JPH0469985A - 超伝導素子 - Google Patents
超伝導素子Info
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- JPH0469985A JPH0469985A JP2182106A JP18210690A JPH0469985A JP H0469985 A JPH0469985 A JP H0469985A JP 2182106 A JP2182106 A JP 2182106A JP 18210690 A JP18210690 A JP 18210690A JP H0469985 A JPH0469985 A JP H0469985A
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Landscapes
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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。
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、超伝導素子に関する。
高集積化した超伝導素子を作製するためには半導体素子
と同様に必ずといってよいほど微細加工技術が必要とな
る。
と同様に必ずといってよいほど微細加工技術が必要とな
る。
従来の酸化物超伝導素子作製のための微細加工は、成膜
と微細加工が独立して行なわれている。
と微細加工が独立して行なわれている。
すなわち−層成膜するごとに成膜室から取り出して微細
加工している。例えば「電子情報通信学会技術研究報告
」、第88巻 第146号、1988年 47〜52頁
に記載されているような酸化物超伝導トランジスタの作
製では超伝導薄膜を形成し成膜室から取り出して微細加
工して、その上にソース及びドレイン電極形成のためA
gを蒸着し再び取り出して微細加工する。さらに、ゲー
ト電極形成のためA1を蒸着し取り出して微細加工して
いる。
加工している。例えば「電子情報通信学会技術研究報告
」、第88巻 第146号、1988年 47〜52頁
に記載されているような酸化物超伝導トランジスタの作
製では超伝導薄膜を形成し成膜室から取り出して微細加
工して、その上にソース及びドレイン電極形成のためA
gを蒸着し再び取り出して微細加工する。さらに、ゲー
ト電極形成のためA1を蒸着し取り出して微細加工して
いる。
また、酸化物超伝導薄膜−層の微細加工技術は超伝導薄
膜形成後成膜室から膜を外に取り出し、例えば「JAP
ANESE :ro[HyhLOF APPL工EDP
HYSICsJ、第26巻 第9号、1987年L15
55〜L1554頁に記載されているような燐酸CHs
Po+>溶液を用いたウェット・プロセス、あるいは「
、TAPANKSE 、TOURNAL 0FAPPL
工KD PHYS工C!SJ、第27巻 第8号、19
88年 L1521〜L1523頁に記載されているよ
うなイオンビームエッチンク(以下よりEと略記する。
膜形成後成膜室から膜を外に取り出し、例えば「JAP
ANESE :ro[HyhLOF APPL工EDP
HYSICsJ、第26巻 第9号、1987年L15
55〜L1554頁に記載されているような燐酸CHs
Po+>溶液を用いたウェット・プロセス、あるいは「
、TAPANKSE 、TOURNAL 0FAPPL
工KD PHYS工C!SJ、第27巻 第8号、19
88年 L1521〜L1523頁に記載されているよ
うなイオンビームエッチンク(以下よりEと略記する。
)によるドライプロセスにより微細加工されている。ウ
ェットプロセスではH5po4の他に塩酸(HO工)、
硝酸(HNO5)、硫酸(1(2304)溶液等が用い
られており、ドライプロセスではよりEのほかにイオン
注入。
ェットプロセスではH5po4の他に塩酸(HO工)、
硝酸(HNO5)、硫酸(1(2304)溶液等が用い
られており、ドライプロセスではよりEのほかにイオン
注入。
レーザーエツチング、反応性イオンエツチング(R工E
)、集束イオンビームエツチング(FよりE)等が用い
られている。
)、集束イオンビームエツチング(FよりE)等が用い
られている。
しかしながら前述のような従来の酸化物超伝導素子作製
のための微細加工は、−層ごと成膜しその度取り出して
行なうので工程が複雑になる。さらに大気にさらすこと
により膜の表面が汚染されると同時に、酸化物超伝導体
は水分に敏感でありわずかな水分によっても特性が劣化
してしまい、特に微細加工後は表面積も増大するのでそ
の影響は著しい。従って、再現性及び歩留まりが悪くな
るという問題点を有する。
のための微細加工は、−層ごと成膜しその度取り出して
行なうので工程が複雑になる。さらに大気にさらすこと
により膜の表面が汚染されると同時に、酸化物超伝導体
は水分に敏感でありわずかな水分によっても特性が劣化
してしまい、特に微細加工後は表面積も増大するのでそ
の影響は著しい。従って、再現性及び歩留まりが悪くな
るという問題点を有する。
酸化物超伝導薄膜の微細加工について見ると、イオン注
