JPH01143341A - 超伝導接続体装置およびその製造方法 - Google Patents

超伝導接続体装置およびその製造方法

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JPH01143341A
JPH01143341A JP62302247A JP30224787A JPH01143341A JP H01143341 A JPH01143341 A JP H01143341A JP 62302247 A JP62302247 A JP 62302247A JP 30224787 A JP30224787 A JP 30224787A JP H01143341 A JPH01143341 A JP H01143341A
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JP
Japan
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thin film
ribbon
groove
superconducting
wiring
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JP62302247A
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English (en)
Inventor
Yutaka Iwasaki
裕 岩崎
Shuichi Kameyama
亀山 周一
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、超伝導体等を用いた超伝導接続体装置に関す
るもので、特に化合物等の超伝導体薄膜を組入れた超伝
導接続体装置の構造ならびにその製造方法に係るもので
ある。
従来の技術 従来、比較的高温の臨界転移温度を有する超伝導体とし
て、窒化ニオブ(NbN)やゲルマニウムニオブ(Nb
3Ge)などが知られていたが、これらの素材の超伝導
転移温度はたかだか24°にであった。さらに高い転移
温度が期待されるものとして、ペロブスカイト系3元化
合物のBa−La−Cu−0系などが提案されていた。
しかしながら、最近の研究によれば、Y−Ba−Cu−
0系の材料が液体窒素温度を越える可能性が示唆され(
M、に、Wu  等、フィジカル レビュー レターズ
(Pysical  Review  Letters
) Vol、 58、No、 9、PP、 908−9
10(1987)) 、現実に、900に以上の転移温
度を有する超伝導化合物が報告されてきている。
発明が解決しようとする問題点 単結晶性の超伝導薄膜は、多結晶性の超伝導薄膜に比べ
て、その配線等の臨界電流密度が大きく取れること、さ
らに、配線等の受動素子ではなく能動素子の活性領域と
しても使用され、その実用化が急がれていた。Y−Ba
−Cu−0系の化合物の薄膜は、焼結法あるいはスパッ
タリング法で形成しても、超伝導性を示すセラミックの
粉体、塊状体などが比較的得られやすいが、臨界電流の
大きい結晶軸のそろった単結晶性の強い薄膜が得られに
くかった。しかしながら、本発明者等の知りえたところ
では、スパッタリング法においても、結晶を堆積させる
基体として、高温に加熱されたサファイア(α−AI2
03)、酸化マグネシウム、スピネル、シリコン、ガリ
ウムひ素等の単結晶を用いることが、単結晶性の良い超
伝導薄膜を形成するために、非常に有効であることを見
いだした。
さらに、このように形成された薄膜は基体の平面に対し
て、その結晶のC軸が垂直に立ちやすく、しかも、この
平面方向(C軸に垂直な方向)に流れる超伝導電流のキ
ャリア密度が、C軸に沿った方向(C軸に平行な方向)
に流れる超伝導電流のキャリア密度よりも数倍大きいこ
とが見いだされた。すなわち、C軸に垂直な方向に超伝
導電流を流しやすく、C軸に平行な方向には、超伝導電
流を取り出しにくかった。さらには、超伝導のコヒーレ
ンス長もC軸に垂直な方向には、数十ナノ・メータ、C
軸に平行な方向には、数ナノ・メータ程度で、同じく、
数倍の差があることが知られた。
このように、Y−Ba−Cu−0系等の化合物の薄膜超
伝導体を、例えば、集積回路超伝導接続体装置の配線等
の用途に用いたとき、基体の水平面方向に流れやすい超
伝導電流の異方性がみられやすく、平面に垂直な方向に
電流を取り出しにくいという問題が有った。
問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために本発明は、基体上に形成さ
れ、基体に平行な平面方向に流れやすい導電性の異方性
がみちれる第1のリボン状薄膜と、前記第1のリボン状
薄膜の表面から形成された溝部と、前記溝部に接続して
形成された、導電性の異方性がみられない等方性の第2
のリボン状薄膜とから構成され、第1のリボン状薄膜の
溝部の側面から第2のリボン状薄膜へ電流を取り出すこ
とを特徴とする超伝導接続体装置と、基体上に、基体に
対して平行な平面方向に流れやすい導電性の異方性がみ
