JPH01140683A - 超電導薄膜の形成方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は集積回路等の配線に用いる超電導薄膜の形成方
法に関するものである。

従来の技術 従来集積回路等の配線にはＡｕ、Ａρ、Ｃｕ等がもちい
られ、超電導薄膜は殆ど用いられることはなかった。こ
れは従来の超電導薄膜（たとえばＮ　ｂ　、Ｎ　ｂ　ａ
　Ｇ　ｅ等）が液体ヘリウムで冷却しなければ超電導状
態とならず冷却コストが非常に高かったためである。と
ころが液体窒素温度で超電導状態となる希土類酸化物超
電導体の発見により配線材料として超電導薄膜を利用で
きるようになった。

発明が解決しようとする問題点 しかしながらこの希土類酸化物超電導体は環境、とくに
酸素および水蒸気、水分にたいして敏感で不安定な物質
である。

本発明はこのような欠点を解消するためのもので環境の
変化に対応できるような希土類酸化物超電導体を形成す
ることを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の希土類酸化物超電
導体形成方法は基板上に希土類酸化物超電導体をスパッ
タリング、蒸着等の方法で形成しその後窒化タンタル薄
膜を保護膜として形成するものである。この保護膜であ
る窒化タンタル薄膜が環境、特に水蒸気や水分が希土類
酸化物超電導体薄膜に影響を及ぼさないようにする。

作用 本発明は上記した構成により希土類酸化物超電導体薄膜
が環境の変化、特に水蒸気および水分を含む環境下にお
いても特性の劣化をおこさないようにするものである。

実施例 以下本発明の一実施例について説明する。

実施例１ 基板としてチタン酸ストロンチウム基板を用い、Ｌｎと
してＹを、ＡｅとしてＢａを用いてＹ−Ｂａ−Ｃｕ酸化
物の粉体をターゲットとして高周波マグネトロンスパッ
タリングにより形成した。

雰囲気ガスもアルゴン＋酸素（１０％）として反応性雰
囲気でおこなった。成膜後の組成比は（Ｙ：Ｂａ：Ｃｕ
）＝　（１：２：３）となっていた、この試料を超電導
薄膜とするために酸素雰囲気中で９２０℃で１時間熱処
理を行いその後炉内でＩ（ｔｏ℃／　ｈ　ｒで酸素雰囲
気のまま冷却した。

その後、保護膜として窒化クンタル薄膜をスパッタリン
グにより形成した。比較のため保護膜の窒化タンタル薄
膜を形成していないものも作成した。

この薄膜の電気特性を測定したところ、液体ヘリウム温
度（４，２Ｋ）ではもちろん、液体窒素温度でも電気抵
抗がＯΩとなり超電導性膜となった。

この試料に保護膜として窒化タンタル薄膜を形成してい
ないものと形成したちの２種類の希土類酸化物超電導体
薄膜を作成し、室温で放置したところ、保護膜として窒
化タンタル薄膜を形成していないほうは１４日後に超電
導性を失った。が保護膜を形成したほうはまだ超電導性
を示した。

実施例２ つぎに実施例工の条件でＹを特許請求範囲第（１）項記
載の希土類（Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ。

Ｔｂ、　Ｄｙ、　Ｈｏ、　Ｅｒ、　Ｔｍ、　Ｙｂ、　Ｌ
ｕ）に変更した。組成も実施例Ｉと同様に（ＬｒｚＢａ
：Ｃｕ）＝　（１：２：３）であった。これらの組成の
膜はすべて少なくとも液体ヘリウム温度（４，２Ｋ）で
超電導性を示した。この試料に保護膜として窒化タンタ
ル薄膜を形成していないものと形成したちの２種類の希
土類酸化物超電導体薄膜を作成し、室温で放置したとこ
ろ、実施例１と同様に保護膜として窒化タンタル薄膜を
形成していないほうが超電導性を失なっても保護膜を形
成したほうはまだ超電導性を示した。

実施例３ 次に実施例１のＹをＬａに、ＢａをＳｒ及びＣａにかえ
た場合を示す。基板は実施例１と同様にチタン酸ストロ
ンチウム基板を用い、其の他の条件も実施例１と同様に
しておこなった０組成は（Ｌａ１．ａＳｒｏ、ｚ）Ｃｕ
＋　　（Ｌａ＋、５Ｃａｏ、ＪＣｕであった。この試料
に保護膜として窒化タンタル薄膜を形成していないもの
と形成したもの２極圧の希土類酸化物超電導体薄膜を作
成し、室温で放置したところ、実施例Ｉと同様に保護膜
として窒化クンタル薄Ｓを形成していないほうが超電導
性を失なっても保護膜を形成したほうはまだ超電導性を
示した。

