JP3068916B2 - 超電導薄膜の製造方法 - Google Patents
超電導薄膜の製造方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、積層構造の超電導デ
バイス等に応用することができる超電導薄膜の製造方法
に関する。
バイス等に応用することができる超電導薄膜の製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、我が国における超電導エレクトロ
ニクスの進歩は目覚ましく、これに伴って転移温度Tc
の高いビスマス系超電導物質やイットリウム系超電導物
質が提案されている。
ニクスの進歩は目覚ましく、これに伴って転移温度Tc
の高いビスマス系超電導物質やイットリウム系超電導物
質が提案されている。
【0003】ところで、上記超電導物質を用いて超電導
デバイスを作製する場合には、例えば、一定の作動電圧
を有し回路動作の安定性に優れたトンネル型接合が用い
られる。このトンネル型接合は、SIS(Sは超電導薄
膜、Iは絶縁層)からなるサンドイッチ構造となってい
るが、この場合、S層に上記ビスマス系超電導物質等を
用いると、コヒーレント長が短いことに起因して、I層
の厚みを1〜1.5nm以下に設定する必要を生じる。
デバイスを作製する場合には、例えば、一定の作動電圧
を有し回路動作の安定性に優れたトンネル型接合が用い
られる。このトンネル型接合は、SIS(Sは超電導薄
膜、Iは絶縁層)からなるサンドイッチ構造となってい
るが、この場合、S層に上記ビスマス系超電導物質等を
用いると、コヒーレント長が短いことに起因して、I層
の厚みを1〜1.5nm以下に設定する必要を生じる。
【0004】そこで、超電導物質として、Ba0.6K0.4
BiOxという組成からなるコヒーレント長の長い超電
導物質を用いるようなものが提案されている。この超電
導物質を用いると、転移温度Tcはバルク状態でTc=
約30Kと若干低く、薄膜の場合には更に低くなるが、
I層の厚みを約4nm以下に設定するればよいので、超
電導デバイスの製造が容易となる。
BiOxという組成からなるコヒーレント長の長い超電
導物質を用いるようなものが提案されている。この超電
導物質を用いると、転移温度Tcはバルク状態でTc=
約30Kと若干低く、薄膜の場合には更に低くなるが、
I層の厚みを約4nm以下に設定するればよいので、超
電導デバイスの製造が容易となる。
【0005】ところで、上記Ba0.6K0.4BiOxとい
う組成から成る超電導薄膜の製造方法の一例として、分
子線エピタキシャル(MBE)法を用いる方法がある。
このMBE法を用いて製造されたBa0.6K0.4BiOx
組成の超電導薄膜においては、転移温度Tcが24Kの
薄膜が報告されている。
う組成から成る超電導薄膜の製造方法の一例として、分
子線エピタキシャル(MBE)法を用いる方法がある。
このMBE法を用いて製造されたBa0.6K0.4BiOx
組成の超電導薄膜においては、転移温度Tcが24Kの
薄膜が報告されている。
【0006】しかしながら、MBE装置は非常に高価で
あり、上記薄膜の製造は、実験室レベルを超えないとい
うのが現状である。
あり、上記薄膜の製造は、実験室レベルを超えないとい
うのが現状である。
【0007】一方、Ba0.6K0.4BiOxという組成の
超電導物質の製造方法の一例として、下記の条件でマグ
ネトロンスパッタリングと熱処理とを行って作製する方
法が提案されている。(NATURE・VOL338・
16 MARCH 1989
超電導物質の製造方法の一例として、下記の条件でマグ
ネトロンスパッタリングと熱処理とを行って作製する方
法が提案されている。(NATURE・VOL338・
16 MARCH 1989
【0008】P241〜243参照) スパッタリング条件 スパッタリングターゲット:Ba1.4K1.4BiOx 導入ガス:アルゴンガス+酸素ガス(1%程度) 基板温度:400℃ 装置内圧:数Pa 熱処理条件 使用ガス:酸素ガス 温度:500℃
【0009】この条件により、作成された薄膜は、MB
