JP2002043640A - 超伝導接合素子及びその製造方法 - Google Patents
超伝導接合素子及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超伝導接合素子及びその製造方法に関し、集
積化及び平坦性を向上した超伝導接合回路を容易に実現
できるようにする。 【解決手段】 例えばＬＳＡＴからなる基板２１に形成
された下部電極２２Ｅ或いは配線などのパターンをなす
凹所２１Ａと、該凹所２１Ａを埋める第一の超伝導層２
２と、該第一の超伝導層２２の一部に接合を生成する為
の斜面、即ち、ランプ２２Ｒを形成する為に掘り込まれ
た溝２５と、該溝２５を埋めて第一の超伝導層２２との
間に接合を生成する第二の超伝導層２６とを備えてなる
ことを特徴とする。
積化及び平坦性を向上した超伝導接合回路を容易に実現
できるようにする。 【解決手段】 例えばＬＳＡＴからなる基板２１に形成
された下部電極２２Ｅ或いは配線などのパターンをなす
凹所２１Ａと、該凹所２１Ａを埋める第一の超伝導層２
２と、該第一の超伝導層２２の一部に接合を生成する為
の斜面、即ち、ランプ２２Ｒを形成する為に掘り込まれ
た溝２５と、該溝２５を埋めて第一の超伝導層２２との
間に接合を生成する第二の超伝導層２６とを備えてなる
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信用ルーター、
ＡＤ（ａｎａｌｏｇ−ｄｉｇｉｔａｌ）変換器、磁束計
（ＳＱＵＩＤ）、サンプラーなど、通信、コンピュー
タ、計測などの分野に適用して有効な超伝導接合素子及
びその製造方法に関する。
ＡＤ（ａｎａｌｏｇ−ｄｉｇｉｔａｌ）変換器、磁束計
（ＳＱＵＩＤ）、サンプラーなど、通信、コンピュー
タ、計測などの分野に適用して有効な超伝導接合素子及
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１２乃至図１４は従来の超伝導接合を
作製するプロセスを説明する為の工程要所に於ける超伝
導接合を表す要部切断側面図及び要部説明図（図１３の
み）であり、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。
作製するプロセスを説明する為の工程要所に於ける超伝
導接合を表す要部切断側面図及び要部説明図（図１３の
み）であり、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。
【０００３】図１２参照 １２−（Ａ） 加工していない平坦な基板１を用意する。
【０００４】１２−（Ｂ） 基板１上に第一の超伝導層２を形成する。
【０００５】１２−（Ｃ） 第一の超伝導層２上に絶縁層３を形成する。
【０００６】絶縁層３上にレジスト・パターン４を形成
する。
する。
【０００７】図１３参照 １３−（Ａ） レジスト・パターン４をマスクとして絶縁層３をメサ・
エッチングし、絶縁層３をマスクとして第一の超伝導層
２のメサ・エッチングを行ってランプ２Ｒをもつ下部電
極２Ｅを形成する。
エッチングし、絶縁層３をマスクとして第一の超伝導層
２のメサ・エッチングを行ってランプ２Ｒをもつ下部電
極２Ｅを形成する。
【０００８】図１４参照 １４−（Ａ） 全面に第二の超伝導層５を形成する。
【０００９】１４−（Ｂ） 第二超伝導層５をパターニングして上部電極５Ｅを形成
する。
する。
【００１０】前記したところから明らかなように、従来
の技術に依って作製した超伝導接合に於いて、下部電極
２Ｅは、必要な部分、即ち、上部電極５Ｅとの間で超伝
導接合を生成するのに必要な部分のみでなく、あらゆる
方向に向かってランプ２Ｒが延び出る形状となるので、
超伝導接合回路の集積度の向上、最終的な超伝導接合回
路の平坦化、超伝導接合回路と配線など他のパターンと
の同時形成などは困難である。
の技術に依って作製した超伝導接合に於いて、下部電極
２Ｅは、必要な部分、即ち、上部電極５Ｅとの間で超伝
導接合を生成するのに必要な部分のみでなく、あらゆる
方向に向かってランプ２Ｒが延び出る形状となるので、
超伝導接合回路の集積度の向上、最終的な超伝導接合回
路の平坦化、超伝導接合回路と配線など他のパターンと
の同時形成などは困難である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、集積化及
び平坦性を向上した超伝導接合回路を容易に実現できる
ようにする。
び平坦性を向上した超伝導接合回路を容易に実現できる
ようにする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】図１乃至図４は本発明の
原理を説明する為の工程要所に於ける超伝導接合を表す
要部切断側面図及び要部説明図（図３のみ）であり、以
下、これ等の図を参照しつつ説明する。
原理を説明する為の工程要所に於ける超伝導接合を表す
要部切断側面図及び要部説明図（図３のみ）であり、以
下、これ等の図を参照しつつ説明する。
【００１３】図１参照 １−（Ａ） 平坦な絶縁性基板１１を用意する。
【００１４】１−（Ｂ） 絶縁性基板１１の回路形成予定部分に凹所１１Ａを形成
する。
する。
【００１５】１−（Ｃ） 全面に第一の超伝導層１２を堆積する。
【００１６】図２参照 ２−（Ａ） 表面を平坦化することで、凹所１１Ａ内に在る第一の超
伝導層１２のみを残して他を除去し、その残った第一の
超伝導層１２は、凹所１１Ａ内に埋め込まれて下部電極
