｎｍの範囲内、最適には、６〜２０ｎｍ
の範囲内の値とすることが良い。Therefore, from the viewpoint that the balance between the reverse withstand voltage (reverse bias withstand voltage) and the ease of manufacturing is more preferable, the thickness of the indium oxide (In 2 O 3 ) layer is set to 3 to 100 nm. Within the range of 6 to 20 nm
It is good to set the value within the range.
【００２２】また、この発明のショットキダイオード構
造において、好ましくは、酸化物超電導薄膜が、Ｂａ
1-x Ｒｂx ＢｉＯ3 （０．３＜ｘ＜０．５）またはＢａ
1-x Ｋx ＢｉＯ3 （０．３＜ｘ＜０．５）であることが
良い。In the Schottky diode structure of the present invention, preferably, the oxide superconducting thin film is made of Ba
1-x Rb x BiO 3 (0.3 <x <0.5) or Ba
It is preferable that 1−x K x BiO 3 (0.3 <x <0.5).
【００２３】これらの酸化物超電導薄膜は、結晶構造が
立方晶系であって、いわゆるペロブスカイト型構造を有
しており、電流を通電する際に、結晶の方向性（異方
性）が問題とならない。したがって、結晶の方向性（異
方性）を考慮しなくとも超電導ベース型三端子素子等を
容易に設計することができるため、この発明のショット
キダイオード構造の使用性が向上する点において都合が
よい。These oxide superconducting thin films have a cubic crystal structure and have a so-called perovskite structure, and when current is applied, the directionality (anisotropic) of the crystal is problematic. No. Therefore, it is possible to easily design a superconducting base type three-terminal element or the like without considering the directionality (anisotropic) of the crystal, which is convenient in that the usability of the Schottky diode structure of the present invention is improved. .
【００２４】なお、例えば、Ｂａ1-x Ｒｂx ＢｉＯ3
（０．３＜ｘ＜０．５）は、２８Ｋ付近で超電導現象を
示すことができ、それ以上の温度においては、金属とし
て振るまうが、この発明のショットキダイオード構造
は、かかる低温域においても、十分動作することができ
る。Incidentally, for example, Ba 1-x Rb x BiO 3
(0.3 <x <0.5) can exhibit a superconducting phenomenon near 28 K, and behaves as a metal at a temperature higher than 28 K. However, the Schottky diode structure of the present invention can be used even in such a low temperature range. , Can work well.
【００２５】また、この発明のショットキダイオード構
造において、好ましくは、基板が、ＭｇＯ基板、ＳｒＴ
ｉＯ3 （ＳＴＯ）基板またはＮｂドープＳｒＴｉＯ3
（ＳＴＯ（Ｎｂ））基板であることが良い。In the Schottky diode structure of the present invention, preferably, the substrate is an MgO substrate, SrT
TiO 3 (STO) substrate or Nb-doped SrTiO 3
(STO (Nb)) substrate is preferred.
【００２６】これらの基板材料は、耐熱性が、３５０℃
以上と高く、また、表面平滑性にもすぐれている。よっ
て、これらの基板材料で作成した基板を用いれば、３０
０℃以上、より好ましくは、３５０℃以上の高温で、Ｂ
ａ1-x Ｒｂx ＢｉＯ3 （０．３＜ｘ＜０．５）等の酸化
物超電導薄膜を均一に蒸着することができる。また、こ
れらの基板材料を使用すれば、強固な酸化物超電導薄膜
をより迅速に形成することができる点でも良い。These substrate materials have a heat resistance of 350 ° C.
The above is high, and the surface smoothness is also excellent. Therefore, if a substrate made of these substrate materials is used, 30
At a high temperature of 0 ° C. or more, more preferably 350 ° C. or more, B
An oxide superconducting thin film such as a 1-x Rb x BiO 3 (0.3 <x <0.5) can be uniformly deposited. In addition, the use of these substrate materials is advantageous in that a strong oxide superconducting thin film can be formed more quickly.
【００２７】但し、この発明のショットキダイオード構
造を、三端子素子等に使用する場合には、基板はｎ型半
導体である必要があるため、使用する基板としては、Ｎ
ｂドープＳｒＴｉＯ3 （ＳＴＯ（Ｎｂ））基板が好まし
い。However, when the Schottky diode structure of the present invention is used for a three-terminal device or the like, the substrate must be an n-type semiconductor.
A b-doped SrTiO 3 (STO (Nb)) substrate is preferred.
【００２８】また、この発明の別な態様はショットキダ
イオード構造の形成方法であって、この形成方法によれ
ば、酸化物超電導薄膜が積層された基板上に、酸化イン
ジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）をオゾン雰囲気下で、ＭＢＥ（Ｍ
ｏｌｅｕｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法に
より積層し、この酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層上
に、インジウム（Ｉｎ）層をさらに積層することを特徴
とする。Another aspect of the present invention is a method of forming a Schottky diode structure. According to this method, indium oxide (In 2 O 3 ) is formed on a substrate on which an oxide superconducting thin film is laminated. Under an ozone atmosphere, MBE (M
It is characterized by laminating by an organic beam epitaxy method, and further laminating an indium (In) layer on this indium oxide (In 2 O 3 ) layer.
【００２９】このようなショットキダイオード構造の形
成方法を取れば、酸化物超電導薄膜が積層された基板上
に、所定の厚さの酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層を確
実に形成することができる。したがって、酸化インジウ
ム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層の優れた電気特性により、電圧を印
加した場合に、高い逆方向耐電圧（逆バイアス耐電圧）
を得ることができる。しかも、このように形成された酸
化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3 ）層によれば、自然酸化層と
異なり、ショットキダイオード構造において、再現性良
くかかる高い逆方向耐電圧（逆バイアス耐電圧）を得る
こともできる。According to such a method for forming a Schottky diode structure, an indium oxide (In 2 O 3 ) layer having a predetermined thickness can be reliably formed on a substrate on which an oxide superconducting thin film is laminated. . Therefore, due to the excellent electrical characteristics of the indium oxide (In 2 O 3 ) layer, when a voltage is applied, a high reverse withstand voltage (reverse bias withstand voltage) is obtained.
Can be obtained. Moreover, according to the indium oxide (In 2 O 3 ) layer thus formed, unlike the natural oxide layer, a high reverse withstand voltage (reverse bias withstand voltage) can be obtained with good reproducibility in the Schottky diode structure. Can also.
【００３０】また、この発明のショットキダイオード構
造の形成方法において、好ましくは、オゾンの導入量
を、１×１０14〜１×１０18／ｃｍ2 ・ｓｅｃ．の範囲
内の値とすることが良い。In the method of forming a Schottky diode structure according to the present invention, preferably, the amount of introduced ozone is 1 × 10 14 to 1 × 10 18 / cm 2 · sec. It is good to set the value within the range.
【００３１】このような範囲にオゾンの導入量を制御す
れば、酸化物超電導薄膜が積層された基板上に、酸素と
インジウムとの化学組成比が一定の、酸化インジウム
（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層を確実に形成することができる。By controlling the amount of ozone introduced in such a range, an indium oxide (In 2 O 3 ) layer having a constant chemical composition ratio of oxygen and indium can be formed on a substrate on which an oxide superconducting thin film is laminated. Can be reliably formed.
【００３２】そのため、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）
層において、酸素欠陥の割合を減少させることができ
る。したがって、この酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層
は、優れた電気特性（例えば、電気絶縁性）を示し、さ
らには、この酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層が接して
いるＢＲＢＯ層から酸素を奪って、ＢＲＢＯ層の特性を
劣化させやすいという問題も解消することができる。Therefore, indium oxide (In 2 O 3 )
The proportion of oxygen vacancies in the layer can be reduced. Therefore, the indium oxide (In 2 O 3 ) layer has excellent electric characteristics (for example, electric insulation), and further, oxygen is removed from the BRBO layer with which the indium oxide (In 2 O 3 ) layer is in contact. It is also possible to solve the problem that the properties of the BRBO layer are easily degraded.
【００３３】また、かかる範囲内のオゾンの導入量であ
れば、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3）層の形成に関与し
ないオゾンを減少させることができ、また、チャンバ内
にオゾンが残留して、オーミック電極を構成するインジ
ウム金属を酸化させるおそれも少なくなる。If the amount of ozone introduced is within this range, ozone not involved in the formation of the indium oxide (In 2 O 3 ) layer can be reduced, and ozone remains in the chamber, The possibility of oxidizing the indium metal constituting the ohmic electrode is reduced.
【００３４】よって、酸素とインジウムとの化学組成比
の一定性およびインジウム金属の酸化性等のバランスが
より良好な観点から、オゾンの導入量は、１×１０15〜
１×１０17／ｃｍ2 ・ｓｅｃ．の範囲内がより好まし
い。Therefore, from the viewpoint that the chemical composition ratio of oxygen and indium is constant and the balance between the oxidizing property of indium metal and the like is better, the amount of ozone introduced is 1 × 10 15 to
1 × 10 17 / cm 2 · sec. Is more preferable.
【００３５】また、この発明のショットキダイオード構
造の形成方法において、好ましくは、酸化インジウム
（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層の積層時間を、０．５〜１３０分の範
囲内で行うことが良い。In the method of forming a Schottky diode structure according to the present invention, the lamination time of the indium oxide (In 2 O 3 ) layer is preferably set within the range of 0.5 to 130 minutes.
【００３６】このように酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）
層の積層時間を制御すると、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ
3 ）層の成膜（成長）速度として、一例として４ｎｍ／
分という適当な値を用いて、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ
3 ）層を所望の層厚、例えば２〜５００ｎｍの範囲内の
厚さに、容易に制御することができる点で好ましい。As described above, indium oxide (In 2 O 3 )
By controlling the layer stacking time, indium oxide (In 2 O
3 ) The layer formation (growth) rate is, for example, 4 nm /
Minutes, using an appropriate value of indium oxide (In 2 O
3 ) It is preferable because the layer can be easily controlled to a desired layer thickness, for example, a thickness in the range of 2 to 500 nm.
【００３７】また、この発明のショットキダイオード構
造の形成方法において、好ましくは、インジウム（Ｉ
ｎ）層の積層を、インサイチュ（ｉｎｓｉｔｕ）方法で
行うことが良い。In the method of forming a Schottky diode structure according to the present invention, preferably, indium (I)
n) The lamination of the layers is preferably performed by an in situ method.
【００３８】このようにインジウム（Ｉｎ）層の積層に
関して、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層を積層したの
と同一のチャンバ内で積層を行う、いわゆるインサイチ
ュ（ｉｎｓｉｔｕ）方法で行うと、酸化インジウム（Ｉ
ｎ2 Ｏ3 ）層を積層したチャンバ内から、この層が積層
された基板を別のチャンバ内移動する必要がなくなる。
したがって、基板を移動する際に、酸化インジウム（Ｉ
ｎ2 Ｏ3 ）層上にゴミが付着しやすい問題もなくなり、
さらには、ショットキダイオード構造全体の製造時間を
短縮することができる点でも良い。As described above, when the indium (In) layer is stacked in the same chamber where the indium oxide (In 2 O 3 ) layer is stacked, the so-called in situ method is used. (I
It is not necessary to move the substrate on which the n 2 O 3 ) layer is stacked from the chamber where the n 2 O 3 ) layer is stacked to another chamber.
Therefore, when moving the substrate, indium oxide (I
There is no problem that dust easily adheres to the n 2 O 3 ) layer.
