JPH0354875A - 超電導体回路の形成方法 - Google Patents
超電導体回路の形成方法Info
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- JPH0354875A JPH0354875A JP1191019A JP19101989A JPH0354875A JP H0354875 A JPH0354875 A JP H0354875A JP 1191019 A JP1191019 A JP 1191019A JP 19101989 A JP19101989 A JP 19101989A JP H0354875 A JPH0354875 A JP H0354875A
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- Japan
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- superconductor
- layer
- circuit
- mask pattern
- forming
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0661—Processes performed after copper oxide formation, e.g. patterning
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (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]
本発明は、電子素子、コイル、回路基板等に使用される
超電導体園路の形成方法に関する。
超電導体園路の形成方法に関する。
[従来の挾術及びその課題コ
近年、液体ヘリウム温度の極低温で超電導現象を生じる
金属超電導体に代わり、液体窒素温度以上の温度におい
て超電導現象を生じるセラミック系超電導導体、すなわ
ち、臨界温度T。が液体窒素温度以上であるセラミック
系超電導導体の開発が盛んに行われている。なかでもY
Ba2Cu30r−a (Tc−90〜95K)等の
Y−Ba−Cu−0系(Yを他のレアアースと置換した
ものを含む)や、B i2 S r2CaCu2 0s
,B i2S r2Ca2Cu30,。(Tc −80
〜1 1 0K)等のB t−s r−Ca−Cu−
0系およびTJl’2Ba2CaCu206 * T
ll 2 Ba2 Ca2CUv O+o.T(l B
a2 Ca2Cu30n(Tc =90〜1 25K)
等のTρ−Ba−ca−C u−0系(Bi,Tj7の
一部をpb.sbInで固溶したものを含む)が注目さ
れている。
金属超電導体に代わり、液体窒素温度以上の温度におい
て超電導現象を生じるセラミック系超電導導体、すなわ
ち、臨界温度T。が液体窒素温度以上であるセラミック
系超電導導体の開発が盛んに行われている。なかでもY
Ba2Cu30r−a (Tc−90〜95K)等の
Y−Ba−Cu−0系(Yを他のレアアースと置換した
ものを含む)や、B i2 S r2CaCu2 0s
,B i2S r2Ca2Cu30,。(Tc −80
〜1 1 0K)等のB t−s r−Ca−Cu−
0系およびTJl’2Ba2CaCu206 * T
ll 2 Ba2 Ca2CUv O+o.T(l B
a2 Ca2Cu30n(Tc =90〜1 25K)
等のTρ−Ba−ca−C u−0系(Bi,Tj7の
一部をpb.sbInで固溶したものを含む)が注目さ
れている。
これらのセラミック系超電導導体は、液体窒素温度以上
における臨界温度で優れた電気的特性を発押するため、
例えば、電子素子、電線ケーブル、マグネットコイル、
回路導体、並びに磁気シールド体等の用途に適している
。
における臨界温度で優れた電気的特性を発押するため、
例えば、電子素子、電線ケーブル、マグネットコイル、
回路導体、並びに磁気シールド体等の用途に適している
。
超電導体回路の形成方法は、通常の回路基板導体の形成
方法と同様に、感光性レジスト樹脂を用いてパターン形
成をiテい、このパターンをエッチングマスクとして用
いた湿式或いは乾式のエッチングによって同路を形成す
るものである。
方法と同様に、感光性レジスト樹脂を用いてパターン形
成をiテい、このパターンをエッチングマスクとして用
いた湿式或いは乾式のエッチングによって同路を形成す
るものである。
しかしながら、この形成方法は、エッチングの際に起こ
るオーバーエッチやサイドエッチによって回路部を損傷
させて導体としての特性に悪影響を及ぼしたり、得られ
る回路部の寸法誤差を生じさせたりする欠点を有する。
るオーバーエッチやサイドエッチによって回路部を損傷
させて導体としての特性に悪影響を及ぼしたり、得られ
る回路部の寸法誤差を生じさせたりする欠点を有する。
また、非回路部はエッチングで除去することにより形戊
