JPH0634415B2 - Electronic device using oxide superconducting material - Google Patents
Electronic device using oxide superconducting materialInfo
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- JPH0634415B2 JPH0634415B2 JP62210863A JP21086387A JPH0634415B2 JP H0634415 B2 JPH0634415 B2 JP H0634415B2 JP 62210863 A JP62210863 A JP 62210863A JP 21086387 A JP21086387 A JP 21086387A JP H0634415 B2 JPH0634415 B2 JP H0634415B2
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Description
【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 本発明は酸化物超電導材料を用いた固定電子装置に関す
る。The present invention relates to a fixed electronic device using an oxide superconducting material.
本発明は入力端子と出力端子とを有する3端子素子に関
する。本発明はかかる素子に増幅機能、スイッチ機能を
有せしめるとともに、入力信号を制御用入力に印加する
ことにより出力信号を出力より検出せしめんとするもの
である。The present invention relates to a 3-terminal element having an input terminal and an output terminal. The present invention provides such an element with an amplifying function and a switching function, and applies an input signal to a control input to detect an output signal from the output.
「従来の技術」 従来、超電導材料、例えばNb-Ge 系(例としてはNb3G
e)等の金属材料を用いて固体電子ディバイスを作る試
みがなされてきた。“Prior art” Conventionally, superconducting materials such as Nb-Ge (for example, Nb 3 G
Attempts have been made to make solid-state electronic devices using metallic materials such as e).
その代表的なものはジョセフソン素子である。このジョ
セフソン素子は超電導現象とトンネル電流現象とを組み
合わせてスイッチングを行わんとするもので、2端子回
路よりなっている。A typical example is the Josephson device. This Josephson element is intended to perform switching by combining a superconducting phenomenon and a tunnel current phenomenon, and is composed of a two-terminal circuit.
「従来の問題点」 しかし、かかるジョセフソン素子は2端子回路素子であ
るため、入力信号と出力信号とを独立信号として用いる
ことができず、増幅機能を有さない。このため工業用応
用を考える時、超高周波で動作させることができるとい
う特長を有しながらも回路設計がきわめて困難である。
また、これまでの半導体集積回路で培われている設計技
術を用いることができないという欠点を有する。"Problems of the prior art" However, since such a Josephson element is a two-terminal circuit element, the input signal and the output signal cannot be used as independent signals and has no amplification function. Therefore, when considering industrial applications, circuit design is extremely difficult even though it has the feature that it can be operated at ultrahigh frequencies.
Further, there is a drawback that the design technology cultivated in the conventional semiconductor integrated circuits cannot be used.
また超電導材料が酸化物であり、また半導体集積回路に
用いられる材料、例えば珪素半導体を直接密接せしめる
と、長時間の使用にその界面に半導体それ自体が反応し
酸化珪素絶縁物が成長し、電流を流せないようにしてし
まう。このため、この半導体と酸化物超電導材料とのコ
ンタクト方法にはこれまでよい手段が見出されていなか
った。Further, when the superconducting material is an oxide and a material used for a semiconductor integrated circuit, for example, a silicon semiconductor is brought into direct contact with it, the semiconductor itself reacts at its interface during long-term use, and a silicon oxide insulator grows, causing a current to flow. I will not let you flow. For this reason, no good means has hitherto been found for the method of contacting this semiconductor with the oxide superconducting material.
本発明はかかる欠点を除去し、超高周波動作をさせる電
極を有せしめんとするものである。The present invention eliminates such drawbacks and provides an electrode for operating at a high frequency.
「問題を解決すべき手段」 本発明はかかる問題を解決するため、酸化物超電導材料
と半導体材料とを複合化した固体電子素子(ディバイ
ス)構造を有せしめるものである。[Means for Solving Problems] In order to solve such problems, the present invention has a solid-state electronic device (device) structure in which an oxide superconducting material and a semiconductor material are combined.
