JPH0350196A - 半導体素子製造用超電導セラミック薄膜形成単結晶ウエハー材 - Google Patents
半導体素子製造用超電導セラミック薄膜形成単結晶ウエハー材Info
- Publication number
- JPH0350196A JPH0350196A JP1187154A JP18715489A JPH0350196A JP H0350196 A JPH0350196 A JP H0350196A JP 1187154 A JP1187154 A JP 1187154A JP 18715489 A JP18715489 A JP 18715489A JP H0350196 A JPH0350196 A JP H0350196A
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- Japan
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- thin film
- ceramic thin
- wafer material
- forming
- single crystal
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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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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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〕
この発明は、ＬＳＩやジョセフソン素子などの半導体素
子の製造に用いられる超電導セラミック薄膜形成単結晶
ウェハー材に関するものである。
子の製造に用いられる超電導セラミック薄膜形成単結晶
ウェハー材に関するものである。
従来、例えば原子比で、
Ｔ ｆｌ ２ Ｂ ａ ２ Ｃａ ｔ Ｃｕ ａ Ｏｔ
ｏ−１ｇ２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ４０１２、 Ｔ ｆｌ ｔ Ｂ ａ ２ Ｃａ ＩＣｕ ｓ Ｏｇ、
Ｔｌ ｔ Ｂ ａ ２ Ｃａ ２ Ｃｕ４０ｔｏ１Ｔ１
１Ｂａ２Ｃａ３Ｃｕ５０１２、 のうちのいずれかからなる組成をもったターゲット材を
用い、ＳｌやＧａ−Ａｓなどの単結晶ウェハー材の表面
に、同じく原子比で、 Ｔｉ） ２ Ｂ ａ ２ Ｃａ ｔ ｃ ｕ ２０ ｓ
、Ｔｆｌ ２ Ｂ ａ２Ｃａ２Ｃｕａ ＯｔｏＳＴｇｌ
Ｂａ２ＣａＩＣｕ２０７、 Ｔ１１Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３０９Ｓ のうちのいずれかの組成を有する結晶相を主体とする超
電導セラミック薄膜（以下超電導薄膜という）を、スパ
ッタリング法や物理蒸着法などにて蒸着形成し、ついで
前記薄膜の結晶配向を行なう目的で、赤外線加熱炉を用
い、ＴＩ蒸気を含む雰囲気中、９００℃±２℃の温度に
１０〜３０分保持後急冷の条件で熱処理を施すことによ
り、超電導セラミック薄膜形成単結晶ウェハー材（以下
、超電導薄膜形成ウェハー材という）を製造し、これを
ＬＳＩやジョセフソン素子などの半導体素子の製造に用
いる試みがなされている。
ｏ−１ｇ２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ４０１２、 Ｔ ｆｌ ｔ Ｂ ａ ２ Ｃａ ＩＣｕ ｓ Ｏｇ、
Ｔｌ ｔ Ｂ ａ ２ Ｃａ ２ Ｃｕ４０ｔｏ１Ｔ１
１Ｂａ２Ｃａ３Ｃｕ５０１２、 のうちのいずれかからなる組成をもったターゲット材を
用い、ＳｌやＧａ−Ａｓなどの単結晶ウェハー材の表面
に、同じく原子比で、 Ｔｉ） ２ Ｂ ａ ２ Ｃａ ｔ ｃ ｕ ２０ ｓ
、Ｔｆｌ ２ Ｂ ａ２Ｃａ２Ｃｕａ ＯｔｏＳＴｇｌ
Ｂａ２ＣａＩＣｕ２０７、 Ｔ１１Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３０９Ｓ のうちのいずれかの組成を有する結晶相を主体とする超
電導セラミック薄膜（以下超電導薄膜という）を、スパ
ッタリング法や物理蒸着法などにて蒸着形成し、ついで
前記薄膜の結晶配向を行なう目的で、赤外線加熱炉を用
い、ＴＩ蒸気を含む雰囲気中、９００℃±２℃の温度に
