JPH01242496A - 酸化物系超伝導薄膜の製造方法 - Google Patents
酸化物系超伝導薄膜の製造方法Info
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- JPH01242496A JPH01242496A JP63071519A JP7151988A JPH01242496A JP H01242496 A JPH01242496 A JP H01242496A JP 63071519 A JP63071519 A JP 63071519A JP 7151988 A JP7151988 A JP 7151988A JP H01242496 A JPH01242496 A JP H01242496A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0296—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
- C23C16/482—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation using incoherent light, UV to IR, e.g. lamps
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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】
［産業上の利用分野コ
本発明は、蒸着、スパッタリング等の気相エピタキシャ
ル法による酸化物系超伝導薄膜の製造方法に間する。
ル法による酸化物系超伝導薄膜の製造方法に間する。
［従来の技術］
蒸着やスパッタリング法等で成膜した酸化物系超伝導膜
は、通常、基板温度が７００℃以下では結晶性が不完全
なため超伝導特性を示さない。
は、通常、基板温度が７００℃以下では結晶性が不完全
なため超伝導特性を示さない。
このため、成膜後に酸素雰囲気中において９゜Ｏ°Ｃ程
度で熱処理するか、あるいは、成膜中に基板を７００℃
以上に加熱して超伝導薄膜を形成している。
度で熱処理するか、あるいは、成膜中に基板を７００℃
以上に加熱して超伝導薄膜を形成している。
〔発明が解決しようとする課題］
７００℃以上という高温のプロセスは、シリコン、アル
ミニウム等を利用する半導体装置の製造工程とは適合し
ない。これは、高温のため、半導体装置のシリコン中の
拡散プロファイルが変化したり電極として用いるアルミ
ニウムが溶けてしま。
ミニウム等を利用する半導体装置の製造工程とは適合し
ない。これは、高温のため、半導体装置のシリコン中の
拡散プロファイルが変化したり電極として用いるアルミ
ニウムが溶けてしま。
うからである。
このため、酸化物系超伝導薄膜の半導体プロセスへの応
用のためには低温（具体的には拡散プロファイルに問題
が生じず、また、アルミニウムの溶解が生じない６５０
℃程度以下）で成膜する技術の実現が望まれていた。
用のためには低温（具体的には拡散プロファイルに問題
が生じず、また、アルミニウムの溶解が生じない６５０
℃程度以下）で成膜する技術の実現が望まれていた。
本発明は、上記従来の事情に鑑みなされたもので、酸化
物系超伝導薄膜を比較的低温で成膜することができる酸
化物系超伝導薄膜の製造方法を提供することを目的とす
る。
物系超伝導薄膜を比較的低温で成膜することができる酸
化物系超伝導薄膜の製造方法を提供することを目的とす
る。
［課題を解決するための手段及びその作用］本発明の酸
化物系超伝導薄膜の製造方法は、気相エピタキシャル法
でより低温で超伝導薄膜を作成するためには、成膜時に
供給される０２ガスを活性化することが重要であるとの
観点に基づき、酸素雰囲気中において紫外光を照射しつ
つ、気相エピタキシャル法により酸化物系超伝導薄膜を
形成するものである。
化物系超伝導薄膜の製造方法は、気相エピタキシャル法
でより低温で超伝導薄膜を作成するためには、成膜時に
供給される０２ガスを活性化することが重要であるとの
観点に基づき、酸素雰囲気中において紫外光を照射しつ
つ、気相エピタキシャル法により酸化物系超伝導薄膜を
形成するものである。
また、更に、酸素雰囲気を窒素ガスまたは水素ガスまた
はそれらの混合ガスを混入させることにより活性な酸素
