JPH01218045A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH01218045A
JPH01218045A JP63044906A JP4490688A JPH01218045A JP H01218045 A JPH01218045 A JP H01218045A JP 63044906 A JP63044906 A JP 63044906A JP 4490688 A JP4490688 A JP 4490688A JP H01218045 A JPH01218045 A JP H01218045A
Authority
JP
Japan
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film
substrate
wiring
silicon
barium
Prior art date
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Pending
Application number
JP63044906A
Other languages
English (en)
Inventor
Toru Mogami
徹 最上
Hisanao Tsuge
久尚 柘植
Hidekazu Okabayashi
岡林 秀和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPH01218045A publication Critical patent/JPH01218045A/ja
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体集積回路の配線に関するものである。
(従来の技術) 半導体集積回路の配線材料としては、通常、AIまたは
Al−8i合金が使用されている。
半導体集積回路の高集積化と大容量化に伴い、総配線長
が著しく増加した結果、半導体チップ上での配線信号遅
延が問題となってきている。配線信号遅延をできるだけ
小さくする為には、電気抵抗ができるだけ小さい配線材
料を使用することが望ましい。
前記配線材料として用いられているAIまたは、Al−
8i合金の電気抵抗は2〜4PΩ・cmと、金属薄膜に
おいては比較的低抵抗である。これに対して、最近、イ
ツトリウム・バリウム・銅等の酸化物セラミックスは、
77に以上で超伝導状態になることが報告されている。
従って、該セラミックスは、前記半導体集積回路の配線
材料として有望と考えられている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、前記酸化物超伝導セラミックス膜を77
に以上で良好な超伝導特性(高い臨界電流密度)を有す
る薄膜とする為には、超伝導薄膜堆積後、高温熱処理を
行なう必要があるが、第9図に示すように、熱処理時に
該セラミックス膜11がシリコン1と接触している場合
には、該セラミックスとシリコンが反応し、77に以上
で良好な超伝導特性を有する薄膜を形成できないだけで
なく、コンタクト抵抗が実用上許容できない値に増大す
る。
本発明の目的は、77に以上で超伝導特性を有するセラ
ミックス薄膜を半導体集積回路の配線として用いること
により、従来の配線信号遅延をできるだけ小さくした半
導体装置を提供することである。
(課題を解決するための手段) 本発明は、基板表面に形成された半導体装置を構成する
配線のうち、酸化物超伝導薄膜が金属導体膜を介して、
半導体と電気的に接続されていることを特徴とする半導
体装置である。
(作用) 本発明の装置においてはセラミックス膜は下地半導体基
板とは直接接触しない装置構造となっているので、該セ
ラミックス膜を超伝導体とするために行う熱処理時に下
地基板と反応は生じない。
また、金属導体膜の材料によっては、超伝導体とする為
の熱処理時に該セラミックス膜と金属導体膜が反応する
場合があるが、その場合には該セラミックス膜と該金属
導体膜との間に拡散防止膜をはさむことによって、反応
を防ぐことができる。
(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(a)〜(d)及び第2図(a)、(b)は本発
明の詳細な説明するための断面図であり、第3図〜第8
