JPH05167123A

JPH05167123A - 超伝導素子の絶縁方法及び超伝導素子

Info

Publication number: JPH05167123A
Application number: JP3333758A
Authority: JP
Inventors: Teruo Kido; 照雄木戸; Yukihiro Utaka; 幸弘烏鷹; Tetsuo Tajima; 哲郎田嶋
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1993-07-02

Abstract

(57)【要約】【目的】特別な平坦化処理を必要とせず、接合分離、
素子分離を達成する。【構成】基板２上に第１のニオブ薄膜４、トンネル障
壁層６、第２のニオブ薄膜８を形成し、トンネル障壁層
６をエッチングストッパとして、ジョセフソン接合部の
パターンニングを行なった後、トンネル障壁層６を介し
て第１のニオブ薄膜４の上部所定範囲を陽極酸化して接
合分離用の第１のニオブ酸化膜１２を形成し、次いで、
残った第１のニオブ薄膜４ａの所定箇所を基板２までの
全範囲、陽極酸化して、素子分離用の第２のニオブ酸化
膜１６を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超伝導素子の絶縁方
法及び超伝導素子に関し、さらに詳細にいえば、特別な
平坦化処理を必要とせず、素子分離および接合分離がで
きる超伝導素子の絶縁方法及び超伝導素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ジョセフソン接合部のパターンニング方
法として特開昭６２−１７２７７４号に開示された方法
がある。この方法は、図７に示すように、まず、基板７
１上にニオブ系の超伝導材料よりなるベース電極７２の
被膜を形成し、レジスト７４を用いて、ベース電極７２
の上面の接合部７６を形成する領域以外に、陽極酸化膜
７３を形成する（図７（ａ）参照）。次いで、レジスト
７４を残したままで、その陽極酸化膜７３の上にエッチ
ングストッパ膜７５を形成し（図７（ｂ）参照）、ベー
ス電極７２のパターンニングを行なう（図７（ｃ）参
照）。次いで、その上に絶縁膜７７を被膜し、エッチン
グによりこの絶縁膜７７に接合部７６を中心にした、接
合部７６よりも大きい接合穴７８を開口する（図７
（ｄ）参照）。次いで、接合部７６にトンネルバリア７
９の薄膜を形成し、このトンネルバリア７９の上部およ
びエッチングストッパ膜７５の露出面上と、絶縁膜７７
の一部の上部にカウンター電極８０を形成する（図７
（ｅ）参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この特開昭６２−１７
２７７４号に示す従来技術では、ジョセフソン接合部７
６のパターンニングの前に素子の分離を行なっている。
従って、この方法では素子の分離（図７（ｃ）における
基板７１までのエッチング）と、接合の分離（図７
（ｄ）における絶縁膜７７のエッチング）との２回のエ
ッチングが必要であり、平坦化のプロセスもそれぞれの
エッチングに対応して２回必要となる。また、２回のエ
ッチングは、いずれもドライエッチングであるために、
真空が必要であり、素子の作製時間も長くなるという問
題点がある。

【０００４】しかも、従来の平坦化のプロセスは、プロ
セスの制御が困難であったり、また、絶縁の不良を起こ
しやすいという難点がある。例えば、公知の平坦化技術
として、リフトオフ平坦化法とエッチバック平坦化法が
知られているが、リフトオフ平坦化法では、パターンニ
ングされたニオブ薄膜側面が絶縁膜で覆われず、隙間が
生じ、短絡等の問題が起こる恐れがある。また、単純に
リフトオフ平坦化法を採用すると、レジスト側面の絶縁
膜が完全に除去できない場合、この部分が残留し、素子
の輪郭部にバリが発生し、パターン切れを生じて素子の
歩留まりが低下する問題がある。また、エッチバック平
坦化法では、接合部を覆う絶縁膜とスピンコートされた
樹脂のエッチング速度が等しく、かつ導電性薄膜に対す
るエッチング速度の小さい条件を見つけねばならず、こ
のような条件を備えたエッチングを達成することが著し
く困難である。また、どこでエッチングを止めるべきか
が分かりにくく、エッチングしすぎると段差が生ずる、
逆にエッチング不足なら上部導電性薄膜が露出しなくな
るという製造上の難点がある。