本発明は、非超電導性の絶縁性表面を有する基板上の半
導体または半導体基板を構成する半導体に対し、その両
端部を動作温度領域では電気抵抗が零または零に近い特
性を有する超電導材料(Tco即ち電気抵抗が原理的に零に
なる温度を有する材料)(かかる材料を酸化物超電導材料
という) により連結した固体素子に関する。そしてこの
超電導材料をトンネル電流が流れる範囲の厚さの絶縁ま
たは半絶縁膜を介して半導体に接せしめた電極部を設け
たものである。The present invention, a semiconductor on a substrate having a non-superconducting insulating surface or a semiconductor constituting a semiconductor substrate, a superconducting material (Tco having a characteristic that the electrical resistance is zero or close to zero in the operating temperature region at both ends thereof. That is, the present invention relates to a solid-state element connected by a material having a temperature at which electric resistance is basically zero (this material is called an oxide superconducting material). Then, an electrode portion is provided in which this superconducting material is brought into contact with the semiconductor through an insulating or semi-insulating film having a thickness within a range in which a tunnel current flows.
本発明の超電導素子においては、一対の酸化物超電導材
料にトンネル電流を流し得る厚さの絶縁または半絶縁膜
(以下トンネル電流用膜という)を介して半導体を設け
た。またこのトンネル電流用膜は窒化珪素または炭化珪
素を主成分とし、酸化物超電導材料と超電導膜とが互い
に反応してしまうことに対するブロッキング作用を有す
るとともに、トンネル電流を流しやすいエネルギバンド
巾の小さい材料を用いた。In the superconducting element of the present invention, a semiconductor is provided on a pair of oxide superconducting materials via an insulating or semi-insulating film (hereinafter referred to as a tunnel current film) having a thickness that allows a tunnel current to flow. Further, this film for tunnel current contains silicon nitride or silicon carbide as a main component, has a blocking action against the reaction between the oxide superconducting material and the superconducting film, and is a material with a small energy band width in which a tunnel current easily flows. Was used.
この半導体は、その印加電圧により空乏層を有するた
め、その空乏層の大きさにより一方より他方へ超電導材
料の電極間に電流が流れる。Since this semiconductor has a depletion layer due to its applied voltage, a current flows between the electrodes of the superconducting material from one to the other depending on the size of the depletion layer.
第1図(A),(B),(C) は本発明の固体素子の縦断面図を示
す。1 (A), (B), and (C) are vertical sectional views of the solid-state device of the present invention.
第1図において、非超電導性を有する絶縁基板(1) 上に
一対の酸化物超電導材料(3),(5) を有する。そしてこの
間に半導体(4) を有する。半導体(4) とそれぞれの酸化
物超電導材料とのコンタクト部(電極部)には本発明の
トンネル電流用膜(8),(9) を有する。In FIG. 1, a pair of oxide superconducting materials (3) and (5) are provided on an insulating substrate (1) having non-superconductivity. The semiconductor (4) is provided between them. The tunnel current films (8) and (9) of the present invention are provided at the contact portions (electrode portions) between the semiconductor (4) and the respective oxide superconducting materials.
また半導体(4) 上には絶縁膜(11)を介して制御用電極(1
0)が設けられている。In addition, a control electrode (1) is formed on the semiconductor (4) through an insulating film (11).
0) is provided.