図は、それぞれ本発明の第1図(a)〜(d)及び第2
図(a)、(b)に示す実施例の製造方法を説明する為
の工程順に示した半導体装置の断面図である。
第1図(a)〜(d)に示すように、MO8型電界効果
トランジスタ2が形成されたシリコン基板1において、
イツトリウム・バリウム・銅酸化物超伝導配線膜4は、
シリコン酸化膜3上にのみ形成され、シリコン基板1と
は直接接触していない。
代わりに第1図(a)においては、アルミニウム、シリ
コン膜5が、第1図(b)においては、タングステンシ
リサイド膜6が、第1図(c)、(d)においては、タ
ンタルシリサイド膜7が、それぞれシリコン基板1とイ
ツトリウム、バリウム、銅酸化物超伝導膜4とに接触し
、電気的接続を担っている。
また、第2図(a)、(b)に示すように、MO8型電
界効果トランジスタ2が形成されたシリコン基板1にお
いて、イツトリウム・バリウム・銅酸化物超伝導膜4は
、シリコン酸化膜3上で形成され、かつシリコン基板1
と、直接接触しない。代わりにタングステン膜7がシリ
コン基板1とつながっている。さらに、該超伝導膜と該
タングステン膜との間には、これらの膜の相互拡散防止
膜として窒化チタン膜9が形成されている。
次に、第1図(a)の半導体装置の製造方法について説
明する。
まず、第3図(a)に示すように、シリコン基板1上に
MO8型電界効果トランジスタ2を形成した後、層間絶
縁膜として、シリコン酸化膜3をCVD法により、約1
pm堆積する。次いで第3図(b)に示すように、イツ
トリウム・バリウム・銅セラミックス薄膜4を基板1上
にスパッタ法により約1pm堆積した後、酸素雰囲気中
、800°Cで数時間熱処理し、イツトリウム・バリウ
ム・銅セラミックス薄膜4を、77に以上で良好な超伝
導特性を有する酸化物超伝導薄膜とする。この時、該セ
ラミックス薄膜は、下地半導体基板とは直接接触してい
ないので、下地基板とは反応しない。次いで第3図(C
)に示すように、前記超伝導膜4を、塩素ガスを用いた
反応性イオンビームエツチング法により、パターニング
した後、通常のホトレジスト工程とドライエツチング工
程により、コンタクトホール10を形成する。次いで、
第3図(d)に示すように、アルミニウム・シリコン膜
5を基板1上に通常のスパッタ法により約0.511m
堆積した後、通常のホトレジスト工程とドライエツチン
グ工程によりパターニングし、前記トランジスタ2と前
記超伝導膜4を接続する配線を形成し、装置を完成する
次に、第1図(b)の半導体装置の製造方法について説
明する。 、 まず、第4図(a)に示すように、シリコン基板1上に
MO8型電界効果トランジスタ2を形成した後、層間絶
縁膜として、シリコン酸化膜3をCVD法により約1p
m堆積する。
次いで、第4図(b)に示すように通常のホトレジスト
工程とドライエツチング工程によりコンタクトホールを
形成した後、タングステンシリサイド膜6を基板1上に
スパッタ法により約1μm堆積する。
次いで第4図(C)に示すように、通常のホトレジスト
工程とドライエツチング工程により、タングステンシリ
サイド膜6をパターニングした後、イツトリウム・バリ
ウム・銅セラミックス薄膜4を基板上にスパッタ法によ
り約111m堆積する。その後酸素雰囲気中で800°
C1数時間、熱処理し、イツトリウム、バリウム・銅セ
ラミックス薄膜を77に以上で良好な超伝導特性を有す
る酸化物超伝導膜とする。この時、該セラミックス膜は
下地半導体基板とは直接接触していないので、下地基板
とは反応しない。
次いで、第4図(d)に示すように、塩素ガスを用いた
反応性イオンビームエツチング法により酸化物超伝導膜
4をパターニングし、配線を形成する。
次に、第1図(C)の半導体装置の製造方法について説
明する。
まず第5図(a)に示すように、シリコン基板1上に、
MO8型電界効果トランジスタ2を形成した後、層間絶
縁膜としてシリコン酸化膜3をCVD法により、約11
1m堆積する。次いで第5図(b)に示すように、イツ
トリウム・バリウム・銅セラミックス薄膜4を基板1上
にスパッタ法により約1μm堆積した後、酸素雰囲気中
で800°C1数時間熱処理し、イツトリウム・バリウ
ム・銅セラミックス薄膜を77に以上で良好な超伝導特
性を有する酸化物超伝導膜どする。この時、該セラミッ
