JPH01280369A - Semiconductor substrate having superconductor layer - Google Patents
Semiconductor substrate having superconductor layerInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、半導体基板に関する。より詳細には、少なく
とも１層の超電導体層を有する半導体単結晶基板に関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to semiconductor substrates. More specifically, the present invention relates to a semiconductor single crystal substrate having at least one superconductor layer.
本発明の半導体基板は上記超電導体層を半導体集積回路
の線材料として用いるだけで無く、上記超電導体にジョ
セフソン結合を形成したジョセフソン素子あるいは超電
導体と半導体とを組み合わせた超電導トランジスタやホ
ットエレクトロントランジスタ等の素子の材料として用
いることができる。The semiconductor substrate of the present invention not only uses the superconductor layer as a line material for a semiconductor integrated circuit, but also a Josephson element in which a Josephson bond is formed in the superconductor, a superconducting transistor in which a superconductor and a semiconductor are combined, and a hot electron It can be used as a material for elements such as transistors.
従来の技術
従来の半導体集積回路はシリコン等の半導体単結晶基板
上に絶縁膜を形成してパターニングを施し、熱拡散、イ
オン注入等で不純物をドープすることにより必要な素子
を作製し、金属を蒸着させて配線している。Conventional technology Conventional semiconductor integrated circuits are made by forming an insulating film on a semiconductor single crystal substrate such as silicon, patterning it, doping with impurities by thermal diffusion, ion implantation, etc. to fabricate the necessary elements, and then metal. Wiring is done by vapor deposition.
上記金属配線パターンは、蒸着で形成されるため断面積
が非常に微小となり、信号電流のロスがあった。Since the metal wiring pattern is formed by vapor deposition, its cross-sectional area is extremely small, resulting in loss of signal current.
また、超電導体と半導体とを組み合わせた超電導トラン
ジスタやホットエレクトロントランジスタ等の集積回路
來子は概念的には提案されているが複合酸化物超電導材
料を具体的に用いたものは作製されていない。Furthermore, although integrated circuits such as superconducting transistors and hot electron transistors that combine superconductors and semiconductors have been conceptually proposed, none have been manufactured using composite oxide superconducting materials specifically.
発明が解決しようとする課題
半導体集積回路の金属配線パターンは、蒸着等で形成さ
れるため断面積が微小で信号電流のロスが避けられなか
った。また、半導体集積回路の動作速度を向上させるに
は、素子そのものの動作速度を向上させることも重要で
あるが、配線における信号伝播速度を向上させることも
必要である。Problems to be Solved by the Invention The metal wiring patterns of semiconductor integrated circuits are formed by vapor deposition or the like, so their cross-sectional area is minute, and loss of signal current is unavoidable. Furthermore, in order to improve the operating speed of a semiconductor integrated circuit, it is important to improve the operating speed of the element itself, but it is also necessary to improve the signal propagation speed in wiring.
ところが、従来の半導体集積回路では配線部分における
ロスのため信号伝播速度を向上させるのに限界があった
。また、配線部分におけるロスのため素子の集積度があ
がり高密度化が進むと、消費電力が上昇し、それに伴う
発熱のため集積度の限界も自ずから決まってしまってい
た。However, in conventional semiconductor integrated circuits, there is a limit to improving the signal propagation speed due to loss in the wiring portion. Furthermore, as the degree of integration of elements increases due to loss in wiring portions and density increases, power consumption increases, and the heat generated thereby naturally limits the degree of integration.
さらに、超電導体と半導体とを組み合わせた超電導トラ
ンジスタやホットエレクトロントランジスタ、ＦＥＴ等
の素子を形成する場合には半導体単結晶基板上に超電導
材料の層を均一に形成した基板が必須であるが、従来の
Ｎｂ系の超電導材料では半導体基板上に超電導材料の層
を均一に形成したものはなかった。また、金属系超電導
体は、臨界温度が低く実用的でなかった。Furthermore, when forming elements such as superconducting transistors, hot electron transistors, and FETs that combine superconductors and semiconductors, a substrate with a uniform layer of superconducting material formed on a semiconductor single crystal substrate is essential. Among the Nb-based superconducting materials, there has been no one in which a layer of superconducting material is uniformly formed on a semiconductor substrate. Furthermore, metal-based superconductors have low critical temperatures and are not practical.
