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    公开号:WO1989006441A1
    申请号:PCT/JP1988/001310
    申请日:1988-12-23
    公开日:1989-07-13
    发明作者:Tadashi Sugihara；Yoshio Murakami；Takuo Takeshita
    申请人:Mitsubishi Metal Corporation；
    IPC主号:H01L39-00
    专利说明:
    [0001] 糸田
    [0002] 超伝導体配線の形成方法 技術分野
    [0003] 本発明は超伝導体配線の形成方法、 例えば厚膜集積回路または薄 膜集積回路に含まれる超伝導体配線の形成方法に閲する。 背景技術
    [0004] 従来、 この種の集積回路用の超伝導体配線の檨造としては、 例え ば 「アルミナ基板上の超伝導配線技術」 （工業調査会発行、 電子 才 料 1 9 8 7年 8月号、 第 8 9ページ〜第 .9 2 'ベ―ジ ) に閲示されて いるものが.知られている。
    [0005] この超伝導体配線は、 厚膜印刷法によ り基板上に形成されている。 すなわち、 超電導体セラミ ックのバルク試料が粉砕されて超電導体 セラミックの粉末を形成し、 この粉末から作られたペース トが高純 度アルミナ基板 （ F i n e G r a i n e d A i u m i n a基板 として知られており、 F G A墓板と珞記される） 上にスク リーン印 刷でパターン形成され、 パターン形成されたペース ト は焼結される。 このようにして、 超電導体配線がスク リーン印刷法で形成される。
    [0006] しかしながら、 このような従来の超電導体配線の形成方法にあつ ては、 基板上に形成される配線パターンはスク リーン印刷によって 形成ざれていたため、 徵 な配線パターンを形成することができな かつたという問題点が生じていた。 例えばスク リーン印刷法による 導体パターンの設計は、 その線幅、 線間隔頭 5 0 〜 1 0 0 mで 。
    [0007] 従つて、 本願の発明の目的は、 微細な配線バターンの超伝導 ί本配 線の形成方法を提供することである。 発明の開示 本発明は、 スカンジウム、 イ ッ ト リウム、 ランタノイ ドで構成ざ れる群から選択された少なく とも 1 つの元素と、 少なく とも 1 つの アルカリ土類金属と、 銅と含む原料物質と、 絶緣層とを準備するェ 程と、 リソグラフ ィ法によ り上記絶緣層上に配線パターン形成用の マスク層を形成する工程と、 このマスク層及び露出した絶緣層上に 上記原料物質を被着し原料物質層を形成する工程と、 上記マスク層 を剝離することによ り、 この原料物質層の一部を絶緣層上に残し、 原料钩質層の残部を除去する工程と、 この残された原料物質層を該 化して超伝導セラミックの IS線層を形成する工程とを備えた超伝導 認鎳の形成方法である
    [0008] 上記原料锊質は、 スカンジウム、 イ ッ ト リウム、 ランタノイ ドで 構成される群から選択された複数の元素と、 複数のアル力リ土類金 属と、 鋸とを含んでいてもよい。 また、 マスク層を形成する工程で は、 例えば、 絶緣層上にホ ト レジス ト を塗布し、 露光によ りホ ト マ スク画像をホト レジス ト に ¾写し、 現像によ りホト マスクを部分的 にエツチングしてもよい。 また、 このとき、 このマスク屑の微細加 ェを精度良く行うには、 可視光の短波長領域から近紫外線領域のみ ならず、 遠紫外鎳、 電子ビーム、 X線、 イオンビーム等を利用する こともできる。
    [0009] そして、 原料锊質層は真空蒸着法、 スパッタリング法、 イオンプ レーティ ング法等で形成するこ ともできる。
