CS242334B1 - Sposob výroby mostíka premennej hrůbky pre rádiofrekvenčný SQUID - Google Patents

Description

242334

Vynález sa týká spósobu výroby mostíkapremennej hrůbky nanometrových rozme-rov pre tenkovrstvový rádiofrekvenčný su-pravodivý kvantový snímač — RF-SQUID.

Doteraz sa pri výrobě supravodivých kvan-tových magnetometrov používali RF-SQUIDyhrotového typu, s využitím masívneho supra-vodiča alebo RF-SQUIDy tenkovrstvového ty-pu s mostíkom konštantnej hrůbky. Hrotovésnímače sú materiálovo náročné na strate-gicky důležitý niob alebo iný supravodič.Ich sposob přípravy je velmi nereprodukova-teíný, vyžaduje individuálně opracovaniehrotu, sú citlivé na mechanické otřasy a lehpříprava nie je zlúčitélná s mikroobvodový-mi technológiami, ktoré sú nevyhnutné preintegráciu obvodov. Tenkovrstvové snímačes mostíkom konštantnej hrůbky sú mecha-nicky odolné, hmotnosťou neporovnatelnémenšie ako hrotové snímače, kompatibilněs mikroobvodovými technológiami, avšak ichvelkou nevýhodou je to, že pracujú v úzkomteplotnom rozsahu, blízko kritickej teplotypoužitého supravodiča, čo vyvolává zvýše-nie šumu a tým aj zníženie citlivosti sníma-ča.

Uvedené nevýhody v podstatnej miere od-straňuje sposob výroby mostíka premennejhrůbky pre rádiofrekvenčný SQUID podfavynálezu, ktorého podstata spočívá v tom,že na kremíkovej podložke s oxidom křemi-čitým sa vytvaruje plocha pre niobový čipa justážne znaky pre elektronový litograf.Na takto pripravenú štruktúru sa nanesie0,02 až 0,06 ,um hliníkovej vrstvy, ktorá sapokryje 0,07 až 0,2 ,um vrstvou pozitívnehoelektronového rezistu. Elektronovým lito-grafom sa v reziste vytvoří medzera men-šia ako 0,2 μτη, cez ktorú sa v lúhu, výhod-né v 1 %-nom roztoku hydroxidu sodného,vyleptá hliníková vrstva. Po opláchnutí v des-tilovanej vodě sa cez vytvarovanú hliníkovúmasku reaktivně iónovo leptá v tetrafluór-metánovej plazme niobová vrstva na hrůb-ku menšiu ako 0,1 ^m.

Hlavnou přednostou vynálezu je, že popí-saným technologickým postupom sa realizu-je planárny tenkovrstvový RF-SQUID, s mos-tíkom premennej hrůbky, ktorý v důsledkuvel'mi dobrej lokalizácie efektu kvantovejinterferencie zabezpečuje kvalitnú, nízkošu-movú činnost snímača v širokej teplotnejoblasti, a výbornou mechanickou odolnos-ťou, vysokou životnosťou snímača ako ajmožnosťou optimalizovania vazobných prv-kov s vonkajšími elektronickými obvodmi.

Na pripojenom výkrese, a to na obr. 1 jev profile znázorněný postup přípravy jedno-tlivých úrovní snímača. Základná křemíko-vá podložka 1 je pokrytá vrstvou oxidu kře-mičitého 2, na ktorý sa naniesla vrstva nio-bového supravodiča 3 a elektronového re-zistu 4. Obr. 2a představuje vytvarovaný e-lektrónový rezist s deponovanou vrstvou hli- níka 5. Obr. 2b znázorňuje profil niobovéhočipu 6 a usadzovacej značky 7 pre druhů atretiu úroveň elektrónovej litografie po re-aktívno-iónovom leptaní cez hliníkovú mas-ku. Obr. 3a představuje v profile tvarovanúhliníkovú masku 5 cez pozitivny elektrono-vý rezist 4 v druhom technologickom kroku.Obr. 3b představuje mostíkovú část snímačaa 3/4 preleptaním supravodivej vrstvy 8.Obr. 4 znázorňuje bočný pohfad na celý sní-mač s detailom A mostíkovej časti 8.Příklad