E法と同様に転移温度Tc=24Kのものが得られてい
る。
E法と同様に転移温度Tc=24Kのものが得られてい
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法では、以下に示すような課題を有している。 スパッタリング中の酸素ガスの量が少ない等の理由に
起因して、成膜時にはスパッタリングにより作成した薄
膜が超電導状態になっていない。したがって、上記の如
くスパッタリング終了後に、熱処理を行って超電導状態
にしている。ところが、このような方法で超電導状態に
すると、超電導薄膜の表面が凹凸になる。したがって、
良質な超電導薄膜を得ることができない。この結果、超
電導薄膜上に絶縁層と超電導薄膜とを形成してSIS構
造の超電導デバイスの性能が低下する。
方法では、以下に示すような課題を有している。 スパッタリング中の酸素ガスの量が少ない等の理由に
起因して、成膜時にはスパッタリングにより作成した薄
膜が超電導状態になっていない。したがって、上記の如
くスパッタリング終了後に、熱処理を行って超電導状態
にしている。ところが、このような方法で超電導状態に
すると、超電導薄膜の表面が凹凸になる。したがって、
良質な超電導薄膜を得ることができない。この結果、超
電導薄膜上に絶縁層と超電導薄膜とを形成してSIS構
造の超電導デバイスの性能が低下する。
【0011】装置内ガス圧が低いため、成膜速度が速
くなって、膜厚の制御が困難となる。このため、生産性
に劣る。
くなって、膜厚の制御が困難となる。このため、生産性
に劣る。
【0012】装置内ガス圧は低くなる等の理由に起因
して、プラズマ中のイオンの平均自由行程が大きくな
り、基板上で再スパッタが発生する。このため、スパッ
タリングターゲットの組成変動が大きくなって、化学量
論比に近いスパッタリングターゲットを用いることがで
きないため、やはり生産性に劣る。加えて、スパッタリ
ング薄膜がダメージを受けるため、良質な超電導薄膜を
得ることができない。
して、プラズマ中のイオンの平均自由行程が大きくな
り、基板上で再スパッタが発生する。このため、スパッ
タリングターゲットの組成変動が大きくなって、化学量
論比に近いスパッタリングターゲットを用いることがで
きないため、やはり生産性に劣る。加えて、スパッタリ
ング薄膜がダメージを受けるため、良質な超電導薄膜を
得ることができない。
【0013】上記の如く熱処理工程が不可欠であるた
め、工程が複雑となって、やはり生産性に劣ると共に、
デバイスを作成するためのネックとなっていた。。
め、工程が複雑となって、やはり生産性に劣ると共に、
デバイスを作成するためのネックとなっていた。。
【0014】この発明は係る現状を考慮してなされたも
のであって、生産性を向上しつつ良質な超電導薄膜を得
ることができる超電導薄膜の製造方法の提供を目的とし
ている。
のであって、生産性を向上しつつ良質な超電導薄膜を得
ることができる超電導薄膜の製造方法の提供を目的とし
ている。
【0015】
【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するために、窒素ガスと酸素ガスとを装置内に導入し
た後、装置内をプラズマ雰囲気として、Ba1-xKxBi
O3(0.2<X<0.5)という組成からなる超電導
薄膜を基板上に作製する超電導薄膜の製造方法におい
て、超電導薄膜作成時におけるガス導入時の装置内ガス
圧が40〜120Paとなるように設定し、前記基板の
温度を300℃以上500℃以下に加熱した状態で、基
板温度に適した組成のターゲットを用いて超電導薄膜を
作成することを特徴とする。
成するために、窒素ガスと酸素ガスとを装置内に導入し
た後、装置内をプラズマ雰囲気として、Ba1-xKxBi
O3(0.2<X<0.5)という組成からなる超電導
薄膜を基板上に作製する超電導薄膜の製造方法におい
て、超電導薄膜作成時におけるガス導入時の装置内ガス
圧が40〜120Paとなるように設定し、前記基板の
温度を300℃以上500℃以下に加熱した状態で、基
板温度に適した組成のターゲットを用いて超電導薄膜を
作成することを特徴とする。