原子を効率よく形成させたものとして、紫外光を照射し
つつ、気相エピタキシャル法により酸化物系超伝導薄膜
を形成する。
はそれらの混合ガスを混入させることにより活性な酸素
原子を効率よく形成させたものとして、紫外光を照射し
つつ、気相エピタキシャル法により酸化物系超伝導薄膜
を形成する。
本発明に従い、例えば、成膜中において膜表面に０２ガ
スと紫外線である水銀光を照射したところ、従来に較べ
、超伝導性を得るのに必要であった基板の加熱温度が約
７００℃から約６５０℃へと低下した。そして更に、こ
の０２ガス中にＮ２ガスまたはＮ２ガスまたはＮ２＋Ｈ
２ガスとの混合を試みたところ、超伝導特性を示す薄膜
を形成するのに必要であった基板の加熱温度が約６００
°Ｃまで低化し、水銀光の照射に併せて混合ガスの使用
が加熱温度低下により一層有効であることが明かとなっ
た。
スと紫外線である水銀光を照射したところ、従来に較べ
、超伝導性を得るのに必要であった基板の加熱温度が約
７００℃から約６５０℃へと低下した。そして更に、こ
の０２ガス中にＮ２ガスまたはＮ２ガスまたはＮ２＋Ｈ
２ガスとの混合を試みたところ、超伝導特性を示す薄膜
を形成するのに必要であった基板の加熱温度が約６００
°Ｃまで低化し、水銀光の照射に併せて混合ガスの使用
が加熱温度低下により一層有効であることが明かとなっ
た。
尚、紫外線光源としては、水銀ランプ（１８４゜９ｎｍ
、２５３．７ｎｍ）、フッ素レーザー（１５７ｎｍ）、
アルゴンエキシマレーザ−（１２６ｎｍ）、キセノン塩
素エキシマレーザ−（３０８ｎ ｍ ）、クリプトン・
フッ素エキシマレーザ−（２４９ｎｍ）、アルゴンフッ
素エキシマレーザ−（１９３ｎｍ）、クリプトン塩素エ
キシマレーザ−（２２２ｎｍ）等の高出力真空紫外線光
源を用いる。
、２５３．７ｎｍ）、フッ素レーザー（１５７ｎｍ）、
アルゴンエキシマレーザ−（１２６ｎｍ）、キセノン塩
素エキシマレーザ−（３０８ｎ ｍ ）、クリプトン・
フッ素エキシマレーザ−（２４９ｎｍ）、アルゴンフッ
素エキシマレーザ−（１９３ｎｍ）、クリプトン塩素エ
キシマレーザ−（２２２ｎｍ）等の高出力真空紫外線光
源を用いる。
また、活性な酸素原子を効率よく形成させる増感剤とし
ては、Ｎ２、Ｎ２、アンモニア（ＮＨ３）等を用いる。
ては、Ｎ２、Ｎ２、アンモニア（ＮＨ３）等を用いる。
また、気相エピタキシャル法としては、蒸着法、スパッ
タリング法等、気相において成膜を行う種々の方法が用
いられる。
タリング法等、気相において成膜を行う種々の方法が用
いられる。
［実施例コ
策１夫漉舅（第１図参照）
ＲＦマグネトロンスパッタリング法によりＡｒ圧１０−
２Ｔ ｏ ｒ ｒ、供給電力２００Ｗ、基板とターゲッ
トの間の距離８０ｍｍ、ターゲット組成をＹＢａ２ｃｕ
３．６０ｘとし、０２圧５Ｘ １０−３Ｔ ｏ ｒｒ、
基板温度７１０℃の条件の下で、基板にＭｇＯ単結晶（
１００）面を使用してＹ−Ｂａ−Ｃｕ−〇系超伝導薄膜
を膜厚１． ５μｍで作成したところＴｃ（超伝導転移
温度）が７３にの良好な薄膜が得られた。
２Ｔ ｏ ｒ ｒ、供給電力２００Ｗ、基板とターゲッ
トの間の距離８０ｍｍ、ターゲット組成をＹＢａ２ｃｕ
３．６０ｘとし、０２圧５Ｘ １０−３Ｔ ｏ ｒｒ、
基板温度７１０℃の条件の下で、基板にＭｇＯ単結晶（
１００）面を使用してＹ−Ｂａ−Ｃｕ−〇系超伝導薄膜
を膜厚１． ５μｍで作成したところＴｃ（超伝導転移
温度）が７３にの良好な薄膜が得られた。
ここで、上記と同じスパッタリング条件で、基板温度を
６５０℃としてＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系酸化物薄膜を作製
したところ、室温での比抵抗が１００ｃｍで超伝導転移
は示さなかった。
６５０℃としてＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系酸化物薄膜を作製
したところ、室温での比抵抗が１００ｃｍで超伝導転移
は示さなかった。
これに対し、基板温度を６５０°Ｃのまま、上記と同じ
スパッタリング条件で基板に水銀灯（出力ＩＫＷ、波長
２５３７人）を照射しつつ成膜したところ、超伝導転移
温度５２にの薄膜が得られた。
スパッタリング条件で基板に水銀灯（出力ＩＫＷ、波長
２５３７人）を照射しつつ成膜したところ、超伝導転移
温度５２にの薄膜が得られた。
