JPH01238145A - 半導体集積回路装置 - Google Patents
半導体集積回路装置Info
- Publication number
- JPH01238145A JPH01238145A JP63065425A JP6542588A JPH01238145A JP H01238145 A JPH01238145 A JP H01238145A JP 63065425 A JP63065425 A JP 63065425A JP 6542588 A JP6542588 A JP 6542588A JP H01238145 A JPH01238145 A JP H01238145A
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- JP
- Japan
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- wiring
- semiconductor integrated
- integrated circuit
- circuit device
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- Pending
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (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、高い臨界温度を有する複合酸化物超電導体を
半導体素子間の配線として用いた半導体集積回路装置に
関する。
半導体素子間の配線として用いた半導体集積回路装置に
関する。
半導体集積回路装置の素子間の配線の材料には金属、特
に抵抗値の小さいこと、Ｓｌや酸化膜などに対して接着
性がすぐれていることなどからりあるいはＳｔとＭの合
金が用いられている。
に抵抗値の小さいこと、Ｓｌや酸化膜などに対して接着
性がすぐれていることなどからりあるいはＳｔとＭの合
金が用いられている。
半導体集積回路装置の高集積化に伴って、配線パターン
はより微細化が求められており、それに伴う配線抵抗の
増大は高速、低消費電力化をさまたげる大きな要因とな
っている。従って、比抵抗のできるだけ小さい配線材料
を探索することは、半導体集積回路の微細化および高集
積化と高速。
はより微細化が求められており、それに伴う配線抵抗の
増大は高速、低消費電力化をさまたげる大きな要因とな
っている。従って、比抵抗のできるだけ小さい配線材料
を探索することは、半導体集積回路の微細化および高集
積化と高速。
低消費電力化とを両立させるうえで必要不可欠な要因と
なっている。
なっている。
ところで１９８６年にベドノルッらが、Ｌａ−Ｂａ−Ｃ
ｕ−０系複合酸化物で、高い臨界温度（Ｔｃ）を有する
超電導物質の存在を示して以来、Ｔｃが急激に上昇し、
１９８７年２月には９８Ｋが記録された。これにより、
液体窒素を冷媒とする超電導体の実用化の可能性が出て
きた。これまでに発見されている高いＴｃをもつ物質と
しては、Ｌｎ−Ｍ−Ｃｕ−０系複合酸化物超電導体（た
だし、ＬｎはＬａ、 Ｎｄ、 Ｐａ、 Ｓｓ。
ｕ−０系複合酸化物で、高い臨界温度（Ｔｃ）を有する
超電導物質の存在を示して以来、Ｔｃが急激に上昇し、
１９８７年２月には９８Ｋが記録された。これにより、
液体窒素を冷媒とする超電導体の実用化の可能性が出て
きた。これまでに発見されている高いＴｃをもつ物質と
しては、Ｌｎ−Ｍ−Ｃｕ−０系複合酸化物超電導体（た
だし、ＬｎはＬａ、 Ｎｄ、 Ｐａ、 Ｓｓ。
Ｂｕ、 Ｇｄ、 Ｄｙ、 Ｈｏ、 Ｉ！ｒ、 Ｔｍ、
Ｙｂ、 ＬｕおよびＹのうちの少なくとも一種１１．
ＭはＢａｔ Ｓｒ、 Ｃａのうちの少なくとも一種類
）が知られている０例えば、ＬｎＭ。
Ｙｂ、 ＬｕおよびＹのうちの少なくとも一種１１．
ＭはＢａｔ Ｓｒ、 Ｃａのうちの少なくとも一種類
）が知られている０例えば、ＬｎＭ。
Ｃｕ５Ｏｖ−ｉ＋ （Ｏａｋ＜ １）なる組成を有する
超電導体である。これらの物質を、半導体集積回路装置