入及びFよりEは前述の他の方法と違℃・パターニング
・マスクを必要としないので、レジストによる膜表面へ
の汚染が無い点で有利であるまた、FよりE、イオン注
入においてはサブミクロンオーダーの微細化が可能であ
り、高集積化した素子を得ることが出来る。しかし、レ
ジストによる汚染が防げても成膜後大気にさらし微細加
工する場合、上述したように大気により表面が汚染され
水分により特性が劣化する恐れがある。従って安定した
再現性および歩留まりを得るという点で問題がある。
入及びFよりEは前述の他の方法と違℃・パターニング
・マスクを必要としないので、レジストによる膜表面へ
の汚染が無い点で有利であるまた、FよりE、イオン注
入においてはサブミクロンオーダーの微細化が可能であ
り、高集積化した素子を得ることが出来る。しかし、レ
ジストによる汚染が防げても成膜後大気にさらし微細加
工する場合、上述したように大気により表面が汚染され
水分により特性が劣化する恐れがある。従って安定した
再現性および歩留まりを得るという点で問題がある。
そこで本発明はこのような従来の問題点を解決するもの
で、その目的とするところは薄膜形成後膜を大気にさら
すことなく連続的にその場微細加工し、これを綴り返す
ことによって歩留まりを向上させさらに再現性のよい高
集積化した酸化物超伝導素子を提供することにある。
で、その目的とするところは薄膜形成後膜を大気にさら
すことなく連続的にその場微細加工し、これを綴り返す
ことによって歩留まりを向上させさらに再現性のよい高
集積化した酸化物超伝導素子を提供することにある。
本発明の超伝導素子は、酸化物超伝導薄膜を大気にさら
すことな(連続的にその場微細加工して作製する超伝導
素子において、その場微細加工は超高真空状態で行なう
イオン注入によることを特徴とする。
すことな(連続的にその場微細加工して作製する超伝導
素子において、その場微細加工は超高真空状態で行なう
イオン注入によることを特徴とする。
以下本発明の実施例について説明する。
第1図は、本発明の一実施例である薄膜作製装置と微細
加工装置を搬送路50を介して複合化した装置を示す図
である。薄膜作製装置としては分子線エピタキシー(以
下MBKと略記する。)1を用い、微細加工装置として
はパターニング・マスク無しのイオン注入装置2を用い
る。これは、レジストを使用しない清浄なプロセスであ
るからMBKのような高真空結晶成長技術との複合化が
容易である。また、各々の装置について真空ポンプ3が
備えられておりロードロック方式によりMBE装置とイ
オン注入装置を隔離し別々に真空引きすることができ、
搬送路も真空状態に保つことが出来る。
加工装置を搬送路50を介して複合化した装置を示す図
である。薄膜作製装置としては分子線エピタキシー(以
下MBKと略記する。)1を用い、微細加工装置として
はパターニング・マスク無しのイオン注入装置2を用い
る。これは、レジストを使用しない清浄なプロセスであ
るからMBKのような高真空結晶成長技術との複合化が
容易である。また、各々の装置について真空ポンプ3が
備えられておりロードロック方式によりMBE装置とイ
オン注入装置を隔離し別々に真空引きすることができ、
搬送路も真空状態に保つことが出来る。
第2図にこの装置を用いて作製した一実施例である酸化
物超伝導体を用いた近接効果ジョセフソン電界効果トラ
ンジスタ(以下JOFETと略記する。)の断面図を示
す。第6図にその作製工程を示す。結晶基板15として
酸化物超伝導体がエピタキシャル成長し易いMgO(1
0o )、I結晶基板を用いる。酸化物超伝導体として
は嘔結晶が得やすいYEa2Cu3o7を用いる。
物超伝導体を用いた近接効果ジョセフソン電界効果トラ
ンジスタ(以下JOFETと略記する。)の断面図を示
す。第6図にその作製工程を示す。結晶基板15として
酸化物超伝導体がエピタキシャル成長し易いMgO(1
0o )、I結晶基板を用いる。酸化物超伝導体として
は嘔結晶が得やすいYEa2Cu3o7を用いる。
まず第6図(cL)においてMBEチャンバー中で超伝
導薄膜16を形成する。この時、チャンバー中の初期真
空度は10−”TOrr代である。蒸着物質としてイツ
トリウム(y)1o、バリウム(Ba)11.銅(Ou
)12の金属をそれぞれ用いK −Oe 11により三
元同時蒸着する。チャンバー中は高真空状態であるから
効率よく膜中に酸素を入れるためRFプラズマ8により
活性な酸素を基板付近に供給する。この時、膜厚は10
00又とする。得られる超伝導薄膜の表面は非常になめ
らかであり、C軸方向にエピタキシャル成長している。
導薄膜16を形成する。この時、チャンバー中の初期真
空度は10−”TOrr代である。蒸着物質としてイツ
トリウム(y)1o、バリウム(Ba)11.銅(Ou
)12の金属をそれぞれ用いK −Oe 11により三
元同時蒸着する。チャンバー中は高真空状態であるから
効率よく膜中に酸素を入れるためRFプラズマ8により
活性な酸素を基板付近に供給する。この時、膜厚は10
00又とする。得られる超伝導薄膜の表面は非常になめ
らかであり、C軸方向にエピタキシャル成長している。
なお、バルブ7によりMBEとイオン注入装置は隔てら