続いて、基板に吹き付けている０２ガスにＮ２ガスを５
Ｖｏ １％混合し、基板温度を６００℃として成膜した
ところ、Ｔｃが６０にの超伝導薄膜が得られた。
Ｖｏ １％混合し、基板温度を６００℃として成膜した
ところ、Ｔｃが６０にの超伝導薄膜が得られた。
尚、第１図中、１は基板、２は基板を加熱するヒーター
、３はターゲット、４はアルゴンガスの供給管、５は酸
素ガスの供給管、６は水銀灯、７は窓、８は排気管をそ
れぞれ示す。
、３はターゲット、４はアルゴンガスの供給管、５は酸
素ガスの供給管、６は水銀灯、７は窓、８は排気管をそ
れぞれ示す。
下表に種々の混合ガスを用いたときの超伝導薄膜のＴｃ
を示す。
を示す。
（以下余白）
策λχ止刊（第２図参照）
エレクトロンビームによりＹ、Ｂａ、抵抗加熱によりＣ
ｕを溶解して蒸着させ、組成は膜厚計でモニターしなが
らＹＢａ２ｃｕ３０ｘとなるよう成膜を行った。
ｕを溶解して蒸着させ、組成は膜厚計でモニターしなが
らＹＢａ２ｃｕ３０ｘとなるよう成膜を行った。
全圧１０−３Ｔ ｏ ｒ ｒの下に、水銀光を照射しな
いで成膜すると基板温度７００°ＣてＴｃが６３にの膜
ができるが、基板温度が６６０°Ｃて形成した膜は超伝
導特性を示さなかった。しかしながら、出力２ＫＷの水
銀光（２５３７人）を照射しながら基板温度６６０°Ｃ
で成膜したところＴｃが４２にの超伝導膜が作製できた
。
いで成膜すると基板温度７００°ＣてＴｃが６３にの膜
ができるが、基板温度が６６０°Ｃて形成した膜は超伝
導特性を示さなかった。しかしながら、出力２ＫＷの水
銀光（２５３７人）を照射しながら基板温度６６０°Ｃ
で成膜したところＴｃが４２にの超伝導膜が作製できた
。
尚、第２図中の各符号の示す部材は第１図と同一であり
、更に、９ａ、９ｂ、９Ｃ１はそれぞれ蒸着物質である
。
、更に、９ａ、９ｂ、９Ｃ１はそれぞれ蒸着物質である
。
入Ｊ災施団（第３図参照）
ビーム径７．５ｃｍφ、ビームエネルギー７５０ ｅ
Ｖ、 ビーム電流９０ｍＡ、 イオン密度２ｍＡ／
Ｃｍ２てＡｒイオンをＹＢａ２ｃｕ３．ｓｏｘターゲッ
トに照射してスパッタリングを行った。基板はＭｇ０（
１００）単結晶で基板温度６３０℃で成膜した。
Ｖ、 ビーム電流９０ｍＡ、 イオン密度２ｍＡ／
Ｃｍ２てＡｒイオンをＹＢａ２ｃｕ３．ｓｏｘターゲッ
トに照射してスパッタリングを行った。基板はＭｇ０（
１００）単結晶で基板温度６３０℃で成膜した。
この膜の室温での抵抗は２０Ωｃｍであり、冷却しても
超伝導転移は示さなかった。
超伝導転移は示さなかった。
上記と同一の条件の下で、Ｎ２ガスをＩＶｏ１％加えて
アルゴンエキシマレーザ−（１２６ｎｍ）で基板上のガ
スを照射して活性化させ、成膜した。
アルゴンエキシマレーザ−（１２６ｎｍ）で基板上のガ
スを照射して活性化させ、成膜した。
そして、この照射後の膜の抵抗を測定したところ、Ｔｃ
が４０にで超伝導転移を示した。
が４０にで超伝導転移を示した。
尚、第３図中の各符号の示す部材は第１図と同一であり
、更に、１０はイオン源からＡｒ”を導く供給管である
。
、更に、１０はイオン源からＡｒ”を導く供給管である
。
策生尖上列（第１図参照）
ＲＦマグネトロンスパッタリング法により全圧１Ｏ−３
Ｔｏｒｒ、Ａｒ／（ｈ＝１／１ （容量比）、供給電力
２００Ｗ、ターゲット組成り１ＣａＳｒＣｕ２’ｓ−い
基板とターゲットとの間の距離８０ｍｍ、基板ＭｇＯ単
結晶（１００）面を使用し、基板温度を６５０℃として
、Ｂ１−Ｃａ−５ｒ−Ｃｕ−０系超伝導薄膜を作製した
ところ、室温での比抵抗が６０ΩｃｍでＴｃは認められ
なかった。
Ｔｏｒｒ、Ａｒ／（ｈ＝１／１ （容量比）、供給電力
２００Ｗ、ターゲット組成り１ＣａＳｒＣｕ２’ｓ−い
基板とターゲットとの間の距離８０ｍｍ、基板ＭｇＯ単
結晶（１００）面を使用し、基板温度を６５０℃として
、Ｂ１−Ｃａ−５ｒ−Ｃｕ−０系超伝導薄膜を作製した
ところ、室温での比抵抗が６０ΩｃｍでＴｃは認められ
なかった。
これに対し、基板温度を６５０°Ｃのまま、上記と同じ
スパッタリング条件で基板に水銀灯（出力ＩＫｗ、波長
２５３７人）を照射しつつ成膜したところ、Ｔ ｃ ６
８ Ｋの薄膜が得られた。
スパッタリング条件で基板に水銀灯（出力ＩＫｗ、波長
２５３７人）を照射しつつ成膜したところ、Ｔ ｃ ６
８ Ｋの薄膜が得られた。
［発明の効果コ
本発明によれば、紫外光の照射により原子にモビリティ
