JPH08504541A

JPH08504541A - 電気的相互接続構造

Info

Publication number: JPH08504541A
Application number: JP6514230A
Authority: JP
Inventors: ドロシー，ロバート・グレン; フエイス，デイーン・ウイレツト; ローバツチヤー，ダニエル・ブルース
Original assignee: イー・アイ・デユポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー
Priority date: 1992-12-15
Filing date: 1993-12-07
Publication date: 1996-05-14
Also published as: EP0674808B1; DE69309306T2; US5567330A; KR950704819A; CA2150913A1; DE69309306D1; EP0674808A1; TW245839B; WO1994014201A1

Abstract

(57)【要約】互いに接合され又は電源面と接地面とを有するベース副構造に選択的に接合された基板上の高温超伝導信号層を備えた電気的相互接続構造及びその製造方法が明らかにされる。

Description

【発明の詳細な説明】電気的相互接続構造発明の分野本発明は，互いに実質的に接合され、更に選択的に、電源面と接地面とを有するベース構造に実質的に接合された基板上の少なくも１個の高温超伝導信号層を備えた電気的相互接続構造に関する。発明の背景電子回路及び回路要素の設計における継続的進歩により、チップ密度が高く、相互接続がより短く、更に生産性のよいマルチチップパッケージングに対する要求が生じた。マルチチップモジュラスは高度の最終（high end）コンピューター及び宇宙空間用に使用され、更にごく近い将来の遠隔通信用及びパソコン用の使用も期待される。一様な高密度でかつ相互接続のより短いマルチチップモジュラスに対する需要がある。イマナカ他の１９９０年９月４日付け米国特許第４９５４４８０号は、絶縁層及び絶縁層間に置かれた超伝導セラミック材料の相互接続パターンを備えた多層超伝導回路基板を明らかにする。超伝導セラミック材料のパターンは貫通孔を経て接続される。多層相互接続構造を作る一般に認められた手順は、種々の物理的及び化学的な配置技術による順次配置よりなる。十分に高い臨界電流密度を有する高品質の高温超伝導層を作るために、これら高温超伝導層及びその他の層をエピタキシャル成長させねばならないことが予期される。多層の順次エピタキシャル成長は、特に付加的に必要な制限の見地より困難である。例えば、材料は、総ての材料が実質的に同じ熱膨張係数を持たねばならず、また使用されるいかなる誘電材料も適正な誘電率を有しかつマイクロ波損失が小さなものを選定しなければならない。本発明は密度が大きくかつ相互接続のより短い高温超伝導信号層を備えた電気的相互接続構造を提供する。また、本発明は、総ての層のエピタキシャル成長を含むことなく、従って上述の厳しい制限なしにかかる構造を作る方法も提供する。発明の概要本発明は、高温超伝導信号層副構造を備えた種々の電気的相互接続構造を含む。構造の一つの種類は、誘電層により互いに接合され、更に電源面及び接地面を含んだ副構造に接合された信号層副構造を備える。かかる相互接続構造の１形式においては、信号層副構造の各は単結晶基板上にエピタキシャル成長された高温超伝導膜を備える。かかる相互接続構造の第２の形式においては、信号層副構造は、単結晶基板上にエピタキシャル成長された少なくも１個の高温超伝導膜、及び誘電材料上にエピタキシャル成長された少なくも１個の高温超伝導膜を備える。本発明は、更に、導電金属により互いに接続された高温超伝導信号層副構造よりなる第２の種類の電気的相互接続構造を含む。かかる電気的相互接続構造の１形式は２個の単結晶基板を備え、その各はその上にパターン化されたエピタキシャル成長の高温超伝導膜を有し、前記膜は機械的に接合されそして離散的な点において導電金属により電気的に接続される。この構造は、追加的に、一方又は双方の基板の超伝導膜の側の露出した領域内に溝を持つことができる。超伝導膜は、これを適宜の方法でパターン化することができる。好ましいパターンは平行線であり、好ましい構造においては、２個の基板は、２組の平行線がグリッドアレイを形成するように互いに直交して位置決めされる。各基板は、超伝導膜への電気的接続を提供するために導電金属を入れた少なくも１個の孔を含むことができる。かかる電気的相互接続構造の第２の形式は、一方又は双方の基板上に基板の超伝導膜とは反対の側に導電層か置かれた上述の構造を備える。第１の導電層の上に誘電材料の層と第２の導電層とを置くことができる。この状況では、導電層は電源面及び接地面として作用し、誘電層は絶縁体として作用する。これらの面をチップ又は集積回路に電気的に接続する手段を設けるために、構造の外側面を通して種々の導電面への導電金属のヴィアスが形成される。本発明は、上述の第１の種類の電気的に相互接続された構造を作る方法であって：（１）（ａ）基板上に電源面又は接地面として作動し得る第１の導電膜を置き；（ｂ）導電膜上に誘電材料の層を置き；そして（ｃ）誘電材料の層の上に接地面又は電源面として作動し得る第２の導電膜を置くことにより副構造Ａを形成し：そして（２）（ａ）前記超伝導膜をエピタキシャル成長させるために選定された第１の単結晶基板上に高温超伝導膜を置き、そして第１のパターン化信号層を形成するように超伝導膜をパターン化し；（ｂ）第１のパターン化信号層の上に金属のコンタクトパッドを形成することにより副構造Ｂを形成し：（３）厚さが少なくも２μmで誘電率が約５以下の誘電材料により、副構造Ａの露出した導電膜に副構造Ｂの露出したパターン化信号層を接合し；（４）第１の単結晶基板の厚さを最大約25μmに薄くし；（５）（ａ）超伝導膜をエピタキシャル成長させるために選定された第２の単結晶基板上に高温超伝導膜を置き、そして第２のパターン化信号層を形成するように超伝導膜をパターン化し；（ｂ）第２のパターン化信号層の上に金属のコンタクトパッドを形成することにより副構造Ｃを形成し：（６）約５以下の誘電率を有する誘電材料により、組み合わせられた副構造ＡとＢの薄くされた第１の単結晶基板に副構造Ｃの露出したパターン化信号層を接合し；（７）組み合わせられた副構造Ａ、Ｂ及びＣの頂面を通り接地面、電源面、及び信号層に孔を作り；そして（８）電気的相互接続構造にするように前記面と層とにヴィアスを提供するために（７）で作られた孔の中に金属を置くことを包含した方法を提供する。本発明は、更に電気的に相互接続された構造を作る方法であって：（１）（ａ）超伝導膜のためのエピタキシャル成長を提供するように選ばれた第１の単結晶基板上に高温超伝導膜を置き、そして第１のパターン化信号層を形成するようにこの膜をパターン化し；（ｂ）第１のパターン化信号層の上に金属のコンタクトパッドを成形し；（ｃ）エピタキシャル成長により第１のパターン化信号層及びいかなる露出基板の上にも誘電率が約５以下の誘電材料を置き；（ｄ）誘電材料の上にエピタキシャル成長により高温超伝導膜を置き、そして第２のパターン化信号層を形成するためにこの膜をパターン化し；（ｅ）副構造Ａを作るために第２のパターン化信号層の上に金属のコンタクトパッドを形成することにより副構造Ｄを形成し：（２）（ａ）電源面又は接地面として作動し得る第１の導電膜を基板上に置き；（ｂ）導電膜の上に誘電材料の層を置き；（ｄ）誘電材料の層の上に接地面又は電源面として作動し得る第２の導電膜を置くことにより副構造Ａを形成し；（３）厚さが少なくも２μmでかつ誘電率が約５以下の誘電材料の層により、副構造Ａの露出した導電膜に副構造Ｄの露出したパターン化信号層を接合し；（４）組み合わせられた副構造Ｄ及びＡの頂面（薄くされた第１の結晶基板）を通り電源面、接地面、及び信号層への孔を作り、そして電気的相互接続構造ができるように前記面と層とにヴィアスを提供するために孔の中に金属を置くことを包含した方法を提供する。