本発明の目的は、上記の問題を解決して半導体単結晶基
板上に、臨界温度を始めとする超電導特性が優れた複合
酸化物超電導体薄膜層を有する半導体基板を提供するこ
とにある。An object of the present invention is to solve the above problems and provide a semiconductor substrate having a composite oxide superconductor thin film layer having excellent superconducting properties including critical temperature on a semiconductor single crystal substrate.
課題を解決するための手段
本発明に従うと、ＩｎＡｌＡｓ単結晶上に形成されてい
るＺｒＯ□またはＭｇＯからなるバッファ層を具備する
基板上に、複合酸化物超電導体よりなる薄膜層が形成さ
れていることを特徴とする超電導体層を有する半導体基
板が提供される。Means for Solving the Problems According to the present invention, a thin film layer made of a composite oxide superconductor is formed on a substrate provided with a buffer layer made of ZrO□ or MgO formed on an InAlAs single crystal. A semiconductor substrate having a superconductor layer characterized by the following is provided.
本発明においては、上記Ｚｒ○２またはＭｇＯのバッフ
ァ層の厚さは、５０〜１０００人であることが好ましい
。また、上記ＺｒＣｈまたはＭｇＯのバッファ層の結晶
構造は以下のいずれかであることが好ましい。In the present invention, the thickness of the Zr○2 or MgO buffer layer is preferably 50 to 1,000. Further, the crystal structure of the ZrCh or MgO buffer layer is preferably one of the following.
ｌ、ＺｒＯ２またはＭｇＯバッファ層がアモルファス構
造であること。l, the ZrO2 or MgO buffer layer has an amorphous structure.
２、ＺｒＯ２バッファ層が正方晶であって、（１００）
面が表面となる配向性を有するか、または（１００）面
が表面となる単結晶であること。2. The ZrO2 buffer layer is tetragonal and (100)
It has an orientation in which the plane is the surface, or it is a single crystal in which the (100) plane is the surface.
３、ＺｒＯ２バッファ層が立方晶であって、（１００）
面が表面となる配向性を有するか、または（１００）面
が表面となる単結晶であること。3. The ZrO2 buffer layer is cubic crystal, (100)
It has an orientation in which the plane is the surface, or it is a single crystal in which the (100) plane is the surface.
４、Ｍｇ○２バッファ層が（１００）面が表面となる配
向性を有するか、または（１００）面が表面となる単結
晶であること。4. The Mg○2 buffer layer has an orientation with the (100) plane as the surface, or is a single crystal with the (100) plane as the surface.
５、ＭｇＣｈバッファ層が（１１１）面が表面となる配
向性を有するか、または（１１１）面が表面となる単結
晶であること。5. The MgCh buffer layer has an orientation with the (111) plane as the surface, or is a single crystal with the (111) plane as the surface.
本発明に従うと、上記超電導体は複合酸化物超電導材料
によって形成されているのが好ましい。According to the invention, the superconductor is preferably formed of a composite oxide superconducting material.