１０〜３０分保持後急冷の条件で熱処理を施すことによ
り、超電導セラミック薄膜形成単結晶ウェハー材（以下
、超電導薄膜形成ウェハー材という）を製造し、これを
ＬＳＩやジョセフソン素子などの半導体素子の製造に用
いる試みがなされている。
一方、近年の半導体素子の高性能化および高密度化に伴
い、超電導薄膜形成ウェハー材における超電導薄膜にも
一段と高い臨界温度（Ｔｃ）をもつことが強く要求され
るようになっている。
い、超電導薄膜形成ウェハー材における超電導薄膜にも
一段と高い臨界温度（Ｔｃ）をもつことが強く要求され
るようになっている。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、超電導
薄膜形成ウェハー材における超電導薄膜の臨界温度の向
上をはかるべく研究を行なった結果、Ｓｌ！Ｇａ−Ａｓ
などの単結晶ウェハー材の表面に、上記の超電導薄膜を
形成するに先だって、中間層として、望ましくは５００
〜２０００人の厚さで、原子比で、 ＴＩ 、Ｂａ２Ｃａｘｏ、（ただし、ｘ：ｌ〜２、Ｙ：
４．５〜５．５）、 ＴＩ；ｌ ２ Ｂ ａ ２ Ｃａ 、 Ｏｖ（ただし、
■＝１〜３、Ｗ：６〜８）、 のうちのいずれかの組成を有する結晶相を主体とするセ
ラミック薄膜を形成しておくと、結晶配向熱処理後の超
電導薄膜形成ウェハー材における超電導薄膜は一段と高
い臨界温度をもつようになるという知見を得たのである
。
薄膜形成ウェハー材における超電導薄膜の臨界温度の向
上をはかるべく研究を行なった結果、Ｓｌ！Ｇａ−Ａｓ
などの単結晶ウェハー材の表面に、上記の超電導薄膜を
形成するに先だって、中間層として、望ましくは５００
〜２０００人の厚さで、原子比で、 ＴＩ 、Ｂａ２Ｃａｘｏ、（ただし、ｘ：ｌ〜２、Ｙ：
４．５〜５．５）、 ＴＩ；ｌ ２ Ｂ ａ ２ Ｃａ 、 Ｏｖ（ただし、
■＝１〜３、Ｗ：６〜８）、 のうちのいずれかの組成を有する結晶相を主体とするセ
ラミック薄膜を形成しておくと、結晶配向熱処理後の超
電導薄膜形成ウェハー材における超電導薄膜は一段と高
い臨界温度をもつようになるという知見を得たのである
。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、ＳＩやＧａ−Ａｓなどの単結晶ウェハー材の表面に
、望ましくは５００〜２０００人の厚さで形成した、原
子比で、 Ｔｊ？１Ｂａ２ＣａｘＯ９（ただし、ｘ：１〜２、ｙ
：４．５〜５．５）、 Ｔ、ｌ！ ２ Ｂ ａ ２ Ｃａ 、 Ｏ、（ただし、
ｖ：１〜３、Ｗ； ６〜８）、 のうちのいずれかの組成を有する結晶相を主体とする中
間セラミック薄膜（以下中間薄膜という）を介して、上
記の超電導薄膜、すなわち原子比で、１ｇ２Ｂａ２Ｃａ
ｌＣｕ２０８、 ＴＤ ２ Ｂ ａｚ Ｃａ２Ｃｕｓ Ｏ＋ｏ−Ｔ ｆｌ
ｌｓ ａ ２ Ｃａ ｒ ｃ ｕ ２０７、Ｔ１１Ｂ
ａ２Ｃａ２Ｃｕ３０９Ｓ １ｇｌＢａ２Ｃａ３Ｃｕ４ｏ１１、 のうちのいずれかの組成を有する結晶相を主体とする超
電導セラミック薄膜を形成してなる超電導薄膜形成ウェ
ハー材に特徴を有するものである。
て、ＳＩやＧａ−Ａｓなどの単結晶ウェハー材の表面に
、望ましくは５００〜２０００人の厚さで形成した、原
子比で、 Ｔｊ？１Ｂａ２ＣａｘＯ９（ただし、ｘ：１〜２、ｙ
：４．５〜５．５）、 Ｔ、ｌ！ ２ Ｂ ａ ２ Ｃａ 、 Ｏ、（ただし、
ｖ：１〜３、Ｗ； ６〜８）、 のうちのいずれかの組成を有する結晶相を主体とする中
間セラミック薄膜（以下中間薄膜という）を介して、上
記の超電導薄膜、すなわち原子比で、１ｇ２Ｂａ２Ｃａ
ｌＣｕ２０８、 ＴＤ ２ Ｂ ａｚ Ｃａ２Ｃｕｓ Ｏ＋ｏ−Ｔ ｆｌ
ｌｓ ａ ２ Ｃａ ｒ ｃ ｕ ２０７、Ｔ１１Ｂ
ａ２Ｃａ２Ｃｕ３０９Ｓ １ｇｌＢａ２Ｃａ３Ｃｕ４ｏ１１、 のうちのいずれかの組成を有する結晶相を主体とする超
電導セラミック薄膜を形成してなる超電導薄膜形成ウェ
ハー材に特徴を有するものである。
なお、この発明の超電導薄膜形成ウェハー材における中
間薄膜の主体を構成する結晶相の組成は、経験的、に定
められたものであって、以下の実施例に比較例として示
されるように、上記の組成範囲から外れると所望の高い
臨界温度を得ることができないものである。
間薄膜の主体を構成する結晶相の組成は、経験的、に定
められたものであって、以下の実施例に比較例として示
されるように、上記の組成範囲から外れると所望の高い
臨界温度を得ることができないものである。
