JPH0342705B2 - - Google Patents
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- JPH0342705B2 JPH0342705B2 JP60070108A JP7010885A JPH0342705B2 JP H0342705 B2 JPH0342705 B2 JP H0342705B2 JP 60070108 A JP60070108 A JP 60070108A JP 7010885 A JP7010885 A JP 7010885A JP H0342705 B2 JPH0342705 B2 JP H0342705B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0912—Manufacture or treatment of Josephson-effect devices
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
ジヨセフソン集積回路の製造方法において、第
１のニオブ層にトンネルバリア層を形成し、該ト
ンネルバリア層上に第２のニオブ層を形成する工
程と、該第２のニオブ層、該トンネルバリア層お
よび該第１のニオブ層を順次選択的にエツチング
して接合部を形成する工程と、表出する該第１お
よび第２のニオブ層の表面に陽極酸化により酸化
膜を形成する工程と、該酸化膜上にエツチングス
トツパ層となるアルミニウム層を形成する工程
と、該アルミニウム層上に、少なくとも該接合部
を完全に被覆してなる絶縁膜を形成した後、該接
合部上の該絶縁膜を選択的に除去して窓を形成す
る工程と、該窓内に露出している該アルミニウム
層を選択的に除去すると共に、該第２のニオブ層
を表出させる工程と、該第２のニオブ層にコンタ
クトする配線を形成する工程とを含むように製造
する。
１のニオブ層にトンネルバリア層を形成し、該ト
ンネルバリア層上に第２のニオブ層を形成する工
程と、該第２のニオブ層、該トンネルバリア層お
よび該第１のニオブ層を順次選択的にエツチング
して接合部を形成する工程と、表出する該第１お
よび第２のニオブ層の表面に陽極酸化により酸化
膜を形成する工程と、該酸化膜上にエツチングス
トツパ層となるアルミニウム層を形成する工程
と、該アルミニウム層上に、少なくとも該接合部
を完全に被覆してなる絶縁膜を形成した後、該接
合部上の該絶縁膜を選択的に除去して窓を形成す
る工程と、該窓内に露出している該アルミニウム
層を選択的に除去すると共に、該第２のニオブ層
を表出させる工程と、該第２のニオブ層にコンタ
クトする配線を形成する工程とを含むように製造
する。
本発明は、ジヨセフソン集積回路の製造方法、
特に接合部の電極コンタクト部の形成方法に関す
る。
特に接合部の電極コンタクト部の形成方法に関す
る。
ジヨセフソン集積回路においては、接合部分は
ニオブからなる下部極と、アルミニウムの酸化物
からなるトンネル絶縁膜と、ニオブからなる上部
電極を有し、上部電極上の絶縁膜には電極コンタ
クト用の窓を設けられる。
ニオブからなる下部極と、アルミニウムの酸化物
からなるトンネル絶縁膜と、ニオブからなる上部
電極を有し、上部電極上の絶縁膜には電極コンタ
クト用の窓を設けられる。
ニオブから成る上部電極、下部電極およびアル
ミニウム酸化物から成るトンネル絶縁膜を有する
ジヨセフソン集積回路は、従来第２図に示される
工程で製造される。
ミニウム酸化物から成るトンネル絶縁膜を有する
ジヨセフソン集積回路は、従来第２図に示される
工程で製造される。
まず図示しないシリコン基板に熱酸化膜を形成
し、その上にグランドプレーンを形成し、その上
にスパツタ法等により第２図ａの二酸化シリコン
２１を形成する。
し、その上にグランドプレーンを形成し、その上
にスパツタ法等により第２図ａの二酸化シリコン
２１を形成する。
次いで下部電極となるニオブ層２２を2000Å被
着し、その上にアルミニウム層を30〜50Å被着
し、その表面を酸化し、10Å程度の酸化アルミニ
ウム膜を形成する。
着し、その上にアルミニウム層を30〜50Å被着
し、その表面を酸化し、10Å程度の酸化アルミニ
ウム膜を形成する。
このアルミニウムと酸化アルミニウム膜とがジ
ヨセフソン素子のバリア層２３となる。
ヨセフソン素子のバリア層２３となる。
次いでバリア層２３上に上部電極となるニオブ
層２４を1500Åを被着する。
層２４を1500Åを被着する。
次いで第２図ｂに示されるようにレジスト膜２
５をパターニング形成し、これをマスクとして反
応性イオンエツチングによりニオブ層２２，２
