JPH01189197A - 多層超電導配線の形成方法 - Google Patents
多層超電導配線の形成方法Info
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- JPH01189197A JPH01189197A JP63013801A JP1380188A JPH01189197A JP H01189197 A JPH01189197 A JP H01189197A JP 63013801 A JP63013801 A JP 63013801A JP 1380188 A JP1380188 A JP 1380188A JP H01189197 A JPH01189197 A JP H01189197A
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Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は配線に用いる多層超電導配線の形成方法に関す
るものである。
るものである。
従来の技術
従来集積回路等の配線にはＡｕ、ＡＩ、Ｃｕ等がもちい
られ、超電導膜は殆ど用いられることはなかった。これ
は従来の超電導膜（たとえばＮｂ。
られ、超電導膜は殆ど用いられることはなかった。これ
は従来の超電導膜（たとえばＮｂ。
Ｎ ｂ ａ Ｇ ｅ等）が液体ヘリウムで冷却しなけれ
ば超電導状態とならず冷却コストが非常に高かったため
である。ところが液体窒素温度で超電導状態となる希土
類酸化物超電導体の発見により配線材料として超電導膜
を利用できるようになった。
ば超電導状態とならず冷却コストが非常に高かったため
である。ところが液体窒素温度で超電導状態となる希土
類酸化物超電導体の発見により配線材料として超電導膜
を利用できるようになった。
発明が解決しようとする課題
しかしながらこの希土類酸化物超電導体は非常に環境、
特に水分、水蒸気、熱、酸化及び還元雰囲気に対して敏
感であり希土類酸化物超電導膜形成後、従来の超電導膜
のようにフォトリソグラフィーの技術を用いて直接超電
導膜をエツチングすることにより多層配線を行おうとす
ると、エツチング工程における加熱、水分との接触、真
空雰囲気にさらすことにより超電導膜が分解をおこし、
超電導膜の超電導開始温度（Ｔ ｃ。）やゼロ抵抗温度
（ＴＣＥ）が高くなったり、常電導時の抵抗が上昇した
りする０本発明はこのような欠点を解消するためのもの
で、超電導膜を直接エツチングすることなく、ゆえに特
性劣化のない多層超電導配線を形成することを目的とす
る。
特に水分、水蒸気、熱、酸化及び還元雰囲気に対して敏
感であり希土類酸化物超電導膜形成後、従来の超電導膜
のようにフォトリソグラフィーの技術を用いて直接超電
導膜をエツチングすることにより多層配線を行おうとす
ると、エツチング工程における加熱、水分との接触、真
空雰囲気にさらすことにより超電導膜が分解をおこし、
超電導膜の超電導開始温度（Ｔ ｃ。）やゼロ抵抗温度
（ＴＣＥ）が高くなったり、常電導時の抵抗が上昇した
りする０本発明はこのような欠点を解消するためのもの
で、超電導膜を直接エツチングすることなく、ゆえに特
性劣化のない多層超電導配線を形成することを目的とす
る。
課題を解決するための手段
上記課題を解決するために本発明の多層超電導配線の形
成方法は基板上にまずＣｕ膜を電極、配線の形状に形成
する。その上に、Ｌｎ−Ａｅ９化物を全面に形成し酸素
を有する雰囲気中で熱処理を行うとＬｎ−Ａｓ酸化物層
の下にＣｕ膜が存在する場所のみがＣｕ膜とＬｎ−Ａｓ
酸化物層の相互拡散によりＬｎ−Ａｅ−Ｃｕ酸化物とな
り、超電導性を示すようになる。その上に、層間絶縁膜
として酸化ジルコニウム膜を形成し、その後同様にＣｕ
膜、Ｌｎ−Ａｓ酸化物層を形成し酸素を有する雰囲気中
で熱処理を行う、Ｃｕ膜を配線の形状にしておけばＣｕ