この複合酸化物超電導材料としては公知の任意の材料を
用いることができる。例えば、
式：（αＩ−Ｘβｘ）ＴｙＯ−
（但し、αは周期律表ＩＩａ族に含まれる元素であり、
βは周期律表［［ａ族に含まれる元素であり、γは周期
律表Ｉｂ、ｎｂ、ｍｂ、ｒＶａおよび■ａ族から選択さ
れる少なくとも一つの元素であり、ｘＳｙＳｚはそれぞ
れ０．１≦Ｘ≦０．９．０．４≦ｙ≦３．０．１≦２≦
５を満たす数である）
で示されるペロブスカイト型または擬似ペロブスカイト
型酸化物を主体としていると考えられる複合酸化物が好
ましい。Any known material can be used as this composite oxide superconducting material. For example, the formula: (αI-Xβx)TyO- (where α is an element included in Group IIa of the periodic table,
β is an element included in group a of the periodic table, γ is at least one element selected from groups Ib, nb, mb, rVa and ■a of the periodic table, and xSySz is each 0.1≦ X≦0.9.0.4≦y≦3.0.1≦2≦
A composite oxide that is considered to be mainly composed of a perovskite-type or pseudo-perovskite-type oxide represented by the formula (a number satisfying 5) is preferable.
上記周期律表ＩＩａ族元素αとしては、Ｂａ、 Ｓｒ、
Ｃａｚ Ｍｇ５Ｂｅ等が好ましく、例えば、Ｂａ、 Ｓ
ｒを挙げることができ、この元素αの１０〜８０％をＭ
ｇ、Ｃａ。The Group IIa elements α of the periodic table include Ba, Sr,
Caz Mg5Be etc. are preferable, for example, Ba, S
r, and 10 to 80% of this element α is M
g, Ca.
Ｓｒから選択された１種または２種の元素で置換するこ
ともできる。また上記周期律表ＩＩＩａ族元素βはとし
ては、Ｙの他しａＳＳｃ、 Ｃｅ、 Ｇｄ、 Ｈｏ、Ｂ
５ Ｔｍ。It can also be replaced with one or two elements selected from Sr. In addition to Y, the group IIIa element β of the periodic table includes aSSc, Ce, Gd, Ho, and B.
5 Tm.
Ｙｂ、 ｌｕ等ランタノイド元素が好ましく、例えばＹ
ｌＬａ、 Ｈｏとすることができ、この元素βのうち、
１０〜８０％をＳｃまたはランタノイド元素から選択さ
れた１種または２種の元素で置換することもできる。Lanthanide elements such as Yb and lu are preferred, for example Y
lLa, Ho, and among this element β,
It is also possible to substitute 10 to 80% with one or two elements selected from Sc or lanthanide elements.
前記元素γは一般にＣｕであるが、その一部を周期律表
Ｉ ｂ、ＩＩｂ、ｌｌＩｂ、ｒＶａおよび■ａ族から選
択される他の元素、例えば、Ｔｉ、 Ｖ等で置換するこ
ともできる。具体的には、
Ｙ＋ＢａｚＣｕ３０７４、Ｌａ＋Ｂａ２Ｃｕ３０７−Ｘ
％１ａｌｓｒ２ｃｕ３０７−ｘ、Ｈｏ１Ｂａ２Ｃｕ３０
７−ＸＮＮｄ ＋Ｂａ２Ｃｕ３０、−ｘ、Ｓｍ＋Ｂａ２
Ｃｕ、 ０７−Ｘ、８ｕ ｌ ＢａｚＣｕ＋ Ｏｑ−ｘ
、 Ｇｄ ＋Ｂａ２Ｃｕ＊ ０７−Ｘ 。The element γ is generally Cu, but a part of it can be replaced with other elements selected from groups Ib, IIb, llIb, rVa and ■a of the periodic table, such as Ti, V, etc. Specifically, Y+BazCu3074, La+Ba2Cu307-X
%1alsr2cu307-x,Ho1Ba2Cu30
7-XNNd +Ba2Cu30, -x, Sm+Ba2
Cu, 07-X, 8ul BazCu+ Oq-x
, Gd + Ba2Cu* 07-X.
