JPH0745879A - 多層超伝導配線および多層超伝導配線形成方法 - Google Patents
多層超伝導配線および多層超伝導配線形成方法Info
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- JPH0745879A JPH0745879A JP5205519A JP20551993A JPH0745879A JP H0745879 A JPH0745879 A JP H0745879A JP 5205519 A JP5205519 A JP 5205519A JP 20551993 A JP20551993 A JP 20551993A JP H0745879 A JPH0745879 A JP H0745879A
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-
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 超伝導配線に用いるＮｂの臨界電流値を高く
保持できると共に、回路配線に欠陥の生じ難い多層超伝
導配線を提供する。 【構成】 Ｓｉ基板１上に形成する第１Ｎｂ配線２の表
面に窒化層２′を形成し、表面を略々面一状とした第１
ＳｉＯ2 絶縁膜３を上記第１Ｎｂ配線２を覆うように形
成し、該第１ＳｉＯ2 絶縁膜３上に形成する第２Ｎｂ配
線４の表面に窒化層４′を形成し、表面を略々面一状と
した第２ＳｉＯ2 絶縁膜５を上記第２Ｎｂ配線４を覆う
ように形成し、第１Ｎｂ配線２と第２Ｎｂ配線４とを側
壁をテーパ状のテーパコンタクトとしたコンタクトホー
ルによって導通させる。
保持できると共に、回路配線に欠陥の生じ難い多層超伝
導配線を提供する。 【構成】 Ｓｉ基板１上に形成する第１Ｎｂ配線２の表
面に窒化層２′を形成し、表面を略々面一状とした第１
ＳｉＯ2 絶縁膜３を上記第１Ｎｂ配線２を覆うように形
成し、該第１ＳｉＯ2 絶縁膜３上に形成する第２Ｎｂ配
線４の表面に窒化層４′を形成し、表面を略々面一状と
した第２ＳｉＯ2 絶縁膜５を上記第２Ｎｂ配線４を覆う
ように形成し、第１Ｎｂ配線２と第２Ｎｂ配線４とを側
壁をテーパ状のテーパコンタクトとしたコンタクトホー
ルによって導通させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、元素超伝導体であるニ
オブ（Ｎｂ）を配線用の超伝導体とする超伝導配線を多
層構造とした多層超伝導配線およびその形成方法に関す
る。
オブ（Ｎｂ）を配線用の超伝導体とする超伝導配線を多
層構造とした多層超伝導配線およびその形成方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】超高速ＬＳＩや液晶平面ディスプレイ構
成用の大面積回路素子等への応用が試みられている超伝
導配線は、従来のアルミ配線に代えて超伝導材料を用い
た回路配線構造を備えるものであり、該超伝導配線の超
伝導材料として超伝導元素の中で最も臨界温度の高いニ
オブ（以下、Ｎｂと記す）が注視されている。そして、
回路の集積化を期するために多層構造とした超伝導配線
は、シリコン（Ｓｉ）基板上に超伝導薄膜の回路を形成
し、該回路上に絶縁膜を被着し、該絶縁膜上に更に超伝
導薄膜の回路を形成し、該回路上に絶縁膜を被着すると
いう行程を繰り返して、順次多層構造化してゆくのであ
る。
成用の大面積回路素子等への応用が試みられている超伝
導配線は、従来のアルミ配線に代えて超伝導材料を用い
た回路配線構造を備えるものであり、該超伝導配線の超
伝導材料として超伝導元素の中で最も臨界温度の高いニ
オブ（以下、Ｎｂと記す）が注視されている。そして、
回路の集積化を期するために多層構造とした超伝導配線
は、シリコン（Ｓｉ）基板上に超伝導薄膜の回路を形成
し、該回路上に絶縁膜を被着し、該絶縁膜上に更に超伝
導薄膜の回路を形成し、該回路上に絶縁膜を被着すると
いう行程を繰り返して、順次多層構造化してゆくのであ
る。
【０００３】上記した従来の多層超伝導配線の一例とし
て、例えば二層構造としたものを図４に示す。本図にお
いては、シリコン（Ｓｉ）よりなるベース基板１１上に
Ｎｂで所要の回路形状を成す第１超伝導配線１２を形成
し、該第１超伝導配線１２を含む全面に亙って二酸化珪
素（ＳｉＯ2 ）を例えばＲＦスパッタリング法により被
着することで第１絶縁膜１３を形成し、該第１絶縁膜１
３上にＮｂで所要の回路形状を成す第２超伝導配線１４
を形成し、該第２超伝導配線１４を含む全面に亙ってＳ
ｉＯ2 をＲＦスパッタリング法により被着することで第
２絶縁膜１５を形成してある。この第２絶縁膜１５上へ
