JPH01132008A - 超電導体およびその製造方法 - Google Patents
超電導体およびその製造方法Info
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Classifications
-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
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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
本発明は超電導体およびその製造方法に関するものであ
る。
る。
従来の技術
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系に代表される超電導酸化物材料は
薄膜として用いた場合、超電導配線をはじめとして高精
度磁気センサや高性能磁気シールド、ジョセフソン素子
等の各種の応用が考えられている。
薄膜として用いた場合、超電導配線をはじめとして高精
度磁気センサや高性能磁気シールド、ジョセフソン素子
等の各種の応用が考えられている。
第３図は従来の超電導酸化物薄膜を配線に応用した場合
の断面を示したものである。アルミナ等の絶縁物基板１
上にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系の超電導配線２を形成してい
る。製造方法としては例えば次の様な手法が用いられて
いる（山中他。「電子材料」腐８．Ｐ、８９．１９８７
）。バルクで超電導を示すＹ−Ｂａ−Ｃｕ−ｏから成る
材料を粉砕しペースト化する。これをアルミナ基板上に
スクリーン印刷したのち大気中、８００〜１０００’Ｃ
で焼成する。この様にして形成した膜は、液体窒素温度
で超電導を示す。
の断面を示したものである。アルミナ等の絶縁物基板１
上にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系の超電導配線２を形成してい
る。製造方法としては例えば次の様な手法が用いられて
いる（山中他。「電子材料」腐８．Ｐ、８９．１９８７
）。バルクで超電導を示すＹ−Ｂａ−Ｃｕ−ｏから成る
材料を粉砕しペースト化する。これをアルミナ基板上に
スクリーン印刷したのち大気中、８００〜１０００’Ｃ
で焼成する。この様にして形成した膜は、液体窒素温度
で超電導を示す。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、この様にして形成された配線は数日から
数週間で液体窒素温度での超電導性を示さなくなる。こ
の原因は明らかではないが、膜中の酸素量の減少ととも
に超電導の臨界温度’ｒｅが低下することから、酸素量
減少によって結晶性が変化するためと考えられている。
数週間で液体窒素温度での超電導性を示さなくなる。こ
の原因は明らかではないが、膜中の酸素量の減少ととも
に超電導の臨界温度’ｒｅが低下することから、酸素量
減少によって結晶性が変化するためと考えられている。
本発明は、従来の超電導酸化物薄膜がこの様な経時変化
を有することに鑑みてなされたもので、長期間安定で良
好な超電導薄膜を提供することを目的としている。
を有することに鑑みてなされたもので、長期間安定で良
好な超電導薄膜を提供することを目的としている。
問題点を解決するだめの手段
本発明は酸素を通しにくい基材上に形成され、かつ酸素
を通しにくい膜で被ったことを特徴とする超電導体であ
る。また本発明は酸素を通しにくい膜を形成した後、こ
の膜を通して超電導酸化物薄膜に酸素イオン注入するこ
とを特徴とする超電導酸化物薄膜の形成方法である。
を通しにくい膜で被ったことを特徴とする超電導体であ
る。また本発明は酸素を通しにくい膜を形成した後、こ
の膜を通して超電導酸化物薄膜に酸素イオン注入するこ
とを特徴とする超電導酸化物薄膜の形成方法である。
作用
本発明は、超電導酸化物薄膜を酸素を通しにくい基材お
よび膜で被うことにより、外気との接触を絶つとともに