られる第1のリボン状薄膜を形成する工程と、前記第1
のリボン状薄膜の表面がら溝部を形成する工程と、前記
溝部に接続した、導電性の異方性がみられない等方性の
第2のリボン状薄膜を形成する工程とからなり、第1の
リボン状薄膜の溝部の側面から第2のリボン状薄膜へ電
流を取り出すことを特徴とする超伝導接続体装置の製造
方法を提供する。
作用 本発明の方法により、例えば、基体に平行な平面方向に
流れやすい導電性の異方性がみられるY−Ba−Cu−
0系の材料のリボン状薄膜において、この異方性のリボ
ン状薄膜の表面から溝部を形成することにより、この溝
部の側面から、基体に平行な平面方向に流れる電流を取
り出すことが容易になる。したがって、この溝部の側面
に接して異方性のないリボン状薄膜の導電膜を形成すれ
は良いことになる。この時、これら2つのリボン状薄膜
が超伝導性を示せば、電気抵抗のない多層配線が実現で
きる。また、溝部の幅がリボン状薄膜の他の部分の幅に
比べて大きくなっている場合、電流引出し領域の断面積
を大きく取ることができるので、電流密度の大きい幅の
狭い配線部分から電流密度の低い異方性のない薄膜への
接続が可能となる。この点から考えても、溝部の幅がリ
ボン状薄膜の他の配線部分の幅に比べて大きくすること
が好ましい。さらに、溝部の側面から最大限に電流を取
り出すためには、異方性のリボン状薄膜の底面まで溝部
をエツチングして側面の面積を最大にしておくことが好
ましい。一方、異方性の薄膜の平面に対して垂直な方向
の薄膜のコヒーレンス長が、薄膜の厚みに対して比較的
大きい場合、必ずしも、薄膜の底面に達するまで溝部を
エツチングする必要はない。すなわち、溝部の下に、コ
ヒーレンス長程度あるいはそれ以下の薄膜が残っていて
も溝部の底部から超伝導電流を取り出すことが可能なた
めである。
実施例 以下、本発明の方式による超伝導配線を用いた超伝導接
続体装置の構造を、第1の実施例として、第1図を参照
して詳細に説明する。
結晶性のサファイア(α−A12o3)の基体100上
に、700−10000cの基体温度で形成されたC軸
がほぼ基体の平面に垂直な方向に配列されたY−Ba−
Cu−o系結晶の厚さ約1000ナノ・メータのリボン
状の超伝導性の第1の薄膜配線110と、この薄膜の表
面を被覆するシリコン酸化膜120の表面から開口され
た溝部140A、140Bと、この溝部140に接続さ
れた多結晶状(基体温度200−5000Cで形成)の
Y−Ba−Cu−0系結晶の厚さ約1500ナノ・メー
タの第2の超伝導薄膜配線160A、160Bが形成さ
れている。ここで、薄膜配線110に垂直な方向のコヒ
ーレンス長以下の厚みの部分が、溝部140A、140
Bの低部に残されていてもよい。ここに、超伝導配線1
60Cは、超伝導配線110上を通過する配線である。
本発明の構造によれば、等方向に電流を流せる配線16
0Aから流れ込んだ電流は、異方性の超伝導配線110
に形成された溝部140Aの側面150Aから一様に流
れ込み、溝部140Bの側面150Bから配線160B
に、良好に、取り出された。もし、この様な配置におい
て配線160Cの下の酸化膜120に開口を設け、配線
110に溝部を形成せずに、配線110と配線160C
とを接続したとしても、配線160Aから流れ込んだ電
流は、配線160Cには流れ込まずに、大部分の電流が
溝部140Bの側面150Bから配線160Bに取り出
される。
本発明の方式による超伝導配線を用いた超伝導=8− 接続体装置の構造を、第2の実施例として、第2図を参
照して詳細に説明する。
第2図の上面図に示されているように、第1図の第1の
実施例とばば同じ構成であるが、配線110に形成され
た溝部の幅が広く従って側面150A、150Bが、大
きくなっている。この大きな側面の溝部により、次のよ
うな効果が得られた。
幅の狭い配線部分から断面積の大きい溝部へは、配線部
分の電導性の異方性によって損なわれることなく電流が
流れるので、電流密度の大きい薄膜部から電流密度の低
い異方性のない薄膜への大電流の接続が可能となる。
本発明の方式による超伝導配線を用いた超伝導接続体装
置の製造方法を、第3の実施例として、第3図(a)〜
(C)を参照して詳細に説明する。
第3図(a>のごとく、結晶性のサファイア(α−A1
203)の基体100上に、700−1000°Cの基
体温度で、C軸がほぼ基体の平面に垂直な方向に配列さ
れるようにY−Ba−Cu−0系結晶の厚さ約1000
ナノ・メータのリボン状の超伝導性の薄膜を形成し、通
常のホトエツチング工程とアルゴン等を用いた物理的エ
ツチングにより、リボン状の配線110を形成し、さら
に、全面に、シリコン酸化膜等の絶縁膜120を形成し
た。
第3図(b)のごとく、通常のホトエツチング工程とア
ルゴン等を用いた物理的エツチングにより、深さ約80
0ナノ・メータのほぼ垂直な側面を有する溝部14OA
、140Bを形成し、全面に、多結晶状(基体温度20
0−5006Cで形成)のY−Ba−Cu−○系結晶の
厚さ約1500ナノ・メータ超伝導薄膜160を堆積さ
せ、さらに、通常のホトエツチング工程により、レジス
