[发明专利]一种高温超导材料的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种高温超导材料的生产方法。

背景技术

超导材料，是指具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。

使超导材料的超导态破坏而转变到正常态所需的磁场强度，以Hc表示。Hc与温度T的关系为Hc＝H0[1-(T/Tc)²]，式中H0为0K时的临界磁场。

5)临界电流和临界电流密度：

超导体的临界温度Tc与其同位素质量M有关。M越大，Tc越低，这称为同位素效应。例如，原子量为199.55的汞同位素，它的Tc是4.18K，而原子量为203.4的汞同位素，Tc为4.146K。

通过超导材料的电流达到一定数值时也会使超导态破坏而转变为正常态，以Ic表示。Ic一般随温度和外磁场的增加而减少。单位截面积所承载的Ic称为临界电流密度，以Jc表示。

超导材料的这些参量限定了应用材料的条件，因而寻找高参量的新型超导材料成了人们研究的重要课题。以Tc为例，从1911年荷兰物理学家H.开默林－昂内斯发现超导电性(Hg，Tc＝4.2K)起，直到1986年以前，人们发现的最高的Tc才达到23.2K(Nb3Ge，1973)。1986年瑞士物理学家K.A.米勒和联邦德国物理学家J.G.贝德诺尔茨发现了氧化物陶瓷材料的超导电性，从而将Tc提高到35K。之后仅一年时间，新材料的Tc已提高到100K左右。这种突破为超导材料的应用开辟了广阔的前景，米勒和贝德诺尔茨也因此荣获1987年诺贝尔物理学奖金。

随着超导制造技术的飞速发展，超导体器件为了达到更快的运算速度、更大的数据存储量以及更多的功能，超导体晶片朝向更高的元件密度、高集成度方向发展。CMOS器件的特征尺寸已经进入纳米阶段，栅极宽度变得越来越细且长度变得较以往更短。这就使得超导体器件的发展产生了两个新的要求：低掺杂浓度控制和超浅结。

离子注入克服了化学扩散工艺的限制，同时也提供了额外的优势。离子注入过程中没有侧向扩散，工艺在接近室温下进行，杂质原子被置于晶圆表面的下面，同时使得宽范围内的掺杂成为可能，有了离子注入，可以对晶圆内掺杂的位置和数量进行更好的控制。另外，光刻胶与通常的二氧化硅层一样可以作为掺杂的掩膜。基于这些优点，先进电路的主要掺杂步骤都采用离子注入来完成。

图1是现有的实现离子注入的各步骤器件剖面图。如图所示，在超导材料衬底10上形成氧化层11后，在氧化层11上涂布一层光刻胶层12，然后对光刻胶层12进行图形化工艺，将需要进行离子注入的衬底区域上方的光刻胶刻蚀掉。然后以剩余光刻胶层为掩模进行离子注入。在这个过程中，由于会有一部分具有一定的轰击能量的杂质离子注入到光刻胶12中，与表层的光刻胶反应而在光刻胶12的表层形成一层硬质表层13。

随后，需要将上述具有硬质表层13的光刻胶12除去。以往的做法是先通过等离子体干法刻蚀去除大部分光刻胶，然后在配合湿法刻蚀对残余光刻胶进行清除。但是在去除光刻胶12的过程中，由于硬质表层13的存在，要求干法刻蚀工艺中的等离子具有比较高的轰击能量，并加长时间的清洗液清洗以彻底去除残留物。当器件特征尺寸进入65nm以下工艺节点之后，氧化层11变得越来越薄。等离子能量控制不当的话极易破坏衬底10中的硅，导致器件损坏，并且干法刻蚀很容易在器件表面形成辐射损伤。而如果不进行干法刻蚀工艺，单纯使用湿法清洗去除硬质表层13的光刻胶12，虽然能减少对硅表面破坏的机会，但是当离子注入能量较高而使形成的硬质表层13较厚时，单纯的湿法清洗难以完全去除光刻胶和硬质表层，从而在衬底10表面留下光刻胶残留物14。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温超导材料的生产方法，解决了以上所述的技术问题。