JP4772193B2 - 超伝導電子デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超伝導電子デバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術として超伝導電子デバイスは大きな基板上にメサ構造となるように、エッチングにより形成するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のメサ構造の超伝導電子デバイスの場合は、大きな広い基板上に超伝導電子デバイスを形成する必要があり、つまり、マイクロ波応用の場合は、不適当な大きな土台が必要となることになり、コンパクトな集積回路構成に支障を来すといった問題があった。
【０００４】
本発明は、上記状況に鑑みて、コンパクトな集積回路を構成することができる超伝導電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕超伝導電子デバイスの製造方法において、基板上に劈開されたＢＳＣＣＯ単結晶を固定する工程と、第１のフォトレジストを前記ＢＳＣＣＯ単結晶表面上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成する工程と、第１のイオンミリングにより特定の深さにまで前記ＢＳＣＣＯ単結晶をエッチングする工程と、第２のフォトレジストを前記ＢＳＣＣＯ単結晶表面上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成する工程と、前記第２のフォトレジストを用いて第２のイオンミリングを行い、固有ジョセフソン接合装置を形成する工程と、前記第２のフォトレジストを除去し、前記固有ジョセフソン接合装置を劈開し、裏返したＢＳＣＣＯ単結晶片を得る工程と、新たな基板上に前記ＢＳＣＣＯ単結晶片を固定し、フォトリソグラフィ技術を用いて形成する工程と、第３のフォトレジストを前記ＢＳＣＣＯ単結晶片上に形成する工程と、前記第３のフォトレジストを用いたフォトリソグラフィと第３のイオンミリングでＢＳＣＣＯ単結晶装置をパターニングする工程と、前記第３のフォトレジストを剥離してから、下部電極及び上部電極を形成して、超伝導電子デバイスを得る工程とを施すことを特徴とする。
【０００６】
〔２〕上記〔１〕記載の超伝導電子デバイスの製造方法において、前記上部及び下部の両方の電極が超伝導体からなることを特徴とする。
【０００７】
〔３〕上記〔１〕記載の超伝導電子デバイスの製造方法において、四端子法で電流−電圧特性を測定することを特徴とする。
【０００８】
〔４〕上記〔１〕記載の超伝導電子デバイスの製造方法において、前記上部及び下部の両方の電極が常伝導体からなることを特徴とする。
【０００９】
〔５〕上記〔１〕記載の超伝導電子デバイスの製造方法において、前記ＢＳＣＣＯ単結晶片の厚みを数十Å（オングストローム）まで薄くすることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施例を示す超伝導電子デバイスの製造工程図である。
【００１２】
（１）まず、図１（ａ）に示すように、基板（例えば、シリコン基板）１上に劈開されたＢＳＣＣＯ単結晶２をポリイミドで固定する。
【００１３】
（２）次に、図１（ｂ）に示すように、第１のフォトレジスト３をＢＳＣＣＯ単結晶２表面上にフォトリソグラフィ技術を用いて配置する。そこで、第１のイオンミリング４により特定の深さにまで試料をエッチングする。
【００１４】
（３）次に、図１（ｃ）に示すように、第２のフォトレジスト５をＢＳＣＣＯ単結晶２表面上にフォトリソグラフィ技術を用いて配置する。次いで、第２のフォトレジスト５を用いて第２のイオンミリング６を行い、固有ジョセフソン接合装置を作る。
【００１５】
（４）次に、図１（ｄ）に示すように、第２のフォトレジスト５を除去し、試料を劈開し、裏返したＢＳＣＣＯ単結晶片７を得る。
【００１６】
（５）次に、図１（ｅ）に示すように、新たな基板８上にその裏返したＢＳＣＣＯ単結晶片７を固定し、フォトリソグラフィ技術を用いて形成する。第３のフォトレジスト９をＢＳＣＣＯ単結晶片７上に形成する。
【００１７】
（６）次いで、図１（ｆ）に示すように、第３のフォトレジスト９を用いたフォトリソグラフィと第３のイオンミリング１０でＢＳＣＣＯ単結晶装置をパターニングする。