Further, the manufacturing time of the entire Schottky diode structure may be reduced.
【００３９】また、この発明のショットキダイオード構
造の形成方法において、好ましくは、インジウム（Ｉ
ｎ）層の積層を、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層の積
層よりも高真空状態（高真空度）で行うことが良い。In the method of forming a Schottky diode structure according to the present invention, preferably, indium (I)
The n) layer is preferably stacked in a higher vacuum state (higher vacuum degree) than the indium oxide (In 2 O 3 ) layer.
【００４０】このように酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）
層の積層よりも高真空状態でインジウム（Ｉｎ）層の積
層を行うと、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層の積層に
使用したオゾンが一部チャンバ内に残留していたとして
も、高真空状態にチャンバ内を調節する間に残留してい
たオゾンをチャンバ外に有効に排出することができる。
したがって、オゾンによるインジウム（Ｉｎ）層の酸化
を効率的に防止して、オーミック電極としての優れた電
気伝導性を有するインジウム（Ｉｎ）層を形成すること
ができる。As described above, indium oxide (In 2 O 3 )
When the indium (In) layer is stacked in a higher vacuum state than the layer stack, even if ozone used for stacking the indium oxide (In 2 O 3 ) layer partially remains in the chamber, a high vacuum is applied. Ozone remaining during adjustment of the inside of the chamber to the state can be effectively discharged to the outside of the chamber.
Therefore, oxidation of the indium (In) layer by ozone can be efficiently prevented, and an indium (In) layer having excellent electric conductivity as an ohmic electrode can be formed.
【００４１】[0041]
【発明の実施の形態】以下、図１〜１２を参照して、こ
の発明のショットキダイオード構造について説明する。
但し、図１〜１２は、この発明が理解できる程度に、シ
ョットキダイオード構造の各構成や形成プロセスを概略
的に、発明の実施の形態として示してあるにすぎない。
よって、言うまでもなく、この発明のショットキダイオ
ード構造およびその形成方法は、これらの実施の形態に
限定されるものではない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A Schottky diode structure according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
However, FIGS. 1 to 12 only schematically show each configuration and formation process of the Schottky diode structure as an embodiment of the present invention so that the present invention can be understood.
Therefore, needless to say, the Schottky diode structure and the method of forming the same according to the present invention are not limited to these embodiments.
【００４２】図１は、この発明のショットキダイオード
構造１２０等の断面図を示している。したがって、断面
図であることを示すために、このショットキダイオード
構造１２０等の構成部分に適宜ハッチングを施してあ
る。FIG. 1 is a sectional view of a Schottky diode structure 120 and the like according to the present invention. Accordingly, in order to indicate that the structure is a cross-sectional view, the components such as the Schottky diode structure 120 are hatched as appropriate.
【００４３】このショットキダイオード構造１２０の例
では、０．１重量％のＮｂドープＳｒＴｉＯ3 （ＳＴＯ
（Ｎｂ））基板１１２上に形成された酸化物超電導薄膜
としてのＢＲＢＯ層１１４の上に、オゾン導入量が６×
１０16／ｃｍ2 ・ｓｅｃ．およびインジウム（Ｉｎ）金
属の分子線強度が１．２×１０-7Ｔｏｒｒの条件で、オ
ゾンを用いて形成した酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層
１１６、およびインジウム（Ｉｎ）層１１８を、順次に
積層して構成してある。In the example of the Schottky diode structure 120, 0.1% by weight of Nb-doped SrTiO 3 (STO
(Nb)) On the BRBO layer 114 as an oxide superconducting thin film formed on the substrate 112, the ozone introduction amount was 6 ×
10 16 / cm 2 · sec. And an indium oxide (In 2 O 3 ) layer 116 and an indium (In) layer 118 formed by using ozone under the condition that the molecular beam intensity of indium (In) metal is 1.2 × 10 −7 Torr. It is constructed by laminating.
【００４４】そして、この例では、ＳＴＯ（Ｎｂ）基板
１１２の厚さを５００μｍ、ＢＲＢＯ層１１４の厚さを
約１００ｎｍ、オゾンを用いて形成した酸化インジウム
（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層１１６の厚さを約１０ｎｍ、およびイ
ンジウム（Ｉｎ）層１１８の厚さをそれぞれ約１００ｎ
ｍとしてある。In this example, the thickness of the STO (Nb) substrate 112 is 500 μm, the thickness of the BRBO layer 114 is about 100 nm, and the thickness of the indium oxide (In 2 O 3 ) layer 116 formed by using ozone. Is about 10 nm, and the thickness of the indium (In) layer 118 is about 100 n, respectively.
m.
【００４５】なお、この発明においてショットキダイオ
ード構造というときは、少なくともＢＲＢＯ層（酸化物
超電導薄膜）と酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層との間
のショットキ接合を含み、整流特性（ダイオード特性）
を示すものをいう。In the present invention, the Schottky diode structure includes at least a Schottky junction between a BRBO layer (oxide superconducting thin film) and an indium oxide (In 2 O 3 ) layer, and has a rectification characteristic (diode characteristic).
Means
【００４６】但し、特に断り書きが無い限り、この発明
においてショットキダイオード構造というときは、例え
ば、図１に示されたショットキダイオード構造１２０と
同様に、ＢＲＢＯ層１１４と酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ
3 ）層１１６とから構成されるショットキ接合に、さら
に、インジウム（Ｉｎ）層１１８を少なくとも含む意味
である。However, unless otherwise specified, the Schottky diode structure in the present invention refers to, for example, the BRBO layer 114 and indium oxide (In 2 O) similarly to the Schottky diode structure 120 shown in FIG.
3 ) It means that the Schottky junction formed with the layer 116 further includes at least an indium (In) layer 118.
【００４７】また、この発明において、整流特性（ダイ
オード特性）とは、ショットキダイオード構造に電圧を
印加した場合に、逆方向電圧（逆バイアス電圧）を印加
した場合に流れる電流値が、順方向電圧（順バイアス電
圧）を印加した場合に流れる電流値よりも、大幅に少な
くなる現象をいう。In the present invention, the rectification characteristic (diode characteristic) means that when a voltage is applied to a Schottky diode structure, a current value flowing when a reverse voltage (reverse bias voltage) is applied is a forward voltage. (Forward bias voltage) is a phenomenon in which the current value becomes significantly smaller than the current value flowing when applied.
【００４８】そして、図１に示されたショットキダイオ
ード構造１２０を用いて、この発明における逆方向電圧
（逆バイアス電圧）についてより詳細に説明すると、逆
方向電圧（逆バイアス電圧）とは、酸化物超電導薄膜で
あるＢＲＢＯ層１１４をマイナス側電極とし、酸化イン
ジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層１１６上に積層されたインジウ
ム（Ｉｎ）層１１８をプラス側電極として印加した場合
のその電圧をいう。また、順方向電圧（順バイアス電
圧）とは、電圧の印加方向がその逆であり、すなわち、
ＢＲＢＯ層１１４をプラス側電極とし、酸化インジウム
（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層１１６上のインジウム（Ｉｎ）層１１
８を、マイナス側電極として印加した場合のその電圧を
いう。The reverse voltage (reverse bias voltage) of the present invention will be described in more detail with reference to the Schottky diode structure 120 shown in FIG. The voltage when the BRBO layer 114 which is a superconducting thin film is used as a negative electrode and the indium (In) layer 118 laminated on the indium oxide (In 2 O 3 ) layer 116 is used as a positive electrode. The forward voltage (forward bias voltage) means that the voltage is applied in the opposite direction, that is,
The BRBO layer 114 is used as a positive electrode, and the indium (In) layer 11 on the indium oxide (In 2 O 3 ) layer 116 is formed.
8 is the voltage when applied as a negative electrode.
【００４９】そして、図１に示すようにオゾンを用いて
形成した酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層１１６を含ん
でショットキダイオード構造１２０を構成すれば、この
酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層１１６が、バリア層と
しての優れた電気特性を発揮して、このショットキダイ
オード構造１２０に順方向電圧および逆方向電圧をそれ
ぞれ印加した場合に、それぞれ高い値の電圧値が得ら
れ、特に、逆方向耐電圧（逆バイアス耐電圧）において
は、例えば、−５．０Ｖ以上の高い値を容易に得ること
ができる。When the Schottky diode structure 120 includes the indium oxide (In 2 O 3 ) layer 116 formed using ozone as shown in FIG. 1, the indium oxide (In 2 O 3 ) layer 116 is formed. However, when a forward voltage and a reverse voltage are applied to the Schottky diode structure 120, respectively, a high voltage value is obtained by exhibiting excellent electric characteristics as a barrier layer, and particularly, a reverse voltage resistance is obtained. As for the voltage (reverse bias withstand voltage), a high value of, for example, −5.0 V or more can be easily obtained.
【００５０】しかも、この発明のショットキダイオード
構造１２０によれば、従来の自然酸化層を含むショット
キダイオード構造と異なり、かかる逆方向耐電圧（逆バ
イアス耐電圧）の値を再現性良く得ることができる。Moreover, according to the Schottky diode structure 120 of the present invention, unlike the conventional Schottky diode structure including a natural oxide layer, the value of the reverse withstand voltage (reverse bias withstand voltage) can be obtained with good reproducibility. .
【００５１】なお、かかる逆方向耐電圧（逆バイアス耐
電圧）の値につき、図３を用いて具体的に説明する。す
なわち、ショットキダイオード構造１６０に対して、Ｂ
ＲＢＯ層（酸化物超電導薄膜）１５４上に積層されたオ
ーミック電極としての金（Ａｕ）層１６４をマイナス側
電極とし、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層１５６上に
積層されたインジウム（Ｉｎ）層１５８をプラス側電極
として、それぞれの間に電圧を印加した。なお、これら
のインジウム（Ｉｎ）層１５８および金（Ａｕ）層１６
４には、それぞれ電極部１６８および１７０が設けてあ
り、直接的には、かかる電極部１６８および１７０の間
に電圧を印加した。The value of the reverse withstand voltage (reverse bias withstand voltage) will be specifically described with reference to FIG. That is, for the Schottky diode structure 160, B
A gold (Au) layer 164 as an ohmic electrode laminated on the RBO layer (oxide superconducting thin film) 154 is used as a negative electrode, and an indium (In) layer laminated on an indium oxide (In 2 O 3 ) layer 156 158 was used as a positive electrode, and a voltage was applied between them. The indium (In) layer 158 and the gold (Au) layer 16
4 was provided with electrode portions 168 and 170, respectively, and a voltage was directly applied between the electrode portions 168 and 170.
【００５２】そして、かかる電圧値を徐々に増加させた
場合に、電気絶縁層としての酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ
3 ）層１５６の一部または全部が破壊されて、酸化イン
ジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層１５６中に流れる電流値が急に
大きくなる場合の、そのマイナス方向の電圧値を逆方向
耐電圧（逆バイアス耐電圧）の値という。When such a voltage value is gradually increased, indium oxide (In 2 O) as an electrical insulating layer is used.
3 ) When a part or all of the layer 156 is destroyed and the current flowing in the indium oxide (In 2 O 3 ) layer 156 suddenly increases, the voltage value in the minus direction is changed to the reverse withstand voltage (reverse voltage). Bias breakdown voltage).
