JPH01161731A - 超電導配線の形成方法 - Google Patents
超電導配線の形成方法Info
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- JPH01161731A JPH01161731A JP62318778A JP31877887A JPH01161731A JP H01161731 A JPH01161731 A JP H01161731A JP 62318778 A JP62318778 A JP 62318778A JP 31877887 A JP31877887 A JP 31877887A JP H01161731 A JPH01161731 A JP H01161731A
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Classifications
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、酸化物超電導薄膜を用いた超電導配線とその
形成方法に関する。
形成方法に関する。
（従来の技術）
最近、ペロブスカイト型酸化物で液体窒素温度程度以上
の臨界温度を示す高温超電導体が注目されている。これ
らの高温超電導体は、ジョセフソン素子等の所謂超電導
素子の他、半導体素子等の各種電子素子の配線としての
用途も注目される。
の臨界温度を示す高温超電導体が注目されている。これ
らの高温超電導体は、ジョセフソン素子等の所謂超電導
素子の他、半導体素子等の各種電子素子の配線としての
用途も注目される。
超電導配線を形成するには、所定の基板上に超電導薄膜
を形成し、これをアニールして超電導膜とした後、配線
パターンに加工することが一般に考えられる。配線パタ
ーンの加工は、例えばフォトレジストを用いたエツチン
グによればよい。
を形成し、これをアニールして超電導膜とした後、配線
パターンに加工することが一般に考えられる。配線パタ
ーンの加工は、例えばフォトレジストを用いたエツチン
グによればよい。
しかしこれまでのところ、酸化物超電導薄膜はシリコン
（Ｓｌ）基板やその表面のシリコン酸化膜（Ｓｉ０２膜
）上では所望の超電導特性が得られていない。僅かに、
酸化マグネシウム（Ｍｇ Ｏ）やチタン酸ストロチウム
（Ｓｒ Ｔｉ ０３ ）などの基板上で超電導特性が確
認されているの過ぎない。
（Ｓｌ）基板やその表面のシリコン酸化膜（Ｓｉ０２膜
）上では所望の超電導特性が得られていない。僅かに、
酸化マグネシウム（Ｍｇ Ｏ）やチタン酸ストロチウム
（Ｓｒ Ｔｉ ０３ ）などの基板上で超電導特性が確
認されているの過ぎない。
これは、基板と超電導材料膜との格子定数や熱膨張率等
の相違によりて、任意の基板上に良好な結晶性の超電導
薄膜を形成することが困難であることに起因する。超電
導配線を半導体素子その他の電子素子に広く利用するた
めには、任意の基板上に超電導薄膜を形成できることが
望まれる。
の相違によりて、任意の基板上に良好な結晶性の超電導
薄膜を形成することが困難であることに起因する。超電
導配線を半導体素子その他の電子素子に広く利用するた
めには、任意の基板上に超電導薄膜を形成できることが
望まれる。
また超電導材料薄膜の選択エツチングにより超電導配線
を形成することは、エツチングのダメージが大きい、段
差が形成されてその後の工程を難しくする、等の問題も
ある。
を形成することは、エツチングのダメージが大きい、段
差が形成されてその後の工程を難しくする、等の問題も
ある。
一方、酸化物超電導体に、酸素やヒ素をイオン注入する
ことにより、超電導性が破壊されること、これを利用し
て超電導領域とそうでない領域を区分することができる
ことが報告されている（高温超伝導体シンポジウム、
１９８７年ＭＲＳ 春季会議）。この方法を用いれば
、酸化物超電導薄膜を形成し、その平坦性を保持しなが
ら、選択的に超電導配線を形成することが可能になる。
ことにより、超電導性が破壊されること、これを利用し
て超電導領域とそうでない領域を区分することができる
ことが報告されている（高温超伝導体シンポジウム、
１９８７年ＭＲＳ 春季会議）。この方法を用いれば
、酸化物超電導薄膜を形成し、その平坦性を保持しなが
ら、選択的に超電導配線を形成することが可能になる。
しかし、上記の方法では、超電導体の結晶構造を壊すこ
とにより超電導性を壊しているため、その後のアニール
によって結晶構造が回復して再度超電導性が現われる可
能性がある。従って超電導配線形成法としては、信頼性
が十分でない。
とにより超電導性を壊しているため、その後のアニール
によって結晶構造が回復して再度超電導性が現われる可
能性がある。従って超電導配線形成法としては、信頼性