膜とＬｎ−Ａｓ酸化物層の相互拡散によりＬｎ−Ａｅ−
Ｃｕ酸化物超電導配線となる。酸化ジルコニウム膜は各
層間の絶縁膜及び拡散防止膜として、またＣｕ膜を所望
の形状に加工する際の超電導薄膜の保護膜として働く。
成方法は基板上にまずＣｕ膜を電極、配線の形状に形成
する。その上に、Ｌｎ−Ａｅ９化物を全面に形成し酸素
を有する雰囲気中で熱処理を行うとＬｎ−Ａｓ酸化物層
の下にＣｕ膜が存在する場所のみがＣｕ膜とＬｎ−Ａｓ
酸化物層の相互拡散によりＬｎ−Ａｅ−Ｃｕ酸化物とな
り、超電導性を示すようになる。その上に、層間絶縁膜
として酸化ジルコニウム膜を形成し、その後同様にＣｕ
膜、Ｌｎ−Ａｓ酸化物層を形成し酸素を有する雰囲気中
で熱処理を行う、Ｃｕ膜を配線の形状にしておけばＣｕ
膜とＬｎ−Ａｓ酸化物層の相互拡散によりＬｎ−Ａｅ−
Ｃｕ酸化物超電導配線となる。酸化ジルコニウム膜は各
層間の絶縁膜及び拡散防止膜として、またＣｕ膜を所望
の形状に加工する際の超電導薄膜の保護膜として働く。
作用
本発明は上記した構成により希土類酸化物超電導体薄膜
の多層配線を超電導膜を直接エツチングすることなしに
形成しようとするものである。
の多層配線を超電導膜を直接エツチングすることなしに
形成しようとするものである。
実施例
以下本発明の一実施例について図面を用いて説明する。
実施例１
第１図（ａｌ〜（沿は本発明による多層超電導配線を形
成する際の工程断面図である。
成する際の工程断面図である。
基板としてチタン酸ストロンチウム基板１０１を使用し
、まず表面にＣｕ膜１０２を２１００人形成した。この
Ｃｕ膜をフォトリソグラフィーにより所定の形状にパタ
ーニングしたのち、Ｌｎ−Ａｅ酸化物１０３としてＬｎ
にＹ、ＡｅにＢａを用いてＹ：Ｂａ＝１：２となるよう
に高周波マグネトロンスパッタリングにより１μｍ形成
した。
、まず表面にＣｕ膜１０２を２１００人形成した。この
Ｃｕ膜をフォトリソグラフィーにより所定の形状にパタ
ーニングしたのち、Ｌｎ−Ａｅ酸化物１０３としてＬｎ
にＹ、ＡｅにＢａを用いてＹ：Ｂａ＝１：２となるよう
に高周波マグネトロンスパッタリングにより１μｍ形成
した。
その後、酸素雰囲気中で９２０℃、５時間熱処理をおこ
なった。その結果このＣｕ膜１０２の部分はＣｕとＹ、
Ｂａの相互拡散により超電導膜１０４となった。この膜
の電気抵抗を測定したところ、液体ヘリウム温度（４，
２Ｋ）ではもちろん液体窒素温度（７７Ｋ）でも電気抵
抗は０であり超電導膜となっていた。すなわちＣ，ｕ膜
の形状どうりに超電導配線が形成された。その上に、酸
化ジルコニウム膜１０．５を高周波マグネトロンスパッ
タリングにより２０００人形成し、再び前記手順と同様
にＣｕ膜１０６、Ｙ−Ｂａ膜１０７を形成し、同様に熱
処理を行ったところ酸化ジルコニウム膜上のＹ−Ｂａ−
Ｃｕ酸化物膜も酸化ジルコニウム膜下部のＹ−Ｂａ−Ｃ
ｕ酸化物膜と同様に超電導膜１０８となり、液体ヘリウ
ム温度（４，２Ｋ）ではもちろん液体窒素温度（７７Ｋ
）でも電気抵抗はＯであった。また第２図のように酸化
ジルコニウム上部の配線１０８と下部の配線１０４を交
差させた形状にしたにもかかわらず上部の配［１０８と
下部の配線１０４に導通はなく多層配線となっていた。
なった。その結果このＣｕ膜１０２の部分はＣｕとＹ、
Ｂａの相互拡散により超電導膜１０４となった。この膜
の電気抵抗を測定したところ、液体ヘリウム温度（４，
２Ｋ）ではもちろん液体窒素温度（７７Ｋ）でも電気抵
抗は０であり超電導膜となっていた。すなわちＣ，ｕ膜
の形状どうりに超電導配線が形成された。その上に、酸
化ジルコニウム膜１０．５を高周波マグネトロンスパッ
タリングにより２０００人形成し、再び前記手順と同様
にＣｕ膜１０６、Ｙ−Ｂａ膜１０７を形成し、同様に熱
処理を行ったところ酸化ジルコニウム膜上のＹ−Ｂａ−
Ｃｕ酸化物膜も酸化ジルコニウム膜下部のＹ−Ｂａ−Ｃ
