JP2757639B2 - 超電導多層配線 - Google Patents
超電導多層配線Info
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- JP2757639B2 JP2757639B2 JP3348172A JP34817291A JP2757639B2 JP 2757639 B2 JP2757639 B2 JP 2757639B2 JP 3348172 A JP3348172 A JP 3348172A JP 34817291 A JP34817291 A JP 34817291A JP 2757639 B2 JP2757639 B2 JP 2757639B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導多層配線に関す
る。より詳細には、酸化物超電導体を使用した超電導多
層配線の、水平の超電導配線と、層間配線との接続部の
構成に関する。
る。より詳細には、酸化物超電導体を使用した超電導多
層配線の、水平の超電導配線と、層間配線との接続部の
構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導体の電子機器への応用は、大きく
分けて２種類ある。即ち、超電導体を使用し、従来の半
導体素子とは異なる原理で動作する超電導素子と、電子
機器内の電線路に超電導体を使用する超電導配線であ
る。現在使用されている半導体素子を超電導素子に置き
換えることにより、電子機器の飛躍的な高性能化が可能
であると考えられている。超電導素子を、超電導配線と
組み合わせて使用するとより高い効果が得られ、一方、
超電導配線だけでも電子機器を高速化できることがわか
っている。特に、信号線路に超電導電線路を使用する
と、従来よりも高い周波数の信号を伝送することが可能
であり、これが電子機器の高速化につながる。また、信
号の減衰も少なくなるので、増幅器等を減らすことがで
き、消費電力を減少させる効果もある。
分けて２種類ある。即ち、超電導体を使用し、従来の半
導体素子とは異なる原理で動作する超電導素子と、電子
機器内の電線路に超電導体を使用する超電導配線であ
る。現在使用されている半導体素子を超電導素子に置き
換えることにより、電子機器の飛躍的な高性能化が可能
であると考えられている。超電導素子を、超電導配線と
組み合わせて使用するとより高い効果が得られ、一方、
超電導配線だけでも電子機器を高速化できることがわか
っている。特に、信号線路に超電導電線路を使用する
と、従来よりも高い周波数の信号を伝送することが可能
であり、これが電子機器の高速化につながる。また、信
号の減衰も少なくなるので、増幅器等を減らすことがで
き、消費電力を減少させる効果もある。
【０００３】一方、近年、臨界温度が高い酸化物超電導
体の研究が進み、従来の金属超電導体に加えて酸化物超
電導体が実用化されつつある。酸化物超電導体は非常に
種類が多いが、代表的なものとしては、臨界温度が80Ｋ
前後のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X系酸化物超電導体、臨界温度が10
0 Ｋ前後のBi2Sr2Ca2Cu3Ｏy系酸化物超電導体、臨界温
度が120 Ｋ前後のTl2Ba2Ca2Cu3Ｏz 系酸化物超電導体等
がある。いずれの酸化物超電導体も金属超電導体の臨界
温度よりもかなり高い臨界温度を有する。
体の研究が進み、従来の金属超電導体に加えて酸化物超
電導体が実用化されつつある。酸化物超電導体は非常に
種類が多いが、代表的なものとしては、臨界温度が80Ｋ
前後のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X系酸化物超電導体、臨界温度が10
0 Ｋ前後のBi2Sr2Ca2Cu3Ｏy系酸化物超電導体、臨界温
度が120 Ｋ前後のTl2Ba2Ca2Cu3Ｏz 系酸化物超電導体等
がある。いずれの酸化物超電導体も金属超電導体の臨界
温度よりもかなり高い臨界温度を有する。
【０００４】上記の酸化物超電導体の超電導配線を集積
回路等の超電導回路に使用する際には、多層配線を酸化
物超電導体で形成する必要がある。酸化物超電導体で多
層配線を形成する場合には、適当な基板上に酸化物超電
導薄膜を成膜し、この酸化物超電導薄膜を所望の配線の
形状に加工してその上に絶縁体層を被覆する工程を繰り
返す。
回路等の超電導回路に使用する際には、多層配線を酸化
物超電導体で形成する必要がある。酸化物超電導体で多
層配線を形成する場合には、適当な基板上に酸化物超電
導薄膜を成膜し、この酸化物超電導薄膜を所望の配線の
形状に加工してその上に絶縁体層を被覆する工程を繰り
返す。
【０００５】図２に酸化物超電導体を使用した超電導多
層配線の一例の断面図を示す。図２の超電導回路は、グ
ランドプレーンを含んだ基板５上に形成されており、第
１の超電導配線11、絶縁層22および第２の超電導配線12
を具備する。また、超電導配線11および12を電気的に接
続するための層間配線３が形成された接続孔を具備す
