JPH01289141A - 超伝導配線 - Google Patents
超伝導配線Info
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- JPH01289141A JPH01289141A JP63119822A JP11982288A JPH01289141A JP H01289141 A JPH01289141 A JP H01289141A JP 63119822 A JP63119822 A JP 63119822A JP 11982288 A JP11982288 A JP 11982288A JP H01289141 A JPH01289141 A JP H01289141A
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Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (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】
（産業上の利用分野）
本発明は配線技術に関するもの、より詳しくは半導体集
積回路及び超伝導集積回路及びそれらの混合型集積回路
における超伝導配線に関するものである。
積回路及び超伝導集積回路及びそれらの混合型集積回路
における超伝導配線に関するものである。
（従来の技術）
ジョセフソン接合を中心とする超伝導集積回路において
は超伝導配線が用いられるため無歪な高速の信号伝送が
可能である。また超伝導集積回路の高集積化、大容量化
に伴い、配線が微細化されたとしても配線抵抗が増大し
て回路の特性を損なうようなことはない。
は超伝導配線が用いられるため無歪な高速の信号伝送が
可能である。また超伝導集積回路の高集積化、大容量化
に伴い、配線が微細化されたとしても配線抵抗が増大し
て回路の特性を損なうようなことはない。
最近、イツトリウム・バリウム・銅混合酸化物、ビスマ
ス・カルシウム・ストロンチウム・銅酸化物に代表され
る酸化物セラミックスが発見され、７７に以上で超伝導
体として動作することが報告されて以来、半導体集積回
路のチップ上、あるいはチップ間の配線にこのような酸
化物超伝導体を使用しようとする研究が活発である。半
導体集積回路においてはＡｌやＡｌ−８ｉなどの低抵抗
配線が多用されているが、集積回路の高密度化に伴い、
総配線長が増加し、配線抵抗が問題となってくる。超伝
導配線を用いれば、配線抵抗のない理想的な配線を実現
でき、線路の微細化がさらに可能となる。
ス・カルシウム・ストロンチウム・銅酸化物に代表され
る酸化物セラミックスが発見され、７７に以上で超伝導
体として動作することが報告されて以来、半導体集積回
路のチップ上、あるいはチップ間の配線にこのような酸
化物超伝導体を使用しようとする研究が活発である。半
導体集積回路においてはＡｌやＡｌ−８ｉなどの低抵抗
配線が多用されているが、集積回路の高密度化に伴い、
総配線長が増加し、配線抵抗が問題となってくる。超伝
導配線を用いれば、配線抵抗のない理想的な配線を実現
でき、線路の微細化がさらに可能となる。
（発明が解決しようとする課題）
超伝導配線を実際に用いる場合、その臨界電流密度が充
分高いことが必要である。一般に超伝導配線に流れる電
流は次の二つの電流からなりなつている。一つはマイス
ナー効果により、磁束が侵入した超伝導体の表面を流れ
るマイスナー電流、他の一つは第２種超伝導体のピンに
より磁束が超伝導体内部にピン止めされた状態の時に流
れるピン電流である。外部磁場（自己磁界も含む）が小
さい時にはマイスナー電流が支配的に、外部磁場が大き
い時にはビン電流が支配的になると、一般に知られてい
る。集積回路で用いられる場合にはマイスナー電流によ
り電流は運ばれる。超伝導体の中にマイスナー効果で侵
入する磁場の長さ（磁場侵入長）は例えばニオブで約１
００ｍｍ、 ＹＩ Ｂａ２ Ｃｕ３０Ｘでは約１０ｍｍ
との報告がある。従って第２図に示すごとく、例えばＷ
μｍ Ｘ ｔｌｌｍの配線を用いたとしてもその実効断
面積は約２（ｗ＋ｔ）・λ（μｍ）２（λは磁場侵入長
）となり、配線断面積を有効に使うことができない。
分高いことが必要である。一般に超伝導配線に流れる電
流は次の二つの電流からなりなつている。一つはマイス
ナー効果により、磁束が侵入した超伝導体の表面を流れ
るマイスナー電流、他の一つは第２種超伝導体のピンに
より磁束が超伝導体内部にピン止めされた状態の時に流
れるピン電流である。外部磁場（自己磁界も含む）が小
さい時にはマイスナー電流が支配的に、外部磁場が大き
い時にはビン電流が支配的になると、一般に知られてい
る。集積回路で用いられる場合にはマイスナー電流によ
り電流は運ばれる。超伝導体の中にマイスナー効果で侵
入する磁場の長さ（磁場侵入長）は例えばニオブで約１
００ｍｍ、 ＹＩ Ｂａ２ Ｃｕ３０Ｘでは約１０ｍｍ
との報告がある。従って第２図に示すごとく、例えばＷ
μｍ Ｘ ｔｌｌｍの配線を用いたとしてもその実効断
