JP2639838B2 - 酸化物高温超伝導三端子素子の製造方法 - Google Patents
酸化物高温超伝導三端子素子の製造方法Info
- Publication number
- JP2639838B2 JP2639838B2 JP1008649A JP864989A JP2639838B2 JP 2639838 B2 JP2639838 B2 JP 2639838B2 JP 1008649 A JP1008649 A JP 1008649A JP 864989 A JP864989 A JP 864989A JP 2639838 B2 JP2639838 B2 JP 2639838B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- oxide high
- temperature superconducting
- normal
- region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 酸化物高温超伝導材料を用いて三端子素子を製造する
のに好適な方法に関し、 酸化物高温超伝導材料を用いた三端子素子を製造する
に際し、高い寸法精度でモノリシックにＳ−Ｎ−Ｓ構成
が得られるようにすることを目的とし、 基板上に酸化物高温超伝導材料膜を形成する工程と、
次いで、該酸化物高温超伝導材料膜に対して選択的にプ
ラズマ処理を施し常伝導相（絶縁相）領域を形成して超
伝導相−常伝導相（絶縁相）−超伝導相なる構成を生成
させる工程と、次いで、該超伝導相−常伝導相（絶縁
相）−超伝導相なる構成を含む部分をパターニングして
三端子素子領域となる部分を形成する工程とを含んでな
るよう構成する。
のに好適な方法に関し、 酸化物高温超伝導材料を用いた三端子素子を製造する
に際し、高い寸法精度でモノリシックにＳ−Ｎ−Ｓ構成
が得られるようにすることを目的とし、 基板上に酸化物高温超伝導材料膜を形成する工程と、
次いで、該酸化物高温超伝導材料膜に対して選択的にプ
ラズマ処理を施し常伝導相（絶縁相）領域を形成して超
伝導相−常伝導相（絶縁相）−超伝導相なる構成を生成
させる工程と、次いで、該超伝導相−常伝導相（絶縁
相）−超伝導相なる構成を含む部分をパターニングして
三端子素子領域となる部分を形成する工程とを含んでな
るよう構成する。
本発明は、酸化物高温超伝導材料を用いて三端子素子
を製造するのに好適な方法に関する。
を製造するのに好適な方法に関する。
酸化物高温超伝導体は、その臨界温度TCが液体窒素の
沸点（77〔Ｋ〕）を越える為、エレクトロニクスの分野
に於ける応用が期待されている。
沸点（77〔Ｋ〕）を越える為、エレクトロニクスの分野
に於ける応用が期待されている。
現在、電子デバイスへの一応用として、トランジスタ
作用をも三端子素子が検討されている。
作用をも三端子素子が検討されている。
一般に、超伝導材料を用いた三端子素子を実現させる
には、超伝導相−絶縁相（常伝導相）−超伝導相（Ｓ−
Ｉ（Ｎ）−Ｓ）なる構成が必要である。
には、超伝導相−絶縁相（常伝導相）−超伝導相（Ｓ−
Ｉ（Ｎ）−Ｓ）なる構成が必要である。
従来、前記のような構成を実現するには、超伝導体と
半導体を接合する方法、或いは、酸化物高温超伝導体で
あれば、その所定部分を選択的にプラズマ処理して常伝
導相に変換し、モノリシックにＳ−Ｎ−Ｓなる構成を実
現することが試みられている。
半導体を接合する方法、或いは、酸化物高温超伝導体で
あれば、その所定部分を選択的にプラズマ処理して常伝
導相に変換し、モノリシックにＳ−Ｎ−Ｓなる構成を実
現することが試みられている。
前記したように、酸化物高温超伝導材料膜の所定部分
をプラズマ処理して常伝導相に変換する場合、その処理
方法が問題になる。
をプラズマ処理して常伝導相に変換する場合、その処理
方法が問題になる。
即ち、それを実現するには、高出力で且つ長時間のプ
ラズマ処理を行う必要があり、そのようにした場合、酸
化物高温超伝導材料膜がエッチングされる旨の欠点があ
る。
ラズマ処理を行う必要があり、そのようにした場合、酸
化物高温超伝導材料膜がエッチングされる旨の欠点があ
る。
第11図並びに第12図は従来の技術について欠点を解説
する為の工程要所に於ける酸化物高温超伝導材料を用い
た三端子素子の要部平面図を表している。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酸化物高温超伝導材料を用い