【０００５】従って、このような難点のある従来の平坦
化のプロセスを２回も行なうことに起因して、素子の信
頼性、再現性が大幅に低下してしまうという問題点があ
る。

【０００６】

【発明の目的】この発明は上記問題点に鑑みてなされた
ものであり、特別な平坦化プロセスを必要とせず、簡単
かつ高速に素子分離及び接合分離を達成することができ
る超伝導素子の絶縁方法と超伝導素子を提供することを
目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの、請求項１の超伝導素子の絶縁方法は、下部電極
層、トンネル障壁層、上部電極層のサンドイッチ構造を
作成するトンネル型ジョセフソン接合層形成工程と、ジ
ョセフソン接合層上に第１のレジストパターンを形成
し、そのレジストパターンをマスクとして上部電極層を
トンネル障壁層までエッチングし、ジョセフソン接合部
をパターンニングするエッチング工程と、第１のレジス
トパターンを残したまま、トンネル障壁層を介して下部
電極層を上部所定厚み範囲において陽極酸化して、ジョ
セフソン接合部分離用の絶縁膜を形成する第１の陽極酸
化膜形成工程と、第１のレジストパターンを含んで、第
１のレジストパターンよりも大きい、第２のレジストパ
ターンを形成し、そのレジストパターンをマスクとし
て、残された下部電極層をその膜厚の全範囲まで陽極酸
化して、素子分離用の絶縁膜を形成する第２の陽極酸化
膜形成工程と、を含んでいる。

【０００８】請求項２の超伝導素子の絶縁方法は、請求
項１に記載の超伝導素子の絶縁方法であって、第２の陽
極酸化膜の上面が、上部電極層の上面と一致する厚みと
なるように、下部電極層と上部電極層の層厚比を設定す
る。請求項３の超伝導素子の絶縁方法は、請求項１に記
載の超伝導素子の絶縁方法であって、第１の陽極酸化膜
の上面が、上部電極層の上面と一致する厚みとなるよう
に、下部電極層と上部電極層の層厚比を設定する。

【０００９】請求項４の超伝導素子の絶縁方法は、請求
項３に記載の超伝導素子の絶縁方法であって、第２の陽
極酸化膜の上面を第１の陽極酸化膜の上面と一致させる
べく、第２の陽極酸化膜が形成される下部電極層の領域
の層厚を薄く設定する。請求項５の超伝導素子の絶縁方
法は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の超伝導
素子の絶縁方法であって、下部電極層の下面に、超伝導
特性を示さない導電膜を形成する導電膜形成工程をさら
に含んでいる。

【００１０】請求項６の超伝導素子は、下部電極層、ト
ンネル障壁層、上部電極層のサンドイッチ構造を作成す
るトンネル型ジョセフソン接合部と、第１の陽極酸化膜
と下部電極層より薄い電極層との積層構造部と、第２の
陽極酸化膜とが、トンネル型ジョセフソン接合部を基準
としてこの順に配置されている。

【００１１】

【作用】請求項１の超伝導素子の絶縁方法であれば、第
１の陽極酸化膜を形成することによりジョセフソン接合
部の分離が達成され、また、第２の陽極酸化膜を形成す
ることによりジョセフソン接合を有する超伝導素子の素
子分離を行なうことができるので、簡単に素子分離およ
び接合分離ができる。また、エッチングに伴って従来は
必要であった平坦化処理が不要となり、素子の信頼性、
再現性が向上する。さらに、エッチングが１回だけです
み、エッチングのために真空にひくことが１回だけでよ
いので素子の製作が高速化できる。

【００１２】請求項２の超伝導素子の絶縁方法であれ
ば、第２の陽極酸化膜の上面が、上部電極層の上面と一
致するように下部電極層と上部電極層の層厚比が設定さ
れているので、２回の陽極酸化を行なうだけで、素子の
上面がほぼ平坦化される。なお、この方法では、第１の
陽極酸化膜の上面は第２の陽極酸化膜の上面に比べて、
微小距離だけ凹んだ構成となるが、平坦化の要請は充足
している。