第1図(B) において、半導体基板(1) 上に選択的にフィ
ールド絶縁物(2) を設け、その内部に本発明の電子装置
を設けている。この単結晶半導体基板(1) 上に本発明の
トンネル電流用膜(8),(9) を有し、それに密接して酸化
物超電導材料の電極、リード(3),(5) を有する。またこ
れらを覆うとともに、この半導体(1) の活性領域(4) 上
には絶縁膜(11)を有する。さらに活性半導体領域(4) の
上方の絶縁膜(11)上に制御用電極(10)を有する 第1図(C) において、単結晶半導体基板(1) の上部には
第1図(B) と同様のフィールド絶縁膜(2)を有する。ま
たフィールド絶縁膜(2) で囲まれた内部の半導体領域に
おける中央部(図面中央部に位置し、図面に垂直方向に
はフィールド絶縁膜までその両端が及んでいる)に絶縁
膜(11)、その上の制御用電極(10)を有する。またこの制
御用電極(10)の外周辺は絶縁膜(12)で覆われて、この電
極(10)と酸化物超電導材料(3),(5) とが互いにショート
しないようにしている。これと制御用電極およびその下
の絶縁膜のない半導体上にはトンネル電流用膜(8),(9)
を有する。そしてこの膜上には酸化物超電導材料(3),
(5) の電極、リードとが設けられている。この第1図
(C) においては、制御用電極によりその両端を一致させ
た不純物領域の大部分と酸化物超電導材料とが接してい
る自己接合型とせしめた。In FIG. 1 (B), a field insulator (2) is selectively provided on a semiconductor substrate (1), and the electronic device of the present invention is provided therein. The tunnel current films (8) and (9) of the present invention are provided on the single crystal semiconductor substrate (1), and the electrodes of the oxide superconducting material and the leads (3) and (5) are closely attached to the films. Moreover, while covering these, an insulating film (11) is provided on the active region (4) of the semiconductor (1). Further, in FIG. 1 (C), which has a control electrode (10) on the insulating film (11) above the active semiconductor region (4), the single crystal semiconductor substrate (1) has an upper portion as shown in FIG. 1 (B). It has a field insulating film (2) similar to. In addition, the insulating film (11), which is located in the center of the internal semiconductor region surrounded by the field insulating film (2), is located at the center of the drawing and extends to the field insulating film in the direction perpendicular to the drawing. It has a control electrode (10) on it. The outer periphery of the control electrode (10) is covered with an insulating film (12) so that the electrode (10) and the oxide superconducting materials (3) and (5) are not short-circuited with each other. A tunnel current film (8), (9) is formed on the semiconductor without the control electrode and the insulating film below it.
Have. The oxide superconducting material (3),
The electrodes and leads of (5) are provided. This Figure 1
In (C), the self-junction type is used in which most of the impurity regions whose ends are aligned by the control electrode are in contact with the oxide superconducting material.
「作用」 かかる構造とすることにより、周波数特性に優れ、かつ
実質的に半導体材料と酸化物超電導材料とを互いに密接
させることができた。そしてそれぞれの材料が互いに反
応し、界面に絶縁性のトンネル電流を流さないような厚
さの進行性の信頼性低下を促す絶縁膜が形成されること
がなくなった。"Operation" With such a structure, the frequency characteristics are excellent, and the semiconductor material and the oxide superconducting material can be substantially brought into close contact with each other. Then, the respective materials do not react with each other, and an insulating film that promotes a decrease in reliability of progressive thickness is prevented from being formed at the interface so that an insulating tunnel current does not flow.
本発明において、トンネル電流用膜として窒化珪素およ
び炭化珪素を主成分とする非酸化性膜を用いた。これら
は非酸化物であり、酸素に対するブロッキング効果を有
するとともに、酸化珪素に比べてエネルギバンド巾が小
さい(酸化珪素8eV,窒化珪素5eV,炭化珪素3eV)ため、
トンネル電流を流しやすいという特長も有する。In the present invention, a non-oxidizing film containing silicon nitride and silicon carbide as main components is used as the tunnel current film. These are non-oxides, have a blocking effect on oxygen, and have a smaller energy band width than silicon oxide (silicon oxide 8eV, silicon nitride 5eV, silicon carbide 3eV),
It also has the feature that tunnel current can easily flow.
本発明は、同一基板上に複数個の固体素子を作ることが
でき、かかる素子を設計論理に基づき連結することによ
り超電導集積回路を作らんとした時、その相互配線を抵
抗零で作ることができる。According to the present invention, a plurality of solid-state elements can be formed on the same substrate, and when the elements are connected based on the design logic to make a superconducting integrated circuit, interconnections thereof can be made with zero resistance. it can.
以下に図面に従って実施例を説明する。Embodiments will be described below with reference to the drawings.
「実施例1」 この実施例は第1図(A) の構造を示す。Example 1 This example shows the structure of FIG. 1 (A).
