JP2540185B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- wiring
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- semiconductor device
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Links
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Landscapes
- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、セラミック系超電導体を配線層として用い
た半導体装置に関するものである。
た半導体装置に関するものである。
従来の技術 最近ある種のセラミック系化合物で超電導特性を示す
ものが見出され、特にＹ−Ba−Cu−Ｏ系化合物などでは
77K（液体窒素温度）以上の臨界温度が再現性よく得ら
れることが分かってきた。このような超伝導体を半導体
集積回路の配線などに用いれば配線による信号遅延時間
の低減において大いに有効なことは明らかであるが、現
在のところ、たとえばSiLSIの配線などに応用した例は
皆無といえる。
ものが見出され、特にＹ−Ba−Cu−Ｏ系化合物などでは
77K（液体窒素温度）以上の臨界温度が再現性よく得ら
れることが分かってきた。このような超伝導体を半導体
集積回路の配線などに用いれば配線による信号遅延時間
の低減において大いに有効なことは明らかであるが、現
在のところ、たとえばSiLSIの配線などに応用した例は
皆無といえる。
発明が解決しようとする課題 しかし、上記のようなセラミック系超電導体は一般に
結晶性の膜上には容易に形成できるが、SiLSIにおいて
絶縁膜として広く用いられているSiO2膜のようなアモル
ファス上には形成が困難であり、かりに形成できたとし
ても特性の優れた膜は得にくいという問題がある。ま
た、セラミック系超電導体の構成元素、たとえばBaなど
はSiO2中での拡散係数が大きく熱処理によってSiO2中を
移動して半導体基板に達しトランジスタなどの特性を劣
化させるという問題もある。
結晶性の膜上には容易に形成できるが、SiLSIにおいて
絶縁膜として広く用いられているSiO2膜のようなアモル
ファス上には形成が困難であり、かりに形成できたとし
ても特性の優れた膜は得にくいという問題がある。ま
た、セラミック系超電導体の構成元素、たとえばBaなど
はSiO2中での拡散係数が大きく熱処理によってSiO2中を
移動して半導体基板に達しトランジスタなどの特性を劣
化させるという問題もある。
本発明は上記問題を解決するものであり、特性の優れ
たセラミック系超電導体膜を容易に形成でき、しかも熱
処理によるトランジスタなどの特性の劣化がない半導体
装置を提供することを目的とするものである。
たセラミック系超電導体膜を容易に形成でき、しかも熱
処理によるトランジスタなどの特性の劣化がない半導体
装置を提供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段 上記問題を解決するための本発明は、半導体トランジ
スタの上にセラミック系超電導体膜を配置した半導体装
置であって、セラミック系超電導体膜の下面に接するよ
うに高融点金属または金属珪化物製の配線下膜が設けら
れ、セラミック系超電導体膜の下面以外の面が、セラミ
ック系超電導体膜の構成元素の拡散を抑止するための絶
縁膜で覆われたものである。
スタの上にセラミック系超電導体膜を配置した半導体装
置であって、セラミック系超電導体膜の下面に接するよ
うに高融点金属または金属珪化物製の配線下膜が設けら
れ、セラミック系超電導体膜の下面以外の面が、セラミ
ック系超電導体膜の構成元素の拡散を抑止するための絶
縁膜で覆われたものである。
作用 上記構成により、配線下膜として高融点金属または金
属珪化物の配線下膜を設けることによって、セラミック
系超電導体膜からなる配線層が特性よく容易に形成さ
れ、またセラミック系超電導体膜からなる配線層を上記
配線下膜およびセラミック系超電導体膜の構成元素の拡
散を抑止する絶縁体にて覆うことによって、熱処理によ
るセラミック系超電導体の構成元素の半導体基板への拡
散が阻止され、トランジスタなどの特性の劣化が防止さ
れる。また、セラミック系超電導体の転移温度以下では
抵抗が零となり動作が高速となる。
属珪化物の配線下膜を設けることによって、セラミック
系超電導体膜からなる配線層が特性よく容易に形成さ
れ、またセラミック系超電導体膜からなる配線層を上記
配線下膜およびセラミック系超電導体膜の構成元素の拡
散を抑止する絶縁体にて覆うことによって、熱処理によ
るセラミック系超電導体の構成元素の半導体基板への拡