【００１３】請求項３の超伝導素子の絶縁方法であれ
ば、第１の陽極酸化膜の上面が、上部電極層の上面と一
致できるので、２回の陽極酸化を行なうだけで、素子の
上面がほぼ平坦化される。なお、この方法では、第２の
陽極酸化膜の上面は第１の陽極酸化膜の上面に比べて、
微小距離だけ突出した構成となるが、平坦化の要請は充
足している。

【００１４】請求項４の超伝導素子の絶縁方法であれ
ば、予め、第２の陽極酸化膜が形成される下部電極層の
領域の層厚を薄くなっているので、上部電極層の上面、
第１の陽極酸化膜の上面、第２の陽極酸化膜の上面をす
べて面一にすることができ、２回の陽極酸化を行なうだ
けで、素子の上面が完全に平坦化される。請求項５の超
伝導素子の絶縁方法であれば、下部電極層の下面に、超
伝導特性を示さない導電膜を形成することにより、陽極
酸化時に、部分的に陽極酸化されない領域をなくすこと
ができ、陽極酸化すべき領域全面を完全に陽極酸化する
ことができ、この部分を良好に平坦化することができ
る。

【００１５】請求項６の超伝導素子であれば、第１の陽
極酸化膜は接合部分離用の絶縁層として機能し、積層構
造部の下部電極層より薄い電極層は下部配線層として機
能し、第２の陽極酸化膜は素子分離用の絶縁膜として機
能する。

【００１６】

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によって詳細に
説明する。図１（ａ）〜（ｄ）及び図２（ａ）〜（ｃ）
はそれぞれこの発明の第１実施例の超伝導素子の絶縁方
法を示す図である。シリコンウエハーからなる基板２上
に、スパッタリング法などにより、下部電極層としての
第１のニオブ薄膜４、トンネル障壁層６（Ａｌ−ＡｌＯ
ｘ薄膜）、上部電極層としての第２のニオブ薄膜８を形
成する（図１（ａ）参照）。この時、第１のニオブ薄膜
４と第２のニオブ薄膜８の膜厚比ｔａ：ｔｂは約１：
１．６となるように形成する。具体的には、アルゴンガ
ス圧８ｍＴｏｒｒ、電流２ＡのＤＣスパッタリング法に
より膜厚１００ｎｍの第１のニオブ薄膜４、膜厚５ｎｍ
のトンネル障壁層６、膜厚１６０ｎｍの第２のニオブ薄
膜８をこの順に積層する。

【００１７】次いで、パターン幅Ｌ１のジョセフソン接
合部のレジストパターン１０（第１のレジストパター
ン）を形成して（図１（ａ）参照）、第２のニオブ薄膜
８をＲＩＥ（Reactive Ion Etching 反応性イオンエッ
チング）によりエッチングし、ジョセフソン接合部のパ
ターンニングを行なう（図１（ｂ）参照）。代表的なエ
ッチング条件は、エッチングガスＣＦ₄、ガス圧２００
ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー１００Ｗである。このとき、エ
ッチングはトンネル障壁層６が露出した位置で終了す
る。

【００１８】次いで、この第１のレジストパターン１０
を残したまま、トンネル障壁層６を介して第１のニオブ
薄膜４を上部所定厚み範囲において、陽極酸化して第１
のニオブ酸化膜１２を形成する（図１（ｃ）参照）。こ
の時、トンネル障壁層６は５ｎｍなので、そのまま第１
のニオブ薄膜４の酸化が可能となる。また、基板２まで
完全に陽極酸化せずに残った第１のニオブ薄膜４ａ（膜
厚はｔ０）は、下部電極の配線用に残す（図１（ｃ）参
照）。また、その残された第１のニオブ薄膜４ａの平面
領域の一部が、後述する超伝導素子の分離用の第２のニ
オブ酸化膜の形成に使われる。

