JPH0198278A - 超電導回路の作製方法 - 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 本発明は超電導回路の作製方法に関するものであり、よ
り詳細には、高い超電導臨界温度を有する複合酸化物系
超電導材料を用いた超電導回路の作製方法に関するもの
である。

本発明は、特に、エレクトロニクス分野に応用される、
基板上に高い超電導臨界温度を有する超電導回路を形成
する方法に関するものである。

従来の技術 電子の相転移であるといわれる超電導現象は、特定の条
件下で導体の電気抵抗が零の状態となり完全な反磁性を
示す現象である。即ち、超電導下では、超電導体に電流
を流しても電力損失が全く無く、密度の高い電流が永久
に流れ続ける。例えば、超電導技術を送電に応用すれば
、現在送電に伴って生じているといわれる約７％の送電
損失を大幅に減少できる。また、微弱な磁気を感知する
計測分野や医療の分野でもＮＭＲ１π中間子治療、高エ
ネルギー物理実験装置などへの利用が期待されている。

一方、様々な努力にもかかわらず、超電導材料の超電導
臨界温度Ｔｃは長期間に亘ってＮｂ、Ｇｅの２３Ｋを越
えることができなかったが、１９８６年に、ベドノーツ
およびミューラー達によって高いＴ。

をもつ複合酸化物系の超電導材料が発見されるにいたっ
て、高温超電導の可能性が大きく開けてきた（Ｂｅｄｎ
ｏｒｚ、Ｍｕｌｌｅｒ、”２．Ｐｈｙｓ、Ｂ６４　（１
９８６＞　１８９”）。

ベドノーツおよびミ二−ラー達によって発見された酸化
物超電導体は（Ｌａ、　Ｂａ）２Ｃｕｂ４で、この酸化
物超電導体は、Ｋ２ＮＩＦＡ型酸化物と呼ばれるもので
、従来から知られていたペロブスカイト型超電導酸化物
と結晶構造が似ているが、そのＴｃは従来の超電導材料
に比べて飛躍的に高い約３０にという値である。

更に、１９８７年２月になって、チュー達によって９［
ＩＫクラスの臨界温度を示すＢａ−Ｙ系の複合酸化物が
発見されたことが新聞報道され、非低温超電導体実現の
可能性が俄かに高まっている。

発明が解決しようとする課題 しかし、最近発見されたこれらＬａ　−３ｒ−Ｃｕ　−
０系やＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系のペロブスカイト構造を有
するものと推定される酸化物セラミックス系超電導材料
は、現在のところ、主として粉末焼結法によって得られ
ている。すなわち、金属パイプ中に充填して伸線加工を
行なう方法や、有機バインダに混練して印刷する方法等
も開発されている。しかし、これらの方法はいずれも粉
末を線状体にしたり、層状体にしたりした後、最終的に
は焼結する方法である。そのため、焼結時の収縮が避け
られないので任意の形状や寸法のものが得られない。

特にデバイス用として微細形状のものを得ることは困難
である。また、超電導特性に重要な酸素量の制限が困難
なため、臨界電流等の超電導特性も必ずしも満足なもの
が得られていない。

これに対し、スパッタ法等の気相薄膜成長法によれば基
材と同一形状、寸法のものが得られるとともに、薄膜と
して形成され得るので、微細形状のものを得ることが可
能である。また、この方法は、基板上をマスキングし、
所定部分にのみ超電導薄膜を形成して超電導配線を有す
る回路を作製したり、基板上に形成された超電導薄膜に
イオンをスパッタし、その薄膜を部分的に削り取って超
電導回路を作製することなどに応用することも期待でき
る。

しかし、基板上に単に通常のスパッタ法によって酸化物
セラミックス系超電導材料からなる薄膜を形成する場合
には、酸素ガスを含むスパッタガス中でスパッタを行な
うとともに、スパッタ中に。