図面の簡単な説明図１は本発明の電気的相互接続構造の図式的な断面図である。図２は本発明の電気的相互接続構造の図式的な断面図である。図３は本発明の電気的相互接続構造の図式的な断面図である。図４は本発明の電気的相互接続構造の図式的な断面図である。発明の詳細な説明本発明は、高温超伝導の信号層より構成される電気的相互接続構造を提供する。構造の一つの種類は誘電体層により別の副構造及び電源面及び接地面に接合された信号層副構造であり、更にこれを作る工程を含む。本発明の工程により、かかる最終の多層構造の種々の層の特性を、ある層の上に別の層をエピタキシャル成長させる通常受け入れらる方法によるよりもなお容易に最適化できる。個々の層の特性を最適化した、即ち適正な特性を有する高品質の高温超伝導信号層及び導電体層を提供するこの能力が、優秀な電気的相互接続構造を作り出す。本発明のこの種類の電気的相互接続構造を調製する１方法は、超伝導膜をエピタキシャル成長させるために選ばれた単結晶基板上に、信号層として作動すべき各高温超伝導膜を置くことによる信号副構造の製作を含む。次いで、超伝導膜は、パターン化された信号層を形成するためにパターン化され、このパターン化された信号層の種々の位置に金属のコンタクトパッドが形成される。基板上に導電性の膜を置くことによりベース副構造が形成される。この膜上に誘電材料の層を置き、続いて誘電材料の層の上に第２の導電性膜を置く。一方の膜が接地面として作用し、他方は電源面として作用する。次に、パターン化された信号副構造が、約５以下の誘電率を有する誘電材料でベース副構造に接合される。第１の露出したパターン化信号層は、誘電体層でベース副構造の露出された導電体膜に接合される。この組み合わせられた構造の上面は単結晶基板であり、その上に高温超伝導膜が置かれ、次いでこの基板は最大厚さが約２５μm、好ましくは約５μm、最も好ましくは１μm以下に薄くされる。第２の信号副構造、及びいかなる追加の信号副構造も、誘電率が約５以下でかつ厚さが約１μm以下の誘電材料で組合せ構造に接合される。各副構造について、露出されたパターン化信号層は先に追加された副構造の薄くされた結晶基板に接合される。信号層を支持している基板は、組合せ構造への副構造の接合の後ではあるがいかなる追加的信号層副構造の接合よりも前に、厚さ約２５μm以下、好ましくは約５μm、最も好ましくは１μm以下に薄くされる。最終組合せ構造の頂面を通して組合せ構造の種々の接地面、電源面、及び信号面への孔が作られる。これらの孔の中に金属が置かれ、接地面、電源面、及び信号面にヴィアス（vi as）を提供し電気的相互接続構造を完成する。この形式の電気的相互接続構造の製造工程は、図１の基板１、電源面又は接地面のいずれかとして作用する導電層２、誘電材料の層３、及び電源面又は接地面のいずれかとして作用する導電層４を備えた副構造Ａの作成を含む。次いで、単結晶基板７上に超伝導信号層６を置きパターン化し、パターン化された信号層６上に金属のコンタクトパッドを形成することにより副構造Ｂが形成される。第２の単結晶基板１０の上に超伝導層８を置きパターン化し、更にパターン化された信号層８の上に金属のコンタクトパッドを形成することにより副構造Ｃが形成される。副構造Ｂのパターン化信号層６を誘電材料５により副構造Ａの導電層４に接合することにより、副構造Ｂが副構造Ａに接合される。次に、結晶基板７は約２５μm以下に薄くされる。次いで、副構造Ｃのパターン化信号層８を誘電材料９により副構造Ａ＋Ｂの薄くされた結晶基板７に接合することにより、副構造Ｃが副構造ＡとＢとの組合せに接合される。続いて、選択的に結晶基板１０の厚さが最大約５μmに薄くされる。次いで、結晶基板１０から種々の面及び信号層まで組合せ副構造Ａ＋Ｂ＋Ｃ内に孔が作られ、ヴィアスを与えるようにこの中に金属が置かれる。かかるヴィアスの一つが１１で示される。導電層は、金、銀、又は銅、或いは高温度の超伝導酸化物とすることができる。導電層又は信号層として本発明のどの構造における使用にも適した超伝導体は、MがY、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb又はLuであるMBa₂Cu₃Ox；zが約０．４から約０．８であるBi₂Sr_3-zCa_zCu₂O₈のようなBi-Sr-Ca-Cu-O系の酸化物；T l₂Ba₂CuO₆、Tl₂Ba₂CaCu₂O₈及びTl₂Ba₂Ca₂Cu₃O₁₀のようなTl-Ba-Ca-Cu-O系の酸化物；並びにTl_0.5Pb_0.5Sr₂CaCU₂O₇、Tl_0.5Pb_0.5Sr₂Ca₂Cu₃O₉及びTl_0.5Pb_0.5Sr₂Ca₃ Cu₄O₁₁のようなTl-Pb酸化物であり、超伝導の臨界温度が９０°Ｋ以上であることが好ましい。副構造Ａの導電層が酸化物超伝導体であるときは、これらの層及び誘電体層は、十分に高い臨界電流密度を持った良好な品質の超伝導層を作るためにエピタキシャル成長される。単結晶基板が使用され、そして材料は酸化物のエピタキシャル成長に適したものでなければならない。高温超伝導体のエピタキシャル成長に使用される基層は、LaAlO₃、Mgo、サファイヤ、NdGao₃及びイットリウム安定化ジルコニアである。事前に置かれたセリウム酸化物、マグネシウム酸化物、又は希土類酸化物の３０ないし５０nmのエピタキシャル層が、基層と超伝導膜との間の緩衝層として作用しピタキシャル成長を助ける。ここで使用された用語「単結晶基板」は、緩衝層あり又はなしの単結晶基板を含む。酸化物膜及び誘電体物質は、マグネトロンスパッタリング又はレーザー摩耗スパッタリングによるようなかかる膜の公知の適宜の設置機構によりこれを置くことができる。酸化物電源面及び酸化物接地面の厚さは限定するものではないが典型的には約１μmである。接地面と電源面との間の誘電物質３は、好ましくは誘電率が少なくも約５、より好ましくは少なくも約１０であり、厚さは典型的には約１０nmから約１０μm、より典型的には約１μmである。これは超伝導酸化物層２上のエピタキシャル成長に適し、更に酸化物層４のエピタキシャル成長にも適している。基板材料、酸化物超伝導体及び誘電体の総てが同じ熱膨張係数を持つことが重要である。適切な誘電体の例は、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、アルミン酸ランタン、又はその他の灰チタン石である。接地面と電源面とを含んだ酸化物超伝導体層に、次に作られる金属ヴィアスのための低抵抗コンタクトを提供するために、副構造Ａと信号層とを接合するより以前に、酸化物超伝導体に金属のコンタクトパッドが形成される。コンタクトパッドの形成には、銀及び金のような金属が特に有用である。金属は、これを酸化物層４の表面上に直接置くことができる。イオンビーム穿孔、レーザー摩耗、又は化学的エッチングにより、酸化物層４と誘電体層３とを通して酸化物層２まで孔が作られる。次いで、酸化物層２の上に金属を置き、副構造Ａを約５００℃の温度に加熱しこの温度に１０−１５分間維持し、次いで周囲温度に冷却することによりこの金属を焼なましする。加熱と冷却とは酸素雰囲気内で行われる。副構造Ａの導電層が金属である場合は、金属のコンタクトパッドの追加は不要である。副構造Ａの導電層が金属であるときは、誘電体材料の誘電率は好ましくは少なくも約５、より好ましくは少なくも約１０であるが、基層材料及び誘電体材料に対する制限は相当に緩和される。