されているので、回路部と非回路部で段差が生じ、基板
としての平坦度が悪くなり、基板上に素子等を設ける際
に問題となる。このため、非回路部に絶縁物を形成して
回路部と非回路部の段差を小さくする作業が必要となる
。
されているので、回路部と非回路部で段差が生じ、基板
としての平坦度が悪くなり、基板上に素子等を設ける際
に問題となる。このため、非回路部に絶縁物を形成して
回路部と非回路部の段差を小さくする作業が必要となる
。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、多層
形成が可能で、平坦度が良く、サイドエッチ等のエッチ
ング特有の問題が発土せず、所望の微細パターンを迅速
に形成でき、しかも、TC(臨弄温度)が液体窒素温度
以上で冷却の容易な、電子機器等の用途に適するセラミ
ック系超電導体に適応できる超電導体回路の形成方法を
提供することを目的とする。
形成が可能で、平坦度が良く、サイドエッチ等のエッチ
ング特有の問題が発土せず、所望の微細パターンを迅速
に形成でき、しかも、TC(臨弄温度)が液体窒素温度
以上で冷却の容易な、電子機器等の用途に適するセラミ
ック系超電導体に適応できる超電導体回路の形成方法を
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、超電導体層上に、マスクパターンを形成する
工程と、マスクパターンが形成された該超電導体層に超
電導体変性元素を含有する被着層を形戊する工程と、該
被着層中の超電導体変性元素を超電導体層に拡散させて
非超電導体層に女性させる工程とを具備することを特徴
とする。
工程と、マスクパターンが形成された該超電導体層に超
電導体変性元素を含有する被着層を形戊する工程と、該
被着層中の超電導体変性元素を超電導体層に拡散させて
非超電導体層に女性させる工程とを具備することを特徴
とする。
また、本発明は、部分的に変性した超電導体層上に、2
層目の超電導体層を形成し、この上にマスクパターンを
形成する工程と、マスクパターンが形成された該超電導
体層に超電導体変性元素を含有する被着層を形成する工
程と、該被着層巾の超電導体変性元素を超電導体層に拡
散させて非超電導体層に変性させる工程を順次繰り返し
施して多層超電導体回路を形成せしめることを特徴とす
る。
層目の超電導体層を形成し、この上にマスクパターンを
形成する工程と、マスクパターンが形成された該超電導
体層に超電導体変性元素を含有する被着層を形成する工
程と、該被着層巾の超電導体変性元素を超電導体層に拡
散させて非超電導体層に変性させる工程を順次繰り返し
施して多層超電導体回路を形成せしめることを特徴とす
る。
ここで、マスクパターンを形成する方法は、フォトリソ
グラフィー法等の通常行われているものである。
グラフィー法等の通常行われているものである。
超電導体層の超電導体は、セラミック系の超電導体であ
ってもよいし、Nb,NbTi等の金属系の超電導体で
あってもよい。
ってもよいし、Nb,NbTi等の金属系の超電導体で
あってもよい。
超電導体変性元素を含有する被着層を形成する方法は、
一般に薄膜を形成させる方法であればよく、スパッタリ
ング、蒸着、イオンプレーテイング等が挙げられる。ま
た、披着層の厚さは、超電導体層を変性させてT。等の
物理的特性を変化させることができるように設定する。
一般に薄膜を形成させる方法であればよく、スパッタリ
ング、蒸着、イオンプレーテイング等が挙げられる。ま
た、披着層の厚さは、超電導体層を変性させてT。等の
物理的特性を変化させることができるように設定する。
前記に示すようなセラミックス系超電導体では、特定の
元素を選ぶことによって薄い膜厚で大幅に超電導体の物
理的特性を変化させることができる。
元素を選ぶことによって薄い膜厚で大幅に超電導体の物
理的特性を変化させることができる。
超電導体変性元素を含有する披百層ψの変性元素は、所
定の処理を施すことによって、超電導体中に拡散し、超
電導体を変性できるもの、例えば、超電導体のTcを変
化させることができるものであればよい。このようなも
のとして、Zn,A,Q,Ga,FeSCo,NiSL
a,Cd,並びにBe等が挙げられる。
定の処理を施すことによって、超電導体中に拡散し、超
電導体を変性できるもの、例えば、超電導体のTcを変
化させることができるものであればよい。このようなも
のとして、Zn,A,Q,Ga,FeSCo,NiSL
a,Cd,並びにBe等が挙げられる。
超電導体変性元素を含有する被着層中の変性元素を超電
導体層に拡散させる方法は、容易に、且つ、迅速に超電
導体中に拡散できるものであればよい。このような方法
として、加熱拡散処理等が挙げられる。
導体層に拡散させる方法は、容易に、且つ、迅速に超電
導体中に拡散できるものであればよい。このような方法
として、加熱拡散処理等が挙げられる。