れている。
れている。
続いてMBKチャンバー中と同じくろいの圧力まで真空
引きしであるイオン注入装置中にバルブ7を開は超伝導
薄膜を移す。予め真空引きする事により、成膜と微細加
工を独立して行なう場合より時間が短縮できる。そして
第3図(b)に示すようにイオン注入し絶縁部分17を
形成する。移動は先端が基板ホルダーを挾めるような構
造にしである搬送用のバー31を用い基板ホルダーごと
行なう。この時基板を基板ホルダーごと裏返す。
引きしであるイオン注入装置中にバルブ7を開は超伝導
薄膜を移す。予め真空引きする事により、成膜と微細加
工を独立して行なう場合より時間が短縮できる。そして
第3図(b)に示すようにイオン注入し絶縁部分17を
形成する。移動は先端が基板ホルダーを挾めるような構
造にしである搬送用のバー31を用い基板ホルダーごと
行なう。この時基板を基板ホルダーごと裏返す。
基板ホルダーはMBK装置、イオン注入装置両方に共通
であり、かつ基板が挾み込めるような構造にし裏返して
も基板は落ちない。搬送後はバルブを閉じる。イオン注
入のイオン源としては酸素を用い、注入エネルギー15
0にθ■、注入量25* 10” ion 8/cde
ビーム電流200nAとする。イオンビーム径は、01
μmに絞る。微細イオンビームによる注入でも原子の散
乱のため注入部はビーム径より大きくなるので実際の絶
縁部分の幅は0.5μmとなる。当然パターニング・マ
スクは用いない。超高真空中プロセスであるがら酸素イ
オンは安定に動作し従ってサブミクロンオーダーの微細
化が可能となる。絶縁部分を形成後再びバルブを開は基
板を裏返しMEE装置中に戻す。イオン注入は高真空中
で行なうので酸素プラズマ中で膜を充分酸化させる必要
がある。続いて第3図(C)に示すようにAg18を形
成し、2つの超伝導電極を結合させマイクロブリッジを
作る。まずメタルマスク20を基板直下に導入し、K−
0011を用いて、Ag9を800久程度蒸着する。マ
スクと基板の回転速度は同じにする。
であり、かつ基板が挾み込めるような構造にし裏返して
も基板は落ちない。搬送後はバルブを閉じる。イオン注
入のイオン源としては酸素を用い、注入エネルギー15
0にθ■、注入量25* 10” ion 8/cde
ビーム電流200nAとする。イオンビーム径は、01
μmに絞る。微細イオンビームによる注入でも原子の散
乱のため注入部はビーム径より大きくなるので実際の絶
縁部分の幅は0.5μmとなる。当然パターニング・マ
スクは用いない。超高真空中プロセスであるがら酸素イ
オンは安定に動作し従ってサブミクロンオーダーの微細
化が可能となる。絶縁部分を形成後再びバルブを開は基
板を裏返しMEE装置中に戻す。イオン注入は高真空中
で行なうので酸素プラズマ中で膜を充分酸化させる必要
がある。続いて第3図(C)に示すようにAg18を形
成し、2つの超伝導電極を結合させマイクロブリッジを
作る。まずメタルマスク20を基板直下に導入し、K−
0011を用いて、Ag9を800久程度蒸着する。マ
スクと基板の回転速度は同じにする。
分子線は平行に飛ぶので他の部分への回り込みはほとん
ど無い。
ど無い。
上記の方法で作製した場合、従来の歩留りは50%位で
あったのに対して80%という高い歩留りで再現性よ(
、TOFETを得ることができた。
あったのに対して80%という高い歩留りで再現性よ(
、TOFETを得ることができた。
この時、77Kにおいて臨界電流IC= IDOμA
、常伝導抵抗Rn ” 0.8Ω、工CRn=80μ■
の特性が得られている。F工EKによる微細加工が積層
型素子に適しているのに対し、イオン注入による微細加
工はブレーナ(平面)型素子作製に適している。ここに
挙げた実施例はあくまでも一実施例に過ぎず、JOFE
Tの他SQUより、弱結合型ジョセフソン接合素子、超
伝導配線等に応用することもできる。
、常伝導抵抗Rn ” 0.8Ω、工CRn=80μ■
の特性が得られている。F工EKによる微細加工が積層
型素子に適しているのに対し、イオン注入による微細加
工はブレーナ(平面)型素子作製に適している。ここに
挙げた実施例はあくまでも一実施例に過ぎず、JOFE
Tの他SQUより、弱結合型ジョセフソン接合素子、超
伝導配線等に応用することもできる。
以上述べたように本発明によれば、薄膜形成後大気にさ
らすことな(連続的にその場微細加工することにより歩
留まりを向上させ再現性及び特性のよい酸化物超伝導素
子を提供することができるという効果を有する。また、
成膜と微細加工を独立して行な5場合より時間が短縮で
きる。
らすことな(連続的にその場微細加工することにより歩
留まりを向上させ再現性及び特性のよい酸化物超伝導素
子を提供することができるという効果を有する。また、
成膜と微細加工を独立して行な5場合より時間が短縮で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の超伝導素子を作製するための一実施
例である薄膜作製装置と微細加工装置を搬送路を介して
複合化した装置を示す図。 第2図は、本発明の一実施例である近接効果ジョセフソ
ン電界素子の断面図。 第5図は、第2図の近接効果ジョセフソン電界効果素子