基層は単結晶であることを要せず、適切な基層にはセラミック、ガラス、又は適宜の非導電性材料が含まれる。誘電体材料は、これをポリマー又は非晶質の有機組成とすることができる。接地面及び電源面の厚さは、限定するものではないが典型的には約１μmである。副構造Ｂ及びＣ、又は追加の副構造は超伝導薄膜信号層を備える。各高温超伝導薄膜信号層は、単結晶基板上に高温超伝導薄膜をエピタキシャル成長させることにより作られる。超伝導膜は耐電流に十分な厚さ、好ましくは０．２μmから２μmを持たねばならない。適切な基層にはLaAlO₃、MgO、NdGaO₃、及びサファイヤが含まれる。セリウム酸化物、マグネシウム酸化物、又は希土類酸化物の３０ないし５０nm層の事前成長エピタキシャル層が、エピタキシャル成長を助けるための基層と超伝導膜との間の緩衝層として作用する。ここで使用された用語「単結晶基板」は、緩衝層あり又はなしの単結晶基板を含む。この場合も、酸化物膜は、マグネトロンスパッタリング又はレーザー摩耗スパッタリングによるような、かかる膜の公知の適宜の設置機構により置くことができる。次いで、酸化物超伝導膜は、超伝導体の所望の信号層を提供するようにパターン化される。湿式の化学エッチング又は反応性イオンビームエッチングと組み合わせられたフォトリソグラフ技術を使用できる。超伝導信号層に次に、作られる金属ヴィアス用の低抵抗コンタクトを提供するために、信号層がベース副構造Ａ又は別の信号層副構造に接合されるより以前に酸化物超伝導体上に金属のコンタクトパッドが形成される。銀及び金のような金属をパターン化信号層の面上に直接置くことができる。次いで、信号層は、約５００℃の温度に加熱され、この温度に１０−１５分間維持され、次いで周囲温度に冷却される。加熱と冷却とは酸素雰囲気内で行われる。信号層副構造は誘電体材料の層５により副構造Ａに接合される。この層は、厚さが約２μmから約４μmで、誘電率は５以下、好ましくは４以下である。ポリマーが好ましく、フルオロポリマー又はポリイミドが特に好ましい。これらポリマーは約２−３の範囲の低い誘電率を有し、かつ電気的相互接続構造の層間のいかなる熱伝導率の不整合もこれを調節する機械的柔軟性を与える。副構造Ｂの露出されたパターン化信号層は副構造Ａの露出された導電体膜に接合される。誘電体材料５が、副構造の上面の上に広げられ、別の副構造が典型的に粘着性である誘電体材料に接触して置かれる。誘電体材料の硬化が２個の副構造を一緒に積層化する。組み合わせられた副構造Ａ及びＢの頂面となった第１の単結晶基板の厚さは、機械的ラッピング及び／又はポリッシング、化学的に支援されたラッピング及び／又はポリッシング、化学エッチング又はイオンエッチングにより、最大で約２５μm、好ましくは約５μm、最も好ましくは約１μmに薄くされる。パターン化された信号層８と金属コンタクトパッドとを有する第２の単結晶基層１０を備えた副構造Ｃが、薄くされた単結晶７に、即ち組み合わされた副構造ＡとＢの頂面に誘電体材料９の層により接合される。先の接合段階用の上述の誘電体を使用することができる。誘電体層９の厚さは典型的に約１μmである。２個の信号面を接合し含んで新たに組み合わせられた構造（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の頂面が第２の単結晶基板である。選択的に、この構造は、機械的ラッピング及び／又はポリッシング、化学的に支援されたラッピング及び／又はポリッシング、化学エッチング又はイオンエッチングにより、厚さを最大で約２５μm、好ましくは約５μm、最も好ましくは約１μm以下に薄くされる。或いは、単結晶基板はその最初の厚さのままとすることができる。追加のパッシベーション層は不要であり、この単結晶基板が目的に役立つ。基層の厚さの減少に続いて上述の工程を繰り返すことにより、基層に追加の信号層、電源面、及び接地面を加えることができる。イオンビーム穿孔、レーザー摩耗、又は化学的エッチングにより、組合せ構造の頂面及び中間層を通して電源面、接地面、及び信号層に孔が作られる。信号層への孔及び酸化物超伝導体の電源面と接地面への孔は、酸化物超伝導体上に形成されたコンタクトパッドと一致するように位置決めされる。次いで、これらの面及び信号層への接続用ヴィアスを形成するために、イオンビーム支援設置を使ってこれらの孔の中に金又は銀のような金属が置かれる。本発明の電気的相互接続構造の第２の製造方法は、２個の副構造を作成し、これらを一緒に接合し、更に種々の面への接続用ヴィアスを作ることを含む。以下の説明における番号は図２を参照する。この工程においては、超伝導膜のためにエピタキシャル成長を形成するように選ばれた単結晶基板１０上に信号層８として作動するように高温超伝導膜を置くことにより副構造Ｄが作られる。次いで、超伝導膜がパターン化される。適切な基板、超伝導体、及び設置とパターン化技術は、先の工程における副構造ＢとＣの形成について先に説明されたものと同じである。次いで、先の説明と同様に、パターン化された信号層に金属のコンタクトパッドが形成される。約５以下の誘電率を有する誘電材料９がパターン化された信号層８と露出された基層１０の上にエピタキシャル成長により置かれる。誘電材料９の表面は平面ではなく、実質的に信号層８のパターンに従う。その厚さは典型的には約１μm以下である。次いで、エピタキシャル成長により誘電材料９の上に高温超伝導薄膜が置かれ、更にこの膜は第２のパターン信号層６を形成するようにパターン化される。第２のパターン化信号層に金属コンタクトパッドが形成される。これが副構造Ｄを完成する。副構造Ａは前述と同じ方法でかつ同じ形式の材料を使って形成される。電源面又は接地面のいずれとしても作動し得る導電面２が基板１上に置かれる。前記膜が超伝導体である場合は、導電膜上に金属のコンタクトパッドが置かれる。誘電率が好ましくは少なくも約５、より好ましくは少なくも約１０の誘電材料の層３が接地面又は電源面２の上に置かれる。接地面又は電源面４として作動し得る第２の導電膜が誘電材料３の上に置かれ副構造Ａを完成する。導電膜の一方が電源面として作動し、他方が接地面として作用する。次いで、副構造Ｄの露出したパターン化信号層６は、厚さが２から４μmで誘電率が約５以下の誘電材料の層５により副構造Ａの露出した導電膜４に接合される。（始めは副構造Ｄの一部であった）単結晶基板１０の厚さは、選択的に、機械的ラッピング及び／又はポリッシング、化学的に支援されたラッピング及び／又はポリッシング、化学エッチング又はイオンエッチングにより、厚さを最大で約５μm、好ましくは約１μmに薄くされる。次いで、イオンビーム穿孔、レーザー摩耗、又は化学的エッチングにより、組合せ構造の頂面及び中間層を通して電源面、接地面、及び信号層への孔が作られる。孔は、超伝導体よりなる信号層及び電源面及び接地面に先に形成された金属コンタクトパッドと一致するように位置決めされる。電源面及び接地面が金属であるならば、これの表面のどの点への孔でも十分である。面及び信号層に１１のような接続用ヴィアスを形成するために、イオンビーム支援設置を使ってこれらの孔の中に金又は銀のような金属が置かれることが多い。本発明は、導電用金属により別の副構造に接合された高温超伝導信号層を備えた第２の種類の電気的相互接続構造を提供する。かかる構造の１形式が図３に示され、これは前述のように作られ前述のような適切な材料を使用した２個の副構造Ｃを備え、そしてその各は単結晶基板２０を有し、この基板上に超伝導膜がエピタキシャル成長され更にパターン化信号層２１を形成するようにパターン化される。超伝導膜のパターン化の後で、選択的に、イオンビーム穿孔又はその他の本技術に公知の方法により、露出された基板に溝２３をエッチングすることができる。所望の離散的な位置２２において、パターン化信号層上に導電金属が置かれる。