JPH04130677A - Ｄｃ―ｓｑｕｉｄの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はＤＣ−ＳＱＵＩＤ　（超伝導量子干渉計）の製
造方法に関し、更に詳しくは、準平面型のＤＣ−ＳＱＵ
ＩＤの製造方法に関する。

〈従来の技術〉 準平面型ＤＣ−ＳＱＵＩＤは、下部電極となるＳＱＵＩ
Ｄリングの上方に絶縁層を形成するとともに、その絶縁
層の上に上部電極を形成して、この上部電極とＳＱＵＩ
Ｄリングとをブリッジで接合することにより、２か所の
ジョセフソン接合部を得る構造を採る。このような準平
面型の構造では、ジョセフソン接合部の長さ（ウィーク
リンク長）が絶縁層の厚さによって決まることになり、
平面上での微細加工精度に頼る平面型のＤＣ−ＳＱＵＩ
Ｄに比して、微小長さの要求されるウィークリンク長が
容易に再現性良く得られる点で有利である。

ところで、従来の準平面型ＤＣ−ＳＱＵＩＤの製造方法
は、大別すると次の２種類に分けることができる。

第１の方法は、まずグランドブレーンを製膜・パターニ
ングし、次にその上方に絶縁体膜を介してＳＱＵＩＤリ
ング（下部電極）を製膜・パターニングした後、このＳ
ＱＵＩＤリングの表面を酸化して絶縁層を形成し、その
上方に上部電極を製膜・パターニングした後、ブリッジ
を形成して２か所のジョセフソン接合部を作り、最後に
ＳＱＵＩＤリングの上に絶縁層を形成してその上方に変
調コイルと入力コイルを製膜・パターニングする方法で
ある。

第２の方法は、上述のようなジョセフソン接合部を作る
前に、ＳＱＵＩＤリングの上方に絶縁層を製膜し、その
上に変調コイルおよび入力コイルを作成してしまい、ジ
ョセフソン接合部を作る予定の位置の絶縁層を除去して
ＳＱＵ　ＩＤリングの超伝導体膜を露出させ、その表面
の一部を酸化して絶縁層を形成し、この絶縁層の上に上
部電極を形成し、最後にブリッジを形成する方法である
。

〈発明が解決しようとする課題〉 以上のような従来のＤＣ−８ＱＵＩＤの製造方法のうち
、第１の方法では、ジョセフソン接合部を作成した後に
変調および入力コイルの作成プロセスが入るので、これ
らのコイル製膜（スパッタリング）およびパターニング
（ＲＩＥ・・・リアクティブ　イオン　エツチング）の
都度、既に作られているジョセフソン接合部か後工程に
おけるＡｒイオンで叩かれることになり、例えば臨界電
流値の大きなずれか生じる等、性能の悪化の原因となる
。また、これを避けるためにジョセフソン接合部を作成
した後にその保護膜を作成すると、後で臨界電流値の微
調整か不可能となってしまう。

第２の方法では、変調および入力コイルの作成プロセス
において、先に作成されているＳＱＵＩＤリングがＡｒ
イオンにより損傷を受けて表面か荒れ、ここを酸化して
作られる絶縁層がピンホールの多いものとなって、上部
電極との間にマイクロショートが生じてしまうという問
題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、製造工
程においてジョセフソン接合部の性能が悪化す・ること
かないとともに、上部と下部電極間のマイクロショート
も発生しにくいＤＣ−ＳＱＵＩＤの製造方法の提供を目
的としている。

〈課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するため、本発明では、下部電極とな
るＳＱＵＩＤリング、変調および入力コイル、その間の
絶縁層（第２の絶縁層）を形成した後、ＳＱＵＩＤリン
グ上のジョセフソン接合部が形成される位置に、上記の
第２の絶縁層を、少な（ともその下方のＳＱＵＩＤリン
グの超伝導状態の部分が露出する深さまで除去して窓を
形成し、その窓内に新たな超伝導体膜を形成してこの窓
を埋め、その後、その新たな超伝導体膜の一部を酸化し
て絶縁層（第１の絶縁層）を形成し、この第１の絶縁層
上に上部電極を形成し、最後にこの上部電極と上述の新
たな超伝導体膜の非酸化部とに跨がるブリッジを形成す
る。