散が阻止され、トランジスタなどの特性の劣化が防止さ
れる。また、セラミック系超電導体の転移温度以下では
抵抗が零となり動作が高速となる。
実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す半導体装置の断面図
である。第１図に示すように、Ｐ型半導体基板１の表面
に沿ってフィールド酸化膜２およびゲート酸化膜３が順
次形成され、それらの酸化膜2,3の上に配線下膜として
高融点金属膜、例として厚さ50〜100nmの白金膜４が形
成されている。この白金膜４はスパッタ蒸着時にＰ型半
導体基板１を500℃程度以上に加熱することにより表面
を（111）面とすることができる。これは次の結晶性の
超電導体膜を得るためには有効である。
である。第１図に示すように、Ｐ型半導体基板１の表面
に沿ってフィールド酸化膜２およびゲート酸化膜３が順
次形成され、それらの酸化膜2,3の上に配線下膜として
高融点金属膜、例として厚さ50〜100nmの白金膜４が形
成されている。この白金膜４はスパッタ蒸着時にＰ型半
導体基板１を500℃程度以上に加熱することにより表面
を（111）面とすることができる。これは次の結晶性の
超電導体膜を得るためには有効である。
白金膜４の上に、高周波マグネトロンスパッタによ
り、焼結したＹ−Ba−Cu−Ｏターゲットをアルゴンと酸
素との混合ガス中でスパッタ蒸着して結晶性のＹ−Ba−
Cu−Ｏ膜５が被着されている。
り、焼結したＹ−Ba−Cu−Ｏターゲットをアルゴンと酸
素との混合ガス中でスパッタ蒸着して結晶性のＹ−Ba−
Cu−Ｏ膜５が被着されている。
上記スパッタリングは、ガス圧力は0.5Pa、スパッタ
リング電力150W、基板温度700℃で行った。このように
して得られたＹ−Ba−Cu−Ｏ膜５は超電導を示し、その
転移温度は液体窒素温度（77K）以上であった。
リング電力150W、基板温度700℃で行った。このように
して得られたＹ−Ba−Cu−Ｏ膜５は超電導を示し、その
転移温度は液体窒素温度（77K）以上であった。
Ｙ−Ba−Cu−Ｏ膜５および白金膜４を周知のフォトエ
ッチング法により加工したのち、それらの膜4,5をマス
クとして1015cm-2以上のAs+イオンを注入してn+領域６
が形成され、さらに全面に絶縁膜として厚さ50nm程度の
Si3N4膜７が被着されている。これにより、Ｙ−Ba−Cu
−Ｏ膜５はＰ型半導体基板１の側の面を白金膜４によ
り、またそれ以外の面をSi3N4膜７により、それぞれ覆
われたことになる。
ッチング法により加工したのち、それらの膜4,5をマス
クとして1015cm-2以上のAs+イオンを注入してn+領域６
が形成され、さらに全面に絶縁膜として厚さ50nm程度の
Si3N4膜７が被着されている。これにより、Ｙ−Ba−Cu
−Ｏ膜５はＰ型半導体基板１の側の面を白金膜４によ
り、またそれ以外の面をSi3N4膜７により、それぞれ覆
われたことになる。
白金膜４およびSi3N4膜７はＹ−Ba−Cu−Ｏ膜５の構
成元素の拡散を抑止する効果を持っており、熱処理によ
りBaなどがフィールド酸化膜２やゲート酸化膜３に達し
たり、あるいはそれらを透過してＰ型半導体基板１に達
するというようなことはないので、特性の安定した半導
体装置を得ることができ、また、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ膜５の
転移温度以下の温度においては配線抵抗およびゲート抵
抗が零となり、キャリア移動度の向上とあいまって良好
な高周波特性を得ることができる。
成元素の拡散を抑止する効果を持っており、熱処理によ
りBaなどがフィールド酸化膜２やゲート酸化膜３に達し
たり、あるいはそれらを透過してＰ型半導体基板１に達
するというようなことはないので、特性の安定した半導
体装置を得ることができ、また、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ膜５の
転移温度以下の温度においては配線抵抗およびゲート抵
抗が零となり、キャリア移動度の向上とあいまって良好
な高周波特性を得ることができる。
なお、第１図の実施例においては高融点金属膜の例と
して白金膜４を用いたが、これは他の高融点金属膜や金
属珪化物膜を用いてもよい。また、超電導体膜としては
Ｙ−Ba−Cu−Ｏ膜５だけでなく、ひろくセラミック系超
電導体を用いることが可能である。
して白金膜４を用いたが、これは他の高融点金属膜や金
属珪化物膜を用いてもよい。また、超電導体膜としては
Ｙ−Ba−Cu−Ｏ膜５だけでなく、ひろくセラミック系超
電導体を用いることが可能である。
発明の効果 以上のように本発明によれば、セラミック系超電導体
膜からなる配線層を高融点金属または金属珪化物の配線
下膜の上に形成することによって、特性よく容易に形成