    [0010] 以上説明してきたように、 本発明にあっては、 リ ソグラフィ法が ia線パタ一ンの形成に使 されているので、 微細な配線を容易に形 成することができる。 超電導セラミック層は、 例えば約 0 , 5〜 1
    [0011] / mの線幅等を有する。 そして、 この超伝導体 IS線は Y - B a - C u一 0系の超伝導セラミ ックを使用した場合には、 その電流密度が 大き くなつている。 図面の簡単な説明 第 1 図〜第 6図は本発明に係る超伝導体配線の形成方法の第 1 実 施例の各工程を示すものであり、 第 7図〜第 1 1 図は本発明に係る 超伝導体配線の形成方法の第 2実施例の各工程を示すものである。 発明を実施するための最良の形態
    [0012] 以下、 本発明の実施例について説明する。
    [0013] 第 1 図〜第 6図は、 本発明の第 1 実 ½例に係る超伝導体 ¾線の形 成方法：こおける各工程を示すその新面図である。
    [0014] この本発明は高純度アルミナ基板上に厚膜 £線を形成する工程に 適 Sざ nている。
    [0015] こ〇プロセスシ一ケンスは、 まず、 スカンジウム、 イッ ト リウム、 ランタノィ ドで搆成される群から選択きれた少なく とも 1 つの元素 と、 少なく とも 1 つのアルカリ土類金属、 例えばカルシウム、 ス ト ロンチウム、 バリウム、 ラジウムと、 銅とで構成される原料物質と、 絶緣層としてのアルミナ基板 1 とを準備する ことによ り開始される。 なお、 原料物質中に自然酸化等による酸素が含まれていてもよ く、 素は意図的に舍められていなければよい。
    [0016] 次に、 高純度アルミナ基板 1 上に、 周知のホ ト レジス ト が被着さ れて例えば暑さ約 1 0 I上 mのホ ト レジス ト層 3を形成する。 すなわ ち、 このホ ト レジス ト を基板 1 上にホ ト レジス ト の溶液を滴下した 後、 約 5 0 0 0 r p mでスピンコーティングして薄い均一なホ ト レ ジス ト膜を作る。 このホ ト レジス ト膜がベーキングざれる と、 基钣
    [0017] 1 上にホ ト レジス ト層 3が形成ざれる。 この段階の Φ間構造 第 1 図に示されている。
    [0018] 次に、 箅 2図に示されている ように、 所定の配線パターンに形成 したホ 卜マスク 5がホ ト レジス ト層 3の上方に配設ざれ、 矢印で示 すよ うに例えば紫外線が矢印で示ざれているようにホ トマスク 5の 上方から照射ざれる。 この結杲、 ホ ト マスク 5の直下の部分 3 A以 外のホ ト レ ジ'ス ト屑 3は感光し、 所定の配線パターンはホ ト レジ ス ト層 3に転写ざれる。
    [0019] そして、 配線パターンの転写されたホ ト レジス ト層 3が現像液に さらされると、 感光しなかった部分 3 Aが現像液により溶出され、 その結果、 ホ ト レジス ド層 3は配線パターンの反転形状となり、 基 板 1 の上面が一部だけ露出することとなる。 この中間構造は第 3図 に示ざれている c
    [0020] このようにして基板 1 上に配線パターン形成 ¾のマスク層 （ホ ト レジス ト層） 3が形成ざれると、 上記準備工程で準翁した原料物質 が、 この配線形成 sマスク層 3及び露 ¾した基扳 1 上に被着され、 厚さ 1 0 m 原料 質層 7が篡 示ざれて ろよ うに 成 ざれる。 この原料物質餍 7は、 真空蒸着法、 スパッ タリ ング法、 抵 抗加熱法、 イオンブレーチイング法等によって形成するこ とができ る。 例えば、 原料物質層 7が R Fスパッタリングで形成される場合 ば、 第 3図に示された構造体は、 圧力約 1 0 〜約 1 0— 1 T 0 r r のアルゴンガス雰囲気に置かれ、 基板 1 と原料物質のターゲッ ト と の距離ば約 7 0 m mに設定される。 スバッタ リングは約 2 0 0 Wで 実施ざれる。