クス膜は下地半導体基板とは直接接触していないので、
下地基板とは反応しない。その後、さらに、塩素ガスを
用いた反応性イオンビームエツチング法により、該酸化
物超伝導膜4をパターニングし配線を形成した後、シリ
コン酸化膜3をCVD法により、約0.2pm堆積する
次いで、第5図(e)に示すように、通常のホトレジス
ト工程と、ドライエツチング工程並びに塩素ガスを用い
た反応性イオンビームエツチング法によりコンタクトホ
ール10を形成する。次いで第5図(cl、)に示すよ
うに、六フッ化タングステンと水素の混合ガスを用いた
減圧CVD法により、基板上でシリコンの露出している
コンタクトホール領域にのみ、タングステン膜7を約2
11m堆積し、コンタクトホール内を埋め込み配線を完
成する。
次に、第1図(d)の半導体装置の製造方法について説
明する。
まず、第6図(a)に示すように、シリコン基板1上に
、MO8型電界効果トランジスタ2を形成した後、層間
絶縁膜として、シリコン酸化膜3をCVD法により約1
pm堆積する。次いで、第6図(b)に示すように通常
のホトレジスト工程とドライエツチング工程により、コ
ンタクトホールを形成した後、水素をキャリアガスとし
た五塩化タンタルガスとジクロルシランガスの混合ガス
を用いた減圧CVD法により基板上でシリコンの露出し
ているコンタクトホール領域にのみ、タンタルシリサイ
ド膜8を堆積し、コンタクトホール内を埋め込む。次い
で、第6図(C)に示すように、イツトリウム・バリウ
ム・銅セラミックス膜4をスパッタ法により約1pm堆
積した後、酸素雰囲気中で、800°C1数時間熱処理
し、イツトリウム・バリウム・銅セラミックス薄膜を7
7に以上で良好な超伝導特性を有する酸化物超伝導膜と
する。この時、該セラミックス膜は、下地半導体基板と
は直接接触していないので、下地基板とは反応しない。
次いで、第6図(d)に示すように、塩素ガスを用いた
反応性イオンビームエツチング法により、該酸化物超伝
導膜4をパターニングし、配線を完成する。
次に、第2図(a)の半導体装置の製造方法について説
明する。
まず、第7図(a)に示すように、シリコン基板1上に
、MO8型電界効果トランジスタ2を形成した後、層間
絶縁膜として、シリコン酸化膜3をCVD法により約1
μm堆積する。次いで、第7図(b)に示すように、通
常のホトレジスト工程とドライエツチング工程により、
コンタクトホールを形成した後、タングステン膜7をス
パッタ法により、約111m堆積する。次いで第7図(
C)に示すように、該タングステン膜7を通常のホトレ
ジスト工程とドライエツチング工程により、パターニン
グした後、拡散防止層として窒化チタン膜9をスパッタ
法により約0.111m堆積する。
次いで、第7図(d)に示すように、通常のホトレジス
ト工程とドライエツチング工程により、該窒化チタン膜
9をパターニングした後、イツトリウム・バリウム・銅
セラミックス膜4をスパッタ法により、約111m堆積
し、さらに、酸素雰囲気中で800’C1数時間熱処理
し、イツトリウム・バリウム・鋼セラミックス薄膜を’
17に以上で良好な超伝導特性を有する酸化物超伝導膜
とする。この時、該セラミックス膜は、下地半導体基板
とは直接接触していないので、下地基板とは反応しない
。その後、塩素ガスを用いた反応性イオンビームエツチ
ング法により、該酸化物超伝導膜4をパターニングし、
配線を完成する。
次に第2図(b)の半導体装置の製造方法について説明
する。
まず、第8図(a)に示すように、シリコン基板1上に
MO8型電界効果トランジスタ2を形成した後、層間絶
縁膜として、シリコン酸化膜3をCVD法により、約1
pm堆積する。次いで第8図(b)に示すように、通常
のホトレジスト工程とドライエツチング工程により、コ
ンタクトホールを形成した後、タングステン膜7を、六
フッ化タングステンと水素の混合ガスを用いた減圧CV
D法により、基板上でシリコンの露出しているコンタク
トホール領域にのみ、堆積し、コンタクトホール内をタ
ングステン膜7により埋め込む。その後、拡散防止層と
して窒化チタン膜9をスパッタ法により、約0.1pm
堆積する。次いで、第8図(C)に示すように、通常の
ホトレジスト工程とドライエツチング工程により、該窒
化チタン膜9をパターニングした後、イツトリウム・バ