また、この発明の超電導薄膜形成ウェハー材における中
間薄膜の望ましい厚さを５０θ〜２０００人としたのは
、その厚さが５００λ未満では所望の臨界温度向上効果
が得られず、一方その厚さが２０００人を越えても、超
電導薄膜の臨界温度向上効果が飽和し、これ以上の厚さ
の形成は経済的でないという理由にもとづくものである
。
間薄膜の望ましい厚さを５０θ〜２０００人としたのは
、その厚さが５００λ未満では所望の臨界温度向上効果
が得られず、一方その厚さが２０００人を越えても、超
電導薄膜の臨界温度向上効果が飽和し、これ以上の厚さ
の形成は経済的でないという理由にもとづくものである
。
つぎに、この発明の超電導薄膜形成ウェハー材を実施例
により具体的に説明する。
により具体的に説明する。
まず、基板として直径： ５０．ＯｍｍＸ厚さ： ０．
３５ｍｍの８１単結晶ウエハー材を用意し、これを通常
のスパッタリング装置に装若し、直径：１２７ＩＩＩｍ
Ｘ厚さ：６層１の寸法、並びにそれぞれ第１表に示され
る組成をもった中間薄膜形成用ターゲツト材を用い、高
周波型カニ ２００ Ｗ、 真空度： ２０ｍ Ｌ
ｏｒｒｓ雰囲気ガス： Ｏ／ （Ａｒ ＋ ０２ ）
−容量比で１１５、 基板−ターゲツト材間の距離ニア０ｍｍ、基板温度＝６
８０℃、 の条件でスパッタリングを行ない、前記基板の表面に、
実質的にターゲツト材の組成と同一の組成を有し、かつ
それぞれ第１表に示される平均層厚をもった中間薄膜を
形成した後、赤外線加熱炉で、ＴＩ雰囲気中、温度ニア
００℃に１０分間保持後急冷の結晶化熱処理を施し、引
続いて、直径二１２７ｍｍＸ厚さ：６ｍｍの寸法を有し
、かつ同じく第１表に示される組成をもった超電導薄膜
形成用ターゲツト材を用い、 高周波型カニ ２００ Ｗ、 真空度： １０ｍｔ
ｏｒｒｘ雰囲気ガス： Ｏ／ （Ａｒ ＋ ０２ ）
−容量比でＩ／１０、 基板−ターゲツト材間の距離： ７０！１１１％基板温
度ニア２０℃、 の条件でスパッタリングを行ない、上記中間薄膜の上に
、主要結晶相が第１表に示される組成および割合を有し
、かつ第１表に示される平均層厚をもった超電導薄膜を
形成し、さらにこれに、同じく赤外線加熱炉で、Ｔｆｉ
雰囲気中、温度：９００℃に３０分保持後急冷の条件で
結晶配向熱処理を施すことにより本発明超電導薄膜形成
ウニ／％−材１〜６および比較超電導薄膜形成ウェハー
材１〜５をそれぞれ製造した。
３５ｍｍの８１単結晶ウエハー材を用意し、これを通常
のスパッタリング装置に装若し、直径：１２７ＩＩＩｍ
Ｘ厚さ：６層１の寸法、並びにそれぞれ第１表に示され
る組成をもった中間薄膜形成用ターゲツト材を用い、高
周波型カニ ２００ Ｗ、 真空度： ２０ｍ Ｌ
ｏｒｒｓ雰囲気ガス： Ｏ／ （Ａｒ ＋ ０２ ）
−容量比で１１５、 基板−ターゲツト材間の距離ニア０ｍｍ、基板温度＝６
８０℃、 の条件でスパッタリングを行ない、前記基板の表面に、
実質的にターゲツト材の組成と同一の組成を有し、かつ
それぞれ第１表に示される平均層厚をもった中間薄膜を
形成した後、赤外線加熱炉で、ＴＩ雰囲気中、温度ニア
００℃に１０分間保持後急冷の結晶化熱処理を施し、引
続いて、直径二１２７ｍｍＸ厚さ：６ｍｍの寸法を有し
、かつ同じく第１表に示される組成をもった超電導薄膜
形成用ターゲツト材を用い、 高周波型カニ ２００ Ｗ、 真空度： １０ｍｔ
ｏｒｒｘ雰囲気ガス： Ｏ／ （Ａｒ ＋ ０２ ）
−容量比でＩ／１０、 基板−ターゲツト材間の距離： ７０！１１１％基板温
度ニア２０℃、 の条件でスパッタリングを行ない、上記中間薄膜の上に
、主要結晶相が第１表に示される組成および割合を有し
、かつ第１表に示される平均層厚をもった超電導薄膜を
形成し、さらにこれに、同じく赤外線加熱炉で、Ｔｆｉ
雰囲気中、温度：９００℃に３０分保持後急冷の条件で
結晶配向熱処理を施すことにより本発明超電導薄膜形成
ウニ／％−材１〜６および比較超電導薄膜形成ウェハー
材１〜５をそれぞれ製造した。
なお、比較超電導薄膜形成ウェハー材１〜５は、いずれ
も中間薄膜の組成がこの発明の範囲から外れたものであ
る。
も中間薄膜の組成がこの発明の範囲から外れたものであ
る。
ついで、この結果得られた本発明超電導薄膜形成ウェハ
ー材１〜６および比較超電導薄膜形成ウェハー材１〜５
の超電導薄膜の臨界温度（Ｔｃ）を測定した。これらの
結果を第１表に示した。
ー材１〜６および比較超電導薄膜形成ウェハー材１〜５