１２Ｅ及び配線などを構成する。
伝導層１２のみを残して他を除去し、その残った第一の
超伝導層１２は、凹所１１Ａ内に埋め込まれて下部電極
１２Ｅ及び配線などを構成する。
【００１７】２−（Ｂ） 全面に絶縁層１３を形成してから、接合形成予定部分、
従って、ランプ形成予定部分に対応する箇所に開口１４
Ａをもつレジスト層１４を形成する。
従って、ランプ形成予定部分に対応する箇所に開口１４
Ａをもつレジスト層１４を形成する。
【００１８】図３参照 ３−（Ａ） レジスト層１４をマスクに絶縁層１３を斜めエッチング
し、その絶縁層１３をマスクに下部電極１２Ｅ及び絶縁
性基板１１の斜めエッチングを行って両側面が傾斜して
いる溝１５を形成する。
し、その絶縁層１３をマスクに下部電極１２Ｅ及び絶縁
性基板１１の斜めエッチングを行って両側面が傾斜して
いる溝１５を形成する。
【００１９】この溝１５内に表出された下部電極１２Ｅ
の端面が超伝導接合を生成する為のランプ１２Ｒであ
る。
の端面が超伝導接合を生成する為のランプ１２Ｒであ
る。
【００２０】図３の（Ｂ）は、図３の（Ａ）に見られる
実線の楕円で囲んだ部分を取り出して示した要部斜面図
であって、凹所１１Ａ内に埋め込まれた下部電極１２Ｅ
並びに下部電極１２Ｅを斜めエッチングすることで生成
されたランプ１２Ｒが明瞭に表されている。尚、図は絶
縁層１３を透視した状態で描いてある。
実線の楕円で囲んだ部分を取り出して示した要部斜面図
であって、凹所１１Ａ内に埋め込まれた下部電極１２Ｅ
並びに下部電極１２Ｅを斜めエッチングすることで生成
されたランプ１２Ｒが明瞭に表されている。尚、図は絶
縁層１３を透視した状態で描いてある。
【００２１】図４参照 ４−（Ａ） 全面に第二の超伝導層１６を形成する。
【００２２】４−（Ｂ） 第二の超伝導層１６を平坦化することで、溝１５内に在
る第二の超伝導層からなる上部電極１６Ｅのみを残して
他を除去する。
る第二の超伝導層からなる上部電極１６Ｅのみを残して
他を除去する。
【００２３】従って、残された第二の超伝導層からなる
上部電極１６Ｅは溝１５内に埋め込まれた状態となり、
そして、第一の超伝導層からなる下部電極１２Ｅのラン
プ１２Ｒとの間で超伝導接合を生成する。
上部電極１６Ｅは溝１５内に埋め込まれた状態となり、
そして、第一の超伝導層からなる下部電極１２Ｅのラン
プ１２Ｒとの間で超伝導接合を生成する。
【００２４】前記したところから明らかなように、本発
明では、第一の超伝導層が超伝導回路パターンの凹所に
埋め込まれて平坦化されていることに起因し、超伝導接
合を形成する為の諸層の積層プロセスが進行しても突出
した部分は生成され難く、表面平坦性を維持することが
できるので最終的な配線層を容易に形成することが可能
であり、また、超伝導接合を生成する為のランプが必要
な箇所のみに形成されていることに起因し、超伝導接合
パターンの間隔は小さくすることが可能になって集積度
は向上する。
明では、第一の超伝導層が超伝導回路パターンの凹所に
埋め込まれて平坦化されていることに起因し、超伝導接
合を形成する為の諸層の積層プロセスが進行しても突出
した部分は生成され難く、表面平坦性を維持することが
できるので最終的な配線層を容易に形成することが可能
であり、また、超伝導接合を生成する為のランプが必要
な箇所のみに形成されていることに起因し、超伝導接合
パターンの間隔は小さくすることが可能になって集積度
は向上する。
【００２５】
【発明の実施の形態】図５乃至図７は本発明に於ける実
施の形態１を説明する為の工程要所に於ける超伝導接合
を表す要部切断側面図であり、以下、これ等の図を参照
しつつ説明する。
施の形態１を説明する為の工程要所に於ける超伝導接合
を表す要部切断側面図であり、以下、これ等の図を参照
しつつ説明する。
【００２６】図５（Ａ）参照 ５−（１） 平坦なＬＳＡＴ（ＬａＳｒＡｌＴａＯX ）からなる基板
２１を用意する。
２１を用意する。
【００２７】図５（Ｂ）参照 ５−（２） リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、厚さ１〔μｍ〕程度のレジスト・パター
ンを形成してからＡｒイオンを用いたイオン・ミリング
法を適用することに依り、イオン加速電圧３００
〔Ｖ〕、イオン電流２０〔ｍＡ〕として基板２１の下部
電極などの形成予定部分に深さ２００〔ｎｍ〕の凹所２
１Ａを形成する。
ることに依り、厚さ１〔μｍ〕程度のレジスト・パター
ンを形成してからＡｒイオンを用いたイオン・ミリング
法を適用することに依り、イオン加速電圧３００
〔Ｖ〕、イオン電流２０〔ｍＡ〕として基板２１の下部
電極などの形成予定部分に深さ２００〔ｎｍ〕の凹所２
１Ａを形成する。
【００２８】図５（Ｃ）参照 ５−（３） レーザ・アブレーション法を適用することに依り、全面
に厚さが２２０〔ｎｍ〕のＹＢＣＯ（ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-x ）からなる第一の超伝導層２２を堆積する。
に厚さが２２０〔ｎｍ〕のＹＢＣＯ（ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-x ）からなる第一の超伝導層２２を堆積する。
【００２９】図６（Ａ）参照 ６−（１） 化学的機械研磨（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃ
ａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）法を適用すること
に依り、基板２１上に在る第一の超伝導層２２を研磨し
て平坦化することで、凹所２１Ａ内に在る第一の超伝導
層からなる下部電極２２Ｅなどを残して他を除去する。
従って、下部電極２２Ｅは凹所２１Ａ内に埋め込まれた
状態となる。
ａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）法を適用すること
に依り、基板２１上に在る第一の超伝導層２２を研磨し
て平坦化することで、凹所２１Ａ内に在る第一の超伝導
層からなる下部電極２２Ｅなどを残して他を除去する。
従って、下部電極２２Ｅは凹所２１Ａ内に埋め込まれた
状態となる。
【００３０】図６（Ｂ）参照 ６−（２） レーザ・アブレーション法を適用することに依り、全面
に酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）からなる厚さ２００
〔ｎｍ〕の層間絶縁層２３を形成する。
に酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）からなる厚さ２００
〔ｎｍ〕の層間絶縁層２３を形成する。
【００３１】６−（３） リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、接合形成予定部分、従って、ランプ形成
予定部分に対応する箇所に開口２４Ａをもつレジスト層
２４を形成する。
ることに依り、接合形成予定部分、従って、ランプ形成
予定部分に対応する箇所に開口２４Ａをもつレジスト層
２４を形成する。
【００３２】図６（Ｃ）参照 ６−（４） レジスト層２４をマスクに絶縁層２３を斜めエッチング
し、その絶縁層２３をマスクに下部電極２２Ｅ及び基板
２１の斜めエッチングを行って両側面が傾斜している溝
２５を形成する。
し、その絶縁層２３をマスクに下部電極２２Ｅ及び基板
２１の斜めエッチングを行って両側面が傾斜している溝
２５を形成する。
【００３３】この溝２５内に表出された下部電極２２Ｅ
の端面が超伝導接合を生成する為のランプ２２Ｒであ
る。
の端面が超伝導接合を生成する為のランプ２２Ｒであ
る。
【００３４】ところで、前記斜めエッチングを実施する
場合、イオン・ミリング法やＥＣＲ（ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマ
・エッチング法などを適用するのであるが、その場合、
下部電極２２Ｅに於けるランプ２２Ｒ面にダメージ・バ
リヤ層が自然発生的に生成される。
場合、イオン・ミリング法やＥＣＲ（ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマ
・エッチング法などを適用するのであるが、その場合、
下部電極２２Ｅに於けるランプ２２Ｒ面にダメージ・バ
リヤ層が自然発生的に生成される。
【００３５】図７（Ａ）参照 ７−（１） レーザ・アブレーション法を適用することに依り、全面
に厚さが２２０〔ｎｍ〕のＹＢＣＯからなる第二の超伝
導層２６を堆積する。
に厚さが２２０〔ｎｍ〕のＹＢＣＯからなる第二の超伝
導層２６を堆積する。
【００３６】図７（Ｂ）参照 ７−（２） リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、上部電極パターンのレジスト膜を形成す
る。
ることに依り、上部電極パターンのレジスト膜を形成す
る。
【００３７】７−（３） Ａｒイオンを用いたイオン・ミリング法を適用すること
に依り、イオン加速電圧３００〔Ｖ〕、イオン電流２０
〔ｍＡ〕の条件で前記レジスト膜をマスクとして第二の
超伝導層２６をエッチングして上部電極２６Ｅを形成す
る。
に依り、イオン加速電圧３００〔Ｖ〕、イオン電流２０
〔ｍＡ〕の条件で前記レジスト膜をマスクとして第二の
超伝導層２６をエッチングして上部電極２６Ｅを形成す
る。
【００３８】前記した工程説明から明らかであるが、工
程６−（４）で形成される下部電極２２Ｅに於ける超伝
導接合を生成する為のランプ２２Ｒは、必要な箇所のみ
に生成され、従来の技術に依った場合のように四方に延
び出るようなことはなく、従って、下部電極２２Ｅを含
む下層の超伝導回路パターンの集積度を高くすることが
でき、下層電極２２Ｅも含め、超伝導回路パターンを幅
が狭い線状にすることができる。
程６−（４）で形成される下部電極２２Ｅに於ける超伝
導接合を生成する為のランプ２２Ｒは、必要な箇所のみ
に生成され、従来の技術に依った場合のように四方に延
び出るようなことはなく、従って、下部電極２２Ｅを含
む下層の超伝導回路パターンの集積度を高くすることが
でき、下層電極２２Ｅも含め、超伝導回路パターンを幅
が狭い線状にすることができる。
【００３９】図８は本発明に於ける実施の形態２を説明
する為の工程要所に於けるる超伝導接合を表す要部切断
側面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ説明す
る。
する為の工程要所に於けるる超伝導接合を表す要部切断
側面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ説明す
る。
【００４０】実施の形態２に依る超伝導接合は、構造上
の違いから、実施の形態１に見られる層間絶縁層２３は
設ける必要がないことなどの点で実施の形態１と相違し
ている。
