JPH0284780A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH0284780A JPH0284780A JP63237716A JP23771688A JPH0284780A JP H0284780 A JPH0284780 A JP H0284780A JP 63237716 A JP63237716 A JP 63237716A JP 23771688 A JP23771688 A JP 23771688A JP H0284780 A JPH0284780 A JP H0284780A
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Links
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Classifications
-
- 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
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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】
（産業上の利用分野）
本発明は超伝導体を配線導体として使用する半導体装置
に関するものである。
に関するものである。
（従来の技術）
高温で超伝導現象を起こすセラミックス系の超伝導体の
出現により、半導体装置の配線を超伝導体に置き換えよ
うとする試みが盛んになされている。（昭和６３年度春
季応用物理学関係連合講演会予稿集第２分冊ｐ１０４６
Ｆ酸化物超伝導体膜の微細加工技術とその応用］） （発明が解決しようとする課題） 超伝導体のみの配線では、応力集中、局所的な組成比の
ずれ、不純物の混入や構成元素の析出等の原因で、他の
領域より臨界電流が低下した部分が生じる。このために
通電時には、臨界電流が低下した部分で超伝導状態がら
常伝導状態への転移が起こる。この常伝導転移によりそ
の領域は高抵抗となり、大きな電圧降下と発熱を生じる
。さらり、この常伝導領域は発熱によって拡大し配線に
流れる電流は大幅に減少する。こうなると、配線として
の機能ははたさず、半導体装置の信頼性が低下する。従
って、信頼性の高い半導体装置を得るためには、超伝導
体が持つ不安定性を改善するための安定化対策が必要で
ある。
出現により、半導体装置の配線を超伝導体に置き換えよ
うとする試みが盛んになされている。（昭和６３年度春
季応用物理学関係連合講演会予稿集第２分冊ｐ１０４６
Ｆ酸化物超伝導体膜の微細加工技術とその応用］） （発明が解決しようとする課題） 超伝導体のみの配線では、応力集中、局所的な組成比の
ずれ、不純物の混入や構成元素の析出等の原因で、他の
領域より臨界電流が低下した部分が生じる。このために
通電時には、臨界電流が低下した部分で超伝導状態がら
常伝導状態への転移が起こる。この常伝導転移によりそ
の領域は高抵抗となり、大きな電圧降下と発熱を生じる
。さらり、この常伝導領域は発熱によって拡大し配線に
流れる電流は大幅に減少する。こうなると、配線として
の機能ははたさず、半導体装置の信頼性が低下する。従
って、信頼性の高い半導体装置を得るためには、超伝導
体が持つ不安定性を改善するための安定化対策が必要で
ある。
（課題を解決するための手段）
超伝導体を配線材料として使用する半導体装置において
、本発明では超伝導体配線と金属配線とが接触した構造
を有する。この構造により、超伝導体が超伝導体状態か
ら常伝導状態に転移しても電流を金属配線に分流する。
、本発明では超伝導体配線と金属配線とが接触した構造
を有する。この構造により、超伝導体が超伝導体状態か
ら常伝導状態に転移しても電流を金属配線に分流する。
（作用）
本発明においては、配線導体を超伝導体配線と金属配線
を接触させる構造によって、超伝導体配線の一部の領域
で転移によって常伝導転移が発生しても電流は金属配線
に分流できる。こうすることにより、常伝導転移によっ
て高抵抗になった領域を電流が流れることによる発熱を
抑え、速やかに超伝導状態に復帰させる。従って、臨界
電流が低下した部分が存在していても、僅かな電圧の発
生をともなうだけで安定に大きな電流を流すことができ
る。このようにすれば信頼性が向上するだけでなく、動
作電流を大きくしたり、動作電流密度を増やし線幅を小
さくすることによる配線容量を低減することも可能なの
で高速化も達成できる。
を接触させる構造によって、超伝導体配線の一部の領域
で転移によって常伝導転移が発生しても電流は金属配線
に分流できる。こうすることにより、常伝導転移によっ
て高抵抗になった領域を電流が流れることによる発熱を
抑え、速やかに超伝導状態に復帰させる。従って、臨界
電流が低下した部分が存在していても、僅かな電圧の発
生をともなうだけで安定に大きな電流を流すことができ
る。このようにすれば信頼性が向上するだけでなく、動
作電流を大きくしたり、動作電流密度を増やし線幅を小
さくすることによる配線容量を低減することも可能なの
で高速化も達成できる。
（実施例）
次に、第１図（ａ）、（ｂ）を用いて本発明の実施例に
ついて説明する。第１図（ａ）、 （ｂ）は、一実施例
の断面図である。第１図（ａ）に示した様に、Ｓｉ基板
１４上に下地絶縁膜１３を形成し、その上にＹＢａＣｕ
ＯｌＢｉＣａＳｒＣｕＯ等の超伝導体膜１２をスパッタ
法等により形成し、その後、Ｍｏ、 Ｗ、 Ｔｉ、 Ａ
１等の金属膜１１をスパッタ法や気相成長法等により形
成する。
ついて説明する。第１図（ａ）、 （ｂ）は、一実施例
の断面図である。第１図（ａ）に示した様に、Ｓｉ基板
１４上に下地絶縁膜１３を形成し、その上にＹＢａＣｕ
ＯｌＢｉＣａＳｒＣｕＯ等の超伝導体膜１２をスパッタ
法等により形成し、その後、Ｍｏ、 Ｗ、 Ｔｉ、 Ａ
１等の金属膜１１をスパッタ法や気相成長法等により形
成する。
さらに、配線のパターニングを行い、配線を形成したの
が第１図（ｂ）である。
が第１図（ｂ）である。
電流は、通常電気抵抗ゼロの超伝導体層１２を流れる。
