JPH0494129A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
導体をエピタキシャル成長することができ、高温超伝導
体配線を形成することができる半導体装置の製造方法を
提供することを目的とし、半導体基板内に加速された粒
子を注入する工程と、該半導体基板を熱処理して該粒子
と該半導体基板の間で化学結合により該半導体基板内に
絶縁層を形成するとともに、該絶縁層上に半導体層を形
成する工程と、該半導体層上に該半導体層の結晶方位に
対して一定の方位を有する多結晶あるいは単結晶層を形
成する工程とを含むように構成する。
備えた集積回路の製造方法に関するものである。
ト間を結ぶ配線の長さが長くなり、2C11に及ぶもの
も珍しくな(なってきている。そのため、ゲート当たり
の信号遅延速度は長い配線を伴うゲートにおいては、配
線での信号遅延で律速されるようになった。この配線で
の信号遅延は主に、配線容量と配線抵抗で決定される。
ン、シリサイド、W、Mo1,1等である。このうち最
も低抵抗の配線材料はA1であるので、長い配線に対し
ては通常Alが用いられているが、このAlよりも更に
低抵抗の材料が望ましい。
セラミックの高温超伝導体が発見されたので、この材料
を集積回路に用いようという期待が高まっている。従来
からの金属の超伝導体では、超伝導体状態を保つには液
体He温度近くまで素子を冷却しなければならずコスト
がかかるがこの高温超伝導体の場合は液体窒素温度程度
の冷却で済むので比較的安価に冷却が可能である。また
将来室温の超伝導体が発見される期待もある。
につ(られた酸化股上に形成される。
CVD、MBE等で形成されているが、どのような材料
の上にも付けられるわけではなく、特定の下地の上にエ
ピタキシャル成長しないと高い転移温度(Tc)をもつ
膜を得ることはできないや使用可能の下地材料は、Mg
O,S rTio3、YSZ、Si等の結晶に限られる
。
配線が形成される酸化膜はアモルファス状態であるため
、通常の集積回路で用いられる半導体酸化物上に高温超
伝導体をエピタキシャル成長することができず、高温超
伝導体配線を形成することができないという問題があっ
た。
酸化物上に高温超伝導体をエピタキシャル成長すること
ができ、高温超伝導体配線を形成することができる半導
体装置の製造方法を提供することを目的としている。
め、半導体基板内に加速された粒子を注入する工程と、
該半導体基板を熱処理して該粒子と該半導体基板の間で
化学結合により該半導体基板内に絶縁層を形成するとと
もに、該絶縁層上に半導体層を形成する工程と、該半導
体層上に該半導体層の結晶方位に対して一定の方位を有
する多結晶あるいは単結晶層を形成する工程とを含むも
のである。
られ、絶縁層(請求項1記載)にはシリコン酸化物から
なる絶縁層が挙げられる。
である場合であってもよく、この導電性層にはセラミッ
ク高温超伝導体からなる導電性層が挙げられる。また、
導電性層を形成する際、半導体層を酸化物に変換する場
合であってもよく、この酸化物に変換される半導体層に
はSi等からなる半導体層が挙げられる。
ある場合であってもよく、この絶縁層にはスピネルとM
gOが積層された絶縁層が挙げられる。また、このMg
O膜上にこのMgO膜の結晶方位に対して一定の方位を
有する例えばセラミ、7り高温超伝導体等の多結晶ある
いは単結晶の導電性層を形成する場合であってもよい。
ゆるS I MOX (Separation by
Ia+plar+ted Oxygen)で行う。即ち
、半導体基板lと化学反応をおこして絶縁物を形成する
物質(例えば酸素)を加速し、半導体基板1の中に絶縁
層2形成可能な濃度まで注入する。次いで、高温のアニ
ルを行うことにより、注入された物質と半導体が反応し
て絶縁層2を形成する。この時、加速された物質のエネ
ルギーを適宜選択することにより、絶縁層2上には薄い
結晶層の半導体層3が形成される。そして、この薄い半
導体層3上に高温超伝導体膜4を形成する。この場合、
この薄い半導体層3が充分薄いか、あるいは成長する高
温超伝導体膜4が充分厚ければ、高温超伝導体膜4形成
時にこの薄い半導体層3を半導体の酸化物に変えて絶縁
層3aを形成することもできる(第2図)。
、上記薄い半導体層3の上に、スビぶル膜11を成長し
、スピネル膜ll上にM g O膜12を成長した後、
MgO膜1膜上2上温超伝導体膜4を成長することもで
きる。
を説明する図であり、第1図において、1はSi等から
なり面方位が例えば(100)の基板、2はSiO□等
からなる絶縁層、3は単結晶Si等からなる半導体層、
4は配線として機能し得るYBa z Cu 307−
X等からなる高温超伝導体膜である。
0℃に基板l加熱をした状態で、(100)Si基板1
cこ例えば酸素イオンを150 KeVで1.7XIO
”ca+−2イオン注入し、基板1上に膜厚が例えば3
000人のCVD法により形成したSin、からなるキ
ヤ、7ブ膜(図示せず)を形成した後、例えば窒素雰囲
気で1200℃、3時間のアニールを行って酸素粒子と