更に超伝導配線と絶縁膜とを積層してゆけば、三層構
造，四層構造…の多層超伝導配線が得られる。
て、例えば二層構造としたものを図４に示す。本図にお
いては、シリコン（Ｓｉ）よりなるベース基板１１上に
Ｎｂで所要の回路形状を成す第１超伝導配線１２を形成
し、該第１超伝導配線１２を含む全面に亙って二酸化珪
素（ＳｉＯ2 ）を例えばＲＦスパッタリング法により被
着することで第１絶縁膜１３を形成し、該第１絶縁膜１
３上にＮｂで所要の回路形状を成す第２超伝導配線１４
を形成し、該第２超伝導配線１４を含む全面に亙ってＳ
ｉＯ2 をＲＦスパッタリング法により被着することで第
２絶縁膜１５を形成してある。この第２絶縁膜１５上へ
更に超伝導配線と絶縁膜とを積層してゆけば、三層構
造，四層構造…の多層超伝導配線が得られる。
【０００４】また、図５には、絶縁膜を挟んで離隔され
た各超伝導配線を導通させるコンタクトホールの概略を
示してある。本図においては、第１絶縁膜１３を除去し
て第１超伝導配線１２の所要箇所にコンタクトホールが
形成されるようにしておき、該コンタクトホールを含む
第１絶縁膜１３上に第２超伝導配線１４を形成すること
で、第１超伝導配線１２と第２超伝導配線１４とを導通
させる。なお、コンタクトホールの形成には、第１絶縁
膜１３上にフォトレジストでマスキングした後に、例え
ばＣＦ4 をエッチングガスとする反応性イオンエッチン
グ（ＲＩＥ）を用いて、コンタクトホールを開設するの
である。よって、コンタクトホールの側壁は垂直に切り
立った所謂ノーマルコンタクト１６となっている。
た各超伝導配線を導通させるコンタクトホールの概略を
示してある。本図においては、第１絶縁膜１３を除去し
て第１超伝導配線１２の所要箇所にコンタクトホールが
形成されるようにしておき、該コンタクトホールを含む
第１絶縁膜１３上に第２超伝導配線１４を形成すること
で、第１超伝導配線１２と第２超伝導配線１４とを導通
させる。なお、コンタクトホールの形成には、第１絶縁
膜１３上にフォトレジストでマスキングした後に、例え
ばＣＦ4 をエッチングガスとする反応性イオンエッチン
グ（ＲＩＥ）を用いて、コンタクトホールを開設するの
である。よって、コンタクトホールの側壁は垂直に切り
立った所謂ノーマルコンタクト１６となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４お
よび図５に示した従来の多層超伝導配線形成法において
は、超伝導配線の端部における絶縁膜に著しい段差が生
じてしまい、斯かる段差の生じた絶縁膜上に超伝導配線
を形成すると、回路に欠陥が生ずる危険性が高いと共
に、多層化の障害ともなる。さらに、コンタクトホール
の側壁がノーマルコンタクトであることから、ここにも
段差が生じてしまう。しかも、段差が生じている部分に
超伝導配線を形成すると、該段差部分における超伝導配
線の膜厚が薄くなると共に、該超伝導配線上に形成する
上部絶縁膜の膜厚も薄くなって、回路本来の導通機能や
絶縁膜本来の絶縁機能等が損なわれる危険性もあり、商
業ベースでの生産に見合うだけの歩留まりが得られな
い。
よび図５に示した従来の多層超伝導配線形成法において
は、超伝導配線の端部における絶縁膜に著しい段差が生
じてしまい、斯かる段差の生じた絶縁膜上に超伝導配線
を形成すると、回路に欠陥が生ずる危険性が高いと共
に、多層化の障害ともなる。さらに、コンタクトホール
の側壁がノーマルコンタクトであることから、ここにも
段差が生じてしまう。しかも、段差が生じている部分に
超伝導配線を形成すると、該段差部分における超伝導配
線の膜厚が薄くなると共に、該超伝導配線上に形成する
上部絶縁膜の膜厚も薄くなって、回路本来の導通機能や
絶縁膜本来の絶縁機能等が損なわれる危険性もあり、商
業ベースでの生産に見合うだけの歩留まりが得られな
い。
【０００６】このような段差を排除する方法として、被
覆性の良好なバイアススパッタ法やＰＥＣＶＤ（Plasma
-Enhanced Chemical Vapor-Deposition ）法によりＳｉ
Ｏ2を積層して層間絶縁膜を平坦化すると共に、コンタ
クトホールの側壁を擂り鉢状の所謂テーパコンタクトに
することで、上部超伝導配線（上記第１超伝導配線１２
に対しては第２超伝導配線１４）の被覆性を良好にする
方法が想定される。しかしながら、バイアススパッタ法
やＰＥＣＤ法は膜形成に長時間を要するために量産が困
難で、実用性に乏しい。
覆性の良好なバイアススパッタ法やＰＥＣＶＤ（Plasma
-Enhanced Chemical Vapor-Deposition ）法によりＳｉ