リウム・銅セラミックス膜4をスパッタ法により、約1
pm堆積し、さらに、酸素雰囲気中で、800°C1数
時間、熱処理し、イツトリウム・バリウム・銅セラミッ
クス薄膜を77に以上で良好な超伝導特性を有する酸化
物超伝導膜とする。この時、該セラミックス膜は、下地
半導体基板とは直接接触していないので、下地基板とは
反応しない。次いで、第8図(d)に示すように、塩素
ガスを用いた反応性イオンビームエツチング法により、
該酸化物超伝導膜4をパターニングし、配線を完成する
前記実施例においては、半導体装置として、MO8型電
界効果トランジスタを用いたが、これに限る必要はなく
、バイポーラ型半導体装置、MIS型装置、ショットキ
ー型半導体装置等も用いることができる。
また、前記実施例においては、酸化物超伝導膜として、
イツトリウム、バリウム・銅酸化物セラミックス膜を用
いたが、これに限る必要はなく、イツトリウムをイッテ
ルビウム、ユーロピウム、ジスプロシウム、ホルシウム
、エルビウム等の希土類元素で置換した希土類元素・バ
リウム・銅酸化物超伝導膜も用いることができる。
前記第1図(a)の実施例においては、金属導体膜とし
てアルミニウム・シリコン膜を用いたが、これに限る必
要はなく、Al−Cu合金や高融点金属や高融点金属シ
リサイドや白金や炭素等の薄膜も用いることができる。
前記第1図(b)の実施例においては金属導体膜として
タングステンシリサイド膜を用いたが、これに限る必要
はなく、モリブデンシリサイド等の高融点金属シリサイ
ド膜も用いることができる。
前記第1図(e)の実施例においては、金属導体膜とし
て、タングステン膜を用いたが、これに限る必要はなく
、Al−8i合金やAl−Cu合金や高融点金属や高融
点金属シリサイドや白金や炭素の薄膜も用いることがで
きる。
前記第1図(d)の実施例においては、金属導体膜とし
てタンタルシリサイド膜を用いたが、これに限る必要は
なく、タングステンシリサイド等の高融点金属シリサイ
ド膜も用いることができる。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、従来半導体とイ
ツトリウム・バリウム・銅等の酸化物セラミックス膜を
直接接触させた状態では、酸化物セラミックス膜を77
に以上で超伝導特性を有するセラミックス膜とすること
が不可能であった点に関して、半導体と酸化物セラミッ
クス膜との間に、金翼厚体膜を配することにより、問題
点を解決できた。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(d)は、本発明の第1項の実施例の断
面図、第2図(a)と(b)は、本発明の第2項の実施
例の断面図、第3図〜第8図は、それぞれ本発明の第1
図(a)〜(d)、及び第2図(a)、(b)に示す実
施例の製造方法を説明するための工程順に示した半導体
装置の製造方法の断面図、第9図は、従来の半導体装置
の配線をイツトリウム・バリウム・銅セラミックス膜に
置き換えた場合に、イツトリウム・バリウム・銅セラミ
ックスを良好な超伝導体とする為に熱処理した後に、該
セラミックスがシリコンと反応した結果超伝導体となら
ない事を示した半導体装置の模式的断面図である。 1・・・シリコン基板、2・・・MO8型電界効果トラ
ンジスタ、3・・・シリコン酸化膜、4・・・イツトリ
ウム・バリウム・銅酸化物超伝導膜、5・・・アルミニ
ウム・シリコン膜、6・・・タングステンシリサイド膜
、7・・・タングステン膜、8・・・タンタルシリサイ
ド膜、9・・・窒化チタン膜、10・・・コンタクトホ
ール、11・・・シリコンと反応したイツトリウム・バ
リウム・銅セラミックス膜。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  基板表面に形成された半導体装置を構成する配線のう
    ち、酸化物超伝導薄膜が金属導体膜を介して半導体と電
    気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
JP63044906A 1988-02-26 1988-02-26 半導体装置 Pending JPH01218045A (ja)

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