【0016】また、前記酸素ガスの量は、全ガス量に対
して20〜80%になるように設定する方が望ましい。
して20〜80%になるように設定する方が望ましい。
【0017】
【作用】上記の方法で作成すれば、以下の作用が実現さ
れる。
れる。
【0018】スパッタリング中の酸素ガス量が多いの
で、スパッタリング時に超電導薄膜が形成される。した
がって、スパッタリング終了時の熱処理工程が不要とな
るので、超電導薄膜の表面が平滑になる。この結果、超
電導薄膜上に滑らかなI層を形成することができる。
で、スパッタリング時に超電導薄膜が形成される。した
がって、スパッタリング終了時の熱処理工程が不要とな
るので、超電導薄膜の表面が平滑になる。この結果、超
電導薄膜上に滑らかなI層を形成することができる。
【0019】尚、酸素ガス量を余り少なくすると上記作
用を得ることができない一方、酸素ガスの量が余り多い
とプラズマの形成が困難になる。従って、酸素ガスの量
は、全ガス量に対して20〜80%と成るように設定す
る。
用を得ることができない一方、酸素ガスの量が余り多い
とプラズマの形成が困難になる。従って、酸素ガスの量
は、全ガス量に対して20〜80%と成るように設定す
る。
【0020】基板の温度を300℃以上500℃以下に
加熱して、超電導薄膜を作成することにより、転移温度
(Tc)の高い超電導薄膜が得られる。
加熱して、超電導薄膜を作成することにより、転移温度
(Tc)の高い超電導薄膜が得られる。
【0021】また、基板の温度を上昇させることによ
り、薄膜中へのカリウム(K)の混入量が増加するが、
ターゲットの組成を基板温度に適した組成にすることに
より、薄膜上にカリウム(K)が析出することなく超電
導薄膜が作成される。
り、薄膜中へのカリウム(K)の混入量が増加するが、
ターゲットの組成を基板温度に適した組成にすることに
より、薄膜上にカリウム(K)が析出することなく超電
導薄膜が作成される。
【0022】そして、粉末ターゲットを用いることがで
きるので、スパッタリングターゲットの成分調整を厳密
に行なうことができる。
きるので、スパッタリングターゲットの成分調整を厳密
に行なうことができる。
【0023】尚、基板温度が500℃を超えると、超電
導薄膜中へ酸素が十分に入り込まず、スパッタリングに
より形成された薄膜が超電導状態にならない場合があ
り、一方、300℃未満では転移温度(Tc)が16K
より低くなる。従って、基板温度は300℃以上500
℃以下に設定する必要がある。
導薄膜中へ酸素が十分に入り込まず、スパッタリングに
より形成された薄膜が超電導状態にならない場合があ
り、一方、300℃未満では転移温度(Tc)が16K
より低くなる。従って、基板温度は300℃以上500
℃以下に設定する必要がある。
【0024】また、装置内ガス圧が高いため、成膜速度
が遅くなって、膜厚を容易に制御することができる。
が遅くなって、膜厚を容易に制御することができる。
【0025】尚、装置内ガス圧を余り低くすると上記作
用を得ることができず、且つ転移温度Tcの低下とスパ
ッタリングターゲットの組成変動を招来する一方、装置
内ガス圧が余り高いと成膜温度が著しく遅くなる。従っ
て、装置内ガス圧は、前記の如く40〜120Paとな
るように設定する必要がある。
用を得ることができず、且つ転移温度Tcの低下とスパ
ッタリングターゲットの組成変動を招来する一方、装置
内ガス圧が余り高いと成膜温度が著しく遅くなる。従っ
て、装置内ガス圧は、前記の如く40〜120Paとな
るように設定する必要がある。
【0026】装置内ガス圧が高くなる等の理由に起因し
て、プラズマ中のイオンの平均自由工程が小さくなっ
て、基板上での再スパッタを抑制できる。従って、スパ
ッタリングターゲットの組成変動が小さくなって、化学
量論比に近いスパッタリングターゲットを用いることが
できる。加えて、再スパッタが抑制されることにより、
スパッタリング薄膜のダメージが小さくなる。
て、プラズマ中のイオンの平均自由工程が小さくなっ
て、基板上での再スパッタを抑制できる。従って、スパ
ッタリングターゲットの組成変動が小さくなって、化学