一方の副構造Ｃの導電金属が第２の副構造Ｃの導電金属と互いに接触するように揃えられ、続いて熱及び／又は圧力を使用して両方の金属を熔かすことにより、これら両方の副構造が接合される。超伝導膜は、前述のような種々の方法のいずかによりこれをパターン化することができる。好ましい形状は、２個の副構造Ｃの各の平行線が互いに直交するようにこれら２個の副構造Ｃを位置決めすることによりグリッドアレイを形成できる平行線パターンである。２個の副構造Ｃの接合後に、パターン化信号層と集積回路又はチップとの間に導電手段が取り付けられる。或いは、イオンビーム穿孔、レーザー摩耗、又は化学的エッチングにより、基板の外面を通してパターン信号層への孔を設けることができる。これらの層への接続ヴィアスを形成するために、孔の中に金又は銀のような金属が置かれる。かかる電気的相互接続構造の第２の形式が図４に示され、これは、図３に示されたものと同じ構成要素２０、２１、２２及び選択的に２３を有する２個の接合された副構造Ｃを備え、基板２０の一方又は双方には導電層３０が配置される。導電層に適した金属は、副構造Ａについて前述のものと同様である。選択的に、誘電材料層３１と第２の導電層３２とを第１の導電層３０の上に置くことができる。誘導体材料は、好ましくは副構造Ａについて説明されたような誘電率と厚さとを持つ。希望するならば、導電層３０と３２とをパターン化することができる。集積回路又はチップへの接続は、前述の導電手段又はヴィアスによりこれを行うことができる。更に、パターン化信号層と１個又は複数個の導電層との間の電気的接続の提供を前述のような経路で行うことができる。金属接合を使用する形式の総ての電気的相互接続構造について、２個の基板（副構造Ｃ）間のいかなる空隙も、これを適切な誘電材料で満たすことができる。これは、２個の副構造Ｃの接合より前に、適切なポリマー、好ましくはフルオロポリマー又はポリイミドを層の上にスピンコートし又は塗布し、続いて導電金属の点又は突起におけるポリマーのエッチング除去により行われる。次いで２個の副構造は前述のように接合される。本発明の一つの利点は、集積密度を上げかつ相互接続を短くするように、基板の両方の外面に多数のチップを取り付け得ることである。高温超伝導体の使用により、良好な信号品質を保持しつつ線の断面を小さくでき、このため相互接続の密度を上げることができる。本発明の相互接続構造はコンピューター用及び遠隔通信用のマルチチップモジュールに有用である。以下の略号が例において使用される。 HTS−高温超伝導体 PMMA−ポリメタクリル酸メチル UV−紫外線実施例１相互接続システムのいくつかの重要な特徴を示すために、以下の方法で試験構造が作られた。２個の1.2cm×1.2cm×0.05cmの単結晶サファイヤ基板上にマグネトロンスパッタリングによりセリウム酸化物の30-50nmのエピタキシャル層を成長させた。セリウム酸化物の各層の上にマグネトロンスパッタリングによりYBa₂Cu₃Oxのエピタキシャル高温超伝導薄膜を置いた。２個の超伝導薄膜間にポリマー膜がある状態でこれら薄膜が互いに向かい合うように、厚さ約４μmのアモルファスフルオロポリマー（テフロン（商品名） AF2400）の層を一方の基板の超伝導薄膜上及びフルオロポリマーの上に置かれた他方の基板上にスピンコートした。２個のサファイヤ基板が構造の外面を形成した。フルオロポリマーは、170℃で１時間硬化され、高周波損失がタンジェント3 ×10^-4以下でかつ誘電率が１．９１の誘導体の層を有する接合構造を作る。基板の厚さの減少を示すために、上記のように作られた構造の一方のサファイヤ基板が、研磨作業中、支持器として作用するガラスのキャリヤーにワックス固定された。この研磨段階は、ガラスにワックス止めされた基板上の超伝導薄膜の背面に可視光を自動照準することによるロジテック研磨システムで実行された。最初の研磨には材料を迅速に除去するためミクロンサイズのダイヤモンド粒子が使用された。最終の研磨は、所望厚さを得るためにサブミクロンのダイヤモンド粒子による研磨で行われた。基板の厚さは、厚さ0.05cmから厚さ0.0002cm（2μm ）以下に研磨された。高周波誘導技術（レイクショア（LakeShore）（DRC91C））を使用した試験は、超伝導薄膜の臨界温度が製造工程により影響されなかったことを示した。最終の構造は次のことを示した。１）２個のエピタキシャル高温超伝導薄膜を性能劣化なしに接合する誘電率の極めて小さな誘導体を提供する能力、２）基板の厚さを所要の厚さ（ほぼ１μm）に減らす能力、及び３）比較的大きな熱膨張係数（約80ppm/℃）のポリマーが、対象温度範囲にわたり基板及び薄膜（ほぼ10ppm/℃ ）と整合しない大きな熱膨張係数を受け入れるに十分な柔軟性を有すること。実施例２以下の方法により構造が作られた。 YBa₂Cu₃O₇のエピタキシャル高温超伝導薄膜を２個の単結晶アルミン酸ランタン基板上で成長させた。成長は、600℃と800℃との間に加熱された基板にオフアキシスマグネトロンスパッタリングを使用してなされた。最終の膜厚は0.1と１ μmとの間である。膜は、標準の２水準フォトリソグラフ法とこれに続くイオンビームエッチングを使用してパターン化された。HTS膜にパターンを定めるためにフォトレジストエッチマスクを使用した。使用された２水準フォトリソグラフ法は、９％固体においてKTI 496k分子量の標準PMMAによるHTS膜の塗布より開始した。厚さはほぼ1 .2μmとすべきである。PMMAは170℃で30分間硬化される。次いで、PMMAは、厚さ 0.5μmにシップレイ1400-17ポジフォトレジストが塗布された。レジストは空気中で90℃で25分間硬化される。1400-17は、100mJ/cm²の強さの紫外線に暴露される。1400-17はシップレイMF312現像剤と脱イオン水の２：１組合せに60秒間浸漬される。フォトレジストは低電力酸素プラズマに曝され剥離される。1400-17が除去された領域のPMMAは220-260nm範囲の10J/cm²のコリメートされた遠紫外線源のフラッド光に露光される。露光されたPMMAはトリエンを使用して４分間現像される。この露光されたHTS膜はアルゴンイオンビームミリングによりエッチングされる。残りのフォトレジスト及びPMMAは溶剤又は酸素プラズマにより除去される。金の導電金属突起は上述の方法を正確に使用してフォトリソグフで定められ、直流又は高周波スパッタリングを使ってHTS膜上に置かれる。定められた金属突起を有する基板は、金属とHTSとの接触抵抗を確実に小さくするために510℃で１時間焼きなましされる。金属突起は、80：20のAuSn 合金はんだで事前鍍金される。定められたHTS膜を有する２個の基板は、はんだのある金属突起が揃えられ物理的に接触して置かれるように揃えられる。次いで、揃えられた基板が空気中で 300℃に加熱され、はんだが流れて、揃えられた金属突起を接合する。実施例３以下の方法で基板を作ることができる。 YBa₂Cu₃O₇のエピタキシャル高温超伝導薄膜を２個の単結晶アルミン酸ランタン基板上で成長させた。成長は、600℃と800℃との間に加熱された基板にオフアキシスマグネトロンスパッタリングを使用してなされた。最終の膜厚は0.1と１ μmとの間である。膜は、標準の２水準フォトリソグラフ法とこれに続くイオンビームエッチングを使用してパターン化された。HTS膜にパターンを定めるためにフォトレジストエッチマスクを使用した。使用された２水準フォトリソグラフ法は、９％固体においてKTI 496k分子量の標準PMMAによるHTS膜の塗布より開始した。厚さはほぼ1 .2μmとすべきである。PMMAは170℃で30分間硬化される。次いで、PMMAは、厚さ 0.5μmにシップレイ1400-17ポジフォトレジストが塗布された。