基板としてYSZ(イットリア・スタビライズド・ジルコ
ン) またはチタン酸ストロンチウムを用いた。これはそ
の上にスクリーン印刷法、スパッタ法、MBE(モレキュラ
・ビーム・エピタキシャル)法、CVD(気相反応) 法等を
用いて形成される超電導材料、例えば、(A1-X Bx)yCuzO
w x=0.1 〜1,y=2.0 〜4.0 好ましくは2.5 〜3.5,z=
1.0 〜4.0 好ましくは1.5 〜3.5,w=4.0 〜10.0好まし
くは6〜8を有し、AはY(イットリウム),Gu( ガドリニ
ウム),Yb( イッテルビウム),Eu( ユーロピウム),Tb( テ
ルビウム),Dy( ジスプロシウム),Ho( ホルミウム),Er(
エルビウム),Tm( ツリウム),Lu( ルテチウム),Sc( スカ
ンジウム) またはその他の元素周期表IIIa族の1つま
たは複数種類より選ばれ、BはRa( ラジウム),Ba( バリ
ウム),Sr( ストロンチウム),Ca( カルシウム),Mg( マグ
ネシウム),Be( ベリリウム) の元素周期表IIa族の1つ
または複数種より選ばれた超電導材料、特に例えばYBa2
Cu3O6〜8,YBaSrCu3O6〜8,YBaCaCu3O6〜8等である。ま
たAとして元素周期表におけるランタニド元素またはア
クチニド元素を用い得る。またこれらに珪素、ゲルマニ
ウム、スズ、鉛、インジウム、アンチモン、弗素等を添
加して結晶粒界のバリアを下げ得る。尚、本明細書にお
ける元素周期表は理化学辞典(岩波書店 1963年4月1
日発行)によるものである。YSZ (yttria stabilized zircon) or strontium titanate was used as the substrate. This is a superconducting material formed by screen printing, sputtering, MBE (Molecular Beam Epitaxial), CVD (vapor phase reaction), etc., such as (A 1-X Bx) yCuzO.
wx = 0.1 to 1, y = 2.0 to 4.0, preferably 2.5 to 3.5, z =
1.0 to 4.0, preferably 1.5 to 3.5, w = 4.0 to 10.0, preferably 6 to 8, A is Y (yttrium), Gu (gadolinium), Yb (ytterbium), Eu (europium), Tb (terbium), Dy (dysprosium), Ho (holmium), Er (
Erbium), Tm (thulium), Lu (lutetium), Sc (scandium) or other element selected from one or more kinds of group IIIa of the periodic table, B is Ra (radium), Ba (barium), Sr (strontium) ), Ca (calcium), Mg (magnesium), Be (beryllium), a superconducting material selected from one or more of the group IIa of the periodic table, especially YBa 2
Cu 3 O 6 ~ 8, YBaSrCu 3 O 6 ~ 8, it is YBaCaCu 3 O 6 ~ 8 like. As A, a lanthanide element or an actinide element in the periodic table can be used. Further, silicon, germanium, tin, lead, indium, antimony, fluorine or the like may be added to these to lower the barrier of the grain boundary. In addition, the periodic table of elements in this specification is a dictionary of physics and chemistry (Iwanami Shoten, April 1963 1
Issued daily).
この形成と同時またはその後に、500 〜1200℃の温度で
熱アニールで5〜10時間処理し、その後徐冷して作製し
た。Simultaneously with or after this formation, thermal annealing was performed at a temperature of 500 to 1200 ° C. for 5 to 10 hours, and then gradually cooled.
さらにこれらの上面に水素またはハロゲン元素が添加さ
れた非単結晶半導体(4) を光CVD 法またはプラズマCVD
法で形成した。酸化物超電導材料(3),(5) の間のみ残存
させて活性半導体(4) 領域を作り、これら全体に絶縁膜
(11)を作って、その上に制御用電極(10)を作製した。Furthermore, a non-single crystal semiconductor (4) with hydrogen or a halogen element added to the upper surface of these is subjected to optical CVD or plasma CVD.