面積は約２（ｗ＋ｔ）・λ（μｍ）２（λは磁場侵入長
）となり、配線断面積を有効に使うことができない。
集積回路が高集積化するにつれ、チップ全体の電流量は
増加の傾向にあり、電力供給線などには時には数１００
ｍＡ〜数Ａという大電流を流さなければならない。 し
かしながら上述のように従来の超伝導配線では配線の実
効断面積が磁場侵入長より決まってしまうので、配線の
微細化が著しく困難であること、あるいは非常に大きな
臨界電流密度を有する材料を見出さなければならないな
どの問題点がある。
増加の傾向にあり、電力供給線などには時には数１００
ｍＡ〜数Ａという大電流を流さなければならない。 し
かしながら上述のように従来の超伝導配線では配線の実
効断面積が磁場侵入長より決まってしまうので、配線の
微細化が著しく困難であること、あるいは非常に大きな
臨界電流密度を有する材料を見出さなければならないな
どの問題点がある。
（課題を解決するための手段）
本発明によれば基板上の少なくとも二層以上の、同様の
平面パターンを有する超伝導層より構成される超伝導配
線において、該超伝導層間は非超伝導材料で占められ、
また各超伝導層の厚さは該超伝導体の磁場侵入長以下で
あることを特長とする超伝導配線が得られる。
平面パターンを有する超伝導層より構成される超伝導配
線において、該超伝導層間は非超伝導材料で占められ、
また各超伝導層の厚さは該超伝導体の磁場侵入長以下で
あることを特長とする超伝導配線が得られる。
（作用）
超伝導配線は抵抗が完全にゼロである理想的な配線であ
り、無歪の高品質信号伝送を可能とする。しかし、マイ
スナー効果により超伝導体内部には磁場侵入長程度しか
磁場が侵入せず、すなわち表面だけにしか電流が流れず
、大電流が必要な配線を微細化することができない。本
発明では磁場侵入長以下の厚さの超伝導層を複数層重ね
て１本の配線とすることで電流が流れる超伝導体の有効
断面積を大きくとることができるものである。
り、無歪の高品質信号伝送を可能とする。しかし、マイ
スナー効果により超伝導体内部には磁場侵入長程度しか
磁場が侵入せず、すなわち表面だけにしか電流が流れず
、大電流が必要な配線を微細化することができない。本
発明では磁場侵入長以下の厚さの超伝導層を複数層重ね
て１本の配線とすることで電流が流れる超伝導体の有効
断面積を大きくとることができるものである。
（実施例）
第１図は本発明の詳細な説明するための図で、（ａ）は
横断面図で（ｂ）は矢印方向からの断面図である。図に
おいて１は超伝導配線、２は非超伝導体例えばＣｕやＡ
Ｉなどの金属材料やＳｉ ０２などの絶縁材料、３は磁
場侵入領域、４は例えばシリコン基板、５は絶縁膜であ
る。第１図に示す超伝導配線に電流を印加すると、磁場
侵入領域３を通って電流が流れる。（ｂ）図に示す如く
各層の厚さｔ′は磁場侵入長λよりも薄いため超伝導配
線全体にわたって電流が流れる。例えば線幅Ｗ、膜厚ｔ
（ｔ＝４λ）の配線の場合、電流の流れる有効面積Ｓは
Ｓ＝ｗＸ２λ（ｗ）＞λ）であるのに対し、第１図よう
に膜厚ｔ’（ｔ’＝λ）の層に４分割した時には、電流
の流れる有効面積Ｓ′はＳ’＝４ｗ人となり、有効面積
の増大を図ることができる。従って同じ臨界電流密度の
超伝導材料を用いた場合、線幅を小さくすることが可能
となる。また、より大電流が必要な場合にはより多層化
することで容易に実現できる。
横断面図で（ｂ）は矢印方向からの断面図である。図に
おいて１は超伝導配線、２は非超伝導体例えばＣｕやＡ
Ｉなどの金属材料やＳｉ ０２などの絶縁材料、３は磁
場侵入領域、４は例えばシリコン基板、５は絶縁膜であ
る。第１図に示す超伝導配線に電流を印加すると、磁場
侵入領域３を通って電流が流れる。（ｂ）図に示す如く
各層の厚さｔ′は磁場侵入長λよりも薄いため超伝導配
線全体にわたって電流が流れる。例えば線幅Ｗ、膜厚ｔ
（ｔ＝４λ）の配線の場合、電流の流れる有効面積Ｓは
Ｓ＝ｗＸ２λ（ｗ）＞λ）であるのに対し、第１図よう
に膜厚ｔ’（ｔ’＝λ）の層に４分割した時には、電流
の流れる有効面積Ｓ′はＳ’＝４ｗ人となり、有効面積
の増大を図ることができる。従って同じ臨界電流密度の
超伝導材料を用いた場合、線幅を小さくすることが可能
となる。また、より大電流が必要な場合にはより多層化
することで容易に実現できる。
（発明の効果）
本発明によれば、超伝導配線中に電流が流れる有効断面
積を大きくすることができ、大電流が必要な例えば電力
線のような配線でも微細化が可能である。また、流れる
電流の大きさは層数を増すことに比例して増加し、より
大電流超伝導配線を容易に実現できる。
積を大きくすることができ、大電流が必要な例えば電力
線のような配線でも微細化が可能である。また、流れる
電流の大きさは層数を増すことに比例して増加し、より
大電流超伝導配線を容易に実現できる。
第１図、第２図はそれぞれ本発明の実施例および従来例