することができ、さらに配線層の配線下膜と接していな
い各面をセラミック系超電導体膜の構成元素の拡散を抑
制する絶縁膜にて覆うことによって、セラミック系超電
導体の構成元素の半導体基板への拡散を阻止してトラン
ジスタなど半導体装置の特性の劣化を防止することがで
きる。よって従来全く報告例や実施例の無かったセラミ
ック系超電導体の半導体装置の配線への応用が初めて可
能となり、液体窒素温度以上の温度で配線抵抗が零とな
ることにより、動作速度の大きい半導体装置を提供する
ことができる。
膜からなる配線層を高融点金属または金属珪化物の配線
下膜の上に形成することによって、特性よく容易に形成
することができ、さらに配線層の配線下膜と接していな
い各面をセラミック系超電導体膜の構成元素の拡散を抑
制する絶縁膜にて覆うことによって、セラミック系超電
導体の構成元素の半導体基板への拡散を阻止してトラン
ジスタなど半導体装置の特性の劣化を防止することがで
きる。よって従来全く報告例や実施例の無かったセラミ
ック系超電導体の半導体装置の配線への応用が初めて可
能となり、液体窒素温度以上の温度で配線抵抗が零とな
ることにより、動作速度の大きい半導体装置を提供する
ことができる。
第１図は本発明の一実施例を示す半導体装置の断面図で
ある。 １……Ｐ型半導体基板、２……フィールド酸化膜、３…
…ゲート酸化膜、４……白金膜（配線下膜）、５……Ｙ
−Ba−Cu−Ｏ膜（セラミック系超電導体膜からなる配線
層）、６……n+領域、７……Si3N4膜（絶縁膜）。
ある。 １……Ｐ型半導体基板、２……フィールド酸化膜、３…
…ゲート酸化膜、４……白金膜（配線下膜）、５……Ｙ
−Ba−Cu−Ｏ膜（セラミック系超電導体膜からなる配線
層）、６……n+領域、７……Si3N4膜（絶縁膜）。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体トランジスタの上にセラミック系超
電導体膜を配置した半導体装置であって、セラミック系
超電導体膜の下面に接するように高融点金属または金属
珪化物製の配線下膜が設けられ、セラミック系超電導体
膜の下面以外の面が、セラミック系超電導体膜の構成元
素の拡散を抑止するための絶縁膜で覆われた半導体装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63092595A JP2540185B2 (ja) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63092595A JP2540185B2 (ja) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01264242A JPH01264242A (ja) | 1989-10-20 |
| JP2540185B2 true JP2540185B2 (ja) | 1996-10-02 |
Family
ID=14058802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63092595A Expired - Lifetime JP2540185B2 (ja) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2540185B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI474406B (zh) * | 2009-09-18 | 2015-02-21 | Univ Yuan Ze | 具金屬氧化物陶瓷材料之半導體場效電晶體（ｍｏｓｆｅｔ）及其製法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0648733B2 (ja) * | 1984-01-25 | 1994-06-22 | 株式会社日立製作所 | 極低温用半導体装置 |
| JPS6461952A (en) * | 1987-09-02 | 1989-03-08 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
| JPS6474772A (en) * | 1987-09-17 | 1989-03-20 | Fujitsu Ltd | Superconductive wiring |
-
1988
- 1988-04-14 JP JP63092595A patent/JP2540185B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01264242A (ja) | 1989-10-20 |
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