の超電導薄膜の臨界温度（Ｔｃ）を測定した。これらの
結果を第１表に示した。
第１表に示される結果から、本発明超電導薄膜形成ウェ
ハー材１〜６は、いずれも中間薄膜の形成によって、中
間薄膜の形成がない比較超電導薄膜形成ウェハー材１、
および中間薄膜の組成がこの発明の範囲から外れた比較
超電導薄膜形成ウェハー材２〜５の超電導薄膜に比して
一段と高い臨界温度をもつようになることが明らかであ
る。
ハー材１〜６は、いずれも中間薄膜の形成によって、中
間薄膜の形成がない比較超電導薄膜形成ウェハー材１、
および中間薄膜の組成がこの発明の範囲から外れた比較
超電導薄膜形成ウェハー材２〜５の超電導薄膜に比して
一段と高い臨界温度をもつようになることが明らかであ
る。
上述のように、この発明の超電導セラミック薄膜形成単
結晶ウェハー材は、これを構成する超電導セラミック薄
膜が著しく高い臨界温度を示すので、これより製造され
た半導体素子は、これの高性能化および高密度化に十分
満足して対応することができるようになるなどの工業上
有用な特性を有するのである。
結晶ウェハー材は、これを構成する超電導セラミック薄
膜が著しく高い臨界温度を示すので、これより製造され
た半導体素子は、これの高性能化および高密度化に十分
満足して対応することができるようになるなどの工業上
有用な特性を有するのである。
出願人
三菱金属株式会社
代
理
人
昌
田
和
夫
外１名
Claims (1)
- （１）ＳｉやＧａ−Ａｓなどの単結晶ウェハー材の表面
に、原子比で、 Ｔｌ＿１Ｂａ＿２Ｃａ＿ｘＯ＿ｙ（ただし、ｘ：１〜２
、ｙ：４．５〜５．５）、 Ｔｌ＿２Ｂａ＿２Ｃａ＿ｖＯ＿ｗ（ただし、ｖ：１〜３
、ｗ：６〜８）、 のうちのいずれかの組成を有する結晶相を主体とする中
間セラミック薄膜を介して、同じく原子比で、 Ｔｌ＿２Ｂａ＿２Ｃａ＿１Ｃｕ＿２Ｏ＿８、Ｔｌ＿２Ｂ
ａ＿２Ｃａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿１＿０、Ｔｌ＿１Ｂａ＿２
Ｃａ＿１Ｃｕ＿２Ｏ＿７、Ｔｌ＿１Ｂａ＿２Ｃａ＿２Ｃ
ｕ＿３Ｏ＿９、Ｔｌ＿１Ｂａ＿２Ｃａ＿３Ｃｕ＿４Ｏ＿
１＿１、のうちのいずれかの組成を有する結晶相を主体
とする超電導セラミック薄膜を形成してなる半導体素子
製造用超電導セラミック薄膜形成単結晶ウェハー材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1187154A JP2679276B2 (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 半導体素子製造用超電導セラミック薄膜形成単結晶ウエハー材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1187154A JP2679276B2 (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 半導体素子製造用超電導セラミック薄膜形成単結晶ウエハー材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0350196A true JPH0350196A (ja) | 1991-03-04 |
| JP2679276B2 JP2679276B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=16201069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1187154A Expired - Lifetime JP2679276B2 (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 半導体素子製造用超電導セラミック薄膜形成単結晶ウエハー材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2679276B2 (ja) |
-
1989
- 1989-07-19 JP JP1187154A patent/JP2679276B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2679276B2 (ja) | 1997-11-19 |
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