JPH02192402A - 酸化物超伝導材料の保護膜の形成方法 - Google Patents
酸化物超伝導材料の保護膜の形成方法Info
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- JPH02192402A JPH02192402A JP1009777A JP977789A JPH02192402A JP H02192402 A JPH02192402 A JP H02192402A JP 1009777 A JP1009777 A JP 1009777A JP 977789 A JP977789 A JP 977789A JP H02192402 A JPH02192402 A JP H02192402A
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- Japan
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- forming
- plasma
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (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】
〔概 要〕
本発明は、酸化物超伝導材料の保護膜の形成方法に関し
、 酸化物超伝導材料の組成変動を防止してその本来の特性
を確保しながら、十分な防湿性を有する保護膜を形成す
る、酸化物超伝導材料の保護膜の形成方法を提供するこ
とを目的とし、 基板上に酸化物超伝導体層を形成し、次いで、前記酸化
物超伝導体層の全面に電子サイクロトロン共鳴によるプ
ラズマ化学気相成長によって保護〔産業上の利用分野〕 本発明は、酸化物超伝導材料の保護膜の形成方法に関し
、特に酸化物超伝導材料を構成要素として含む超伝導素
子の安定性と信頼性を向上させる保護膜形成法に関する
。
、 酸化物超伝導材料の組成変動を防止してその本来の特性
を確保しながら、十分な防湿性を有する保護膜を形成す
る、酸化物超伝導材料の保護膜の形成方法を提供するこ
とを目的とし、 基板上に酸化物超伝導体層を形成し、次いで、前記酸化
物超伝導体層の全面に電子サイクロトロン共鳴によるプ
ラズマ化学気相成長によって保護〔産業上の利用分野〕 本発明は、酸化物超伝導材料の保護膜の形成方法に関し
、特に酸化物超伝導材料を構成要素として含む超伝導素
子の安定性と信頼性を向上させる保護膜形成法に関する
。
電気抵抗が零である超伝導材料は、電力の消費が全くな
いため電力配線等に使用する試みやジョセフソン素子な
どの電子装置の開発が活発に行われてきた。近年酸化物
系の高温超伝導材料が発見されるにおよんで更に応用分
野が広がりつつある。
いため電力配線等に使用する試みやジョセフソン素子な
どの電子装置の開発が活発に行われてきた。近年酸化物
系の高温超伝導材料が発見されるにおよんで更に応用分
野が広がりつつある。
特に半導体装置の電気配線材料として使用することによ
り装置の電力損失を減らし、動作速度を向上させること
が出来ると期待される。このため種々の試みが行われて
いるが、酸化物薄膜の特性信頼性が乏しく製品工程中に
劣化してしまい、装置の信頼性を損ねていた。従って、
超伝導素子の信頼性を上げることが重要になっている。
り装置の電力損失を減らし、動作速度を向上させること
が出来ると期待される。このため種々の試みが行われて
いるが、酸化物薄膜の特性信頼性が乏しく製品工程中に
劣化してしまい、装置の信頼性を損ねていた。従って、
超伝導素子の信頼性を上げることが重要になっている。
酸化物超伝導材料は水分を吸収すると超伝導特性が劣化
するため、防湿性の優れた保護膜で表面が被覆される必
要がある。
するため、防湿性の優れた保護膜で表面が被覆される必
要がある。
従来、このような保護膜は、スパッタ、高周波プラズマ
化学気相成長法(RFプラズマCVD)等によって、超
伝導材料上に主としてSi3N、、 5iON。
化学気相成長法(RFプラズマCVD)等によって、超
伝導材料上に主としてSi3N、、 5iON。
SlO□等のSi系の化合物を被着させることによって
形成していた。保護膜の防湿性はその緻密性に大きく依
存する。従来のスパッタ、RFプラズマCVD等によっ
て、十分な緻密性で保護膜を形成するためには、基板温
度をたとえば250℃以上(スパッタ)あるいは350
℃以上(RFプラズマCV D)のような高温にして形
成する必要がある。