基板温度を上昇させることによって形成される薄膜の結
晶性を向上させるか、スパッタ後に酸素ガス雰囲気中で
熱処理を行なうことによって膜中の酸素含有量を高める
必要があった。例えば、特開昭５６−１０９８２４号公
報に記載された方法では、ＢａＰｂ＋−１１ＢＩＸＯ３
（ここで、Ｘは０．０５〜０．３５を満たす数）で示さ
れる複合酸化物系超電導薄膜を酸素含有雰囲気中で高周
波スパッタで成膜し、次いで、酸素含有雰囲気中でさら
に５００〜５５０℃で熱処理する必要がある。なお、通
常のスパッタ法を用いた複合酸化物系超電導薄膜の製造
方法に関しては、本出願人による１９８８年５月２日出
願の米国特許出願第１５２．７１４号等を参照されたい
。

上記のスパッタ法等の気相薄膜成長法はそれ自体有用な
方法であるが、雰囲気ガスの精密な制御が困難であり、
従って、複合酸化物薄膜の結晶構造をより精密に制御す
るのは困難である。

さらに、上述のような方法によって得られた超電導薄膜
に超電導回路を形成する場合には、微細加工によって超
電導配線を形成する必要があるが、加工精度が悪く、ま
た、工程も複雑であるため配線領域の超電導特性が劣る
という問題点があった。

また、上記の方法では、基板上の所定領域のみに超電導
配線を形成することは困難である。

本出願人達は、１９８８年５月１８日出願の「超電導体
の製造方法および超電導回路の作製方法」の名称の特願
昭６３−　　　　号において、酸素イオンビーム、不活
性ガスのイオンビームおよび酸素ガスと不活性ガスとの
混合ガスのイオンビームの中から選択されたいずれか一
つのイオンビームを集束させて複合酸化物材料に照射す
ることにより照射部分のみが超電導体となる超電導配線
路とする方法を提案した。本発明は、本出願人による上
記特許出願の延長上にあるものである。

従って、本発明の目的は、簡易な工程で精度の良い微細
加工が可能な超電導特性に優れた超電導配線を形成する
ための方法を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明に従うと、基板上に複合酸化物材料からなる超電
導体薄膜を形成し、この膜表面に選択的に所定のイオン
を注入することによって、イオンの注入された部分を超
電導特性を示さないように変態させ、イオンを注入しな
い部分を超電導回路として残すことを特徴とする超電導
回路パターンの形成方法が提供される。

本発明においては、上記複合酸化物材料が物理蒸着法で
形成されることが好ましく、上記超電導体薄膜に注入す
るイオンは、水素、ヘリウム、リチウム、窒素、酸素、
アルゴン、ネオンからなる群から選択された少なくとも
１種のイオンであることが好ましい。

また、上記イオンの注入エネルギーは、３０ｋｅＶ以上
であることが好ましい。

本発明に従うと、基板上に複合酸化物材料からなる超電
導体薄膜を形成し、この膜表面に選択的に所定のイオン
を注入することによって、イオンの注入された部分を超
電導特性を示さないように変態させ、イオンを注入しな
い部分に超電導回路を形成し、しかも、上記イオンの注
入前、イオン注入中および／またはイオン注入後に熱処
理を行うことを特徴とする超電導回路の作製方法も提供
される。

その際、上記超電導体薄膜に熱処理を行う前に、熱処理
前の超電導体薄膜に水素、Ｎｉ５Ｔｉ、ｌｒ、　Ｆｅ。

Ｎｂから構成される群から選択された少なくとも１種の
イオンを選択的に注入することが好ましい。

また、上記超電導体薄膜に熱処理を行った後に、熱処理
後の超電導体薄膜に酸素イオンを選択的に注入すること
が好ましく、上記イオンの注入エネルギーが２ＱｋｅＶ
以上であることが好ましい。

本発明の方法では、いずれも上記イオン注入のイオン源
が、フリーマン型、カウフマン型、ＰＩＧ型、ＲＦプラ
ズマ型およびマイクロ波プラズマ型のいずれかであるこ
とが好ましい。