【００１９】次いで、第１のレジストパターン１０を除
去した後（図１（ｄ）参照）、素子分離用のレジストパ
ターン１４（第２のレジストパターン）を作成する。素
子分離用のレジストパターン１４の幅Ｌ２はジョセフソ
ン接合部のパターン幅Ｌ１（図１（ａ）参照）よりも大
きく形成され、Ｌ１をその範囲に含むように形成される
（図２（ａ）参照）。

【００２０】次いで、素子分離用のレジストパターン１
４を残したまま、膜厚ｔ０で残された第１のニオブ薄膜
４ａを基板２の上面まで陽極酸化して、第２のニオブ酸
化膜１６を形成する（図２（ｂ）参照）。最後に、素子
分離用のレジストパターン１４を除去して、接合分離及
び素子分離のプロセスが終了する（図２（ｃ）参照）。

【００２１】なお、ニオブの陽極酸化の形成条件とし
て、例えば、ほう酸アンモニウム１５６ｇ、エチレング
リコール１１２０ｍｌ、水７６０ｍｌを混合したもの
を、電解液として用い、白金電極を陰極に設定し、ニオ
ブ薄膜の形成された基板を陽極に設定する(H.Kroger,L.
N.Smith,and D.W.Jillie ,“Selective niobium anodiz
ation process for fabricating Josephson tunnel jun
ctions" ,Applied PhysicsLetter,39(3), p.280-282, A
ugust 1981)。このとき、軽く溶液を攪拌させながら、
電流が一定になるように電圧を加えることが好ましい。

【００２２】図３は上記のような陽極酸化を行なう装置
の模式的な構成を示す縦断面図である。この陽極酸化装
置においては、電解溶液２５を入れた容器２２内に、白
金（Ｐｔ）電極２３とニオブ薄膜が形成されたシリコン
基板ウエハー２４が対向して、それぞれ電解溶液２５内
に漬けられた状態で設けられている。また、白金電極２
３とシリコン基板ウエハー２４との間には電圧源２６、
電流計２７を直列に接続し、印加電圧を陽極酸化厚みに
適合する所定電圧まで徐々に増加するとともに、電流値
を確認できるようにしている。電解溶液２５が入った容
器２２の底の下側にはスターラ２８が設けられ、電解溶
液２５内に置かれた磁性部材２９を動かすことにより、
電解溶液２５を攪拌する。また、必要に応じて容器２２
内の所定位置にはヒータ３０が設けられ、電解溶液２５
を加熱できるように構成されている。なお、図３におい
て、白金電極２３とニオブ薄膜が形成されたシリコン基
板ウエハー２４からなる対向電極を複数並列に容器２２
内に配置すれば、１回の陽極酸化処理で複数のニオブ膜
を陽極酸化できる。

【００２３】ニオブの陽極酸化では、電圧１Ｖあたり、
膜厚０．８８ｎｍのニオブを用いて、膜厚２．３ｎｍの
ニオブ酸化膜が形成される。従って、図１（ｃ）に示し
た第１のニオブ薄膜４をその膜厚の全てを陽極酸化した
ときに、形成される第２の陽極酸化膜１６の膜厚ｔ３
が、ジョセフソン接合部の膜厚ｔ１と同じになるよう
に、第１のニオブ薄膜４と第２のニオブ薄膜８の膜厚比
を予め、設定しておく。具体的には、先述したように、
第１のニオブ薄膜４と第２のニオブ薄膜８の膜厚比ｔ
ａ：ｔｂを約１：１．６とする。つまり、エッチングに
より除去される第２のニオブ薄膜８の膜厚を、第１のニ
オブ薄膜４が陽極酸化されることに伴う膜厚増加を予
め、見込んで設定しておく。そして、第１のニオブ薄膜
４の膜厚に応じて、印加電圧を設定することにより、第
２のニオブ酸化膜１６の上面と、第２のニオブ薄膜８の
上面（ジョセフソン接合部の上面）とを面一状にでき
る。