の配線材料に用いることができれば、前記の問題点を改
善するうえで非常に有効である。
超電導体である。これらの物質を、半導体集積回路装置
の配線材料に用いることができれば、前記の問題点を改
善するうえで非常に有効である。
超電導物質を半導体集積回路の配線材料として用いるに
は、薄膜状態にしなければならない。しかし薄膜状態の
上記のような物質を配線とした場合、薄膜の上層あるい
は下層として接する物質の熱膨張係数差が問題となって
くる。Ｌｎ −Ｍ −Ｃｕ−０系復合酸化物の熱膨張係
数は、配線層の上層あるいは下層の絶縁物として用いら
れてきたりんガラス （Ｐ Ｓ Ｇ）あるいは窒化けい
素などより一桁以上小さいので、成膜中あるいは液体窒
素温度に冷却中に薄膜にクラップが発生し、超電導特性
の劣化を招きやすい。
は、薄膜状態にしなければならない。しかし薄膜状態の
上記のような物質を配線とした場合、薄膜の上層あるい
は下層として接する物質の熱膨張係数差が問題となって
くる。Ｌｎ −Ｍ −Ｃｕ−０系復合酸化物の熱膨張係
数は、配線層の上層あるいは下層の絶縁物として用いら
れてきたりんガラス （Ｐ Ｓ Ｇ）あるいは窒化けい
素などより一桁以上小さいので、成膜中あるいは液体窒
素温度に冷却中に薄膜にクラップが発生し、超電導特性
の劣化を招きやすい。
本発明の課題は下層あるいは上層の絶縁物との熱膨張係
数差に基づく熱応力等により特性劣化のおきることのな
い超電導物質からなる配線を有する半導体集積回路装置
を提供することにある。
数差に基づく熱応力等により特性劣化のおきることのな
い超電導物質からなる配線を有する半導体集積回路装置
を提供することにある。
上記の課題の解決のために、本発明はＬｎがＬａ。
Ｎｄ、 Ｐｍ、 Ｓｓ、 Ｅｕ、 Ｇｄ、
Ｄｙ＋ Ｎｏ、 Ｅｒ＋ Ｔａ、 Ｙｂ、 Ｌ
ｕおよびＹのうちの少なくとも一種類、ＭはＢａｔ Ｓ
ｒ。
Ｄｙ＋ Ｎｏ、 Ｅｒ＋ Ｔａ、 Ｙｂ、 Ｌ
ｕおよびＹのうちの少なくとも一種類、ＭはＢａｔ Ｓ
ｒ。
Ｃａのうちの少なくとも一種類としたときＬｎＭＩＣｕ
＝Ｏｔ−ｋ（ただし０＜ ｋ＜ １）の組成を有する超
電導体の薄膜からなる配線を有する半導体集積回路にお
いて、該超電導体薄膜からなる配線に接する絶縁物がＲ
が希土類元素およびＹ、Ｓｃのうちの少なくとも一種ｇ
、Ｍが前記と同じ元素としたときｌＣｕＯ３の組成を有
する酸化物よりなるものとする。
＝Ｏｔ−ｋ（ただし０＜ ｋ＜ １）の組成を有する超
電導体の薄膜からなる配線を有する半導体集積回路にお
いて、該超電導体薄膜からなる配線に接する絶縁物がＲ
が希土類元素およびＹ、Ｓｃのうちの少なくとも一種ｇ
、Ｍが前記と同じ元素としたときｌＣｕＯ３の組成を有
する酸化物よりなるものとする。
ＲＭＣｕＯｓなる組成を有する酸化物は、ＬｎＭｘＣｕ
ｓＯｔ−ｋなる組成を有する超電導体と構成元素が同一
かあるいはよく偵でいるので、絶縁物と配線の熱膨張係
数を極めて近い値にすることができる。従って、高温か
ら低温にわたって配線に熱応力がほとんど生じない。
ｓＯｔ−ｋなる組成を有する超電導体と構成元素が同一
かあるいはよく偵でいるので、絶縁物と配線の熱膨張係
数を極めて近い値にすることができる。従って、高温か
ら低温にわたって配線に熱応力がほとんど生じない。
第１図に本発明の一実施例の一部を断面で示す。
この実施例はＭＯ３型集積回路装置の素子間配線５にＹ
ＢａｚＣｕｓＯｖ−ｍ （０＜ ｋ ＜ １ ）の組成
の複合酸化物を用い、眉間絶縁膜４および表面保護膜６
にＬａｘＢａＣｕＯｓを用いたものである。このような
ＭＯ８型集積回路ｖｔ置装以下のようにして製造するこ
とができる。
ＢａｚＣｕｓＯｖ−ｍ （０＜ ｋ ＜ １ ）の組成
の複合酸化物を用い、眉間絶縁膜４および表面保護膜６
にＬａｘＢａＣｕＯｓを用いたものである。このような
ＭＯ８型集積回路ｖｔ置装以下のようにして製造するこ
とができる。
まず、従来と同様の製造プロセスを用いてｎ型Ｓｉ基板
１上にｐ型ソース層２を拡散したのちゲート酸化膜３を
介して多結晶ゲート７を設けてＭＯ８型トランジスタを