た三端子素子の要部平面図を表している。以下、これ等
の図を参照しつつ説明する。
第11図参照 （１） 基板１に幅が例えば200〔μｍ〕程度である酸
化物高温超伝導材料膜２を形成する。
化物高温超伝導材料膜２を形成する。
（２） 常伝導相領域形成予定部分に開口3Aをもつフォ
ト・レジスト膜３を形成する。
ト・レジスト膜３を形成する。
第12図参照 （３） Arイオンを用い、開口3Aを介して酸化物高温超
伝導材料膜２のプラズマ処理を行って、常伝導相領域2A
を形成する。
伝導材料膜２のプラズマ処理を行って、常伝導相領域2A
を形成する。
このようにすると、Ｓ−Ｎ−Ｓ構成が得られるのであ
るが、図からも明らかなように、酸化物高温超伝導材料
膜２に於いて、そのエッジからエッチングが進行し、高
い寸法精度で三端子素子を形成することは不可能であ
る。
るが、図からも明らかなように、酸化物高温超伝導材料
膜２に於いて、そのエッジからエッチングが進行し、高
い寸法精度で三端子素子を形成することは不可能であ
る。
本発明は、酸化物高温超伝導材料を用いた三端子素子
を製造するに際し、高い寸法精度でモノリシックにＳ−
Ｎ−Ｓ構成が得られるようにする。
を製造するに際し、高い寸法精度でモノリシックにＳ−
Ｎ−Ｓ構成が得られるようにする。
第１図及び第２図は本発明の原理を説明する為の工程
要所に於ける酸化物高温超伝導材料を用いた三端子素子
の要部平面図を表し、以下、これ等の図を参照しつつ説
明する。尚、第11図及び第12図に於いて用いた記号と同
記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つものとす
る。
要所に於ける酸化物高温超伝導材料を用いた三端子素子
の要部平面図を表し、以下、これ等の図を参照しつつ説
明する。尚、第11図及び第12図に於いて用いた記号と同
記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つものとす
る。
第１図参照 （１） 基板１の全面に酸化物高温超伝導材料膜２を形
成する。
成する。
（２） 常伝導相領域形成予定部分に開口をもつマスク
（図示せず）を形成する。
（図示せず）を形成する。
（３） プラズマ処理を行って常伝導相領域2Aを形成す
る。
る。
第２図参照 （４） 前記工程（２）に於いて形成したマスクを除去
してから、酸化物高温超伝導材料膜２をパターニングす
る為のマスク（図示せず）を形成する。
してから、酸化物高温超伝導材料膜２をパターニングす
る為のマスク（図示せず）を形成する。
（５） 酸化物高温超伝導材料膜２のパターニングを行
い、例えば幅200〔μｍ〕程度の線状をなす三端子素子
領域を形成する。
い、例えば幅200〔μｍ〕程度の線状をなす三端子素子
領域を形成する。
このようにして得られた三端子素子領域、即ち、パタ
ーニングされた酸化物高温超伝導材料膜２のなかには常
伝導相領域2Aが含まれ、全体としてＳ−Ｎ−Ｓ構成をな
していることは勿論である。
ーニングされた酸化物高温超伝導材料膜２のなかには常
伝導相領域2Aが含まれ、全体としてＳ−Ｎ−Ｓ構成をな
していることは勿論である。
このようなことから、本発明に依る酸化物高温超伝導
材料を用いた三端子素子の製造方法に於いては、基板
（例えばMgO基板11）上に酸化物高温超伝導材料膜（例
えばBiSrCaCuO膜12）を形成する工程と、次いで、該酸
化物高温超伝導材料膜に対して選択的にプラズマ処理を
施し常伝導相（絶縁相）領域（例えば常伝導相領域12
A）を形成し超伝導相−常伝導相（絶縁相）−超伝導相
なる構成を生成させる工程と、次いで、該超伝導相−常
伝導相（絶縁相）−超伝導相なる構成を含む部分をパタ
ーニングして三端子素子領域となる部分を形成する工程
とを含んでなるよう構成する。
材料を用いた三端子素子の製造方法に於いては、基板
（例えばMgO基板11）上に酸化物高温超伝導材料膜（例
えばBiSrCaCuO膜12）を形成する工程と、次いで、該酸
化物高温超伝導材料膜に対して選択的にプラズマ処理を
施し常伝導相（絶縁相）領域（例えば常伝導相領域12
A）を形成し超伝導相−常伝導相（絶縁相）−超伝導相
なる構成を生成させる工程と、次いで、該超伝導相−常
伝導相（絶縁相）−超伝導相なる構成を含む部分をパタ
ーニングして三端子素子領域となる部分を形成する工程
とを含んでなるよう構成する。
前記手段を採ることに依り、常伝導相領域を形成する