Formed by the method. The active semiconductor (4) region is created by leaving only the oxide superconducting materials (3) and (5) between them, and an insulating film is formed over them.
(11) was prepared, and the control electrode (10) was prepared thereon.
次に制御用電極(10)を第2の表面を構成する酸化物超電
導材料または金属、例えば銅または銅とニッケルとの化
合物を真空蒸着法を用いて作製した。出力用の端部(1
8),(19) は酸化物超電導薄膜に密接し、抵抗零の接触が
なくされるべくした。Next, the control electrode (10) was produced by using a vacuum evaporation method with an oxide superconducting material or a metal, such as copper or a compound of copper and nickel, which constitutes the second surface. Output end (1
8) and (19) were designed to be in close contact with the oxide superconducting thin film and eliminate the contact of zero resistance.
第2図はこの実施例での動作を示す。FIG. 2 shows the operation in this embodiment.
この図面で、横軸は第1図に対応した距離を示し、縦軸
はエネルギレベル(ポテンシャル)を示す。In this drawing, the horizontal axis represents the distance corresponding to FIG. 1, and the vertical axis represents the energy level (potential).
第2図(A) において、超電導材料、即ち出力の他端(5)
に電圧を印加する。するとポテンシャル(30)を得る。そ
の結果、電子は(20),(20′) の双方に量子論的な波動
性において存在するが、(20)の方が十分大きいため、電
流としては(22)として観察される。In Fig. 2 (A), the superconducting material, that is, the other end of the output (5)
Voltage is applied to. Then you get the potential (30). As a result, the electron exists in both (20) and (20 ') in quantum wave nature, but (20) is sufficiently large, so it is observed as (22) as a current.
第2図(A) においては制御用電極に何らの電圧も印加さ
れていない。In FIG. 2 (A), no voltage is applied to the control electrode.
第2図(B) において、制御用電極に負の電圧を印加す
る。すると、活性半導体領域(4) のポテンシャル(21)は
第2図(A) の(24)より第2図(B) の(24′) へと移る。
その結果形成された障壁に関連して(20′) は更に小さ
くなり、また(20)は障壁のため極端に小さくなる。かく
して酸化物超電導材料の領域(3) より他の酸化物超電導
材料の領域(5)へと一対の出力用電極間に電圧(30)を印
加して電流(22′) を流さんとすると、実質的に電流は
流れにくくなり、その値は押さえられる。In FIG. 2 (B), a negative voltage is applied to the control electrode. Then, the potential (21) of the active semiconductor region (4) shifts from (24) in FIG. 2 (A) to (24 ') in FIG. 2 (B).
In relation to the resulting barrier, (20 ') is smaller and (20) is extremely small because of the barrier. Thus, when a voltage (30) is applied between the pair of output electrodes from the region (3) of oxide superconducting material to the region (5) of another oxide superconducting material, the current (22 ') is flown: Virtually no current flows, and its value is suppressed.
結果として制御用電極に負の電圧が印加されると電流(2
2′) は小さくなる。As a result, when a negative voltage is applied to the control electrode, the current (2
2 ') becomes smaller.
また第2図(C) は制御用電極に正の電圧(21′) を印加
した場合を示す。電子の遷移確率(20′) は大きくな
り、逆に(20)は小さくなる。しかしこの領域(4) の井戸
は電子で埋められ、(24″)のバリアは(25)に見掛け上の
ポテンシャルに移った後、実質的に消失する。結果とし
て第2図(A) と同じまたはそれに近い電流(22″)が流れ
る。Further, FIG. 2 (C) shows a case where a positive voltage (21 ') is applied to the control electrode. The electron transition probability (20 ') becomes large, and conversely (20) becomes small. However, the well in this region (4) is filled with electrons, and the barrier at (24 ″) virtually disappears after moving to the apparent potential at (25). As a result, it is the same as in FIG. 2 (A). Or a current (22 ″) close to it flows.