【００２４】なお、下部配線層として残された第１のニ
オブ薄膜４ａと第１のニオブ酸化膜１２の合計の膜厚ｔ
２は、ジョセフソン接合部の膜厚ｔ１、第２のニオブ酸
化膜１６の膜厚ｔ３とはそれぞれ一致しない。しかしな
がら、第１のニオブ酸化膜１２の上面と第２のニオブ酸
化膜１６の上面との微小段差Δｘ１は、基板２上に積層
される上層の配線の厚みに比べて十分に小さい段差であ
るから、平坦化の要請に適合するものである。

【００２５】なお、この実施例において、図１では、第
１のレジストパターン１０を除去した後、第２のレジス
トパターン１４を作成する場合を示したが、第１のレジ
ストパターン１０を残したまま、第２のレジストパター
ン１４を作成してもよい。

【００２６】

【実施例２】次に、この発明の第２実施例を図４に従っ
て説明する。この実施例はスパッタリング法などにより
超伝導特性を示す第１のニオブ薄膜４を形成する前に、
その第１のニオブ薄膜４の下面に超伝導特性を示さない
導電膜２０を形成する導電膜形成工程を、さらにつけ加
えたものである。

【００２７】このように超伝導特性を示す第１のニオブ
薄膜４の下面に超伝導特性を示さない導電膜２０を設け
ることにより、陽極酸化速度のばらつきに起因して、陽
極酸化されず残る部分に対しても陽極酸化を続行できる
ことになり、陽極酸化すべき領域の全範囲にわたって完
全な陽極酸化が可能になる。従って、陽極酸化のばらつ
きに起因する凹凸を排除し、良好な平坦化が可能にな
る。また、超伝導薄膜素子の動作時には、導電膜２０は
絶縁膜として働くので、絶縁不良の問題は生じない。

【００２８】なお、ニオブを陽極酸化するときに、Ｎｂ
Ｏは超伝導特性を示すので、ＮｂＯではなくてＮｂ₂Ｏ₅
にすることが好ましい。また、Ｎｂ₂Ｏ₅は誘電率が高い
ので超伝導コンピュータ用の素子としてはあまり好まし
くないが、例えば、ｄｃ−ＳＱＵＩＤ磁力計として採用
する場合にはこのような不都合はない。

【００２９】

【実施例３】次に、この発明の第３実施例について図５
（ａ）〜（ｄ）に従って説明する。この実施例は、第１
実施例における第１のニオブ酸化膜１２の形成時に（図
１（ｄ）参照）、ジョセフソン接合部の上面と第１のニ
オブ酸化膜１２の上面の微小段差Δｘ１をなくし、面一
にするために、第１のニオブ酸化膜１２をジョセフソン
接合部の上面と同一位置まで形成する方法である（図５
（ａ）参照）。この面一状態まで形成された第１のニオ
ブ酸化膜を符号３２で示す。このように、第１のニオブ
酸化膜３２をジョセフソン結合部の上面と面一にするた
めに、下部電極層である第１のニオブ薄膜４の膜厚が、
上部所定厚み範囲において部分的に陽極酸化しただけ
で、第１のニオブ酸化膜３２が面一になるように、第１
のニオブ薄膜４と第２のニオブ薄膜８の膜厚比ｔａ：ｔ
ｂを設定しておく。即ち、第１実施例に比べて、第１の
ニオブ薄膜４を厚く設定する。従って、第１のニオブ薄
膜４を厚さ方向に全範囲、陽極酸化してできる第２のニ
オブ酸化膜３６は、ジョセフソン接合部の上面位置より
も、すこし高くなる。

【００３０】以下、図面に従って、説明すれば、第１の
ニオブ酸化膜３２を面一状態まで形成された後に（図５
（ａ）参照）、第１実施例と同様に、素子分離用のレジ
ストパターン３４を作成する（図５（ｂ）参照）。そし
て、素子分離用のレジストパターン３４を残したまま、
膜厚ｔ０で残された第１のニオブ薄膜４ａを基板２まで
陽極酸化して、第２のニオブ酸化膜３６を形成する（図
５（ｃ）参照）。