為のプラズマ処理は、三端子素子領域を形成する為のパ
ターニングの前に実施されてしまうので、最終的な三端
子素子領域の形状に痩せ細りなどの痕跡が残ることは皆
無であり、設計通りの高い寸法精度のものが実現され
る。
為のプラズマ処理は、三端子素子領域を形成する為のパ
ターニングの前に実施されてしまうので、最終的な三端
子素子領域の形状に痩せ細りなどの痕跡が残ることは皆
無であり、設計通りの高い寸法精度のものが実現され
る。
第３図乃至第10図は本発明一実施例を解説する為の工
程要所に於ける三端子素子の要部切断側面図を表し、以
下、これ等の図を参照しつつ説明する。
程要所に於ける三端子素子の要部切断側面図を表し、以
下、これ等の図を参照しつつ説明する。
第３図参照 （１） マグネトロン・スパッタリング法を適用するこ
とに依り、酸化マグネシウム（MgO）基板11上に厚さ例
えば0.5〔μｍ〕程度であるBiSrCaCuO膜12を形成する。
とに依り、酸化マグネシウム（MgO）基板11上に厚さ例
えば0.5〔μｍ〕程度であるBiSrCaCuO膜12を形成する。
尚、基板11はMgOに限らず、他の材料、例えば、SrTiO
3など酸化物高温超伝導材料に馴染みの良い適宜のもの
に代替することができ、また、酸化物高温超伝導材料も
BiSrCaCuOに限られることはなく、他の材料、例えば、Y
Ba2Cu3Oxなど適宜のものを採用することができる。
3など酸化物高温超伝導材料に馴染みの良い適宜のもの
に代替することができ、また、酸化物高温超伝導材料も
BiSrCaCuOに限られることはなく、他の材料、例えば、Y
Ba2Cu3Oxなど適宜のものを採用することができる。
（２） 通常のフォト・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、常伝導相領域形
成予定部分に開口13Aをもつフォト・レジスト膜13を形
成する。
スト・プロセスを適用することに依り、常伝導相領域形
成予定部分に開口13Aをもつフォト・レジスト膜13を形
成する。
第４図参照 （３） 全体を反応性イオン・エッチング（reactive
ion etching:RIE）装置に収容し、Arプラズマを用い、
プラズマ処理を実施する。
ion etching:RIE）装置に収容し、Arプラズマを用い、
プラズマ処理を実施する。
この場合に於ける主要な条件を例示すると次の通りで
ある。
ある。
高周波電力:200〔Ｗ〕 ガス圧:10〔mTorr〕 この工程を経ることで、BiSrCaCuO膜12の一部には常
伝導相領域12Aが形成され、Ｓ−Ｎ−Ｓ構造が生成され
る。
伝導相領域12Aが形成され、Ｓ−Ｎ−Ｓ構造が生成され
る。
第５図参照 （４） 例えばアセトン中に浸漬するなどしてフォト・
レジスト膜13を除去する。
レジスト膜13を除去する。
第６図参照 （５） 通常のフォト・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、三端子素子領域
を画定する為のフォト・レジスト膜14を形成する。
スト・プロセスを適用することに依り、三端子素子領域
を画定する為のフォト・レジスト膜14を形成する。
第７図参照 （６） エッチャントを例えばHNO3（５〔％〕）溶液と
するウエット・エッチング法を適用することに依り、Bi
SrCaCuO膜12のパターニングを行う。
するウエット・エッチング法を適用することに依り、Bi
SrCaCuO膜12のパターニングを行う。
第８図参照 （７） 再びアセトン中に浸漬するなどしてフォト・レ
ジスト膜14を除去する。
ジスト膜14を除去する。
第９図参照 （８） 例えば、マグネトロン・スパッタリング法及び
通常のフォト・リソグラフィ技術を適用することに依
り、常伝導相領域12Aの上に例えば厚さ100〔Å〕程度で
ある酸化アルミニウム（Al2O3）からなるゲート絶縁膜1
5を形成する。
通常のフォト・リソグラフィ技術を適用することに依
り、常伝導相領域12Aの上に例えば厚さ100〔Å〕程度で
ある酸化アルミニウム（Al2O3）からなるゲート絶縁膜1
5を形成する。
第10図参照 （９） 通常の技法、例えば真空蒸着法及びフォト・リ
ソグラフィ技術などを適用するとに依り、厚さ0.1〔μ
ｍ〕の金（Au）からなるソース電極16S、ゲート電極16
G、ドレイン電極16Dなどを形成する。
ソグラフィ技術などを適用するとに依り、厚さ0.1〔μ
ｍ〕の金（Au）からなるソース電極16S、ゲート電極16