基板1の間で化学結合により基板l内に膜厚が例えば0
.3μm程度のSiO□からなる絶縁層2を形成すると
ともに、絶縁層2上に膜厚が例えば0.2μm程度の単
結晶Siからなる半導体層3を形成する。この時、基板
1内に絶縁層2及び半導体層3が形成された3層構造の
SIMoX構造が形成される。次いで、キャップ膜を除
去する。
Y s B a 、Cuを例えば蒸着により半導体層3
上に付着させて膜厚が例えば0.3μmのYB a 2
Cu 307−Xからなる高温超伝導体膜4を形成し
た。この時、基板1温度は例えば520°C1真空度は
例えば1 xto−”p a 、成長速度は約0.2μ
m / hであった。得られた高温超伝導体膜4はC軸
配向を示し、転移温度TC=63にであった。
間に導電性の高温超伝導体膜4を形成する場合について
説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、
第2図に示すように、高温超伝導体膜4を形成する際に
、薄膜の半導体層3を酸化して酸化物に変換して絶縁層
3aを形成する場合であってもよい。
成した場合と、半導体層3を酸化して形成された絶縁層
3a上に高温超伝導体膜4を形成する場合について説明
したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、半
導体層3上に絶縁性の結晶層を成長させた後、高温超伝
導体膜4をその絶縁性結晶層上に形成する場合であって
もよい。
例を説明する図である。第3図において、第1図と同一
符号は同一または相当部分を示し、11はAf−Mg−
0等からなるスピネル膜、12はMgO膜である。
0°Cに基板1加熱をした状態で、(100)Si基板
1に例えば酸素イオンを150 KeVテ1.7XIO
18cm−”イオン注入し、基板1上に膜厚が例えば3
000人のCVD法により形成したSiO□からなるキ
ャップ膜(図示せず)を形成した後、例えば窒素雰囲気
で1200°C13時間のアニールを行って酸素粒子と
基板1の間で化学結合により基板1内に膜厚が例えば0
.3μm程度のSin、からなる絶縁層2を形成すると
ともに、絶縁層2上に膜厚が例えば0.2μm程度の単
結晶Siからなる半導体層3を形成する。この時、基板
l内に絶縁層2及び半導体層3が形成された3層構造の
SIMOX構造が形成される。次いで、キャップ膜ヲ除
去する。
り半導体層3上に142−’M’g−0を堆積して膜厚
が例えば0.2μmのスピネル膜11を形成する。
りスピネル膜11上に膜厚が例えば0.2μmのMgO
膜12を形成する。
Y、Ba、Cuを例えば蒸着により半導体層3上に付着
させて膜厚が例えば0,3μmのYBaz Cu、O,
r−xからなる高温超伝導体膜4を形成した。基板1温
度は、例えば520”C1真空度は例えば1 xto−
”p a、成長温度は約0.2pm/hであった。得ら
れた高温超伝導体膜4はC軸配向を示し、転移温度TC
=63にであった。
化物上に高温超伝導体をエピタキシャル成長することが
でき、高温超伝導体配線を形成することかできるという
効果がある。
の製造方法を説明する図、 第2図及び第3図は他の実施例の製造方法を説明する図
である。 3a、絶縁層 他の実施例の製造方法を説明する同 第2図 ■・・・・・・基板、 2・・・・・・絶縁層、 3・・・・・・半導体層、 3a・・・・・・絶縁層、 4・・・・・・高温超伝導体膜、 11・・・・・・スピネル膜、 12・・・・・・MgO膜。 他の実施例の製造方法を説明する図 第3図 奪 = 艙 報 1lIIill 四 升 ( →鄭 ・叶 O ′1j− K 芝
Claims (5)
- (1)半導体基板(1)内に加速された粒子を注入する
工程と、 該半導体基板(1)を熱処理して該粒子と該半導体基板
(1)の間で化学結合により該半導体基板(1)内に絶
縁層(2)を形成するとともに、該絶縁層(2)上に半
導体層(3)を形成する工程と、 該半導体層(3)上に該半導体層(3)の結晶方位に対
して一定の方位を有する多結晶あるいは単結晶層を形成
する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - (2)前記多結晶あるいは単結晶層が酸化物の導電性層
(4)であることを特徴とする請求項1記載の半導体装
置の製造方法。 - (3)前記多結晶あるいは単結晶層が絶縁層(11、1
2)であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置
の製造方法。 - (4)前記導電性層(4)を形成する際に、半導体層(
3)を酸化物に変換することを特徴とする請求項2記載
の半導体装置の製造方法。 - (5)前記絶縁層(12)の結晶方位に対して一定の方
位を有する多結晶あるいは単結晶の酸化物の導電性層(
4)を前記絶縁層(12)上に形成することを特徴とす
る請求項3記載の半導体装置の製造方法。
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