さらに本発明の好ましい態様としては、上記複合酸化物
材料は、周期律表［ａ族元素から選択された１種の元素
αと、周期律表１ａ族元素から選択された１種の元素β
と、周期律表Ｉｂ、ＩＩｂ、■ｂ　Ｎ　■ａ　１■ａ族
元素から選択された少なくとも１種の元素Ｔの複合酸化
物であることが求められ、特に、 一般式：　（αｌ−Ｘβｘ）　Ｃｕ、０゜（但し、αお
よびβは、上記定義の元素であり、Ｘはα＋βに対する
βの原子比で、 ０．１　≦Ｘ≦０．９であり、 ｙおよび２は（αｌ−エβＸ）を１とした場合に０．４
≦ｙ≦３．０．１≦２≦５となる原子比である） で表される組成の複合酸化物であることが好ましい。

また、上記複合酸化物材料は、上記元素αとしてＢａ、
上記元素βとしてＹＳＬａ、　Ｇｄ、　Ｄｙ、　Ｈｏ、
　Ｅｒ。

Ｔｍ、　ＹｂおよびＬｕよりなる群の中から選択される
少なくとも一つの元素を含む複合酸化物または上記元素
αとしてＳｒ、上記元素βとしてＬａを含む複合酸化物
であってもよい。

さらに、上記複合酸化物材料は、 一般式：　　Ｄ　４　（Ｅ　Ｉ−ｑ、Ｃａｑ）　＋ａＣ
ｕｈ　ｏ　ｐ＋、（ここで、ＤはＢｏｌまたはＴＩであ
り、ＥはＤがＢｉのときはＳｒであり、ＤがＴＩのとき
はＢａであり、 ｍは６≦ｍ≦１０を満たし、 ｎは４≦ｎ≦８を満たし、 ’９　＝　（６＋２ｍ＋２ｎ）　／　２であり、ｑはＯ
＜ｑ＜１を満たし、 ｒは一２≦ｒ≦２を満たす数を表す） で表される組成の複合酸化物であることも好ましい。

作用 本発明の提供する超電導回路パターンの形成方法は、基
板上に複合酸化物材料からなる超電導体薄膜を形成し、
この膜表面に選択的に所定のイオンを注入することによ
って、イオンの注入された部分を超電導特性を示さない
ように変態させ、イオンを注入しない部分に超電導回路
を形成することを特徴としている。

上記複合酸化物材料からなる超電導体薄膜は一般に物理
蒸着法で形成される。この超電導薄膜は本出願人による
特願昭６２−１３６９３９号等に記載されたスパッタリ
ング法によって基板上に形成することができる。

一例として、例えば、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系の複合酸化
物よりなる超電導薄膜の場合には、Ｙ２Ｏ３、Ｂａｄ（
またはＢａＣＣ）＋）およびＣｕＯをＹ：Ｂａ：Ｃｕの
原子比が１：２．０　　：３．１となるよう秤量し、大
気中において、９００℃で焼成して得られた焼成体また
はそれを粉砕した粉末をターゲットとしてチタン酸スト
ロンチウム単結晶基板上に、高周波マグネトロンスパッ
タリング装置を用いて、薄膜を成膜することができる。

成膜条件としては、例えば以下の数値を挙げることがで
きる。

全ガス圧力　：　２　ｘｌＯ−２Ｔｏｒｒ０２　／　（
Ａｒ＋Ｃｈ　）　　：　０．２０　　（分子比）基板成
膜面　：　５ｒＴｉＯｙの（１１０）面または（１００
）面 基板温度　　２９００℃ このようにして得られる例えば１０００　Ａ〜３０００
人、厚さの薄膜を大気中において７１０　ｔに加熱し、
その温度を２４時間保ち、その後３℃／分の冷却速度で
常温まで冷却する。