形成していた。保護膜の防湿性はその緻密性に大きく依
存する。従来のスパッタ、RFプラズマCVD等によっ
て、十分な緻密性で保護膜を形成するためには、基板温
度をたとえば250℃以上(スパッタ)あるいは350
℃以上(RFプラズマCV D)のような高温にして形
成する必要がある。
しかし、酸化物超伝導材料は、200℃以上になるとそ
の成分特にCu等が上記のSi化合物と反応し易くなり
、保護膜形成中にこの反応によって組成変動が生じて超
伝導特性が劣化する。そのため、上記のような高温を必
要とする従来のスパッタ、RFプラズマCVDでは、超
伝導材料本来の特性を確保しながら十分な防湿性を有す
る保護膜を形成することには限界があるという問題があ
った。
の成分特にCu等が上記のSi化合物と反応し易くなり
、保護膜形成中にこの反応によって組成変動が生じて超
伝導特性が劣化する。そのため、上記のような高温を必
要とする従来のスパッタ、RFプラズマCVDでは、超
伝導材料本来の特性を確保しながら十分な防湿性を有す
る保護膜を形成することには限界があるという問題があ
った。
本発明は、酸化物超伝導材料の組成変動を防止してその
本来の特性を確保しながら、十分な防湿性を有する保護
膜を形成する、酸化物超伝導材料の保護膜の形成方法を
提供することを目的とする。
本来の特性を確保しながら、十分な防湿性を有する保護
膜を形成する、酸化物超伝導材料の保護膜の形成方法を
提供することを目的とする。
上記の目的は、本発明によれば、基板上に酸化物超伝導
体層を形成し、次いで、前記酸化物超伝導体層の全面に
電子サイクロトロン共鳴によるプラズマ化学気相成長に
よって保護膜を形成することを特徴とする酸化物超伝導
体の保護膜形成方法によって達成される。
体層を形成し、次いで、前記酸化物超伝導体層の全面に
電子サイクロトロン共鳴によるプラズマ化学気相成長に
よって保護膜を形成することを特徴とする酸化物超伝導
体の保護膜形成方法によって達成される。
本発明においては、電子サイクロトロン共鳴によるプラ
ズマ化学気相成長法(ECRプラズマCVD)によって
保護膜を形成する。ECRプラズマCVDは、従来のR
FプラズマCVD等と比較して、プラズマ電子密度およ
びプラズマ電子温度を容易に高めることができる。その
ため、基板温度を200℃より低温にして酸化物超伝導
材料の組成変動を防止しながら、十分に高い緻密性を有
する保護膜を形成することができる。特に、基板温度を
100℃以下とすれば、酸化物超伝導材料の成分、特に
Cuとの反応を完全に防止しながら、Si3N、、 5
iON、 Sin□等の防湿性の優れたSi化合物の保
護膜を形成するために極めて有利である。
ズマ化学気相成長法(ECRプラズマCVD)によって
保護膜を形成する。ECRプラズマCVDは、従来のR
FプラズマCVD等と比較して、プラズマ電子密度およ
びプラズマ電子温度を容易に高めることができる。その
ため、基板温度を200℃より低温にして酸化物超伝導
材料の組成変動を防止しながら、十分に高い緻密性を有
する保護膜を形成することができる。特に、基板温度を
100℃以下とすれば、酸化物超伝導材料の成分、特に
Cuとの反応を完全に防止しながら、Si3N、、 5
iON、 Sin□等の防湿性の優れたSi化合物の保
護膜を形成するために極めて有利である。
第1図および第2図に、水冷したSi基板上にECRプ
ラズマCVDによって形成した厚さ11000nのSi
3N、膜の緻密性に及ぼすプラズマ電子密度(ne)お
よびプラズマ電子温度(Te)の影響の典型例を示す。
ラズマCVDによって形成した厚さ11000nのSi
3N、膜の緻密性に及ぼすプラズマ電子密度(ne)お
よびプラズマ電子温度(Te)の影響の典型例を示す。
ここで、緻密性の尺度として50%フッ酸中でのエツチ
ングレート(B、Ro)を用いた。
ングレート(B、Ro)を用いた。
第1図から明らかなように、エツチングレート(l R
,)はプラズマ電子密度(ne)の増加に伴って減少し
、緻密性が高まる。保護膜として必要な緻密性の目安は
、巳、R0値が103(人/lTl1n)程度以下であ
ることである。点Aは、従来のRFプラズマCVDで可
能なほぼ上限のプラズマ電子密度に相当するne =
4 XIO”(am−’)で形成した313N4 (7
)場合であり、E、R,= 1.5 XIO’(人/m
1n)程度の緻密性しか得られず保護膜としては不十分
である。
,)はプラズマ電子密度(ne)の増加に伴って減少し
、緻密性が高まる。保護膜として必要な緻密性の目安は
、巳、R0値が103(人/lTl1n)程度以下であ