の違いから、実施の形態１に見られる層間絶縁層２３は
設ける必要がないことなどの点で実施の形態１と相違し
ている。
【００４１】実施の形態２に於いては、用いる材料の相
違はあるが、加工のプロセスからすると、実施の形態１
に於ける工程５−（１）乃至工程６−（５）と殆ど同じ
であるから、その次の工程から説明する。
違はあるが、加工のプロセスからすると、実施の形態１
に於ける工程５−（１）乃至工程６−（５）と殆ど同じ
であるから、その次の工程から説明する。
【００４２】図８（Ａ）参照 ８−（１） 図には、ＭｇＯからなる基板２１にＮＢＣＯからなる下
部電極２２Ｅなどが埋め込まれ、また、下部電極２２Ｅ
には両側面にランプ２２Ｒを生成させた溝２５を形成し
た状態の超伝導接合が示されている。尚、実施の形態２
では、実施の形態１と異なり、層間絶縁層は用いない。
部電極２２Ｅなどが埋め込まれ、また、下部電極２２Ｅ
には両側面にランプ２２Ｒを生成させた溝２５を形成し
た状態の超伝導接合が示されている。尚、実施の形態２
では、実施の形態１と異なり、層間絶縁層は用いない。
【００４３】図８（Ｂ）参照 ８−（２） レーザ・アブレーション法を適用することに依り、全面
に厚さが２００〔ｎｍ〕のＮＢＣＯからなる第二の超伝
導層２６を堆積する。
に厚さが２００〔ｎｍ〕のＮＢＣＯからなる第二の超伝
導層２６を堆積する。
【００４４】図８（Ｃ）参照 ８−（３） ＣＭＰ法を適用することに依り、第二の超伝導層２６を
研磨して平坦化することで、溝２５内に在る第二の超伝
導層からなる上部電極２６Ｅを残して他を除去する。従
って、下部電極２２Ｅと共に上部電極２６Ｅも基板２１
内に埋め込まれた構造となる。
研磨して平坦化することで、溝２５内に在る第二の超伝
導層からなる上部電極２６Ｅを残して他を除去する。従
って、下部電極２２Ｅと共に上部電極２６Ｅも基板２１
内に埋め込まれた構造となる。
【００４５】前記した工程に依って作製された実施の形
態２の超伝導接合が実施の形態１の超伝導接合と相違す
る点は、上部電極２６Ｅまでもが基板２１内に埋め込ま
れて表面が完全に平坦化されているので、超伝導接合回
路を多層に形成する場合に有効である。
態２の超伝導接合が実施の形態１の超伝導接合と相違す
る点は、上部電極２６Ｅまでもが基板２１内に埋め込ま
れて表面が完全に平坦化されているので、超伝導接合回
路を多層に形成する場合に有効である。
【００４６】また、ランプ２２Ｒを生成する為に形成す
る溝２５のパターンを適切に設計することで、第二の超
伝導層２６を上部電極２６Ｅに連なる埋め込み配線とし
て延在させることができ、その場合、基板２１が絶縁層
として働くから、層間絶縁層などは不要であって、回路
の形成工程を少なくすることができる。
る溝２５のパターンを適切に設計することで、第二の超
伝導層２６を上部電極２６Ｅに連なる埋め込み配線とし
て延在させることができ、その場合、基板２１が絶縁層
として働くから、層間絶縁層などは不要であって、回路
の形成工程を少なくすることができる。
【００４７】更にまた、表面が平坦であるから、その上
層に絶縁層を介して磁場の遮断やインダクタンスの低減
に有効なグランドプレーンを形成したり、超伝導配線を
埋め込んだ絶縁層を形成して超伝導回路を多層化するこ
とも容易である。
層に絶縁層を介して磁場の遮断やインダクタンスの低減
に有効なグランドプレーンを形成したり、超伝導配線を
埋め込んだ絶縁層を形成して超伝導回路を多層化するこ
とも容易である。
【００４８】図９乃至図１１は本発明に於ける実施の形
態３を説明する為の工程要所に於けるる超伝導接合を表
す要部切断側面図であり、以下、これ等の図を参照しつ
つ説明する。
態３を説明する為の工程要所に於けるる超伝導接合を表
す要部切断側面図であり、以下、これ等の図を参照しつ
つ説明する。
【００４９】実施の形態３に依る超伝導接合は、回路を
多層に形成する点で既出の実施の形態と相違している
が、ＬＳＡＴからなる基板２１にＹＢＣＯからなる第一
の超伝導層２２を埋め込んで表面を平坦化するまでの工
程は、実施の形態１と全く変わりないので説明を省略
し、その次の工程から説明する。
多層に形成する点で既出の実施の形態と相違している
が、ＬＳＡＴからなる基板２１にＹＢＣＯからなる第一
の超伝導層２２を埋め込んで表面を平坦化するまでの工
程は、実施の形態１と全く変わりないので説明を省略
し、その次の工程から説明する。
【００５０】図９（Ａ）参照 ９−（１） レーザ・アブレーション法を適用することに依り、第一
の超伝導層２２が埋め込まれた基板２１の表面に厚さ５
００〔ｎｍ〕のセリア（ＣｅＯ2 ）からなる絶縁層３１
を形成する。
の超伝導層２２が埋め込まれた基板２１の表面に厚さ５
００〔ｎｍ〕のセリア（ＣｅＯ2 ）からなる絶縁層３１
を形成する。
【００５１】尚、ＣｅＯ2 からなる絶縁層３１を形成す
る技術としては、レーザ・アブレーション法の他にスパ
ッタリング法を適用することもできる。
る技術としては、レーザ・アブレーション法の他にスパ
ッタリング法を適用することもできる。
【００５２】図９（Ｂ）参照 ９−（２） Ａｒイオンを用いたイオン・ミリング法を適用すること
に依り、イオン加速電圧３００〔Ｖ〕、イオン電流２０
〔ｍＡ〕として絶縁層３１の下部電極の形成予定部分及
び配線の形成予定部分に深さ２００〔ｎｍ〕の凹所３１
Ａ（第一の凹所）及び凹所３１Ｂ（第二の凹所）を形成
する。
に依り、イオン加速電圧３００〔Ｖ〕、イオン電流２０