上記の製作例は単なる例示であって、本発明をなんらこ
れに限定するものではない。

上記超電導体薄膜に注入されるイオンは一般に水素、ヘ
リウム、リチウム、窒素、酸素、アルゴン、ネオンから
なる群から選択された少なくとも１種のイオンにするこ
とができる。このイオンの注入エネルギーは、２０ｋｅ
Ｖ以上、さらに好ましくは、３０ｋｅν以上であること
が好ましい。２ｏｋｅｖ未満の場合は、イオンが薄膜中
の十分な深さに到達せず上記の効果が得られない。イオ
ン注入のイオン源はフリーマン型、カウフマン型、ＰＩ
Ｇ型、ＲＦプラズマ型およびマイクロ波プラズマ型のい
ずれかにすることができる。

本発明が適用可能な複合酸化物超電導材料としては、一
般に、周期律表ＩＩａ族元素から選択された少なくとも
１種の元素αと、周期律表■ａ族元素から選択された少
なくとも１種の元素βと、周期律表１　ｂ　１１［ｂ　
ｓ　ＩＩ［ｂ　１ｉＶａ　１■ｂ　ｓ■百族元素の中か
ら選択された少なくとも１種の元素Ｔとを含有する複合
酸化物が挙げられる。上記元素ｒは一般に銅（Ｃｕ　）
である。これらの構成元素の一部がＡＩ、　Ｆｅ５Ｃｏ
、　Ｎｉ、　ＺｎＳＡｇ、　Ｔｉによって構成される群
から選択される少なくとも１種の他の元素で置換された
ものであってもよい。

特に、上記元素αはＢａまたはＳｒであり、上記元素β
はＹＳＬａ、　Ｇｄ、　Ｄｙ、　Ｈｏ５Ｅｒ、　Ｔｍ、
　Ｙｂ、　Ｎｄ、　Ｓｍ。

［ＥｕおよびＬｕよりなる群の中から選択される少なく
とも一つの元素である系が好ましい。具体的には、例え
ば、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系、Ｌａ−Ｂａ−Ｃｕ−○系お
よびＬａ−５ｒ−Ｃｕ−０系等の複合酸化物セラミック
スが挙げられる。これらの複合酸化物材料から作られる
超電導体は、一般式： ％式％ （但し、αおよびβは、上記定義の元素であり、Ｘはα
＋βに対するβの原子比で、 ０．１≦Ｘ≦０．９ であり、 ｙおよび２は（αＩ−ＸβＸ）を１とした場合に０．４
≦ｙ≦３．０．１≦２≦５ となる原子比である） で表される組成の複合酸化物であり、具体的には、Ｙ、
Ｂａ、Ｃｕ、０ｔ−ｘＳＨａ、Ｂａ２Ｃｕ３０７ｘｓＬ
Ｌ１１ＢａｚＣｕ３０７−ｘｓ　　Ｓｍ１Ｂａ２Ｃｕ３
Ｃ）＋−ｘ−ｓＮ（ＬＢａ２Ｃｕ３０７−ｘＳＧｄ＋Ｂ
ａ２Ｃｕ３０ｔ−Ｘ％Ｅｕ＋Ｂａ２Ｃｕ＋０ｔ−ｘｓ　
　Ｅｒ１ＢａｚＣＬＩ３０ｔ−Ｘ％Ｄｙ＋Ｂａ２Ｃｕ３
０ｔ−ｘ、　　Ｔｍ＋Ｂａ２Ｃｕ３０ｔ−ｘＹｂｌＢａ
２Ｃｕ３０ｔ−ｘ　　　　　Ｌａ１Ｂａ２Ｃｕ＋０７−
Ｘｌ（Ｌａ、　Ｓｒ）　２Ｃｕ　Ｏ４−Ｘ　％（ただし
、ＸはＱ＜ｘ＜ｌを満たす数）で表わされる複合酸化物
超電導体を主体とする混合相と考えられる。

なお、上記元素αは、それぞれ周期律表Ｉｌａ族元素か
ら選択された２種類以上の元素であってもよく、上記元
素βは、周期律表ＩＩ［ａ族元素から選択された２種類
以上の元素であってもよく、さらに上記元素γは、周期
律表Ｉ　ｂ、　ＩＩ　ｂ、　ｌｌＩｂ、　Ｉ’Ｖａ。

