JPH02255504A - 酸化物超電導薄膜の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導薄膜の製造方法Info
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- JPH02255504A JPH02255504A JP1076713A JP7671389A JPH02255504A JP H02255504 A JPH02255504 A JP H02255504A JP 1076713 A JP1076713 A JP 1076713A JP 7671389 A JP7671389 A JP 7671389A JP H02255504 A JPH02255504 A JP H02255504A
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- thin film
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- oxide superconducting
- superconducting thin
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (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、酸化物超電導薄膜の製造方法に関する。本発
明による薄膜材料は、エレクトロニクス分野、電力分野
、輸送分野などその応用範囲はきわめて広いものである
。
明による薄膜材料は、エレクトロニクス分野、電力分野
、輸送分野などその応用範囲はきわめて広いものである
。
［従来の技術］
気相成長法による酸化物超電導薄膜の製造方法として、
ターゲットの組成と薄膜の組成とのずれの少ない対向タ
ーゲット式スパッタリング法［参考文献：星、直性、山
中；電気通信学会論文誌、Ｊ６５−Ｃ，（１９８０）４
９０．］が注目されている。従来本方式では、アルゴン
などの希ガスと酸素ガスの二種類のガスが、二枚の対向
するターゲット間に導入され、５００℃程度に加熱され
た基板上に酸化物超電導体が成膜される。前記二種類の
ガスを合わせたガス圧は１０−”Ｔｏｒｒから１０−”
Ｔｏｒｒ台であり、酸素の圧力％は２０１から５０ｔが
通常選ばれる。しかし、成膜したままの状態では基板上
で酸化反応が十分に起らず、酸素不足の薄膜が得られる
ことが多い。そのため、十分高い超電導転移温度を持つ
薄膜を得るためには、さらに７００℃から８００℃程度
の高温下で一時間程度の酸素雰囲気中焼鈍が必要である
。
ターゲットの組成と薄膜の組成とのずれの少ない対向タ
ーゲット式スパッタリング法［参考文献：星、直性、山
中；電気通信学会論文誌、Ｊ６５−Ｃ，（１９８０）４
９０．］が注目されている。従来本方式では、アルゴン
などの希ガスと酸素ガスの二種類のガスが、二枚の対向
するターゲット間に導入され、５００℃程度に加熱され
た基板上に酸化物超電導体が成膜される。前記二種類の
ガスを合わせたガス圧は１０−”Ｔｏｒｒから１０−”
Ｔｏｒｒ台であり、酸素の圧力％は２０１から５０ｔが
通常選ばれる。しかし、成膜したままの状態では基板上
で酸化反応が十分に起らず、酸素不足の薄膜が得られる
ことが多い。そのため、十分高い超電導転移温度を持つ
薄膜を得るためには、さらに７００℃から８００℃程度
の高温下で一時間程度の酸素雰囲気中焼鈍が必要である
。
［発明が解決しようとする課題］
対向ターゲット式スパッタリング法により酸化物超電導
薄膜を作製する場合、成膜したい酸化物と同じ成分のタ
ーゲットを用いるのが−・船釣である。この場合、通常
のスパッタリング法のようにスパッタリングガスとして
アルゴンガスのみを用いると薄膜中の酸素量が不足する
ので、アルゴンガスと酸素ガスを同時に（混合ガスとし
て一つの導入口より、あるいは別々のガスとして二つの
導入口より）スパッタリングチャンバー内に導入して酸
素を補うという手法（反応性スパッタリング法）が用い
られる。しかしながら、この場合も基板の温度を５００
℃程度に保持しても十分ではなく、６５０℃以上にする
必要がある。基板温度が６５０℃よりも低い場合は、成
膜後に、さらに７００℃から８００℃という高温での酸
素中焼鈍を行なう必要がある。
薄膜を作製する場合、成膜したい酸化物と同じ成分のタ
ーゲットを用いるのが−・船釣である。この場合、通常
のスパッタリング法のようにスパッタリングガスとして
アルゴンガスのみを用いると薄膜中の酸素量が不足する
ので、アルゴンガスと酸素ガスを同時に（混合ガスとし
て一つの導入口より、あるいは別々のガスとして二つの
導入口より）スパッタリングチャンバー内に導入して酸
