JPH04167577A - 超電導配線の作製方法 - Google Patents
超電導配線の作製方法Info
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- JPH04167577A JPH04167577A JP2294294A JP29429490A JPH04167577A JP H04167577 A JPH04167577 A JP H04167577A JP 2294294 A JP2294294 A JP 2294294A JP 29429490 A JP29429490 A JP 29429490A JP H04167577 A JPH04167577 A JP H04167577A
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Classifications
-
- 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
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Manufacturing Of Printed Circuit Boards (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＾超電導配線の作製方法に関する。より詳細に
は、本発明は、基板上に搭載された酸化物超電導薄膜に
より形成された超電導配線を作製する方法であって、配
線の平坦化に有利な新規な方法に関する。
は、本発明は、基板上に搭載された酸化物超電導薄膜に
より形成された超電導配線を作製する方法であって、配
線の平坦化に有利な新規な方法に関する。
従来の技術
従来知られていた超電導材料は、一般に液体ヘリウムの
沸点以下の極低温でしか超電導体にならなかったので、
これを実用的に利用することはあまり考えられていなか
った。しかしながら、［：Ｌａ。
沸点以下の極低温でしか超電導体にならなかったので、
これを実用的に利用することはあまり考えられていなか
った。しかしながら、［：Ｌａ。
Ｂａ） ２ＣＬＩ０４あるいはＣＬａ、 ＳｒＥ ２Ｃ
ＬＩ０４等の複合酸化物焼結体が高い臨界温度を有する
超電導材料であることが１９８６年に見出されて以来、
Ｙ −Ｂａ −Ｃｕ系あるいはＢｉ −Ｃａ−３ｒ−Ｃ
ｕ系等の複合酸化物が極めて高い温度範囲で超電導特性
を示すことが次次に確認された。このような高い温度で
超電導特性を示す超電導材料は廉価な液体窒素を冷却媒
体として使用することができるので、超電導技術の応用
が俄かに現実的な課題として検討されるようになった。
ＬＩ０４等の複合酸化物焼結体が高い臨界温度を有する
超電導材料であることが１９８６年に見出されて以来、
Ｙ −Ｂａ −Ｃｕ系あるいはＢｉ −Ｃａ−３ｒ−Ｃ
ｕ系等の複合酸化物が極めて高い温度範囲で超電導特性
を示すことが次次に確認された。このような高い温度で
超電導特性を示す超電導材料は廉価な液体窒素を冷却媒
体として使用することができるので、超電導技術の応用
が俄かに現実的な課題として検討されるようになった。
当初、これらの複合酸化物系超電導材料は、固相反応法
による焼結体として合成されていたが、その後の研究の
進捗により、今日では、種々の方法により薄膜として作
製することで、極狛で品質の高いものが得られるように
なってきた。そこで、酸化物超電導薄膜により、赤外線
センサ、トランジスタ等の種々の素子や、これらの素子
を組み合わせて構成される集積回路等の開発が各方面で
検討されている。
による焼結体として合成されていたが、その後の研究の
進捗により、今日では、種々の方法により薄膜として作
製することで、極狛で品質の高いものが得られるように
なってきた。そこで、酸化物超電導薄膜により、赤外線
センサ、トランジスタ等の種々の素子や、これらの素子
を組み合わせて構成される集積回路等の開発が各方面で
検討されている。
発明が解決しようとする課題
酸化物超電導薄膜により形成された超電導電流路を含む
超電導回路においては、その配線も酸化物超電導薄膜に
より形成することが考えられるが、実際には、集積回路
中の配線を酸化物超電導薄膜により形成する具体的な技
術は確立されていない。
超電導回路においては、その配線も酸化物超電導薄膜に
より形成することが考えられるが、実際には、集積回路
中の配線を酸化物超電導薄膜により形成する具体的な技
術は確立されていない。