【００５３】したがって、かかる逆方向耐電圧（逆バイ
アス耐電圧）の値が大きいほど、ショットキダイオード
構造を、例えば、超電導ベース型三端子素子に使用した
場合において、その動作領域が広くなり、また、逆バイ
アス電圧の予期せぬ変化により、ショットキダイオード
構造が容易に破壊されて、超電導ベース型三端子素子の
耐久性が乏しくなるおそれが少なくなる。Therefore, the larger the value of the reverse withstand voltage (reverse bias withstand voltage) is, the larger the operating region becomes when the Schottky diode structure is used, for example, in a superconducting base type three-terminal device. An unexpected change in the reverse bias voltage reduces the possibility that the Schottky diode structure is easily destroyed and the durability of the superconducting base type three-terminal device becomes poor.
【００５４】そして更に、図２および図３を用いて、こ
の発明のショットキダイオード構造における逆方向耐電
圧（逆バイアス耐電圧）についてより詳細に説明する。Further, the reverse withstand voltage (reverse bias withstand voltage) in the Schottky diode structure of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS.
【００５５】図３は、図１に示すショットキダイオード
構造１２０、これを図３では１６０として表している
が、このショットキダイオード構造１６０を用いた測定
用素子１５０の断面図である。したがって、測定用素子
１５０の断面図であることを示すために、この測定用素
子１５０の構成部分に適宜ハッチングを施してある。FIG. 3 is a cross-sectional view of the Schottky diode structure 120 shown in FIG. 1, which is indicated by 160 in FIG. Therefore, in order to show that it is a cross-sectional view of the measuring element 150, the components of the measuring element 150 are appropriately hatched.
【００５６】そして、０．１重量％ＮｂドープＳｒＴｉ
Ｏ3 （ＳＴＯ（Ｎｂ））基板１６２上に形成された、Ｂ
ＲＢＯ層（酸化物超電導薄膜）１５４の上に、オゾンを
用いて形成した酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層１５６
および測定用電極（大きさが１００×２００μｍ2 ）と
してのインジウム（Ｉｎ）層１５８を、順次に積層し、
ショットキダイオード構造１６０を構成してある。Then, 0.1 wt% Nb-doped SrTi
B formed on an O 3 (STO (Nb)) substrate 162
Indium oxide (In 2 O 3 ) layer 156 formed using ozone on RBO layer (oxide superconducting thin film) 154
And an indium (In) layer 158 as a measurement electrode (having a size of 100 × 200 μm 2 ) are sequentially laminated,
A Schottky diode structure 160 is configured.
【００５７】なお、各層の厚さは、図１に示すショット
キダイオード構造１２０と同様としてある。また、この
例では、測定用電極（大きさ１００×２００μｍ2 ）と
しての金（Ａｕ）層１６４を、ＢＲＢＯ層（酸化物超電
導薄膜）１５４の上に形成してあり、その厚さを、約１
００ｎｍとしてある。The thickness of each layer is the same as that of the Schottky diode structure 120 shown in FIG. In this example, a gold (Au) layer 164 as a measurement electrode (having a size of 100 × 200 μm 2 ) is formed on a BRBO layer (oxide superconducting thin film) 154, and its thickness is approximately 1
It is set to 00 nm.
【００５８】そして、このショットキダイオード構造１
６０を含む測定用素子１５０に、順方向と逆方向の電圧
を、室温条件で、それぞれ値を変えて印加し（２．０〜
−２．０Ｖ）、半導体パラメータアナライザ（横河ヒュ
ーレットパッカード社製、型番４１４５Ａ）を用いて、
それぞれ測定用電極であるインジウム（Ｉｎ）層１５８
と金（Ａｕ）層１６４との間に流れる電流の値を測定し
た。The Schottky diode structure 1
A voltage in a forward direction and a reverse direction is applied to the measuring element 150 including the second element 60 at room temperature conditions while changing the values (from 2.0 to 2.0).
−2.0 V) using a semiconductor parameter analyzer (Yokogawa Hewlett-Packard, model number 4145A).
Indium (In) layer 158 which is an electrode for each measurement
The value of the current flowing between the metal layer and the gold (Au) layer 164 was measured.
【００５９】また、比較のために、従来のショットキダ
イオード構造を有する測定用素子、すなわち、図３に示
すこの発明のショットキダイオード構造１６０を含む測
定用素子１５０の構造から、オゾンを用いて形成した酸
化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層１５６を取り除き、代わ
りに自然酸化層としてのインジウムの酸化膜（ＩｎxＯy
）を形成した測定用素子を作成した。そして、測定用
電極であるインジウム（Ｉｎ）層と金（Ａｕ）層との間
に流れる電流の値を測定した。For comparison, a measurement element having a conventional Schottky diode structure, that is, a measurement element 150 including a Schottky diode structure 160 of the present invention shown in FIG. 3 was formed using ozone. The indium oxide (In 2 O 3 ) layer 156 is removed, and an indium oxide film (In x O y ) as a natural oxide layer is used instead.
) Was prepared. Then, a value of a current flowing between the indium (In) layer serving as the measurement electrode and the gold (Au) layer was measured.
【００６０】それぞれの測定結果を図２に示すが、横軸
には、インジウム（Ｉｎ）層１５８と金（Ａｕ）層１６
４との間に印加した電圧（Ｖ）を取ってあり、縦軸に
は、これらのインジウム（Ｉｎ）層１５８と金（Ａｕ）
層１６４との間、すなわち酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ
3 ）層１５６中を流れる電流値（Ａ）を示してある。ま
た、図中、四角印は、この発明のショットキダイオード
構造１６０を含む測定用素子１５０の場合を示し、丸印
は、従来の自然酸化膜を利用したショットキダイオード
構造を含む測定用素子の場合を示している。FIG. 2 shows the measurement results. The horizontal axis represents the indium (In) layer 158 and the gold (Au) layer 16.
4, the applied voltage (V) is taken, and the vertical axis represents these indium (In) layers 158 and gold (Au).
Between the layer 164, ie, indium oxide (In 2 O)
3 ) The current value (A) flowing through the layer 156 is shown. In the figure, square marks indicate the case of the measuring element 150 including the Schottky diode structure 160 of the present invention, and circles indicate the case of the measuring element including the conventional Schottky diode structure using a natural oxide film. Is shown.
【００６１】図２に示す結果から明らかなように、この
発明のショットキダイオード構造１６０を有する測定用
素子１５０においては、０〜−２Ｖの範囲の逆方向の電
圧を印加しても、インジウム（Ｉｎ）層１５８と金（Ａ
ｕ）層１６４との間にほとんど電流は観察されなかっ
た。As is clear from the results shown in FIG. 2, in the measuring element 150 having the Schottky diode structure 160 according to the present invention, even when a reverse voltage in the range of 0 to -2 V is applied, indium (In) is not applied. ) Layer 158 and gold (A
u) Almost no current was observed with the layer 164.
【００６２】また、図２には示さないが、図３に示す測
定用素子と同様の構造の測定用素子を新たに作成し、同
様の測定を繰り返したところ、同様の傾向のＩ−Ｖ（電
流−電圧）曲線が得られ、再現性の良い結果が得られる
ことが確認された。Although not shown in FIG. 2, a new measuring element having the same structure as the measuring element shown in FIG. 3 was newly prepared, and the same measurement was repeated. A current-voltage curve was obtained, and it was confirmed that results with good reproducibility were obtained.
【００６３】また、さらに同様の測定を繰り返し、逆方
向の電圧値を０〜−５Ｖの範囲に変えて行ったところ、
この発明における測定用素子１５０においては、それで
もインジウム（Ｉｎ）層１５８と金（Ａｕ）層１６４と
の間に流れる電流は観察されなかった。よって、この発
明のショットキダイオード構造１６０は、少なくとも−
５．０Ｖ以上の高い逆方向耐電圧を有していることが確
認された。Further, when the same measurement was repeated and the reverse voltage value was changed to a range of 0 to -5 V,
In the measuring element 150 according to the present invention, no current flowing between the indium (In) layer 158 and the gold (Au) layer 164 was observed. Therefore, the Schottky diode structure 160 of the present invention has at least-
It was confirmed to have a high reverse withstand voltage of 5.0 V or more.
【００６４】一方、図２に示すように、従来のショット
キダイオード構造を有する測定用素子は、約−０．４８
Ｖ付近の逆方向電圧において、インジウム（Ｉｎ）層と
金（Ａｕ）層との間に電流が流れ始める現象が観察され
た。すなわち、従来のショットキダイオード構造は、約
−０．４８Ｖ付近の逆方向電圧（逆方向耐電圧）におい
て容易に破壊されるものと推定される。On the other hand, as shown in FIG. 2, the conventional measuring element having a Schottky diode structure has a capacity of about -0.48.
At a reverse voltage near V, a phenomenon was observed in which a current began to flow between the indium (In) layer and the gold (Au) layer. That is, it is assumed that the conventional Schottky diode structure is easily broken at a reverse voltage (reverse withstand voltage) of about -0.48V.
【００６５】また、図２には示さないが、同様の測定を
従来のショットキダイオード構造を有する測定用素子に
ついて繰り返し行ったところ、逆方向耐電圧の値は、す
べて−０．５Ｖ以下であり、さらには、逆方向耐電圧の
値がばらつく傾向が見られた。Although not shown in FIG. 2, the same measurement was repeatedly performed on a measuring element having a conventional Schottky diode structure. As a result, the reverse withstand voltage values were all -0.5 V or less. Furthermore, the value of the reverse withstand voltage tends to vary.
【００６６】よって、図２の結果から明らかなように、
この発明のオゾンを用いて形成した酸化インジウム（Ｉ
ｎ2 Ｏ3 ）層１５６を含むショットキダイオード構造１
６０（それを用いた測定用素子１５０）は、従来のショ
ットキダイオード構造（それを用いた測定用素子）と比
較して、極めて高い逆方向耐電圧（逆バイアス耐電圧）
を有していることが確認された。Therefore, as is apparent from the results of FIG.
Indium oxide (I) formed using ozone of the present invention
Schottky diode structure 1 including n 2 O 3 ) layer 156
60 (measuring element 150 using it) has an extremely high reverse withstand voltage (reverse bias withstanding voltage) as compared with a conventional Schottky diode structure (measuring element using it).
It was confirmed to have.
【００６７】また、図２には示さないものの、この発明
のショットキダイオード構造は、逆方向耐電圧（逆バイ
アス耐電圧）の値に関して優れた再現性を示すのに対
し、従来のショットキダイオード構造においては、再現
性に乏しい傾向が見られた。Although not shown in FIG. 2, the Schottky diode structure of the present invention exhibits excellent reproducibility with respect to the value of reverse withstand voltage (reverse bias withstand voltage), whereas the conventional Schottky diode structure has Showed a tendency of poor reproducibility.
【００６８】よって、この発明のショットキダイオード
構造の高い逆方向耐電圧（逆バイアス耐電圧）値から判
断すれば、例えば、後述するように、このショットキダ
イオード構造を超電導ベース型三端子素子に使用した場
合には、優れた耐久性が、しかも安定して得られること
が十分予想される。Therefore, judging from the high reverse withstand voltage (reverse bias withstand voltage) value of the Schottky diode structure of the present invention, for example, as described later, this Schottky diode structure was used for a superconducting base type three-terminal element. In such a case, it is sufficiently expected that excellent durability can be obtained stably.