の作製工程を示す図。 1・・・・・・・・・MBE装置 2・・・・・・・・・イオン注入装置 3・・・・・・・−・真空ポンプ 4・・・・・・・・・結晶基板 5・・・・・・・・・4タルマスク 6・・・・・・・・・シャッター 7・・・・・・・・・バルブ 8・・・・・・・・・Rpプラズマ 9・・・・・・・・・AgとK −Ce 11i o
−−−−−・・−yとに−Cel11 t −−−−−
−−= E aとに−Cel1127−−−−−′OL
tとに−Cel114・・・・・・−・イオン源 15・・・・・・・・・M gO基板 16・・・・・・・・・酸化物超伝導薄膜17・・・・
・・・・・絶縁部分 8 ・・・・・・・・・ Ag O・・・・・・・・・メタルマスク 0・・・・・・・・・搬送路 1・・・・・・・・・搬送用バー
例である薄膜作製装置と微細加工装置を搬送路を介して
複合化した装置を示す図。 第2図は、本発明の一実施例である近接効果ジョセフソ
ン電界素子の断面図。 第5図は、第2図の近接効果ジョセフソン電界効果素子
の作製工程を示す図。 1・・・・・・・・・MBE装置 2・・・・・・・・・イオン注入装置 3・・・・・・・−・真空ポンプ 4・・・・・・・・・結晶基板 5・・・・・・・・・4タルマスク 6・・・・・・・・・シャッター 7・・・・・・・・・バルブ 8・・・・・・・・・Rpプラズマ 9・・・・・・・・・AgとK −Ce 11i o
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−−= E aとに−Cel1127−−−−−′OL
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・・・・・絶縁部分 8 ・・・・・・・・・ Ag O・・・・・・・・・メタルマスク 0・・・・・・・・・搬送路 1・・・・・・・・・搬送用バー
Claims (1)
- 酸化物超伝導薄膜を大気にさらすことなく成膜から連
続的にその場微細加工して作製する超伝導素子において
、その場微細加工は超高真空状態で行なうイオン注入に
よることを特徴とする超伝導素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2182106A JPH0469985A (ja) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | 超伝導素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2182106A JPH0469985A (ja) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | 超伝導素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0469985A true JPH0469985A (ja) | 1992-03-05 |
Family
ID=16112445
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2182106A Pending JPH0469985A (ja) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | 超伝導素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0469985A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090275924A1 (en) * | 2006-04-26 | 2009-11-05 | Eastern Virginia Medical School | Systems and Methods for Monitoring and Controlling Internal Pressure of an Eye or Body Part |
-
1990
- 1990-07-10 JP JP2182106A patent/JPH0469985A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090275924A1 (en) * | 2006-04-26 | 2009-11-05 | Eastern Virginia Medical School | Systems and Methods for Monitoring and Controlling Internal Pressure of an Eye or Body Part |
US9381301B2 (en) * | 2006-04-26 | 2016-07-05 | Eastern Virginia Medical School | Systems and methods for monitoring and controlling internal pressure of an eye or body part |
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