ト・パターン180A、180B、180Cを形成した
第3図(C)のごとく、レジスト・パターン180A、
180B、180Cをマスクとして、超伝導薄膜160
をアルゴン等を用いた物理的エツチングにより、リボン
状の超伝導配線160A。
160B、160Cを形成し、レジスト180A等を除
去した。ここに、超伝導配線160Cは、超伝導配線1
10上を通過する配線である。
以上のように、本発明の製造方法によれば、等方的に電
流を流せる配線160Aから流れ込んだ電流は、配線1
10に形成された溝部140Aの側面から一様に流れ込
み、溝部140Bの側面150Bから配線160Bに、
良好に、取り出された。なお、基体100としてはシリ
コン半導体結晶等化のものでもよい。
発明の効果 本発明による構造と製造方法によれば、特に、電流の異
方性のある超伝導体薄膜どうしを良好に接続しながら配
線、素子等を形成し、集積化された超伝導接続体装置の
提供が可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による装置の第1の実施例を示す断面図
、第2図は本発明による装置の第2の実施例を示す要部
平面図、第3図(a)〜(c)は本発明による製造方法
の実施例を示す一連の工程断面図である。 100・・・基体、110.200・・・異方性超伝導
膜、120、220・・絶縁膜、140・・・溝部、1
50・・・溝部の側面、160・・・等方性超伝導膜、
180・・・レジスト。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基体上に形成され、基体に平行な平面方向に流れ
    やすい導電性の異方性がみられる第1のリボン状薄膜と
    、前記第1のリボン状薄膜の表面から形成された溝部と
    、前記溝部に接続して形成された、導電性の異方性がみ
    られない等方性の第2のリボン状薄膜とから構成され、
    第1のリボン状薄膜の溝部の側面から第2のリボン状薄
    膜へ電流を取り出すことを特徴とする超伝導接続体装置
  2. (2)第1のリボン状薄膜の溝部の幅が前記第1のリボ
    ン状薄膜の他の部分の幅に比べて大きくなっていること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の超伝導接続体
    装置。
  3. (3)溝部の電流の流れに垂直な側面が第1のリボン状
    薄膜を、少なくとも、横断していることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項または第2項いずれか記載の超伝導
    接続体装置。
  4. (4)溝部の底面が第1のリボン状薄膜を、少なくとも
    、突き抜けていることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項または第2項いずれか記載の超伝導接続体装置。
  5. (5)溝部の側面と第1のリボン状薄膜の端部との間に
    残された薄膜の厚み、および溝部の底面と第1のリボン
    状薄膜の底部との間に残された薄膜の厚みが、少なくと
    も、基体に垂直な方向のコヒーレンス長と同程度以下で
    あることをを特徴とする特許請求の範囲第3項または第
    4項記載の超伝導接続体装置。
  6. (6)基体上に、基体に対して平行な平面方向に流れや
    すい導電性の異方性がみられる第1のリボン状薄膜を形
    成する工程と、前記第1のリボン状薄膜の表面から溝部
    を形成する工程と、前記溝部に接続した、導電性の異方
    性がみられない等方性の第2のリボン状薄膜を形成する
    工程とからなり、第1のリボン状薄膜の溝部の側面から
    第2のリボン状薄膜へ電流を取り出すことを特徴とする
    超伝導接続体装置の製造方法。
  7. (7)リボン状薄膜が超伝導膜であることを特徴とする
    特許請求の範囲第6項記載の超伝導接続体装置の製造方
    法。
JP62302247A 1987-11-30 1987-11-30 超伝導接続体装置およびその製造方法 Pending JPH01143341A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5744638A (en) * 1992-01-11 1998-04-28 Riedel-De Haen Aktiengesellschaft Process for the preparation of haloanthranilic acids

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5744638A (en) * 1992-01-11 1998-04-28 Riedel-De Haen Aktiengesellschaft Process for the preparation of haloanthranilic acids

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