JPS63273371A - 超電導電気回路の製造方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、基板上に酸化物系の超電導導体からなる回路
パターンを形成する超電導電気回路の製造方法に関する
ものである。

［従来の技術］ 近時、常電導状態から超電導状態へ遷移する臨界温度（
Ｔｃ）がきわめて高いＬ　ａ−Ｂ　ａ−Ｃ　ｕ−０系、
Ｙ−Ｓ　ｒ−Ｃ　ｕ−０系等のいわゆるＡ　−Ｂ　−Ｃ
　ｕ−０系（ただし、ＡはＬａ，Ｃｅ，Ｙ，Ｙｂ，Ｓｃ
等のＩＩｌａ族元素を示し、ＢはＳｒ，Ｂａ等のアルカ
リ土類金属元素を示す）の酸化物系超電導体が種々発見
されており、さらに、この酸化物系超電導体を基板上に
回路パターンとして形成した電気回路の製造も試みられ
ている。

このような酸化物系の超電導電気回路を製造するには、
基板上に上記酸化物系の超電導材料からなる超電導原料
層をスパッタ法等により均一に形成した後、この超電導
原料層の酸化混合物をドライエッヂングあるいはウェッ
トエツチングして所望の回路パターンを形成する方法が
現在のところ実施されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記Ａ　−Ｂ　−Ｃ　ｕ−０系の酸化物
系超電導材料のＡ：ｌＩｌａ族、Ｂ：アルカリ土類等、
あるいはこれらの酸化物のうちにはエツチングの困雌な
元素も含まれているので回路パターンを形成できない場
合があり、このため、エツチングをすることな（確実に
酸化物系の超電導導体からなる回路パターンを形成し得
る電気回路の製造方法が必要とされているのが現状であ
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
って、基板上に、酸化物系超電導材料からなる超電導原
料層を形成し、この超電導原料層に対して製造すべき７
Ｉ！流回路と同一軌跡を描くように加熱ビームを照射す
ることにより熱処理を施して回路パターンを形成するこ
とを特徴としており、前記加熱ビームとしてはたとえば
レーザビームを用いる方法とする。

さらに本発明の詳細な説明するならば、まず、Ｌ　ａ−
Ｂ　ａ−Ｃｕ−０系等の酸化物系超電導材料を、各元素
が所定の組成比になるよう混合した後、これをＡｌｔｏ
ｓ等からなる基板上に、スパッタ法等により所定厚さに
形成して超電導原料層を形成する。

次に、この超電導原料層の上に、所望の回路パターンと
同一軌跡となり得るように、加熱ビーム（レーザビーム
、電子ビーム、集光ビーム等）を該加熱ビームあるいは
基板を移動さ仕ながら照射する。

これにより超電導原料層の加熱ビームが照射された部分
は、熱処理が施されて超電導特性を発揮し得る特定の結
晶構造を有することになり、導体（回路パターン）とな
る。また、超電導原料層の加熱ビームが照射されなかっ
た部分は、導体とはなり得す絶縁体として機能する。

以上により超電導導体が回路パターンとされた電気回路
を得る。

ここで、上記酸化物系超電導材料としてＬ　ａの代わり
に、Ｙ　、Ｓｃ、Ｃ：ｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｅｕ、Ｇ
ｄ、Ｔｂ。

Ｄ　ｙ、　Ｈｏ、　Ｅ　ｒ、　Ｔ　ｍ、Ｙｂ、　Ｌ　ｕ
等のＩ［ｌａ族元素の１種以上、また、Ｂａの代わりに
、Ｓｒ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｒａ等のアルカリ土類金属元素の
１種以上が用いられた酸化物系のものを適用してもよい
。

また、用いられる基板材料としては上記ＡＩ＊Ｏｓの他
に、Ｔｉ５ｒＯｓ、あるいはＳｉ、ＧａＡｓ等があげら
れる。

さらに、超電導原料層を形成する方法としては、上記ス
パッタ法の他に、原料粉末を加圧焼成する方法や、蒸着
法、ＭＢＥ法、ＣＶＤ法等によっても実施し得る。

このような超電導電気回路の製造方法によれば、基板上
に超電導導体からなる回路パターンを形成するにあたり
、従来のようにエツチングを施す方法ではなく、基板上
に形成された超電導原料層に対し、加熱ビームを、製造
すべき回路パターンと同一軌跡を描くよう照射するだけ
なので、回路パターンを確実に形成し得、容易に超電導
電気回路を得ることができる。

