JPS63310182A - 超電導配線の形成方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、多元系酸化物超電導体の配線の形成方法に関
する。

（従来の技術） 最近、液体窒素温度程度の高温で超電導を示す多元系酸
化物超電導材料が注目されている。

代表的には、　ＹＢａ　２　Ｃｕ　３０ｔ−ａや（Ｌａ
　、　　Ｓｒ　）　２　Ｃｕ　０４−ｙ等のペロブスカ
イト型酸化物である。これらの酸化物セラミックスは、
各元素を含む原°料酸化物粉体を１０００℃程度の高温
で焼成しなければならず、得られる超電導体は粉体或い
はこれを整形プレスしたバルク状のものであった。この
様な超電導材料の一つの大きい用途は、電気配線である
。しかし従来の方法では高温処理が必要であり、またバ
ルク状であるために例えば絶縁性基板上の配線として形
成することは困難であった。酸化物超電導材料の薄膜化
の研究も盛んに行われている。例えば、バルク状酸化物
超電導体をターゲットとしてスパッタリングにより超電
導体膜を形成する試みがなされている。

しかしながらこの方法では、スパッタリング時の酸素濃
度制御が難しく、また得られた膜を再度熱処理すること
が必要であった。更に酸化物超電導体薄膜が形成された
としても、これを所望の配線にパターニングするための
工程が必要であった。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように、多元系酸化物超電導体の薄膜配線が望ま
れながら、工程制御が難しく、所望の超電導特性を持つ
配線を形成することは困難である、という問題があった
。

本発明はこの様な問題を解決した超電導配線の形成方法
を提供することを目的とする。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明は、基板上に所望の多元系酸化物超電導材料膜を
形成し、この材料膜の配線パターン領域にエネルギービ
ームを照射することによって超電導配線を形成する。

（作用） 本発明の方法によれば、配線膜形成の段階では、所望の
超電導体を得るための原料からなる材料膜を形成すれば
よい。この材料膜形成後、必要な酸素濃度雰囲気中でレ
ーザビーム等を所望の配線パターン領域に照射すること
により、この部分を選択的に所望の酸化物超電導体組成
に変えることができる。従って基板全体に対する高温処
理を必要とせず、またレジスト露光、エツチング等の複
雑なパターン形成工程を用いずに、簡単に任意の超電導
配線パターンを得ることができる。

（実施例） 以下、本発明の詳細な説明する。

第１図（ａ）（ｂ）は一実施例の配線形成工程を示す断
面図である。１は、絶縁性基板である。

基板１には、セラミック、プラスチックいずれも用い得
るが、この上に形成される材料膜の熱膨張率に近い材質
を用いることが好適である。この実施例では基板１とし
て、イツトリウム安定化ジルコニア（Ｙ　Ｚ　Ｔ）基板
を用い、この上に酸化物超電導材料膜２として、Ｙ、Ｂ
ａ、Ｃｕの酸化物混合膜または各酸化物膜の積層膜を電
子ビーム蒸着法により形成した。この材料膜２の蒸着条
件は例えば、真空度１０””　ｔｏｒｒの下で膜厚２．
０μｍとする。

こうして基板１上に全面形成された酸化物超電導材料膜
２に、酸素濃度８０％の雰囲気中でＹＡＧレーザからル
−ザｔ：”−４３（波長１．０６μ７′Ｉｌ）を配線パ
ターン領域に選択的に照射した。

レーザビーム照射条件は、ビーム径１００μｍφ、周波
数１ｋＨｚ、バイトサイズ５μｍであり、走査速度５　
ｍｘｒ　／　ｓｅｅとした。これにより、所定パターン
のＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系酸化物超電導体からなる超電導
配線４を形成した。

得られた超電導配線４の両端にインジウム−ガリウム合
金を用いて電極を取出し、液体窒素中で電気抵抗を測定
した結果、８０にで電気抵抗零となることが確認された
。

この実施例によれば、必要な構成金属元素を含む材料膜
にレーザビームを照射して選択的に所望の組成の酸化物
超電導体とするので、例えば膜形成時に所望の組成にな
るようにスパッタリングを行う方法に比べて、超電導配
線の製造プロセス制御が容易である。また配線パターン
がフォトエツチングを行うことなく、レーザビーム走査
により形成されるので、この点でも工程が簡単である。