量論比に近いスパッタリングターゲットを用いることが
できる。加えて、再スパッタが抑制されることにより、
スパッタリング薄膜のダメージが小さくなる。
【0027】熱処理工程が不要となるため、工程が簡素
化し、デバイスの製造が容易に行える。
化し、デバイスの製造が容易に行える。
【0028】
【実施例】この発明の一実施例を、図1〜図10に基づ
いて、以下に説明する。
いて、以下に説明する。
【0029】図1はこの発明の製造方法により作成した
超電導薄膜を用いた超電導デバイスの一例を示す断面図
であり、SrTiO3(110)から成る基板上1に、
SIS(Sは超電導薄膜、Iは絶縁層)から成るサンド
イッチ構造の本体部2が形成された構造となっている。
上記S層3a・3bは厚み約1000Åであって、Ba
0.6K0.4BiOxから構成される。一方、上記I層4は
厚み約4nmであって、MgOから構成される。
超電導薄膜を用いた超電導デバイスの一例を示す断面図
であり、SrTiO3(110)から成る基板上1に、
SIS(Sは超電導薄膜、Iは絶縁層)から成るサンド
イッチ構造の本体部2が形成された構造となっている。
上記S層3a・3bは厚み約1000Åであって、Ba
0.6K0.4BiOxから構成される。一方、上記I層4は
厚み約4nmであって、MgOから構成される。
【0030】ここで、上記構造の超電導デバイスを以下
のようにして作製した。
のようにして作製した。
【0031】先ず、基板1をエチルアルコール中で超音
波洗浄した後、煮沸、乾燥させる。次に、この洗浄され
た基板1を、スパッタリングターゲットが装着されたr
f−マグネトロンスパッタ装置内に取付けた後、装置内
圧が10-4〜10-6Paとなるまで真空引きを行う。
波洗浄した後、煮沸、乾燥させる。次に、この洗浄され
た基板1を、スパッタリングターゲットが装着されたr
f−マグネトロンスパッタ装置内に取付けた後、装置内
圧が10-4〜10-6Paとなるまで真空引きを行う。
【0032】次いで、装置内に、ArガスとO2ガスと
を導入する。この際、ArガスとO2ガスとの比は5
0:50に、且つ装置内ガス圧は80Paとなる様に設
定した。
を導入する。この際、ArガスとO2ガスとの比は5
0:50に、且つ装置内ガス圧は80Paとなる様に設
定した。
【0033】この後、装置の正負極間に50〜150W
の放電電力を印加することによって装置内にプラズマを
発生させた後、装置内の加熱装置により基板1を300
℃〜500℃に加熱する。
の放電電力を印加することによって装置内にプラズマを
発生させた後、装置内の加熱装置により基板1を300
℃〜500℃に加熱する。
【0034】しかる後、0.5〜2時間プレスパッタを
行った後、基板1を300℃〜500℃に加熱した状態
で、装置内シャッタを開成して本スパッタを開始する。
これにより、S層3aの形成が開始される。この際、成
膜速度は、500Å/hrであるので、約2時間本スパ
ッタを行う。本スパッタ終了後、上記シャッタを閉成し
更にプラズマを消灯させる。この後、Arガスの導入を
中止すると共に、O2ガスの導入状態を維持する。これ
により、基板1がO2ガス雰囲気で冷却されることにな
る。
行った後、基板1を300℃〜500℃に加熱した状態
で、装置内シャッタを開成して本スパッタを開始する。
これにより、S層3aの形成が開始される。この際、成
膜速度は、500Å/hrであるので、約2時間本スパ
ッタを行う。本スパッタ終了後、上記シャッタを閉成し
更にプラズマを消灯させる。この後、Arガスの導入を
中止すると共に、O2ガスの導入状態を維持する。これ
により、基板1がO2ガス雰囲気で冷却されることにな
る。
【0035】次いで、上記S層3a上に、スパッタリン
グ法或いは蒸着法により、MgO膜(厚さ4nm)を形
成してI層4を形成した後、上記と同様の方法でI層上
にS層3bを形成する。
グ法或いは蒸着法により、MgO膜(厚さ4nm)を形
成してI層4を形成した後、上記と同様の方法でI層上
にS層3bを形成する。
【0036】さて、上記スパッタリングターゲットは、