Ｄｙ、Ｂａ２Ｃｕ、○Ｔ−Ｘ％ Ｅｒ１Ｂａ２Ｃｕ３ｏ
７−Ｘ％Ｙｂ＋Ｂａ２ＣＬＩ３Ｃｈ−ｘ
（ただしＸはＱ＜ｘ＜ｌを満たす数である）で表される
複合酸化物超電導体が好ましい。Dy, Ba2Cu, ○T-X% Er1Ba2Cu3o
A composite oxide superconductor represented by 7-X% Yb+Ba2CLI3Ch-x (where X is a number satisfying Q<x<l) is preferable.
また、本発明においては、
式 ： Ｄｔ （Ｅ＋−ｔｔ＋ｃａａ）ａｃｕｎｏ
、＋申（ここで、ＤはＢｉまたはＴ１であり、ＥはＤが
８１のときはＳｒであり、ＤｉｆｉＴｌのときはＢａで
あり、１＝４であり、ｍは６≦ｍ≦１０を満たし、ｎは
４≦ｎ≦８を満たし、ｐ＝ （３１＋２ｍ＋２ｎ） ／
２であり、＃は０ ＜＃＜ １を満たし、＊は−２≦
＊≦２を満たす数を表す）
で表される組成の、
Ｂ１４Ｓｒ４Ｃａ４Ｃｕ６０２ｏ−（ただし＊は一２≦
＊≦＋２を満たす数を表す）
Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０１Ｑ＋＊ （ただし＊は一
２≦＊≦＋２を満たす数を表す）
’ｒ１４Ｄａ４Ｃａ４Ｃｕ６０ｚｏ＋＊ （ただし＊ｔ
ｉ−２≦＊≦＋２を満たす数を表す）
または
Ｔｌ２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３０＋ｏ ＋＊ （ただし＊は
一２≦＊≦＋２を満たす数を表す）
等で示される複合酸化物を主とした混合相と考えられる
超電導体を用いることも好ましいが、上記いずれかの複
合酸化物の単相であってもよい。Further, in the present invention, the formula: Dt (E+-tt+caa)acuno
, + Mon (Here, D is Bi or T1, E is Sr when D is 81, Ba is when DifiTl, 1=4, and m satisfies 6≦m≦10. , n satisfies 4≦n≦8, p= (31+2m+2n) /
2, # satisfies 0 <#< 1, and * satisfies -2≦
*represents a number that satisfies ≦2) B14Sr4Ca4Cu602o- (where * represents a number that satisfies 1≦2)
*Represents a number that satisfies ≦+2) Bi2Sr2Ca2Cu301Q+* (However, * represents a number that satisfies -2≦*≦+2) 'r14Da4Ca4Cu60zo+* (However, *t
A superconductor that is considered to be a mixed phase mainly composed of complex oxides represented by: It is also preferable to use a single phase of any of the above complex oxides.
上記ＺｒＯ□またはＭｇＯバッファ層は、上記Ｉｎ＾Ｉ
Ａｓ基板の（１００）面上に形成されていることが有利
である。The above ZrO□ or MgO buffer layer is made of the above In^I
It is advantageous that it is formed on the (100) plane of the As substrate.
作用
本発明の超電導体層を有する半導体基板は、半導体単結
晶基板上に、Ｚｒ０ｚまたはＭｇＯからなるバッファ層
を介して複合酸化物超電導体層が形成されているところ
にその主要な特徴がある。すなわち、本発明の超電導体
層を有する半導体基板は、従来のものと異なり、単に半
導体と複合酸化物超電導体を組み合わせただけでなく、
半導体と複合酸化物超電導体との界面状態を改善するバ
ッファ層を備えている。Function The main feature of the semiconductor substrate having a superconductor layer of the present invention is that a composite oxide superconductor layer is formed on a semiconductor single crystal substrate via a buffer layer made of ZrOz or MgO. That is, unlike conventional ones, the semiconductor substrate having a superconductor layer of the present invention is not only a combination of a semiconductor and a composite oxide superconductor;
It includes a buffer layer that improves the interface state between the semiconductor and the composite oxide superconductor.