    [0021] 次に、 上記マスク層 3が基板 1上から剝離される。 その結果、 マ スク層 3とともに、 このマスク層 3上に被着していた原钭物質層 7 の部分が、 基板 1 から除去されることとなる。 また、 直接基板 1 上 に被着された原料物質層 7の一部はそのまま基板 1 上に残ることに なる。 この段階の中間構造は第 5図に示されている。
    [0022] 次に、 基扳 1上に残された原料物質層 7は所定の酸化雰囲気中に 置かれ、 超伝導セラミ ックの配線層 9が形成ざれる。 例えば、 約摂 氏 7 δ 0度〜約摂氏 8 5 0度の 0 2中に約 1 時間〜約 55時間置かれて 酸ィヒされる。 この結果、 第 6図に示すように、 基扳 1上には所定^ 成の （例えば、 Υ— B a — C u— 0系） 超伝導体 12線 9が形成され る。
    [0023] なお、 超伝導配線 9は、 例え：ま'、 分子式 （ G d s H o ,， . i ) ( B a ø . 9 S r ø . i ) 2 . B C u s . e. 9で表される超電導セラミ ックで形 成してもよい。 この場合、 原料物質は上記超電導層セラミ ックの構 成元素から酸素を除いた元素で構成される。 この酸素を除く とは、 意図的に酸素を舍ませないことを意味しており、 酸素が原料物質の 自然酸化等で含まれるこ とを妨げない。
    [0024] 第 7図〜第 1 1 図は、 本発明の第 2実施例における各工程を示し ている。 本発明は薄膜集積回路の内部配線の形成に適 ¾されている。
    [0025] 第 7図において、 1 I はシリ コン基板であ り、 この基板 1 1 は絕 緣膜 （酸化シリコ ン： S i 0 2 ) 1 3で被われており、 二の絶緣膜】 3の一部は選^ 除去ざれている。 二のよ うに絶緣膜 1 3から - 出した基板 1 1 の表面には、 超伝導体で形成されたソース電極 1 5 と、 ドレイン電極 1 7とが約 0 . 5 a mの間隔だけ離れて互いに対 向して IB設されている。 二れらの両電極 1 5 , 1 7及び、 両電極間 の基板 1 1 の表面は、 絶緣層 （酸化シリコン： S i 0 2〉 1 9 によつ て被覆きれている。
    [0026] この実施例では、 この絶緣餍 1 9上に超伝導セラミ ックのゲー ト 電極 （配線〉 が形成される。
    [0027] まず、 原料物質が準備される。 この原料物質は上記実旅例のそれ と同じで良い。
    [0028] 次に、 上記酸化シリコンの絶緣 1 9上には、 ホ ト レジス ト がス ビンコーチイ ングざれ、 所定厚さのホ ト レジス ト層 2 1 が第 8図に 示されているように形成さ nている。 そして、 このホ ト レジス ト層 2 1 が所定の配線パターン形成 ¾のマスク 2 3を いて露先、 現像 ざれ、 絶緣層 ί 9上に IS線形成^のマスク層 2 5が形成される。 二 の段階の中間構造は第 9図に示されている。
    [0029] すなわち、 このホ ト し ジス 卜 層 2 1 は一違のリ ゾグラフ ィ工程を 経て、 所定のパターンに形成され、 配線形成用のマスク層 2 5 とな る。 なお、 ホ ト レジス ト 2 1 を溶岀する現像液と してはキ シレン等 の有锾溶剤を使 ¾するぐ. 次いで、 このマスク層 2 5及びマスク層 2 5から一部が露出した 絶緣層 1 9の上面に例えば蒸着法等によ り、 上記原料物質が所定の 厚さに被着され、 原料物質層 2 7が第 1 0図に示ざれているように 形成される。