を与えるエネルギーを供給し、更には酸素雰囲気中に増
感剤となる窒素ガス等を混入させて活性な酸素原子を効
率よく形成させるようにしたため、膜の結晶化及び超伝
導化が促進され、酸化物系超伝導薄膜を比較的低温で成
膜することができる。従って、拡散プロファイル変化や
電極として用いるアルミニウムの溶解を生じることなく
半導体装置の製造に適用することができ、ＩＣ内部配線
等への超伝導材の応用を実現することができる。
を与えるエネルギーを供給し、更には酸素雰囲気中に増
感剤となる窒素ガス等を混入させて活性な酸素原子を効
率よく形成させるようにしたため、膜の結晶化及び超伝
導化が促進され、酸化物系超伝導薄膜を比較的低温で成
膜することができる。従って、拡散プロファイル変化や
電極として用いるアルミニウムの溶解を生じることなく
半導体装置の製造に適用することができ、ＩＣ内部配線
等への超伝導材の応用を実現することができる。
第１図は本発明の第１実施例と第４実施例に係る装置の
概略構成図、 第２図は本発明の第２実施例に係る装置の概略構成図、 第３図は本発明の第３実施例に係る装置の概略構成図で
ある。 １・・・・・・・・・・基板、 ２・・・・・・・・・・ヒーター、 ３・・・・・・・・・・ターゲット、 ４．５．１０・・・・・供給管、 ６・・・・・・・・・・水銀灯、 ７ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・突８・・
・・・・・・・・排気管、 ９ａ、９ｂ、９ｃ・・・蒸着物質。 特許出願人 三菱金属株式会社
概略構成図、 第２図は本発明の第２実施例に係る装置の概略構成図、 第３図は本発明の第３実施例に係る装置の概略構成図で
ある。 １・・・・・・・・・・基板、 ２・・・・・・・・・・ヒーター、 ３・・・・・・・・・・ターゲット、 ４．５．１０・・・・・供給管、 ６・・・・・・・・・・水銀灯、 ７ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・突８・・
・・・・・・・・排気管、 ９ａ、９ｂ、９ｃ・・・蒸着物質。 特許出願人 三菱金属株式会社
Claims (2)
- （１）酸素雰囲気中において紫外光を照射しつつ、気相
エピタキシャル法により酸化物系超伝導薄膜を形成する
ことを特徴とする酸化物系超伝導薄膜の製造方法。 - （２）窒素ガスまたは水素ガスまたはそれらの混合ガス
を混入させることにより活性な酸素原子を効率よく形成
させた酸素雰囲気中において紫外光を照射しつつ、気相
エピタキシャル法により酸化物系超伝導薄膜を形成する
こることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の酸化
物系超伝導薄膜の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63071519A JPH01242496A (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 酸化物系超伝導薄膜の製造方法 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP63071519A JPH01242496A (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 酸化物系超伝導薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01242496A true JPH01242496A (ja) | 1989-09-27 |
Family
ID=13463048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (3)
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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Also Published As
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|---|---|
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