【００１８】
（７）最後に、図１（ｇ）に示すように、第３のフォトレジスト９を剥離してから、下部電極（超伝導体）１１及び上部電極（超伝導体）１２を形成して、引出し電極１３，１４を接続して超伝導電子デバイスを得る。
【００１９】
なお、ここで、下部電極１１及び上部電極１２はＢＳＣＣＯ単結晶片からなっており、超伝導状態を呈する。
【００２０】
この方法を用いて、ａ−ｂ面方向の寸法がサブミクロンから約５００ミクロンまで、ｃ軸方向の厚さが数十から数千オングストロームまで変えることができる超伝導電子デバイスを製造することができる。
【００２１】
（１）固有ジョセフソン接合装置
図１（ｇ）に示すように、固有ジョセフソン接合装置を得ることができる。
このような固有ジョセフソン接合装置は、（ａ）上部と下部の両方の電極１１，１２が超伝導状態であり、四端子法で電流−電圧特性を測定することができる。
（ｂ）固有ジョセフソン接合装置の接合数を精密に制御できる。（ｃ）接合特性は非常に均一である、といった特徴を有する。
【００２２】
（２）集積回路
この技術を使用することにより、様々な厚さと任意の形状をもつＢＳＣＣＯ単結晶の薄片を、多くの種類の基板上に配置する集積回路を作製することができる。
【００２３】
図２は本発明の実施例を示すシリコン基板上に形成された超伝導電子デバイスの集積装置を示す図であり、多くの電極２２と幾つかのマイクロブリッジ形状２３をもつシリコン基板２１上の単結晶の光学顕微鏡写真を示している。短波長域のミリ波とサブミリ波用のフィルタや共振器も本発明の方法を用いて作製することができる。なお、２４は引出し電極である。
【００２４】
（３）単一の素子構造
派生的なものとして新しい構造を有する超伝導電子デバイスを本発明の製造方法を用いて作り上げることができる。
【００２５】
図３は本発明の他の実施例を示す超伝導電子デバイスの斜視図である。
【００２６】
この図に示すように、数十から数千Å（オングストローム）のｃ軸方向の厚さと、サブミクロンまでのａ−ｂ面方向の寸法をもつＢＳＣＣＯ単結晶３１を２層の常伝導金属の電極３２，３３間に配置させることができる。
【００２７】
これは実際の応用と理論的な研究に適した理想的な固有ジョセフソン接合システムとすることができる。
【００２８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００２９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００３０】
（Ａ）コンパクトな集積回路を構成することができる超伝導電子デバイスを得ることができる。
【００３１】
（Ｂ）超伝導電子デバイスを数十Å（オングストローム）まで薄くすることができる。
【００３２】
（Ｃ）単結晶の薄片を任意の形状にパターン化することができる。
【００３３】
（Ｄ）同一薄片上にその他のデバイスを集積化することができる。
【００３４】
（Ｅ）従来のメサ構造と比較して、マイクロ波応用に不適当な大きな土台が不要である。
【００３５】
（Ｆ）四端子をもつ試料を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す超伝導電子デバイスの製造工程図である。
【図２】本発明の実施例を示すシリコン基板上に形成された超伝導電子デバイスの集積装置を示す図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す超伝導電子デバイスの斜視図である。
【符号の説明】
１ 基板（例えば、シリコン基板）
２，３１ ＢＳＣＣＯ単結晶
３ 第１のフォトレジスト
４ 第１のイオンミリング
５ 第２のフォトレジスト
６ 第２のイオンミリング
７ 裏返したＢＳＣＣＯ単結晶片
８ 新たな基板
９ 第３のフォトレジスト
１０ 第３のイオンミリング
１１ 下部電極（超伝導体）
１２ 上部電極（超伝導体）
１３，１４，２４ 引出し電極
２１ シリコン基板
２２ 多くの電極
２３ マイクロブリッジ形状