【００６９】次に、図４について説明する。図４は、こ
の発明のショットキダイオード構造のＣＶ（容量／電
圧）特性を示すものである。すなわち、図３に示す、こ
の発明のショットキダイオード構造１６０を含む測定用
素子１５０において、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層
１５６上に形成してある測定用電極（大きさが１００×
２００μｍ2 ）としてのインジウム（Ｉｎ）層１５８
と、同じく測定用電極（大きさ１００×２００μｍ2 ）
としての金（Ａｕ）層１６４との間に、室温条件下で、
電圧（０．５〜１．０Ｖ）を印加した。そして、インピ
ーダンスアナライザ（横河ヒューレットパッカード社型
番４１９２Ａ）を用いて、測定用電極であるインジウム
（Ｉｎ）層１５８と金（Ａｕ）層１６４との間の電気容
量、すなわち、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層１５６
の電気容量を測定した。Next, FIG. 4 will be described. FIG. 4 shows CV (capacitance / voltage) characteristics of the Schottky diode structure of the present invention. That is, in the measuring element 150 including the Schottky diode structure 160 according to the present invention shown in FIG. 3, the measuring electrode (having a size of 100 ×) formed on the indium oxide (In 2 O 3 ) layer 156 is used.
Indium (In) layer 158 as 200 μm 2 )
And an electrode for measurement (size 100 × 200 μm 2 )
Between the gold (Au) layer 164 as
A voltage (0.5-1.0 V) was applied. Then, using an impedance analyzer (Yokogawa Hewlett-Packard Co., Model No. 4192A), the electric capacity between the indium (In) layer 158 and the gold (Au) layer 164 as the measurement electrodes, that is, indium oxide (In 2 O) 3 ) Layer 156
Was measured for electric capacity.
【００７０】その測定結果を、図４に示すが、横軸に
は、印加電圧（Ｖ）を取ってあり、縦軸には、１／電気
容量（Ｃ）2 を取ってある。そして、ＣＶ特性を測定す
る際の、周波数を１ＫＨｚと３ＫＨｚとに、それぞれ変
えて測定した。なお、図４中、周波数が１ＫＨｚの場合
を白丸で、周波数が３ＫＨｚの場合を黒丸で表してあ
る。FIG. 4 shows the measurement results. The horizontal axis indicates the applied voltage (V), and the vertical axis indicates 1 / electric capacity (C) 2 . Then, the CV characteristics were measured by changing the frequency to 1 KHz and 3 KHz, respectively. In FIG. 4, the case where the frequency is 1 KHz is represented by a white circle, and the case where the frequency is 3 KHz is represented by a black circle.
【００７１】よって、印加電圧（Ｖ）と、１／電気容量
（Ｃ）2 （Ｖ2 ／ｃ2 ）とは、以下に示す式（１）の関
係にあるため、図４の曲線において印加電圧が増加する
につれて１／Ｃ2 ＝の値が降下するが、かかる１／Ｃ2
＝の値が初めて０となる地点の電圧から、ショットキダ
イオード構造における、整流特性の目安としてのバリア
高さ（Ｖ）を見積もることができる。Therefore, since the applied voltage (V) and 1 / capacitance (C) 2 (V 2 / c 2 ) have the relationship of the following equation (1), the applied voltage (V) and the electric capacity (C) 2 (V 2 / c 2 ) in the curve of FIG. 1 / C 2 = the value of drops as but increases, such 1 / C 2
The barrier height (V) as a measure of the rectification characteristic in the Schottky diode structure can be estimated from the voltage at the point where the value of = becomes 0 for the first time.
【００７２】 １／Ｃ2 ＝２（φ−Ｖ−ｋＴ／ｅ）／（ｅ・εs ・ＮD ） （１） Ｃ：電気容量（ｃ／Ｖ） φ：バリア高さ（Ｖ） Ｖ：印加電圧（Ｖ） ｋ：ボルツマン定数（Ｊ／Ｋ） Ｔ：絶対温度（Ｋ） ｅ：素電荷（ｃ） εs ：誘電率（Ｆ／ｍ） ＮD ：キャリア濃度（１／ｍ3 ） そして、図４の結果から、測定周波数（１ＫＨｚと３Ｋ
Ｈｚ）にかかわらず、印加電圧を上げていって、それぞ
れの曲線において１／Ｃ2 ＝０と初めてなる地点の印加
電圧は、約０．７８Ｖという高い値が得られた。よっ
て、この発明のショットキダイオード構造は、高いバリ
ア高さ（Ｖ）を有し、優れたダイオード特性を有してい
ることが確認された。[0072] 1 / C 2 = 2 (φ -V-kT / e) / (e · ε s · N D) (1) C: capacitance (c / V) φ: Barrier Height (V) V: Applied voltage (V) k: Boltzmann constant (J / K) T: absolute temperature (K) e: elementary charge (c) ε s : dielectric constant (F / m) N D : carrier concentration (1 / m 3 ) and From the results of FIG. 4, the measurement frequencies (1 KHz and 3K
Hz), the applied voltage was raised at the point where 1 / C 2 = 0 for the first time in each curve, and a high value of about 0.78 V was obtained. Therefore, it was confirmed that the Schottky diode structure of the present invention has a high barrier height (V) and has excellent diode characteristics.
【００７３】次に、図５（Ａ）〜（Ｄ）について説明す
る。これらの図５（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明のショッ
トキダイオード構造の形成方法を示している。なお、各
段階において、ショットキダイオード構造等の断面図で
あることを示すために、適宜ハッチングを施してある。Next, FIGS. 5A to 5D will be described. FIGS. 5A to 5D show a method of forming a Schottky diode structure according to the present invention. In each stage, hatching is given as appropriate to indicate that the cross-sectional view is a Schottky diode structure or the like.
【００７４】まず、図５（Ａ）には、基板１１２を準備
した段階を示す。なお、使用する基板１１２は、耐熱性
の良好な材料で構成され、表面平滑性の高いものであれ
ば使用することが可能であるが、例えば、ＭｇＯ（１０
０）基板、ＳｒＴｉＯ3 （ＳＴＯ（１００））基板、Ｓ
ｒＴｉＯ3 （ＳＴＯ（１１０））基板、またはＮｂドー
プＳｒＴｉＯ3 （ＳＴＯ（Ｎｂ））基板が好ましい。こ
れらの基板材料は、耐熱性が、３５０℃以上と高く、ま
た、表面平滑性にも優れているためである。First, FIG. 5A shows a stage where the substrate 112 is prepared. The substrate 112 to be used can be made of a material having good heat resistance and high surface smoothness. For example, MgO (10
0) Substrate, SrTiO 3 (STO (100)) substrate, S
An rTiO 3 (STO (110)) substrate or an Nb-doped SrTiO 3 (STO (Nb)) substrate is preferred. This is because these substrate materials have high heat resistance as high as 350 ° C. or more and have excellent surface smoothness.
【００７５】但し、この発明のショットキダイオード構
造を、超電導ベース型三端子素子等に使用する場合に
は、基板はｎ型半導体である必要があるため、使用する
基板としては、０．１重量％程度のＮｂをドープしたＳ
ｒＴｉＯ3 基板（ＳＴＯ（Ｎｂ）基板と省略する。）が
好ましい。However, when the Schottky diode structure of the present invention is used for a superconducting base type three-terminal device or the like, the substrate must be an n-type semiconductor. Nb doped S
An rTiO 3 substrate (abbreviated as STO (Nb) substrate) is preferable.
【００７６】また、図５（Ｂ）には、準備した基板１１
２上に酸化物超電導薄膜１１４を形成する段階を示す。
そして、この例では、酸化物超電導薄膜１１４として、
ＢＲＢＯ層を形成してある。FIG. 5B shows the prepared substrate 11.
2 shows a step of forming the oxide superconducting thin film 114 on the substrate 2.
And in this example, as the oxide superconducting thin film 114,
A BRBO layer is formed.
【００７７】なお、このＢＲＢＯ層（酸化物超電導薄
膜）１１４を形成する条件は特に限定されるものではな
く、また使用する酸化物超電導薄膜の種類によっても若
干変わるが、例えば、オゾン雰囲気下の真空チャンバ内
（例えば、５．０×１０-5Ｔｏｒｒ）において、基板温
度が３００〜４００℃、成膜（成長）速度が０．３〜
１．０Å／ｓｅｃ．の条件で、ＭＢＥ法により、例え
ば、ＢＲＢＯ層１１４を形成することができる。そし
て、この例ではＢＲＢＯ層１１４の厚さを、一例とし
て、厚さ約５０ｎｍとしてある。The conditions for forming the BRBO layer (oxide superconducting thin film) 114 are not particularly limited, and vary slightly depending on the type of oxide superconducting thin film used. In the chamber (for example, 5.0 × 10 −5 Torr), the substrate temperature is 300 to 400 ° C., and the film formation (growth) speed is 0.3 to 400 ° C.
1.0 ° / sec. Under the conditions described above, for example, the BRBO layer 114 can be formed by the MBE method. In this example, the thickness of the BRBO layer 114 is, for example, about 50 nm.
【００７８】また、図５（Ｃ）には、基板１１２上に形
成されたＢＲＢＯ層（酸化物超電導薄膜）１１４の上
に、さらに、オゾンを用いて形成した酸化インジウム
（Ｉｎ2Ｏ3 ）層１１６を形成する段階を示す。FIG. 5C shows an indium oxide (In 2 O 3 ) layer formed using ozone on a BRBO layer (oxide superconducting thin film) 114 formed on the substrate 112. The step of forming 116 is shown.
【００７９】なお、ＢＲＢＯ層１１４の上の所定の位置
に、この酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層１１６を形成
するため、この例では、ＳＵＳ製の、厚さ５０μｍのメ
タルマスク（図示せず。）を用いた。そして、使用した
メタルマスクには、所定の位置に、矩形状のホール（大
きさ１００×２００μｍ2 ）が設けてある。Since the indium oxide (In 2 O 3 ) layer 116 is formed at a predetermined position on the BRBO layer 114, in this example, a 50 μm thick metal mask (not shown) made of SUS is used. .) Was used. The metal mask used is provided with a rectangular hole (having a size of 100 × 200 μm 2 ) at a predetermined position.
【００８０】すなわち、このメタルマスクをＢＲＢＯ層
１１４上に位置決めし、密着させて配置し、その後、酸
化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層１１６をＭＢＥ法によ
り、ＢＲＢＯ層１１４上の所定の位置に形成した。That is, this metal mask is positioned on the BRBO layer 114, and is arranged in close contact therewith. Thereafter, an indium oxide (In 2 O 3 ) layer 116 is formed at a predetermined position on the BRBO layer 114 by MBE. did.
【００８１】そして、この酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ
3 ）層１１６を形成する条件は、オゾンを用いてさえい
れば特に限定されるものではないが、一例として、真空
チャンバ内の圧力を、例えば、５．０×１０-5Ｔｏｒ
ｒ、オゾンの導入量を、６×１０16／ｃｍ2 ・ｓｅ
ｃ．、インジウム（Ｉｎ）金属の分子線強度を１．２×
１０-7Ｔｏｒｒ、基板温度を室温（２０〜３０℃）、成
膜（成長）速度を４．０ｎｍ／分の条件で、ＭＢＥ法に
より形成することができる。Then, the indium oxide (In 2 O)
3 ) The conditions for forming the layer 116 are not particularly limited as long as ozone is used. For example, the pressure in the vacuum chamber is set to, for example, 5.0 × 10 −5 Torr.
r, the amount of ozone introduced is 6 × 10 16 / cm 2 · se
c. , The molecular beam intensity of indium (In) metal is 1.2 ×
The film can be formed by MBE under the conditions of 10 -7 Torr, a substrate temperature of room temperature (20 to 30 ° C.), and a film formation (growth) rate of 4.0 nm / min.