さらに、部分的に変性した超電導体層上に2層目の超電
導体層を形成し、この上にマスクパターンを形成して、
さらに、超電導体変性元素を含有する披着層を設けて、
1層目と同様に該被着層巾の変性元素を2層目の超電導
体層に拡散させることによって、2層以上の多層超電導
体回路を形成してもよい。この場合、1つの超電導体層
中に拡散させた超電導体変性元素を含有する被着層由の
変性元素を他の超電導体層にまで拡散させないように、
1つの超電導体層とその上に設ける他の超電導体層との
間にバッファ層を設けてもよい。バッファ層は、超電導
体と整合性の良い結晶構造を持つものであればよ<、M
gO,S rTiO.、A,17 Gap3、Zn02
、BaZ ro3、LaA4202等が挙げられる。
導体層を形成し、この上にマスクパターンを形成して、
さらに、超電導体変性元素を含有する披着層を設けて、
1層目と同様に該被着層巾の変性元素を2層目の超電導
体層に拡散させることによって、2層以上の多層超電導
体回路を形成してもよい。この場合、1つの超電導体層
中に拡散させた超電導体変性元素を含有する被着層由の
変性元素を他の超電導体層にまで拡散させないように、
1つの超電導体層とその上に設ける他の超電導体層との
間にバッファ層を設けてもよい。バッファ層は、超電導
体と整合性の良い結晶構造を持つものであればよ<、M
gO,S rTiO.、A,17 Gap3、Zn02
、BaZ ro3、LaA4202等が挙げられる。
なお、各層間の導通は、第1図に示すように、基板10
上に形成された第1層の回路部11、非回路部12のう
ち、非回路部12のみにバッファ層13を設け、第2層
の回路部14を第1層の回路部11と重ねるようにして
形成することにより容易に行われる。
上に形成された第1層の回路部11、非回路部12のう
ち、非回路部12のみにバッファ層13を設け、第2層
の回路部14を第1層の回路部11と重ねるようにして
形成することにより容易に行われる。
[作 用]
本発明の超電導体回路の形成方法は、超電導体鳩にマス
クパターンを形成し、その上に超電導体変性元素を含有
する披着層を設け、該被着層中の変性元素を加熱等の方
法によって拡散させて当該部分の超電導体を選択的に変
性している。この結果、超電導体層の非回路部のT。が
液体窒素温度である77K未満に低下して、超電導現象
が起こる77Kにおいては、非回路部の電気抵抗が大き
くなる。これにより、その超電導体のTcにおいて回路
部のみが導体となり、超電導体回路が形成されることに
なる。
クパターンを形成し、その上に超電導体変性元素を含有
する披着層を設け、該被着層中の変性元素を加熱等の方
法によって拡散させて当該部分の超電導体を選択的に変
性している。この結果、超電導体層の非回路部のT。が
液体窒素温度である77K未満に低下して、超電導現象
が起こる77Kにおいては、非回路部の電気抵抗が大き
くなる。これにより、その超電導体のTcにおいて回路
部のみが導体となり、超電導体回路が形成されることに
なる。
このように、本発明の方法によると、エッチングを施さ
ないため回路面が平坦であり、容易に多層超電導体回路
構造にすることができる。この場合、特定元素を拡散さ
せた非回路部も超電導体と近似した結晶構造を有するの
で、次層をエビタキシャル状に配向させて成膜すること
ができる。さらに、この形成方法によれば、実用的とさ
れる結情軸のC軸を基板に垂直に配向させて成膜するこ
とを多層にわたって実現することができる。これによっ
て、得られた超電導体層が2次元性等の異方性の結晶構
造を有し、良好な超電導性を発揮することができる。
ないため回路面が平坦であり、容易に多層超電導体回路
構造にすることができる。この場合、特定元素を拡散さ
せた非回路部も超電導体と近似した結晶構造を有するの
で、次層をエビタキシャル状に配向させて成膜すること
ができる。さらに、この形成方法によれば、実用的とさ
れる結情軸のC軸を基板に垂直に配向させて成膜するこ
とを多層にわたって実現することができる。これによっ
て、得られた超電導体層が2次元性等の異方性の結晶構
造を有し、良好な超電導性を発揮することができる。
[実施例]
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
?施例1
マグネトロンスパッタリング装置にMgO(100)基
板を取り付け、セラミックス系超電導体のYBa,■C
u2■OX夕一ゲットを用いて、基板を650℃に加熱
しながらYB a2Cu2■Oxをスパッタリングし、
基板上に厚さ0.3μmの超電導体層を設けた。なお、
スパッタリングの条件は、電力250W、雰囲気ガス圧
力1 0 0mTorr (A r.+ 5 0%0
2)でC軸配向で行った。第2図(a)は、超電導体層
を設けた基板の断面図である。図中20は基板であり、
21は超電導体層である。超電導体層を設けた基板を9
00℃で30分間加熱し、その後、2℃/ Inin.