４、バリア層２３をエツチング除去する。
５をパターニング形成し、これをマスクとして反
応性イオンエツチングによりニオブ層２２，２
４、バリア層２３をエツチング除去する。
次いでレジスト膜２５を除去した後、改めてレ
ジスト膜２６をパターニング形成し、これをマス
クとして反応性イオンエツチングによりエツチン
グを行ない接合部２７を形成する。
ジスト膜２６をパターニング形成し、これをマス
クとして反応性イオンエツチングによりエツチン
グを行ない接合部２７を形成する。
次いで第２図ｄに示すようにレジスト膜２６を
残したまま酸化シリコン（SiO）２８を蒸着によ
り被着する。
残したまま酸化シリコン（SiO）２８を蒸着によ
り被着する。
次いで第２図ｅに示すようにレジスト２６を除
去した後、図示しないレジスト膜をパターニング
形成し、反応性イオンエツチングにより下部電極
コンタクト用窓２９を形成し、配線用のニオブ膜
３０を形成する。
去した後、図示しないレジスト膜をパターニング
形成し、反応性イオンエツチングにより下部電極
コンタクト用窓２９を形成し、配線用のニオブ膜
３０を形成する。
以上の工程でジヨセフソン集積回路は製造され
るが、第２図ｄに示されるようにSiO２８の形成
に際して実際には接合部２７の側壁をSiO２８で
完全に埋めることができず、第２図ｇに示すよう
に間隙があいてそこに配線用のニオブ膜３０が入
り込み下部電極と接触する場合がある。
るが、第２図ｄに示されるようにSiO２８の形成
に際して実際には接合部２７の側壁をSiO２８で
完全に埋めることができず、第２図ｇに示すよう
に間隙があいてそこに配線用のニオブ膜３０が入
り込み下部電極と接触する場合がある。
そこでこのような問題点を解決する方法として
第３図ａに示すようにSiO膜２８を全面に蒸着し
た後、フオトリソグラフイー技術とエツチングに
より上部電極コンタクト用窓３１とベース電極コ
ンタクト用窓２９を形成するものがある。
第３図ａに示すようにSiO膜２８を全面に蒸着し
た後、フオトリソグラフイー技術とエツチングに
より上部電極コンタクト用窓３１とベース電極コ
ンタクト用窓２９を形成するものがある。
従来のこのような方法では、接合部分の幅が
4μm程度に微細化されると、コンタクト窓の位置
合せが１〜2μm程度のずれがあるので、コンタク
ト窓が接合部をはずれないためには2μm□以下の
窓しか許容されず、実質的には実現が困難であつ
た。
4μm程度に微細化されると、コンタクト窓の位置
合せが１〜2μm程度のずれがあるので、コンタク
ト窓が接合部をはずれないためには2μm□以下の
窓しか許容されず、実質的には実現が困難であつ
た。
本発明は従来のこのような欠点を解決し、微細
な接合部を有するジヨセフソン集積回路を歩留り
良く製造することを目的とする。
な接合部を有するジヨセフソン集積回路を歩留り
良く製造することを目的とする。
上記目的を達成するために、第１のニオブ層に
トンネルバリア層を形成し、該トンネルバリア層
上に第２のニオブ層を形成する工程と、該第２の
ニオブ層、該トンネルバリア層および該第１のニ
オブ層を順次選択的にエツチングして接合部を形
成する工程と、表出する該第１および第２のニオ
ブ層の表面に陽極酸化により酸化膜を形成する工
程と、該酸化膜上にエツチングストツパ層となる
アルミニウム層を形成する工程と、該アルミニウ
ム層上に、少なくとも該接合部を完全に被覆して
なる絶縁膜を形成した後、該接合部上の該絶縁膜
を選択的に除去して窓を形成する工程と、該窓内
に露出している該アルミニウム層を選択的に除去
すると共に、該第２のニオブ層４を表出させる工
程と、該第２のニオブ層にコンタクトする配線を
形成する工程とを含むように製造する。
トンネルバリア層を形成し、該トンネルバリア層
上に第２のニオブ層を形成する工程と、該第２の
ニオブ層、該トンネルバリア層および該第１のニ
オブ層を順次選択的にエツチングして接合部を形
成する工程と、表出する該第１および第２のニオ
ブ層の表面に陽極酸化により酸化膜を形成する工
程と、該酸化膜上にエツチングストツパ層となる
アルミニウム層を形成する工程と、該アルミニウ
ム層上に、少なくとも該接合部を完全に被覆して
なる絶縁膜を形成した後、該接合部上の該絶縁膜
を選択的に除去して窓を形成する工程と、該窓内
に露出している該アルミニウム層を選択的に除去
すると共に、該第２のニオブ層４を表出させる工
程と、該第２のニオブ層にコンタクトする配線を
形成する工程とを含むように製造する。
アルミニウム膜は絶縁層に窓を形成する際、実
質的にはエツチングされず、又、その下のニオブ