上記実施例では、単層の超電導配線を形成したが、本発
明は多層配線にも適用できる。

第２図（ａ）（ｂ）および第３図（ａ）（ｂ）は、２層
の超電導配線を形成した実施例の平面図とＡ−Ａ−断面
図を示す。第２図（ａ）（ｂ）に示すように先ず、絶縁
性基板１１上に第１の酸化物超電導材料膜１２を形成し
、これにレーザビーム照射により第１層超電導配線１３
（１３１゜１３２）を形成する。この超電導配線形成工
程は、先の実施例と同様にして行う。次いで第３図（ａ
）（ｂ）に示すように全面に第２の酸化物超電導材料膜
１４を形成し、これにレーザビームを照射して第２層超
電導配線１５を形成する。この第２層超電導配線形成工
程も基本的には第１層超電導配線の形成工程と同様であ
る。但し、第２層超電導配線１５の、ＴＳ１層超電導配
線１２と接続する部分１５ｂは、それ以外の部分１５ａ
とレーザビーム照射条件を異ならせている。即ち、第２
層超電導配線１５は、第１層超電導配線１３との間の電
気的分離のため、超電導体化するのは基本的には膜厚の
途中までである。そして第１層超電導配線１３と接続す
る部分１５ｂについては、他の部分１５ａに比べてレー
ザビーム照射のエネルギーを高く設定して、第１層超電
導配線１３に達するまで、つまり膜厚方向全体に亙って
超電導体化する。

これにより、第３図（ｂ）に示すように、第２層超電導
配線１５は、第１層超電導配線１３１の上を立体交差し
て、第１層超電導配線１３２に電気的に接続された状態
となる。

従ってこの実施例によれば、先の実施例と同様の効果が
得られる他、２層配線間接続のためのコンタクトホール
形成を必要とせず、レーザビームの走査とエネルギー制
御のみにより、配線間接続を簡単に行うことができる。

本発明は上記実施例に限られない。例えば２層配線の実
施例において、第１層または第２層のいずれかの配線を
フォトエツチングによりパターン形成してもよい。また
第１層配線が常電導金属配線の場合にも本発明は有効で
ある。また、レーザビームに代わり、電子ビーム等地の
エネルギービームを用いることも可能である。

また実施例では、酸化物超電導体としてＹ　Ｂａ　２　
Ｃｕ　３０７−ａを用いたが、Ｙに代ッテ、Ｓｃ、Ｌａ
、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｌｌ１゜Ｙｂ、Ｌｕ等の
希土類元素を用いた欠陥ペロブスカイト型酸化物を用い
ることができ、また（Ｓｒ　、　　Ｌａ　）　２　Ｃｕ
　ｏ４−ｆｆなどの層状ペロブスカイト型酸化物を用い
ることができる。

［発明の効果コ 以上述べたように本発明によれば、スパッタリング法の
場合のような高温処理や難しい工程制御を必要とせず、
またフォトエツチング等の複雑な工程を要せず、任意パ
ターンの酸化物超電導配線を実現することができる。本
発明の方法によれば、多層配線も極めて簡単に実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は本発明を単層配線に適用した実施
例の配線形成工程を説明するための断面図、第２図（ａ
）（ｂ）および第３図（ａ）（ｂ）は２層配線に適用し
た実施例の配線形成工程を説明するための平面図とＡ−
Ａ−断面図である。 １・・・絶縁性基板、２・・・酸化物超電導材料膜、３
・・・レーザビーム、４・・・超電導配線、１１・・・
絶縁性基板、１２・・・第１の酸化物超電導材料膜、１
３　（１３１，１３２）・・・第１層超電導配線、１４
・・・第２の酸化物超電導材料膜、１５・・・第２層超
電導配線。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１　因

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に多元系酸化物超電導材料膜を形成し、こ
   の材料膜の配線パターン領域にエネルギービームを照射
   して超電導配線を形成することを特徴とする超電導配線
   の形成方法。
2. （２）前記超電導配線は単層配線である特許請求の範囲
   第１項記載の超電導配線の形成方法。
3. （３）前記基板上には予め第１層配線が形成されており
   、前記超電導配線は第２層配線である特許請求の範囲第
   １項記載の超電導配線の形成方法。
4. （４）前記第２層配線としての超電導配線は、前記第１
   層配線と接続される部分に選択的に高エネルギーのエネ
   ルギービームを照射して第１層配線に達するまで超電導
   体化するようにした特許請求の範囲第３項記載の超電導
   配線の形成方法。
5. （５）前記第１層配線は常電導金属配線である特許請求
   の範囲第３項記載の超電導配線の形成方法。
6. （６）前記第１層配線は、多元系酸化物からなる超電導
   配線である特許請求の範囲第３項記載の超電導配線の形
   成方法。