る。超電導配線11および12には、水平方向に大きな電流
を流すことができる例えばｃ軸配向の酸化物超電導薄膜
が使用され、接続孔の層間配線３には、上下方向に大き
な電流を流すことができる例えばａ軸配向の酸化物超電
導薄膜が使用されている。
層配線の一例の断面図を示す。図２の超電導回路は、グ
ランドプレーンを含んだ基板５上に形成されており、第
１の超電導配線11、絶縁層22および第２の超電導配線12
を具備する。また、超電導配線11および12を電気的に接
続するための層間配線３が形成された接続孔を具備す
る。超電導配線11および12には、水平方向に大きな電流
を流すことができる例えばｃ軸配向の酸化物超電導薄膜
が使用され、接続孔の層間配線３には、上下方向に大き
な電流を流すことができる例えばａ軸配向の酸化物超電
導薄膜が使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の超電導多層配線
では、層間配線３の酸化物超電導薄膜を構成する酸化物
超電導体のｃ軸の方向と、超電導配線11および12を配線
する方向との関係により、超電導配線と層間配線との間
で超電導状態が破れることがある。図３を参照して、こ
れを説明する。図３は、図２に示した超電導多層配線の
超電導配線12の層間配線３と接続されている部分を拡大
して、超電導電流の流れる様子を概念的に図示したもの
である。図３(a)に示すように、超電導配線12を配線す
る方向と層間配線３の酸化物超電導体のｃ軸の方向とが
平行である場合には、超電導電流は、図示したように、
層間配線３の横に廻り込み、層間配線３にｃ軸に垂直な
面から流れ込む。一方、図３(b)に示すように、超電導
配線12の電流方向と層間配線３の酸化物超電導体のｃ軸
の方向とが垂直である場合には、超電導配線12を流れて
きた超電導電流は、そのまま層間配線３中に流れ込む。
では、層間配線３の酸化物超電導薄膜を構成する酸化物
超電導体のｃ軸の方向と、超電導配線11および12を配線
する方向との関係により、超電導配線と層間配線との間
で超電導状態が破れることがある。図３を参照して、こ
れを説明する。図３は、図２に示した超電導多層配線の
超電導配線12の層間配線３と接続されている部分を拡大
して、超電導電流の流れる様子を概念的に図示したもの
である。図３(a)に示すように、超電導配線12を配線す
る方向と層間配線３の酸化物超電導体のｃ軸の方向とが
平行である場合には、超電導電流は、図示したように、
層間配線３の横に廻り込み、層間配線３にｃ軸に垂直な
面から流れ込む。一方、図３(b)に示すように、超電導
配線12の電流方向と層間配線３の酸化物超電導体のｃ軸
の方向とが垂直である場合には、超電導配線12を流れて
きた超電導電流は、そのまま層間配線３中に流れ込む。
【０００７】図３(a)に図示したように、超電導電流が
層間配線３の横に廻り込むと、その部分の電流密度が高
くなり、超電導配線12を構成する酸化物超電導体の臨界
電流密度を超え、超電導状態が破壊されることがある。
換言すれば、超電導配線12の電流容量が、層間配線３の
近傍の電流容量で制限されてしまう。そこで本発明の目
的は、上記従来技術の問題点を解決した超電導多層配線
を提供することにある。
層間配線３の横に廻り込むと、その部分の電流密度が高
くなり、超電導配線12を構成する酸化物超電導体の臨界
電流密度を超え、超電導状態が破壊されることがある。
換言すれば、超電導配線12の電流容量が、層間配線３の
近傍の電流容量で制限されてしまう。そこで本発明の目
的は、上記従来技術の問題点を解決した超電導多層配線
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、絶縁層
の上下にそれぞれ配置された一対の超電導配線と、前記
絶縁層の上下に配置された一対の超電導配線を電気的に
接続する層間配線を有する接続孔とを具備する超電導多
層配線において、前記超電導配線がｃ軸配向の酸化物超
電導薄膜で構成され、前記層間配線がａ軸配向の酸化物
超電導薄膜で構成され、前記超電導配線の前記層間配線
に接続されている部分に酸化物超電導薄膜で形成された
接続用パッドが設けられており、この接続用パッドの水
平断面から前記層間配線の水平断面に相当する部分を除
いた部分の縦の寸法の和および横の寸法の和がともに前
記超電導配線の幅以上であることを特徴とする超電導多
層配線が提供される。
の上下にそれぞれ配置された一対の超電導配線と、前記
絶縁層の上下に配置された一対の超電導配線を電気的に
接続する層間配線を有する接続孔とを具備する超電導多
層配線において、前記超電導配線がｃ軸配向の酸化物超
電導薄膜で構成され、前記層間配線がａ軸配向の酸化物
超電導薄膜で構成され、前記超電導配線の前記層間配線
に接続されている部分に酸化物超電導薄膜で形成された
接続用パッドが設けられており、この接続用パッドの水
平断面から前記層間配線の水平断面に相当する部分を除
いた部分の縦の寸法の和および横の寸法の和がともに前
記超電導配線の幅以上であることを特徴とする超電導多
層配線が提供される。
【０００９】
【作 用】本発明の超電導多層配線は、水平に配置され