の陽極酸化膜はニオブとアルミニウムという超伝
導体とノーマル金属の接触を回避してジヨセフソ
ン素子の特性を維持する。
質的にはエツチングされず、又、その下のニオブ
の陽極酸化膜はニオブとアルミニウムという超伝
導体とノーマル金属の接触を回避してジヨセフソ
ン素子の特性を維持する。
従つて窓が接合部に対する一部はずれて形成さ
れた場合でも下部電極と配線との接触は防止され
るので、窓の接合部に対してはずれを考慮して小
さい窓を形成する必要はなくなる。
れた場合でも下部電極と配線との接触は防止され
るので、窓の接合部に対してはずれを考慮して小
さい窓を形成する必要はなくなる。
第１図は本発明の一実施例を示す工程順断面図
である。
である。
第１図ａに示すように上記従来例と同様に二酸
化シリコン１上に下部電極となるニオブ層２とア
ルミニウムおよび酸化アルミニウムから成るバリ
ア層３と上部電極となるニオブ層４を形成し、レ
ジスタ膜５をマスクとしてエツチングを行い、接
合部６を形成する。
化シリコン１上に下部電極となるニオブ層２とア
ルミニウムおよび酸化アルミニウムから成るバリ
ア層３と上部電極となるニオブ層４を形成し、レ
ジスタ膜５をマスクとしてエツチングを行い、接
合部６を形成する。
ニオブ層４のエツチングはCF4にO2を５％混合
したガスで圧力200mTorr、電力50Wで５分間行
なつた。この時のニオブのエツチングレイトは約
600Å／分であり、バリア層３はエツチングされ
ない。
したガスで圧力200mTorr、電力50Wで５分間行
なつた。この時のニオブのエツチングレイトは約
600Å／分であり、バリア層３はエツチングされ
ない。
次いでガスをアルゴン（Ar）に切替えてスパ
ツタリングによりバリア層のアルミニウムを除去
する。
ツタリングによりバリア層のアルミニウムを除去
する。
この時の条件は圧力5mTorr、電力50Wで３分
間行なつた。この条件でのアルミニウムのエツチ
ングレイトは約100Å／分でニオブのエツチング
グレイトは50Å／分以下である。
間行なつた。この条件でのアルミニウムのエツチ
ングレイトは約100Å／分でニオブのエツチング
グレイトは50Å／分以下である。
このエツチングにより接合部以外の部分は下部
電極としてのニオブ層２が200Å程度エツチング
される。
電極としてのニオブ層２が200Å程度エツチング
される。
次いでレジスト膜５を残したままエツチングリ
コール溶液中で陽極酸化を行ない、第１図ｂに示
すように酸化膜７を形成する。
コール溶液中で陽極酸化を行ない、第１図ｂに示
すように酸化膜７を形成する。
陽極酸化は印加電圧が20〜30Vで、酸化膜厚は
400〜600Å程度であつた。
400〜600Å程度であつた。
次いでレジスト５を除去後、第１図ｃに示すよ
うに全面に100Å程度のアルミニウム膜８を形成
する。あるいはレジスト５はそのままで100Å程
度のアルミニウム膜８を形成してもよい。ただし
この場合はアルミニウム膜８を形成後レジスト５
とアルミニウム膜８をリフトオフにより除去す
る。
うに全面に100Å程度のアルミニウム膜８を形成
する。あるいはレジスト５はそのままで100Å程
度のアルミニウム膜８を形成してもよい。ただし
この場合はアルミニウム膜８を形成後レジスト５
とアルミニウム膜８をリフトオフにより除去す
る。
次いで第１図ｄに示すように蒸着法よりSiO膜
９（スパツタxCVDによるSiO2膜でもよい）を形
成し、接合部上に反応性イオンエツチングにより
窓１０を形成する。このエツチング条件は、CF4
と５％のO2の混合ガス中で圧力200mTrr、電力
50Wであり、SiOのエツチンググレイトは300
Å／分であつた。尚SiO2の場合は約200Å／分で
ある。
９（スパツタxCVDによるSiO2膜でもよい）を形
成し、接合部上に反応性イオンエツチングにより
窓１０を形成する。このエツチング条件は、CF4
と５％のO2の混合ガス中で圧力200mTrr、電力
50Wであり、SiOのエツチンググレイトは300
Å／分であつた。尚SiO2の場合は約200Å／分で
ある。
次いで第１図ｅに示すようにガスをアルゴンガ
スに切替えて表出するアルミニウム膜８を選択的
に除去する。
スに切替えて表出するアルミニウム膜８を選択的
に除去する。
この時の条件は圧力5mTorr、電力50Wであ
り、アルミニウムのエツチングレイトは100Å／
分であつた。
り、アルミニウムのエツチングレイトは100Å／
分であつた。
又、下部電極コンタクト用窓１１は窓１０の形
成とは別工程で行ない、アルミニウム膜８、酸化
膜７をそれぞれ除去して下部電極を露出させる。
成とは別工程で行ない、アルミニウム膜８、酸化