が十分でない。
（発明が解決しようとする問題点）
以上のように、酸化物超電導配線を素子或いは回路に適
用する場合、任意の基板上に良好な超電導特性を示す膜
を形成することが難しく、また選択エツチング法で配線
パターンを形成することはダメージの影響や段差の発生
があるため問題であり、非配線領域にイオン注入する方
法はアニールにより超電導特性が回復してしまう、とい
う問題があった。
用する場合、任意の基板上に良好な超電導特性を示す膜
を形成することが難しく、また選択エツチング法で配線
パターンを形成することはダメージの影響や段差の発生
があるため問題であり、非配線領域にイオン注入する方
法はアニールにより超電導特性が回復してしまう、とい
う問題があった。
本発明は、この様な問題を解決した超電導配線とその形
成方法を提供することを目的とする。
成方法を提供することを目的とする。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
本発明による超電導配線は、基板上に酸化物超電導材料
薄膜が形成され、その配線領域の下地にはこれと格子定
数の近い絶縁体膜が選択的に配設されていて、この絶縁
体膜に接する部分のみが格子の整合性の結果として超電
導特性を示すようになっていることを特徴とする。
薄膜が形成され、その配線領域の下地にはこれと格子定
数の近い絶縁体膜が選択的に配設されていて、この絶縁
体膜に接する部分のみが格子の整合性の結果として超電
導特性を示すようになっていることを特徴とする。
本発明の方法は、基板上に先ず、超電導配線を形成すべ
き領域に所定の絶縁体膜を配設し、この絶縁体膜が配設
された基板上に絶縁体膜と格子定数が近い酸化物超電導
材料薄膜を全面形成して、その絶縁体膜に接する部分の
みに格子整合による良好な結晶性を与え、超電導特性を
付与するようにしたことを特徴とする。
き領域に所定の絶縁体膜を配設し、この絶縁体膜が配設
された基板上に絶縁体膜と格子定数が近い酸化物超電導
材料薄膜を全面形成して、その絶縁体膜に接する部分の
みに格子整合による良好な結晶性を与え、超電導特性を
付与するようにしたことを特徴とする。
（作用）
本発明によれば、任意の基板上に酸化物超電導材料膜を
全面形成するだけで、配線領域の下地に格子整合がとれ
やすい絶縁体膜パターンを予め形成しておくことにより
、超電導配線を得ることができる。また本発明の方法に
よれば、超電導材料膜の選択エツチングを行う必要がな
いから、エツチングによるダメージがない。更に絶縁体
膜を基板表面が平坦になるように埋設しておけば、超電
導配線を形成した後の基板表面も平坦にすることができ
、その後の工程が容易になる。
全面形成するだけで、配線領域の下地に格子整合がとれ
やすい絶縁体膜パターンを予め形成しておくことにより
、超電導配線を得ることができる。また本発明の方法に
よれば、超電導材料膜の選択エツチングを行う必要がな
いから、エツチングによるダメージがない。更に絶縁体
膜を基板表面が平坦になるように埋設しておけば、超電
導配線を形成した後の基板表面も平坦にすることができ
、その後の工程が容易になる。
（実施例）
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は、本発明の一実施例の超電導配線構造を示す断
面図である。この実施例では、シリコン基板１上をシリ
コン酸化膜２で覆い、この上に全面ＹＢａ Ｃｕ Ｏ膜
５を形成している。酸化２３７−δ 膜２には、その配線領域に沿って溝３が形成されて、こ
の溝３にＭｇ Ｏ膜４が表面が平坦になるように埋め込
まれている。Ｍｇ Ｏ膜４は、ＹＢａ Ｃｕ Ｏ膜５と
格子定数が近く、また熱２８７−δ 膨張係数も近い。このため、全面に形成されたＹＢａ
Ｃｕ Ｏ膜５は、そのＭｇ Ｏ膜４に接す２３７−δ る部分の・み良好な結晶性の超電導体の配線領域５１と
なり、それ以外の部分は高抵抗の非配線領域５□となっ
ている。
面図である。この実施例では、シリコン基板１上をシリ
コン酸化膜２で覆い、この上に全面ＹＢａ Ｃｕ Ｏ膜
５を形成している。酸化２３７−δ 膜２には、その配線領域に沿って溝３が形成されて、こ
の溝３にＭｇ Ｏ膜４が表面が平坦になるように埋め込
まれている。Ｍｇ Ｏ膜４は、ＹＢａ Ｃｕ Ｏ膜５と
格子定数が近く、また熱２８７−δ 膨張係数も近い。このため、全面に形成されたＹＢａ
Ｃｕ Ｏ膜５は、そのＭｇ Ｏ膜４に接す２３７−δ る部分の・み良好な結晶性の超電導体の配線領域５１と
なり、それ以外の部分は高抵抗の非配線領域５□となっ
ている。
第２図（ａ）〜（ｄ）は、この様な超電導配線の形成工
程を示す断面図である。（ａ）に示すように、シリコン
基板１を覆うシリコン酸化膜（Ｓｉ０２膜）２を形成し
た後、この上にフォトレジスト・マスク６を形成し、５