レジストは空気中で90℃で25分間硬化される。1400-17は、100mJ/cm²の強さの紫外線に暴露される。1400-17はシップレイMF312現像剤と脱イオン水の２：１組合せに60秒間浸漬される。フォトレジストは低電力酸素プラズマに曝され剥離される。1400-17が除去された領域のPMMAは220-260nm範囲の10J/cm²のコリメートされた遠紫外線源のフラッド光に露光される。露光されたPMMAはトリエンを使用して４分間現像される。この露光されたHTS膜はアルゴンイオンビームミリングによりエッチングされる。基板に溝をエッチングするために、基板のこの露出した領域が10nm/minの速度で基板をエッチングするイオンビームリミング工程を続けることによりエッチングされる。残ったフォトレジスト及びPMMAは、溶剤又は酸素プラズマにより除去される。金の導電金属突起は上述の方法を正確に使用してフォトリソグフ法で定められ、直流又は高周波スパッタリングを使ってHTS膜上に置かれる。定められた金属突起を有する基板は、金属とHTSとの接触抵抗を確実に小さくするために510℃で１時間焼きなましされる。金属突起は、80：20のAuSn合金はんだで事前鍍金される。定められたHTS膜を有する２個の基板は、はんだのある金属突起が揃えられ物理的に接触して置かれるように揃えられる。次いで、揃えられた基板が空気中で 300℃に加熱され、はんだが流れて、揃えられた金属突起を接合する。実施例４以下の方法で基板を作ることができる。 YBa₂Cu₃O₇のエピタキシャル高温超伝導薄膜を２個の単結晶アルミン酸ランタン基板上で成長させた。成長は、600℃と800℃との間に加熱された基板にオフアキシスマグネトロンスパッタリングを使用してなされた。最終の膜厚は0.1と１ μmとの間である。膜は、イオンビームエッチングを使用した標準の２水準フォトリソグラフ法によりパターン化された。HTS膜にグリッドパターンを定めるために平行線のフォトレジストエッチマスクを使用した。使用された２水準フォトリソグラフ法は、９％固体においてKTI 496k分子量の標準PMMAによるHTS膜の塗布より開始した。厚さはほぼ1.2μmとすべきである。PMMAは170℃で30分間硬化される。次いで、PMMAは、厚さ0.5μmにシップレイ1400-17ポジフォトレジストが塗布された。レジストは空気中で90℃で25分間硬化される。1400-17は、100mJ/cm²の強さの紫外線に暴露される。1400-17はシップレイMF312現像剤と脱イオン水の２：１組合せに60秒間浸漬される。フォトレジストは低電力酸素プラズマに曝され剥離される。1400-17が除去された領域のPMMAは220-260nm範囲の10J/cm²のコリメートされた遠紫外線源を使って露光される。露光されたPMMAはトリエンを使用して４分間現像される。この露光されたHTS膜はアルゴンイオンビームミリングによりエッチングされる。基板に溝をエッチングするために、基板のこの露出した領域が10nm/minの速度で基板をエッチングするイオンビームリミング工程を続けることによりエッチングされる。残ったフォトレジスト及びPMMAは、溶剤又は酸素プラズマにより除去される。金の導電金属突起は上述の方法を正確に使用してフォトリソグフ法で定められ、直流又は高周波スパッタリングを使ってHTS膜上に置かれる。定められた金属突起を有する基板は、金属とHTSとの接触抵抗を確実に小さくするために510℃で１時間焼きなましされる。金属突起は、80：20のAuSn合金はんだで事前鍍金される。定められたHTS膜を有する２個の基板は、はんだのある金属突起が揃えられ物理的に接触して置かれるように揃えられる。次いで、揃えられた基板が空気中で300℃に加熱され、はんだが流れて、揃えられた金属突起を接合する。実施例５以下の方法で基板を作ることができる。 YBa₂Cu₃O₇のエピタキシャル高温超伝導薄膜を２個の単結晶アルミン酸ランタン基板上で成長させた。成長は、600℃と800℃との間に加熱された基板にオフアキシスマグネトロンスパッタリングを使用してなされた。最終の膜厚は0.1と１ μmとの間である。膜は、イオンビームエッチングを使用した標準の２水準フォトリソグラフ法によりパターン化された。HTS膜にグリッドパターンを定めるために平行線のフォトレジストエッチマスクを使用した。使用された２水準フォトリソグラフ法は、９％固体においてKTI 496k分子量の標準PMMAによるHTS膜の塗布より開始した。厚さはほぼ1.2μmとすべきである。PMMAは170℃で30分間硬化される。次いで、P MMAは、厚さ0.5μmにシップレイ1400-17ポジフォトレジストが塗布された。レジストは空気中で90℃で25分間硬化される。1400-17は、100mJ/cm²の強さの紫外線に暴露される。1400-17はシップレイMF312現像剤と脱イオン水の２：１組合せに 60秒間浸漬される。フォトレジストは低電力酸素プラズマに曝され剥離される。 1400-17が除去された領域のPMMAは220-260nm範囲の10J/cm²のコリメートされた遠紫外線源を使って露光される。露光されたPMMAはトリエンを使用して４分間現像される。この露光されたHTS膜はアルゴンイオンビームミリングによりエッチングされる。基板に溝をエッチングするために、基板のこの露出した領域が10nm/minの速度で基板をエッチングするイオンビームリミング工程を続けることによりエッチングされる。残ったフォトレジスト及びPMMAは、溶剤又は酸素プラズマにより除去される。金の導電金属突起は上述の方法を正確に使用してフォトリソグフ法で定められ、直流又は高周波スパッタリングを使ってHTS膜上に置かれる。定められた金属突起を有する基板は、金属とHTSとの接触抵抗を確実に小さくするために510℃で１時間焼きなましされる。金属突起は、80：20のAuSn合金はんだで事前鍍金される。パターン化された超伝導膜への電気的接続は、基板を通してHTS膜に、基板を通る孔をエクサイマレーザー穿孔することによりこれを作ることができる。定められたHTS膜を有する２個の基板は、はんだのある金属突起が揃えられ物理的に接触して置かれるように揃えられる。次いで、揃えられた基板が空気中で 300℃に加熱され、はんだが流れて、揃えられた金属突起を接合する。実施例６以下の方法で基板を作ることができる。 YBa₂Cu₃O₇のエピタキシャル高温超伝導薄膜を２個の単結晶アルミン酸ランタン基板上で成長させた。成長は、600℃と800℃との間に加熱された基板にオフアキシスマグネトロンスパッタリングを使用してなされた。最終の膜厚は0.1と１ μmとの間である。膜は、イオンビームエッチングを使用した標準の２水準フォトリソグラフ法によりパターン化された。HTS膜にパターンを定めるためにフォトレジストエッチマスクを使用した。使用された２水準フォトリソグラフ法は、９％固体においてKTI 496k分子量の標準PMMAによるHTS膜の塗布より開始した。厚さはほぼ1.2μmとすべきである。PMMAは170℃で30分間硬化される。次いで、P MMAは、厚さ0.5μmにシップレイ1400-17ポジフォトレジストが塗布された。レジストは空気中で90℃で25分間硬化される。1400-17は、100mJ/cm²の強さの紫外線に暴露される。1400-17はシップレイMF312現像剤と脱イオン水の２：１組合せに 60秒間浸漬される。フォトレジストは低電力酸素プラズマに曝され剥離される。 1400-17が除去された領域のPMMAは220-260nm範囲の10J/cm²のコリメートされた遠紫外線源を使って露光される。露光されたPMMAはトリエンを使用して４分間現像される。この露光されたHTS膜はアルゴンイオンビームミリングによりエッチングされる。