素を補うという手法（反応性スパッタリング法）が用い
られる。しかしながら、この場合も基板の温度を５００
℃程度に保持しても十分ではなく、６５０℃以上にする
必要がある。基板温度が６５０℃よりも低い場合は、成
膜後に、さらに７００℃から８００℃という高温での酸
素中焼鈍を行なう必要がある。
ところが、酸化物超電導薄膜を作製するためにはＭｇＯ
，５ｒＴｉ０３等の基板材料が必要である。そこで成膜
中あるいは後処理中に基板が加熱されるとこれらの基板
材料と酸化物超電導薄膜との反応が起こり易くなり、超
電導特性の劣化につながる。さらに、酸化物超電導薄膜
をエレクトロニクス等のデバイス回路へ応用する場合に
は、酸化物超電導薄膜の上下にアルミニウム等の種々な
金属膜や酸化珪素等の様々な絶縁膜を被覆しなければな
らない。従って、デバイス回路製造過程に於て、この回
路中の構成要素間の拡散・反応による特性劣化を防ぐた
めには、なるべく低い温度、特に４００℃以下の成膜技
術が必要である。
，５ｒＴｉ０３等の基板材料が必要である。そこで成膜
中あるいは後処理中に基板が加熱されるとこれらの基板
材料と酸化物超電導薄膜との反応が起こり易くなり、超
電導特性の劣化につながる。さらに、酸化物超電導薄膜
をエレクトロニクス等のデバイス回路へ応用する場合に
は、酸化物超電導薄膜の上下にアルミニウム等の種々な
金属膜や酸化珪素等の様々な絶縁膜を被覆しなければな
らない。従って、デバイス回路製造過程に於て、この回
路中の構成要素間の拡散・反応による特性劣化を防ぐた
めには、なるべく低い温度、特に４００℃以下の成膜技
術が必要である。
本発明はかかる問題点を解決し、４００℃程度の低い基
板温度において酸化物超電導薄膜を製造する方法を提供
することを目的とする。
板温度において酸化物超電導薄膜を製造する方法を提供
することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明は、対向ターゲット式スパッタリング法で酸化物
超電導薄膜を製造する場合に、成膜中に基板に波長が２
００ｎｍから３００ｎｍの紫外線を照射することを特徴
とする酸化物超電導薄膜の製造方法である。前記紫外線
を照射する手法として、低圧・水銀ランプあるいは水素
放電管を用いることが可能である。
超電導薄膜を製造する場合に、成膜中に基板に波長が２
００ｎｍから３００ｎｍの紫外線を照射することを特徴
とする酸化物超電導薄膜の製造方法である。前記紫外線
を照射する手法として、低圧・水銀ランプあるいは水素
放電管を用いることが可能である。
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
波長２００止から３００止の紫外線を酸素ガス中に照射
すると、酸素分子（大部分が０□であり、一部活性なオ
ゾン（０３）も存在する）が解離して酸素原子のラジカ
ルを生成しやすいことはよく知られている。この酸素原
子のラジカルは反応性に富み、酸素分子（０２）と結合
して活性なオゾン（０３）の濃度を増す。こうして得ら
れたラジカルやオゾンは、種々の金属原子と反応して酸
化物を形成しやすくなる。そこで、本発明は、対向ター
ゲット式スパッタリング法による酸化物超電導薄膜の製
造時に、基板上に紫外線を照射して基板近傍の酸素ガス
を活性化し、従来の方法よりも低い４００℃の基板温度
に於て酸化反応を促進し、酸化物超電導薄膜を得る手段
を見い出した。
すると、酸素分子（大部分が０□であり、一部活性なオ
ゾン（０３）も存在する）が解離して酸素原子のラジカ
ルを生成しやすいことはよく知られている。この酸素原
子のラジカルは反応性に富み、酸素分子（０２）と結合
して活性なオゾン（０３）の濃度を増す。こうして得ら
れたラジカルやオゾンは、種々の金属原子と反応して酸
化物を形成しやすくなる。そこで、本発明は、対向ター
ゲット式スパッタリング法による酸化物超電導薄膜の製
造時に、基板上に紫外線を照射して基板近傍の酸素ガス
を活性化し、従来の方法よりも低い４００℃の基板温度
に於て酸化反応を促進し、酸化物超電導薄膜を得る手段
を見い出した。
第１図に本発明にかかわる装置の概略図を示す。対向タ
ーゲット式スパッタリング法で酸化物薄膜を作製する場
合、通常二枚のターゲット１．２間にアルゴン等の希ガ
ス５と酸素ガス６を導入する。これらのガスはプラズマ
化してターゲット中の原子をたたき出す。これらの原子
は、ターゲット上あるいはプラズマの外に配置した基板
３近傍の酸素分子、原子との酸化反応を伴ないながら前
記基板上に降り積もる。本発明は、図中７のように、前
Ｊ己基板３上に波長２００ｎｍから３００ｎｍの紫外線
を照射する装置を設置することを特徴とする。
ーゲット式スパッタリング法で酸化物薄膜を作製する場