た超電導配線の層間配線と接続されている部分に、酸化
物超電導薄膜で形成された接続用パッドが設けられてお
り、この接続用パッドの水平断面から前記層間配線の水
平断面に相当する部分を除いた部分の縦の寸法の和およ
び横の寸法の和がともに前記超電導配線の幅以上である
ところにその主要な特徴がある。本発明の超電導多層配
線の接続用パッドは、水平に配置された超電導配線と同
様ｃ軸配向の酸化物超電導薄膜で構成されていることが
好ましい。
た超電導配線の層間配線と接続されている部分に、酸化
物超電導薄膜で形成された接続用パッドが設けられてお
り、この接続用パッドの水平断面から前記層間配線の水
平断面に相当する部分を除いた部分の縦の寸法の和およ
び横の寸法の和がともに前記超電導配線の幅以上である
ところにその主要な特徴がある。本発明の超電導多層配
線の接続用パッドは、水平に配置された超電導配線と同
様ｃ軸配向の酸化物超電導薄膜で構成されていることが
好ましい。
【００１０】本発明の超電導多層配線は、層間配線の酸
化物超電導体結晶のｃ軸の方向に関わらず、上記の接続
用パッドからどの方向に延びる超電導配線であっても電
流容量が変わらない。従って、層間配線を形成する際
に、層間配線を構成する酸化物超電導薄膜のｃ軸の方向
が制限されない。
化物超電導体結晶のｃ軸の方向に関わらず、上記の接続
用パッドからどの方向に延びる超電導配線であっても電
流容量が変わらない。従って、層間配線を形成する際
に、層間配線を構成する酸化物超電導薄膜のｃ軸の方向
が制限されない。
【００１１】以下、本発明を実施例により、さらに詳し
く説明するが、以下の開示は本発明の単なる実施例に過
ぎず本発明の技術的範囲をなんら制限するものではな
い。
く説明するが、以下の開示は本発明の単なる実施例に過
ぎず本発明の技術的範囲をなんら制限するものではな
い。
【００１２】
【実施例】図１に、本発明の超電導多層配線の一例の一
部拡大図を示す。図１の超電導多層配線の全体形は、図
２に示した従来の超電導多層配線のそれとほぼ等しい。
従って、図１では、本発明の超電導配線の特徴である超
電導配線12に設けられた接続用パッド30を中心に図示し
てある。
部拡大図を示す。図１の超電導多層配線の全体形は、図
２に示した従来の超電導多層配線のそれとほぼ等しい。
従って、図１では、本発明の超電導配線の特徴である超
電導配線12に設けられた接続用パッド30を中心に図示し
てある。
【００１３】図１において、ｃ軸配向のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X
酸化物超電導薄膜で構成された超電導配線12は、ａ軸配
向の酸化物超電導薄膜で構成された層間配線３と、接続
用パッド30で接続されている。接続用パッド30は、超電
導配線12と一体にｃ軸配向のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電
導薄膜で形成されており、そのほぼ中央部に層間配線３
が配置されている。
酸化物超電導薄膜で構成された超電導配線12は、ａ軸配
向の酸化物超電導薄膜で構成された層間配線３と、接続
用パッド30で接続されている。接続用パッド30は、超電
導配線12と一体にｃ軸配向のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電
導薄膜で形成されており、そのほぼ中央部に層間配線３
が配置されている。
【００１４】図１に示した本発明の超電導多層配線で
は、超電導配線12の水平断面における幅がｌ0 で、層間
配線３の水平断面におけるｃ軸方向の幅がｌc となって
いる。この超電導配線12および層間配線３に対し、接続
用パッド30の寸法は、以下のように定められている。
は、超電導配線12の水平断面における幅がｌ0 で、層間
配線３の水平断面におけるｃ軸方向の幅がｌc となって
いる。この超電導配線12および層間配線３に対し、接続
用パッド30の寸法は、以下のように定められている。
【００１５】接続用パッド30の水平断面の幅ｌp から層
間配線３の幅をひいた残りの部分の幅ｌ1 ＋ｌ2 は、ｌ
1 ＋ｌ2 ≧ｌ0 とする。例えば、超電導配線12の幅ｌ0
が、ｌ0 ≒10μｍであるならば、ｌ1 ＝ｌ2 ≧５μｍで
あることが好ましく、また、層間配線３の水平断面にお
けるｃ軸方向の幅ｌc が、ｌc ≒５μｍであるならば、
接続用パッド30の水平断面の幅ｌp は、ｌc の約３倍で
あるｌp ≒15μｍが好ましい。また、接続用パッド30中
に配置された層間配線３と超電導配線12との間隔ｌ
3 は、ｌ3 ≧ｌ0/２とする。接続用パッド30の寸法を上
記のように定めると、超電導配線12を臨界電流値に近い
値の超電導電流が流れても、層間配線３との接続部で超
電導が破壊されることがない。
間配線３の幅をひいた残りの部分の幅ｌ1 ＋ｌ2 は、ｌ
1 ＋ｌ2 ≧ｌ0 とする。例えば、超電導配線12の幅ｌ0
が、ｌ0 ≒10μｍであるならば、ｌ1 ＝ｌ2 ≧５μｍで
あることが好ましく、また、層間配線３の水平断面にお
けるｃ軸方向の幅ｌc が、ｌc ≒５μｍであるならば、