バリウム化合物(例えば、BaCO3、BaO、Ba
(NO)2)、カリウム化合物(例えば、KO2、K2C
O3、KNO3)、ビスマス化合物(例えばBi2O3)を
基板温度に適した所定の割合で混合した後、チッソガス
雰囲気(600〜700℃)で2〜5時間、酸素ガス雰
囲気(400〜500℃)で2〜5時間焼成し、更に、
1〜3tonの圧力でプレスすることによって作製し
た。
バリウム化合物(例えば、BaCO3、BaO、Ba
(NO)2)、カリウム化合物(例えば、KO2、K2C
O3、KNO3)、ビスマス化合物(例えばBi2O3)を
基板温度に適した所定の割合で混合した後、チッソガス
雰囲気(600〜700℃)で2〜5時間、酸素ガス雰
囲気(400〜500℃)で2〜5時間焼成し、更に、
1〜3tonの圧力でプレスすることによって作製し
た。
【0037】図2は、このスパッタリングターゲットの
各基板温度における最適組成を調べた結果を示すもので
ある。組成としては図2に示すように、例えばターゲッ
ト中の「K」の組成を基板温度に対して調整している。
図2に示すように、基板温度が400℃の場合では、B
a0.6K0.25Biy〜Ba0.6K0.35Biyの組成のターゲ
ットを用いればよい。
各基板温度における最適組成を調べた結果を示すもので
ある。組成としては図2に示すように、例えばターゲッ
ト中の「K」の組成を基板温度に対して調整している。
図2に示すように、基板温度が400℃の場合では、B
a0.6K0.25Biy〜Ba0.6K0.35Biyの組成のターゲ
ットを用いればよい。
【0038】尚、この図2に示すように、各最適値に対
して、「K」の組成に±0.5の許容範囲がある。また
「Ba」の組成についても、同様に±0.5の許容範囲
がある。
して、「K」の組成に±0.5の許容範囲がある。また
「Ba」の組成についても、同様に±0.5の許容範囲
がある。
【0039】〔実験1〕上記S層3のX線回折法により
調べたので、その結果を図3に示す。図3から明らかな
ように、S層3は略完全に(110)方向を向いている
ことが確認された。また、ピークの幅は単結晶構造の基
板と近似している。このことから、S層3の膜質が良好
であることが窺える。
調べたので、その結果を図3に示す。図3から明らかな
ように、S層3は略完全に(110)方向を向いている
ことが確認された。また、ピークの幅は単結晶構造の基
板と近似している。このことから、S層3の膜質が良好
であることが窺える。
【0040】また、RHEED法によって得られた写真
により、S層3はエピタキシャル成長していることを確
認した。
により、S層3はエピタキシャル成長していることを確
認した。
【0041】〔実験2〕上記S層3の形成時の基板温度
と転移温度Tcとの関係との関係を調べたので、その結
果を図4に示す。
と転移温度Tcとの関係との関係を調べたので、その結
果を図4に示す。
【0042】基板温度が300℃の時の転移温度Tcは
16K、基板温度が350℃の時の転移温度Tcは19
K、基板温度が400℃の時の転移温度Tcは28K、
基板温度が450℃の時の転移温度Tcは28K、ま
た、基板温度が500℃の時の転移温度Tcは20Kで
ある。
16K、基板温度が350℃の時の転移温度Tcは19
K、基板温度が400℃の時の転移温度Tcは28K、
基板温度が450℃の時の転移温度Tcは28K、ま
た、基板温度が500℃の時の転移温度Tcは20Kで
ある。
【0043】図4から判るように、基板温度が400℃
迄は、温度が上昇するに従い転移温度Tcも上昇する
が、基板温度が400℃を超えると、温度が上昇しても
転移温度Tcは上昇せず、450℃を超えると逆に転移
温度Tcは低下する。これは、基板温度が400℃を超
えると、薄膜内への酸素の取り込み量が減少することに
起因するものと考えられる。
迄は、温度が上昇するに従い転移温度Tcも上昇する
が、基板温度が400℃を超えると、温度が上昇しても
転移温度Tcは上昇せず、450℃を超えると逆に転移
温度Tcは低下する。これは、基板温度が400℃を超
えると、薄膜内への酸素の取り込み量が減少することに