合、通常二枚のターゲット１．２間にアルゴン等の希ガ
ス５と酸素ガス６を導入する。これらのガスはプラズマ
化してターゲット中の原子をたたき出す。これらの原子
は、ターゲット上あるいはプラズマの外に配置した基板
３近傍の酸素分子、原子との酸化反応を伴ないながら前
記基板上に降り積もる。本発明は、図中７のように、前
Ｊ己基板３上に波長２００ｎｍから３００ｎｍの紫外線
を照射する装置を設置することを特徴とする。
この範囲であれば特定波長の輝線はスペクトルであって
も連続スペクトルであってもかまわない。
も連続スペクトルであってもかまわない。
紫外線の波長が２００ｎｍ未満あるいは３００ｎｍ超の
場合は、酸素原子の解離作用が十分に行なわれないので
好ましくない。
場合は、酸素原子の解離作用が十分に行なわれないので
好ましくない。
赤外線照射装置の具体例としては、例えば特定の波長の
輝線を発する低圧水銀ランプ（２５３，７ｎｍ）や、連
続スペクトル光源である水素放電管が挙げられる。これ
らの装置は真空チェンバーの内部に設置してもよいし、
チェンバーの外部に設置してもよい。後者の場合は石英
窓を通して紫外線を照射する。また紫外線の照射方向は
、基板面に平行でも垂直でもよく、任意である。スパッ
タリング条件としては、アルゴンと酸素を合わせたガス
圧がｌロー３から１Ｏ−２Ｔｏｒｒ台の範囲で、酸素の
圧力％が２０１から５０ｔが選ばれる。スパッタリング
投入パワーは、ターゲットが破損しない範囲ならいくら
でもよい。
輝線を発する低圧水銀ランプ（２５３，７ｎｍ）や、連
続スペクトル光源である水素放電管が挙げられる。これ
らの装置は真空チェンバーの内部に設置してもよいし、
チェンバーの外部に設置してもよい。後者の場合は石英
窓を通して紫外線を照射する。また紫外線の照射方向は
、基板面に平行でも垂直でもよく、任意である。スパッ
タリング条件としては、アルゴンと酸素を合わせたガス
圧がｌロー３から１Ｏ−２Ｔｏｒｒ台の範囲で、酸素の
圧力％が２０１から５０ｔが選ばれる。スパッタリング
投入パワーは、ターゲットが破損しない範囲ならいくら
でもよい。
本発明により作製される酸化物超電導薄膜の種類として
は特に制限はなく、例えばＹＢａ、Ｃｕ、Ｏ，、Ｄｉ２
ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕ＋０．、Ｔ１２Ｈａ２Ｃａ、Ｃｕ、０
．等が用いられる。
は特に制限はなく、例えばＹＢａ、Ｃｕ、Ｏ，、Ｄｉ２
ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕ＋０．、Ｔ１２Ｈａ２Ｃａ、Ｃｕ、０
．等が用いられる。
基板材料も特に制限はない。例えばＭｇＯや５ｒＴｉ０
３の単結晶あるいは多結晶、Ｍｇ、Ｚｒ、Ａｉ、Ｔｉ等
の酸化物中間層を形成した金属基板あるいは半導体基板
が用いられる。
３の単結晶あるいは多結晶、Ｍｇ、Ｚｒ、Ａｉ、Ｔｉ等
の酸化物中間層を形成した金属基板あるいは半導体基板
が用いられる。
［作用］
本発明により、基板温度４００℃という低温での成膜で
後処理が必要なく、酸素の十分供給され良好な超電導特
性（超電導転移温度、臨界電流密度）に示す酸化物超電
導薄膜が得られた。
後処理が必要なく、酸素の十分供給され良好な超電導特
性（超電導転移温度、臨界電流密度）に示す酸化物超電
導薄膜が得られた。
［実施例］
（実施例１）
対向ターゲット式スパッタリング装置内に、１５Ｗの低
圧水銀ランプ（通称殺菌ランプ）を設置し、基板面に４
５度の方向から紫外線を照射した。基板面とランプとの
距離は１０ｃｍである。基板温度は４００℃とした。以
下にその他のスパッタリング条件を示す。
圧水銀ランプ（通称殺菌ランプ）を設置し、基板面に４
５度の方向から紫外線を照射した。基板面とランプとの
距離は１０ｃｍである。基板温度は４００℃とした。以
下にその他のスパッタリング条件を示す。
ターゲット： ＹＢａ２Ｃｕ＋Ｏｘ酸化物焼結体（直径
１００ｍｍ ） 基板：ＭｇＯ＜１００ ）単結晶（１０ｍｍＸ ］Ｏａ
＋ｍｘ Ｏ，５ｍａｓｔ ） スパッタリングガス種類：高純度アルゴン（５０９６）
中高純度酸素（５０％） スパッタリングガス圧カニ ５ ｘ ｔｏ−’Ｔｏｒｒ
高圧印加方式： ＲＦ （１３，５６Ｍ）ｌｚ）スパッ
タリングパワー： １５０ Ｗ 薄膜の厚さは１ミクロンである。得られた薄膜の電気抵
抗の温度依存性を４端子法により測定した結果として、
第２図中の（ａ）に示す。超電導転移温度Ｔｃは８２に
であった。またＸ線回折パターンより、この薄膜は基板
面に垂直な方向にＣ軸が向いた高配向膜であることがわ
かった。
１００ｍｍ ） 基板：ＭｇＯ＜１００ ）単結晶（１０ｍｍＸ ］Ｏａ