ｒＶｂ、■ａ族元素から選択された２種類以上の元素で
あってもよい。具体的には、例えば、Ｂａと、Ｙと、Ａ
１、Ｆｅ５Ｃｏ、Ｎｉ、　ＺｎＳＣｕＳＡｇ、　Ｔｉに
よって構成される群から選択される少なくとも１種の元
素との組合せ、Ｂａと、しａと、Ａｌ５ＦｅＳＣｏＳＮ
ｉ、　Ｚｎ。

Ｃｕ、　Ａｇ、　Ｔｉによって構成される群から選択さ
れる少なくとも１種の元素との組合せ、またはＳｒと、
Ｌａと、ＡＩ、　Ｆｅ、　Ｃｏ、　Ｎｉ、　Ｚｎ、　Ｃ
ｕＳＡｇ、　Ｔｉによって構成される群から選択される
少なぐとも１種の元素との組合せがある。

本発明は、上記複合酸化物材料以外に、例えば一般式： ％式％ ｍは６≦ｍ≦１０を満たし、 ｎは４≦ｎ≦８を満たし、 ｐ　＝　（６＋２ｍ＋２ｎ）　／　２であり、ｑはＯ＜
ｑ＜　１を満たし、 ｒは一２≦ｒ≦２を満たす数を表す） で表される組成を主とする複合酸化物材料にも適用する
ことができる。

本発明の方法に従うと、スパッタリング等の方法で作製
した上記酸化物超電導体薄膜に、イオン半径が小さく大
きい注入深さを得るのが容易な水素、ヘリウムまたはリ
チウム等のイオン、または容易に大電流イオンを発生で
きる窒素、酸素、アルゴンまたはネオン等のイオンを注
入する。

酸化物超電導体は、結晶構造、組成、酸素欠陥等が適正
でないと超電導性が現出せず、また、それぞれの適正な
範囲は極めて狭いので、イオン注入された部分は、結晶
構造を破壊されたり、組成を大幅に狂わされるため超電
導特性を示さないよう変態する。従って、所望する回路
となる部分をレジスト等でマスクしたり、あるいはイオ
ンビームを集束し回路としない部分のみにイオンを注入
することにより超電導回路を形成することが可能となる
。

本発明の他の好ましい実施態様によれば、イオン注入前
、イオン注入中ふよび／またはイオン注入後に上記酸化
物超電導体薄膜を熱処理する。

すなわち、一般に、酸化物超電導体は、結晶構造、組成
、酸素欠陥等が適正でないと超電導性が現出せず、また
、それぞれの適正な範囲は極めて狭く、上記ファクター
のいずれかがこの適正な範囲を外れると酸化物超電導体
の超電導特性は顕著に悪化し、あるいは超電導性は全く
失われてしまう。上記の酸化物超電導体薄膜は、スパッ
タリング等で作製するが、その後、酸素含有雰囲気で熱
処理を行わないと超電導特性が良好ではなく、また安定
しない。

従って、本発明の好ましい他の実施態様に従うと、スパ
ッタリング等の方法で作製した上記酸化物超電導体薄膜
に、水素、Ｎ１、Ｔ１、Ｚｒ、　Ｆｅ５Ｎｂイオンを注
入してから熱処理が行われる。

上記酸化物超電導体薄膜に水素イオンを注入した後に、
熱処理を行うと、超電導体を構成する酸化物は還元され
超電導性を失う。また、Ｎ１、Ｔｉ、Ｚｒ、　Ｆｅ、　
Ｎｂ等の金属イオンを注入し、熱処理を行うと超電導体
を構成する酸化物の金属元素がこれらの金属元素で置換
されやはり超電導性を失う。

