KR960019820A - 결정 입계 채널을 갖는 초전도 전계효과 소자와 그 제조방법 - Google Patents

결정 입계 채널을 갖는 초전도 전계효과 소자와 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 결정 입계 채널을 갖는 초전도 전계 효과 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 방법은, 산화물 단결정 기판을 준비하는 공정과; 상기 산화물 단결정 기판의 주표면 위에 제1의 고온 초전도 박막을 증착하는 공정과; 상기 제1의 고온 초전도 박막을 패터닝하여 개구를 갖는 패턴된 초전도 박막을 형성하는 공정과; 그 위에 제1의 소정의 온도에서 밑틀층을 증착하는 공정과; 이 밑틀층을 선택적으로 에치 백하여 상기 밑틀층이 제거된 노출부와 상기 밑틀층이 증착된 성장부를 갖는 패턴된 밑틀층을 형성하는 공정과; 제2의 소정의 온도에서 제2의 고온 초전도 박막을 성장시켜 상기 노출부와 상기 밑틀층 사이에 그들의 배향 방위에 따라서 결정 입계를 형성하는 공정과; 상기 제2의 고온 초전도 박막 위에 절연층을 형성하여 상기 제2의 고온 초전도 박막이 대기 중에서의 특성으로 인해 열화되는 것을 방지하는 공정과; 상기 절연층을 선택적으로 에치 백하여 상기 개구 위에 형성된 증착부와 상기 패턴된 초전도 박막 위에 형성된 에치부들을 갖는 패턴된 절연층을 형성하는 공정과; 상기 패턴된 절연층 위에 게이트 절연층을 형성하는 공정 및; 그 위에는 금속 전극들을, 상기 에치부들 위에는 각각 소오스/드레인 전극들을, 그리고 상기 결정 입계 바로 위의 상기 게이트 절연층의 상기 증착부 위에는 게이트 전극을 코팅하는 공정으로 구성된다.
이렇게 제조되는 본 발명의 초전도 FET에 있어서는, 결정 입계 위에 직접적으로 게이트 전극이 형성되기 때문에, 게이트 절연층을 통해 인가되는 전압에 의해 소오스 및 드레인 사이의 전류 흐름을 제어할 수 있게 된다.
또한, 고가의 쌍결정 기판을 사용함이 없이 보다 저가의 산화물 단결정 기판에 채널로서 작용하는 결정 입계를 형성할 수 있기 때문에, 고온 초전도 FET를 경제적으로 제조할 수 있다.

Description

결정 입계 채널을 갖는 초전도 전계효과 소자와 그 제조방법
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제3H도는 본 발명의 일실시예에 따라 고온 초전도 전계효과 소자를 제조하는 공정들을 나타낸 단면도들.

Claims (16)