の割合で徐冷した。
板を取り付け、セラミックス系超電導体のYBa,■C
u2■OX夕一ゲットを用いて、基板を650℃に加熱
しながらYB a2Cu2■Oxをスパッタリングし、
基板上に厚さ0.3μmの超電導体層を設けた。なお、
スパッタリングの条件は、電力250W、雰囲気ガス圧
力1 0 0mTorr (A r.+ 5 0%0
2)でC軸配向で行った。第2図(a)は、超電導体層
を設けた基板の断面図である。図中20は基板であり、
21は超電導体層である。超電導体層を設けた基板を9
00℃で30分間加熱し、その後、2℃/ Inin.
の割合で徐冷した。
次に、超電導体層21上に感光性レジスト樹脂を用いて
、通常のレジスト塗布および露光を行うことにより、形
状が幅4μm1長さ100μmでその両端部に100μ
m角のパッドを有するマスクパターン22を形成した。
、通常のレジスト塗布および露光を行うことにより、形
状が幅4μm1長さ100μmでその両端部に100μ
m角のパッドを有するマスクパターン22を形成した。
マスクパターン22を設けた基板20上全面に前記と同
様にスパッタリングにより、Znを厚さ0.04μmで
被着させた。第2図(b)は、被着層を設けた基仮の断
面図である。図中23aは回路部予定領域のZn層、2
3bは非回路部予定領域上のZn層であり、両者は段切
れしている。
様にスパッタリングにより、Znを厚さ0.04μmで
被着させた。第2図(b)は、被着層を設けた基仮の断
面図である。図中23aは回路部予定領域のZn層、2
3bは非回路部予定領域上のZn層であり、両者は段切
れしている。
その後、マスクパターン22をその上に彼着しているZ
n層23aと共にリフトオフし、マスクパターン22リ
フトオフ後の基板20をAr気流中において450℃で
2時間加熱し、続いて雰囲気ガスを02気流に置換して
500℃で4時間加熱して、Znを超電導体層21中に
拡散させた。このようにして超電導体回路を形成した。
n層23aと共にリフトオフし、マスクパターン22リ
フトオフ後の基板20をAr気流中において450℃で
2時間加熱し、続いて雰囲気ガスを02気流に置換して
500℃で4時間加熱して、Znを超電導体層21中に
拡散させた。このようにして超電導体回路を形成した。
第2図(c)は、Zn層リフトオフ後の基板の断面図で
あり、第2図(d)は、加熱拡散後の基板の断面図であ
る。第2図(d)中24は回路部であり、25は非回路
部である。
あり、第2図(d)は、加熱拡散後の基板の断面図であ
る。第2図(d)中24は回路部であり、25は非回路
部である。
得られた超電導体回路の回路部のTcは85K、Jc
(電流密度)は77Kにおいて1.3×106A/c
−であった。また、超電導体回路の非回路部のT。は、
ON状態において30Kであり、電気抵抗が0であるT
cのOFF状態は4.2Kまで実測できなかった。なお
、回路部、非回路部をX線回折装置により解析したとこ
ろ両者ともC軸配向をして戊膜されていた。
(電流密度)は77Kにおいて1.3×106A/c
−であった。また、超電導体回路の非回路部のT。は、
ON状態において30Kであり、電気抵抗が0であるT
cのOFF状態は4.2Kまで実測できなかった。なお
、回路部、非回路部をX線回折装置により解析したとこ
ろ両者ともC軸配向をして戊膜されていた。
丈施例2
厚さ0.04μmのZn層に代えて厚さ0.03μmの
Afi層にすること除いて、実施例1と同様にしてY
B a 2.I C u 2.2 0xの超電導体回路
を形成した。
Afi層にすること除いて、実施例1と同様にしてY
B a 2.I C u 2.2 0xの超電導体回路
を形成した。
得られた超電導体回路の回路部のTcは85K1Jcは
77Kにおいて1.2X106A/c−であった。また
、超電導体回路の非回路部のT。は、ON状態において
55Kであり、OFF状態において15Kであった。
77Kにおいて1.2X106A/c−であった。また
、超電導体回路の非回路部のT。は、ON状態において
55Kであり、OFF状態において15Kであった。
実施例3
実施例1と同様にして第1層のYB a2Cu220.