ｉ０２膜２をエツチングして配線領域に溝３を形成する
。エツチングには例えば反応性イオンエツチングを利用
し、溝３の深さは１１００ｎとする。その後フォトレジ
スト・マスク６を除去し、（ｂ）に示すように全面にＭ
ｇ Ｏ膜４をスパッタ法により形成する。このとき、Ｍ
ｇ Ｏ膜４は表面がほぼ平坦になるように十分な厚みを
持って形成する。そしてこのＭｇ Ｏ膜４を湿式エツチ
ングにより全面エツチングして、（Ｃ）に示すように溝
３内にのみ埋め込まれた状態でＭｇ Ｏ膜４を残す。こ
の後（ｄ）に示すように、全面にＹ Ｂ ａ２ Ｃｕａ
Ｏ７−δ膜５をスパッタ法または蒸着法により形成す
る。このＹＢａ Ｃｕ Ｏ膜５の形成に際し、基板内の
素２ ３ ７−δ 子に影響がなければ、基板を６００℃程度に設定する。
程を示す断面図である。（ａ）に示すように、シリコン
基板１を覆うシリコン酸化膜（Ｓｉ０２膜）２を形成し
た後、この上にフォトレジスト・マスク６を形成し、５
ｉ０２膜２をエツチングして配線領域に溝３を形成する
。エツチングには例えば反応性イオンエツチングを利用
し、溝３の深さは１１００ｎとする。その後フォトレジ
スト・マスク６を除去し、（ｂ）に示すように全面にＭ
ｇ Ｏ膜４をスパッタ法により形成する。このとき、Ｍ
ｇ Ｏ膜４は表面がほぼ平坦になるように十分な厚みを
持って形成する。そしてこのＭｇ Ｏ膜４を湿式エツチ
ングにより全面エツチングして、（Ｃ）に示すように溝
３内にのみ埋め込まれた状態でＭｇ Ｏ膜４を残す。こ
の後（ｄ）に示すように、全面にＹ Ｂ ａ２ Ｃｕａ
Ｏ７−δ膜５をスパッタ法または蒸着法により形成す
る。このＹＢａ Ｃｕ Ｏ膜５の形成に際し、基板内の
素２ ３ ７−δ 子に影響がなければ、基板を６００℃程度に設定する。
これにより、形成されたＹＢａ２Ｃｕ３０７−δ膜５は
、Ｍｇ Ｏ膜４に接する配線領域５１が格子整合により
良好な結晶性を持ち、超電導転移温度９０に程度の超電
導特性が付与される。５ｉ０２膜２に接する非配線領域
５２は、超電導特性を示さない。基板温度をスパッタ時
に上げられない場合は、室温でスパッタリングを行い、
その後、酸素プラズマ中、約３００℃でアニールす゛る
。
、Ｍｇ Ｏ膜４に接する配線領域５１が格子整合により
良好な結晶性を持ち、超電導転移温度９０に程度の超電
導特性が付与される。５ｉ０２膜２に接する非配線領域
５２は、超電導特性を示さない。基板温度をスパッタ時
に上げられない場合は、室温でスパッタリングを行い、
その後、酸素プラズマ中、約３００℃でアニールす゛る
。
これによりやはり、ＹＢａ Ｃｕ Ｏ膜５のうち２３７
−δ ＭｇＯ膜４に接する配線領域５１が選択的に超電導特性
を有するようになる。
−δ ＭｇＯ膜４に接する配線領域５１が選択的に超電導特性
を有するようになる。
こうしてこの実施例によれば、従来できなかった基板上
であっても、格子整合をとるための膜を予め下地に選択
的に形成しておくことにより、基板上に形成した酸化物
超電導材料膜に選択的に超電導特性を付与して、平坦構
造の超電導配線を実現することができる。また選択エツ
チングを用いないから、エツチングによるダメージもな
く、この点でも優れた超電導配線が得られる。
であっても、格子整合をとるための膜を予め下地に選択
的に形成しておくことにより、基板上に形成した酸化物
超電導材料膜に選択的に超電導特性を付与して、平坦構
造の超電導配線を実現することができる。また選択エツ
チングを用いないから、エツチングによるダメージもな
く、この点でも優れた超電導配線が得られる。
本発明は、上記実施例に限られるものではない。
上記実施例では平坦構造の超電導配線を形成したが、第
３図に示すようにＭｇ Ｏ膜４が基板上に凸型に形成さ
れた場合にも本発明は有効である。この様な基板上にＹ
Ｂ ａ２Ｃｕａｏ ７．膜５を形成して、やはりＭｇ
Ｏ膜４の上の部分のみを超電導特性を示す配線領域５
１とすることができる。また溝をフォトレジストとりソ
グラフイにより形成する場合、−旦３ｉ０２膜上にＳｉ
３Ｎ４膜を形成し、これをリソグラフィにより溝部を形
成した後、更にその溝側壁に５ｉ３Ｎ４１Ａを形成して
溝を狭くすれば、リソグラフィに律速されない微細配線
を形成することができる。また酸化物超電導材料薄膜と
して、一般にＡＢａ Ｃｕ Ｏ（Ａは、Ｙ。
３図に示すようにＭｇ Ｏ膜４が基板上に凸型に形成さ
れた場合にも本発明は有効である。この様な基板上にＹ
Ｂ ａ２Ｃｕａｏ ７．膜５を形成して、やはりＭｇ
Ｏ膜４の上の部分のみを超電導特性を示す配線領域５
１とすることができる。また溝をフォトレジストとりソ
グラフイにより形成する場合、−旦３ｉ０２膜上にＳｉ
３Ｎ４膜を形成し、これをリソグラフィにより溝部を形
成した後、更にその溝側壁に５ｉ３Ｎ４１Ａを形成して