実施例４ 次に実施例１の条件で熱処理温度を６００℃〜９５０℃
に変更してみた。どの温度においても希土類酸化物超電
導体薄膜は超電導性を示した。この試料に保護膜として
窒化タンタル薄膜を形成していないものと形成したもの
２種類の希土類酸化物超電導体薄膜を作成し、室温で放
置したところ、実施例１と同様に保護膜として窒化タン
タル薄膜を形成していないほうが超電導性を失なっても
保護膜を形成したほうはまだ超電導性を示した。

実施例５ 実施例１の条件で（Ｙ：Ｂａ：Ｃｕ）の組成比を（Ｙ＋
−ｘ　ＢａＸ）Ｃｕ　　ｘ＝０．４〜０．８と変更した
。いずれの組成においても少なくとも液体ヘリウム温度
（４，２Ｋ）において超電導性を示した。

この試料に保護膜として窒化タンタル薄膜を形成してい
ないものと形成したもの２種類の希土類酸化物超電導体
薄膜を作成し、室温で放置したところ、実施例１と同様
に保護膜として窒化タンタル薄膜を形成していないほう
が超電導性を失なっても保護ｎりを形成したほうはまだ
超電導性を示した。

実施例６ 実施例１の条件でＬｎ−Ａｅ−Ｃｕ酸化物薄膜の形成に
真空蒸着法を用いた。組成も実施例１と同じ＜　　（Ｙ
：Ｂａ：Ｃｕ）＝　（１：２：３）となるようにした。

この希土類酸化物超電導体薄膜も実施例１と同じく液体
ヘリウム温度（４，２Ｋ）ではもちろんのこと液体窒素
温度（７７Ｋ）でも超電導性を示した。この試料に保護
膜として窒化タンタル薄膜を形成していないものと形成
したちの２種類の希土類酸化物超電導体薄膜を作成し、
室温で放置したところ、実施例１と同様に保護膜として
窒化タンタル薄膜を形成していないほうが超電導性を失
なっても保護膜を形成したほうはまだ超電導性を示した
。

実施例７ 実施例１の条件で窒化タンタル薄膜を蒸着法により形成
した。蒸着室内に窒素を導入し反応性の雰囲気で蒸着を
行い。窒化クンタル薄膜を形成した。このＹ−Ｂａ−Ｃ
ｕ希土類酸化物超電導体の電気特性を測定したところ、
液体ヘリウム温度（４，２Ｋ）ではもちろん、液体窒素
温度でも電気抵抗がＯΩとなり超電導性膜となった。こ
の保護膜として窒化タンタル薄膜を形成していないもの
と形成したもの２種類の希土類酸化物超電導体薄膜を室
温で放置したところ、保護膜として窒化タンタル薄膜を
形成していないほうは１４日後に超電導性を失った。が
保護膜を形成したほうはまだ超電導性を示した。

発明の効果 以上のように本発明は希土類酸化物超電導体薄膜を形成
した後に緩衝膜として窒化タンタル薄膜を設けることに
より膜の劣化を防ぐことができ、超電導性を失うことが
ないようにすることができる。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上にＬｎ−Ａｅ−Ｃｕ酸化物（但しＬｎはＹ
   、希土類Ａｅはアルカリ土類）の薄膜を形成し、酸素を
   有する雰囲気中で熱処理を行った後、窒化タンタル薄膜
   を保護膜として形成する超電導薄膜の形成方法。
2. （２）希土類として、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、
   Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕの少なくと
   も１つを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項記載の超電導薄膜の形成方法。
3. （３）アルカリ土類としてＳｒ、Ｂａ、Ｃａの少なくと
   もひとつを含むことを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項記載の超電導薄膜の形成方法。
4. （４）熱処理温度として６００℃〜９５０℃としたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の超電導薄
   膜の形成方法。
5. （５）Ｌｎ−Ａｅ−Ｃｕ酸化物薄膜の形成方法としてス
   パッタリング法により形成することを特徴とする特許請
   求の範囲第（１）項記載の超電導薄膜の形成方法。
6. （６）Ｌｎ−Ａｅ−Ｃｕ酸化物薄膜の形成方法として真
   空蒸着法により形成することを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項記載の超電導薄膜の形成方法。
7. （７）窒化タンタル薄膜の形成方法としてスパッタリン
   グ法を用いることを特徴とした特許請求の範囲第（１）
   項記載の超電導薄膜の形成方法。
8. （８）窒化タンタル薄膜の形成方法として蒸着法を用い
   ることを特徴とした特許請求の範囲第（１）項記載の超
   電導薄膜の形成方法。