G、ドレイン電極16Dなどを形成する。
このようにして製造した酸化物高温超伝導三端子素子
に於ける常伝導相領域12Aには、プラズマ処理をしたこ
とに依る痩せ細りがないことは云うまでもない。
に於ける常伝導相領域12Aには、プラズマ処理をしたこ
とに依る痩せ細りがないことは云うまでもない。
本発明に依る酸化物高温超伝導三端子素子の製造方法
に於いては、酸化物高温超伝導材料膜に対して選択的に
プラズマ処理を施し常伝導相（絶縁相）領域を形成して
超伝導相−常伝導相（絶縁相）−超伝導相なる構成を生
成させ、該超伝導相−常伝導相（絶縁相）−超伝導相な
る構成を含む部分をパターニングして三端子素子領域と
なる部分を形成している。
に於いては、酸化物高温超伝導材料膜に対して選択的に
プラズマ処理を施し常伝導相（絶縁相）領域を形成して
超伝導相−常伝導相（絶縁相）−超伝導相なる構成を生
成させ、該超伝導相−常伝導相（絶縁相）−超伝導相な
る構成を含む部分をパターニングして三端子素子領域と
なる部分を形成している。
前記構成を採ることに依り、常伝導相領域を形成する
為のプラズマ処理は、三端子素子領域を形成する為のパ
ターニングの前に実施されてしまうので、最終的な三端
子素子領域の形状に痩せ細りなどの痕跡が残ることは皆
無であり、設計通りの高い寸法精度のＳ−Ｎ−Ｓ構成が
実現される。
為のプラズマ処理は、三端子素子領域を形成する為のパ
ターニングの前に実施されてしまうので、最終的な三端
子素子領域の形状に痩せ細りなどの痕跡が残ることは皆
無であり、設計通りの高い寸法精度のＳ−Ｎ−Ｓ構成が
実現される。
第１図及び第２図は本発明の原理を説明する為の工程要
所に於ける酸化物高温超伝導三端子素子の要部平面図、
第３図乃至第10図は本発明一実施例を説明する為の工程
要所に於ける酸化物高温超伝導三端子素子の要部切断側
面図、第11図及び第12図は従来技術を説明する為の工程
要所に於ける酸化物高温超伝導三端子素子の要部平面図
を表している。 図に於いて、11はMgO基板、12はBiSrCaCuO膜、12Aは常
伝導相領域、13はフォト・レジスト膜、13Aは開口、14
はフォト・レジスト膜、15はゲート絶縁膜、16Sはソー
ス電極、16Gはゲート電極、16Dはドレイン電極をそれぞ
れ示している。
所に於ける酸化物高温超伝導三端子素子の要部平面図、
第３図乃至第10図は本発明一実施例を説明する為の工程
要所に於ける酸化物高温超伝導三端子素子の要部切断側
面図、第11図及び第12図は従来技術を説明する為の工程
要所に於ける酸化物高温超伝導三端子素子の要部平面図
を表している。 図に於いて、11はMgO基板、12はBiSrCaCuO膜、12Aは常
伝導相領域、13はフォト・レジスト膜、13Aは開口、14
はフォト・レジスト膜、15はゲート絶縁膜、16Sはソー
ス電極、16Gはゲート電極、16Dはドレイン電極をそれぞ
れ示している。
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に酸化物高温超伝導材料膜を形成す
る工程と、 次いで、該酸化物高温超伝導材料膜に対して選択的にプ
ラズマ処理を施し常伝導相（絶縁相）領域を形成して超
伝導相−常伝導相（絶縁相）−超伝導相なる構成を生成
させる工程と、 次いで、該超伝導相−常伝導相（絶縁相）−超伝導相な
る構成を含む部分をパターニングして三端子素子領域と
なる部分を形成する工程と を含んでなることを特徴とする酸化物高温超伝導三端子
素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1008649A JP2639838B2 (ja) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | 酸化物高温超伝導三端子素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1008649A JP2639838B2 (ja) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | 酸化物高温超伝導三端子素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02191383A JPH02191383A (ja) | 1990-07-27 |
| JP2639838B2 true JP2639838B2 (ja) | 1997-08-13 |