溝を狭くすれば、リソグラフィに律速されない微細配線
を形成することができる。また酸化物超電導材料薄膜と
して、一般にＡＢａ Ｃｕ Ｏ（Ａは、Ｙ。
２３７−δ
Ｙｂ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｅｕ、Ｅｒ、Ｔｌｌ１．Ｌｕから選
ばれた一種）で表わされるペロブスカイト型酸化物を用
いることができる。酸化物超電導材料薄膜の配線領域の
下地に形成する絶縁体膜としては、Ｍｇ Ｏの他、チタ
ン酸ストロンチウム、酸化ジルコニウム、サファイア等
を用いることができる。
ばれた一種）で表わされるペロブスカイト型酸化物を用
いることができる。酸化物超電導材料薄膜の配線領域の
下地に形成する絶縁体膜としては、Ｍｇ Ｏの他、チタ
ン酸ストロンチウム、酸化ジルコニウム、サファイア等
を用いることができる。
その池水発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。
して実施することができる。
［発明の効果］
以上述べたように本発明によれば、酸化物超電導材料薄
膜の超電導配線として必要な領域の下地に所定の絶縁体
膜を配設しておくことにより、信頼性の高い超電導配線
を実現することができる。
膜の超電導配線として必要な領域の下地に所定の絶縁体
膜を配設しておくことにより、信頼性の高い超電導配線
を実現することができる。
また本発明の方法によれば、任意の基板上に酸化物超電
導配線を容易に形成することができ、酸化物超電導薄膜
は選択エツチングも必要ないので、ダメージも少なく、
良好な超電導特性が得られる。
導配線を容易に形成することができ、酸化物超電導薄膜
は選択エツチングも必要ないので、ダメージも少なく、
良好な超電導特性が得られる。
第１図は本発明の一実施例の超電導配線構造を示す断面
図、第２図（ａ）〜（ｄ）はその超電導配線の形成工程
を示す断面図、第３図は他の実施例の超電導配線を示す
断面図である。 １・・・シリコン基板、２・・・５ｉ０２膜、３・・・
溝、４・ＭｇＯ膜、５・ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ膜、５
ｔ−２３７−δ 配線領域、５２・・・非配線領域。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図
図、第２図（ａ）〜（ｄ）はその超電導配線の形成工程
を示す断面図、第３図は他の実施例の超電導配線を示す
断面図である。 １・・・シリコン基板、２・・・５ｉ０２膜、３・・・
溝、４・ＭｇＯ膜、５・ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ膜、５
ｔ−２３７−δ 配線領域、５２・・・非配線領域。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図
Claims (8)
- （１）基板上に酸化物超電導材料薄膜が形成され、前記
酸化物超電導材料薄膜は、所定の配線領域の下地に選択
的にこれと格子定数の近い絶縁体膜が配設されて、前記
配線領域のみが超電導特性を示すことを特徴とする超電
導配線。 - （２）前記酸化物超電導材料薄膜は、 ＡＢａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿７＿−＿δ膜（但し、ＡはＹ、
Ｙｂ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｅｕ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕから選ばれ
た一種）である特許請求の範囲第１項記載の超電導配線
。 - （３）前記絶縁体膜は前記基板に基板表面が平坦になる
ように埋設されている特許請求の範囲第１項記載の超電
導配線。 - （４）前記基板は半導体基板であり、前記絶縁体膜は前
記酸化物超電導材料薄膜と熱膨張係数が近い金属酸化物
膜である特許請求の範囲第１項記載の超電導配線。 - （５）基板上の超電導配線を形成すべき配線領域に選択
的に絶縁体膜を形成する工程と、前記絶縁体膜が形成さ
れた基板上全面に前記絶縁体膜と格子定数が近い酸化物
超電導材料薄膜を形成し、前記絶縁体膜上の部分に選択
的に超電導特性を付与する工程と、を有することを特徴
とする超電導配線の形成方法。 - （６）前記絶縁体膜は、前記基板の配線領域に基板表面
が平坦になるように埋設される特許請求の範囲第５項記
載の超電導配線の形成方法。 - （７）前記酸化物超電導材料薄膜は、 ＡＢａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿７＿−＿δ膜（但し、ＡはＹ、