起因するものと考えられる。
【0044】〔実験3〕上記S層3の温度と抵抗との関
係を調べたので、その結果を図5に示す。図5から明ら
かなように、S層3は28K以下で超電導状態になって
いることが確認された。尚、このS層3は基板温度40
0℃、ガス圧80Paの条件で成膜したものである。
係を調べたので、その結果を図5に示す。図5から明ら
かなように、S層3は28K以下で超電導状態になって
いることが確認された。尚、このS層3は基板温度40
0℃、ガス圧80Paの条件で成膜したものである。
【0045】〔実験4〕装置内ガス圧と転移温度Tcと
の関係を調べたので、その結果を図6に示す。図6から
明らかなように、装置内ガス圧が40Pa以下になると
転移温度Tcが10K以下となることが確認された。し
たがって、装置内ガス圧は40Pa以上に設定する必要
がある。
の関係を調べたので、その結果を図6に示す。図6から
明らかなように、装置内ガス圧が40Pa以下になると
転移温度Tcが10K以下となることが確認された。し
たがって、装置内ガス圧は40Pa以上に設定する必要
がある。
【0046】〔実験5〕装置内ガス圧とスパッタリング
ターゲットの組成変化との関係を調べたので、その結果
を図7に示す。尚、図7における黒丸は超電導薄膜の組
成であり、白丸は所定の装置内ガス圧の場合のスパッタ
リングターゲットの組成である。
ターゲットの組成変化との関係を調べたので、その結果
を図7に示す。尚、図7における黒丸は超電導薄膜の組
成であり、白丸は所定の装置内ガス圧の場合のスパッタ
リングターゲットの組成である。
【0047】図7より明らかなように、装置内ガス圧が
40Pa以下になるとスパッタリングターゲットと超電
導薄膜の組成とが著しく掛け離れることが確認された。
従って、装置内ガス圧は40Pa以上に設定する必要が
ある。
40Pa以下になるとスパッタリングターゲットと超電
導薄膜の組成とが著しく掛け離れることが確認された。
従って、装置内ガス圧は40Pa以上に設定する必要が
ある。
【0048】〔実験6〕装置内ガス圧と成膜速度との関
係を調べたので、その結果を図8に示す。図8から明ら
かなように、装置内ガス圧が120Pa以上になれば成
膜速度が約0.5nm/min以下となることが確認さ
れた。したがって、装置内ガス圧は120Pa以下に設
定する必要がある。
係を調べたので、その結果を図8に示す。図8から明ら
かなように、装置内ガス圧が120Pa以上になれば成
膜速度が約0.5nm/min以下となることが確認さ
れた。したがって、装置内ガス圧は120Pa以下に設
定する必要がある。
【0049】〔実験4〜6のまとめ〕上記実験4及び実
験5より、転移温度Tc及びスパッタリングターゲット
の組成の面から考察すれば、装置内ガス圧は40Pa以
上に設定する必要がある。一方、上記実験6より、成膜
速度の面から考察すれば、装置内ガス圧は120Pa以
下に設定する必要がある。したがって、これらのことを
考慮すると、装置内ガス圧は40Pa以上120Pa以
下に設定することを要する。
験5より、転移温度Tc及びスパッタリングターゲット
の組成の面から考察すれば、装置内ガス圧は40Pa以
上に設定する必要がある。一方、上記実験6より、成膜
速度の面から考察すれば、装置内ガス圧は120Pa以
下に設定する必要がある。したがって、これらのことを
考慮すると、装置内ガス圧は40Pa以上120Pa以
下に設定することを要する。
【0050】〔実験7〕O2ガス濃度と超電導薄膜の酸
化度との関係を調べたので、その結果を図9に示す。図
9から明らかなように、O2ガス濃度が20%未満では
超電導薄膜の酸化度が低下していることが確認された。
したがって、O2ガス濃度は20%以上に設定する必要
がある。
化度との関係を調べたので、その結果を図9に示す。図
9から明らかなように、O2ガス濃度が20%未満では
超電導薄膜の酸化度が低下していることが確認された。
したがって、O2ガス濃度は20%以上に設定する必要
がある。
【0051】〔実験8〕O2ガス濃度とプラズマの発生
具合との関係を調べたので、その結果を図10に示す。