そこで、本発明は、上ｇ己従来技術の問題点を解決し、
酸化物超電導薄膜を材料として形成された超電導配線の
新規な作製方法を提供することをその目的としている。
酸化物超電導薄膜を材料として形成された超電導配線の
新規な作製方法を提供することをその目的としている。
課題を解決するための手段
即ち、本発明に従うと、基板上に搭載された酸化物超電
導薄膜により形成された超電導電配線を作製する方法で
あって、基板上全体に、該基板の成膜面に対して結晶の
ａ軸が直角に配向した酸化物超電導薄膜を成膜する工程
と、該酸化物超電導薄膜上に、酸素を透過しない材料に
より形成され、所望の配線パターンに従ってパターニン
グされた障壁層を形成する工程と、該障壁層を搭載した
酸化物超電導薄膜を脱酸素処理に付す工程とを含むこと
を特徴とする超電導配線の作製方法が提供される。
導薄膜により形成された超電導電配線を作製する方法で
あって、基板上全体に、該基板の成膜面に対して結晶の
ａ軸が直角に配向した酸化物超電導薄膜を成膜する工程
と、該酸化物超電導薄膜上に、酸素を透過しない材料に
より形成され、所望の配線パターンに従ってパターニン
グされた障壁層を形成する工程と、該障壁層を搭載した
酸化物超電導薄膜を脱酸素処理に付す工程とを含むこと
を特徴とする超電導配線の作製方法が提供される。
作用
本発明に係る超電導配線の作製方法は、基板上全体に一
旦形成された酸化物超電導薄膜に対して、所望のパター
ンに従ってパターニングした障壁層を形成した上で脱酸
素処理を行ってパターニングすることをその主要な特徴
としている。
旦形成された酸化物超電導薄膜に対して、所望のパター
ンに従ってパターニングした障壁層を形成した上で脱酸
素処理を行ってパターニングすることをその主要な特徴
としている。
即ち、酸化物超電導薄膜を材料として超電導配線を作製
する場合、一般的には、超電導薄膜自体をエツチング等
によりパターニングして配線化することが一般的である
。しかしながら、このような方法で作製した超電導配線
は、表面が平坦ではなく、更に、−旦作製した後に配線
の表面を平坦化することは難しい。
する場合、一般的には、超電導薄膜自体をエツチング等
によりパターニングして配線化することが一般的である
。しかしながら、このような方法で作製した超電導配線
は、表面が平坦ではなく、更に、−旦作製した後に配線
の表面を平坦化することは難しい。
これに対して、本発明に係る方法は、酸化物超電導薄膜
上に、酸素の透過に対して有効な障壁となる材料により
、所望の配線パターンに従ってパターニングされた障壁
層を形成した後、酸化物超電導薄膜の脱酸素処理を行っ
て超電導配線のパターニングを行う。
上に、酸素の透過に対して有効な障壁となる材料により
、所望の配線パターンに従ってパターニングされた障壁
層を形成した後、酸化物超電導薄膜の脱酸素処理を行っ
て超電導配線のパターニングを行う。
このような方法によれば、−旦形成した酸化物超電導薄
膜を物理的に除去するような加工を伴わないので、超電
導配線の表面は平坦である。従って、この超電導配線上
に他の層を形成する場合にも、また、他の素子を搭載す
る場合にも、取扱いは非常に容易である。
膜を物理的に除去するような加工を伴わないので、超電
導配線の表面は平坦である。従って、この超電導配線上
に他の層を形成する場合にも、また、他の素子を搭載す
る場合にも、取扱いは非常に容易である。
ここで、本発明者等の知見によれば、酸化物超電導薄膜
内での酸素の拡散速度は、Ｃ軸方向には遅く、Ｃ軸方向
に速いことが判明している。そこで、上述のような本発
明に係る超電導配線の作製方法においては、超電導配線
となる酸化物超電導薄膜として、ａ軸配向膜を使用する
ことが有利である。即ち、ａ軸配向膜を使用することに
より、処理時間を短縮することができると共に、微細な
パターニングが可能になる。
内での酸素の拡散速度は、Ｃ軸方向には遅く、Ｃ軸方向
に速いことが判明している。そこで、上述のような本発
明に係る超電導配線の作製方法においては、超電導配線
となる酸化物超電導薄膜として、ａ軸配向膜を使用する
ことが有利である。即ち、ａ軸配向膜を使用することに
より、処理時間を短縮することができると共に、微細な
パターニングが可能になる。
以上のような本発明に係る方法は、Ｙ −Ｂａ −［：
ｕ−〇系、Ｂｉ −３ｒ −Ｃａ−Ｃｕ−○系、ＴＩ
−Ｂａ −Ｃａ −Ｃｕ−０系等の複合酸化物超電導材
料の薄膜による超電導配線の作製に適用することができ
る。