膜７をそれぞれ除去して下部電極を露出させる。
その後は図示しない配線が上に形成される。
以上説明したように、本発明によれば、微細な
接合部において電極のコンタクトを歩留りよく形
成することができる。
接合部において電極のコンタクトを歩留りよく形
成することができる。
第１図は、本発明の一実施例を示す工程順断面
図、第２図は、従来例を示す工程順断面図、第３
図は他の従来例を示す工程順断面図である。 第１図において２は下部電極としての第１のニ
オブ層、３はトンネルバリア層、４は上部電極と
しての第２のニオブ層、６は接合部、７は陽極酸
化膜、８はアルミニウム膜、９はSiO膜、１０は
窓を示す。
図、第２図は、従来例を示す工程順断面図、第３
図は他の従来例を示す工程順断面図である。 第１図において２は下部電極としての第１のニ
オブ層、３はトンネルバリア層、４は上部電極と
しての第２のニオブ層、６は接合部、７は陽極酸
化膜、８はアルミニウム膜、９はSiO膜、１０は
窓を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第１のニオブ層２にトンネルバリア層３を形
成し、該トンネルバリア層３上に第２のニオブ層
４を形成する工程と、 該第２のニオブ層４、該トンネルバリア層３お
よび該第１のニオブ層２を順次選択的にエツチン
グして接合部６を形成する工程と、 表出する該第１および第２のニオブ層２，４の
表面に陽極酸化により酸化膜７を形成する工程
と、 該酸化膜７上にエツチングストツパ層となるア
ルミニウム層８を形成する工程と、 該アルミニウム層８上に、少なくとも該接合部
６を完全に被覆してなる絶縁膜９を形成した後、
該接合部６上の該絶縁膜９を選択的に除去して窓
１０を形成する工程と、 該窓１０内に露出している該アルミニウム層８
を選択的に除去すると共に、該第２のニオブ層４
を表出させる工程と、 該第２のニオブ層４にコンタクトする配線を形
成する工程とを含むことを特徴とするジヨセフソ
ン集積回路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60070108A JPS61229377A (ja) | 1985-04-04 | 1985-04-04 | ジヨセフソン集積回路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60070108A JPS61229377A (ja) | 1985-04-04 | 1985-04-04 | ジヨセフソン集積回路の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61229377A JPS61229377A (ja) | 1986-10-13 |
| JPH0342705B2 true JPH0342705B2 (ja) | 1991-06-28 |
Family
ID=13422015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60070108A Granted JPS61229377A (ja) | 1985-04-04 | 1985-04-04 | ジヨセフソン集積回路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61229377A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115148890B (zh) * | 2022-05-17 | 2024-07-26 | 南京大学 | 一种基于金属掩膜的铌铝约瑟夫森结的制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5866379A (ja) * | 1981-10-16 | 1983-04-20 | Hitachi Ltd | 金属基板の作成法 |
-
1985
- 1985-04-04 JP JP60070108A patent/JPS61229377A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5866379A (ja) * | 1981-10-16 | 1983-04-20 | Hitachi Ltd | 金属基板の作成法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61229377A (ja) | 1986-10-13 |
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