を説明するための断面図である。 図において １．１１・・・超伝導配線、 ２、・・・非超伝導材料 ３．１３・・・磁場侵入領域 ４．１４・・ウリコン基板 ５．１５・・・絶縁膜 を示す。 亭 １ 図 ぐコ）間から／ｌ住此面（２） （ｂ） ｔ、 Ａ凸イジシ、１鴫り噌己鹿 ２ 詐カーｋ（云５−１）“Ｘ４二） ３−一４１ン塙イ壺入ｍ１ ４ シリコン基糎 ５ 地 壬＆よ 多 Ｚ 図 φニア；問めぴ（２）図 （ｂ）
を説明するための断面図である。 図において １．１１・・・超伝導配線、 ２、・・・非超伝導材料 ３．１３・・・磁場侵入領域 ４．１４・・ウリコン基板 ５．１５・・・絶縁膜 を示す。 亭 １ 図 ぐコ）間から／ｌ住此面（２） （ｂ） ｔ、 Ａ凸イジシ、１鴫り噌己鹿 ２ 詐カーｋ（云５−１）“Ｘ４二） ３−一４１ン塙イ壺入ｍ１ ４ シリコン基糎 ５ 地 壬＆よ 多 Ｚ 図 φニア；問めぴ（２）図 （ｂ）
Claims (1)
- 基板上の少なくとも二層以上の同様の平面パターンを
有する超伝導層より構成される超伝導配線において、該
超伝導層間は非超伝導材料で占められ、また、各超伝導
層の厚さは該超伝導体の磁場侵入長以下であることを特
徴とする超伝導配線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63119822A JPH01289141A (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 超伝導配線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63119822A JPH01289141A (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 超伝導配線 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01289141A true JPH01289141A (ja) | 1989-11-21 |
Family
ID=14771107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63119822A Pending JPH01289141A (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 超伝導配線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01289141A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100253537B1 (ko) * | 1997-06-25 | 2000-05-01 | 김영환 | 반도체장치의 배선 형성 방법 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS643908A (en) * | 1987-06-26 | 1989-01-09 | Hitachi Ltd | Composite conductor |
| JPS6412550A (en) * | 1987-07-07 | 1989-01-17 | Mitsubishi Electric Corp | Superconducting wiring |
| JPS6428844A (en) * | 1987-07-23 | 1989-01-31 | Sharp Kk | Superconducting wiring |
| JPH01164049A (ja) * | 1987-12-21 | 1989-06-28 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
-
1988
- 1988-05-16 JP JP63119822A patent/JPH01289141A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS643908A (en) * | 1987-06-26 | 1989-01-09 | Hitachi Ltd | Composite conductor |
| JPS6412550A (en) * | 1987-07-07 | 1989-01-17 | Mitsubishi Electric Corp | Superconducting wiring |
| JPS6428844A (en) * | 1987-07-23 | 1989-01-31 | Sharp Kk | Superconducting wiring |
| JPH01164049A (ja) * | 1987-12-21 | 1989-06-28 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100253537B1 (ko) * | 1997-06-25 | 2000-05-01 | 김영환 | 반도체장치의 배선 형성 방법 |
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