JPH05211355A - ジョセフソン集積回路の製造方法 - Google Patents
ジョセフソン集積回路の製造方法Info
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- JPH05211355A JPH05211355A JP3210728A JP21072891A JPH05211355A JP H05211355 A JPH05211355 A JP H05211355A JP 3210728 A JP3210728 A JP 3210728A JP 21072891 A JP21072891 A JP 21072891A JP H05211355 A JPH05211355 A JP H05211355A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、ジョセフソン集積回路の製造方法
に関し、ＣＦ4 を用いたドライ・エッチングを行なった
後に窒素ガスのスパッタリング環境下に曝すなどの方法
に比較し、極めて簡単な手段でＮｂ層表面の酸化を防止
できるように、また、Ｎｂ層内部への酸素の拡散を防止
できるようにし、安定な超伝導Ｎｂ配線や超伝導Ｎｂ層
をもつジョセフソン集積回路を実現して、その特性向上
に寄与することを目的とする。 【構成】 成膜室中で超伝導Ｎｂ層１２を形成してか
ら、或いは、所要厚さの超伝導Ｎｂ層１２を形成する最
後の段階に於いて、該成膜室の気密を破ることなしに窒
素など不活性ガスのプラズマ処理或いはイオン照射処理
を行なって該超伝導Ｎｂ層１２の表面を変質層１２Ａで
覆う工程が含まれるよう構成する。
に関し、ＣＦ4 を用いたドライ・エッチングを行なった
後に窒素ガスのスパッタリング環境下に曝すなどの方法
に比較し、極めて簡単な手段でＮｂ層表面の酸化を防止
できるように、また、Ｎｂ層内部への酸素の拡散を防止
できるようにし、安定な超伝導Ｎｂ配線や超伝導Ｎｂ層
をもつジョセフソン集積回路を実現して、その特性向上
に寄与することを目的とする。 【構成】 成膜室中で超伝導Ｎｂ層１２を形成してか
ら、或いは、所要厚さの超伝導Ｎｂ層１２を形成する最
後の段階に於いて、該成膜室の気密を破ることなしに窒
素など不活性ガスのプラズマ処理或いはイオン照射処理
を行なって該超伝導Ｎｂ層１２の表面を変質層１２Ａで
覆う工程が含まれるよう構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｎｂからなる配線など
をもつジョセフソン集積回路を製造する方法の改良に関
する。
をもつジョセフソン集積回路を製造する方法の改良に関
する。
【０００２】現在、超伝導技術は目ざましい発展を遂げ
つつあるが、その一分野を占めるジョセフソン素子につ
いても著しい進歩が見られる。ジョセフソン素子は、高
速、高感度、高精度、低消費電力などの優れた特性を期
待されて実用化が進展しているが、今日、なお多くの研
究課題を抱えていて、特に、集積回路の場合、半導体の
場合と同様、配線などについては解決しなければならな
い大きな問題がある。
つつあるが、その一分野を占めるジョセフソン素子につ
いても著しい進歩が見られる。ジョセフソン素子は、高
速、高感度、高精度、低消費電力などの優れた特性を期
待されて実用化が進展しているが、今日、なお多くの研
究課題を抱えていて、特に、集積回路の場合、半導体の
場合と同様、配線などについては解決しなければならな
い大きな問題がある。
【０００３】
【従来の技術】図６はジョセフソン集積回路の要部切断
側面図を表している。図に於いて、１は例えばＳｉから
なる基板、２はＮｂからなる基部電極、３はＡｌ−Ａｌ
Ｏx からなるトンネル・バリヤ膜、４はＮｂからなる対
向電極、５はＳｉＯ2 からなる絶縁層、６はＮｂからな
る配線層をそれぞれ示している。
側面図を表している。図に於いて、１は例えばＳｉから
なる基板、２はＮｂからなる基部電極、３はＡｌ−Ａｌ
Ｏx からなるトンネル・バリヤ膜、４はＮｂからなる対
向電極、５はＳｉＯ2 からなる絶縁層、６はＮｂからな
る配線層をそれぞれ示している。
【０００４】図から明らかなように、、このジョセフソ
ン集積回路では、Ｎｂ／ＡｌＯx ／Ｎｂ接合をもち、ト
ンネル・バリヤ膜３を作成するには、基部電極２上にＡ
ｌ膜を形成し、酸化雰囲気中に放置することでＡｌＯx