  1. 산화물 단결정 기판과; 상호간 전기적으로 격리되고, 각각이 소오스/드레인으로서 역할하는 제1의 고온 초전도 박막들과; 상기 제1의 고온 초전도 박막들 중 하나 위와 상기 기판의 노출된 표면 위에 형성되는 밑틀층과; 위에 상기 밑틀층이 존재하지 않는 그리고 c-축에 수직하게 배향되는 제1의 부분과, 위에 상기 밑틀층이 존재하는 그리고 c-축에 평행하게 배향되는 제2의 부분을 갖고, 그리고 상기 제1의 부분과 상기 제2의 부분 사이에 결정 입계가 형성되는 제2의 고온 초전도 박막과; 상기 제2의 고온 초전도 박막 위에 형성되는 게이트 절연층과; 상기 게이트 절연층 위에 형성되는 게이트 전극 및; 상기 제1의 고온 초전도 박막들 모두 위의 상기 제2의 고온 초전도 박막의 노출된 표면들 위에 형성되는 소오스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 결정 입계 채널을 갖는 초전도 전계 효과 소자.
  2. 산화물 단결정 기판을 준비하는 공정과; 상기 산화물 단결정 기판의 주표면 위에 제1의 고온 초전도 박막을 증착하는 공정과; 상기 제1의 고온 초전도 박막을 패터닝하여 개구를 갖는 패턴된 초전도 박막을 형성하는 공정과; 그 위에 제1의 소정의 온도에서 밑틀층을 증착하는 공정과; 상기 밑틀층을 선택적으로 에치 백하여 상기 밑틀층이 제거된 노출부와 상기 밑틀층이 증착된 성장부를 갖는 패턴된 밑틀층을 형성하는 공정과; 제2의 소정의 온도에서 제2의 고온 초전도 박막을 성장시켜 상기 노출부와 상기 패턴된 밑틀층 사이에 그들의 배향 방위에 따라서 결정 입계를 형성하는 공정과; 상기 제2의 고온 초전도 박막 위에 절연층을 형성하여 상기 제2의 고온 초전도 박막이 대기 중에서의 특성으로 의해 열화되는 것을 방지하는 공정과; 상기 절연층을 선택적으로 에치 백하여 상기 개구 위에 형성된 증착부와 상기 패턴된 초전도 박막 위에 형성된 에치부들을 갖는 패턴된 절연층을 형성하는 공정과; 상기 패턴된 절연층 위에 게이트 절연층을 형성하는 공정 및; 그 위에는 금속 전극들을, 상기 에치부들 위에는 각각 소오스/드레인 전극들을, 그리고 상기 결정 입계 바로 위의 상기 게이트 절연층의 상기 증착부 위에는 게이트 전극을 코팅하는 공정을 포함하는 결정 입계 채널을 갖는 초전도 전계 효과 소자의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 산화물 단결정 기판은 초전도체들의 산화물류의 재질들 중 하나로 구성되는 결정 입계 채널을 갖는 초전도 전계 효과 소자의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 초전도체들의 산화물류는 SrTi03의 (100)-배향 절연 기판, 또는 LaSrGaO4의 (100)-배형 절연 기판을 포함하는 결정 입계 채널을 갖는 초전도 전계 효과 소자의 제조 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제1의 고온 초전도 박막을 형성하는 상기 공정은 750℃에서 800℃까지의 기판 온도에서와 약 100mTorr의 산소 압력 하에서 수행되어서 약 100nm의 두께를 갖는 밑틀층을 형성하는 결정 입계 채널을 갖는 초전도 전계 효과 소자의 제조 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 밑틀층은 PrBa2Cu3O7-x(O≤x≤7)로 구성되는 결정 입계 채널을 갖는 초전도 전계 효과 소자의 제조 방법.
  7. 제2항에 있어서, 상기 밑틀층을 증각하는 상기 공정은 600℃에서 650℃까지의 기판 온도에서와 약 100mTorr의 산소 압력 하에서 수행되어서 약 200nm의 두께를 갖는 밑틀층을 형성하는 결정 입계 채널을 갖는 초전도 전계 효과 소자의 제조 방법.
  8. 제2항에 있어서, 상기 제2의 초전도 박막을 성장시키는 상기 공정은 750℃에서 800℃까지의 기판온도와 약 100mTorr의 산소 압력 하에서 수행되어서 약 100nm의 두께를 갖는 상기 제2의 초전도 박막을 형성하는 결정 입계 채널을 갖는 초전도 전계 효과 소자의 제조방법.
  9. 제2항에 있어서, 상기 제2의 초전도 박막은 상기 밑틀층의 상기 노출부 위에 고온 초전도 물질이 c-축에 수직하게 배향되는 제1의 부분과, 상기 밑틀층의 상기 성장부 위에 고온 초전도 물질이 c-축에 수평하게 배향되는 제2의 부분 및, 상기 제1 및 제2의 부분들 사이에 형성되는 결정 입계를 가지는 결정 입계 채널을 갖는 초전도 전계 효과 소자의 제조 방법.
  10. 제2항에 있어서, 상기 제2의 초전도 박막을 성장시키는 상기 공정은 상기 밑틀층의 상기 노출부 위에 c-축에 수직하는 배향 방위를 갖는 고온 초전도 물질을 증착하는 단계 및, 상기 밑틀층의 상기 성장부 위에 c-축에 수직하는 배향 방위를 갖는 고온 초전도 물질을 증착하는 단계를 포함하고, 이로써, 상기 결정 입계가 수직-수평 배향 방위를 갖는 물질들 사이에 형성되도록 하는 결정 입계 채널을 갖는 초전도 전제효과 소자의 제조 방법.
  11. 제2항에 있어서, 상기 제2의 초전도 박막은 YBa2Cu3O7-X(0≤x≤7)로 구성되는 결정 입계 채널을 갖는 초전도 전계 효과 소자의 제조 방법.
  12. 제2항에 있어서, 상기 절연층을 형상하는 상기 공정은 650℃에서 700℃까지의 기판 온도에서와 약 100mTorr의 산소 압력 하에서 수행되어서 약 10nm의 두께를 갖는 절연층을 형성하는 결정 입계 채널을 갖는 초전도 전계 효과 소자의 제조 방법.
  13. 제2항에 있어서, 상기 절연층은 SrTi03로 구성되는 결정 입계 채널을 갖는 초전도 전계 효과 소자의 제조 방법.
  14. 제2항에 있어서, 상기 게이트 절연층을 형성하는 상기 공정은 650℃에서 700℃까지의 기관 온도에서와 약 100mTorr의 산소 압력 하에서 수행되어서 약 100nm의 두께를 갖는 게이트 절연층을 형성하는 결정입계 채널을 갖는 초전도 전계 효과 소자의 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 게이트 절연층은 SrTiO3로 구성되는 결정 입계 채널을 갖는 초전도 전계 효과 소자의 제조 방법.
  16. 제2항에 있어서, 상기 금속 전극들 각각은 약 100nm의 두께를 가지며 Ag 또는 Au로 구성되는 결정 입계 채널을 갖는 초전도 전계 효과 소자의 제조 방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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