JPH01101678A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH01101678A JPH01101678A JP62260385A JP26038587A JPH01101678A JP H01101678 A JPH01101678 A JP H01101678A JP 62260385 A JP62260385 A JP 62260385A JP 26038587 A JP26038587 A JP 26038587A JP H01101678 A JPH01101678 A JP H01101678A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- film
- semiconductor device
- semiconductor
- superconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体装置に関し、特に超伝導体と半導体
とを複合してなるものにおいて、その性能の向上及び機
能の多様化を実現したものに関するものである。
とを複合してなるものにおいて、その性能の向上及び機
能の多様化を実現したものに関するものである。
従来より、ｍ−ｖ族化合物半導体装置やＳｉ半導体装置
の絶縁膜としては、Ｓｉｎｇ、Ｓ１３ Ｈｍ及びＡｌＯ
３等の無定形薄膜が主に用いられていた。又、ジョセフ
ソン素子や５ＱＵＩＤのような超伝導現象を応用した素
子においても、絶縁膜としては、やはり、Ａ ｌ ｚ
Ｏ３＊ Ｓ １０ ｔ 、３１０などの無定形薄膜が
用いられていた（文献例；早用：応用物理５１．磁１０
（１９８２）１１０４）。
の絶縁膜としては、Ｓｉｎｇ、Ｓ１３ Ｈｍ及びＡｌＯ
３等の無定形薄膜が主に用いられていた。又、ジョセフ
ソン素子や５ＱＵＩＤのような超伝導現象を応用した素
子においても、絶縁膜としては、やはり、Ａ ｌ ｚ
Ｏ３＊ Ｓ １０ ｔ 、３１０などの無定形薄膜が
用いられていた（文献例；早用：応用物理５１．磁１０
（１９８２）１１０４）。
一方、最近、半導体と超伝導体とを組み合わせた新しい
デバイスの研究（文献例；西野他：応用物理５６．患６
（１９８７） ７５２） （文献例：タムラ 他ＪＪ
ＡＰ ２４．Ｎｏ、９ （１９８５）Ｌ７０９）が活発
になりつつあるが、これらに用いられる絶縁膜も、これ
まではいずれも無定形薄膜であって、絶縁膜が結晶であ
ることを特徴とした超伝導体との複合型の半導体装置に
ついては、未だに報告されていない。
デバイスの研究（文献例；西野他：応用物理５６．患６
（１９８７） ７５２） （文献例：タムラ 他ＪＪ
ＡＰ ２４．Ｎｏ、９ （１９８５）Ｌ７０９）が活発
になりつつあるが、これらに用いられる絶縁膜も、これ
まではいずれも無定形薄膜であって、絶縁膜が結晶であ
ることを特徴とした超伝導体との複合型の半導体装置に
ついては、未だに報告されていない。
ところで、最近、液体窒素温度（７７°Ｋ）以上で、超
伝導特性を示す希土類複合酸化物超伝導材料が発見され
た。これは、斜方晶酸素欠損ペロブスカイト構造を有す
る結晶であり、Ｃ軸方向とその垂直方向との超伝導性に
大きな異方性を有している。
伝導特性を示す希土類複合酸化物超伝導材料が発見され
た。これは、斜方晶酸素欠損ペロブスカイト構造を有す
る結晶であり、Ｃ軸方向とその垂直方向との超伝導性に
大きな異方性を有している。
特に、Ｃ軸に垂直方向の臨界電流密度はＣ軸方向のそれ
に比べて著しく大きい（文献例；エノモト他ＪＪＡＰ
２６ Ｎｏ、７（１９８７）Ｌ１２４８） 、この点は
、従来から使用されているＰｂ、Ｎｂ、Ｎｔ）＋ Ｓｎ
。
に比べて著しく大きい（文献例；エノモト他ＪＪＡＰ
２６ Ｎｏ、７（１９８７）Ｌ１２４８） 、この点は
、従来から使用されているＰｂ、Ｎｂ、Ｎｔ）＋ Ｓｎ
。
Ｎｂ、Ｇｅなどと大きく異なっている。
〔発明が解決しようとする問題点〕゛
従来半導体装置は、超伝導体を無定形絶縁膜を介して半
導体と複合していたので、超伝導体は結晶軸がランダム
な方向の多結晶となりやすく、上述した希土類複合酸化
物のような大きな異方性を有する超伝導体の特性を十分
に引き出して用いることができなかった。
導体と複合していたので、超伝導体は結晶軸がランダム
な方向の多結晶となりやすく、上述した希土類複合酸化
物のような大きな異方性を有する超伝導体の特性を十分