従来の超電導体層を有する半導体基板は、半導体基板上
に単に複合酸化物超電導体薄膜を形成しただけであった
。そのため、半導体と複合酸化物超電導体との界面状態
は、不安定であり、半導体デバイスとして機能しなかっ
たり、特性が悪いものがほとんどであった。A conventional semiconductor substrate having a superconductor layer is simply a composite oxide superconductor thin film formed on a semiconductor substrate. Therefore, the interface state between the semiconductor and the composite oxide superconductor is unstable, and most devices do not function as a semiconductor device or have poor characteristics.
本発明においては、半導体単結晶上にＺｒＯ□またはＭ
ｇＯからなるバッファ層を設け、さらにその上に複合酸
化物超電導体薄膜を形成しているため、従来のものと比
較して、界面の状態が大幅に改善され、半導体デバイス
としての特性も向上した。In the present invention, ZrO□ or M is deposited on a semiconductor single crystal.
By providing a buffer layer made of gO and further forming a composite oxide superconductor thin film on top of it, the interface condition has been significantly improved compared to conventional ones, and the characteristics as a semiconductor device have also been improved. .
本発明において、上記バッファ層を形成する２ｒＯまた
はＭｇＯの結晶構造は、以下のいずれかであることが好
ましい。In the present invention, the crystal structure of 2rO or MgO forming the buffer layer is preferably one of the following.
１、ｌｒＯ□またはＭｇＯバッファ層がアモルファス構
造であること。1. The lrO□ or MgO buffer layer has an amorphous structure.
２、ＺｒＣｈバッファ層が正方晶であって、（１００）
面が表面となる配向性を有するか、または（１００）面
が表面となる単結晶であること。2. The ZrCh buffer layer is tetragonal and (100)
It has an orientation in which the plane is the surface, or it is a single crystal in which the (100) plane is the surface.
３、ＺｒＯ□バッファ層が立方晶であって、（１００）
面が表面となる配向性を有するか、または（１００）面
が表面となる単結晶であること。3. The ZrO□ buffer layer is cubic crystal, (100)
It has an orientation in which the plane is the surface, or it is a single crystal in which the (100) plane is the surface.
４、ＭｇＣｈバッファ層が（１００）面が表面となる配
向性を有するか、または（１００）面が表面となる単結
晶であること。4. The MgCh buffer layer has an orientation with the (100) plane as the surface, or is a single crystal with the (100) plane as the surface.
５、ＭｇＯ２バッファ層が（１１１）面が表面となる配
向性を有するか、または（１１１）面が表面となる単結
晶であること。5. The MgO2 buffer layer has an orientation with the (111) plane as the surface, or is a single crystal with the (111) plane as the surface.
これは、複合酸化物超電導体の結晶性を向上させるため
で、上記の結晶構造のバッファ層上に形成された複合酸
化物超電導体薄膜は、結晶のＣ軸２ が基板成膜面に平
行に近い角度で揃う配向性を有するため特定の面方向お
よび深さ方向の臨界電流密度Ｊｃが向上する。This is to improve the crystallinity of the composite oxide superconductor, and the composite oxide superconductor thin film formed on the buffer layer with the above crystal structure has a C-axis 2 of the crystal parallel to the substrate deposition surface. Since the crystals have orientation properties that are aligned at close angles, the critical current density Jc in a specific surface direction and depth direction is improved.
本発明の超電導体層を有する半導体基板は、配線部を従
来の金属から複合酸化物超電導体に置き換えた半導体集
積回路基板としてのみ使用できるだけでなく、複合酸化
物超電導体の部分にジョセフソン接合を形成した半導体
デバイスあるいは半導体基板と超電導体とを組み合わせ
た超電導トランジスタや熱電子トランジスタのような新
規な半導体素子を形成するためのデバイス用材料として
も用いることができる。The semiconductor substrate having the superconductor layer of the present invention can not only be used as a semiconductor integrated circuit board in which the wiring part is replaced with a composite oxide superconductor from conventional metal, but also can be used as a semiconductor integrated circuit board in which the wiring part is replaced with a composite oxide superconductor. It can also be used as a device material for forming semiconductor devices or new semiconductor elements such as superconducting transistors and thermionic transistors in which a semiconductor substrate and a superconductor are combined.