隣接する物質との反応を防止し、超電導酸化物薄膜から
の酸素の抜けを減じ、長期間にわたって安定な超電導特
性を示す薄膜とするものである。また、酸素を通しにく
い膜を通して酸素イオン注入することにより、超電導特
性を示す組成に達するまで不足している酸素を補充し、
良好な超電導酸化物薄膜を形成するものである。
よび膜で被うことにより、外気との接触を絶つとともに
隣接する物質との反応を防止し、超電導酸化物薄膜から
の酸素の抜けを減じ、長期間にわたって安定な超電導特
性を示す薄膜とするものである。また、酸素を通しにく
い膜を通して酸素イオン注入することにより、超電導特
性を示す組成に達するまで不足している酸素を補充し、
良好な超電導酸化物薄膜を形成するものである。
実施例
第１図は本発明による超電導酸化換型−を半導体集積回
路の配線として用いた場合の実施例（断面図）を示した
ものである。シリコン基板１ｏ上にシリコン窒化膜（１
）１１．シリコン窒化膜（ＩＩ）１２に囲まれた超電導
酸化物配線１３が設置されている。超電導酸化物配線１
３は例えばＹ Ｂａ２ Ｃｕ５０ｘ（ｘ＝５〜７）から
成る薄膜である。シリコン窒化膜（１）１１は、超電導
薄膜１３へのシリコン基板１０からの不純物拡散を防止
し、またシリコン窒化膜（１）１１および（ＩＩ）１２
は熱処理時の超電導薄膜１３からの酸素の外向拡散を防
止している。この様な超電導酸化物配線１３は外部との
酸素のやりとりがほとんどないため、雰囲気によらず、
長期 ”にわたって安定である。
路の配線として用いた場合の実施例（断面図）を示した
ものである。シリコン基板１ｏ上にシリコン窒化膜（１
）１１．シリコン窒化膜（ＩＩ）１２に囲まれた超電導
酸化物配線１３が設置されている。超電導酸化物配線１
３は例えばＹ Ｂａ２ Ｃｕ５０ｘ（ｘ＝５〜７）から
成る薄膜である。シリコン窒化膜（１）１１は、超電導
薄膜１３へのシリコン基板１０からの不純物拡散を防止
し、またシリコン窒化膜（１）１１および（ＩＩ）１２
は熱処理時の超電導薄膜１３からの酸素の外向拡散を防
止している。この様な超電導酸化物配線１３は外部との
酸素のやりとりがほとんどないため、雰囲気によらず、
長期 ”にわたって安定である。
第２図（＆）〜（ｆ）は超電導酸化物配線１３の製造工
程を示す工程断面図である。まず、第２図（ａ）に示す
様にシリコン基板１ｏにＬＰＣＶＤ法により、超電導薄
膜形成用の基材となる５０〜２００ｎｍ程度のシリコン
窒化膜１１を堆積する。このシリコン窒化膜１１により
後工程での熱処理時に生じるシリコン基板１０から上層
の超電導酸化物薄膜への不純物拡散が防止される。この
シリコン窒化膜１１上に第２図（ｂ）に示す様に！（イ
ツトリウム）−Ｂ ａ （バリウム）−Ｃｕ（銅）−〇
（酸素）化合物からなる超電導酸化物薄膜１４を０．１
〜１μｍ堆積する。堆積は例えばＹ Ｂａ２Ｃｕ５０ｘ
（Ｘ＝ｓ 〜７ ）のターゲットをスパッタリングす
ることにより蒸着する。この際、酸素が減るので酸素の
多いターゲットを用いるか、酸素分圧の高い雰囲気でス
パッタするのが望ましい。蒸着直後のＹ Ｂａ２Ｃｕ５
０ｘ膜の状態は結晶性が悪く、超電導特性を得るには熱
処理を必要とする。熱処理を酸素中または大気中で行え
ば、超電導特性を示すが、冷却条件や雰囲気によって酸
素濃度が変化し、超電導の臨界温度等もばらつきが大き
い。このため、本実施例では後述する様に、蒸着直後に
は熱処理せず、後工程で熱処理している。次に第２図（
０）の様に、フォトリソグラフィー技術とスパッタエツ
チング技術を適用して、配線部分のみに超電導酸化物薄
膜を残し、超電導酸化物配線１３とする。続いて第２図
（ｄ）の様にシリコン窒化膜１２をＣＶＤ法により０．
０ｓμｍ 〜０．２μｍ堆積する。次に第２図（ｅ）に
示す様にシリコン窒化膜１２を通して加速エネルギー１
００〜４００に６Ｖで酸素イオン１４を注入する。注入
量は超電導酸化物薄膜の酸素量に応じ、１×１０〜１×
１ｏ１７ａ Ｏ８ｅｌ ／ ０！とした。酸素イオンＯ
ではなく酸素分子イオン０２を用いてもよい。この後、
超電導酸化物配線１３を熱処理すると液体窒素温度下で
超電導性を示す様になる。熱処理は１０００°０２３０