ｕ−〇系、Ｂｉ −３ｒ −Ｃａ−Ｃｕ−○系、ＴＩ
−Ｂａ −Ｃａ −Ｃｕ−０系等の複合酸化物超電導材
料の薄膜による超電導配線の作製に適用することができ
る。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが
、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎず、本発明の技
術的範囲を何ら限定するものではない。
、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎず、本発明の技
術的範囲を何ら限定するものではない。
実施例
第１図は、本発明に係る超電導配線の作製方法を工程毎
に示した図である。
に示した図である。
まず、第１図（ａ）に示すような平坦な基板１を用意す
る。本実施例では、ＭｇＯ単結晶基板を、（１００）面
を成膜面として使用したが、その他、ＣｄＮｄＡ１０．
（００１）基板等を使用できる。また、適切なバッフ
ァ層を搭載した８１基板等も使用できる。
る。本実施例では、ＭｇＯ単結晶基板を、（１００）面
を成膜面として使用したが、その他、ＣｄＮｄＡ１０．
（００１）基板等を使用できる。また、適切なバッフ
ァ層を搭載した８１基板等も使用できる。
上述のような基板１に対して、第１図（ｂ）に示すよう
に、厚さ２００ｎｍ以上の酸化物超電導薄膜２を成膜し
た。成膜は、オファクシススバッタリング法や反応性蒸
着法により成膜することができるが、本実施例では、＾
ｒと０２とを９＝１の割合で混合した１０Ｐａのスパッ
タガスの下で、オファクシススバッタリング法により成
膜した。基板温度は６５０℃を越えないようにし、形成
された酸化物超電導薄膜がａ軸配向するようにした。
に、厚さ２００ｎｍ以上の酸化物超電導薄膜２を成膜し
た。成膜は、オファクシススバッタリング法や反応性蒸
着法により成膜することができるが、本実施例では、＾
ｒと０２とを９＝１の割合で混合した１０Ｐａのスパッ
タガスの下で、オファクシススバッタリング法により成
膜した。基板温度は６５０℃を越えないようにし、形成
された酸化物超電導薄膜がａ軸配向するようにした。
次に、第１図（Ｃ）に示すように、酸化物超電導薄膜２
上に、障壁層３を成膜する。障壁層３の材料としては、
ＭｇＯ、ＳｉＮ、＾Ｕ等を適宜選択して使用することが
できる。
上に、障壁層３を成膜する。障壁層３の材料としては、
ＭｇＯ、ＳｉＮ、＾Ｕ等を適宜選択して使用することが
できる。
次に、第１図（６）に示すように、公知のフォトリソグ
ラフィ法により、障壁層３をパターニングする。ここで
障壁層３に形成するパターンは、二連的に必要な超電導
配線の配線パターンと同じものである。こうして、酸化
物超電導薄膜２上には、超電導配線と同じパターンにパ
ターニングされた障壁層３ａが形成される。
ラフィ法により、障壁層３をパターニングする。ここで
障壁層３に形成するパターンは、二連的に必要な超電導
配線の配線パターンと同じものである。こうして、酸化
物超電導薄膜２上には、超電導配線と同じパターンにパ
ターニングされた障壁層３ａが形成される。
続いて、パターニングされた障壁層３ａを搭載した酸化
物超電導薄膜２に対して、第１図（ｅ）に示すように脱
酸素処理を行う。本実施例では、脱酸素処理として、超
高真空雰囲気中で基板を４００℃未満に加熱して１時間
保持する処理を行った。このような処理により、酸化物
超電導薄膜２中には絶縁化領域２ａが形成される。換言
すれば、障壁層３ａによりマスクされていた領域は絶縁
化されず、この領域が超電導配線となる。
物超電導薄膜２に対して、第１図（ｅ）に示すように脱
酸素処理を行う。本実施例では、脱酸素処理として、超
高真空雰囲気中で基板を４００℃未満に加熱して１時間
保持する処理を行った。このような処理により、酸化物
超電導薄膜２中には絶縁化領域２ａが形成される。換言
すれば、障壁層３ａによりマスクされていた領域は絶縁
化されず、この領域が超電導配線となる。
こうして形成された超電導配線をそのまま単層で使用す
る場合は、第１図（ｆ−１） に示すように、障壁層３
ａを除去した後に、適切な保護層４により酸化物超電導
薄膜２の表面を被覆して使用することが好ましい。
る場合は、第１図（ｆ−１） に示すように、障壁層３
ａを除去した後に、適切な保護層４により酸化物超電導
薄膜２の表面を被覆して使用することが好ましい。
一方、更に上層に酸化物超電導薄膜を成膜して多層構造