【００８２】また、この例では、積層時間が２．５分
で、厚さ約１０ｎｍの酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層
１１６をＭＢＥ法により形成してある。よって、酸化イ
ンジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層１１６の成膜（成長）時間と
して、適当な長さとなっている。In this example, an indium oxide (In 2 O 3 ) layer 116 having a lamination time of 2.5 minutes and a thickness of about 10 nm is formed by MBE. Therefore, the length is appropriate for forming (growing) the indium oxide (In 2 O 3 ) layer 116.
【００８３】また、図５（Ｄ）には、ＢＲＢＯ層（酸化
物超電導薄膜）１１４上の所定の位置に形成された酸化
インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層１１６上に、さらに、イン
ジウム（Ｉｎ）層１１８を重ねて形成する段階を示す。FIG. 5D shows that the indium oxide (In 2 O 3 ) layer 116 formed at a predetermined position on the BRBO layer (oxide superconducting thin film) 114 is further covered with indium (In). The step of forming the layers 118 in a stacked manner is shown.
【００８４】そして、このインジウム（Ｉｎ）層１１８
を形成する条件は、特に限定されるものではないが、一
例として、真空チャンバ内の圧力を、５．０×１０-8Ｔ
ｏｒｒ、インジウム（Ｉｎ）金属の分子線強度を、１．
２×１０-7Ｔｏｒｒ、基板温度を室温（２０〜３０
℃）、成膜（成長）速度を４．０ｎｍ／分の条件で、電
子線蒸着（ＥＢ）法により形成することができる。な
お、この例では、上述した条件を用いて、厚さ約１００
ｎｍのインジウム（Ｉｎ）層１１８を形成してある。Then, the indium (In) layer 118
Is not particularly limited, but as an example, the pressure in the vacuum chamber is set to 5.0 × 10 −8 T
orr, the molecular beam intensity of indium (In) metal is set to 1.
2 × 10 −7 Torr, substrate temperature at room temperature (20-30
° C) and a film formation (growth) rate of 4.0 nm / min. By an electron beam evaporation (EB) method. In this example, the thickness of about 100
A nm indium (In) layer 118 is formed.
【００８５】また、このインジウム（Ｉｎ）層１１８を
形成する工程をいわゆるインサイチュ（ｉｎｓｉｔｕ）
方法で行うことが良い。このようにインジウム（Ｉｎ）
層の積層をいわゆるインサイチュ（ｉｎｓｉｔｕ）方法
で行うと、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）を積層したチ
ャンバ内から、この層が積層された基板を別のチャンバ
内に移動する必要がなくなる。The step of forming the indium (In) layer 118 is a so-called in-situ (in-situ) step.
It is better to do it in a way. Thus, indium (In)
When the layers are stacked by a so-called in-situ method, it is not necessary to move the substrate on which the layers are stacked from one chamber where indium oxide (In 2 O 3 ) is stacked to another chamber.
【００８６】したがって、基板を別のチャンバ内に移動
する際に、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3 ）上にゴミが付
着しやすい問題もなくなり、低い電気抵抗性を有する、
優れたオーミック電極として形成することができる。Therefore, when the substrate is moved into another chamber, there is no problem that dust easily adheres to indium oxide (In 2 O 3 ), and the substrate has low electric resistance.
It can be formed as an excellent ohmic electrode.
【００８７】そして、さらには、基板を別のチャンバ内
に移動する時間を省略したり、あるいは、チャンバ内が
既に一定の高真空状態となっているため、チャンバ内を
真空引きする時間を短縮することができる。したがっ
て、結果として、ショットキダイオード構造全体の製造
時間を短縮することができる点でも良い。Further, the time for moving the substrate into another chamber is omitted, or the time for evacuating the chamber is shortened because the chamber is already in a constant high vacuum state. be able to. Therefore, as a result, the manufacturing time of the entire Schottky diode structure may be reduced.
【００８８】但し、インジウム（Ｉｎ）層１１８をイン
サイチュ（ｉｎｓｉｔｕ）方法で形成する場合には、か
かるインジウム（Ｉｎ）層の積層を、酸化インジウム
（Ｉｎ2 Ｏ3 ）の積層よりも高真空条件（高真空度）、
例えば、１．０×１０-7Ｔｏｒｒよりも高真空条件（高
真空度）で行うことが良い。However, when the indium (In) layer 118 is formed by an in-situ method, the lamination of the indium (In) layer is performed under a higher vacuum condition than the lamination of indium oxide (In 2 O 3 ). High vacuum),
For example, the heat treatment is preferably performed under a higher vacuum condition (higher vacuum degree) than 1.0 × 10 −7 Torr.
【００８９】このようにインジウム（Ｉｎ）層の積層
を、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）の積層よりも高真空
状態（高真空度）で行うと、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ
3 ）層の積層に使用したオゾンが一部チャンバ内に残留
していたとしても、高真空状態（高真空度）にチャンバ
内を調節する間に、残留していたオゾンをチャンバ外に
有効に排出することができる。[0089] The lamination of the thus indium (In) layer, performed in a high vacuum state than lamination of indium oxide (In 2 O 3) (high vacuum), indium oxide (In 2 O
3 ) Even if some ozone used for layer stacking remains in the chamber, the remaining ozone can be effectively removed from the chamber while adjusting the inside of the chamber to a high vacuum state (high vacuum degree). Can be discharged.
【００９０】したがって、オゾンによるインジウム（Ｉ
ｎ）層の酸化を効率的に防止して、オーミック電極とし
ての優れた電気伝導性を有するインジウム（Ｉｎ）層を
酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層上に形成することがで
きる。Therefore, indium (I)
The indium (In) layer having excellent electric conductivity as an ohmic electrode can be formed on the indium oxide (In 2 O 3 ) layer by efficiently preventing the oxidation of the n) layer.
【００９１】よって、チャンバ内における空気（酸素）
の影響も考慮して、インジウム（Ｉｎ）層を積層をする
際の好ましいチャンバ内の圧力は、１．０×１０-6〜
１．０×１０-9Ｔｏｒｒの範囲内の値、最適には、１．
０×１０-7〜５．０×１０-8Ｔｏｒｒの範囲内の値であ
る。Therefore, air (oxygen) in the chamber
In consideration of the effect of the above, the preferable pressure in the chamber when stacking the indium (In) layer is 1.0 × 10 −6 to 1.0 × 10 −6 .
A value within the range of 1.0 × 10 −9 Torr, optimally 1.
It is a value within the range of 0 × 10 −7 to 5.0 × 10 −8 Torr.
【００９２】次に図６について説明する。図６は、この
発明のショットキダイオード構造を有する超電導ベース
型三端子素子２００の断面図である。したがって、断面
図であることを示すために、説明に支障がない範囲で、
この超電導ベース型三端子素子２００の構成部分に適宜
ハッチングを施してある。Next, FIG. 6 will be described. FIG. 6 is a sectional view of a superconducting base type three-terminal device 200 having a Schottky diode structure according to the present invention. Therefore, in order to show that it is a cross-sectional view, within a range that does not hinder the explanation,
The components of the superconducting base type three-terminal element 200 are appropriately hatched.
【００９３】そして、この超電導ベース型三端子素子２
００の例では、厚さが５００μｍの０．１重量％Ｎｂド
ープＳｒＴｉＯ3 （ＳＴＯ（Ｎｂ））基板２１２上に、
ベース−エミッタ間の層間絶縁層として、厚さ６０ｎｍ
のＢａＢｉＯ3 （ＢＢＯ）層２２２を形成してある。そ
れから、このＢＢＯ層２２２上には、ＢＲＢＯ層２１４
を１２０ｎｍの厚さで積層してある。The superconducting base type three-terminal element 2
In the example of No. 00, on a 0.1 wt% Nb-doped SrTiO 3 (STO (Nb)) substrate 212 having a thickness of 500 μm,
60 nm thick as interlayer insulating layer between base and emitter
The BaBiO 3 (BBO) layer 222 of FIG. Then, on this BBO layer 222, a BRBO layer 214
Are laminated with a thickness of 120 nm.
【００９４】但し、このＢＢＯ層２２２には矩形（大き
さ５０×５０μｍ2 ）のホールが設けてあり、このホー
ルに露出したＳＴＯ（Ｎｂ））基板２１２の一部と、Ｂ
ＲＢＯ層２１４の一部は接合している。よって、この超
電導ベース型三端子素子２００は、ＢＢＯホール型素子
として構成してある。However, the BBO layer 222 is provided with a rectangular (50 × 50 μm 2 ) hole, and a part of the STO (Nb)) substrate 212
A part of the RBO layer 214 is joined. Therefore, the superconducting base type three-terminal device 200 is configured as a BBO Hall type device.
【００９５】そして、このＢＲＢＯ層２１４上には、オ
ゾン導入量が６×１０16／ｃｍ2 ・ｓｅｃ．およびイン
ジウム（Ｉｎ）金属の分子線強度が１．２×１０-7Ｔｏ
ｒｒの条件で、ＭＢＥ法により、オゾンを用いて形成し
た酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層２１６が、厚さ１０
ｎｍ、大きさ１００×２００μｍ2 のコレクタ電極２１
８のバリア層として形成してある。Then, on the BRBO layer 214, the amount of introduced ozone was 6 × 10 16 / cm 2 · sec. And indium (In) metal have a molecular beam intensity of 1.2 × 10 -7 To
Under the condition of rr, the indium oxide (In 2 O 3 ) layer 216 formed using ozone by MBE has a thickness of 10 mm.
nm, collector electrode 21 of size 100 × 200 μm 2
8 as a barrier layer.
【００９６】また、この酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）
層２１６の上には、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層２
１６と同一の面積でもって、厚さ４００ｎｍのインジウ
ム（Ｉｎ）層が、コレクタ電極２１８として積層してあ
る。The indium oxide (In 2 O 3 )
On the layer 216, an indium oxide (In 2 O 3 ) layer 2
An indium (In) layer having the same area as 16 and a thickness of 400 nm is stacked as the collector electrode 218.
【００９７】よって、この発明のショットキダイオード
構造２２０を、ＢＲＢＯ層２１４、酸化インジウム層２
１６およびコレクタ電極（インジウム層）２１８から構
成してある。Therefore, the Schottky diode structure 220 of the present invention is formed by combining the BRBO layer 214 and the indium oxide layer 2 with each other.
16 and a collector electrode (indium layer) 218.
【００９８】また、ＢＲＢＯ層２１４上の所定の位置に
は、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層２１６と隣接し
て、厚さ１００ｎｍの金（Ａｕ）層がベース電極２２４
として、ＢＲＢＯ層２１４上の所定の位置に積層してあ
る。At a predetermined position on the BRBO layer 214, a 100 nm-thick gold (Au) layer is adjacent to the indium oxide (In 2 O 3 ) layer 216 and a base electrode 224.
Are laminated at predetermined positions on the BRBO layer 214.
【００９９】また、ＳＴＯ（Ｎｂ）基板２１２上には、
ＢＢＯ層２２２と所定距離だけ離間して、厚さ４００ｎ
ｍのアルミニウム層（Ａｌ）が、エミッタ電極２２６と
して積層してある。Further, on the STO (Nb) substrate 212,
400 n thick with a predetermined distance from the BBO layer 222.