Family
ID=11698791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1008649A Expired - Lifetime JP2639838B2 (ja) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | 酸化物高温超伝導三端子素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2639838B2 (ja) |
-
1989
- 1989-01-19 JP JP1008649A patent/JP2639838B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02191383A (ja) | 1990-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2538096B2 (ja) | 超伝導素子 | |
| US4432134A (en) | Process for in-situ formation of niobium-insulator-niobium Josephson tunnel junction devices | |
| US4589961A (en) | Aluminum mask anodization with lift-off for patterning Josephson junction devices | |
| US5326746A (en) | Fabrication method of superconductive thin film transistor | |
| JP2639838B2 (ja) | 酸化物高温超伝導三端子素子の製造方法 | |
| US5286336A (en) | Submicron Josephson junction and method for its fabrication | |
| EP0476844A1 (en) | Method for fabricating Josephson tunnel junctions with accurate junction area control | |
| EP0508844B1 (en) | Superconducting thin film having at least one isolated superconducting region formed of oxide superconductor material and method for manufacturing the same | |
| JP2682136B2 (ja) | ジョセフソン素子の製造方法 | |
| JP2630459B2 (ja) | パターン形成方法 | |
| JP3416898B2 (ja) | 半導体結合超伝導素子の製造方法 | |
| US20230380300A1 (en) | Josephson junction device and method of making the same | |
| JPS61263179A (ja) | ジヨセフソン接合素子の製造方法 | |
| JPS6260241A (ja) | 多層配線構造の製造方法 | |
| JPH0228333A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS63224273A (ja) | ジヨセフソン接合素子とその作製方法 | |
| JPH0613672A (ja) | ジョセフソン接合素子の製造方法 | |
| JPH06338639A (ja) | ジョセフソン素子の製造方法 | |
| JPH0376792B2 (ja) | ||
| JPH0680845B2 (ja) | ジョゼフソン素子の作成方法 | |
| JPH03286563A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH06132577A (ja) | 酸化物超伝導ジョセフソン素子の作製方法 | |
| JPH03135071A (ja) | 薄膜トランジスタ及びその製造方法 | |
| JPS6135577A (ja) | ジヨセフソン接合素子 | |
| JPS62224988A (ja) | トンネル型ジヨセフソン素子の製造方法 |