く作用〉 従来の第２の方法と同様に、工程の最後にジョセフソン
接合部か形成されるので、ジョセフソン接合部の性能が
劣化することがないとともに、下部電極と上部電極の間
に介在する第１の絶縁層は、変調および入力コイルを形
成した後に新たに製膜された超伝導体膜を酸化すること
によって作られるので、その表面は従来の第２の方法の
ように荒らされておらず、ピンホール等の発生の恐れも
ない。

〈実施例〉 第１図ないし第５図は本発明の製造工程の要部の説明図
で、第６図は最終的に得られるＤＣ−ＳＱＵＩＤの全体
構造を示す外観図である。

第６図に示すように、最終的に得ようとするＤＣ−ＳＱ
ＵＩＤは、グランドブレーンの上方に絶縁体膜（いずれ
も図示せず）を介してＳＱＵＩＤリング１が形成され、
このＳＱＵＩＤリング１の上に第２の絶縁層２が形成さ
れ、この第２の絶縁層２を介して上に変調コイル３と入
力コイル４か形成される。また、ＳＱＵＩＤリング１の
端部には、第１の絶縁層５を介して上部電極６が形成さ
れ、この上部電極６とＳＱＵＩＤリング１とがブリッジ
７によって２か所で接合され、この接合部分がジョセフ
ソン接合部８ａ、８ｂを形成した構造である。

本発明の製造方法では、まずグランドブレーンとその上
の絶縁体膜を形成し、その上に５ＱＵＴＤリング１を形
成する。そして、そのＳＱＵＩＤリング１の表面を酸化
することによって、このＳＱＵＩＤリング１の上に−様
に第２の絶縁層２を形成する。次いでこの第２の絶縁層
２に外部との接続のためのコンタクトホールを適宜に形
成する。

次にこの第２の絶縁層２の上方に変調コイル３と入力コ
イル４を形成する。ここまでは、前記した従来の第２の
方法と同様であり、以下の工程が本発明の特徴部分であ
る。

さて、変調コイル３および入力コイル４の形成後に、第
１図に部分外観図で示すように、第２の絶縁層２を、ジ
ョセフソン接合部８ａ、８ｂの形成予定位置において、
その下方のＳＱＵＩＤリング１の所定深さまでを含めて
除去し、ピット９ａ。

９ｂを形成する。この形成方法は、例えば−様なレジス
ト膜を形成した後、レジスト膜をパターニングしてピッ
ト９ａ、９ｂを形成すべき部分を除去し、このレジスト
膜をマスクとしてＲＩＥによってピット９ａ、９ｂを形
成する。このピット９ａ、９ｂの深さは、例えばＳＱＵ
ＩＤリング１の厚さを３０００人、第２の絶縁層２の厚
さを１００人とすると、１０００人程度とすることが望
ましい。

その後、このピット９ａ、９ｂ内で露出した５ＱＵＴＤ
リング１の超伝導材料を逆スパツタにより完全に清浄化
し、前記したレジスト膜を再利用してこれをマスクとし
、スパッタ法によりピット９ａ、９ｂ内をＳＱＵＩＤリ
ング１と同等の超伝導材料で埋める。次いでレジスト膜
によりその上方の余分な超伝導材料をリフトオフする。

この状態を第２図に縦断面図で示す。つまり、この状態
はピット９ａ、９ｂをヴイアホール（ｖｉａ　ｈａｌｌ
）としたとき、新たに製膜した超伝導材料１０ａ。

１０ｂをその中を埋めるヴイアフィル（ｖｉａ　ｆｉｌ
ｌ）と考えることができる。

次に、ピット９ａ、９ｂ内に新たに製膜した超伝導材料
１０ａ、１０ｂの表面を酸化し、第３図に断面図で示す
ように−様な絶縁層１１を形成する。その後、この絶縁
層１１の上に上部電極６を形成し、この上部電極６をマ
スクとした逆スパツタにより、上部電極６の真下を除く
ピット９ａ。

９ｂ内の超伝導材料１０ａ、１０ｂ上の絶縁層１１を除
去する。これにより、第４図に縦断面図で示すように、
ＳＱＵＩＤリング１と上部電極６の間にのみ存在する第
１の絶縁層５が形成されたことになる。