に引き出して用いることができなかった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、超伝導体と半導体とを複合してなる半導体装
置において、希土類複合酸化物のような大きな異方性を
有する超伝導体の特性を十分に引き出して用いることが
でき、性能向上及び多機能化を実現することのできる半
導体装置を得ることを目的とする。
たもので、超伝導体と半導体とを複合してなる半導体装
置において、希土類複合酸化物のような大きな異方性を
有する超伝導体の特性を十分に引き出して用いることが
でき、性能向上及び多機能化を実現することのできる半
導体装置を得ることを目的とする。
この発明に係る半導体装置は、希土類複合酸化物超伝導
体膜を■族フフ化物絶縁体膜を介して半導体基板上に複
合するようにしたものである。
体膜を■族フフ化物絶縁体膜を介して半導体基板上に複
合するようにしたものである。
この発明においては、■族フッ化物絶縁体結晶は、希土
類複合酸化物超伝導体結晶との間の実質的な格子不整合
を小さ（でき、かつその熱膨張係数も該超伝導体結晶の
値に近い値にできるので、上記絶縁体結晶膜上に上記超
伝導体結晶膜をエピタキシャル成長して形成すると、上
記超伝導体結晶膜の結晶方位は揃うこととなり、上記希
土類複合酸化物超伝導体材料のＣ軸配向性制御ないしは
単結晶エピタキシャル成長を実現でき、該超伝導体材料
の特性を十分に引き出して用いることができ、装置の性
能向上、多機能化を図ることができる。
類複合酸化物超伝導体結晶との間の実質的な格子不整合
を小さ（でき、かつその熱膨張係数も該超伝導体結晶の
値に近い値にできるので、上記絶縁体結晶膜上に上記超
伝導体結晶膜をエピタキシャル成長して形成すると、上
記超伝導体結晶膜の結晶方位は揃うこととなり、上記希
土類複合酸化物超伝導体材料のＣ軸配向性制御ないしは
単結晶エピタキシャル成長を実現でき、該超伝導体材料
の特性を十分に引き出して用いることができ、装置の性
能向上、多機能化を図ることができる。
を示す０図において、１は半導体基板、ここではＧａＡ
ｓ基板、２はＧａＡｓ基板１上にエピタキシャル成長さ
れた、螢石型構造の■族フッ化物混晶からなる絶縁膜、
ここではＢａ、、−，３ｒ、ＣａｙＦｚ膜、３は斜方晶
酸素欠損ペロブスカイト構造の希土類複合酸化物超伝導
体からなる膜、ここではＹＢａ、Ｃｕ、Ｏツーδ膜であ
る。
ｓ基板、２はＧａＡｓ基板１上にエピタキシャル成長さ
れた、螢石型構造の■族フッ化物混晶からなる絶縁膜、
ここではＢａ、、−，３ｒ、ＣａｙＦｚ膜、３は斜方晶
酸素欠損ペロブスカイト構造の希土類複合酸化物超伝導
体からなる膜、ここではＹＢａ、Ｃｕ、Ｏツーδ膜であ
る。
そして、Ｂａ＋−ｘ−ｙ ３ｒ、ｌＣａ、Ｆｚ膜２は、
分子線エピタキシー法やクラスターイオンビーム法など
の蒸着により、ＧａＡｓ基板１上にエピタキシャル成長
して形成され、Ｙ Ｂ ａ ｚ Ｃｕ ３０７−δ膜３
は、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法。
分子線エピタキシー法やクラスターイオンビーム法など
の蒸着により、ＧａＡｓ基板１上にエピタキシャル成長
して形成され、Ｙ Ｂ ａ ｚ Ｃｕ ３０７−δ膜３
は、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法。
分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、熱
ＣＶＤ法、プラズマエンハンストＣＶＤ法。
ＣＶＤ法、プラズマエンハンストＣＶＤ法。
光ＣＶＤ法などにより、Ｂａ１−ｘ−１１Ｓ ｒＸ Ｃ
ａ。
ａ。
Ｆ２エピタキシャル絶縁膜２上に堆積して形成される。
ところで、−例として混晶比をｘ ＝ ０．９５＋ ｙ
＝ ０゜０５と設定した場合のＢ ａ １−ｚ−ｙ
Ｓ ｒ Ｘ Ｃａｙ Ｆ ｔエピタキシャル絶縁膜とＹ
Ｂａ ｚ Ｃｕ ３０ ？−δ膜の格子定数及び熱膨張
系数を表１に示す。
＝ ０゜０５と設定した場合のＢ ａ １−ｚ−ｙ
Ｓ ｒ Ｘ Ｃａｙ Ｆ ｔエピタキシャル絶縁膜とＹ
Ｂａ ｚ Ｃｕ ３０ ？−δ膜の格子定数及び熱膨張
系数を表１に示す。
表１
表１かられかるように、ＹＢａｚ Ｃｕ３０７−δのａ
軸及びｂ軸の格子定数ａ、ｂの値を１．５倍した値は、
Ｂ ａｓ−ｘ−ｙ Ｓ ｒｘ Ｃａ、 Ｆｔ （Ｘ−
０゜９５、ｙ＝０．０５）の格子定数ａとそれぞれ１％
以内の誤差で等しく、また、ＹＢａ、Ｃｕ、０７−δの
Ｃ軸の格子定数Ｃはｒ Ｂ ａｓ−ｘ−ｙ Ｓ ！”ｘ
Ｃａｙ Ｆｇ（ｘ ＝０．９５．ｙ＝０．０５）の格