本発明の超電導体層を有する半導体基板に使用する複合
酸化物超電導体としては、ＹＢＣＯと称されるＹ Ｉ
Ｂａ２Ｃｕ３０、−ｘで代表されるような多層ぺｂブス
カイト結晶構造を有する複合酸化物超電導体、
Ｂ１４Ｓｒ４Ｃａ、Ｃｕ６０□ｎ＋＊ （ただし＊は一
２≦＊≦＋２を満たす数を表す）
で示される複合酸化物超電導体、またはＴ１４Ｂａ４Ｃ
ａ４ＣｕＢＯｚｏ−＊ （ただし＊は一２≦＊≦＋２を
満たす数を表す）
で示される複合酸化物超電導体等が好ましい。しかしな
がら、本発明で使用される超電導体はこれらに限定され
るものではなく、公知の超電導体の任意のものを使用す
ることが可能である。The composite oxide superconductor used in the semiconductor substrate having a superconductor layer of the present invention is YBCO.
A composite oxide superconductor with a multilayer pebskite crystal structure represented by Ba2Cu30, -x, a composite represented by B14Sr4Ca, Cu60□n+* (where * represents a number satisfying 12≦*≦+2) Oxide superconductor, or T14Ba4C
A composite oxide superconductor represented by a4CuBOzo-* (where * represents a number satisfying -2≦*≦+2) is preferable. However, the superconductor used in the present invention is not limited to these, and any known superconductor can be used.
また、半導体単結晶基板と複合酸化物超電導体の界面の
状態を改善するために設ける１ｒ０２ またはＭｇＯバ
ッファ層を形成するには、スパッタリング、イオンブレ
ーティング、分子線エピタキシー、ＣＶＤ （化学的気
相反応法）等の方法を用いることが好ましく、その膜厚
は、界面の状態を改善するために５０Å以上必要であり
、また、半導体と絶縁体との超電導近接効果が起こり得
るためには、１０００Å以下であることが好ましい。In addition, sputtering, ion blasting, molecular beam epitaxy, CVD (chemical vapor phase reaction It is preferable to use a method such as the above method, and the film thickness needs to be 50 Å or more to improve the interface condition, and 1000 Å or less in order to cause the superconducting proximity effect between the semiconductor and the insulator. It is preferable that
さらに、本発明の超電導体層を有する半導体基板を作製
するには、１ｒｃｈバッファ層またはＭｇＯバッファ層
を形成した半導体単結晶基板上にスノくツタリング、イ
オンブレーティング、分子線エピタキシー、ＣＶＤ （
化学的気相反応法）等の蒸着法あるいは蒸着法に類似の
方法で複合酸化物超電導体層を形成するのが好ましい。Furthermore, in order to fabricate a semiconductor substrate having a superconductor layer of the present invention, it is possible to process a semiconductor single-crystal substrate on which a 1rch buffer layer or an MgO buffer layer is formed by snobbing, ion blating, molecular beam epitaxy, CVD (
It is preferable to form the composite oxide superconductor layer by a vapor deposition method such as a chemical vapor phase reaction method or a method similar to a vapor deposition method.
その際、半導体単結晶の物性を損なわないよう基板温度
を７００℃以下で複合酸化物超電導体層を形成させるこ
とが好ましい。At that time, it is preferable to form the composite oxide superconductor layer at a substrate temperature of 700° C. or lower so as not to impair the physical properties of the semiconductor single crystal.