ｕ酸化物膜と同様に超電導膜１０８となり、液体ヘリウ
ム温度（４，２Ｋ）ではもちろん液体窒素温度（７７Ｋ
）でも電気抵抗はＯであった。また第２図のように酸化
ジルコニウム上部の配線１０８と下部の配線１０４を交
差させた形状にしたにもかかわらず上部の配［１０８と
下部の配線１０４に導通はなく多層配線となっていた。
またＣｕ膜のない部分はＹ−Ｂａ酸化物膜のままであり
これは常温においてもＹ−Ｂａ−Ｃｕ！２化物膜が超電
導膜となる温度においても絶縁物であり、酸化ジルコニ
ウム下部の配線１０４と同一平面上にある超電導配線１
０４°は絶縁されている。さらに酸化ジルコニウム膜は
酸化ジルコニウム上にＣｕ膜を作成し配線の形状にパタ
ーニングする際に、酸化ジルコニウム下部の超電導配線
１０４がＣｕ膜作成工程で劣化することを防ぐ保護膜と
して働きＣｕ膜のエツチングにより、超電導配線１０４
の特性が劣化することはなかった。
これは常温においてもＹ−Ｂａ−Ｃｕ！２化物膜が超電
導膜となる温度においても絶縁物であり、酸化ジルコニ
ウム下部の配線１０４と同一平面上にある超電導配線１
０４°は絶縁されている。さらに酸化ジルコニウム膜は
酸化ジルコニウム上にＣｕ膜を作成し配線の形状にパタ
ーニングする際に、酸化ジルコニウム下部の超電導配線
１０４がＣｕ膜作成工程で劣化することを防ぐ保護膜と
して働きＣｕ膜のエツチングにより、超電導配線１０４
の特性が劣化することはなかった。
実施例２
つぎに実施例１の条件で酸化ジルコニウム上部と下部の
配線を接続できるよう第３図のように酸化ジルコニウム
膜下部の配線上の酸化ジルコニウム膜を一部分エッチン
グによりけずり超電導配線を露出させる。その上に実施
例１と同様に酸化ジルコニウム上部にＣｕ膜、Ｙ−Ｂａ
膜を形成後熱処理をおこなったところ、酸化ジルコニウ
ム膜の上部、下部の配線が少なくとも液体ヘリウム温度
で超電導配線となったのはもちろん、酸化ジルコニウム
上部、下部の配線間にも導通がとれていた。
配線を接続できるよう第３図のように酸化ジルコニウム
膜下部の配線上の酸化ジルコニウム膜を一部分エッチン
グによりけずり超電導配線を露出させる。その上に実施
例１と同様に酸化ジルコニウム上部にＣｕ膜、Ｙ−Ｂａ
膜を形成後熱処理をおこなったところ、酸化ジルコニウ
ム膜の上部、下部の配線が少なくとも液体ヘリウム温度
で超電導配線となったのはもちろん、酸化ジルコニウム
上部、下部の配線間にも導通がとれていた。
実施例３
つぎに同様の条件でＹを特許請求範囲第（２）項記載の
希土類に変更した。Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ。
希土類に変更した。Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ。
Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｌｕのいずれも
実施例１と同様に少なくとも液体ヘリウム温度（４，２
Ｋ）において多層超電導配線を形成することができた。
実施例１と同様に少なくとも液体ヘリウム温度（４，２
Ｋ）において多層超電導配線を形成することができた。
実施例４
次に実施例１のＹをＬａに、ＢａをＳ「及びＣａに変え
た。基板は実施例１と同様にチタン酸ストロンチウム基
板を用い、其の他の条件も実施例１と同様にしておこな
った。ＢａをＳｒ、 Ｃａにかえた場合でも実施例１
と同様に少なくとも液体ヘリウム温度で多層超電導配線
を形成することができた。
た。基板は実施例１と同様にチタン酸ストロンチウム基
板を用い、其の他の条件も実施例１と同様にしておこな
った。ＢａをＳｒ、 Ｃａにかえた場合でも実施例１
と同様に少なくとも液体ヘリウム温度で多層超電導配線
を形成することができた。
実施例５
つぎに実施例１の条件において熱処理温度を６００℃〜
９５０℃の範囲に変更してみた。その結果、いずれの温