【００３１】その後、素子分離用のレジストパターン３
４を除去して、接合分離及び素子分離、平坦化のプロセ
スが終了する（図５（ｄ）参照）。この実施例で作成さ
れる超伝導素子は、接合部の膜厚ｔ１と、下部配線層と
して残された第１のニオブ薄膜４ａと第１のニオブ酸化
膜３２とトンネル障壁層６の合計の膜厚ｔ２が等しく、
第２のニオブ酸化膜３６の膜厚ｔ３だけが、突出した構
成となる。なお、この突出厚みΔｘ２（＝ｔ３−ｔ１）
は平坦化の要請の限界値を越えない値である。

【００３２】

【実施例４】この発明の第４実施例について図６（ａ）
〜（ｄ）に従って説明する。この実施例は、素子形成後
の面がすべて面一になるように構成するものである。そ
のためには、下部電極層としての第１のニオブ薄膜４を
形成するに当たって、前記第３実施例と同様に陽極酸化
を行なった場合に、第２のニオブ酸化膜３６の微小段差
Δｘ２に相当する微小段差Δｄを、第２のニオブ酸化膜
３６が形成される領域に対応させて予め設けておけばよ
い（図６（ａ）参照）。この微小段差Δｄは、例えば、
スパッタリングにより、第１のニオブ薄膜４を形成する
ときに、その部分だけマスクをしておくことにより、形
成できる。

【００３３】そして、その後は、前記実施例と同様に、
第１のニオブ酸化膜３２を形成し（図６（ｂ）参照）、
素子分離用のレジストパターン４０を形成した後、陽極
酸化により第２のニオブ酸化膜４２を形成して、素子の
全面を面一にする（図６（ｃ）参照）。その後、素子分
離用のレジストパターン４０を除去して、接合分離及び
素子分離、平坦化のプロセスが終了する（図６（ｄ）参
照）。

【００３４】この実施例の場合、基板からのジョセフソ
ン接合部の厚さｔ１、下部配線層として残された第１の
ニオブ薄膜４ａと第１のニオブ酸化膜３２とトンネル障
壁層６との合計の厚さｔ２，及び第２のニオブ酸化膜４
２の厚さｔ３がすべて同じであり、平坦化の精度は一番
良好である。なお、この発明は上記の実施例に限定され
るものではなく、この発明の要旨を変更しない範囲内に
おいて種々の設計変更を施すことが可能である。例え
ば、前記実施例では導電性材料としてニオブを用いた
が、ニオブ以外の材料であっても陽極酸化が可能な導電
性材料ならば、同様に適用可能である。また、前記実施
例では、基板２の上にこの発明に係る超伝導素子を作成
したが、幾層にも積層された薄膜上に、絶縁膜を介し
て、この発明の超伝導素子を形成してもよいことは明ら
かである。

【００３５】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明は、厚みを
異ならせて、２段階に陽極酸化膜を形成することによ
り、簡単に、ジョセフソン接合分離と素子分離が達成さ
れ、かつ特別な平坦化処理も不要であり、さらにエッチ
ングも１回だけでよいので製造が高速化でき、簡単に良
好な絶縁を得ることができるという特有の効果を奏す
る。

【００３６】請求項２の発明は、第２の陽極酸化膜の上
面が、上部電極層の上面と一致するように下部電極層と
上部電極層の層厚比を設定しているので、陽極酸化を行
なうだけで、特別な平坦化プロセスを必要とせず、素子
の上面を平坦化できるという特有の効果を奏する。請求
項３の発明は、第１の陽極酸化膜の上面を上部電極層の
上面と一致でき、特別な平坦化プロセスを必要とせず、
素子の上面を平坦化できるという特有の効果を奏する。

【００３７】請求項４の発明は、上部電極層の上面、第
１の陽極酸化膜の上面、第２の陽極酸化膜の上面をすべ
て面一にすることができ、良好な平坦化を達成できると
いう特有の効果を奏する。請求項５の発明は、下部電極
層の下面に、超伝導特性を示さない導電膜を形成するこ
とにより、陽極酸化領域の全範囲を平坦化できるので、
一層良好な平坦化を達成できるという特有の効果を奏す
る。