さらに、上記のｚｒ０２バッファ層またはＭｇＯバッフ
ァ層はＩｎＡｌＡｓ単結晶基板の（１００）面に形成す
ることが好ましい。これは、バッファ層が前記した結晶
構造を採り易いためで、ＩｎＡｌＡｓ単結晶基板の上記
の面に形成された上記バッファ層は、前述の本発明にお
いて好ましい結晶構造を採り易く、また、界面の状態を
改善するのにも有利である。Further, the above zr02 buffer layer or MgO buffer layer is preferably formed on the (100) plane of the InAlAs single crystal substrate. This is because the buffer layer can easily adopt the crystal structure described above, and the buffer layer formed on the above-mentioned surface of the InAlAs single crystal substrate can easily adopt the crystal structure preferable in the present invention described above, and the interface state It is also advantageous for improving the
実施例
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、以下
に記載するものは本発明の単なる実施例に過ぎず、以下
の開示により、本発明の範囲が何等制限されないことは
勿論である。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically explained by examples, but the following are merely examples of the present invention, and it goes without saying that the scope of the present invention is not limited in any way by the following disclosure. be.
ＩｎＡｌＡｓ単結晶基板上にバッファ層としてＺｒＯ２
を５００Ａコートし、バッファ層上に複合酸化物超電導
体層を形成し、本発明の超電導体層を有する半導体基板
を作製した。ＺｒＯ。バッファ層は、スパッタリング法
により、ＩｎＡｌＡｓ単結晶基板の温度２００℃で形成
した。ZrO2 as a buffer layer on an InAlAs single crystal substrate
A composite oxide superconductor layer was formed on the buffer layer to produce a semiconductor substrate having a superconductor layer of the present invention. ZrO. The buffer layer was formed by sputtering on an InAlAs single crystal substrate at a temperature of 200°C.
市販のＢｉｚ０３粉末、５ｒＣＣ１＋粉末、ＣａＣＯ３
粉末、ＣｕＯ粉末を Ｂｉと、Ｓｒと、Ｃａと、Ｃｕの
原子比Ｂｉ ：Ｓｒ ：Ｃａ ：Ｃｕを１．４： １
： １ ：１．５とした原料粉末を常法に従って焼結し
て作ったＢｉ −３ｒ −Ｃａ−Ｃｕ−０複合酸化物、
ＹＢａ２ＣＬＩ４． ｓ Ｏｘ焼結体粉末およびＨＯＢ
ａｚ、 ２Ｃｕ、−７０Ｘ焼結体粉末をターゲットとし
て、公知のマグネトロンスパッタリング法により、上記
バッファ層を形成したＩｎＡｌＡｓ半導体単結晶基板の
（１００）面上に複合酸化物超電導体層を形成する。基
板とターゲットの位置関係および高周波電力の大きさに
特に注意し、基板温度７００℃でスパッタリングを行い
、複合酸化物超電導体層を１０００人まで成長させ、試
料とする。なお、比較のためバッファ層を形成しないＩ
ｎＡｌＡｓ半導体単結晶基板の（１００）面上に全く等
しい条件で複合酸化物超電導体層を形成した。Commercially available Biz03 powder, 5rCC1+ powder, CaCO3
Powder, CuO powder, Bi, Sr, Ca, Cu atomic ratio Bi:Sr:Ca:Cu 1.4:1
: 1: Bi-3r-Ca-Cu-0 composite oxide made by sintering raw material powder of 1.5 according to a conventional method,
YBa2CLI4. s Ox sintered powder and HOB
Using az, 2Cu, -70X sintered body powder as a target, a complex oxide superconductor layer is formed on the (100) plane of the InAlAs semiconductor single crystal substrate on which the buffer layer has been formed, by a known magnetron sputtering method. Paying special attention to the positional relationship between the substrate and target and the magnitude of high-frequency power, sputtering is performed at a substrate temperature of 700° C. to grow a composite oxide superconductor layer of up to 1000 layers and use it as a sample. For comparison, I
A composite oxide superconductor layer was formed on the (100) plane of an nAlAs semiconductor single crystal substrate under exactly the same conditions.