An m-th aluminum layer (Al) is stacked as the emitter electrode 226.
【０１００】そして、これらのコレクタ電極（インジウ
ム層）２１８、ベース電極（金層）２２４、エミッタ電
極（アルミニウム層）２２６には、それぞれ外部と電気
接続するための電極部２２８、２３０、２３２が、それ
ぞれ施されている。The collector electrode (indium layer) 218, the base electrode (gold layer) 224, and the emitter electrode (aluminum layer) 226 are provided with electrode portions 228, 230, and 232 for electrical connection to the outside, respectively. Each is given.
【０１０１】なお、これらの電極２２４、２１８、２２
６、ＢＢＯ層２２２およびＢＲＢＯ層２１４を、これら
の電極２２４、２１８、２２６の一部が露出した状態
で、電気的、機械的保護のために、電気絶縁性のレジス
ト層２３４で以て埋設してある。The electrodes 224, 218, 22
6. The BBO layer 222 and the BRBO layer 214 are buried with an electrically insulating resist layer 234 for electrical and mechanical protection in a state where these electrodes 224, 218 and 226 are partially exposed. It is.
【０１０２】次に、図７および図８について説明する。
図７は、図６に示す超電導ベース型三端子素子２００の
ベース接地出力特性を測定したものである。すなわち、
コレクタ電極（インジウム層）２１８とベース電極（金
層）２２４との間に、電極部２３０および２２８を介し
て、−１．０〜２．０Ｖの電圧を印加した場合の、コレ
クタ電流値を測定したものである。したがって、図７に
おいて、横軸には、コレクタ−ベース間電圧Ｖcb（Ｖ）
を取ってあり、縦軸には、コレクタ電流値Ｉc（Ａ）を
取ってある。Next, FIGS. 7 and 8 will be described.
FIG. 7 shows the measured base ground output characteristics of the superconducting base type three-terminal element 200 shown in FIG. That is,
A collector current value is measured when a voltage of −1.0 to 2.0 V is applied between the collector electrode (indium layer) 218 and the base electrode (gold layer) 224 via the electrode units 230 and 228. It was done. Therefore, in FIG. 7, the horizontal axis represents the collector-base voltage V cb (V)
And the vertical axis shows the collector current value I c (A).
【０１０３】なお、エミッタ電流値Ｉe を、０、−１
０、−２０、−３０、−４０μＡとそれぞれ変えてコレ
クタ電流値（Ａ）を測定した。したがって、図面上、各
エミッタ電流値Ｉe にそれぞれ対応させてＩe ０、Ｉe
１、Ｉe ２、Ｉe ３、Ｉe ４と各曲線に記号を付してあ
る。The emitter current value Ie is set to 0, -1
The collector current value (A) was measured at 0, −20, −30, and −40 μA, respectively. Therefore, in the drawing, I e 0 and I e 0 correspond to each emitter current value I e , respectively.
1, I e 2, I e 3, are denoted by the symbol and I e 4 on each curve.
【０１０４】また、比較のために、従来のショットキダ
イオード構造を有する超電導ベース型三端子素子、すな
わち、図６に示すこの発明のショットキダイオード構造
２２０を含む超電導ベース型三端子素子２００の構造か
ら、オゾンを用いて形成した酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ
3 ）層２１６を取り除き、代わりに自然酸化層としての
インジウムの酸化層（Ｉｎx Ｏy ）を形成した超電導ベ
ース型三端子素子を作成した。For comparison, a superconducting base type three-terminal device having a conventional Schottky diode structure, that is, a superconducting base type three-terminal device 200 including a Schottky diode structure 220 of the present invention shown in FIG. Indium oxide (In 2 O) formed using ozone
3 ) The layer 216 was removed, and a superconducting base type three-terminal device in which an indium oxide layer (In x O y ) as a natural oxide layer was formed instead was produced.
【０１０５】そして、この従来の超電導ベース型三端子
素子について、この発明のショットキダイオード構造２
２０を含む超電導ベース型三端子素子２００と同様に、
ベース接地出力特性を測定した。その結果を図８に示
す。The Schottky diode structure 2 according to the present invention relates to the conventional superconducting base type three-terminal element.
20 as in the superconducting base type three-terminal element 200,
The base ground output characteristics were measured. FIG. 8 shows the result.
【０１０６】図７および図８に示す結果（曲線）からわ
かるように、従来の超電導ベース型三端子素子について
は、エミッタ電流値Ｉe にかかわらず、１．０Ｖ程度の
電圧をコレクタ−ベース間に印加すると、コレクタ電流
値が急激に上昇してコレクタ電流が大量に流れ、測定上
の電流リミッタ値（１．０×１０-4）に至る傾向が見ら
れた。As can be seen from the results (curves) shown in FIGS. 7 and 8, in the conventional superconducting base type three-terminal element, a voltage of about 1.0 V is applied between the collector and the base regardless of the emitter current value Ie. , The collector current value rapidly increased and a large amount of the collector current flowed, tending to reach the measured current limiter value (1.0 × 10 −4 ).
【０１０７】それに対して、この発明のショットキダイ
オード構造２２０を含む超電導ベース型三端子素子２０
０については、エミッタ電流値Ｉe によっても流れるコ
レクタ電流値は異なるが、１．０Ｖ程度の電圧では、い
ずれのエミッタ電流値Ｉe においても、電流リミッタ値
（１．０×１０-4）に至るまでの大量のコレクタ電流が
流れることはなかった。On the other hand, superconducting base type three-terminal device 20 including Schottky diode structure 220 of the present invention
For 0, the collector current flowing by the emitter current I e are different, the 1.0V voltage of about, in any of the emitter current I e, the current limiter value (1.0 × 10 -4) A large amount of collector current did not flow.
【０１０８】よって、この発明のショットキダイオード
構造２２０を含む超電導ベース型三端子素子２００は、
従来の超電導ベース型三端子素子と比較して、コレクタ
−ベース間の高い耐電圧の値を有していることが確認さ
れた。Therefore, the superconducting base type three-terminal device 200 including the Schottky diode structure 220 of the present invention
It has been confirmed that the device has a higher withstand voltage between the collector and the base than the conventional superconducting base type three-terminal device.
【０１０９】また、図７および図８には示さないもの
の、この発明のショットキダイオード構造２２０を含む
超電導ベース型三端子素子２００は、この逆方向におけ
るコレクタ−ベース間の耐電圧の値に関して優れた再現
性を示すのに対し、従来のショットキダイオード構造に
おいては、再現性に乏しい傾向が見られた。Although not shown in FIGS. 7 and 8, superconducting base type three-terminal device 200 including Schottky diode structure 220 of the present invention is excellent in withstand voltage between collector and base in the reverse direction. In contrast to the reproducibility, the conventional Schottky diode structure tends to have poor reproducibility.
【０１１０】次に、図９〜図１２について説明する。こ
れらの図９〜図１２は、この発明のショットキダイオー
ド構造を含む超電導ベース型三端子素子の形成方法を示
し、各段階での超電導ベース型三端子素子の断面図（左
側）および平面図（右側）を表わす。Next, FIGS. 9 to 12 will be described. FIGS. 9 to 12 show a method of forming a superconducting base type three-terminal device including the Schottky diode structure of the present invention. ).
【０１１１】なお、図１２（Ｂ）等に示す超電導ベース
型三端子素子は、実質的に、図６に示す超電導ベース型
三端子素子２００と同様の構成である。よって、図１２
（Ｂ）等に示す超電導ベース型三端子素子を構成する材
料や層厚等は、特に断り書きがないかぎり、図６に示す
ものと同様であり、よって図６と同一の番号を付してあ
る。The superconducting base type three-terminal device shown in FIG. 12 (B) and the like have substantially the same configuration as the superconducting base type three-terminal device 200 shown in FIG. Therefore, FIG.
Materials and layer thicknesses of the superconducting base type three-terminal element shown in (B) and the like are the same as those shown in FIG. 6 unless otherwise specified, and thus the same numbers as those in FIG. is there.
【０１１２】まず、図９（Ａ）は、基板２１２を準備し
た段階を示す。なお、使用する基板２１２は、図１で既
に説明したように、耐熱性の良好な材料で構成され、表
面平滑性の高いものであれば使用することが可能であ
り、さらに、超電導ベース型三端子素子においては、ｎ
型半導体である必要性から、ＮｂドープＳｒＴｉＯ3
（ＳＴＯ（Ｎｂ））基板が好ましい。First, FIG. 9A shows a stage where the substrate 212 is prepared. As described above with reference to FIG. 1, the substrate 212 to be used can be made of a material having good heat resistance and a high surface smoothness. In the terminal element, n
Nb-doped SrTiO 3
(STO (Nb)) substrates are preferred.
【０１１３】よって、この例では、厚さを５００μｍの
０．１重量％ＮｂドープＳｒＴｉＯ3 （ＳＴＯ（Ｎ
ｂ））基板２１２を準備した。そして、図９（Ｂ）に示
される層間絶縁層（ＢＢＯ層）２２２の形成段階の直前
に、この基板２１２の表面を有機溶剤で洗浄し、さらに
続いて、オゾンクリ−ニングを施した。Therefore, in this example, a 0.1-wt% Nb-doped SrTiO 3 (STO (N
b)) The substrate 212 was prepared. Immediately before the step of forming the interlayer insulating layer (BBO layer) 222 shown in FIG. 9B, the surface of the substrate 212 was washed with an organic solvent, and subsequently, ozone cleaning was performed.
【０１１４】また、図９（Ｂ）は、ＳＴＯ（Ｎｂ）基板
２１２上に、ベース−エミッタ間の層間絶縁層２２２を
形成した段階である。なお、この例では厚さ６０ｎｍの
層間絶縁層（ＢａＢｉＯ3 （ＢＢＯ）層）２２２を形成
してある。また、この例では、ＭＢＥ法を用い、基板温
度を３７０℃とし、そして、Ｂａの分子線強度を２．０
×１０-7ＴｏｒｒおよびＢｉの分子線強度を１．０×１
０-7Ｔｏｒｒの条件にして実施した。FIG. 9B shows a state in which an interlayer insulating layer 222 between the base and the emitter is formed on the STO (Nb) substrate 212. In this example, an interlayer insulating layer (BaBiO 3 (BBO) layer) 222 having a thickness of 60 nm is formed. In this example, the substrate temperature was set to 370 ° C. using the MBE method, and the molecular beam intensity of Ba was set to 2.0.
The molecular beam intensity of × 10 -7 Torr and Bi was set to 1.0 × 1
The test was performed under the condition of 0 -7 Torr.
【０１１５】また、図９（Ｃ）は、ＢＢＯホール型素子
として構成するため、ＢＢＯ層２２２に、一例として、
矩形（大きさ５０×５０μｍ2 ）のホールを設ける段階
である。FIG. 9C shows an example in which the BBO layer 222 is formed on the BBO layer 222 in order to constitute a BBO hole type element.
This is a step of providing a rectangular hole (having a size of 50 × 50 μm 2 ).
【０１１６】この例では、フォトリソウエットエッチン
グにより、ＢＢＯ層２２２にホール２４０を作成してあ
る。したがって、このホール２４０に、下地のＳＴＯ
（Ｎｂ）基板２１２の一部が露出している。In this example, holes 240 are formed in the BBO layer 222 by photolithographic wet etching. Therefore, the hole STO
(Nb) Part of the substrate 212 is exposed.