Ｏ2を積層して層間絶縁膜を平坦化すると共に、コンタ
クトホールの側壁を擂り鉢状の所謂テーパコンタクトに
することで、上部超伝導配線（上記第１超伝導配線１２
に対しては第２超伝導配線１４）の被覆性を良好にする
方法が想定される。しかしながら、バイアススパッタ法
やＰＥＣＤ法は膜形成に長時間を要するために量産が困
難で、実用性に乏しい。
【０００７】一方、平坦な絶縁膜の形成を高速に行える
方法としては、基板上にＳｉＯ2 を回転塗布した後に３
００℃程度で焼成するＳＯＧ（Spin-On Glass ）法も公
知である。しかしながら、Ｎｂは酸素に対して非常に活
発な材料であるために、ＳｉＯ2 が表面に塗布されてい
る状態で熱処理されると、Ｎｂの表面より酸素が拡散し
てゆくためにＮｂの臨界電流値が低くなり、超伝導材料
としての超伝導特性が著しく劣化してしまう。
方法としては、基板上にＳｉＯ2 を回転塗布した後に３
００℃程度で焼成するＳＯＧ（Spin-On Glass ）法も公
知である。しかしながら、Ｎｂは酸素に対して非常に活
発な材料であるために、ＳｉＯ2 が表面に塗布されてい
る状態で熱処理されると、Ｎｂの表面より酸素が拡散し
てゆくためにＮｂの臨界電流値が低くなり、超伝導材料
としての超伝導特性が著しく劣化してしまう。
【０００８】そこで、本発明は、Ｎｂの臨界電流値を高
く保持できると共に回路配線に欠陥の生じ難い多層超伝
導配線と、量産に適した多層超伝導配線の形成方法とを
提供することを目的とする。
く保持できると共に回路配線に欠陥の生じ難い多層超伝
導配線と、量産に適した多層超伝導配線の形成方法とを
提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る多層超伝導配線は、各Ｎｂ配線（例え
ば第１Ｎｂ配線２および第２Ｎｂ配線４）の表面には窒
化層（２′，４′）を形成し、Ｎｂ配線が施されるＳｉ
Ｏ2 絶縁膜（例えば第１ＳｉＯ2 絶縁膜３）の表面はベ
ース基板（例えばＳｉ基板１）の表面と略々平行な平坦
面と成し、ＳｉＯ2 絶縁膜に開設するコンタクトホール
の側壁はテーパ状のテーパコンタクト（３′）にした。
に、本発明に係る多層超伝導配線は、各Ｎｂ配線（例え
ば第１Ｎｂ配線２および第２Ｎｂ配線４）の表面には窒
化層（２′，４′）を形成し、Ｎｂ配線が施されるＳｉ
Ｏ2 絶縁膜（例えば第１ＳｉＯ2 絶縁膜３）の表面はベ
ース基板（例えばＳｉ基板１）の表面と略々平行な平坦
面と成し、ＳｉＯ2 絶縁膜に開設するコンタクトホール
の側壁はテーパ状のテーパコンタクト（３′）にした。
【００１０】また、本発明に係る多層超伝導配線形成方
法は、ベース基板上にＮｂ配線を形成し、該Ｎｂ配線の
表層部のＮｂとＮとを反応させて窒化し、Ｎｂ配線を覆
う状態の表面が略々面一となるようにＳｉＯ2 をベース
基板上へ回転塗布し、乾燥させ、焼成してＳｉＯ2 絶縁
膜を形成し、ＳｉＯ2 絶縁膜のエッチングに用いるエッ
チングガスで緩やかに浸食される被膜を、コンタクトホ
ール形成部を除くＳｉＯ2 絶縁膜表面に形成した後、Ｓ
ｉＯ2 絶縁膜をエッチングガスでエッチングする第１行
程と、コンタクトホールの形成されたＳｉＯ2 絶縁膜上
にＮｂ配線を形成し、該Ｎｂ配線の表層部のＮｂとＮと
を反応させて窒化する第２行程と、Ｎｂ配線を覆う状態
の表面が略々面一となるようにＳｉＯ2 を下部ＳｉＯ2
絶縁膜上へ回転塗布し、乾燥させ、焼成して上部ＳｉＯ
2 絶縁膜を形成する第３行程とを行い、上記第１行程〜
第３行程を所要回数繰り返すものとした。
法は、ベース基板上にＮｂ配線を形成し、該Ｎｂ配線の
表層部のＮｂとＮとを反応させて窒化し、Ｎｂ配線を覆
う状態の表面が略々面一となるようにＳｉＯ2 をベース
基板上へ回転塗布し、乾燥させ、焼成してＳｉＯ2 絶縁
膜を形成し、ＳｉＯ2 絶縁膜のエッチングに用いるエッ
チングガスで緩やかに浸食される被膜を、コンタクトホ
ール形成部を除くＳｉＯ2 絶縁膜表面に形成した後、Ｓ
ｉＯ2 絶縁膜をエッチングガスでエッチングする第１行
程と、コンタクトホールの形成されたＳｉＯ2 絶縁膜上
にＮｂ配線を形成し、該Ｎｂ配線の表層部のＮｂとＮと
を反応させて窒化する第２行程と、Ｎｂ配線を覆う状態
の表面が略々面一となるようにＳｉＯ2 を下部ＳｉＯ2
絶縁膜上へ回転塗布し、乾燥させ、焼成して上部ＳｉＯ
2 絶縁膜を形成する第３行程とを行い、上記第１行程〜
第３行程を所要回数繰り返すものとした。
【００１１】
【作用】上記のように構成した多層超伝導配線によれ
ば、Ｎｂ表面に窒化層を形成することによって、Ｎｂ表
面が酸化による熱劣化を起こし難くなり、層間にＳｉＯ
2絶縁膜を形成するために熱処理を施しても、臨界電流