３２，３３ 常伝導金属の電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、超伝導電子デバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術として超伝導電子デバイスは大きな基板上にメサ構造となるように、エッチングにより形成するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のメサ構造の超伝導電子デバイスの場合は、大きな広い基板上に超伝導電子デバイスを形成する必要があり、つまり、マイクロ波応用の場合は、不適当な大きな土台が必要となることになり、コンパクトな集積回路構成に支障を来すといった問題があった。
【０００４】
本発明は、上記状況に鑑みて、コンパクトな集積回路を構成することができる超伝導電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕超伝導電子デバイスの製造方法において、基板上に劈開されたＢＳＣＣＯ単結晶を固定する工程と、第１のフォトレジストを前記ＢＳＣＣＯ単結晶表面上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成する工程と、第１のイオンミリングにより特定の深さにまで前記ＢＳＣＣＯ単結晶をエッチングする工程と、第２のフォトレジストを前記ＢＳＣＣＯ単結晶表面上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成する工程と、前記第２のフォトレジストを用いて第２のイオンミリングを行い、固有ジョセフソン接合装置を形成する工程と、前記第２のフォトレジストを除去し、前記固有ジョセフソン接合装置を劈開し、裏返したＢＳＣＣＯ単結晶片を得る工程と、新たな基板上に前記ＢＳＣＣＯ単結晶片を固定し、フォトリソグラフィ技術を用いて形成する工程と、第３のフォトレジストを前記ＢＳＣＣＯ単結晶片上に形成する工程と、前記第３のフォトレジストを用いたフォトリソグラフィと第３のイオンミリングでＢＳＣＣＯ単結晶装置をパターニングする工程と、前記第３のフォトレジストを剥離してから、下部電極及び上部電極を形成して、超伝導電子デバイスを得る工程とを施すことを特徴とする。
【０００６】
〔２〕上記〔１〕記載の超伝導電子デバイスの製造方法において、前記上部及び下部の両方の電極が超伝導体からなることを特徴とする。
【０００７】
〔３〕上記〔１〕記載の超伝導電子デバイスの製造方法において、四端子法で電流−電圧特性を測定することを特徴とする。
【０００８】
〔４〕上記〔１〕記載の超伝導電子デバイスの製造方法において、前記上部及び下部の両方の電極が常伝導体からなることを特徴とする。
【０００９】
〔５〕上記〔１〕記載の超伝導電子デバイスの製造方法において、前記ＢＳＣＣＯ単結晶片の厚みを数十Å（オングストローム）まで薄くすることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施例を示す超伝導電子デバイスの製造工程図である。
【００１２】
（１）まず、図１（ａ）に示すように、基板（例えば、シリコン基板）１上に劈開されたＢＳＣＣＯ単結晶２をポリイミドで固定する。
【００１３】
（２）次に、図１（ｂ）に示すように、第１のフォトレジスト３をＢＳＣＣＯ単結晶２表面上にフォトリソグラフィ技術を用いて配置する。そこで、第１のイオンミリング４により特定の深さにまで試料をエッチングする。
【００１４】
（３）次に、図１（ｃ）に示すように、第２のフォトレジスト５をＢＳＣＣＯ単結晶２表面上にフォトリソグラフィ技術を用いて配置する。次いで、第２のフォトレジスト５を用いて第２のイオンミリング６を行い、固有ジョセフソン接合装置を作る。
【００１５】
（４）次に、図１（ｄ）に示すように、第２のフォトレジスト５を除去し、試料を劈開し、裏返したＢＳＣＣＯ単結晶片７を得る。
【００１６】
（５）次に、図１（ｅ）に示すように、新たな基板８上にその裏返したＢＳＣＣＯ単結晶片７を固定し、フォトリソグラフィ技術を用いて形成する。第３のフォトレジスト９をＢＳＣＣＯ単結晶片７上に形成する。
【００１７】
（６）次いで、図１（ｆ）に示すように、第３のフォトレジスト９を用いたフォトリソグラフィと第３のイオンミリング１０でＢＳＣＣＯ単結晶装置をパターニングする。
【００１８】
（７）最後に、図１（ｇ）に示すように、第３のフォトレジスト９を剥離してから、下部電極（超伝導体）１１及び上部電極（超伝導体）１２を形成して、引出し電極１３，１４を接続して超伝導電子デバイスを得る。
【００１９】
なお、ここで、下部電極１１及び上部電極１２はＢＳＣＣＯ単結晶片からなっており、超伝導状態を呈する。