〔ｍＡ〕として絶縁層３１の下部電極の形成予定部分及
び配線の形成予定部分に深さ２００〔ｎｍ〕の凹所３１
Ａ（第一の凹所）及び凹所３１Ｂ（第二の凹所）を形成
する。
【００５３】図９（Ｃ）参照 ９−（３） レーザ・アブレーション法を適用することに依り、全面
に厚さが２２０〔ｎｍ〕のＹＢＣＯからなる下部電極用
超伝導層３２を堆積する。
に厚さが２２０〔ｎｍ〕のＹＢＣＯからなる下部電極用
超伝導層３２を堆積する。
【００５４】図１０（Ａ）参照 １０−（１） ＣＭＰ法を適用することに依り、下部電極用超伝導層３
２の一部、即ち、絶縁層３１上に在る部分を研磨し且つ
平坦化することで、凹所３１Ａ内に在る下部電極用超伝
導層からなる下部電極３２Ｅ及び配線３２Ｌなどを残し
て他を除去する。
２の一部、即ち、絶縁層３１上に在る部分を研磨し且つ
平坦化することで、凹所３１Ａ内に在る下部電極用超伝
導層からなる下部電極３２Ｅ及び配線３２Ｌなどを残し
て他を除去する。
【００５５】図１０（Ｂ）参照 １０−（２） レーザ・アブレーション法を適用することに依り、全面
にＣｅＯ2 からなるからなる厚さ２００〔ｎｍ〕の層間
絶縁層３３を形成する。
にＣｅＯ2 からなるからなる厚さ２００〔ｎｍ〕の層間
絶縁層３３を形成する。
【００５６】尚、ＣｅＯ2 からなる層間絶縁層３３を形
成する技術としては、レーザ・アブレーション法の他に
スパッタリング法を適用しても良い。
成する技術としては、レーザ・アブレーション法の他に
スパッタリング法を適用しても良い。
【００５７】１０−（３） リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、接合形成予定部分、従って、ランプ形成
予定部分に対応する箇所に開口３４Ａをもつレジスト層
３４を形成する。
ることに依り、接合形成予定部分、従って、ランプ形成
予定部分に対応する箇所に開口３４Ａをもつレジスト層
３４を形成する。
【００５８】図１０（Ｃ）参照 １０−（４） レジスト層３４をマスクに層間絶縁層３３を斜めエッチ
ングし、その層間絶縁層３３をマスクに下部電極３２Ｅ
及び絶縁層３１の斜めエッチングを行って両側面が傾斜
している溝３５を形成する。
ングし、その層間絶縁層３３をマスクに下部電極３２Ｅ
及び絶縁層３１の斜めエッチングを行って両側面が傾斜
している溝３５を形成する。
【００５９】この溝３５内に表出された下部電極３２Ｅ
の端面が超伝導接合を生成する為のランプ３２Ｒであ
る。
の端面が超伝導接合を生成する為のランプ３２Ｒであ
る。
【００６０】尚、この場合も、斜めエッチングを実施す
るには、前記同様、イオン・ミリング法やＥＣＲプラズ
マ・エッチング法などを適用するので、下部電極２２Ｅ
に於けるランプ２２Ｒ面にダメージ・バリヤ層が自然発
生的に生成される。
るには、前記同様、イオン・ミリング法やＥＣＲプラズ
マ・エッチング法などを適用するので、下部電極２２Ｅ
に於けるランプ２２Ｒ面にダメージ・バリヤ層が自然発
生的に生成される。
【００６１】図１１（Ａ）参照 １１−（１） レーザ・アブレーション法を適用することに依り、全面
に厚さが２２０〔ｎｍ〕のＹＢＣＯからなる上部電極用
超伝導層３６を堆積する。
に厚さが２２０〔ｎｍ〕のＹＢＣＯからなる上部電極用
超伝導層３６を堆積する。
【００６２】尚、ＹＢＣＯからなる上部電極用超伝導層
３６を形成する技術としては、レーザ・アブレーション
法の他にスパッタリング法を適用しても良い。
３６を形成する技術としては、レーザ・アブレーション
法の他にスパッタリング法を適用しても良い。
【００６３】図１１（Ｂ）参照 １１−（２） リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、上部電極パターンのレジスト膜を形成す
る。
ることに依り、上部電極パターンのレジスト膜を形成す
る。
【００６４】１１−（３） Ａｒイオンを用いたイオン・ミリング法を適用すること
に依り、イオン加速電圧３００〔Ｖ〕、イオン電流２０
〔ｍＡ〕の条件で前記レジスト膜をマスクとして上部電
極用超伝導層３６をエッチングして上部電極３６Ｅを形
成する。
に依り、イオン加速電圧３００〔Ｖ〕、イオン電流２０
〔ｍＡ〕の条件で前記レジスト膜をマスクとして上部電
極用超伝導層３６をエッチングして上部電極３６Ｅを形
成する。
【００６５】実施の形態３に依る超伝導接合では、基板
２１に埋め込まれた第一の超伝導層２２をグランドプレ
ーンとして用いたり、回路の配線として使用することが
できるので、高集積化した場合であっても、全体として
余裕があるパターンにすることが可能であり、そして、
上部電極３６Ｅを平坦化して、上部にもグランドプレー
ン層や超伝導回路を積層することができる。
２１に埋め込まれた第一の超伝導層２２をグランドプレ
ーンとして用いたり、回路の配線として使用することが
できるので、高集積化した場合であっても、全体として
余裕があるパターンにすることが可能であり、そして、
上部電極３６Ｅを平坦化して、上部にもグランドプレー
ン層や超伝導回路を積層することができる。
【００６６】前記説明した各実施の形態では、基板とし
てＬＳＡＴやＭｇＯを挙げたが、この他にＳｒＴｉ
Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 などを用いることができ、そして、こ
れ等の基板にバッファ層を成膜して用いることは任意で
ある。
てＬＳＡＴやＭｇＯを挙げたが、この他にＳｒＴｉ
Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 などを用いることができ、そして、こ
れ等の基板にバッファ層を成膜して用いることは任意で
ある。
【００６７】また、超伝導体材料もＹＢＣＯやＮＢＣＯ
の他にＹｂＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 或いはＨｏＢａ2 Ｃｕ3
Ｏ7-X などを用いることができる。
の他にＹｂＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 或いはＨｏＢａ2 Ｃｕ3
Ｏ7-X などを用いることができる。
【００６８】更にまた、絶縁層には、Ｉｎ2 Ｏ3 やＣｅ
Ｏ2 の他にＬＳＡＴ、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3 、Ａｌ2 Ｏ
3 などを用いても良い。
Ｏ2 の他にＬＳＡＴ、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3 、Ａｌ2 Ｏ
3 などを用いても良い。
【００６９】本発明に於いては、前記説明した実施の形
態を含め、多くの形態で実施することができ、以下、そ
れを付記として例示する。
態を含め、多くの形態で実施することができ、以下、そ
れを付記として例示する。
【００７０】（付記１）絶縁基板或いは絶縁層などの絶
縁体（例えばＬＳＡＴやＭｇＯからなる基板、或いは、
ＣｅＯ2 からなる絶縁層など）に形成された下部電極
（例えば下部電極２２Ｅ）のパターンをなす第一の凹所
（例えば凹所２１Ａ）と、該第一の凹所を埋める第一の
超伝導層（例えば第一の超伝導層２２）と、該第一の超
伝導層の一部に接合を生成する為の斜面（例えばランプ
２２Ｒ）を形成する為に掘り込まれた溝（例えば溝２
５）と、該溝を埋め上部電極として第一の超伝導層との
間に接合を生成する第二の超伝導層（例えば第二の超伝
導層２６）とを備えてなることを特徴とする超伝導接合
素子。
縁体（例えばＬＳＡＴやＭｇＯからなる基板、或いは、
ＣｅＯ2 からなる絶縁層など）に形成された下部電極
（例えば下部電極２２Ｅ）のパターンをなす第一の凹所
（例えば凹所２１Ａ）と、該第一の凹所を埋める第一の
超伝導層（例えば第一の超伝導層２２）と、該第一の超
伝導層の一部に接合を生成する為の斜面（例えばランプ
２２Ｒ）を形成する為に掘り込まれた溝（例えば溝２
５）と、該溝を埋め上部電極として第一の超伝導層との
間に接合を生成する第二の超伝導層（例えば第二の超伝
導層２６）とを備えてなることを特徴とする超伝導接合
素子。
【００７１】（付記２）表面が平坦化され前記第二の超
伝導層が前記溝に埋め込まれてなること（例えば図８参
照）を特徴とする（付記１）記載の超伝導接合素子。
伝導層が前記溝に埋め込まれてなること（例えば図８参
照）を特徴とする（付記１）記載の超伝導接合素子。
【００７２】（付記３）第一の超伝導層と第二の超伝導
層とで生成された接合を含む層の表面及び裏面の少なく
とも一方の面に形成されたグランドプレーン層（例えば
基板２１及び第一の超伝導層２２からなる層：図９或い
は図１１参照）を備えてなることを特徴とする（付記
１）記載の超伝導接合素子。
層とで生成された接合を含む層の表面及び裏面の少なく
とも一方の面に形成されたグランドプレーン層（例えば
基板２１及び第一の超伝導層２２からなる層：図９或い
は図１１参照）を備えてなることを特徴とする（付記
１）記載の超伝導接合素子。
【００７３】（付記４）前記第一の超伝導層（例えば下
部電極用超伝導層３２：図９参照）と前記第二の超伝導
層（例えば上部電極用超伝導層３６：図１１参照）とで
生成された接合を含む層（例えば絶縁層３１：図９参
照）と同一層に配線パターンをなす第二の凹所（例えば
第二の凹所３１Ｂ：図９参照）が形成されると共に前記
第一の超伝導層の一部が埋め込まれて形成された配線
（例えば配線３２Ｌ）を備えてなることを特徴とする
（付記１）記載の超伝導接合素子。
部電極用超伝導層３２：図９参照）と前記第二の超伝導
層（例えば上部電極用超伝導層３６：図１１参照）とで
生成された接合を含む層（例えば絶縁層３１：図９参
照）と同一層に配線パターンをなす第二の凹所（例えば
第二の凹所３１Ｂ：図９参照）が形成されると共に前記
第一の超伝導層の一部が埋め込まれて形成された配線
（例えば配線３２Ｌ）を備えてなることを特徴とする
（付記１）記載の超伝導接合素子。
【００７４】（付記５）絶縁層或いは絶縁基板などの絶
縁体（例えばＬＳＡＴやＭｇＯからなる基板、或いは、
ＣｅＯ2 からなる絶縁層など）に下部電極（例えば下部
電極２２Ｅ）のパターンをなす凹所（例えば凹所２１
Ａ）を形成する工程と、次いで、第一の超伝導層（例え
ば第一の超伝導層２２）を形成してから平坦化して該凹
所を該第一の超伝導層で埋める工程と、次いで、該超伝
導層の一部に接合を生成する為の斜面（例えばランプ２
２Ｒ）を形成する為に溝（例えば溝２５）を掘り込む工
程と、次いで、該溝を埋め上部電極として第一の超伝導
層との間に接合を生成する第二の超伝導層（例えば第二
の超伝導層２６）を形成する工程とを含んでなることを
特徴とする超伝導接合素子の製造方法。
縁体（例えばＬＳＡＴやＭｇＯからなる基板、或いは、
ＣｅＯ2 からなる絶縁層など）に下部電極（例えば下部
電極２２Ｅ）のパターンをなす凹所（例えば凹所２１