度においても少なくとも液体ヘリウム温度で多層超電導
配線を形成することができた。
９５０℃の範囲に変更してみた。その結果、いずれの温
度においても少なくとも液体ヘリウム温度で多層超電導
配線を形成することができた。
実施例６
つぎに実施例１の条件においてＬｎ−Ａｅ酸化物を真空
蒸着法により形成した。その結果、実施例１と同じよう
に液体ヘリウム温度（４，２Ｋ）ではもちろん、液体窒
素温度（７７Ｋ）でも多層超電導配線を形成することが
できた。
蒸着法により形成した。その結果、実施例１と同じよう
に液体ヘリウム温度（４，２Ｋ）ではもちろん、液体窒
素温度（７７Ｋ）でも多層超電導配線を形成することが
できた。
実施例７
つぎに実施例１の条件において酸化ジルコニウム膜の膜
厚を５００人〜５μｍに変えてみた。酸化ジルコニウム
の膜厚が５００人より薄いと層間絶縁膜、拡散防止膜と
して働らかず、５μｍより厚いと膜にクラックがはいり
好ましくない状態であった。
厚を５００人〜５μｍに変えてみた。酸化ジルコニウム
の膜厚が５００人より薄いと層間絶縁膜、拡散防止膜と
して働らかず、５μｍより厚いと膜にクラックがはいり
好ましくない状態であった。
またここではＬｎ−Ａｅ酸化物として作成したがＬｎ酸
化物、Ａｅ酸化物と２層に分けて作成してもさしつかえ
なく、またＬｎ、Ａｅを金属の状態で作成してもよい。
化物、Ａｅ酸化物と２層に分けて作成してもさしつかえ
なく、またＬｎ、Ａｅを金属の状態で作成してもよい。
金属の状態で作成しても熱処理により酸化物となり絶縁
物となるので超電導膜Ｍ１０４と同一平面上にある超電
導配線１０４゛が導通ずるおそれはない。
物となるので超電導膜Ｍ１０４と同一平面上にある超電
導配線１０４゛が導通ずるおそれはない。
発明の効果
以上のように本発明は基板上にまずＣｕ膜を電極、配線
の形状に形成した後、Ｌｎ−Ａｅ酸化物を全面に形成し
酸素を有する雰囲気中で熱処理を行い、基板表面のＣｕ
膜とＬｎ−Ａｅ酸化物との相互拡散を利用して希土類酸
化物ｉｔｓ電導体５４膜を形成するので、フォトリソグ
ラフィー技術を用いなくとも超電導体を配線形状に加工
でき、フォトリソグラフィーに起因する希土類酸化物超
電導体薄膜の特性劣化を防止することができる。
の形状に形成した後、Ｌｎ−Ａｅ酸化物を全面に形成し
酸素を有する雰囲気中で熱処理を行い、基板表面のＣｕ
膜とＬｎ−Ａｅ酸化物との相互拡散を利用して希土類酸
化物ｉｔｓ電導体５４膜を形成するので、フォトリソグ
ラフィー技術を用いなくとも超電導体を配線形状に加工
でき、フォトリソグラフィーに起因する希土類酸化物超
電導体薄膜の特性劣化を防止することができる。
第１図は本発明による多層超電導配線を形成する際の工
程断面図、第２図は多層超電導配線を形成後の基板を上
からみた上面図、第３図は酸化ジルコニウム膜下部の超
電導配線と酸化ジルコニウム膜上部の超電導配線を接続
ために酸化ジルコニウム膜上に超電導配線と超電導配線
の接続用の窓をあけた場合の構成図である。 １０１・・・・・・基板、１０２・・・・・・Ｃｕ膜、
１０３・・・・・・Ｌｎ−Ａｅ酸化物膜、１０４・・・
・・・熱処理によって形成されたＬｎ−Ａｅ−Ｃｕ酸化
物超電導膜、１０５・・・・・・酸化ジルコニウム膜、
１０６・・・・・・Ｃｕ膜、１０７・・・・・・Ｌｎ−
Ａｅ酸化物膜、１０８・・・・・・熱処理によって形成
されたＬｎ−Ａｅ−Ｃｕ酸化物超電導膜。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名ＩＩ 図 ＼１０／ＩＡぷ
程断面図、第２図は多層超電導配線を形成後の基板を上
からみた上面図、第３図は酸化ジルコニウム膜下部の超
電導配線と酸化ジルコニウム膜上部の超電導配線を接続
ために酸化ジルコニウム膜上に超電導配線と超電導配線
の接続用の窓をあけた場合の構成図である。 １０１・・・・・・基板、１０２・・・・・・Ｃｕ膜、