子定数ａの値を２倍にした値に、やはり１％以内の誤差
で等しく、両者の実質的な格子不整合は極めて小さい。
軸及びｂ軸の格子定数ａ、ｂの値を１．５倍した値は、
Ｂ ａｓ−ｘ−ｙ Ｓ ｒｘ Ｃａ、 Ｆｔ （Ｘ−
０゜９５、ｙ＝０．０５）の格子定数ａとそれぞれ１％
以内の誤差で等しく、また、ＹＢａ、Ｃｕ、０７−δの
Ｃ軸の格子定数Ｃはｒ Ｂ ａｓ−ｘ−ｙ Ｓ ！”ｘ
Ｃａｙ Ｆｇ（ｘ ＝０．９５．ｙ＝０．０５）の格
子定数ａの値を２倍にした値に、やはり１％以内の誤差
で等しく、両者の実質的な格子不整合は極めて小さい。
また、熱膨張係数についても、両者は比較的近い値を有
している。従って、本実施例では、Ｂａｔ−ｘ−アＳｒ
、Ｃａ、Ｆ、膜上にエピタキシャル成長したＹＢａ ｚ
Ｃｕ ３０？−６膜を結晶方位のそろった、品質の良
い結晶膜として得ることができる。ただし、Ｅ３ａｌ−
に−ｙ ５ｒＸＣａｙ Ｆｚの混晶比の値ｘ、 ｙは
、ここでは−例としてｘ ＝０．９５．ｙ−０，０５と
したが、これは堆積する超伝導体膜の結晶性などを考慮
して、該超伝導体材料との間の実質的な格子不整合が小
さくなり、かつ熱膨張係数も比較的近い値となるような
最適な値に調整することが必要である。
している。従って、本実施例では、Ｂａｔ−ｘ−アＳｒ
、Ｃａ、Ｆ、膜上にエピタキシャル成長したＹＢａ ｚ
Ｃｕ ３０？−６膜を結晶方位のそろった、品質の良
い結晶膜として得ることができる。ただし、Ｅ３ａｌ−
に−ｙ ５ｒＸＣａｙ Ｆｚの混晶比の値ｘ、 ｙは
、ここでは−例としてｘ ＝０．９５．ｙ−０，０５と
したが、これは堆積する超伝導体膜の結晶性などを考慮
して、該超伝導体材料との間の実質的な格子不整合が小
さくなり、かつ熱膨張係数も比較的近い値となるような
最適な値に調整することが必要である。
このように、本実施例では、Ｂ ａ ｒ−ｘ−ｙ Ｓ
ｒ。
ｒ。
Ｃａ、Ｆ、エピタキシャル絶縁膜２上に形成されたＹＢ
ａｔ Ｃｕ、０７−δ膜３は、Ｃ軸配向制御ないしは単
結晶エピタキシャル成長されるため、Ｃ軸に垂直な方向
に関しては、極めて良好な超伝導特性を示すこととなる
。したがって、例えば、ＧａＡｓのＭＥＳＦＥＴやＨＥ
ＭＴ、ＨＥＴ、ＰＢＴなどのトランジスタ又は集積回路
の配線として、ＹＢａｘ Ｃｕ３０？−δ膜を用い、そ
のＣ軸に垂直な方向を配線として有効に利用すれば、半
導体装置の動作速度を制限する要因の一つである配線の
遅延時間を大幅に低減でき、高速の半導体装置を得るこ
とができる。また、ＹＢａｔＣｕ、Ｏ，−δ膜を配線材
料として利用するのみならず、これをＢａ、−ｘ−、Ｓ
ｒｘ Ｃａｙ７絶縁膜により電気的に分離した形で超伝
導機能素子とし、基板のＧａＡｓ機能素子と複合使用す
ることもできるのは、もちろんである。
ａｔ Ｃｕ、０７−δ膜３は、Ｃ軸配向制御ないしは単
結晶エピタキシャル成長されるため、Ｃ軸に垂直な方向
に関しては、極めて良好な超伝導特性を示すこととなる
。したがって、例えば、ＧａＡｓのＭＥＳＦＥＴやＨＥ
ＭＴ、ＨＥＴ、ＰＢＴなどのトランジスタ又は集積回路
の配線として、ＹＢａｘ Ｃｕ３０？−δ膜を用い、そ
のＣ軸に垂直な方向を配線として有効に利用すれば、半
導体装置の動作速度を制限する要因の一つである配線の
遅延時間を大幅に低減でき、高速の半導体装置を得るこ
とができる。また、ＹＢａｔＣｕ、Ｏ，−δ膜を配線材
料として利用するのみならず、これをＢａ、−ｘ−、Ｓ
ｒｘ Ｃａｙ７絶縁膜により電気的に分離した形で超伝
導機能素子とし、基板のＧａＡｓ機能素子と複合使用す
ることもできるのは、もちろんである。
なお、上記実施例では、希土類複合酸化物超伝導体とし
て、ＹＢａ２Ｃｕ、０−ｒ−δについてのみ示したが、
Ｙの代わりにＬａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ。
て、ＹＢａ２Ｃｕ、０−ｒ−δについてのみ示したが、
Ｙの代わりにＬａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ。
Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈａ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂのいずれかを用い
てもよい。ただし、この時、Ｂ ａ ＋−ｘ−ｙ ５ｒ
ｘｃａｙＦ２膜の混晶比の値Ｘｌ ｙは、格子定数の
値を考慮して、希土類複合酸化物超伝導体との間の実質
的な格子不整合が小さくなり、かつ熱膨張係数も比較的