【００２０】
この方法を用いて、ａ−ｂ面方向の寸法がサブミクロンから約５００ミクロンまで、ｃ軸方向の厚さが数十から数千オングストロームまで変えることができる超伝導電子デバイスを製造することができる。
【００２１】
（１）固有ジョセフソン接合装置
図１（ｇ）に示すように、固有ジョセフソン接合装置を得ることができる。
このような固有ジョセフソン接合装置は、（ａ）上部と下部の両方の電極１１，１２が超伝導状態であり、四端子法で電流−電圧特性を測定することができる。
（ｂ）固有ジョセフソン接合装置の接合数を精密に制御できる。（ｃ）接合特性は非常に均一である、といった特徴を有する。
【００２２】
（２）集積回路
この技術を使用することにより、様々な厚さと任意の形状をもつＢＳＣＣＯ単結晶の薄片を、多くの種類の基板上に配置する集積回路を作製することができる。
【００２３】
図２は本発明の実施例を示すシリコン基板上に形成された超伝導電子デバイスの集積装置を示す図であり、多くの電極２２と幾つかのマイクロブリッジ形状２３をもつシリコン基板２１上の単結晶の光学顕微鏡写真を示している。短波長域のミリ波とサブミリ波用のフィルタや共振器も本発明の方法を用いて作製することができる。なお、２４は引出し電極である。
【００２４】
（３）単一の素子構造
派生的なものとして新しい構造を有する超伝導電子デバイスを本発明の製造方法を用いて作り上げることができる。
【００２５】
図３は本発明の他の実施例を示す超伝導電子デバイスの斜視図である。
【００２６】
この図に示すように、数十から数千Å（オングストローム）のｃ軸方向の厚さと、サブミクロンまでのａ−ｂ面方向の寸法をもつＢＳＣＣＯ単結晶３１を２層の常伝導金属の電極３２，３３間に配置させることができる。
【００２７】
これは実際の応用と理論的な研究に適した理想的な固有ジョセフソン接合システムとすることができる。
【００２８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００２９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００３０】
（Ａ）コンパクトな集積回路を構成することができる超伝導電子デバイスを得ることができる。
【００３１】
（Ｂ）超伝導電子デバイスを数十Å（オングストローム）まで薄くすることができる。
【００３２】
（Ｃ）単結晶の薄片を任意の形状にパターン化することができる。
【００３３】
（Ｄ）同一薄片上にその他のデバイスを集積化することができる。
【００３４】
（Ｅ）従来のメサ構造と比較して、マイクロ波応用に不適当な大きな土台が不要である。
【００３５】
（Ｆ）四端子をもつ試料を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す超伝導電子デバイスの製造工程図である。
【図２】本発明の実施例を示すシリコン基板上に形成された超伝導電子デバイスの集積装置を示す図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す超伝導電子デバイスの斜視図である。
【符号の説明】
１ 基板（例えば、シリコン基板）
２，３１ ＢＳＣＣＯ単結晶
３ 第１のフォトレジスト
４ 第１のイオンミリング
５ 第２のフォトレジスト
６ 第２のイオンミリング
７ 裏返したＢＳＣＣＯ単結晶片
８ 新たな基板
９ 第３のフォトレジスト
１０ 第３のイオンミリング
１１ 下部電極（超伝導体）
１２ 上部電極（超伝導体）
１３，１４，２４ 引出し電極
２１ シリコン基板
２２ 多くの電極
２３ マイクロブリッジ形状
３２，３３ 常伝導金属の電極
Claims (5)
- （ａ）基板上に劈開されたＢＳＣＣＯ単結晶を固定する工程と、
（ｂ）第１のフォトレジストを前記ＢＳＣＣＯ単結晶表面上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成する工程と、
（ｃ）第１のイオンミリングにより特定の深さにまで前記ＢＳＣＣＯ単結晶をエッチングする工程と、
（ｄ）第２のフォトレジストを前記ＢＳＣＣＯ単結晶表面上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成する工程と、