残ったフォトレジスト及びPMMAは、溶剤又は酸素プラズマにより除去される。金の導電金属突起は上述の方法を正確に使用してフォトリソグフ法で定められ、直流又は高周波スパッタリングを使ってHTS膜上に置かれる。定められた金属突起を有する基板は、金属とHTSとの接触抵抗を確実に小さくするために510℃で１時間焼きなましされる。金属突起は、80：20のAuSn合金はんだで事前鍍金される。基板のパターン化HTS膜の無い方の側は、金のような導電性材料の層とチタン酸ストロンチウムのような絶縁材料の層とを交互に置くことにより、電源線、接地線、及び恐らくはその他の信号線の提供のような追加の電気的目的のために使用することができる。金は直流又は高周波のスパッタリングにより置くことができ、チタン酸ストロンチウムは高周波スパッタリングにより置くことができる。これらの層は上述のパターン化工程と正確に同じ方法を使用してパターン化することができる。定められたHTS膜を有する２個の基板は、はんだのある金属突起が揃えられ物理的に接触して置かれるように揃えられる。次いで、揃えられた基板が空気中で 300℃に加熱され、はんだが流れて、揃えられた金属突起を接合する。実施例７以下の方法で基板を作ることができる。 YBa₂Cu₃O₇のエピタキシャル高温超伝導薄膜を２個の単結晶アルミン酸ランタン基板上で成長させた。成長は、600℃と800℃との間に加熱された基板にオフアキシスマグネトロンスパッタリングを使用してなされた。最終の膜厚は0.1と１ μmとの間である。膜は、イオンビームエッチングを使用した標準の２水準フォトリソグラフ法によりパターン化された。HTS膜にパターンを定めるためにフォトレジストエッチマスクを使用した。使用された２水準フォトリソグラフ法は、９％固体において KTI 496k分子量の標準PMMAによるHTS膜の塗布より開始した。厚さはほぼ1.2μm とすべきである。PMMAは170℃で30分間硬化される。次いで、PMMAは、厚さ0.5μ mにシップレイ1400-17ポジフォトレジストが塗布された。レジストは空気中で90 ℃で25分間硬化される。1400-17は、100mJ/cm²の強さの紫外線に暴露される。14 00-17はシップレイMF312現像剤と脱イオン水の２：１組合せに60秒間浸漬される。フォトレジストは低電力酸素プラズマに曝され剥離される。1400-17が除去された領域のPMMAは220-260nm範囲の10J/cm²の遠紫外線源を使ったフラッド光により露光される。露光されたPMMAはトリエンを使用して４分間現像される。この露光されたHTS膜はアルゴンイオンビームミリングによりエッチングされる。基板に溝をエッチングするために、基板のこの露出した領域が10nm/minの速度で基板をエッチングするイオンビームミリング工程を続けることによりエッチングされる。残ったフォトレジスト及びPMMAは溶剤又は酸素プラズマにより除去される。金の導電金属突起は上述の方法を正確に使用してフォトリソグフ法で定められ、直流又は高周波スパッタリングを使ってHTS膜上に置かれる。定められた金属突起を有する基板は、金属と_HTSとの接触抵抗を確実に小さくするために510℃で１時間焼きなましされる。金属突起は、80：20のAuSn合金はんだで事前鍍金される。基板のパターン化HTS膜の無い方の側は、金のような導電性材料の層とチタン酸ストロンチウムのような絶縁材料の層とを交互に置くことにより、電源線、接地線、及び恐らくはその他の信号線の提供のような追加の電気的目的のために使用することができる。金は直流又は高周波のスパッタリングにより置くことができ、チタン酸ストロンチウムは高周波スパッタリングにより置くことができる。これらの層は上述のパターン化工程と正確に同じ方法を使用してパターン化することができる。定められたHTS膜を有する２個の基板は、はんだのある金属突起が揃えられ物理的に接触して置かれるように揃えられる。次いで、揃えられた基板が空気中で 300℃に加熱され、はんだが流れて、揃えられた金属突起を接合する。実施例８以下の方法で基板を作ることができる。 YBa₂Cu₃O₇のエピタキシャル高温超伝導薄膜を２個の単結晶アルミン酸ランタン基板上で成長させた。成長は、600℃と800℃との間に加熱された基板にオフアキシスマグネトロンスパッタリングを使用してなされた。最終の膜厚は0.1と１ μmとの間である。膜は、イオンビームエッチングを使用した標準の２水準フォトリソグラフ法によりパターン化された。HTS膜にグリッドパターンを定めるために平行線のフォトレジストエッチマスクを使用した。使用された２水準フォトリソグラフ法は、９％固体においてKTI 496k分子量の標準PMMAによるHTS膜の塗布より開始した。厚さはほぼ1.2μmとすべきである。PMMAは170℃で30分間硬化される。次いで、P MMAは、厚さ0.5μmにシップレイ1400-17ポジフォトレジストが塗布された。レジストは空気中で90℃で25分間硬化される。1400-17は、100mJ/cm²の強さの紫外線に暴露される。1400-17はシップレイMF312現像剤と脱イオン水の２：１組合せに 60秒間浸漬される。フォトレジストは低電力酸素プラズマに曝され剥離される。 1400-17が除去された領域のPMMAは220-260nm範囲の10J/cm²のコリメートされた遠紫外線源を使って露光される。露光されたPMMAはトリエンを使用して４分間現像される。この露光されたHTS膜はアルゴンイオンビームミリングによりエッチングされる。基板に溝をエッチングするために、基板のこの露出した領域が10nm/minの速度で基板をエッチングするイオンビームリミング工程を続けることによりエッチングされる。残ったフォトレジスト及びPMMAは、溶剤又は酸素プラズマにより除去される。金の導電金属突起は上述の方法を正確に使用してフォトリソグフ法で定められ、直流又は高周波スパッタリングを使ってHTS膜上に置かれる。定められた金属突起を有する基板は、金属とHTSとの接触抵抗を確実に小さくするために510℃で１時間焼きなましされる。金属突起は、80：20のAuSn合金はんだで事前鍍金される。基板のパターン化HTS膜の無い方の側は、金のような導電性材料の層とチタン酸ストロンチウムのような絶縁材料の層とを交互に置くことにより、電源線、接地線、及び恐らくはその他の信号線の提供のような追加の電気的目的のために使用することができる。金は直流又は高周波のスパッタリングにより置くことができ、チタン酸ストロンチウムは高周波スパッタリングにより置くことができる。これらの層は上述のパターン化工程と正確に同じ方法を使用してパターン化することができる。定められたHTS膜を有する２個の基板は、はんだのある金属突起が揃えられ物理的に接触して置かれるように揃えられる。次いで、揃えられた基板が空気中で 300℃に加熱され、はんだが流れて、揃えられた金属突起を接合する。実施例９以下の方法で基板を作ることができる。 YBa₂Cu₃O₇のエピタキシャル高温超伝導薄膜を２個の単結晶アルミン酸ランタン基板上で成長させた。成長は、600℃と800℃との間に加熱された基板にオフアキシスマグネトロンスパッタリングを使用してなされた。最終の膜厚は0.1と１ μmとの間である。膜は、イオンビームエッチングを使用した標準の２水準フォトリソグラフ法によりパターン化された。HTS膜にパターンを定めるためにフォトレジストエッチマスクを使用した。使用された２水準フォトリソグラフ法は、９％固体においてKTI 496k分子量の標準PMMAによるHTS膜の塗布より開始した。厚さはほぼ1.2μmとすべきである。PMMAは170℃で30分間硬化される。次いで、PMMAは、厚さ0.5μmにシップレイ1400-17ポジフォトレジストが塗布された。