その後、第５図に部分外観図で示すように、上部電極６
の上から超伝導材料を製膜・パターニングすることによ
り、上部電極６の表面とピット９ａ、９ｂ内の超伝導材
料１０ａ、１０ｂとの双方に跨がるブリッジ７を形成し
て、２か所のジョセフソン接合部８　ａ　＋　８　ｂを
得る。これによって第６図に示した構造のＤＣ−ＳＱＵ
ＩＤが得られる。

以上の製造方法により得られたＤＣ−３Ｑ“ＵＩＤでは
、ＳＱＵＩＤリング１と上部電極６との間に介在する第
１の絶縁層５が、Ａｒイオン等によって荒らされていな
いピット９ａ、９ｂ内の超伝導材料１０ａ、１０ｂの表
面を酸化することによって形成される関係上、ピンホー
ル等の発生の可能性が殆ど無い。また、以上の製法にお
いて注目すべき点は、ピット９ａ、９ｂを形成した後、
その内部に超伝導材料１０ａ、１０ｂを形成するときに
、ピット９ａ、９ｂを形成するために形成したレジスト
膜を再利用してリフトオフ法を用いる点であり、これに
より、超伝導材料１０ａ、１０ｂがセルフアライメント
で得られることになる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、準平面型のＤＣ
−ＳＱＵＩＤにおいて、ＳＱＵＩＤリング（下部電極）
と上部電極との間に介在する第１の絶縁層を、変調コイ
ルおよび入力コイル等の製膜・パターニング後にＳＱＵ
ＩＤリング上の第２の絶縁層を除去して得たビット内に
新たに形成された超伝導材料の表面を酸化することによ
って得て、最後にジョセフソン接合部を作るブリッジを
形成するので、従来の第１の製法のようにジョセフソン
接合部がＡ「イオンによって劣化することがないばかり
でなく、従来の第２の製法のようにＡｒイオンによって
荒れた下部電極表面を酸化して第１の絶縁層を得る場合
に比して、ピンホールが生ずることがなく、マイクロシ
ョートのない良好なジョセフソン接合部を持つＤＣ−８
ＱＵＩＤが得られる。

しかも、本発明は従来の第２の製法と比べて製膜工程が
一つ増えるだけで、他は殆ど同一なので、特に製造コス
トがアップすることなく、歩留り良く安定した性能のＤ
Ｃ−ＳＱＵＩＤを得ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明実施例の製造手順の主要部
分の説明図、 第６図は本発明実施例により最終的に得ようとするＤＣ
−ＳＱＵＩＤの構造を示す外観図である。 １・・・・ＳＱＵＩＤリング（下部電極）２・・・・第
２の絶縁層 ３・・・・変調コイル ４・・・・入力コイル ５・・・・第１の絶縁層 ６・・・・上部電極 ７・・・・ブリッジ ８ａ、８ｂ・・・・ジョセフソン接合部９ａ、９ｂ・・
・・ビット １０ａ、１０ｂ ・・・・超伝導材料 特許出願人　　　株式会社島津製作所 代　理　人　　　　弁理士　西１）新 第１図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　下部電極となるＳＱＵＩＤリングの上方に第１の絶縁
   層を介して上部電極が形成され、その上部電極と上記Ｓ
   ＱＵＩＤリングとが上記第１の絶縁層を介してブリッジ
   で接合されて２か所のジョセフソン接合部が形成される
   とともに、上記ＳＱＵＩＤリングの上方には、第２の絶
   縁層を介して変調コイルおよび入力コイルが形成されて
   なるＤＣ−ＳＱＵＩＤの製造方法において、上記ＳＱＵ
   ＩＤリング、第２の絶縁層、変調コイルおよび入力コイ
   ルを製膜およびパターニングした後、上記ＳＱＵＩＤリ
   ング上のジョセフソン接合部が形成されるべき位置の上
   記第２の絶縁層を、少なくとも当該ＳＱＵＩＤリングの
   超伝導状態部分が露出する深さまでを含んで除去して窓
   を形成し、その除去部分に新たな超伝導体膜を形成して
   この窓を埋めた後、その新たな超伝導体膜の一部を酸化
   することにより上記第１の絶縁層を形成し、その上方に
   上部電極を形成した後、この上部電極と上記新たな超伝
   導体膜の非酸化部とに跨がるブリッジを形成することを
   特徴とするＤＣ−ＳＱＵＩＰの製造方法。