形成した。次いで、その上に眉間絶縁膜４としてＬａＪ
ａＣｕＯｓからなる絶縁性酸化物を被着する。その後、
フォトレジストによるパターンニングおよび反応性イオ
ンエツチングを用いてソース領域２およびゲート７の上
にコンタクトホール８を開けた後、素子間配線層５とし
てＹＢａｔＣｕｓＯｌ−ｈ （０＜ ｋ ＜ １ ）か
らなる超電導性酸化物をスパッタ法により被着する。コ
ンタクトホール８を埋める素子間配線５のパターンを、
フォトレジストによるパターンニングおよび反応性イオ
ンエツチングで転写したあと、再びスパッタ法で表面保
護膜６としてＬａｚＢａＣｕ０６からなる絶縁性酸化膜
を被着させる。最後に７００〜１０００℃の温度で焼成
することにより、素子間配線５は超電導特性を示すよう
になる。
１上にｐ型ソース層２を拡散したのちゲート酸化膜３を
介して多結晶ゲート７を設けてＭＯ８型トランジスタを
形成した。次いで、その上に眉間絶縁膜４としてＬａＪ
ａＣｕＯｓからなる絶縁性酸化物を被着する。その後、
フォトレジストによるパターンニングおよび反応性イオ
ンエツチングを用いてソース領域２およびゲート７の上
にコンタクトホール８を開けた後、素子間配線層５とし
てＹＢａｔＣｕｓＯｌ−ｈ （０＜ ｋ ＜ １ ）か
らなる超電導性酸化物をスパッタ法により被着する。コ
ンタクトホール８を埋める素子間配線５のパターンを、
フォトレジストによるパターンニングおよび反応性イオ
ンエツチングで転写したあと、再びスパッタ法で表面保
護膜６としてＬａｚＢａＣｕ０６からなる絶縁性酸化膜
を被着させる。最後に７００〜１０００℃の温度で焼成
することにより、素子間配線５は超電導特性を示すよう
になる。
上述の方法により製造した半導体集積回路装置は９８に
程度の臨界温度（Ｔｃ）以下で用いた場合、配線抵抗を
ほぼＯにすることができ、従来に比べ非常に高速でかつ
電力消費の少ない動作を、高集積化したチップで実現す
ることができる。
程度の臨界温度（Ｔｃ）以下で用いた場合、配線抵抗を
ほぼＯにすることができ、従来に比べ非常に高速でかつ
電力消費の少ない動作を、高集積化したチップで実現す
ることができる。
前記実施例の眉間絶縁膜材料および表面保ｓｌ膜材料と
して用いたＬａｔＢａＣｕＯｓのＬａをほかの希土類元
素すなわち、Ｃｅ、 Ｐｒ、 Ｎｄ、 Ｐｓ＋、 Ｓｓ
、 ［！ｕ、 Ｇｄ、 Ｔｂ。
して用いたＬａｔＢａＣｕＯｓのＬａをほかの希土類元
素すなわち、Ｃｅ、 Ｐｒ、 Ｎｄ、 Ｐｓ＋、 Ｓｓ
、 ［！ｕ、 Ｇｄ、 Ｔｂ。
Ｄｙ、 ｔｌｏ、 Ｅｒ、 Ｔｍ、 Ｙｂ、 Ｌｕある
いはＳｃ、 Ｙに置き喚えることができる。この場合
、超電導体の場合は高いＴｃが得られないＣｏ、 Ｐｒ
、 Ｔｂ、 ＳＣも用いることができる。Ｂａに関して
もアルカリ土類金属元素の他の元素Ｓｒ、 Ｃａに！き
換えても同様の結果が得られる。超電導材料についても
、ＹおよびＢａの前に掲げた他の元素への置き換えが可
能である。
いはＳｃ、 Ｙに置き喚えることができる。この場合
、超電導体の場合は高いＴｃが得られないＣｏ、 Ｐｒ
、 Ｔｂ、 ＳＣも用いることができる。Ｂａに関して
もアルカリ土類金属元素の他の元素Ｓｒ、 Ｃａに！き
換えても同様の結果が得られる。超電導材料についても
、ＹおよびＢａの前に掲げた他の元素への置き換えが可
能である。
第２図には、ＬａｔＢａＣｕ０５からなる絶縁基板上に
ＬａＢａｘＣｕｓＯｔ−ｍからなる超電導薄膜をスパッ
タ法によって成膜した場合の超電導特性を！２１で示し
ている。比較のために線２２により石英ガラス基板上に
、線２３によりアルミナ基板上にＬａＢａ１Ｃｕ！Ｏｔ
−ｍ薄膜を成膜した場合の特性も示している。この図が
ら超電４薄Ｉｌｌ ＬａＢａｘＣｕｓＯｔ−ｍを形成す
る場合、組成および熱膨張係数の頬偵した絶縁物質Ｌａ
、ＢａＣｕＯ。
ＬａＢａｘＣｕｓＯｔ−ｍからなる超電導薄膜をスパッ
タ法によって成膜した場合の超電導特性を！２１で示し
ている。比較のために線２２により石英ガラス基板上に
、線２３によりアルミナ基板上にＬａＢａ１Ｃｕ！Ｏｔ