【０１１７】また、図１０（Ａ）は、ＢＢＯ層２２２上
に、酸化物超電導薄膜２１４を形成する段階を示す。そ
して、この例では、酸化物超電導薄膜２１４として、Ｂ
ＲＢＯ層を形成してある。FIG. 10A shows the step of forming the oxide superconducting thin film 214 on the BBO layer 222. In this example, as the oxide superconducting thin film 214, B
An RBO layer is formed.
【０１１８】なお、このＢＲＢＯ層（酸化物超電導薄
膜）２１４を形成する条件は特に限定されるものではな
く、また使用する酸化物超電導薄膜の種類によっても若
干変わるが、例えば、オゾンの導入量が３×１０16／ｃ
ｍ2 ・ｓｅｃ．、Ｂａ金属の分子線強度が２．０×１０
-7Ｔｏｒｒ、Ｂｉ金属の分子線強度が１．０×１０-7Ｔ
ｏｒｒ、Ｒｂ金属の分子線強度が４．０×１０-8Ｔｏｒ
ｒ、基板温度が３７０℃、成膜時間が２２．５〜６０分
の条件で、ＭＢＥ法により、厚さ１２０ｎｍのＢＲＢＯ
層２１４を形成してある。The conditions for forming the BRBO layer (oxide superconducting thin film) 214 are not particularly limited, and vary slightly depending on the type of the oxide superconducting thin film used. 3 × 10 16 / c
m 2 · sec. The molecular beam intensity of Ba metal is 2.0 × 10
-7 Torr, Bi metal molecular beam intensity is 1.0 × 10 -7 T
orr, Rb metal has a molecular beam intensity of 4.0 × 10 −8 Torr
r, a substrate temperature of 370 ° C., a film formation time of 22.5 to 60 minutes, and a BRBO having a thickness of 120 nm by MBE.
A layer 214 has been formed.
【０１１９】また、図１０（Ｂ）には、基板２１２上に
形成されたＢＲＢＯ層２１４の上に、さらに、オゾンを
用いて形成した酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層２１６
を形成する段階を示す。FIG. 10B shows an indium oxide (In 2 O 3 ) layer 216 formed on the BRBO layer 214 formed on the substrate 212 by using ozone.
Is shown.
【０１２０】なお、ＢＲＢＯ層２１４の上の所定の位置
に、この酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層２１６を形成
するため、この例では、ＳＵＳ製の、厚さ５０μｍのメ
タルマスク（図示せず。）を用いた。そして、使用した
メタルマスクには、所定の位置に、矩形状のホール（大
きさ１００×２００μｍ2 ）が設けてある。In order to form the indium oxide (In 2 O 3 ) layer 216 at a predetermined position on the BRBO layer 214, in this example, a 50 μm thick metal mask (not shown) made of SUS is used. .) Was used. The metal mask used is provided with a rectangular hole (having a size of 100 × 200 μm 2 ) at a predetermined position.
【０１２１】すなわち、このメタルマスクをＢＲＢＯ層
２１４上に位置決めし、密着させて配置し、その後、酸
化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層２１６をＭＢＥ法によ
り、ＢＲＢＯ層２１４上の所定の位置に形成した。That is, this metal mask is positioned on the BRBO layer 214, and is disposed in close contact therewith. Thereafter, an indium oxide (In 2 O 3 ) layer 216 is formed at a predetermined position on the BRBO layer 214 by MBE. did.
【０１２２】そして、この酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ
3 ）層２１６を形成する条件は、オゾンを用いてさえい
れば特に限定されるものではないが、一例として、真空
チャンバ内の圧力を、５．０×１０-5Ｔｏｒｒ、オゾン
の導入量を、６×１０16／ｃｍ2 ・ｓｅｃ．、インジウ
ム（Ｉｎ）金属の分子線強度を、１．２×１０-7Ｔｏｒ
ｒ、基板温度を室温（２０〜３０℃）、成膜（成長）速
度を４．０ｎｍ／分の条件で、ＭＢＥ法により形成する
ことができる。そして、この例では、この条件を用い
て、厚さ約１０ｎｍの酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層
２１６を、成膜時間として、２．５分かけて形成してあ
る。Then, the indium oxide (In 2 O)
3 ) The conditions for forming the layer 216 are not particularly limited as long as ozone is used. For example, the pressure in the vacuum chamber is set to 5.0 × 10 −5 Torr and the amount of ozone introduced is set to , 6 × 10 16 / cm 2 · sec. , The molecular beam intensity of indium (In) metal is set to 1.2 × 10 −7 Torr.
r, the substrate temperature is room temperature (20 to 30 ° C.), and the film formation (growth) rate is 4.0 nm / min. In this example, under these conditions, an indium oxide (In 2 O 3 ) layer 216 having a thickness of about 10 nm is formed over a period of 2.5 minutes as a deposition time.
【０１２３】また、図１０（Ｃ）は、ＢＲＢＯ層２１４
上の所定の位置に形成された酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ
3 ）層２１６上に、さらに、インジウム（Ｉｎ）層２１
８を重ねて形成する段階を示す。FIG. 10C shows a BRBO layer 214.
Indium oxide (In 2 O) formed at a predetermined position on
3 ) On the layer 216, an indium (In) layer 21
8 shows a step of forming the layers 8 in an overlapping manner.
【０１２４】このインジウム（Ｉｎ）層２１８を形成す
る条件は、特に限定されるものではないが、一例とし
て、真空チャンバ内の圧力を、５．０×１０-8Ｔｏｒ
ｒ、インジウム（Ｉｎ）金属の分子線強度を、１．２×
１０-7Ｔｏｒｒ、基板温度を室温（２０〜３０℃）℃、
成膜（成長）速度を４．０ｎｍ／分の条件で、電子線蒸
着（ＥＢ）法等により形成することができる。そして、
この例では、この条件を用いて、厚さ約４００ｎｍのイ
ンジウム（Ｉｎ）層２１８を形成してある。The conditions for forming the indium (In) layer 218 are not particularly limited. For example, the pressure in the vacuum chamber is set to 5.0 × 10 −8 Torr.
r, the molecular beam intensity of indium (In) metal is 1.2 ×
10 −7 Torr, the substrate temperature is room temperature (20 to 30 ° C.) ° C.,
The film can be formed by an electron beam evaporation (EB) method or the like at a film formation (growth) rate of 4.0 nm / min. And
In this example, an indium (In) layer 218 having a thickness of about 400 nm is formed using these conditions.
【０１２５】また、このインジウム（Ｉｎ）層２１８を
形成する工程は、既に説明したとおり、基板をＢＲＢＯ
層２１４を積層したチャンバから、別のチャンバに移動
する必要がなくなる等の理由により、インサイチュ（ｉ
ｎｓｉｔｕ）方法で行うことが良い。In the step of forming the indium (In) layer 218, as described above, the substrate is made of BRBO.
For example, there is no need to move from the chamber where the layer 214 is stacked to another chamber, and the like.
(nsitu) method.
【０１２６】そして、この例でも、オゾンによるインジ
ウム（Ｉｎ）層の酸化を効率的に防止するため、インジ
ウム（Ｉｎ）層２１８をインサイチュ（ｉｎｓｉｔｕ）
方法で形成する場合に、かかるインジウム（Ｉｎ）層２
１８の積層を、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層２１６
の積層よりも高真空条件（高真空度）、例えば、チャン
バ内を、１．０×１０-7Ｔｏｒｒよりも高真空条件（高
真空度）にして行うのが良い。Also in this example, in order to efficiently prevent oxidation of the indium (In) layer by ozone, the indium (In) layer 218 is formed in situ.
When formed by the method, such an indium (In) layer 2
18 are laminated with an indium oxide (In 2 O 3 ) layer 216.
It is preferable to perform the process under a higher vacuum condition (higher vacuum degree) than the lamination of, for example, the inside of the chamber under a higher vacuum condition (high vacuum degree) than 1.0 × 10 −7 Torr.
【０１２７】また、図１１（Ａ）は、ＢＲＢＯ層２１４
上の所定の位置に、さらに、ベース電極２２４を形成す
る段階を示す。この例では、金（Ａｕ）層をベース電極
２２４としてあり、電子線蒸着（ＥＢ）法等により形成
することができる。FIG. 11A shows a BRBO layer 214.
The step of further forming a base electrode 224 at a predetermined position above is shown. In this example, a gold (Au) layer is used as the base electrode 224 and can be formed by an electron beam evaporation (EB) method or the like.
【０１２８】また、図１１（Ｂ）は、酸化物超電導薄膜
としてのＢＲＢＯ層２１４およびＢＢＯ層２２２の一部
を除去して、エミッタ電極２２６を設けるための領域を
確保する段階を示す。FIG. 11B shows a step of removing a part of the BRBO layer 214 and the BBO layer 222 as the oxide superconducting thin film to secure a region for providing the emitter electrode 226.
【０１２９】すなわち、フォトリソドライエッチングに
より、ＢＲＢＯ層２１４およびＢＢＯ層２２２の一部を
除去して、平坦部２４２を形成してある。That is, the BRBO layer 214 and a part of the BBO layer 222 are removed by photolithography dry etching to form a flat portion 242.
【０１３０】また、図１１（Ｃ）は、図１１（Ｂ）に示
す段階で形成されたＢＲＢＯ層２１４の一部の平坦部２
４２に、ＢＢＯ層２２２と所定距離だけ離間して、エミ
ッタ電極２２６を確保する段階を示す。なお、この例で
は、エミッタ電極２２６を厚さ４００ｎｍのアルミニウ
ム層から構成してある。FIG. 11C shows a part of the flat portion 2 of the BRBO layer 214 formed at the stage shown in FIG.
42 shows a step of securing the emitter electrode 226 with a predetermined distance from the BBO layer 222. In this example, the emitter electrode 226 is formed of a 400 nm-thick aluminum layer.
【０１３１】また、図１２（Ａ）は、図９〜図１１に示
す各段階で形成された層間絶縁層（ＢＢＯ層）２２２、
酸化物超電導薄膜（ＢＲＢＯ層）２１４、ベース電極
（金層）２２４、コレクタ電極（インジウム層）２１
８、エミッタ電極（アルミニウム層）２２６を、電気
的、機械的保護のために、電気絶縁性のレジスト層２３
４により保護する段階である。FIG. 12A shows an interlayer insulating layer (BBO layer) 222 formed at each stage shown in FIGS.
Oxide superconducting thin film (BRBO layer) 214, base electrode (gold layer) 224, collector electrode (indium layer) 21
8. The emitter electrode (aluminum layer) 226 is formed of an electrically insulating resist layer 23 for electrical and mechanical protection.
4 is a stage of protection.
【０１３２】なお、これらの電極２２４、２１８、２２
６の一部が露出した状態で、レジスト層２３４により埋
設されており、したがって外部と電気接合可能としてあ
る。The electrodes 224, 218, 22
6 is buried by the resist layer 234 in a state where it is exposed, so that it can be electrically connected to the outside.
【０１３３】また、図１２（Ｂ）は、ベース電極（金
層）２２４、コレクタ電極（インジウム層）２１８、エ
ミッタ電極（アルミニウム層）２２６のそれぞれに比較
的大面積の電極部２２８、２３０、２３２を設ける段階
である。FIG. 12B shows that the base electrode (gold layer) 224, the collector electrode (indium layer) 218, and the emitter electrode (aluminum layer) 226 have relatively large electrode portions 228, 230, and 232, respectively. This is the stage of providing.