かくして入力信号のポテンシャルにより出力電流を検出
できる。この時制御電極下の被膜の抵抗が十分であり、
入力信号を提供するためのエネルギ構造よりも出力信号
を大きく取り出し得るならば増幅をしたこととなり、4
端子素子でありかつ増幅装置とし得る。この出力を電圧
で検出せんとするならば、この出力は直列に抵抗を第2
図(A) に示す如くにして加えれば、その電流より電圧と
して検出できる。即ちインバータを作り得る。Thus, the output current can be detected by the potential of the input signal. At this time, the resistance of the film under the control electrode is sufficient,
If the output signal can be taken out larger than the energy structure for providing the input signal, it means amplification.
It is a terminal element and can be an amplifier. If this output is to be detected as a voltage, this output is connected in series with a second resistor.
If added as shown in Figure (A), it can be detected as voltage from the current. That is, an inverter can be made.
「実施例2」 第1図(B) は本発明の他の実施例を示す。[Embodiment 2] FIG. 1 (B) shows another embodiment of the present invention.
図面において、珪素半導体基板(1) に対し選択的にフィ
ールド絶縁膜(2) を設ける。このフィールド絶縁膜によ
り囲まれた半導体領域内に半導体の活性領域(4),その両
端にトンネル電流用膜(8),(9) を介して酸化物超電導材
料の電極リード(3),(5) が設けられている。In the drawing, a field insulating film (2) is selectively provided on a silicon semiconductor substrate (1). The semiconductor active region (4) is surrounded by this field insulating film, and the electrode leads (3), (5) of the oxide superconducting material are provided at both ends with the tunnel current films (8), (9) interposed. ) Is provided.
これら全体を覆って絶縁膜(11)例えば酸化珪素膜を有す
る。この絶縁膜上のかつ活性半導体領域上に制御用電極
(10)を有する。An insulating film (11), for example, a silicon oxide film is provided so as to cover all of them. A control electrode on this insulating film and on the active semiconductor region
Have (10).
かくして一方の超電導材料(5) より他方の超電導材料
(3) に活性半導体領域を通して流れる電流の量を制御用
電極(10)に印加された電圧により制御せしめた。Thus, one superconducting material (5)
In (3), the amount of current flowing through the active semiconductor region was controlled by the voltage applied to the control electrode (10).
この図面において、トンネル電流用膜(8),(9) はシリコ
ン半導体基板(1) を700 〜950 ℃の高純度アンモニア中
で15〜40分加熱した。するとこのシリコン半導体の表面
を10〜25Åの厚さで窒化珪素膜に変形させることができ
た。この窒化珪素膜は高温で作りかつその温度も酸化物
超電導材料を作る温度にほぼ等しいため、その上面に酸
化物超電導材料を作っている際、同時にこの下地と反応
してしまう等の欠点を有さない。この実施例でも酸化物
超電導材料は実施例1と同じとした。In this figure, for the tunnel current films (8) and (9), the silicon semiconductor substrate (1) was heated in high-purity ammonia at 700 to 950 ° C. for 15 to 40 minutes. Then, the surface of this silicon semiconductor could be transformed into a silicon nitride film with a thickness of 10 to 25 Å. Since this silicon nitride film is formed at a high temperature and its temperature is almost the same as the temperature at which the oxide superconducting material is formed, it has a drawback that it reacts with the base at the same time when the oxide superconducting material is formed on its upper surface. I don't. Also in this example, the oxide superconducting material was the same as in Example 1.
「実施例3」 第1図(C) は本発明の他の実施例を示す。"Embodiment 3" FIG. 1 (C) shows another embodiment of the present invention.
図面において、第1図(B) と同様にシリコン半導体上に
フィード絶縁膜(2) を作った。その後、これらの上に絶
縁膜(11)を熱酸化膜で作った。さらに制御用電極(10)を
酸化物超電導材料、シリコン半導体または金属酸化物で
形成した。さらにこれらをパターニングし、制御用電
極、その下の絶縁膜を構成せしめ、他部を除去した。In the drawing, a feed insulating film (2) was formed on a silicon semiconductor as in FIG. 1 (B). After that, an insulating film (11) was made of a thermal oxide film on these. Further, the control electrode (10) was formed of an oxide superconducting material, a silicon semiconductor or a metal oxide. Further, these were patterned to form a control electrode and an insulating film thereunder, and the other part was removed.