接続用パッド30の水平断面の幅ｌp は、ｌc の約３倍で
あるｌp ≒15μｍが好ましい。また、接続用パッド30中
に配置された層間配線３と超電導配線12との間隔ｌ
3 は、ｌ3 ≧ｌ0/２とする。接続用パッド30の寸法を上
記のように定めると、超電導配線12を臨界電流値に近い
値の超電導電流が流れても、層間配線３との接続部で超
電導が破壊されることがない。
【００１６】上記本発明の超電導多層配線は、85Ｋで超
電導状態になり、超電導配線11および12に超電導電流が
流れ、層間配線３との接続部で電流容量が制限されるこ
とはなかった。
電導状態になり、超電導配線11および12に超電導電流が
流れ、層間配線３との接続部で電流容量が制限されるこ
とはなかった。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に従うと、
従来よりも、実質的に電流容量が大きい超電導多層配線
が提供される。本発明の超電導多層配線は、層間配線の
結晶方向と、水平に配置された超電導配線の方向との関
係を任意に選択できる。従って、従来よりも多層配線の
配置の自由度が高くなり、複雑な配線も容易になる。
従来よりも、実質的に電流容量が大きい超電導多層配線
が提供される。本発明の超電導多層配線は、層間配線の
結晶方向と、水平に配置された超電導配線の方向との関
係を任意に選択できる。従って、従来よりも多層配線の
配置の自由度が高くなり、複雑な配線も容易になる。
【図１】本発明の超電導多層配線の一部拡大図である。
【図２】従来の超電導多層配線の一例の断面図である。
【図３】従来の超電導多層配線の問題点を説明する図で
ある。
ある。
３ 層間配線 ５ 基板 11、12 超電導配線 22 絶縁層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 39/00 ZAA H01L 39/06 ZAA H01L 39/22 ZAA H01L 39/24 ZAA H01L 39/02 ZAA
Claims (1)
- 【請求項１】 絶縁層の上下にそれぞれ配置された一対
の超電導配線と、前記絶縁層の上下に配置された一対の
超電導配線を電気的に接続する層間配線を有する接続孔
とを具備する超電導多層配線において、前記超電導配線
がｃ軸配向の酸化物超電導薄膜で構成され、前記層間配
線がａ軸配向の酸化物超電導薄膜で構成され、前記超電
導配線の前記層間配線に接続されている部分に酸化物超
電導薄膜で形成された接続用パッドが設けられており、
この接続用パッドの水平断面から前記層間配線の水平断
面に相当する部分を除いた部分の縦の寸法の和および横
の寸法の和がともに前記超電導配線の幅以上であること
を特徴とする超電導多層配線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3348172A JP2757639B2 (ja) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | 超電導多層配線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3348172A JP2757639B2 (ja) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | 超電導多層配線 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05160445A JPH05160445A (ja) | 1993-06-25 |
| JP2757639B2 true JP2757639B2 (ja) | 1998-05-25 |
Family
ID=18395231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3348172A Expired - Lifetime JP2757639B2 (ja) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | 超電導多層配線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2757639B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO317845B1 (no) * | 2002-11-29 | 2004-12-20 | Thin Film Electronics Asa | Mellomlagsforbindelser for lagdelte elektroniske innretninger |
-
1991
- 1991-12-04 JP JP3348172A patent/JP2757639B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05160445A (ja) | 1993-06-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980210 |