ることである。点Aは、従来のRFプラズマCVDで可
能なほぼ上限のプラズマ電子密度に相当するne =
4 XIO”(am−’)で形成した313N4 (7
)場合であり、E、R,= 1.5 XIO’(人/m
1n)程度の緻密性しか得られず保護膜としては不十分
である。
一方、点BおよびCは、ECRプラズマCVDで容易に
得られる高プラズマ電子密度の例としてそれぞれ2 x
lQlo (am−3)および4 xlQlO(cm−
3)で形成した5isNiの場合であり、6.Roは非
常に減少しており、十分な緻密性が得られる。
得られる高プラズマ電子密度の例としてそれぞれ2 x
lQlo (am−3)および4 xlQlO(cm−
3)で形成した5isNiの場合であり、6.Roは非
常に減少しており、十分な緻密性が得られる。
第2図から、プラズマ電子温度Teζ4.5eV以上で
B、 R,値が低く、したがって高い緻密性が安定して
得られることがわかる。本発明にしたがったECRプラ
ズマCVDによれば、この範囲のプラズマ電子温度を容
易に達成できる。一方、従来のRFプラズマCVDでは
プラズマ電子温度の範囲が約3〜4eV程度であり、こ
れはE、R,値の極大領域であり、すなわち緻密性が極
めて低くなるという欠点があちた。
B、 R,値が低く、したがって高い緻密性が安定して
得られることがわかる。本発明にしたがったECRプラ
ズマCVDによれば、この範囲のプラズマ電子温度を容
易に達成できる。一方、従来のRFプラズマCVDでは
プラズマ電子温度の範囲が約3〜4eV程度であり、こ
れはE、R,値の極大領域であり、すなわち緻密性が極
めて低くなるという欠点があちた。
従来は、緻密性を高めるために1ま基板温度を200℃
程度まで上げざるを得なかったため、酸化物超伝導材料
と保護膜との反応を防止することが困難であった。
程度まで上げざるを得なかったため、酸化物超伝導材料
と保護膜との反応を防止することが困難であった。
これに対して、本発明では、高いレベルのプラズマ電子
密度およびプラズマ電子温度が得られるECRプラズマ
CVDを用いるので、酸化物超伝導材料と保護膜との反
応を防止しながら、十分な緻密性すなわち防湿性の保護
膜を形成できる。
密度およびプラズマ電子温度が得られるECRプラズマ
CVDを用いるので、酸化物超伝導材料と保護膜との反
応を防止しながら、十分な緻密性すなわち防湿性の保護
膜を形成できる。
以下に、添付図面を参照し、実施例によって本発明を更
に詳しく説明する。
に詳しく説明する。
実施例1゜
MgO基板1上にスパッタ法によって形成した厚さ約5
00nmのYBaCuOt−g超伝導膜2上に、本発明
にしたがって厚さ1100nのSi3N4の保護膜3を
下記条件で形成した(第3図)。
00nmのYBaCuOt−g超伝導膜2上に、本発明
にしたがって厚さ1100nのSi3N4の保護膜3を
下記条件で形成した(第3図)。
5IH4流量;30cc/min。
N2流量; 40cc/min。
マイクロ波パワー: 900W
RlF、パワー;10に
基板温度・室温〜100℃
圧力 ; 3 Xl0−’Torr。
成長時間;1分
得られた保護膜を赤外線吸収スペクトル法によって分析
した結果、SiNの結合ピークのみが観察された。この
ことから、YBaCu[1t−x超伝導膜との間で全く
反応を生じないで純粋なSiNの保護膜が形成されたこ
とがわかる。
した結果、SiNの結合ピークのみが観察された。この
ことから、YBaCu[1t−x超伝導膜との間で全く
反応を生じないで純粋なSiNの保護膜が形成されたこ
とがわかる。
この保護膜について、50%フッ酸中のエツチングレー
ト(B、Ro)を測定したところ、500人/m i
nであり、酸化物超伝導材料の保護膜として十分な防湿
性を有する。
ト(B、Ro)を測定したところ、500人/m i
nであり、酸化物超伝導材料の保護膜として十分な防湿
性を有する。
実施例2゜
ソース、ドレイン、およびゲート各電極部分く10゜2
0 、30)をLa2−)l Srx Cu04−y超
伝導材料で形成したMO3FET表面に、本発明にした
がって厚さ1100nの5iON保護膜4を下記条件で
形成したく第4図)。
0 、30)をLa2−)l Srx Cu04−y超
伝導材料で形成したMO3FET表面に、本発明にした
がって厚さ1100nの5iON保護膜4を下記条件で
形成したく第4図)。
SiH,流量; 3Qcc/+t+in。
N2流量; 2Qcc/m+n。
0□流1 ; 2Qcc/min。
マイクロ波パワー; 8001!