上記の本発明の超電導体層を有する半導体基板は、いず
れのものも半導体とバッファ層およびバッファ層と超電
導体層の界面の状態がよく、半導体デバイス材料として
優れた特性を有している。All of the above semiconductor substrates having a superconductor layer of the present invention have good interface conditions between the semiconductor and the buffer layer, and between the buffer layer and the superconductor layer, and have excellent properties as semiconductor device materials.
また、それぞれの試料の超電導体層の超電導臨界温度お
よび７７Ｋにおける臨界電流を以下に示す。Further, the superconducting critical temperature and critical current at 77K of the superconducting layer of each sample are shown below.
以上説明したように、本発明の超電導体層を有する半導
体基板は、半導体デバイス用基板としてたいへん有効で
ある。As explained above, the semiconductor substrate having the superconductor layer of the present invention is very effective as a substrate for semiconductor devices.
発明の効果
本発明により、新規な半導体デバイス材料としてたいへ
ん有効な超電導体層を有する半導体基板が提供される。Effects of the Invention The present invention provides a semiconductor substrate having a superconductor layer that is very effective as a novel semiconductor device material.
本発明により、半導体デバイスの高速化、高密度化がさ
らに推進される。さらに、本発明はジョセフソン素子と
異なり、３端子以上の端子を有する超電導体を利用した
半導体デバイス等に応用が可能である。The present invention further promotes higher speed and higher density of semiconductor devices. Further, unlike Josephson devices, the present invention can be applied to semiconductor devices using superconductors having three or more terminals.
特許出願人 住友電気工業株式会社Patent applicant: Sumitomo Electric Industries, Ltd.
Claims (1)
たはＭｇＯからなるバッファ層を具備する基板上に、複
合酸化物超電導体よりなる薄膜層が形成されていること
を特徴とする超電導体層を有する半導体基板。A semiconductor substrate having a superconductor layer, characterized in that a thin film layer made of a composite oxide superconductor is formed on a substrate provided with a buffer layer made of ZrO_2 or MgO formed on an InAlAs single crystal.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63110012A JPH01280369A (en) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | Semiconductor substrate having superconductor layer |
| KR1019890005786A KR900017216A (en) | 1988-04-30 | 1989-04-29 | Semiconductor Substrate Having Superconductor Thin Film and Its Manufacturing Method |
| CA000598305A CA1330196C (en) | 1988-04-30 | 1989-05-01 | Semiconductor substrate having a superconducting thin film, and a process for producing the same |
| AU33896/89A AU614606B2 (en) | 1988-04-30 | 1989-05-01 | Semiconductor substrate having a superconducting thin film, and a process for producing the same |
| EP89401238A EP0341148B1 (en) | 1988-04-30 | 1989-05-02 | A semiconductor substrate having a superconducting thin film |
| DE68918746T DE68918746T2 (en) | 1988-04-30 | 1989-05-02 | Semiconductor substrate with a thin superconductor layer. |
| US07/726,124 US5179070A (en) | 1988-04-30 | 1991-07-02 | Semiconductor substrate having a superconducting thin film with a buffer layer in between |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63110012A JPH01280369A (en) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | Semiconductor substrate having superconductor layer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01280369A true JPH01280369A (en) | 1989-11-10 |
Family
ID=14524883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63110012A Pending JPH01280369A (en) | 1988-04-30 | 1988-05-06 | Semiconductor substrate having superconductor layer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01280369A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0544399A2 (en) * | 1991-11-26 | 1993-06-02 | Xerox Corporation | Epitaxial magnesium oxide as a buffer layer for formation of subsequent layers on tetrahedral semiconductors |
-
1988
- 1988-05-06 JP JP63110012A patent/JPH01280369A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0544399A2 (en) * | 1991-11-26 | 1993-06-02 | Xerox Corporation | Epitaxial magnesium oxide as a buffer layer for formation of subsequent layers on tetrahedral semiconductors |
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