−ｍ薄膜を成膜した場合の特性も示している。この図が
ら超電４薄Ｉｌｌ ＬａＢａｘＣｕｓＯｔ−ｍを形成す
る場合、組成および熱膨張係数の頬偵した絶縁物質Ｌａ
、ＢａＣｕＯ。
に接するようにすることは、Ｔｃ以下で安定した超電導
特性を得るために有効であることがわかる。
特性を得るために有効であることがわかる。
本発明によれば、ＬｎＭｚＣｚＯｔ−になる組成を有す
る超電導体を配線層として用い、熱応力等による超電導
特性の劣化が起きないように接触する絶縁物にＲ２ＭＣ
ｕ０５なる組成を有する酸化物を用いることにより素子
間が低抵抗の配線で接続され、微細化および高集積化と
高速、低消費電力化とを両立させることのできる半導体
集積回路装置を得ることができる。
る超電導体を配線層として用い、熱応力等による超電導
特性の劣化が起きないように接触する絶縁物にＲ２ＭＣ
ｕ０５なる組成を有する酸化物を用いることにより素子
間が低抵抗の配線で接続され、微細化および高集積化と
高速、低消費電力化とを両立させることのできる半導体
集積回路装置を得ることができる。
第１図は本発明の一実施例の要部断面図、第２図は各種
基板上に成膜した超電導薄膜の超電導特性線図である。 １：ｓｌ基板、４：眉間絶縁膜、５：超電導体配線層、
６：表面保護膜。
基板上に成膜した超電導薄膜の超電導特性線図である。 １：ｓｌ基板、４：眉間絶縁膜、５：超電導体配線層、
６：表面保護膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）ＬｎがＬａ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｂｕ、Ｇｄ、Ｄｙ
、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙのうちの少なくと
も一種類、ＭがＢａ、Ｓｒ、Ｃａのうちの少なくとも一
種類としたときＬｎＭ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿７＿−＿ｋ（た
だし０＜ｋ＜１）の組成を有する超電導薄膜からなる配
線を有するものにおいて、該超電導薄膜からなる配線に
接する絶縁物がＲが希土類元素およびＹ、Ｓｃのうちの
少なくとも一種類。 Ｍが前記と同じ元素としたときＲＭＣｕＯ＿５の組成を
有する酸化物よりなることを特徴とする半導体集積回路
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63065425A JPH01238145A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 半導体集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63065425A JPH01238145A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 半導体集積回路装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01238145A true JPH01238145A (ja) | 1989-09-22 |
Family
ID=13286705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63065425A Pending JPH01238145A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 半導体集積回路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01238145A (ja) |
-
1988
- 1988-03-18 JP JP63065425A patent/JPH01238145A/ja active Pending
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