レジストは空気中で90℃で25分間硬化される。1400-17は、100mJ/cm²の強さの紫外線に暴露される。1400-17はシップレイMF312現像剤と脱イオン水の２：１組合せに60秒間浸漬される。フォトレジストは低電力酸素プラズマに曝され剥離される。1400-1 7が除去された領域のPMMAは220-260nm範囲の10J/cm²の遠紫外線源を使ったフラッド光により露光される。露光されたPMMAはトリエンを使用して４分間現像される。この露光されたHTS膜はアルゴンイオンビームミリングによりエッチングされる。基板に溝をエッチングするために、基板のこの露出した領域が10nm/minの速度で基板をエッチングするイオンビームミリング工程を続けることによりエッチングされる。残ったフォトレジスト及びPMMAは溶剤又は酸素プラズマにより除去される。金の導電金属突起は上述の方法を正確に使用してフォトリソグフ法で定められ、直流又は高周波スパッタリングを使ってHTS膜上に置かれる。定められた金属突起を有する基板は、金属とHTSとの接触抵抗を確実に小さくするために510℃で１時間焼きなましされる。金属突起は、80：20のAuSn合金はんだで事前鍍金される。基板のパターン化HTS膜の無い方の側は、金のような導電性材料の層とチタン酸ストロンチウムのような絶縁材料の層とを交互に置くことにより、電源線、接地線、及び恐らくはその他の信号線の提供のような追加の電気的目的のために使用することができる。金は直流又は高周波のスパッタリングにより置くことができ、チタン酸ストロンチウムは高周波スパッタリングにより置くことができる。これらの層は上述のパターン化工程と正確に同じ方法を使用してパターン化することができる。ウエファのパターン化HTS膜と反対の側の導電層は、どれでも基板を通して接続用ヴィアスを作ることによりパターン化HTS膜に電気接続することができる。基板に最も近い層と電気的に接触することが望ましい場合には、底層の上面の総ての層に開口部を作ることができる。この開口部は前述のようにフォトリソグラフ及びイオンビームエッチングにより形成され、この開口部の大きさは基板を通るヴィアス孔の期待寸法より大きくされるであろう。次いで、エクサイマレーザーにより底層及び基板を通して反対側のパターン化HTS膜まで穿孔することによりヴィアス孔を形成することができる。次いで、この孔を直流又は高周波でスパッタリングされた金属金の導電膜で被覆し、超伝導膜と反対側の導電層との間の電気接続を作ることができる。基板のパターン化HTS膜とは反対側の導電層の総てから絶縁されたパターン化H TS膜への電気的接触を提供することもできる。これらの接触は、まず基板のパターン化HTS膜とは反対側の層の総てに開口部を形成することにより作られる。この開口部は前述のようにフォトリソグラフ及びイオンビームエッチングにより形成され、この開口部の大きさは基板を通るヴィアス孔の期待寸法より大きくされるであろう。次に、エクサイマレーザー穿孔により、反対側のパターン化HTS膜への基板を通るヴィアス孔を形成することができる。次いで、この孔を直流又は高周波スパッタリングされた金属金の導電膜で被覆し、パターン化HTS膜とウエファの反対側との間の電気接続を作る。ウエファのパターン化HTS膜とは反対の側の金属金は、導電層のいずれとも電気的接触を避けるように標準フォトリソグラフによりパターン化される。このようにして局部化された金の領域が、集積回路への接続用の電気接触点を提供する。定められたHTS膜を有する２個の基板は、はんだのある金属突起が揃えられ物理的に接触して置かれるように揃えられる。次いで、揃えられた基板が空気中で 300℃に加熱され、はんだが流れて、揃えられた金属突起を接合する。実施例１０以下の方法で基板を作ることができる。 YBa₂Cu₃O₇のエピタキシャル高温超伝導薄膜を２個の単結晶アルミン酸ランタン基板上で成長させた。成長は、600℃と800℃との間に加熱された基板にオフアキシスマグネトロンスパッタリングを使用してなされた。最終の膜厚は0.1と１ μmとの間である。膜は、イオンビームエッチングを使用した標準の２水準フォトリソグラフ法によりパターン化された。HTS膜にパターンを定めるためにフォトレジストエッチマスクを使用した。使用された２水準フォトリソグラフ法は、９％固体において KTI 496k分子量の標準PMMAによるHTS膜の塗布より開始した。厚さはほぼ1.2μm とすべきである。PMMAは170℃で30分間硬化される。次いで、PMMAは、厚さ0.5μ mにシップレイ1400-17ポジフォトレジストが塗布された。レジストは空気中で90 ℃で25分間硬化される。1400-17は、100mJ/cm²の強さの紫外線に暴露される。14 00-17はシップレイMF312現像剤と脱イオン水の２：１組合せに60秒間浸漬される。フォトレジストは低電力酸素プラズマに曝され剥離される。1400-17が除去された領域のPMM Aは220-260nm範囲の10J/cm²の遠紫外線源を使ったフラッド光により露光される。露光されたPMMAはトリエンを使用して４分間現像される。この露光されたHTS膜はアルゴンイオンビームミリングによりエッチングされる。基板に溝をエッチングするために、基板のこの露出した領域が10nm/minの速度で基板をエッチングするイオンビームミリング工程を続けることによりエッチングされる。残ったフォトレジスト及びPMMAは溶剤又は酸素プラズマにより除去される。金の導電金属突起は上述の方法を正確に使用してフォトリソグフ法で定められ、直流又は高周波スパッタリングを使ってHTS膜上に置かれる。定められた金属突起を有する基板は、金属とHTSとの接触抵抗を確実に小さくするために510℃で１時間焼きなましされる。金属突起は、80：20のAuSn合金はんだで事前鍍金される。基板のパターン化HTS膜の無い方の側は、金のような導電性材料の層とチタン酸ストロンチウムのような絶縁材料の層とを交互に置くことにより、電源線、接地線、及び恐らくはその他の信号線の提供のような追加の電気的目的のために使用することができる。金は直流又は高周波のスパッタリングにより置くことができ、チタン酸ストロンチウムは高周波スパッタリングにより置くことができる。これらの層は上述のパターン化工程と正確に同じ方法を使用してパターン化することができる。ウエファのパターン化HTS膜と反対の側の導電層は、どれでも基板を通して接続用ヴィアスを作ることによりパターン化HTS膜に電気接続することができる。基板に最も近い層と電気的に接触することが望ましい場合には、底層の上面の総ての層に開口部を作ることができる。この開口部は前述のようにフォトリソグラフ及びイオンビームエッチングにより形成され、この開口部の大きさは基板を通るヴィアス孔の期待寸法より大きくされるであろう。次いで、エクサイマレーザーにより底層及び基板を通して反対側のパターン化HTS膜まで穿孔することによりヴィアス孔を形成することができる。次いで、この孔を直流又は高周波でスパッタリングされた金属金の導電膜で被覆し、超伝導膜と反対側の導電層との間の電気接続を作ることができる。基板のパターン化HTS膜とは反対側の導電層の総てから絶縁されたパターン化H TS膜への電気的接触を提供することもできる。これらの接触は、まず基板のパターン化HTS膜とは反対側の層の総てに開口部を形成することにより作られる。この開口部は前述のようにフォトリソグラフ及びイオンビームエッチングにより形成され、この開口部の大きさは基板を通るヴィアス孔の期待寸法より大きくされるであろう。次に、エクサイマレーザー穿孔により、反対側のパターン化HTS膜への基板を通るヴィアス孔を形成することができる。次いで、この孔を直流又は高周波スパッタリングされた金属金の導電膜で被覆し、パターン化HTS膜とウエファの反対側との間の電気接続を作る。