次にこの制御用電極またはその上のフォトレジストをマ
スクとして半導体中にPまたはN型の添加物を多量にイ
オン注入法等により添加して不純物領域(13),(14) を作
った。Next, a large amount of P or N type additive is added to the semiconductor by ion implantation or the like using the control electrode or the photoresist on the mask as a mask to form impurity regions (13) and (14).
絶縁ゲイト型電界効果半導体装置におけるソース、ドレ
インと同質の効果を有する。It has the same effect as the source and drain in the insulating gate type field effect semiconductor device.
制御用電極の外側に絶縁物を形成し、さらにトンネル電
流用被膜(8),(9) を炭化珪素により作製した。この作製
法は、高純度メタンガスを含む不純物気体中で800 〜10
50℃に加熱して、シリコン半導体表面を炭化した。かく
してトンネル電流用膜として10〜30Åの厚さの半絶縁膜
の炭化珪素膜を形成した。同時に添加された不純物をア
ニールし、この領域(13),(14) をPまたはN型の半導体
化せしめた。この不純物濃度は1×1019〜1×1021cm-3
と高濃度とした。An insulator was formed on the outside of the control electrode, and the tunnel current coatings (8) and (9) were made of silicon carbide. This production method is performed in an impurity gas containing high-purity methane gas at 800 to 10
The silicon semiconductor surface was carbonized by heating to 50 ° C. Thus, a semi-insulating silicon carbide film having a thickness of 10 to 30 Å was formed as a tunnel current film. The impurities added at the same time were annealed to make these regions (13) and (14) semiconductors of P or N type. The impurity concentration is 1 × 10 19 to 1 × 10 21 cm -3
And high concentration.
さらにこれらに対し、実施例と同様の酸化物超電導材料
をスパッタ法または電子ビーム蒸着法により形成し、所
望のパターニングをし、酸化物超電導材料の一対の電極
リード(3),(5) を作製した。Further, to these, the same oxide superconducting material as in the example was formed by the sputtering method or the electron beam evaporation method, and the desired patterning was performed to prepare a pair of electrode leads (3) and (5) of the oxide superconducting material. did.
この外側に外部接触用のリード(18),(19) を設けてもよ
い。またさらに酸化物超電導材料として第1層用の超電
導材料を作製した後、これらの全面を絶縁膜で覆い、所
定の位置に穴あけをし、第2層めの酸化物としての酸化
物超電導材料としてもよい。Leads (18), (19) for external contact may be provided on the outer side. Furthermore, after producing a superconducting material for the first layer as an oxide superconducting material, covering the entire surface of these with an insulating film and making holes at predetermined positions, as an oxide superconducting material as the oxide for the second layer. Good.
かくして制御用電極下の一対の超電導材料間の距離(活
性半導体領域の長さ)を1μm以下とすることにより、
1n秒以下の周波数特性を期待し得る。Thus, by setting the distance between the pair of superconducting materials under the control electrode (the length of the active semiconductor region) to be 1 μm or less,
A frequency characteristic of 1 ns or less can be expected.
第1図(C) において、半導体に設けられた不純物領域の
ほとんどすべてに対し、トンネル電流用膜を介して酸化
物超電導材料の電極リードを形成した。かくして不純物
領域を工業的に可能な方法により小さくすることによ
り、より高密度な集積回路とし得る。In FIG. 1 (C), electrode leads made of an oxide superconducting material were formed on almost all of the impurity regions provided in the semiconductor via a tunnel current film. Thus, by making the impurity region smaller by an industrially possible method, a higher density integrated circuit can be obtained.