局所的に劣化した部分で臨界電流以上の電流が流れたり
、外部からの熱の流入により超伝導状態から常伝導状態
に転移すると、その領域はかなりの高抵抗になる。従っ
て、その領域を流れていた電流は、抵抗の小さい金属膜
１１に分流する。
、外部からの熱の流入により超伝導状態から常伝導状態
に転移すると、その領域はかなりの高抵抗になる。従っ
て、その領域を流れていた電流は、抵抗の小さい金属膜
１１に分流する。
超伝導状態から常伝導状態に転移した領域では電流が減
少して発熱は小さくなり、周囲から冷却されて速やかに
超伝導状態に復帰する。また、金属層への分流により電
圧降下がおこるが、この電圧降下は無視できる程小さい
。例として、超伝導体配線の幅を１１１ｍ、厚さを０．
５ｐｍ、上部の金属配線を厚さ０．５ｐｍのアルミニウ
ムとして、超伝導体がｌｐｍの長さで全断面が常伝導転
移したとする。動作電流が１ｍＡで液体窒素中で動作す
るとすれば、すべてアルミニウムに分流しても発生する
電圧はせいぜいｏ、ｘｐｖ程度で無視でき、このような
常伝導領域が複数存在しても問題はない。
少して発熱は小さくなり、周囲から冷却されて速やかに
超伝導状態に復帰する。また、金属層への分流により電
圧降下がおこるが、この電圧降下は無視できる程小さい
。例として、超伝導体配線の幅を１１１ｍ、厚さを０．
５ｐｍ、上部の金属配線を厚さ０．５ｐｍのアルミニウ
ムとして、超伝導体がｌｐｍの長さで全断面が常伝導転
移したとする。動作電流が１ｍＡで液体窒素中で動作す
るとすれば、すべてアルミニウムに分流しても発生する
電圧はせいぜいｏ、ｘｐｖ程度で無視でき、このような
常伝導領域が複数存在しても問題はない。
このようにして、局所的に臨界電流が劣化した領域が存
在しても、大きな電流を安定に流すことができ、信頼性
が著しく向上する。また、動作電流を大きくしたり、動
作電流密度を上げ線幅をせまくして配線容量を低減する
ことによって、高速動作の半導体装置も製造できる。本
実施例では、Ｓｉデバイスに関する記述を行ったが、使
用する基板としてはＳｉ以外の化合物半導体或はサファ
イア基板等でも良い。また、金属１１に関してもこれに
限らず合金やＴｉＮ等の化合物で抵抗が小さい物質であ
れば特に問題はない。構造として超伝導体上に金属を形
成した２層構造について記述したが、第２図（ａ）。
在しても、大きな電流を安定に流すことができ、信頼性
が著しく向上する。また、動作電流を大きくしたり、動
作電流密度を上げ線幅をせまくして配線容量を低減する
ことによって、高速動作の半導体装置も製造できる。本
実施例では、Ｓｉデバイスに関する記述を行ったが、使
用する基板としてはＳｉ以外の化合物半導体或はサファ
イア基板等でも良い。また、金属１１に関してもこれに
限らず合金やＴｉＮ等の化合物で抵抗が小さい物質であ
れば特に問題はない。構造として超伝導体上に金属を形
成した２層構造について記述したが、第２図（ａ）。
（ｂ）、 （Ｃ）及び（ｄ）に示すように超伝導体配線
と金属配線が接触する構造であれば良い。（ａ）図では
第１図と異なり超伝導体が上層になっている。（ｂ）図
では超伝導体と金属とが平面内で隣接している。（ｅ）
図では超伝導体を金属でサンドイッチにしている。（ｄ
）図はその逆である。また、超伝導配線と金属配線が全
長にわたり接触する必要もなく、電流が集中する部分や
構造的に超伝導特性が劣化する部分だけでも良い。
と金属配線が接触する構造であれば良い。（ａ）図では
第１図と異なり超伝導体が上層になっている。（ｂ）図
では超伝導体と金属とが平面内で隣接している。（ｅ）
図では超伝導体を金属でサンドイッチにしている。（ｄ
）図はその逆である。また、超伝導配線と金属配線が全
長にわたり接触する必要もなく、電流が集中する部分や
構造的に超伝導特性が劣化する部分だけでも良い。
（発明の効果）
超伝導体配線と金属配線を接触させることによって、通
常電流が流れる超伝導体配線の一部が超伝導から常伝導
に転移しても電流は金属配線に分流し常伝導領域を拡大
させない。従って、配線の電流容量が向上し、超伝導体
中の欠陥や応力集中による超伝導特性の劣化に対しての
マージンを大きくとる必要がなく、安定に大きな電流を
流すことができる。これによって、半導体装置の性能お
よび信頼性は大きく向上する。
常電流が流れる超伝導体配線の一部が超伝導から常伝導
に転移しても電流は金属配線に分流し常伝導領域を拡大
させない。従って、配線の電流容量が向上し、超伝導体
中の欠陥や応力集中による超伝導特性の劣化に対しての
マージンを大きくとる必要がなく、安定に大きな電流を
流すことができる。これによって、半導体装置の性能お
よび信頼性は大きく向上する。
第１図（ａ）〜（ｂ）、第２図（ａ）〜（ｄ）は、本発
明の一実施例を示す断面図である。
明の一実施例を示す断面図である。
Claims (1)
- 超伝導体を配線材料として使用する半導体装置において
、超伝導体配線と金属配線とが接触した構造を有する半
導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63237716A JPH0284780A (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63237716A JPH0284780A (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0284780A true JPH0284780A (ja) | 1990-03-26 |
Family
ID=17019440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63237716A Pending JPH0284780A (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0284780A (ja) |
-
1988
- 1988-09-21 JP JP63237716A patent/JPH0284780A/ja active Pending
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