の超電導体回路を形成した。
の超電導体回路を形成した。
次に、第1層の超電導体回路上全面にバッファ層として
SrTiO.を厚さ0.05μmで彼着した。バッファ
層上に実施例1と同様にして、第2層のY B a 2
,I C Ll 2.2 0xの超電導体回路を厚さ0
.03μmで形成した。第3図は、第2層の超電導体回
路形成後の基板の断面図である。図中26はバッファ層
であり、27は第2層の回路部、28は第2層の非回路
部である。
SrTiO.を厚さ0.05μmで彼着した。バッファ
層上に実施例1と同様にして、第2層のY B a 2
,I C Ll 2.2 0xの超電導体回路を厚さ0
.03μmで形成した。第3図は、第2層の超電導体回
路形成後の基板の断面図である。図中26はバッファ層
であり、27は第2層の回路部、28は第2層の非回路
部である。
得られた超電導体回路の回路部のTcは84K、Jcは
77Kにおいて1.05X106A/cJであった。
77Kにおいて1.05X106A/cJであった。
実施例4
バッファ層を設けることを除いて実施例3と同様にして
2層の超電導体回路を形成した。
2層の超電導体回路を形成した。
得られた超電導体同路の同路部のTcは84K1Jcは
77Kにおいて0. 8 5 X 1 06A/c−で
あった。
77Kにおいて0. 8 5 X 1 06A/c−で
あった。
[発明の効果]
以上説明した如く、本発明の超電導体回路の形戊方法は
、平坦度が良く、サイドエッチ等のエッチング特有の問
題が発生せず、所望の微細パタンを追速に形成できるも
のであり、多層回路の形成に適しており、超電導応用機
器の高度化を可能にするものである。
、平坦度が良く、サイドエッチ等のエッチング特有の問
題が発生せず、所望の微細パタンを追速に形成できるも
のであり、多層回路の形成に適しており、超電導応用機
器の高度化を可能にするものである。
第1図、第3図は本発明の超電導体回路の形成方法によ
って得られた多層回路の断面図、第2図(a)〜第2図
(d)は本発明の超電導回路の形成方法の工程ごとの断
面図である。 10.20・・・基板、11.24・・・回路部、12
,25・・・非回路部、13.26・・・バツファ層、
1427・・・第2層の回路部、21・・・超電導体層
、22・・・レジスト層、23a・・・回路部予定領域
のZn層、23b・・・非回路部予定領域のZn層、2
8・・・第2層の非回路部。
って得られた多層回路の断面図、第2図(a)〜第2図
(d)は本発明の超電導回路の形成方法の工程ごとの断
面図である。 10.20・・・基板、11.24・・・回路部、12
,25・・・非回路部、13.26・・・バツファ層、
1427・・・第2層の回路部、21・・・超電導体層
、22・・・レジスト層、23a・・・回路部予定領域
のZn層、23b・・・非回路部予定領域のZn層、2
8・・・第2層の非回路部。
Claims (2)
- (1)超電導体層上に、マスクパターンを形成する工程
と、マスクパターンが形成された該超電導体層に超電導
体変性元素を含有する被着層を形成する工程と、該被着
層巾の超電導体変性元素を超電導体層に拡散させて非超
電導体層に変性させる工程とを具備することを特徴とす
る超電導体回路の形成方法。 - (2)部分的に変性した超電導体層上に、2層目の超電
導体層を形成し、この上にマスクパターンを形成する工
程と、マスクパターンが形成された該超電導体層に超電
導体変性元素を含有する被着層を形成する工程と、該被
着層中の超電導体変性元素を超電導体層に拡散させて非
超電導体層に変性させる工程を順次繰り返し施して多層
超電導体回路を形成せしめることを特徴とする超電導体
回路の形成方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1191019A JPH0354875A (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 超電導体回路の形成方法 |
| KR1019900011216A KR910003751A (ko) | 1989-07-24 | 1990-07-23 | 초전도체 회로의 형성방법 |
| EP90114151A EP0410373B1 (en) | 1989-07-24 | 1990-07-24 | Method for forming a superconducting circuit |
| DE69015721T DE69015721T2 (de) | 1989-07-24 | 1990-07-24 | Verfahren zur Herstellung einer supraleitenden Schaltung. |
| US07/831,006 US5229360A (en) | 1989-07-24 | 1992-02-06 | Method for forming a multilayer superconducting circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1191019A JPH0354875A (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 超電導体回路の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0354875A true JPH0354875A (ja) | 1991-03-08 |
Family
ID=16267535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1191019A Pending JPH0354875A (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 超電導体回路の形成方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0410373B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0354875A (ja) |
| KR (1) | KR910003751A (ja) |
| DE (1) | DE69015721T2 (ja) |
Cited By (1)
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