    [0030] 次いで、 このマスク層 2 5が剝離ざれると、 この原料物質餍 2 7 の一部 2 9が絶 $彖層 1 9上に残り、 配線パターンが第 1 1 図に示さ れているように) ΐ料物質層に転写される。
    [0031] 最後に、 この残された原料物質層 2 9が酸化ざれて所望の認線餍 が得られる。 この IE線層はゲー ト電極として機能する。
    [0032] 産業上の利 m可能性
    [0033] 本発明にかかる超伝導体配線の形成方法ば厚膜集積回路およひ'薄 膜集積回路の配線体を形成するのに利用することができる。
    权利要求:
    Claims言青 求 の 範 画
    ( 1 ) スカンジウム、 イ ッ ト リ ウム、 ランタノイ ドで構成される群 から選択された少なく とも 1 つの元素と、 少なく とも 1 つのアル力 リ土類金属と、 銅と含む原料物質と、 絶緣層とを準備する工程と、 リ ソグラフ ィ法によ り上記絶緣層上に配線パターン形成用のマス ク層を形成する工程と、
    このマスク層及ひ'露 ώした絶緣層上に上記原料物質を被着し原料 物質層を形成する工程と、
    上記マスク層を剝離することによ り、 この原料物質層の一部を絶 绿曙上に残し、 原料物質暦の残部を除去する工程と、
    この残された原料物質層を酸化して超伝導セラミ ックの配線層を 形成する工程とを備えた超伝導体配線の形成方法。
    ( 2 ) 特許請求の範囲第 1項記載の超電導体配線の形成方法であつ て、 上記絶緣層は厚膜集積回路形成^の基板である。
    ( 3 ) 特許請求の範囲第 2項記載の超電導钵配線の形成方法であつ て、 上記リ ソグラフイ法は草波長の可視光、 近紫外線、 遠紫外線か ら選択された光を使^して配線パターンの転写をする。
    ( 4 ) 特許請求の範囲第 2項記載の超電導' I 配線の形成方法でるつ て、 上記リ ソグラフ ィ法は電子ビーム、 X線、 イオンビームの群か ら選択されたビームを使^して酉 3鎳パターンの転写をする。
    ( δ ) 特許請求の範園第 3項記载の超電導体配線の形成方法であつ て、 上記原料物質は真空蒸着法、 スパッタ リ ング法、 抵抗加熱法、 イオンプレーチイ ング法で構成されろ群から選択された方法で被着 され ¾ο
    ( 6 ) 特許請求の範囲第 5項記載の超電導体 ¾線の形成方;まで つ て、 上記原料物質餍は約摂氏 7 δ 0〜約摂氏 8 δ 0度の 素中で約 】 時間〜約 5時間該化される。
    ( 7 ) 特許請求の範囲第 6項記載の超電導体配線の形成方法でるつ て、 上記配線餍はイ ツ ト リウムーバリ ウム一錕該化物である。
    ( 8 ) 特許請求の範囲第 1項記載の超電導体配線の形成方法であつ て、 上記絶緣層は薄膜集積回路を構成する多層構造の一部である。
    ( 9 ) 特許請求の範囲第 8項記載の超電導体配線の形成方法であつ て、 上記配線体は トランジスタのゲー ト電極として機能する。
    ( 1 0 ) スカンジウム、 イッ ト リウム、 ランタノイ ドで搆成される 群から選^ざれた複数の元素と、 複数のアルカリ土類金属と、 f と 含む原料锪質と、 絶緣層とを準備する工程と、
    リソグラフィ法によ り上記絶緣層上に配線パターン形成. のマス ク層を形成する工程と、
    このマスク層及び露出した絶緣層上に上記原钭物質を被着し ¾ 物質層を形成する工程と、
    上記マスク層を剝離することにより、 この原料物質層の一部を絶 緣層上に残し、 原料物質層の残部を除去する工程と、
    この残ざれた原料物質層を酸化して超伝導セラミ ックの配線層を 形成する工程とを備えた超伝導体配線の形成方法。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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