R,F、パワー; LOW
基板温度;室温〜100℃
圧力 ; 3 Xl0−”Torr。
成長時間;1分
得られた保護膜を赤外線吸収スペクトル法によって分析
した結果、5iONの結合ピークのみが観察されtコ。
した結果、5iONの結合ピークのみが観察されtコ。
このことから、La、、 Srx Cu04−y超伝導
材料との間で全く反応を生じないで純粋な5iONの保
護膜が形成されたことがわかる。
材料との間で全く反応を生じないで純粋な5iONの保
護膜が形成されたことがわかる。
この保護膜について、50%フッ酸中のエツチングレー
ト(E、 R,’)を測定したところ、800A/mi
nであり、酸化物超伝導材料の保護膜として十分な防湿
性を有する。
ト(E、 R,’)を測定したところ、800A/mi
nであり、酸化物超伝導材料の保護膜として十分な防湿
性を有する。
実施例3゜
ソース、ドレイン、およびゲート各電極部分(10’
、 20’ 、 30’ )をYBaCuOt−x超伝
導材料で形成したMO3FIET表面に、本発明にした
がって、厚さ1100nのSiO保護膜5を形成しその
上に更に厚さ1100nのSiN保護膜6を形成した(
第5図)。
、 20’ 、 30’ )をYBaCuOt−x超伝
導材料で形成したMO3FIET表面に、本発明にした
がって、厚さ1100nのSiO保護膜5を形成しその
上に更に厚さ1100nのSiN保護膜6を形成した(
第5図)。
それぞれの保護膜の形成条件は下記のとおりであった。
Sin膜の形成条件
SiH4流量
02流量
マイクロ波パワー
RlF、パワー
基板温度
圧力
成長時間
SIN膜の形成条件
SiH4流量
N2流量
マイクロ波パワー
R,F、パワー
基板温度
圧力
30cc/min。
40cc/min。
00W
r、 t、 〜100℃
3×1叶’Torr。
1分
30cc/min。
40cc/min。
6001’1
0W
r、t、〜100℃
3 X 1O−3Torr。
成長時間;1分
この条件で約1100n以上のSiO膜+1100n以
上のSiN膜が形成される。SiO膜を先に形成したの
は、酸化物超伝導体は成分の酸素の不定比性が高いので
、先にSiO膜を形成するごとにより酸素の安定性を増
すためである。
上のSiN膜が形成される。SiO膜を先に形成したの
は、酸化物超伝導体は成分の酸素の不定比性が高いので
、先にSiO膜を形成するごとにより酸素の安定性を増
すためである。
各段階で得られた保護膜を赤外線吸収スペクトル法によ
って分析した結果、それぞれSiOおよびSiNの結合
ピークのみが観察された。このことから、YBaCuO
t−x超伝導膜との間で全く反応を生じないで純粋な5
in2およびSi3N、の保護膜が形成されたことがわ
かる。
って分析した結果、それぞれSiOおよびSiNの結合
ピークのみが観察された。このことから、YBaCuO
t−x超伝導膜との間で全く反応を生じないで純粋な5
in2およびSi3N、の保護膜が形成されたことがわ
かる。
この保護膜について、50%フッ酸中のエツチングレー
ト(B、 Ro)を測定したところ、1000人/m
i nであり、酸化物超伝導材料の保護膜として十分な
防湿性を有する 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、低温で高温超伝
導体の保護膜を形成できるので、高温超伝導体の組成変
動を防止しながら水分の浸入をふせぎ高温超伝導体およ
び高温超伝導素子の信頼性を向上させることが出来る。
ト(B、 Ro)を測定したところ、1000人/m
i nであり、酸化物超伝導材料の保護膜として十分な
防湿性を有する 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、低温で高温超伝
導体の保護膜を形成できるので、高温超伝導体の組成変
動を防止しながら水分の浸入をふせぎ高温超伝導体およ
び高温超伝導素子の信頼性を向上させることが出来る。
第1図は、保護膜のエツチングレート(E、R,)に及
ぼすプラズマ電子密度(ne)の影響の例を示すグラフ
、 第2図は、保護膜のエツチングレート(IE、 R,)
に及ぼすプラズマ電子温度(Te)の影響の例を示すグ
ラフ、 第3図は、本発明にしたがってYBaCuOt−x超伝
導膜上にSiN保護膜を形成した例を示す断面図、第4
図は、電極部分をLa2−x 5rXCu04−y超伝
導材料で形成したMO3FBT表面に、本発明にしたが
って5iON保護膜を形成した例を示す断面図、および
第5図は、電極部分をYBaCuOt−11超伝導材料
で形成したMO3FET表面に、本発明にしたがって、
SlOおよびSiNの保護膜を形成した例を示す断面図
である。 1・・・MgO基板、 2−YBaCuOt−x超伝導膜、 3・・・SiN保護膜、 4・・・5iON保護膜
、5・・・SiO保護膜、 6・・・SiN保護膜