の回路を作製する場合は、以下のような形成方法も実施
できる。
の回路を作製する場合は、以下のような形成方法も実施
できる。
即ち、第１図（ｅ）に示した工程の後に、第１図（ｆ−
２） に示すように、障壁層３ａを残したまま、保護層
４を全体に形成する。続いて、第１図（（イ）に示すよ
うに、保護層４と障壁層３ａとを併せてエッチバックし
表面を平坦化する。このとき、表面に残る保護層４およ
び障壁層３ａは、できるだけ薄くすることが有利である
。尚、エッチバック処理は、反応性イオンエツチングや
イオンミリング等の方法を有利に適用することができる
。
２） に示すように、障壁層３ａを残したまま、保護層
４を全体に形成する。続いて、第１図（（イ）に示すよ
うに、保護層４と障壁層３ａとを併せてエッチバックし
表面を平坦化する。このとき、表面に残る保護層４およ
び障壁層３ａは、できるだけ薄くすることが有利である
。尚、エッチバック処理は、反応性イオンエツチングや
イオンミリング等の方法を有利に適用することができる
。
最後に、第１図口に示すように、上層の配線または素子
の材料となる第２の酸化物超電導薄膜を成膜する。
の材料となる第２の酸化物超電導薄膜を成膜する。
このとき、保護層４は、層間絶縁膜として機能する。ま
た、第１の酸化物超電導薄膜２上に残る障壁層３ａを充
分に薄くしておくことにより、第１の酸化物超電導薄膜
２による超電導配線ど、第２の超電導薄膜５とを、近接
効果で実質的に接続させることもできる。このためには
、残留する障壁層３ａの厚さを充分に薄くする必要があ
る。また、障壁層３ａの材料として絶縁体を使用した場
合は、トンネル効果が得られるように、残留する障壁層
３ａの厚さをｌＱｎｍ以下とすることが望ましい。
た、第１の酸化物超電導薄膜２上に残る障壁層３ａを充
分に薄くしておくことにより、第１の酸化物超電導薄膜
２による超電導配線ど、第２の超電導薄膜５とを、近接
効果で実質的に接続させることもできる。このためには
、残留する障壁層３ａの厚さを充分に薄くする必要があ
る。また、障壁層３ａの材料として絶縁体を使用した場
合は、トンネル効果が得られるように、残留する障壁層
３ａの厚さをｌＱｎｍ以下とすることが望ましい。
発明の詳細
な説明したように、本発明によれば、酸化物超電導薄膜
により形成された超電導配線を、簡単な工程で作製する
ことが可能になる。
により形成された超電導配線を、簡単な工程で作製する
ことが可能になる。
ここで、本発明の方法に従って作製された超電導配線は
、その表面が平坦で取扱いが容易である。
、その表面が平坦で取扱いが容易である。
また、超電導配線相互の間が、超電導配線と実質的に同
じ材料によって充填されているので、超電導配線の機械
的な強度も高く、この点げも取扱いに便利である。
じ材料によって充填されているので、超電導配線の機械
的な強度も高く、この点げも取扱いに便利である。
第１図は、本発明に係る超電導配線の作製方法を工程毎
に示す図である。 〔主な参照番号〕 １・・・基板、 ２．５・・・酸化物超電導薄膜、 ２ａ・・・絶縁化領域、 ３．３ａ・・・障壁層、 ４・・・保護層 特許出願人 住友電気工業株式会社
に示す図である。 〔主な参照番号〕 １・・・基板、 ２．５・・・酸化物超電導薄膜、 ２ａ・・・絶縁化領域、 ３．３ａ・・・障壁層、 ４・・・保護層 特許出願人 住友電気工業株式会社
Claims (1)
- 基板上に搭載された酸化物超電導薄膜により形成され
た超電導電配線を作製する方法であって、基板上全体に
、該基板の成膜面に対して結晶のａ軸が直角に配向した
酸化物超電導薄膜を成膜する工程と、該酸化物超電導薄
膜上に、酸素を透過しない材料により形成され、所望の
配線パターンに従ってパターニングされた障壁層を形成
する工程と、該障壁層を搭載した酸化物超電導薄膜を脱
酸素処理に付す工程とを含むことを特徴とする超電導配
線の作製方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2294294A JP2703403B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 超電導配線の作製方法 |
| EP95108249A EP0671764A2 (en) | 1990-10-31 | 1991-10-31 | A process for fabricating a superconducting circuit |
