[其他]具有多層超導結構的電路及其制造方法

無效

• 申請號: 88102047
• 申請日: 1988-03-31
• 公開（公告）號: CN88102047A
• 公開（公告）日: 1988-10-19
• 發明（設計）人: 山崎舜平
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: H01L27/18
• 分類號: H01L27/18;H01L21/70
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 肖掬昌,肖春京

本發明涉及具有多層超導結構的電路及其制造方法。

通常，人們采用Nb-Ge金屬材料（如：Nb₃Ge）和類似的材料制成的金屬條作為超導材料。就是采用這種通常類型的金屬絲制成了超導磁體。

另外，近年來人們認識了具有超導特性的陶瓷材料，然而也僅是晶塊形式而未發展成薄膜形式的超導材料。

應用圖形光刻法制造薄膜的方法和采用薄膜作為半導體器件連接線的一部分仍未被人們完全了解。

另一方面，人們已經了解到在同一襯底上制備多個包括半導體集成電路在內的各種元件的半導體器件。

近年來，發展越來越精細的高速度集成電路已成為一種需要。隨著精細度的提高，由于在半導體器件內產生的熱造成的可靠性下降和在發熱部位活動速度的減小已成為問題。為此，迫切需要得到一種對超導陶瓷的特性有更小影響的改型結構。

因此，本發明的一個目的是提供一種具有多層超導結構的改進型電路。

本發明的另一個目的是提供一種具有多層超導結構并具有最佳性能的改進型電路。

按照本發明，將碳膜同薄膜形、塊狀、帶狀、條狀、線狀或類似形狀的超導陶瓷相連接而形成。借助于由直流或交流電源供能的等離子反應，在例如0.01至0.5乇的條件下分解含碳的化合物氣體，在襯底上沉積一層碳膜。采用0.1MHz至50MHz（例如13.56MHz）的高頻功率能夠打開C-C鍵和C＝C鍵。另外，采用1MHz或更高的高頻功率能打開C-H鍵。在這個工序中，碳膜成為具有混合軌道PS³的富C-C鍵或-C-C-鍵，因而形成具有能帶不低于1.0eV（最好是1.5～5.5eV）的類金剛石碳結構，而不是無光澤的、不能用作可靠的絕緣材料的石墨。

在典型的情況下，本發明所應用的超導陶瓷按照化學式（A_1-xB_x）_yCu_zO_w來制備。其中，A是周期表Ⅲa、Ⅲb、Ⅴa和Ⅴb族中的一種或多種元素，B是周期表Ⅱa族中的一種或多種元素，例如，包括鈹和鎂的堿土金屬，X＝0.3～1;Y＝2.0～4.0;Z＝1.5～3.5;W＝4.0～10.0。一般公式的例子是：BiSrCaCu_2-3O_4-10，Y_0.5Bi_0.5Sr₁Ca₁Cu_2-3O_4-10，YBa₂Cu₃O_6-8，Bi₁Sr₁Mg_0.5Ca_0.5Cu_2-3O_4-10，Bi_0.5Al_0.5SrCaCu_2-3O_4-10。這些材料能夠借助于電子束蒸發、濺射、光增強CVD、光增強PVD等技術在一個表面上形成。

圖1（A）至1（D）為本發明的第一實施例中制造工序的剖面圖。

圖2是本發明的第二實施例的剖面圖。

圖3是按照本發明制造器件的剖面圖。

圖4（A）和4（B）是本發明的第三實施例中制造工序的剖面圖。

圖5是本發明的第四實施例的剖面圖。

圖6是本發明的第五實施例的剖面圖。

圖7是本發明的第六實施例的剖面圖。

圖8和9示出超導陶瓷的電阻率與溫度的關系圖。

參照附圖1（A）～1（D），其中示出按照本發明的半導體器件的第一實施例的生產步驟。

半導體器件包括一個半導體襯底，該襯底具有合乎要求的熱阻，例如：一個單晶硅半導體襯底和半導體襯底中的多個元件，例如絕緣柵場效應晶體管。然后，在襯底上或在絕緣膜的上表面或在導體上形成具有零電阻的超導材料。對這種超導材料進行選擇刻蝕、光刻形成圖形。另外，在這道工序之前或之后，將陶瓷材料置于500～1000℃的溫度下，特別在氧化氣氛中進行熱退火，改善陶瓷材料的晶體結構，以使在極低溫度下顯示超導特性。通過一次或多次重復該步驟，形成一層或多層在低于特定臨界溫度的低溫下具有零電阻的連線材料。

現在參照圖1（A），在硅半導體襯底1上形成絕緣膜2、用光刻法在絕緣膜2上形成窗口8。