Ａ）を形成する工程と、次いで、第一の超伝導層（例え
ば第一の超伝導層２２）を形成してから平坦化して該凹
所を該第一の超伝導層で埋める工程と、次いで、該超伝
導層の一部に接合を生成する為の斜面（例えばランプ２
２Ｒ）を形成する為に溝（例えば溝２５）を掘り込む工
程と、次いで、該溝を埋め上部電極として第一の超伝導
層との間に接合を生成する第二の超伝導層（例えば第二
の超伝導層２６）を形成する工程とを含んでなることを
特徴とする超伝導接合素子の製造方法。
【００７５】
【発明の効果】本発明に依る超伝導接合及びその製造方
法に於いては、絶縁体に下部電極や配線などのパターン
をなす凹所が形成され、その凹所を第一の超伝導層で埋
め、第一の超伝導層に溝を形成することで第一の超伝導
層の一部に接合を生成する為の斜面が形成され、その溝
を第二の超伝導層で埋めて第一の超伝導層との間に接合
を生成させている。
法に於いては、絶縁体に下部電極や配線などのパターン
をなす凹所が形成され、その凹所を第一の超伝導層で埋
め、第一の超伝導層に溝を形成することで第一の超伝導
層の一部に接合を生成する為の斜面が形成され、その溝
を第二の超伝導層で埋めて第一の超伝導層との間に接合
を生成させている。
【００７６】前記したところから明らかなように、本発
明では、第一の超伝導層が超伝導回路パターンの凹所に
埋め込まれて平坦化されていることに起因し、超伝導接
合を形成する為の諸層の積層プロセスが進行しても突出
した部分は生成され難く、表面平坦性を維持することが
できるので最終的な配線層を容易に形成することが可能
であり、また、超伝導接合を生成する為のランプが必要
な箇所のみに形成されていることに起因し、超伝導接合
パターンの間隔は小さくすることが可能になって集積度
は向上する。
明では、第一の超伝導層が超伝導回路パターンの凹所に
埋め込まれて平坦化されていることに起因し、超伝導接
合を形成する為の諸層の積層プロセスが進行しても突出
した部分は生成され難く、表面平坦性を維持することが
できるので最終的な配線層を容易に形成することが可能
であり、また、超伝導接合を生成する為のランプが必要
な箇所のみに形成されていることに起因し、超伝導接合
パターンの間隔は小さくすることが可能になって集積度
は向上する。
【図１】本発明の原理を説明する為の工程要所に於ける
超伝導接合を表す要部切断側面図である。
超伝導接合を表す要部切断側面図である。
【図２】本発明の原理を説明する為の工程要所に於ける
超伝導接合を表す要部切断側面図である。
超伝導接合を表す要部切断側面図である。
【図３】本発明の原理を説明する為の工程要所に於ける
超伝導接合を表す要部説明図である。
超伝導接合を表す要部説明図である。
【図４】本発明の原理を説明する為の工程要所に於ける
超伝導接合を表す要部切断側面図である。
超伝導接合を表す要部切断側面図である。
【図５】本発明に於ける実施の形態１を説明する為の工
程要所に於ける超伝導接合を表す要部切断側面図であ
る。
程要所に於ける超伝導接合を表す要部切断側面図であ
る。
【図６】本発明に於ける実施の形態１を説明する為の工
程要所に於ける超伝導接合を表す要部切断側面図であ
る。
程要所に於ける超伝導接合を表す要部切断側面図であ
る。
【図７】本発明に於ける実施の形態１を説明する為の工
程要所に於ける超伝導接合を表す要部切断側面図であ
る。
程要所に於ける超伝導接合を表す要部切断側面図であ
る。
【図８】本発明に於ける実施の形態２を説明する為の工
程要所に於ける超伝導接合を表す要部切断側面図であ
る。
程要所に於ける超伝導接合を表す要部切断側面図であ
る。
【図９】本発明に於ける実施の形態３を説明する為の工
程要所に於ける超伝導接合を表す要部切断側面図であ
る。
程要所に於ける超伝導接合を表す要部切断側面図であ
る。
【図１０】本発明に於ける実施の形態３を説明する為の
工程要所に於ける超伝導接合を表す要部切断側面図であ
る。
工程要所に於ける超伝導接合を表す要部切断側面図であ
る。
【図１１】本発明に於ける実施の形態３を説明する為の
工程要所に於ける超伝導接合を表す要部切断側面図であ
る。
工程要所に於ける超伝導接合を表す要部切断側面図であ
る。
【図１２】従来の超伝導接合を作製するプロセスを説明
する為の工程要所に於ける超伝導接合を表す要部切断側
面図である。
する為の工程要所に於ける超伝導接合を表す要部切断側
面図である。
【図１３】従来の超伝導接合を作製するプロセスを説明
する為の工程要所に於ける超伝導接合を表す要部説明図
である。
する為の工程要所に於ける超伝導接合を表す要部説明図
である。
【図１４】従来の超伝導接合を作製するプロセスを説明
する為の工程要所に於ける超伝導接合を表す要部切断側
面図である。
する為の工程要所に於ける超伝導接合を表す要部切断側
面図である。
２１ 基板 ２１Ａ 凹所 ２２ 第一の超伝導層 ２２Ｅ 下部電極 ２２Ｒ ランプ ２３ 層間絶縁層 ２４ レジスト層 ２４Ａ 開口 ２５ 溝 ２６ 第二の超伝導層 ２６Ｅ 上部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M113 AA06 AA16 AA23 AA37 AD36 AD37 AD42 AD56 AD67 AD68 BA01 BA04 BB07 BC01 BC04 BC08 BC22 CA34
Claims (5)
- 【請求項１】絶縁基板或いは絶縁層などの絶縁体に形成
された下部電極のパターンをなす第一の凹所と、該第一