Ｙｂ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｅｕ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕから選ばれ
た一種）である特許請求の範囲第５項記載の超電導配線
の形成方法。 - （８）前記基板は半導体基板であり、前記絶縁体膜は前
記酸化物超電導材料薄膜と熱膨張係数が近い金属酸化物
膜である特許請求の範囲第５項記載の超電導配線の形成
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62318778A JP2717094B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 超電導配線の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62318778A JP2717094B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 超電導配線の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01161731A true JPH01161731A (ja) | 1989-06-26 |
| JP2717094B2 JP2717094B2 (ja) | 1998-02-18 |
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ID=18102837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62318778A Expired - Fee Related JP2717094B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 超電導配線の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2717094B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0244783A (ja) * | 1988-08-05 | 1990-02-14 | Canon Inc | 超伝導パターンの形成方法 |
| JPH04282877A (ja) * | 1991-03-11 | 1992-10-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 集積化が容易な超電導素子およびその作製方法 |
| JPH04282878A (ja) * | 1991-03-11 | 1992-10-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 集積化が容易な超電導素子の作製方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01157580A (ja) * | 1987-09-14 | 1989-06-20 | Fuji Electric Co Ltd | 超電導回路の製造方法 |
-
1987
- 1987-12-18 JP JP62318778A patent/JP2717094B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01157580A (ja) * | 1987-09-14 | 1989-06-20 | Fuji Electric Co Ltd | 超電導回路の製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0244783A (ja) * | 1988-08-05 | 1990-02-14 | Canon Inc | 超伝導パターンの形成方法 |
| JPH04282877A (ja) * | 1991-03-11 | 1992-10-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 集積化が容易な超電導素子およびその作製方法 |
| JPH04282878A (ja) * | 1991-03-11 | 1992-10-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 集積化が容易な超電導素子の作製方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2717094B2 (ja) | 1998-02-18 |
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