【００３８】請求項６の発明は、エッジ段差に起因する
短絡、パターン切れ等を大幅に軽減でき、素子の信頼性
と再現性を向上させることができるという特有の効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の超伝導素子の絶縁方法の第１実施例
の一部を説明する縦断面図である。

【図２】この発明の超伝導素子の絶縁方法の第１実施例
の残部を説明する縦断面図である。

【図３】陽極酸化装置の構成を概略的に示す縦断面図で
ある。

【図４】この発明の超伝導素子の絶縁方法の第２実施例
を説明する縦断面図である。

【図５】この発明の超伝導素子の絶縁方法の第３実施例
を説明する縦断面図である。

【図６】この発明の超伝導素子の絶縁方法の第４実施例
を説明する縦断面図である。

【図７】従来のジョセフソン接合部のパターンニング方
法を示す縦断面図である。

【符号の説明】

２基板４第１のニオブ薄膜４ａ残された
第１のニオブ薄膜６トンネル障壁層８第２のニオブ薄膜１０ジョセフソン接合分離用レジストパターン１２，３２第１のニオブ酸化膜１４，３４，４０素子分離用レジストパターン１６，３６，４２第２のニオブ酸化膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下部電極層（４）、トンネル障壁層
（６）、上部電極層（８）のサンドイッチ構造を作成す
るトンネル型ジョセフソン接合層形成工程と、ジョセフ
ソン接合層上に第１のレジストパターン（１０）を形成
し、そのレジストパターン（１０）をマスクとして上部
電極層（８）をトンネル障壁層（６）までエッチング
し、ジョセフソン接合部をパターンニングするエッチン
グ工程と、第１のレジストパターン（１０）を残したま
ま、トンネル障壁層（６）を介して下部電極層（４）を
上部所定厚み範囲において陽極酸化して、ジョセフソン
接合部分離用の絶縁膜を形成する第１の陽極酸化膜（１
２）の形成工程と、第１のレジストパターン（１０）を
含んで、第１のレジストパターン（１０）よりも大きい
第２のレジストパターン（１４）を形成し、そのレジス
トパターン（１４）をマスクとして、残された下部電極
層（４ａ）をその膜厚の全範囲まで陽極酸化して、素子
分離用の絶縁膜を形成する第２の陽極酸化膜（１６）の
形成工程と、を含むことを特徴とする超伝導素子の絶縁
方法。
【請求項２】第２の陽極酸化膜（１６）の上面が、上
部電極層（８）の上面と一致する厚みとなるように、下
部電極層（４）と上部電極層（８）の層厚比を設定する
請求項１に記載の超伝導素子の絶縁方法。
【請求項３】第１の陽極酸化膜（３２）の上面が、上
部電極層（８）の上面と一致する厚みとなるように、下
部電極層（４）と上部電極層（８）の層厚比を設定する
請求項１に記載の超伝導素子の絶縁方法。
【請求項４】第２の陽極酸化膜（４２）の上面を第１
の陽極酸化膜（３２）の上面と一致させるべく、第２の
陽極酸化膜（４２）が形成される下部電極層（４）の領
域の層厚を薄く設定する請求項３に記載の超伝導素子の
絶縁方法。
【請求項５】下部電極層（４）の下面に、超伝導特性
を示さない導電膜（２０）を形成する導電膜形成工程を
さらに含む、請求項１から請求項４のいずれかに記載の
超伝導素子の絶縁方法。
【請求項６】下部電極層（４）、トンネル障壁層
（６）、上部電極層（８）のサンドイッチ構造を作成す
るトンネル型ジョセフソン接合部と、第１の陽極酸化膜
（１２）（３２）と下部電極層（４）より薄い電極層
（４ａ）との積層構造部と、第２の陽極酸化膜（１６）
（３６）（４２）とが、トンネル型ジョセフソン接合部
を基準としてこの順に配置されていることを特徴とする
超伝導素子。