値が著しく低下しない。また、ＳｉＯ2 絶縁膜の表面を
略々面一状にすると共に、コンタクトホールの側壁をテ
ーパコンタクトにすることで、ＳｉＯ2 絶縁膜上に形成
されたＮｂ配線が滑らかで均一な膜厚となり、多結晶構
造を有するＮｂの結晶構造が乱れて酸化し易い段差部等
がＮｂ配線に生じない。
ば、Ｎｂ表面に窒化層を形成することによって、Ｎｂ表
面が酸化による熱劣化を起こし難くなり、層間にＳｉＯ
2絶縁膜を形成するために熱処理を施しても、臨界電流
値が著しく低下しない。また、ＳｉＯ2 絶縁膜の表面を
略々面一状にすると共に、コンタクトホールの側壁をテ
ーパコンタクトにすることで、ＳｉＯ2 絶縁膜上に形成
されたＮｂ配線が滑らかで均一な膜厚となり、多結晶構
造を有するＮｂの結晶構造が乱れて酸化し易い段差部等
がＮｂ配線に生じない。
【００１２】また、上記のように構成した多層超伝導配
線形成法によれば、第１行程を行うことによってＳｉＯ
2 絶縁膜にテーパコンタクトを形成できると共に、第２
行程を行うことによって表面を窒化させたＮｂ配線をＳ
ｉＯ2 絶縁膜上に形成できる。そして、第３行程を行う
ことによってＮｂ配線上にＳｉＯ2 絶縁膜を効率よく形
成することができる。
線形成法によれば、第１行程を行うことによってＳｉＯ
2 絶縁膜にテーパコンタクトを形成できると共に、第２
行程を行うことによって表面を窒化させたＮｂ配線をＳ
ｉＯ2 絶縁膜上に形成できる。そして、第３行程を行う
ことによってＮｂ配線上にＳｉＯ2 絶縁膜を効率よく形
成することができる。
【００１３】
【実施例】次に、本発明に係る多層超伝導配線およびそ
の形成方法を添付図面に基づいて説明する。
の形成方法を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】図１は二層構造とした多層超伝導配線の縦
断端面図である。本図において、ベース基板たるＳｉ基
板１上に例えばＤＣマグネトロンスパッタリングにより
Ｎｂ配線２を形成した後、例えばＮ2 プラズマに１０分
間さらすことでＮｂ配線１の表層部のＮｂとＮとを反応
させて窒化し、Ｎｂ配線２の表面に窒化層２′を形成し
てある。そして、この第１Ｎｂ配線２を覆うと共に表面
がＳｉ基板１の表面と略々平行な平坦面となるように、
ＳＯＧ法で第１ＳｉＯ2 絶縁膜３を形成する。すなわ
ち、第１Ｎｂ配線２を覆う状態の表面が略々面一となる
ようにＳｉＯ2 をＳｉ基板１上へ回転塗布し、乾燥さ
せ、焼成（例えば３００℃で３０分間）することで、第
１ＳｉＯ2 絶縁膜３を形成するのである。斯くして得ら
れる第１Ｎｂ配線２の膜厚は３００ｎｍ程度で、その表
面に形成される窒化層２′の厚みは約１０ｎｍである。
断端面図である。本図において、ベース基板たるＳｉ基
板１上に例えばＤＣマグネトロンスパッタリングにより
Ｎｂ配線２を形成した後、例えばＮ2 プラズマに１０分
間さらすことでＮｂ配線１の表層部のＮｂとＮとを反応
させて窒化し、Ｎｂ配線２の表面に窒化層２′を形成し
てある。そして、この第１Ｎｂ配線２を覆うと共に表面
がＳｉ基板１の表面と略々平行な平坦面となるように、
ＳＯＧ法で第１ＳｉＯ2 絶縁膜３を形成する。すなわ
ち、第１Ｎｂ配線２を覆う状態の表面が略々面一となる
ようにＳｉＯ2 をＳｉ基板１上へ回転塗布し、乾燥さ
せ、焼成（例えば３００℃で３０分間）することで、第
１ＳｉＯ2 絶縁膜３を形成するのである。斯くして得ら
れる第１Ｎｂ配線２の膜厚は３００ｎｍ程度で、その表
面に形成される窒化層２′の厚みは約１０ｎｍである。
【００１５】なお、表面が平坦な絶縁膜を形成するの
は、熱処理を必要としないバイアススパッタリングによ
っても可能である。しかしながら、上記の如くＳＯＧ法
で第１ＳｉＯ2 絶縁膜３を形成するものとすれば、比較
的短時間で効率よく層間絶縁膜を形成することが可能と
なるので、大量生産に適した多層超伝導配線形成方法と
成し得る。また、第１Ｎｂ配線２の表面には窒化層２′
を形成することによってＮｂの酸化を防止するものとし
たので、熱処理を必要とするＳＯＧ法を用いても、第１
Ｎｂ配線２におけるＮｂの超伝導特性が劣化しないので
ある。また、窒素化合物となったＮｂＮは、超伝導転移
温度Ｔc が１７．３Ｋ程度にまで上昇するので、回路特
性の向上にも寄与できる。
は、熱処理を必要としないバイアススパッタリングによ
っても可能である。しかしながら、上記の如くＳＯＧ法
で第１ＳｉＯ2 絶縁膜３を形成するものとすれば、比較
的短時間で効率よく層間絶縁膜を形成することが可能と
なるので、大量生産に適した多層超伝導配線形成方法と
成し得る。また、第１Ｎｂ配線２の表面には窒化層２′