（ｅ）前記第２のフォトレジストを用いて第２のイオンミリングを行い、固有ジョセフソン接合装置を形成する工程と、
（ｆ）前記第２のフォトレジストを除去し、前記固有ジョセフソン接合装置を劈開し、裏返したＢＳＣＣＯ単結晶片を得る工程と、
（ｇ）新たな基板上に前記ＢＳＣＣＯ単結晶片を固定し、フォトリソグラフィ技術を用いて形成する工程と、
（ｈ）第３のフォトレジストを前記ＢＳＣＣＯ単結晶片上に形成する工程と、
（ｉ）前記第３のフォトレジストを用いたフォトリソグラフィと第３のイオンミリングでＢＳＣＣＯ単結晶装置をパターニングする工程と、
（ｊ）前記第３のフォトレジストを剥離してから、下部電極及び上部電極を形成して、超伝導電子デバイスを得る工程とを施すことを特徴とする超伝導電子デバイスの製造方法。 - 請求項１記載の超伝導電子デバイスの製造方法において、前記上部及び下部の両方の電極が超伝導体からなることを特徴とする超伝導電子デバイスの製造方法。
- 請求項１記載の超伝導電子デバイスの製造方法において、四端子法で電流−電圧特性を測定することを特徴とする超伝導電子デバイスの製造方法。
- 請求項１記載の超伝導電子デバイスの製造方法において、前上部及び下部の両方の電極が常伝導体からなることを特徴とする超伝導電子デバイスの製造方法。
- 請求項１記載の超伝導電子デバイスの製造方法において、前記ＢＳＣＣＯ単結晶片の厚みを数十Åまで薄くすることを特徴とする超伝導電子デバイスの製造方法。
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002246665A JP2002246665A (ja) | 2002-08-30 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP4772193B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU187779U1 (ru) * | 2018-12-14 | 2019-03-19 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Одиночная излучательная ВТСП мезоструктура на основе соединений висмута |
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|---|---|---|---|---|
| KR100513963B1 (ko) * | 2003-02-13 | 2005-09-13 | 학교법인 포항공과대학교 | 고온초전도 선천성 조셉슨접합을 이용한 초전도 양자간섭소자 제조 방법 |
| JP2006210585A (ja) * | 2005-01-27 | 2006-08-10 | National Institute For Materials Science | 積層ジョセフソン接合を用いた新型テラヘルツ発振器 |
| CN105576115B (zh) * | 2015-12-24 | 2018-04-17 | 南京大学 | 一种双面结高温超导bscco太赫兹源的制备方法 |
| EP4009387B1 (en) * | 2020-12-07 | 2023-06-07 | IQM Finland Oy | Josephson junction fabrication method |
-
2001
- 2001-02-14 JP JP2001036428A patent/JP4772193B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU187779U1 (ru) * | 2018-12-14 | 2019-03-19 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Одиночная излучательная ВТСП мезоструктура на основе соединений висмута |
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| JP2002246665A (ja) | 2002-08-30 |
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