「効果」 本発明は、これまで酸化物と半導体とが互いに反応して
その界面で絶縁膜を作ってしまうことを防ぎ、いわゆる
超電導材料の半導体とのコンタクトを高信頼性を有して
作製した。特に半導体を単結晶シリコンとすると、その
リードを抵抗零とした超LSI の作製が可能となる。"Effect" The present invention prevents the oxide and the semiconductor from reacting with each other to form an insulating film at the interface so far, and a contact with a semiconductor of a so-called superconducting material is produced with high reliability. . In particular, if the semiconductor is single crystal silicon, it is possible to fabricate a VLSI with a lead having zero resistance.
本発明はMIS 型絶縁ゲイト電界効果半導体装置バイポー
ラ型半導体装置の電極部に用いることが可能である。INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for an electrode portion of a MIS type insulated gate field effect semiconductor device bipolar type semiconductor device.
さらに、この超電導固体素子を同一基板に多数個設け、
集積化させることが可能となった。Furthermore, many superconducting solid-state elements are provided on the same substrate,
It became possible to integrate.
本発明において、半導体と超電導材料との界面にトンネ
ル電流用被膜を用いることにより、周波数特性を下げる
ことなく十分な信頼性を有するアクティブ素子を作るこ
とができた。またこのトンネル電流用被膜の下にイオン
注入法等によりP+またはN+の導電型の半導体装置を設
けてもよい。In the present invention, by using the tunnel current coating on the interface between the semiconductor and the superconducting material, an active element having sufficient reliability could be manufactured without lowering frequency characteristics. A P + or N + conductive type semiconductor device may be provided under the tunnel current coating by an ion implantation method or the like.
第1図は本発明の超電導固体素子の縦断面図を示す。 第2図は本発明の超電導固体素子の動作原理を示す。 FIG. 1 shows a vertical sectional view of a superconducting solid-state element of the present invention. FIG. 2 shows the operating principle of the superconducting solid state element of the present invention.
Claims (3)
ング層を介して設けられた一対の酸化物超電導材料と、
該一対の酸化物超電導材料間において前記半導体基板に
電圧を印加する電極とを有することを特徴とする酸化物
超電導材料を用いた電子装置。1. A semiconductor substrate, and a pair of oxide superconducting materials provided on the semiconductor substrate via a blocking layer.
An electronic device using an oxide superconducting material, comprising: an electrode for applying a voltage to the semiconductor substrate between the pair of oxide superconducting materials.
ング層として窒化珪素または炭化珪素を用いることを特
徴とする酸化物超電導材料を用いた電子装置。2. An electronic device using an oxide superconducting material according to claim 1, wherein silicon nitride or silicon carbide is used as a blocking layer.
ング層として非酸化物を用いることを特徴とする酸化物
超電導材料を用いた電子装置。3. An electronic device using an oxide superconducting material according to claim 1, wherein a non-oxide is used as the blocking layer.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62210863A JPH0634415B2 (en) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | Electronic device using oxide superconducting material |
| EP88307845A EP0305167B1 (en) | 1987-08-24 | 1988-08-24 | Electronic devices utilizing superconducting materials |
| DE3889263T DE3889263T2 (en) | 1987-08-24 | 1988-08-24 | Electronic devices using superconducting materials. |
| CN88106274A CN1014382B (en) | 1987-08-24 | 1988-08-24 | Electronic device utilizing superconducting materials |
| US07/780,441 US5138401A (en) | 1987-08-24 | 1991-10-17 | Electronic devices utilizing superconducting materials |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP62210863A JPH0634415B2 (en) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | Electronic device using oxide superconducting material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6453478A JPS6453478A (en) | 1989-03-01 |
| JPH0634415B2 true JPH0634415B2 (en) | 1994-05-02 |
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| JP62210863A Expired - Fee Related JPH0634415B2 (en) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | Electronic device using oxide superconducting material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0634415B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5978585A (en) * | 1982-10-27 | 1984-05-07 | Hitachi Ltd | Josephson integrated circuit |
| JPS62122287A (en) * | 1985-11-22 | 1987-06-03 | Hitachi Ltd | superconducting transistor |
-
1987
- 1987-08-24 JP JP62210863A patent/JPH0634415B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6453478A (en) | 1989-03-01 |
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