を形成することによってＮｂの酸化を防止するものとし
たので、熱処理を必要とするＳＯＧ法を用いても、第１
Ｎｂ配線２におけるＮｂの超伝導特性が劣化しないので
ある。また、窒素化合物となったＮｂＮは、超伝導転移
温度Ｔc が１７．３Ｋ程度にまで上昇するので、回路特
性の向上にも寄与できる。
【００１６】上記のようにして形成した第１ＳｉＯ2 絶
縁膜３には、側壁をテーパ状のテーパコンタクト３′と
したコンタクトホールを開設する（図２参照）。ここ
で、テーパコンタクト３′を形成するためには、例えば
ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）に使用するエッチン
グガスとして、混合比を４：１としたＣＦ4 とＯ2 の混
合ガスを用い、コンタクトホール形成部を除く第１Ｓｉ
Ｏ2 絶縁膜３の表面をマスキングするホトレジスト（例
えば東京応化工業株式会社製のポジ型レジストＴＳＭＲ
８９００）を、エッチングガスによって緩やかに浸食さ
せてゆく第１行程を行うのである。斯くすれば、第１Ｓ
ｉＯ2 絶縁膜３のエッチングと同時にホトレジストのエ
ッチングが行われるので、エッチングの開始から徐々に
コンタクトホールのパターンが拡大してゆき、形成され
たコンタクトホールは擂り鉢状となる。なお、ホトレジ
ストの膜厚を４μｍとして、上記ＣＦ4 とＯ2 の混合ガ
スで約８分間ＲＩＥエッチングすれば、傾斜角が約６０
度のテーパコンタクトを形成できる。
縁膜３には、側壁をテーパ状のテーパコンタクト３′と
したコンタクトホールを開設する（図２参照）。ここ
で、テーパコンタクト３′を形成するためには、例えば
ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）に使用するエッチン
グガスとして、混合比を４：１としたＣＦ4 とＯ2 の混
合ガスを用い、コンタクトホール形成部を除く第１Ｓｉ
Ｏ2 絶縁膜３の表面をマスキングするホトレジスト（例
えば東京応化工業株式会社製のポジ型レジストＴＳＭＲ
８９００）を、エッチングガスによって緩やかに浸食さ
せてゆく第１行程を行うのである。斯くすれば、第１Ｓ
ｉＯ2 絶縁膜３のエッチングと同時にホトレジストのエ
ッチングが行われるので、エッチングの開始から徐々に
コンタクトホールのパターンが拡大してゆき、形成され
たコンタクトホールは擂り鉢状となる。なお、ホトレジ
ストの膜厚を４μｍとして、上記ＣＦ4 とＯ2 の混合ガ
スで約８分間ＲＩＥエッチングすれば、傾斜角が約６０
度のテーパコンタクトを形成できる。
【００１７】次いで、側壁がテーパコンタクト３′であ
るコンタクトホールを形成した第１ＳｉＯ2 絶縁膜３上
に第２Ｎｂ配線４を形成すると共に、該第２Ｎｂ配線４
の表層部のＮｂとＮとを反応させて窒化層４′を形成す
る第２行程を行う。しかして、この第２Ｎｂ配線４を形
成する第１ＳｉＯ2 絶縁膜３の表面はＳＯＧ法により略
々平坦にしてあると共に、コンタクトホールの側壁をテ
ーパコンタクト３′としたので、下層に形成された第１
Ｎｂ配線２に起因して第１ＳｉＯ2 絶縁膜３の表面に極
端な段差が生ずることを防止し、テーパコンタクトの側
壁上にも平坦部分と略々均等な膜厚の第２Ｎｂ配線４を
形成することが可能となる。したがって、第２Ｎｂ配線
４中に超伝導特性を劣化させる結晶構造の乱れが生ずる
ことを効果的に防止することができ、超伝導特定の安定
した第２Ｎｂ配線４を形成することが可能となる。
るコンタクトホールを形成した第１ＳｉＯ2 絶縁膜３上
に第２Ｎｂ配線４を形成すると共に、該第２Ｎｂ配線４
の表層部のＮｂとＮとを反応させて窒化層４′を形成す
る第２行程を行う。しかして、この第２Ｎｂ配線４を形
成する第１ＳｉＯ2 絶縁膜３の表面はＳＯＧ法により略
々平坦にしてあると共に、コンタクトホールの側壁をテ
ーパコンタクト３′としたので、下層に形成された第１
Ｎｂ配線２に起因して第１ＳｉＯ2 絶縁膜３の表面に極
端な段差が生ずることを防止し、テーパコンタクトの側
壁上にも平坦部分と略々均等な膜厚の第２Ｎｂ配線４を
形成することが可能となる。したがって、第２Ｎｂ配線
４中に超伝導特性を劣化させる結晶構造の乱れが生ずる
ことを効果的に防止することができ、超伝導特定の安定
した第２Ｎｂ配線４を形成することが可能となる。
【００１８】さらに、側壁がテーパコンタクト３′のコ
ンタクトホール３および第２Ｎｂ配線４が形成された第
１ＳｉＯ2 絶縁膜３上へ、第２Ｎｂ配線４を覆う状態の
表面が略々面一となるよう上記ＳＯＧ法により第２Ｓｉ
Ｏ2 絶縁膜５を形成する第３行程を行う。すなわち、下
部ＳｉＯ2 絶縁膜たる第１ＳｉＯ2 絶縁膜３に対して第