また、上記の熱処理はイオンの注入前に行うこともでき
る。この場合には、酸化物超電導体薄膜を熱処理した後
に窒素イオン、酸素イオン等を注入するのが好ましい。

酸素イオンを注入すると、超電導体を構成する酸化物の
酸素が増加し、結晶中の酸素欠陥が適正な範囲を外れる
ため、超電導特性を失い、イオン注入した部分の物性を
より絶縁体に近づけ、回路部分との物性の差が明瞭にな
る。

上記のいずれかの方法を用い、所望する回路となる部分
を、半導体製造の分野で周知の方法を用いて、レジスト
等でマスクしたり、あるいはイオンビームを集束して回
路としない部分のみにイオンを注入することにより超電
導回路を形成することが可能である。

以上詳述のように、本発明の方法によると冷却媒体とし
て液体窒素の使用も可能な高いＴｃを示す超電導回路を
作製することが可能となる。すなわち、本発明の特徴的
な製造方法に従って、超電導を担っていると考えられる
ペロブスカイト型または擬似ペロブスカイト型の結晶構
造を持つ酸化物を、超電導回路を形成する部分にのみ局
所的に残すことによって超電導回路が形成される。

第１図は、本発明の超電導酸化物回路の作製に用いたＲ
Ｆプラズマ型ビイオン照射装置概略図である。

第１図に示す装置は、チャンバ１、チャンバ１に取りつ
けられた、高周波コイル３、高周波電源４、電界レンズ
８およびイオン引き出し電極９からなるイオン源および
イオン源に対向してチャンバｌ内に配置された酸化物超
電導体薄膜２とから主に構成されている。チャンバ１は
排気孔７を介して真空ポンプ（不図示）に接続され、内
部を真空にすることができる。イオン源で発生したイオ
ンは、イオン加速電源５により加速される。

チャンバ１には、雰囲気ガスの導入孔６が取りつけられ
、イオン源にも、注入するイオンとなるガスを取り込む
導入孔６、および排気孔７が取りつけられている。また
、注入するイオンとなる元素が液体、固体で供給される
場合にはイオン源内でるつぼ等に入れ加熱し、蒸気とし
た後、電圧をかけイオンとする。

この装置を用い、本発明の方法を実現する手順を以下に
説明する。

まず、予めレジスト等で回路となる部分をマスクした酸
化物超電導体薄膜２を取りつけたチャンバ１およびイオ
ン源内部を排気し、真空にする。

次いで、イオン源に所望のガスを導入する。その後、イ
オン源の高周波コイルに高周波電力を、イオン引き出し
電極にイオン加速電圧をかける。この操作により、イオ
ンがイオン源から薄膜に照射され、超電導回路が形成さ
れる。

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明の技術
的範囲はこれらの実施例に何等制限されるものではない
ことは勿論である。なお、以下の実施例では、第１図に
示したＲＦ型イオン照射装置を用いて超電導薄膜回路を
作製した。

実施例Ｉ Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０複合酸化物焼結体をターゲットとし
て、スパッタリングによってＭｇＯ単結晶基板上に酸化
物超電導体薄膜を作製し、さらに、酸素雰囲気中で熱処
理して厚さ３０００　Ａの薄膜を得る。

この薄膜は、９５にで電気抵抗が完全に０となる。

上記の酸化物超電導薄膜の１辺５ｍｍの正方形の部分に
レジストでマスクをして第２図に示す回路を描く。

次いで、上記チャンバ１内に、上記のマスクをした酸化
物超電導薄膜２を装着し、チャンバ１内を真空に排気し
て１（］”Ｔｏｒｒ以下とした。イオン源内も同様に真
空に排気した後、Ａｒガスを導入する。

高周波コイルに高周波電力を印加し、同時にイオン引き
出し電極にも電圧を加え、Ａｒ”イオンを３００ｋｅＶ
のエネルギーで５Ｘ１０１６／ｃ＋＋ｆ注入した。

回路を形成した後、レジストを除去して抵抗温度特性を
測定した。回路部分は、８０にで抵抗が完全に０になっ
たが、イオン注入した部分は４Ｋから室温の間で絶縁体
であった。