ウエファのパターン化HTS膜とは反対の側の金属金は、導電層のいずれとも電気的接触を避けるように標準フォトリソグラフによりパターン化される。このようにして局部化された金の領域が、集積回路への接続用の電気接触点を提供する。ある種の用途に対しては、金属突起により一緒に接合された２個のウエファ間の空間の総てを満たすためにポリイミドのような誘電材料を使用することが望ましい。この構造は、金属金の突起の調製後に各ウエファをポリイミド膜でスピンコートすることにより得られる。ポリイミド層の厚さは金属突起の厚さの1.5倍とすべきである。ポリイミド膜は、スピンコートの後、100℃で 30分間加熱される。加熱後、ポリイミド膜の表面は、金突起の表面が露出するまで酸素プラズマでエッチングされる。定められたHTS膜を有する２個の基板は、はんだのある金属突起が揃えられ物理的に接触して置かれるように揃えられる。次いで、揃えられた基板が空気中で 300℃に加熱され、はんだが流れて、揃えられた金属突起を接合する。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項【提出日】１９９４年６月２１日【補正内容】（２）（ａ）電源面又は接地面として作動し得る第１の導電膜を基板上に置き；（ｂ）導電膜の上に誘電材料の層を置き；（ｄ）誘電材料の層の上に接地面又は電源面として作動し得る第２の導電膜を置くことにより副構造Ａを形成し；（３）厚さが少なくも２μmでかつ誘電率が約５以下の誘電材料の層により、副構造Ａの露出した導電膜に副構造Ｄの露出したパターン化信号層を接合し：（４）組み合わせられた副構造Ｄ及びＡの頂面（薄くされた第１の結晶基板）を通り電源面、接地面、及び信号層への孔を作り、そして電気的相互接続構造ができるように前記面と層とにヴィアスを提供するために孔の中に金属を置くことを包含した方法。９．第１の単結晶基板の厚さが最大で約５μmに薄くされる請求項８の方法。１０．副構造を互いに接合する誘電材料がポリマーである請求項１、４、又は８の構造及び方法。１１．電源面及び接地面がエピタキシャル成長された酸化物高温超伝導体であり、信号層の単結晶基板がLaAlO₃、MgO、サファイヤ又はNdGaO₃である請求項２、４、又は８の構造及び方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ，ＫＲ (72)発明者ローバツチヤー，ダニエル・ブルースアメリカ合衆国デラウエア州19807ウイルミントン・アシユリイコート103

Claims

【特許請求の範囲】１．誘電体層により順に互いに接合され更に電源面と接地面とを含んでいる構造に接合された高温超伝導信号層副構造を備えた電気的相互接続構造。２．超伝導信号層副構造が単結晶基板上にエピタキシャル成長された高温超伝導膜を備えた請求項１の構造。３．超伝導信号層副構造が単結晶基板上にエピタキシャル成長された少なくも１個の高温超伝導膜及び誘電材料上にエピタキシャル成長された少なくも１個の高温超伝導膜を備えた請求項１の構造。４．電気的に相互接続された構造を作る方法であって：（１）（ａ）基板上に電源面又は接地面として作動し得る第１の導電膜を置き；（ｂ）導電膜上に誘電材料の層を置き；そして（ｃ）誘電材料の層の上に接地面又は電源面として作動し得る第２の導電膜を置くことにより副構造Ａを形成し：そして（２）（ａ）前記超伝導膜をエピタキシャル成長させるために選定された第１の単結晶基板上に高温超伝導膜を置き、そして第１のパターン化信号層を形成するように超伝導膜をパターン化し；（ｂ）第１のパターン化信号層の上に金属のコンタクトパッドを形成することにより副構造Ｂを形成し：（３）厚さが少なくも２μmで誘電率が約５以下の誘電材料により、副構造Ａの露出した導電膜に副構造Ｂの露出したパターン化信号層を接合し；（４）第１の単結晶基板の厚さを最大約25μmに薄くし；（５）（ａ）超伝導膜をエピタキシャル成長させるために選定された第２の単結晶基板上に高温超伝導膜を置き、そして第２のパターン化信号層を形成するように超伝導膜をパターン化し；（ｂ）第２のパターン化信号層の上に金属のコンタクトパッドを形成することにより副構造Ｃを形成し：（６）誘電率が約５以下の誘電材料により、組み合わせられた副構造ＡとＢの薄くされた第１の単結晶基板に副構造Ｃの露出したパターン化信号層を接合し；（７）組み合わせられた副構造Ａ、Ｂ及びＣの頂面を通り接地面、電源面、及び信号層に孔を作り；そして（８）電気的相互接続構造にするように前記面と層とにヴィアスを提供するために（７）で作られた孔の中に金属を置くことを包含した方法。５．第２の単結晶基板の厚さが最大で約５μmに薄くされる請求項４の方法。６．副構造Ａの導電膜が超伝導酸化物であり、金属のコンタクトパッドが第２の導電層及び誘電材料を通り第１の導電層への孔を作ることにより前記膜に形成され、更にこの中に金属を置きそして副構造Ｂに副構造Ａを接合する以前に焼きなましをする請求項４の方法。７．組み合わせられた副構造Ａ、Ｂ及びＣに、誘電率が約５以下の誘電材料で、追加の信号層副構造又は追加のベース副構造又は追加の信号層副構造と追加のベース副構造との両者を接合することを更に含んだ請求項４の方法。８．電気的に相互接続された構造を作る方法であって：（１）（ａ）超伝導膜のためのエピタキシャル成長を提供するように選ばれた第１の単結晶基板上に高温超伝導膜を置き、そして第１のパターン化信号層を形成するようにこの膜をパターン化し；（ｂ）第１のパターン化信号層の上に金属のコンタクトパッドを成形し；（ｃ）エピタキシャル成長により第１のパターン化信号層及びいかなる露出基板上にも誘電率が約５以下の誘電材料を置き；（ｄ）誘電材料の上にエピタキシャル成長により高温超伝導膜を置き、そして第２のパターン化信号層を形成するためにこの膜をパターン化し；（ｅ）副構造Ａを作るために第２のパターン化信号層の上に金属のコンタクトパッドを形成することにより副構造Ｄを形成し：（２）（ａ）電源面又は接地面として作動し得る第１の導電膜を基板上に置き；（ｂ）導電膜の上に誘電材料の層を置き；（ｄ）誘電材料の層の上に接地面又は電源面として作動し得る第２の導電膜を置くことにより副構造Ａを形成し；（３）厚さが少なくも２μmでかつ誘電率が約５以下の誘電材料の層により、副構造Ａの露出した導電膜に副構造Ｄの露出したパターン化信号層を接合し；（４）組み合わせられた副構造Ｄ及びＡの頂面（薄くされた第１の結晶基板）を通り電源面、接地面、及び信号層への孔を作り、そして電気的相互接続構造ができるように前記面と層とにヴィアスを提供するために孔の中に金属を置くことを包含した方法。９．第１の単結晶基板の厚さが最大で約５μmに薄くされる請求項８の方法。１０．副構造を互いに接合する誘電材料がポリマーである請求項１、４、又は８の構造及び方法。１１．電源面及び接地面がエピタキシャル成長された酸化物高温超伝導体であり、信号層の単結晶基板がLaAlO₃、MgO、サファイヤ又はNdGaO₃である請求項２、４、又は８の構造及び方法。１２．２個の単結晶基板を備え、その各がその上にパターン化されたエピタキシャル成長の高温超伝導膜を有し、前記膜が機械的に接合されかつ離散した点において導電材料により電気的に接続される電気的相互接続構造。１３．少なくも一方の基板は超伝導膜の置かれた側の露出した領域内に溝を有する請求項１２の構造。１４．基板の超伝導膜と反対の側で一方又は双方の基板の上に置かれた導電層を更に備えた請求項１２の構造。１５．１）一方又は双方の導電層の上に置かれた誘電材料の層、及び２）誘電層の上に置かれた少なくも１個の追加の導電層を更に備えた請求項１４の構造。１６．少なくも１個の基板が超伝導膜の置かれた側のその露出した領域内に溝を有する請求項１４又は１５の構造。