１〜第３行程を施すことにより、上部Ｎｂ配線としての
第２Ｎｂ配線４を挟んで、上部ＳｉＯ2 絶縁膜としての
第２ＳｉＯ2 絶縁膜５を形成でき、二層構造の超伝導配
線と成し得るのである。同様に、この第２ＳｉＯ2 絶縁
膜５に対しても第１〜第３行程を施せば、三層構造の超
伝導配線を得ることができるし、更に多回数に渡って第
１〜第３行程を繰り返せば、超伝導配線の階層構造をよ
り深くすることができる。
ンタクトホール３および第２Ｎｂ配線４が形成された第
１ＳｉＯ2 絶縁膜３上へ、第２Ｎｂ配線４を覆う状態の
表面が略々面一となるよう上記ＳＯＧ法により第２Ｓｉ
Ｏ2 絶縁膜５を形成する第３行程を行う。すなわち、下
部ＳｉＯ2 絶縁膜たる第１ＳｉＯ2 絶縁膜３に対して第
１〜第３行程を施すことにより、上部Ｎｂ配線としての
第２Ｎｂ配線４を挟んで、上部ＳｉＯ2 絶縁膜としての
第２ＳｉＯ2 絶縁膜５を形成でき、二層構造の超伝導配
線と成し得るのである。同様に、この第２ＳｉＯ2 絶縁
膜５に対しても第１〜第３行程を施せば、三層構造の超
伝導配線を得ることができるし、更に多回数に渡って第
１〜第３行程を繰り返せば、超伝導配線の階層構造をよ
り深くすることができる。
【００１９】上述したように、本発明の多層超伝導配線
は、第１Ｎｂ配線２の表面には窒化層２′を、第２Ｎｂ
配線４の表面には窒化層４′を各々形成し、第２Ｎｂ配
線４が施される第２ＳｉＯ2 絶縁膜３の表面はベース基
板１の表面と略々平行な平坦面と成し、第２ＳｉＯ2 絶
縁膜３に開設するコンタクトホールの側壁はテーパ状の
テーパコンタクト３′としたので、窒化層２′，４′の
形成された第１，第２Ｎｂ配線２，４の表面は酸化によ
る熱劣化を起こし難く、上部配線としての第２Ｎｂ配線
４を滑らかで均一な膜厚とすることができる。したがっ
て、超伝導配線材料としてのＮｂの臨界電流値が著しく
低下することを防止できると共に、多結晶構造を有する
Ｎｂの結晶構造が乱れて酸化し易い段差部等がＮｂ配線
に生ずることを防止できるので、これらの相乗効果で、
回路に欠陥が生じ難く超伝導特性の良好な多層超伝導配
線となる。
は、第１Ｎｂ配線２の表面には窒化層２′を、第２Ｎｂ
配線４の表面には窒化層４′を各々形成し、第２Ｎｂ配
線４が施される第２ＳｉＯ2 絶縁膜３の表面はベース基
板１の表面と略々平行な平坦面と成し、第２ＳｉＯ2 絶
縁膜３に開設するコンタクトホールの側壁はテーパ状の
テーパコンタクト３′としたので、窒化層２′，４′の
形成された第１，第２Ｎｂ配線２，４の表面は酸化によ
る熱劣化を起こし難く、上部配線としての第２Ｎｂ配線
４を滑らかで均一な膜厚とすることができる。したがっ
て、超伝導配線材料としてのＮｂの臨界電流値が著しく
低下することを防止できると共に、多結晶構造を有する
Ｎｂの結晶構造が乱れて酸化し易い段差部等がＮｂ配線
に生ずることを防止できるので、これらの相乗効果で、
回路に欠陥が生じ難く超伝導特性の良好な多層超伝導配
線となる。
【００２０】また、第２Ｎｂ配線４を覆うように形成す
る層間絶縁膜としての第２ＳｉＯ2絶縁膜５の表面も略
々面一状に保持されるので、多層超伝導配線の層数が増
えても安定なＮｂ配線を形成できるので、超伝導配線の
高集積化にも寄与できる。
る層間絶縁膜としての第２ＳｉＯ2絶縁膜５の表面も略
々面一状に保持されるので、多層超伝導配線の層数が増
えても安定なＮｂ配線を形成できるので、超伝導配線の
高集積化にも寄与できる。
【００２１】なお、従来の如くＮｂ配線の表面を窒化せ
ず、層間絶縁膜の表面に段差が生ずると共に、コンタク
トホールの側壁をノーマルコンタクトとした二層超伝導
配線ａと、上記実施例のようにＮｂ配線表面に窒化層を
形成すると共に、層間絶縁膜の表面が平坦で、コンタク
トホールをテーパコンタクトとした二層超伝導配線ｂと
の熱処理時間に対する臨界電流値の変化状態を図３に示
す。本比較例における二層超伝導配線ａ，ｂは、約４０
０μｍ厚のＳｉ基板よりなる本体ベースに、幅５μｍで
膜厚３００ｎｍのＮｂ配線と、超伝導配線間の膜厚が３
００ｎｍ（最大膜厚は６００ｎｍ）の層間絶縁膜を形成
する点で条件を等しくし、両検体に対してＮ2 雰囲気中
の電気炉で３００℃の熱処理をした。
ず、層間絶縁膜の表面に段差が生ずると共に、コンタク
トホールの側壁をノーマルコンタクトとした二層超伝導
配線ａと、上記実施例のようにＮｂ配線表面に窒化層を
形成すると共に、層間絶縁膜の表面が平坦で、コンタク
トホールをテーパコンタクトとした二層超伝導配線ｂと
の熱処理時間に対する臨界電流値の変化状態を図３に示
す。本比較例における二層超伝導配線ａ，ｂは、約４０