作製条件と回路部のＴｃは第１表に示しである。

実施例２ Ｌａ−３ｒ　−Ｃｕ−０複合酸化物焼結体ブロックをタ
ーゲットとしてスパッタリング法によって、ＳｒＴｉＯ
３単結晶基板上に複合酸化物超電導薄膜を形成し、さら
に酸素雰囲気中で熱処理して厚さ３０００人の酸化物超
電導体薄膜を得る。この薄膜上に、実施例１と同様な手
順でＨｅ“イオンを１００ｋｅＶでＩ　ＸＩＯ”／　ｃ
ｕｔ注入し、超電導回路を形成した。

作製条件と回路部のＴｃは第１表に示しである。

実施例３ Ｌａ−Ｂａ　−Ｃｕ−０複合酸化物焼結体ブロックをタ
ーゲットとしてスパッタリングでＳｒＴｉＯ３単結晶基
板上に複合酸化物超電導薄膜を形成し、さらに酸素雰囲
気中で熱処理して厚さ３０００人の酸化物超電導体薄膜
を得る。この薄膜上に実施例１と同様な手順で８２＋イ
オンを８０ｋｅＶで２×１０′８／ｃＩ１１注入し、超
電導回路を形成した。

作製条件と回路部のＴｃは第１表に示しである。

実施例４ Ｙｂ−Ｂａ−Ｃｕ−０複合酸化物焼結体ブロックをター
ゲットとしてスパッタリングでＬｉＮｂＯ３単結晶基板
上に厚さ３０００人の酸化物超電導体薄膜を作製し、さ
らに酸素雰囲気中で熱処理する。この薄膜上に、実施例
１と同様な手順で０“イオンを１５０ｋｅＶで５Ｘ１０
′７／ｃｕｔ注入し、超電導回路を形成した。

作製条件と回路部のＴｃは第１表に示しである。

実施例５ Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０複合酸化物焼結体をターゲットとし
てスパッタリングでＭｇＯ単結晶基板上に厚さ４５００
人のＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系複合酸化物超電導体薄膜を作
製した。

上記の酸化物超電導薄膜の１辺５ｍｍの正方形の部分に
レジストでマスクをして第２図に示す回路を描いた。

次に、チャンバ１内に、上記のマスクをした酸化物超電
導薄膜２を装着し、チャンバ１内を真空に排気し、１０
−’Ｔｏｒｒ以下とした。イオン源内も同様に真空に排
気してからＨ２ガスを導入した。高周波コイルに高周波
電力を流し、同時にイオン引き出し電極にも電圧をかけ
、酸化物超電導薄膜２にＨ′″イオンを１００ｋｅＶの
エネルギーで２Ｘ１０１８／ｃｎｆ注入した。

次いで、大気中において９２０℃で２０時間保つ熱処理
を行った。Ｈ゛イオン注入した部分の酸素組成は、熱処
理後、イオン注入しない部分に比較して２０％減少した
。レジストを除去して抵抗温度特性を測定したところ回
路部分は、８２にで抵抗が完全に０になったが、イオン
注入した部分は４に〜室温の間で絶縁体であった。

作製条件と回路部のＴｃは第１表に示しである。

実施例６ Ｙ　−Ｂａ　−Ｃｕ　−０複合酸化物焼結体ブロックを
ターゲットとしてスパッタリングでＬｉＮｂＯ３単結晶
基板上に厚さ３０００人のＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０複合酸化
物薄膜を作製し、さらに酸素雰囲気中で熱処理した。

この複合酸化物超電導体薄膜上に、実施例５と同様な手
順で０゛イオンを２００ｋｅＶで５Ｘ１０”／ａｎ！注
入し、超電導回路を形成した。０゛イオンを注入した部
分の酸素組成は、イオン注入しない部分と比較して２５
％増加した。