近い値となるような最適な値に調整することが必要であ
る。
てもよい。ただし、この時、Ｂ ａ ＋−ｘ−ｙ ５ｒ
ｘｃａｙＦ２膜の混晶比の値Ｘｌ ｙは、格子定数の
値を考慮して、希土類複合酸化物超伝導体との間の実質
的な格子不整合が小さくなり、かつ熱膨張係数も比較的
近い値となるような最適な値に調整することが必要であ
る。
また、上記実施例では、半導体結晶として、ＧａＡｓを
用いたが、これは他の■−Ｖ族化合物半導体であるＩｎ
ｐ、Ｉ ｎＡｓ、ＡＪＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＳｂなど
、または■族生導体のＳｔ又はＧｓを用いてもよい。た
だし、この時も、Ｂａｔ−＊−ｙ Ｓ ｒｚ Ｃａ、Ｆ
ｇ膜の混晶比の値ｘ、ｙは、格子定数の値を考慮して最
適値を選ぶとともに、膜厚方向に連続的ないしは不連続
的に変えていくといった手段も必要である。
用いたが、これは他の■−Ｖ族化合物半導体であるＩｎ
ｐ、Ｉ ｎＡｓ、ＡＪＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＳｂなど
、または■族生導体のＳｔ又はＧｓを用いてもよい。た
だし、この時も、Ｂａｔ−＊−ｙ Ｓ ｒｚ Ｃａ、Ｆ
ｇ膜の混晶比の値ｘ、ｙは、格子定数の値を考慮して最
適値を選ぶとともに、膜厚方向に連続的ないしは不連続
的に変えていくといった手段も必要である。
以上のように、この発明の半導体装置によれば、希土類
複合酸化物超伝導体膜を■族フッ化物絶縁体膜を介して
半導体基板上に複合したので、大きな異方性を有する上
記超伝導体の特性を十分に引き出すことができ、半導体
装置の性能向上及び多機能化を図ることができる効果が
ある。
複合酸化物超伝導体膜を■族フッ化物絶縁体膜を介して
半導体基板上に複合したので、大きな異方性を有する上
記超伝導体の特性を十分に引き出すことができ、半導体
装置の性能向上及び多機能化を図ることができる効果が
ある。
を示す断面図である。
１は半導体基板、２は■族フッ化物絶縁体膜、３は希土
類複合酸化物超伝導体膜である。
類複合酸化物超伝導体膜である。
Claims (4)
- （１）超伝導体と半導体とを複合してなる半導体装置に
おいて、 III−Ｖ族半導体結晶、Ｓｉ結晶、又はＧｅ結晶のいず
れかからなる半導体基板上に、II族フッ化物絶縁体結晶
膜をエピタキシャル成長して形成し、該膜上に希土類複
合酸化物超伝導体結晶膜をエピタキシャル成長して形成
してなることを特徴とする半導体装置。 - （２）上記II族フッ化物絶縁体結晶は、螢石型構造を有
するものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の半導体装置。 - （３）上記希土類複合酸化物超伝導体結晶は、斜方晶酸
素欠損ペロブスカイト構造を有するものであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の半導体
装置。 - （４）上記III−Ｖ族半導体結晶は、ジンクブレンド構
造を有するものであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項ないし第３項のいずれかに記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62260385A JPH01101678A (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62260385A JPH01101678A (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01101678A true JPH01101678A (ja) | 1989-04-19 |
Family
ID=17347184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62260385A Pending JPH01101678A (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01101678A (ja) |
-
1987
- 1987-10-15 JP JP62260385A patent/JPH01101678A/ja active Pending
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