図10から明らかなように、O2ガス濃度が80%を超
えるとプラズマが発生していないことが確認された。し
たがって、O2ガス濃度は80%以下に設定する必要が
ある。
具合との関係を調べたので、その結果を図10に示す。
図10から明らかなように、O2ガス濃度が80%を超
えるとプラズマが発生していないことが確認された。し
たがって、O2ガス濃度は80%以下に設定する必要が
ある。
【0052】〔実験7と実験8とのまとめ〕上記実験7
より、超電導薄膜の酸化度の面から考察すれば、O2ガ
ス濃度は20%以上に設定する必要がある一方、上記実
験8より、プラズマの発生具合の面から考察すれば、O
2ガス濃度は80%以下に設定する必要がある。したが
って、両者を考慮すると、O2ガス濃度は20%以上8
0%以下に設定することを要する。
より、超電導薄膜の酸化度の面から考察すれば、O2ガ
ス濃度は20%以上に設定する必要がある一方、上記実
験8より、プラズマの発生具合の面から考察すれば、O
2ガス濃度は80%以下に設定する必要がある。したが
って、両者を考慮すると、O2ガス濃度は20%以上8
0%以下に設定することを要する。
【0053】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、転移温度の高いBa1-xKxBiO3(0.2<X<
0.5)という組成からなる超電導薄膜が得られる。
ば、転移温度の高いBa1-xKxBiO3(0.2<X<
0.5)という組成からなる超電導薄膜が得られる。
【0054】また、スパッタリング終了後の熱処理が不
要となるので、超電導薄膜の表面が平滑になって、良質
な超電導薄膜を得ることができると共に、工程が簡素化
するので、生産性が向上する。
要となるので、超電導薄膜の表面が平滑になって、良質
な超電導薄膜を得ることができると共に、工程が簡素化
するので、生産性が向上する。
【0055】さらに、成膜速度が遅くなって、膜厚を容
易に制御することができ、且つ化学量論比に近いスパッ
タリングターゲットを用いることができるので、生産性
が向上する。
易に制御することができ、且つ化学量論比に近いスパッ
タリングターゲットを用いることができるので、生産性
が向上する。
【0056】加えて、再スパッタが抑制されることより
スパッタリング薄膜のダメージが小さくなると共に、粉
末ターゲットを用いることにより、スパッタリングター
ゲットの成分調整を厳密に行なうことができる。この結
果、良質な超電導薄膜を得ることができる。
スパッタリング薄膜のダメージが小さくなると共に、粉
末ターゲットを用いることにより、スパッタリングター
ゲットの成分調整を厳密に行なうことができる。この結
果、良質な超電導薄膜を得ることができる。
【0057】以上のことから、生産性を向上しつつ、転
移温度の高い良質な超電導薄膜を得ることができるの
で、SIS構造の超電導デバイスのコスト低減を図りつ
つ、性能を飛躍的に向上させることができるという効果
を奏する。
移温度の高い良質な超電導薄膜を得ることができるの
で、SIS構造の超電導デバイスのコスト低減を図りつ
つ、性能を飛躍的に向上させることができるという効果
を奏する。
【図1】この発明の製造方法により作成した超電導薄膜
(S層)を用いた超電導デバイスの一例を示す断面図で
ある。
(S層)を用いた超電導デバイスの一例を示す断面図で
ある。
【図2】Ba0.6K0.4BiOy組成の超電導薄膜を得る
ための基板温度とスパッタリングターゲット組成の関係
を示すグラフである。
ための基板温度とスパッタリングターゲット組成の関係
を示すグラフである。
【図3】S層のX線回折パターンを示すグラフである。
【図4】基板温度と転移温度Tcとの関係を示すグラフ
である。
である。
【図5】S層の温度と抵抗との関係を示すグラフであ
る。
る。
【図6】装置内ガス圧と転移温度Tcとの関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図7】装置内ガス圧とスパッタリングターゲットの組
成変化との関係を示すグラフである。
成変化との関係を示すグラフである。