０μｍ厚のＳｉ基板よりなる本体ベースに、幅５μｍで
膜厚３００ｎｍのＮｂ配線と、超伝導配線間の膜厚が３
００ｎｍ（最大膜厚は６００ｎｍ）の層間絶縁膜を形成
する点で条件を等しくし、両検体に対してＮ2 雰囲気中
の電気炉で３００℃の熱処理をした。
【００２２】本図からも明らかなように、本発明に係る
二層超伝導配線ｂは９０分に亙る熱処理を施しても臨界
電流値の変化は極く微量であるが、従来の二層超伝導配
線ａは３０分程度の熱処理によって超伝導特性が損なわ
れてしまう。従って、本発明の多層超伝導配線は、熱処
理に対する超伝導特性の劣化が微弱であることから、Ｓ
ＯＧ法による層間絶縁膜の形成が可能となる。すなわ
ち、各Ｎｂ配線の表面に窒化層を形成すると共に、ＳＯ
Ｇ法によってＳｉＯ2 絶縁膜を形成することにより、高
集積化と大量生産に適した実用性の高い多層超伝導配線
の形成方法と成し得るのである。
二層超伝導配線ｂは９０分に亙る熱処理を施しても臨界
電流値の変化は極く微量であるが、従来の二層超伝導配
線ａは３０分程度の熱処理によって超伝導特性が損なわ
れてしまう。従って、本発明の多層超伝導配線は、熱処
理に対する超伝導特性の劣化が微弱であることから、Ｓ
ＯＧ法による層間絶縁膜の形成が可能となる。すなわ
ち、各Ｎｂ配線の表面に窒化層を形成すると共に、ＳＯ
Ｇ法によってＳｉＯ2 絶縁膜を形成することにより、高
集積化と大量生産に適した実用性の高い多層超伝導配線
の形成方法と成し得るのである。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る多層
超伝導配線によれば、Ｎｂ表面に窒化層を形成すること
で、Ｎｂ表面が酸化による熱劣化を起こし難くし、層間
にＳｉＯ2 絶縁膜を形成するために熱処理を施した場合
であっても、臨界電流値が著しく低下しないので、超伝
導特定の良好な超伝導配線とすることができる。また、
ＳｉＯ2 絶縁膜の表面を略々面一状にすると共に、コン
タクトホールの側壁をテーパコンタクトにすることによ
り、ＳｉＯ2 絶縁膜上に形成されるＮｂ配線が滑らかで
均一な膜厚となるようにしたので、多結晶構造を有する
Ｎｂの結晶構造が乱れて酸化し易い段差部等がＮｂ配線
に生じないので、Ｎｂ表面の窒化による臨界電流値の低
下防止と相俟って、回路に欠陥が生じ難く超伝導特性の
良好な多層超伝導配線となる。さらに、ＳｉＯ2 絶縁膜
の表面を面一状に保持することで、層数が増えても安定
なＮｂ配線を形成できるので、超伝導配線の高集積化に
も寄与する。
超伝導配線によれば、Ｎｂ表面に窒化層を形成すること
で、Ｎｂ表面が酸化による熱劣化を起こし難くし、層間
にＳｉＯ2 絶縁膜を形成するために熱処理を施した場合
であっても、臨界電流値が著しく低下しないので、超伝
導特定の良好な超伝導配線とすることができる。また、
ＳｉＯ2 絶縁膜の表面を略々面一状にすると共に、コン
タクトホールの側壁をテーパコンタクトにすることによ
り、ＳｉＯ2 絶縁膜上に形成されるＮｂ配線が滑らかで
均一な膜厚となるようにしたので、多結晶構造を有する
Ｎｂの結晶構造が乱れて酸化し易い段差部等がＮｂ配線
に生じないので、Ｎｂ表面の窒化による臨界電流値の低
下防止と相俟って、回路に欠陥が生じ難く超伝導特性の
良好な多層超伝導配線となる。さらに、ＳｉＯ2 絶縁膜
の表面を面一状に保持することで、層数が増えても安定
なＮｂ配線を形成できるので、超伝導配線の高集積化に
も寄与する。
【００２４】また、本発明に係る多層超伝導配線形成法
によれば、第１行程を行うことによってＳｉＯ2 絶縁膜
にテーパコンタクトを形成し、第２行程を行うことによ
って表面を窒化させたＮｂ配線をＳｉＯ2 絶縁膜上に形
成し、第３行程を行うことによってＮｂ配線上に表面が
略々面一状のＳｉＯ2 絶縁膜を形成するものとしたの
で、上記した多層超伝導配線を効率よく形成することが
可能となり、大量生産に適した実用性の極めて高いもの
となる。
によれば、第１行程を行うことによってＳｉＯ2 絶縁膜
にテーパコンタクトを形成し、第２行程を行うことによ
って表面を窒化させたＮｂ配線をＳｉＯ2 絶縁膜上に形
成し、第３行程を行うことによってＮｂ配線上に表面が
略々面一状のＳｉＯ2 絶縁膜を形成するものとしたの
で、上記した多層超伝導配線を効率よく形成することが
可能となり、大量生産に適した実用性の極めて高いもの
となる。
【図１】本発明に係る二層超伝導配線の縦断面図であ
る。
る。
【図２】本発明に係る二層超伝導配線のコンタクトホー
ルにおける縦断面図である。
ルにおける縦断面図である。
【図３】本発明に係る二層超伝導配線と従来の二層超伝
導配線との熱処理時間に対する臨界電流値の変化特性を