１０３・・・・・・Ｌｎ−Ａｅ酸化物膜、１０４・・・
・・・熱処理によって形成されたＬｎ−Ａｅ−Ｃｕ酸化
物超電導膜、１０５・・・・・・酸化ジルコニウム膜、
１０６・・・・・・Ｃｕ膜、１０７・・・・・・Ｌｎ−
Ａｅ酸化物膜、１０８・・・・・・熱処理によって形成
されたＬｎ−Ａｅ−Ｃｕ酸化物超電導膜。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名ＩＩ 図 ＼１０／ＩＡぷ
Claims (8)
- （１）基板上にＣｕ膜を配線の形状に形成し、その上に
Ｌｎ−Ａｅ酸化物（ＬｎはＹ、希土類、Ａｅはアルカリ
土類）膜を形成し、酸素を有する雰囲気中で熱処理を行
い、Ｌｎ−Ａｅ−Ｃｕ酸化物として超電導化し、その上
に酸化ジルコニウム膜を層間絶縁膜として形成し、前記
手順を繰り返し多層配線とする過程で酸化ジルコニウム
の膜厚、形状を制御することによって層間の絶縁及び接
触を制御する多層超電導配線の形成方法。 - （２）希土類としてＬａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔ
ｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕの少なくとも
１つを用いたことを特徴とする特許請求範囲第（１）項
記載の多層超電導配線の形成方法。 - （３）アルカリ土類としてＳｒ、Ｂａ、Ｃａの少なくと
も１つを用いることを特徴とする特許請求範囲第（１）
項記載の多層超電導配線の形成方法。 - （４）熱処理温度として６００℃〜９５０℃としたこと
を特徴とする特許請求範囲第（１）項記載の多層超電導
配線の形成方法。 - （５）Ｌｎ−Ａｅ酸化物膜の形成方法としてスパッタリ
ング法により形成することを特徴とした特許請求範囲第
（１）項記載の多層超電導配線の形成方法。 - （６）Ｌｎ−Ａｅ酸化物膜の形成方法として真空蒸着法
により形成することを特徴とする特許請求範囲第（１）
項記載の多層超電導配線の形成方法。 - （７）酸化ジルコニウムの膜厚とて５００Å〜５μｍと
したことを特徴とする特許請求範囲第（１）項記載の多
層超電導配線の形成方法。 - （８）酸化ジルコニウムの形成方法としてスパッタリン
グ法により形成することを特徴とした特許請求範囲第（
１）項記載の多層超電導配線の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63013801A JPH01189197A (ja) | 1988-01-25 | 1988-01-25 | 多層超電導配線の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63013801A JPH01189197A (ja) | 1988-01-25 | 1988-01-25 | 多層超電導配線の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01189197A true JPH01189197A (ja) | 1989-07-28 |
Family
ID=11843360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63013801A Pending JPH01189197A (ja) | 1988-01-25 | 1988-01-25 | 多層超電導配線の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01189197A (ja) |
-
1988
- 1988-01-25 JP JP63013801A patent/JPH01189197A/ja active Pending
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