【図8】装置内ガス圧と成膜速度との関係を示すグラフ
である。
である。
【図9】O2ガス濃度と超電導薄膜の酸化度との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図10】O2ガス濃度とプラズマの発生具合との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
1 基板 2 本体部 3a S層 3b S層 4 I層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 和彦 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機 株式会社内 (72)発明者 善里 順信 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機 株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−114678(JP,A) 特開 平3−140462(JP,A) 特開 平2−38310(JP,A) 特開 昭64−59729(JP,A) 特開 平4−300270(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 39/00 H01L 39/22 - 39/24 C23C 14/00 - 14/58
Claims (2)
- 【請求項1】 窒素ガスと酸素ガスとを装置内に導入し
た後、装置内をプラズマ雰囲気として、Ba1-xKxBi
O3(0.2<X<0.5)という組成からなる超電導
薄膜を基板上に作製する超電導薄膜の製造方法におい
て、超電導薄膜作成時におけるガス導入時の装置内ガス
圧が40〜120Paとなるように設定し、前記基板の
温度を300℃以上500℃以下に加熱した状態で、基
板温度に適した組成のターゲットを用いて超電導薄膜を
作成することを特徴とする超電導薄膜の製造方法。 - 【請求項2】 前記酸素ガスの量を、全ガス量に対して
20〜80%になるように設定したことを特徴とする請
求項1に記載の超電導薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3283569A JP3068916B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 超電導薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3283569A JP3068916B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 超電導薄膜の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05102544A JPH05102544A (ja) | 1993-04-23 |
JP3068916B2 true JP3068916B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=17667227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3283569A Expired - Fee Related JP3068916B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 超電導薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3068916B2 (ja) |
-
1991
- 1991-10-02 JP JP3283569A patent/JP3068916B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05102544A (ja) | 1993-04-23 |
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