、10.10’・・・ソース電極、 20.20’・・・ドレイン電極、 30.30’・・・ゲート電極。
ぼすプラズマ電子密度(ne)の影響の例を示すグラフ
、 第2図は、保護膜のエツチングレート(IE、 R,)
に及ぼすプラズマ電子温度(Te)の影響の例を示すグ
ラフ、 第3図は、本発明にしたがってYBaCuOt−x超伝
導膜上にSiN保護膜を形成した例を示す断面図、第4
図は、電極部分をLa2−x 5rXCu04−y超伝
導材料で形成したMO3FBT表面に、本発明にしたが
って5iON保護膜を形成した例を示す断面図、および
第5図は、電極部分をYBaCuOt−11超伝導材料
で形成したMO3FET表面に、本発明にしたがって、
SlOおよびSiNの保護膜を形成した例を示す断面図
である。 1・・・MgO基板、 2−YBaCuOt−x超伝導膜、 3・・・SiN保護膜、 4・・・5iON保護膜
、5・・・SiO保護膜、 6・・・SiN保護膜
、10.10’・・・ソース電極、 20.20’・・・ドレイン電極、 30.30’・・・ゲート電極。
Claims (1)
- 1、基板上に酸化物超伝導体層を形成し、次いで、前記
酸化物超伝導体層の全面に電子サイクロトロン共鳴によ
るプラズマ化学気相成長によって保護膜を形成すること
を特徴とする酸化物超伝導体の保護膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1009777A JPH02192402A (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 酸化物超伝導材料の保護膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1009777A JPH02192402A (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 酸化物超伝導材料の保護膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02192402A true JPH02192402A (ja) | 1990-07-30 |
Family
ID=11729674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1009777A Pending JPH02192402A (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 酸化物超伝導材料の保護膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02192402A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5646095A (en) * | 1991-06-18 | 1997-07-08 | International Business Machines Corporation | Selective insulation etching for fabricating superconductor microcircuits |
| JP2012531741A (ja) * | 2009-06-26 | 2012-12-10 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6454774A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-02 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Manufacture of superconducting device |
| JPH01179779A (ja) * | 1988-01-11 | 1989-07-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 複合酸化物超電導体の保護方法 |
| JPH01246132A (ja) * | 1988-03-25 | 1989-10-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜超電導体の製造方法 |
| JPH01275406A (ja) * | 1988-04-26 | 1989-11-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超電導体構造物の製造方法 |
-
1989
- 1989-01-20 JP JP1009777A patent/JPH02192402A/ja active Pending
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