| DE69124072T DE69124072T2 (de) | 1990-10-31 | 1991-10-31 | Supraleitende Schaltung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| CA002185936A CA2185936A1 (en) | 1990-10-31 | 1991-10-31 | Process for fabricating a superconducting circuit |
| EP91402931A EP0484248B1 (en) | 1990-10-31 | 1991-10-31 | A novel superconducting circuit and a process for fabricating the same |
| CA002054597A CA2054597C (en) | 1990-10-31 | 1991-10-31 | Superconducting circuit and a process for fabricating the same |
| US08/400,813 US5672569A (en) | 1990-10-31 | 1995-03-08 | Process for fabricating a superconducting circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2294294A JP2703403B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 超電導配線の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04167577A true JPH04167577A (ja) | 1992-06-15 |
| JP2703403B2 JP2703403B2 (ja) | 1998-01-26 |
Family
ID=17805837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2294294A Expired - Lifetime JP2703403B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 超電導配線の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2703403B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017500756A (ja) * | 2013-11-12 | 2017-01-05 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | 集積超伝導体デバイス及びその製造方法 |
| US10158061B2 (en) | 2013-11-12 | 2018-12-18 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc | Integrated superconductor device and method of fabrication |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01106492A (ja) * | 1987-10-20 | 1989-04-24 | Mitsubishi Electric Corp | 超電導配線基板の製造法 |
| JPH01161789A (ja) * | 1987-12-17 | 1989-06-26 | Mitsubishi Electric Corp | ジヨセフソン接合形成方法 |
| JPH01183496A (ja) * | 1988-01-14 | 1989-07-21 | Nec Corp | 単結晶酸化物超伝導薄膜の製造方法 |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP2294294A patent/JP2703403B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2703403B2 (ja) | 1998-01-26 |
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