の凹所を埋める第一の超伝導層と、該第一の超伝導層の
一部に接合を生成する為の斜面を形成する為に掘り込ま
れた溝と、該溝を埋め上部電極として第一の超伝導層と
の間に接合を生成する第二の超伝導層とを備えてなるこ
とを特徴とする超伝導接合素子。 - 【請求項２】表面が平坦化され前記第二の超伝導層が前
記溝に埋め込まれてなることを特徴とする請求項１記載
の超伝導接合素子。 - 【請求項３】第一の超伝導層と第二の超伝導層とで生成
された接合を含む層の表面及び裏面の少なくとも一方の
面に形成されたグランドプレーン層を備えてなることを
特徴とする請求項１記載の超伝導接合素子。 - 【請求項４】前記第一の超伝導層と前記第二の超伝導層
とで生成された接合を含む層と同一層に配線パターンを
なす第二の凹所が形成されると共に前記第一の超伝導層
の一部が埋め込まれて形成された配線を備えてなること
を特徴とする請求項１記載の超伝導接合素子。 - 【請求項５】絶縁層或いは絶縁基板などの絶縁体に下部
電極のパターンをなす凹所を形成する工程と、次いで、
第一の超伝導層を形成してから平坦化して該凹所を該第
一の超伝導層で埋める工程と、次いで、該超伝導層の一
部に接合を生成する為の斜面を形成する為に溝を掘り込
む工程と、次いで、該溝を埋め上部電極として第一の超
伝導層との間に接合を生成する第二の超伝導層を形成す
る工程とを含んでなることを特徴とする超伝導接合素子
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000230863A JP2002043640A (ja) | 2000-07-31 | 2000-07-31 | 超伝導接合素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000230863A JP2002043640A (ja) | 2000-07-31 | 2000-07-31 | 超伝導接合素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002043640A true JP2002043640A (ja) | 2002-02-08 |
Family
ID=18723766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000230863A Withdrawn JP2002043640A (ja) | 2000-07-31 | 2000-07-31 | 超伝導接合素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002043640A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014022519A (ja) * | 2012-07-17 | 2014-02-03 | Saitama Univ | 超伝導トンネル接合を用いたフォトン検出器 |
| JP2019536261A (ja) * | 2016-11-15 | 2019-12-12 | ノースロップ グラマン システムズ コーポレイションＮｏｒｔｈｒｏｐ Ｇｒｕｍｍａｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 超伝導デバイスの製造方法 |
| US10763419B2 (en) | 2017-06-02 | 2020-09-01 | Northrop Grumman Systems Corporation | Deposition methodology for superconductor interconnects |
| US10985059B2 (en) | 2018-11-01 | 2021-04-20 | Northrop Grumman Systems Corporation | Preclean and dielectric deposition methodology for superconductor interconnect fabrication |
-
2000
- 2000-07-31 JP JP2000230863A patent/JP2002043640A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014022519A (ja) * | 2012-07-17 | 2014-02-03 | Saitama Univ | 超伝導トンネル接合を用いたフォトン検出器 |
| JP2019536261A (ja) * | 2016-11-15 | 2019-12-12 | ノースロップ グラマン システムズ コーポレイションＮｏｒｔｈｒｏｐ Ｇｒｕｍｍａｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 超伝導デバイスの製造方法 |
| US10763419B2 (en) | 2017-06-02 | 2020-09-01 | Northrop Grumman Systems Corporation | Deposition methodology for superconductor interconnects |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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