［実施例］ 次に、本発明の一実施例を第１図ないし第３図を参照し
て具体的に説明する。

まず、ＳｒＯ，ＹｔＯ３、Ｃｕ１ｔの原料粉末の混合物
からなるターゲットを用い、スパッタ法によって、第１
図に示すように、径が２インチで所定厚さ寸法を有する
円板状のサファイア製基板ｌの上に、上記原料からなる
薄膜状の超電導原料層２を形成しウェハ３を得る。ここ
で成膜した超電導原料層２の組成は、Ｂ　ａｏ、ａＹ　
０．４Ｃｕｏ　ａであり、膜厚は１μｍであった。この
時点で、超電導原料層２の結晶構造は層状のペロブスカ
イト構造とはなっていない。

次に、第２図に示すビーム装置Ａを用い、以下のように
超電導原料層２に対し回路パターンを形成する。

まず、ウェハ３を、超電導原料層２を上にして石英製チ
ャンバ４内部にセットされたＸ−Ｙ移動ステージ５の上
に置く。

次に、ＣＯｔレーザを、ＣＯｔレーザ源６からテレスコ
ープ７を通しＧｅミラー８に反射させ、さらに、石英チ
ャンバ４の天井に設けられたＺｎ５ｅの窓９を通して超
電導原料層２に照射する。そして、製造すべき回路パタ
ーンが超電導原料層２の上に描かれるように、ＣＯ，レ
ーザの照射を断続的に行なうと同時に、Ｘ−Ｙステージ
５を適宜移動させる。なお、このときガス供給口ｌＯよ
りＡｒ＋０．ガスを石英チャンバ４内に送り込み、石英
チャンバ４内部をＡ　ｒ＋　Ｏ＊ガス雰囲気としておく
。

ＣＯｔレーザ源らは出力が１５Ｗで、図示しないＣｄ　
′ｒ　ｅの変調器によりその出力を調整することができ
、さらに、このＣＯｔ　レーザ源６から照射されたＣＯ
，レーザのスポットサイズは、テレスコープ７により２
０μｍ＝１ｍｍまで変化さけることができるようになっ
ている。そして、ここでは、出力８．３Ｗ、スポット４
０μｍで、かつ超電導原料層２の表面温度が８５０°Ｃ
になる上うに温度調整して超電導層２に照射した。

これによって、超電導原料Ｒ２のＣＯ，レーザが照射さ
れた部分は、加熱されて結晶構造が層状ペロブスカイト
構造をなし、超電導導体となって回路パターンとなる。

第３図は上記方法によって得られた電気回路を示し、１
１が回路パターンである。

この電気回路の回路パターンＩｔの臨界温度（Ｔ　ｃ）
は、測定の結果９５にであった。また、超電導原料層２
のＣＯｔレーザが照射されなかった残りの部分は、超電
導特性を示さず、また電気抵抗値も高く絶縁体として機
能するものであった。

このように製造された上記電気回路は、ノヨセフソン素
子としてコンピュータの回路中へ設けられたり、あるい
はトランジスタのゲートとして用いられる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の超電導電気回路の製造方
法によれば、基板上に超電導導体からなる回路パターン
を形成するにあたり、従来のようにエツチングを施す方
法ではなく、基板上に超電導原料層を形成し、この超電
導原料層に対し、レーザビーム等の加熱ビームを製造す
べき回路パターンと同一軌跡を描くよう照射して熱処理
を施すだけなので、確実に回路パターンを形成すること
ができ、容易に超電導電気回路を得ることができるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示す図であり
、第１図は製造途中の電気回路の側面図、第２図はビー
ム装置の斜視図、第３図は実施例の方法によって得られ
た電気回路の斜視図である。 １・・・・・・基板、 ２・・・・・超電導原料層、 ＋＋・・・・・・回路パターン、 Ａ・・・・・ビーム装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に、酸化物系超電導材料からなる超電導原
   料層を形成し、この超電導原料層に対して製造すべき電
   流回路と同一軌跡を描くように加熱ビームを照射するこ
   とにより熱処理を施して回路パターンを形成することを
   特徴とする超電導電気回路の製造方法。
2. （２）前記加熱ビームはレーザビームであることを特徴
   とする前記特許請求の範囲第１項記載の超電導電気回路
   の製造方法。