作製条件と回路部のＴｃは併せて第１表に示しである。

実施例７ Ｌａ−Ｂａ−Ｃｕ−０複合酸化物焼結体ブロックをター
ゲットとしてスパッタリングで５ｒＴｉ０３単結晶基板
上に厚さ３０００人のＬａ−Ｂａ　−Ｃｕ−０複合酸化
物系超電導薄膜を作製した。実施例５と同様な手順でＮ
ｌ゛　イオンを２５ＱｋｅＶでｌＸｌ０”／Ｃｒｄ注入
し、超電導回路を形成した。

回路を形成した後、大気中において８８０℃で１８時間
保つ熱処理を行った。熱処理後、回路部分は、３３にで
抵抗が完全に０になったが、Ｎ１＋イオンを注入した部
分は絶縁体となっていた。

作製条件と回路部のＴｃは併せて第１表に示しである。

実施例８ ターゲットの複合酸化物として、Ｂｉ２Ｏ３、ＣａＯ１
ＳｒＣＯ＋およびＣｕＯをＢｉ　：Ｃａ　：Ｓｒ　：Ｃ
ｕの原子比が２：２：２：３となるように混合し、８８
０℃で焼結してＢｉ、Ｓｒ、Ｃａ４Ｃｕ６０　ａｏの焼
結体ブロックを得る。

得られたＢｉ　−３ｒ　−Ｃａ　−Ｃｕ　−０系の複合
酸化物焼結体ブロックをターゲットとしてスパッタリン
グで５ｒＴ１０ｓ単結晶基板上に厚さ３０００　ＡのＢ
１４Ｓｒ４Ｃａ、Ｃｕ６０２ＪＪ１合酸化物系超電導薄
膜を作製した。

実施例５と同様な手順でＡｒ−イオンを２ＱＱｋｅＶで
２Ｘ１０１７／ｃ［Ｉｔ油注入、超電導回路を形成した
。

注入後、回路部分は、１０１にで抵抗が完全に０になっ
たが、Ａｒ”イオンを注入した部分は絶縁体となってい
た。

作製条件と回路部のＴｃは併せて第１表に示しである。

第１表 発明の効果 以上詳述のように、本発明の方法によると冷却媒体とし
て液体窒素の使用も可能な高いＴｃを示す超電導回路を
作製することが可能である。

これは、本発明の特徴的な製造方法に従って、原料酸化
物上の他の部分を超電導性を示さないよう変態させるこ
とにより、超電導を担っていると考えられる複合酸化物
を、原料酸化物上の超電導回路を形成する部分に選択的
に存在させることによって、得られたものである。

このように、超電導を発生するための冷却媒体として液
体窒素の使用が可能である高く安定したＴｃを有する超
電導回路形成することが可能になったので超電導体をデ
バイスに利用する技術は大きく促進される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施するのに用いるＲＦ型イ
オン照射装置の一例の概略図であり、第２図は、本発明
の実施例で作製した回路を表す概略図である。 〔主な参照番号〕 １°０チヤンノく、 ２・・酸化物超電導体薄膜、 ３・・高周波コイル、　　４・・高周波電源、５・・イ
オン加速電源、　６・・ガス導入孔、７・・排気孔、　
　　　　８・・電界レンズ、９・・イオン引出し電極 特許出願人　　住友電気工業株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に複合酸化物材料からなる超電導体薄膜を
   形成し、この膜表面に選択的に所定のイオンを注入する
   ことによって、イオンの注入された部分を超電導特性を
   示さないように変態させ、イオンを注入しない部分を超
   電導回路として残すことを特徴とする超電導回路の作製
   方法。
2. （２）基板上に複合酸化物材料からなる超電導体薄膜を
   形成し、この膜表面に選択的に所定のイオンを注入する
   ことによって、イオンの注入された部分を超電導特性を
   示さないように変態させ、イオンを注入しない部分に超
   電導回路を形成し、しかも、上記イオンの注入前、イオ
   ン注入中および／またはイオン注入後に熱処理を行うこ
   とを特徴とする超電導回路の作製方法。