＋ｍｘ Ｏ，５ｍａｓｔ ） スパッタリングガス種類：高純度アルゴン（５０９６）
中高純度酸素（５０％） スパッタリングガス圧カニ ５ ｘ ｔｏ−’Ｔｏｒｒ
高圧印加方式： ＲＦ （１３，５６Ｍ）ｌｚ）スパッ
タリングパワー： １５０ Ｗ 薄膜の厚さは１ミクロンである。得られた薄膜の電気抵
抗の温度依存性を４端子法により測定した結果として、
第２図中の（ａ）に示す。超電導転移温度Ｔｃは８２に
であった。またＸ線回折パターンより、この薄膜は基板
面に垂直な方向にＣ軸が向いた高配向膜であることがわ
かった。
（比較例）
紫外線を照射することを除いて、前記実施例１と同じ条
件で成膜した薄膜の電気抵抗の温度依存性を４端子法に
より測定した。その結果を第２図中の（ｂ）で示す。６
０に付近より電気抵抗が下がり始めるが、電気抵抗が零
になる温度（Ｔｃ）は約１５にであった。このようにＴ
ｃは本発明よりかなり低い。
件で成膜した薄膜の電気抵抗の温度依存性を４端子法に
より測定した。その結果を第２図中の（ｂ）で示す。６
０に付近より電気抵抗が下がり始めるが、電気抵抗が零
になる温度（Ｔｃ）は約１５にであった。このようにＴ
ｃは本発明よりかなり低い。
［発明の効果］
本発明により、対向ターゲット式スパッタリング法によ
る酸化物超電導薄膜成膜条件として、最高加熱温度４０
０℃という、従来よりも数百℃も低温での作製が可能と
なった。
る酸化物超電導薄膜成膜条件として、最高加熱温度４０
０℃という、従来よりも数百℃も低温での作製が可能と
なった。
第１図は本発明に係わる装置の概要を示す図である。第
２図は、（ａ）本発明による実施例１の電気抵抗の温度
依存性と、（ｂ）比較例による電気抵抗の温度依存性を
示す図である。
２図は、（ａ）本発明による実施例１の電気抵抗の温度
依存性と、（ｂ）比較例による電気抵抗の温度依存性を
示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、対向ターゲット式スパッタリング法で酸化物超電導
薄膜を製造する方法において、成膜中に基板に波長が２
００ｎｍから３００ｎｍの紫外線を照射することを特徴
とする酸化物超電導薄膜の製造方法。 ２、低圧水銀ランプあるいは水素放電管を用いて紫外線
を基板上に照射することを特徴とする請求項１記載の方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1076713A JPH02255504A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1076713A JPH02255504A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02255504A true JPH02255504A (ja) | 1990-10-16 |
Family
ID=13613188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1076713A Pending JPH02255504A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02255504A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04119905A (ja) * | 1989-08-21 | 1992-04-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜超伝導体および超伝導素子とそれらの製造方法 |
| JP2015128162A (ja) * | 2010-02-12 | 2015-07-09 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 成膜方法 |
-
1989
- 1989-03-30 JP JP1076713A patent/JPH02255504A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04119905A (ja) * | 1989-08-21 | 1992-04-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜超伝導体および超伝導素子とそれらの製造方法 |
| JP2015128162A (ja) * | 2010-02-12 | 2015-07-09 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 成膜方法 |
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