【０１３４】図１２（Ａ）に示す平面図と、図１２
（Ｂ）示す平面図とを比較すれば、それぞれの電極部２
２８、２３０、２３２の面積が、この段階により大きく
なっていることが理解できるであろう。The plan view shown in FIG.
Comparing with the plan view shown in FIG.
It can be seen that the area of 28, 230, 232 is larger at this stage.
【０１３５】[0135]
【発明の効果】この発明の酸化物超電導薄膜を含むショ
ットキダイオード構造によれば、酸化物超電導薄膜が積
層された基板上に、オゾンを用いて形成した酸化インジ
ウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層、およびインジウム（Ｉｎ）層を
順次に積層して構成してあり、このため、逆方向耐電圧
（逆バイアス耐電圧）の値が高く、しかもかかる値が再
現性良く得られるショットキダイオード構造を提供する
ことができるようになった。According to the Schottky diode structure including the oxide superconducting thin film of the present invention, an indium oxide (In 2 O 3 ) layer formed by using ozone on a substrate on which the oxide superconducting thin film is laminated; To provide a Schottky diode structure in which an indium (In) layer is formed by sequentially laminating layers, so that a reverse withstand voltage (reverse bias withstand voltage) value is high and such a value can be obtained with good reproducibility. Is now available.
【０１３６】また、この発明の別な態様として、酸化物
超電導薄膜を含むショットキダイオード構造の形成方法
によれば、酸化物超電導薄膜が積層された基板上に酸化
インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）をオゾン雰囲気下で、ＭＢＥ
法（ＭｏｌｅｕｃｕｌａｒＢｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）
により積層し、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）上にイン
ジウム（Ｉｎ）層をさらに積層してあるので、逆方向耐
電圧（逆バイアス耐電圧）の値が高く、しかもかかる値
が再現性良く得られるショットキダイオード構造を確実
に提供することができるようになった。As another aspect of the present invention, according to the method of forming a Schottky diode structure including an oxide superconducting thin film, indium oxide (In 2 O 3 ) is deposited on a substrate on which the oxide superconducting thin film is laminated by ozone. Under atmosphere, MBE
Method (Molecular Beam Epitaxy)
And the indium (In) layer is further laminated on indium oxide (In 2 O 3 ), so that the value of reverse withstand voltage (reverse bias withstand voltage) is high and such a value can be obtained with good reproducibility. Thus, a Schottky diode structure can be reliably provided.
【図１】この発明のショットキダイオード構造を説明す
るため図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a Schottky diode structure according to the present invention.
【図２】この発明のショットキダイオード構造における
電圧−電流値曲線を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a voltage-current value curve in the Schottky diode structure of the present invention.
【図３】測定用素子の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a measuring element.
【図４】この発明のショットキダイオード構造における
ＣＶ特性を説明するため図である。FIG. 4 is a diagram for explaining CV characteristics in the Schottky diode structure of the present invention.
【図５】この発明のショットキダイオード構造の形成方
法を説明するため図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a method of forming a Schottky diode structure according to the present invention.
【図６】この発明のショットキダイオード構造を有する
超電導ベース型三端子素子の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a superconducting base type three-terminal element having a Schottky diode structure according to the present invention.
【図７】この発明のショットキダイオード構造を有する
超電導ベース型三端子素子における、ベース−コレクタ
電圧とコレクタ電流値との関係を説明するため図であ
る。FIG. 7 is a diagram for explaining a relationship between a base-collector voltage and a collector current value in a superconducting base type three-terminal element having a Schottky diode structure according to the present invention.
【図８】従来のショットキダイオード構造を有する超電
導ベース型三端子素子における、ベース−コレクタ電圧
とコレクタ電流値との関係を説明するため図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a relationship between a base-collector voltage and a collector current value in a conventional superconducting base type three-terminal element having a Schottky diode structure.
【図９】この発明のショットキダイオード構造を有する
超電導ベース型三端子素子の形成方法を説明するため図
（その１）である。FIG. 9 is a diagram (part 1) for explaining a method of forming a superconducting base type three-terminal element having a Schottky diode structure according to the present invention;
【図１０】この発明のショットキダイオード構造を有す
る超電導ベース型三端子素子の形成方法を説明するため
図（その２）である。FIG. 10 is a view (No. 2) for explaining the method of forming the superconducting base type three-terminal element having the Schottky diode structure of the present invention.
【図１１】この発明のショットキダイオード構造を有す
る超電導ベース型三端子素子の形成方法を説明するため
図（その３）である。FIG. 11 is a view (No. 3) for explaining the method of forming the superconducting base type three-terminal element having the Schottky diode structure of the present invention.
【図１２】この発明のショットキダイオード構造を有す
る超電導ベース型三端子素子の形成方法を説明するため
図（その４）である。FIG. 12 is a view (No. 4) for explaining the method of forming the superconducting base type three-terminal element having the Schottky diode structure of the present invention.
【図１３】従来のショットキダイオード構造を有する超
電導ベース型三端子素子の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of a conventional superconducting base type three-terminal element having a Schottky diode structure.
１０、２００：超電導ベース型三端子素子 １２、１１２、１６２、２１２：基板 １４、１１４、１５４、２１４：酸化物超電導薄膜（Ｂ
ＲＢＯ層） １６、１１６、１５６、２１６：酸化インジウム（Ｉｎ
2 Ｏ3 ）層 １８、２１８：コレクタ電極（インジウム層） ２０、１２０、１６０、２２０：ショットキダイオード
構造 ２２、２２４：ベース電極（金層） ２４、２２６：エミッタ電極（インジウム層あるいはア
ルミニウム層） ２６、２３４：レジスト層 １１８、１５８：インジウム層 １５０：測定用素子 １６４：金層 ２２２：層間絶縁層（ＢＢＯ層） １６８、１７０、２２８、２３０、２３２：電極部 ２４０：ホール ２４２：平坦部10, 200: superconducting base type three-terminal element 12, 112, 162, 212: substrate 14, 114, 154, 214: oxide superconducting thin film (B
RBO layer) 16, 116, 156, 216: Indium oxide (In
2 O 3 ) layer 18, 218: collector electrode (indium layer) 20, 120, 160, 220: Schottky diode structure 22, 224: base electrode (gold layer) 24, 226: emitter electrode (indium layer or aluminum layer) 26 234: resist layer 118, 158: indium layer 150: measuring element 164: gold layer 222: interlayer insulating layer (BBO layer) 168, 170, 228, 230, 232: electrode section 240: hole 242: flat section
Claims (9)
オード構造において、 該酸化物超電導薄膜が積層された基板上に、オゾンを用
いて形成した酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層およびイ
ンジウム（Ｉｎ）層を順次に積層して構成してあること
を特徴するショットキダイオード構造。In a Schottky diode structure including an oxide superconducting thin film, an indium oxide (In 2 O 3 ) layer and an indium (In) layer formed using ozone on a substrate on which the oxide superconducting thin film is laminated. Are sequentially laminated to form a Schottky diode structure.
構造において、前記酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層の
厚さが、２〜５００ｎｍの範囲内の値であることを特徴
するショットキダイオード構造。2. The Schottky diode structure according to claim 1, wherein said indium oxide (In 2 O 3 ) layer has a thickness in a range of 2 to 500 nm.
イオード構造において、前記酸化物超電導薄膜が、Ｂａ
1-x Ｒｂx ＢｉＯ3 （０．３＜ｘ＜０．５）またはＢａ
1-x Ｋx ＢｉＯ3 （０．３＜ｘ＜０．５）であることを
特徴するショットキダイオード構造。3. The Schottky diode structure according to claim 1, wherein said oxide superconducting thin film is made of Ba.
1-x Rb x BiO 3 (0.3 <x <0.5) or Ba
A Schottky diode structure characterized by 1-x K x BiO 3 (0.3 <x <0.5).
ョットキダイオード構造において、前記基板が、ＭｇＯ
基板、ＳｒＴｉＯ3 （ＳＴＯ）基板またはＮｂドープＳ
ｒＴｉＯ3 （ＳＴＯ（Ｎｂ））基板であることを特徴と
するショットキダイオード構造。4. The Schottky diode structure according to claim 1, wherein said substrate is made of MgO.
Substrate, SrTiO 3 (STO) substrate or Nb-doped S
A Schottky diode structure, which is an rTiO 3 (STO (Nb)) substrate.
オード構造の形成方法において、 該酸化物超電導薄膜が積層された基板上に、酸化インジ
ウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層をオゾン雰囲気下で、ＭＢＥ（Ｍ
ｏｌｅｕｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法に
より積層し、 該酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層上にインジウム（Ｉ
ｎ）層をさらに積層することを特徴とするショットキダ
イオード構造の形成方法。5. A method for forming a Schottky diode structure including an oxide superconducting thin film, comprising: forming an indium oxide (In 2 O 3 ) layer on a substrate on which the oxide superconducting thin film is laminated under an ozone atmosphere by MBE (M
The indium oxide (I 2 O 3 ) layer is laminated on the indium oxide (In 2 O 3 ) layer.
n) A method for forming a Schottky diode structure, further comprising laminating layers.
構造の形成方法において、前記オゾンの導入量を、１×
１０14〜１×１０18／ｃｍ2 ・ｓｅｃ．の範囲内の値と
することを特徴するショットキダイオード構造の形成方
法。6. The method for forming a Schottky diode structure according to claim 5, wherein the amount of introduced ozone is 1 ×
10 14 -1 × 10 18 / cm 2 · sec. A method for forming a Schottky diode structure, characterized in that the value is within the range.
イオード構造の形成方法において、前記酸化インジウム
（Ｉｎ2 Ｏ3 ）層の積層を、０．５〜１３０分の範囲内
で行うことを特徴するショットキダイオード構造の形成
方法。7. The method for forming a Schottky diode structure according to claim 5, wherein the lamination of the indium oxide (In 2 O 3 ) layer is performed within a range of 0.5 to 130 minutes. A method for forming a Schottky diode structure.
ョットキダイオード構造の形成方法において、前記イン
ジウム（Ｉｎ）層の積層を、インサイチュ（ｉｎｓｉｔ
ｕ）方法で行うことを特徴するショットキダイオード構
造の形成方法。8. The method of forming a Schottky diode structure according to claim 5, wherein the lamination of the indium (In) layer is performed in situ.
u) A method for forming a Schottky diode structure, which is performed by a method.
ョットキダイオード構造の形成方法において、前記イン
ジウム（Ｉｎ）層の積層を、前記酸化インジウム（Ｉｎ
2 Ｏ3 ）層の積層よりも高真空状態で行うことを特徴す
るショットキダイオード構造の形成方法。9. The method for forming a Schottky diode structure according to claim 5, wherein the indium (In) layer is laminated on the indium (In) oxide.
A method of forming a Schottky diode structure, which is performed in a higher vacuum state than the lamination of 2 O 3 ) layers.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9163129A JPH1117236A (en) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | Schottky diode structure and forming method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9163129A JPH1117236A (en) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | Schottky diode structure and forming method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1117236A true JPH1117236A (en) | 1999-01-22 |
Family
ID=15767752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9163129A Withdrawn JPH1117236A (en) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | Schottky diode structure and forming method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1117236A (en) |
-
1997
- 1997-06-19 JP JP9163129A patent/JPH1117236A/en not_active Withdrawn
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| Date | Code | Title | Description |
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