分程度が必要である。このとき、薄膜１３の周囲は酸素
を通しにくいシリコン窒化膜が形成されており、薄膜１
３からの酸素の抜けを防止できる。
程を示す工程断面図である。まず、第２図（ａ）に示す
様にシリコン基板１ｏにＬＰＣＶＤ法により、超電導薄
膜形成用の基材となる５０〜２００ｎｍ程度のシリコン
窒化膜１１を堆積する。このシリコン窒化膜１１により
後工程での熱処理時に生じるシリコン基板１０から上層
の超電導酸化物薄膜への不純物拡散が防止される。この
シリコン窒化膜１１上に第２図（ｂ）に示す様に！（イ
ツトリウム）−Ｂ ａ （バリウム）−Ｃｕ（銅）−〇
（酸素）化合物からなる超電導酸化物薄膜１４を０．１
〜１μｍ堆積する。堆積は例えばＹ Ｂａ２Ｃｕ５０ｘ
（Ｘ＝ｓ 〜７ ）のターゲットをスパッタリングす
ることにより蒸着する。この際、酸素が減るので酸素の
多いターゲットを用いるか、酸素分圧の高い雰囲気でス
パッタするのが望ましい。蒸着直後のＹ Ｂａ２Ｃｕ５
０ｘ膜の状態は結晶性が悪く、超電導特性を得るには熱
処理を必要とする。熱処理を酸素中または大気中で行え
ば、超電導特性を示すが、冷却条件や雰囲気によって酸
素濃度が変化し、超電導の臨界温度等もばらつきが大き
い。このため、本実施例では後述する様に、蒸着直後に
は熱処理せず、後工程で熱処理している。次に第２図（
０）の様に、フォトリソグラフィー技術とスパッタエツ
チング技術を適用して、配線部分のみに超電導酸化物薄
膜を残し、超電導酸化物配線１３とする。続いて第２図
（ｄ）の様にシリコン窒化膜１２をＣＶＤ法により０．
０ｓμｍ 〜０．２μｍ堆積する。次に第２図（ｅ）に
示す様にシリコン窒化膜１２を通して加速エネルギー１
００〜４００に６Ｖで酸素イオン１４を注入する。注入
量は超電導酸化物薄膜の酸素量に応じ、１×１０〜１×
１ｏ１７ａ Ｏ８ｅｌ ／ ０！とした。酸素イオンＯ
ではなく酸素分子イオン０２を用いてもよい。この後、
超電導酸化物配線１３を熱処理すると液体窒素温度下で
超電導性を示す様になる。熱処理は１０００°０２３０
分程度が必要である。このとき、薄膜１３の周囲は酸素
を通しにくいシリコン窒化膜が形成されており、薄膜１
３からの酸素の抜けを防止できる。
なお、スパッタリングにより形成された膜１４が第２図
（（１）の状態で充分な酸素量を有していれば、必ずし
も酸素イオン注入を行う必要はない。一般に膜１４は、
超電導を生じる組成に比べて酸素不足となっていること
が多く、酸素イオン注入するのが望ましい。この様にし
て第２図（ｆ）の様に超電導酸化物配線１３が得られる
。
（（１）の状態で充分な酸素量を有していれば、必ずし
も酸素イオン注入を行う必要はない。一般に膜１４は、
超電導を生じる組成に比べて酸素不足となっていること
が多く、酸素イオン注入するのが望ましい。この様にし
て第２図（ｆ）の様に超電導酸化物配線１３が得られる
。
以上の様に、本実施例によれば超電導酸化物薄膜の周囲
を酸素を通しにくい膜で被うことにより、プロセス途中
やデバイス形成後の超電導酸化物薄膜の組成変化を防止
することができ、長期安定な超電導特性を得ることがで
きる。さらに、酸素を通しにくい膜を通して超電導酸化
物中に酸素イオン注入することにより、超電導を生じる
に必要な酸素量を供給でき、良好な超電導特性が得られ
る。
を酸素を通しにくい膜で被うことにより、プロセス途中
やデバイス形成後の超電導酸化物薄膜の組成変化を防止
することができ、長期安定な超電導特性を得ることがで
きる。さらに、酸素を通しにくい膜を通して超電導酸化
物中に酸素イオン注入することにより、超電導を生じる
に必要な酸素量を供給でき、良好な超電導特性が得られ
る。
発明の詳細
な説明したように、本発明によれば長期にわたって安定
で良好な超電導特性を示す酸化物薄膜を得ることができ
、その実用的効果は大きい。
で良好な超電導特性を示す酸化物薄膜を得ることができ
、その実用的効果は大きい。
第１図は本発明における一実施例の超電導酸化物配線の
断面図、第２図は同実施例の製造工程を示す工程断面図
、第３図は従来の超電導酸化物配線の断面図である。 １０・・・・・・シリコン基板、１１・・・・・・シリ