示す特性曲線図である。
導配線との熱処理時間に対する臨界電流値の変化特性を
示す特性曲線図である。
【図４】従来の二層超伝導配線の縦断端面図である。
【図５】従来の二層超伝導配線のコンタクトホールにお
ける縦断端面図である。
ける縦断端面図である。
１ Ｓｉ基板 ２ 第１Ｎｂ配線 ２′ 窒化層 ３ 第１ＳｉＯ2 絶縁膜 ３′ テーパコンタクト ４ 第２Ｎｂ配線 ４′ 窒化層 ５ 第２ＳｉＯ2 絶縁膜
Claims (2)
- 【請求項１】 ベース基板上にＮｂ配線とＳｉＯ2 絶縁
膜とを交互に積層し、ＳｉＯ2 絶縁膜を挟んで離隔され
たＮｂ配線をＳｉＯ2 絶縁膜に開設したコンタクトホー
ルを介して接続する多層超伝導配線において、 各Ｎｂ配線の表面には窒化層を形成し、Ｎｂ配線が施さ
れるＳｉＯ2 絶縁膜の表面はベース基板の表面と略々平
行な平坦面と成し、ＳｉＯ2 絶縁膜に開設するコンタク
トホールの側壁はテーパ状のテーパコンタクトであるこ
とを特徴とする多層超伝導配線。 - 【請求項２】 ベース基板上にＮｂ配線を形成し、該Ｎ
ｂ配線の表層部のＮｂとＮとを反応させて窒化し、 Ｎｂ配線を覆う状態の表面が略々面一となるようにＳｉ
Ｏ2 をベース基板上へ回転塗布し、乾燥させ、焼成して
ＳｉＯ2 絶縁膜を形成し、 ＳｉＯ2 絶縁膜のエッチングに用いるエッチングガスで
緩やかに浸食される被膜を、コンタクトホール形成部を
除くＳｉＯ2 絶縁膜表面に形成した後、ＳｉＯ2 絶縁膜
をエッチングガスでエッチングする第１行程と、 コンタクトホールの形成されたＳｉＯ2 絶縁膜上にＮｂ
配線を形成し、該Ｎｂ配線の表層部のＮｂとＮとを反応
させて窒化する第２行程と、 Ｎｂ配線を覆う状態の表面が略々面一となるようにＳｉ
Ｏ2 を下部ＳｉＯ2 絶縁膜上へ回転塗布し、乾燥させ、
焼成して上部ＳｉＯ2 絶縁膜を形成する第３行程と、 を行い、上記第１行程〜第３行程を所要回数繰り返すこ
とによって多層超伝導配線を形成するようにしたことを
特徴とする多層超伝導配線形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5205519A JPH0745879A (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 多層超伝導配線および多層超伝導配線形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5205519A JPH0745879A (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 多層超伝導配線および多層超伝導配線形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0745879A true JPH0745879A (ja) | 1995-02-14 |
Family
ID=16508226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5205519A Pending JPH0745879A (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 多層超伝導配線および多層超伝導配線形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0745879A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6447083A (en) * | 1987-08-18 | 1989-02-21 | Fujitsu Ltd | Josephson junction element |
| JPH06164151A (ja) * | 1992-11-24 | 1994-06-10 | Kyocera Corp | 多層配線基板 |
-
1993
- 1993-07-29 JP JP5205519A patent/JPH0745879A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6447083A (en) * | 1987-08-18 | 1989-02-21 | Fujitsu Ltd | Josephson junction element |
| JPH06164151A (ja) * | 1992-11-24 | 1994-06-10 | Kyocera Corp | 多層配線基板 |
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