Na kremíkovú podložku o hrúbke 0,3 mms 0,5 ,um vrstvou oxidu křemičitého sa napa-ří 0,4 um vrstva supravodivého niobu a po-kryje sa 0,5 um hrubým elektrónovým rezis-tom typu polymetylmetakrylát. Elektróno-vým litografom sa vyexponujú plochy prečip a justážne znaky. Po vyvolaní rezistu vroztoku metylizobutylketónu s izopropylal-koholom sa preparí vzorka 0,04 μπι vrstvouhliníka. Lift-off technikou sa vytvaruje hli-níková maska, cez ktorú sa v tetrafluórme-tanovej plazme vyleptá nióbová vrstva. Hli-níkovú masku odstránime v 3 %-nom rozto-ku hydroxidu sodného a vzorku opláchne-me v deštilovanej vodě. Doštička opatřenáplochami pre čip a justážnymi znakmi sapreparí 0,04 ,um vrstvou hliníka a pokryjesa 0,1 /tm vrstvou polymetylmetakrylátu. E-lektrónovým litografom sa v plochách prečip vyexponuje páska so šířkou menšou ako0,2 μτη a doštička sa vyvolá v zmesi metyl-izobutylketónu a izopropylalkoholu.

Cez vzniknutú medzeru v polymetylmeta-kryláte sa v 1 %-nom roztoku hydroxidusodného vyleptá odkrytá hliníková vrstva,čím sa vytvoří medzera, ktorá vymedzuje vhliníkovej maske dlžku mostíka premennejhrůbky. Cez hliníkovú masku sa v tetra-fluórmetanovej plazme vyleptá nióbová vrst-va do 3/4 povodnej hrůbky. Po vyleptaní sahliníková maska odstráni v 3 %-nom rozto-ku hydroxidu sodného a opláchne sa v des-tilovanej vodě. Doštička sa pokryje 0,4 μΐηvrstvou pozitívneho elektrónového rezistu,do ktorého sa exponuje celkový tvar SQUlDu.Po vyvolaní sa napaří 0,04 μιη vrstva hliníkaa lift-off technikou sa vytvaruje leptaciamaska. V tetrafluórmetanovej plazme sa vy-leptá nióbová vrstva v celej hrúbke, čím sadosiahne SQUID s premennou hrúbkou mos-tíka.

Vynález má široké možnosti využitia vkryoelektronických obvodoch ako extrémněcitlivý senzor fyzikálnych veličin transfor-movatefných na magnetické pole, v metroló-gii, vo fyzikálnom a geofyzikálnom výsku-me, v medicíně pre biomagnetické meranie,v detektoroch mikrovlnného žiarenia, v rých-lych obvodoch počítačov vyššej generáciea podobné.

Claims (2)

1. 242334 PREDMET Sposob výroby mostíka premennej hrůb-ky pre rádiofrekvenčný SQUID na kremíko-vej podložke s oxidom křemičitým, opatře-ným niobovým čipom sa vyznačuje tým, žena nióbový čip (6J sa nanesie 0,02 až 0,06^m hliníkovej vrstvy (5), ktorá sa pokryje0,07 až 0,2 jum vrstvou elektrónového pozi-tívneho rezistu (4), v ktorom sa elektróno- VYNÁLEZD vým litografom vytvoří medzera menšia ako0,2 μτη, cez ktorú sa vyleptá v luhu, výhod-né v 1 % roztoku hydroxidu sodného, hliní-ková vrstva a po opláchnutí v destilovanejvodě sa cez vytvarovaná hliníková maskuďalej reaktivně iónovo leptá v tetrafluórme-tanovej plazme nióbový čip (6J na hrůbkumenšiu ako 0,1 μτη.
2. 2 listy výkresov