コン窒化膜Ｉ、１２・・・・・・シリコン窒化膜■、１
３・・・・・・超電導酸化物配線、１４・・・・・・超
電導酸化物薄膜。 １３・−超′ｃ４コ冶のコ乙鼠 第 ２ 図 １←−Ｃ′健クシ
第３ 図 ＾
７二〇フ
断面図、第２図は同実施例の製造工程を示す工程断面図
、第３図は従来の超電導酸化物配線の断面図である。 １０・・・・・・シリコン基板、１１・・・・・・シリ
コン窒化膜Ｉ、１２・・・・・・シリコン窒化膜■、１
３・・・・・・超電導酸化物配線、１４・・・・・・超
電導酸化物薄膜。 １３・−超′ｃ４コ冶のコ乙鼠 第 ２ 図 １←−Ｃ′健クシ
第３ 図 ＾
７二〇フ
Claims (2)
- （１）酸素を通しにくい基材上に酸化物超電導薄膜を形
成し、この薄膜を酸素を通しにくい膜で被った超電導体
。 - （２）基板上に酸化物超電導薄膜を形成する工程と、前
記酸化物超電導薄膜上に酸素を通しにくい膜を形成する
工程を備え、この酸素を通しにくい膜を通して酸素イオ
ン注入する超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62291078A JPH01132008A (ja) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | 超電導体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62291078A JPH01132008A (ja) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | 超電導体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01132008A true JPH01132008A (ja) | 1989-05-24 |
Family
ID=17764147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62291078A Pending JPH01132008A (ja) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | 超電導体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01132008A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01248679A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-04 | Seiko Epson Corp | 高温超伝導体のコンタクト構造 |
| JPH01275407A (ja) * | 1988-04-26 | 1989-11-06 | Seiko Epson Corp | 高温超電導体 |
| JPH07307499A (ja) * | 1995-03-30 | 1995-11-21 | Seiko Epson Corp | 高温超電導体の製造方法 |
-
1987
- 1987-11-18 JP JP62291078A patent/JPH01132008A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01248679A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-04 | Seiko Epson Corp | 高温超伝導体のコンタクト構造 |
| JPH01275407A (ja) * | 1988-04-26 | 1989-11-06 | Seiko Epson Corp | 高温超電導体 |
| JPH07307499A (ja) * | 1995-03-30 | 1995-11-21 | Seiko Epson Corp | 高温超電導体の製造方法 |
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