を生成させたものであり、また、接合間を結ぶ役割を果
たしているＮｂからなる配線層６の層厚として、例えば
４００〔ｎｍ〕〜８００〔ｎｍ〕程度が採用されてい
る。
ン集積回路では、Ｎｂ／ＡｌＯx ／Ｎｂ接合をもち、ト
ンネル・バリヤ膜３を作成するには、基部電極２上にＡ
ｌ膜を形成し、酸化雰囲気中に放置することでＡｌＯx
を生成させたものであり、また、接合間を結ぶ役割を果
たしているＮｂからなる配線層６の層厚として、例えば
４００〔ｎｍ〕〜８００〔ｎｍ〕程度が採用されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般に、Ｎｂは容易に
酸化されるので、図６に見られるようなジョセフソン集
積回路の場合、大気に曝されている配線層６の表面には
酸化膜が生成される。通常、ジョセフソン集積回路を製
造する場合には、温度が上昇する工程が必ず存在し、そ
れが原因となって、前記酸化膜から配線層６中に酸素が
拡散する現象が起こる。そのようになると、配線層６の
臨界電流密度が低下し、回路誤動作の原因になる。実験
に依れば、温度を３００〔℃〕とし、また、時間を３０
〔分〕としてアニールを行った場合、臨界電流密度Ｉc
は８０〔％〕も低下する。
酸化されるので、図６に見られるようなジョセフソン集
積回路の場合、大気に曝されている配線層６の表面には
酸化膜が生成される。通常、ジョセフソン集積回路を製
造する場合には、温度が上昇する工程が必ず存在し、そ
れが原因となって、前記酸化膜から配線層６中に酸素が
拡散する現象が起こる。そのようになると、配線層６の
臨界電流密度が低下し、回路誤動作の原因になる。実験
に依れば、温度を３００〔℃〕とし、また、時間を３０
〔分〕としてアニールを行った場合、臨界電流密度Ｉc
は８０〔％〕も低下する。
【０００６】このような問題を解消する為、Ｎｂ層上に
ＮｂＮ層を積層成膜し、二層構造の配線層を形成するこ
とが考えられている（要すれば、特願昭６２−２０４５
９５号を参照）。この先行技術に於いては、Ｎｂに比較
して不活性なＮｂＮを用いることに依って、Ｎｂからな
る配線層内部に酸素が拡散されるのを防止しようとして
いる。然しながら、この先行技術に依った場合、製造工
程が煩雑化することは避けられず、そして、臨界電流に
影響を与えるＮｂ層とＮｂＮ層との層厚比を制御するの
にも問題があり、最適化はされていない。
ＮｂＮ層を積層成膜し、二層構造の配線層を形成するこ
とが考えられている（要すれば、特願昭６２−２０４５
９５号を参照）。この先行技術に於いては、Ｎｂに比較
して不活性なＮｂＮを用いることに依って、Ｎｂからな
る配線層内部に酸素が拡散されるのを防止しようとして
いる。然しながら、この先行技術に依った場合、製造工
程が煩雑化することは避けられず、そして、臨界電流に
影響を与えるＮｂ層とＮｂＮ層との層厚比を制御するの
にも問題があり、最適化はされていない。
【０００７】加えて、Ｎｂが酸化される問題は、前記し
たように大気に曝される最上層の配線層６に限って発生
するものではなく、ジョセフソン集積回路の製造工程
中、例えば、基部電極２や対向電極４についても酸化さ
れる虞がある。
たように大気に曝される最上層の配線層６に限って発生
するものではなく、ジョセフソン集積回路の製造工程
中、例えば、基部電極２や対向電極４についても酸化さ
れる虞がある。
【０００８】また、Ｎｂ層を堆積してから、フッ化炭素
ガス（ＣＦ4 ）をエッチング・ガスとしてドライ・エッ
チングを行ない、その後、窒素ガスのスパッタリング環
境下に曝す技術が提案されている（要すれば、特開昭６
１−２７８１８０号公報を参照）。
ガス（ＣＦ4 ）をエッチング・ガスとしてドライ・エッ
チングを行ない、その後、窒素ガスのスパッタリング環
境下に曝す技術が提案されている（要すれば、特開昭６
１−２７８１８０号公報を参照）。
【０００９】然しながら、ＣＦ4 を用いてドライ・エッ
チングを行なう技術では、その処理を行なった際にＮｂ
−Ｃなる結合状態をとる化合物或いはそのフッ化物が生
成されてしまう。このＮｂ−Ｃからなる物質は、その
後、窒素ガスに依る処理を行なってＮｂ−Ｎなる化合物
を生成させる際の妨げになる。
チングを行なう技術では、その処理を行なった際にＮｂ
−Ｃなる結合状態をとる化合物或いはそのフッ化物が生
成されてしまう。このＮｂ−Ｃからなる物質は、その
後、窒素ガスに依る処理を行なってＮｂ−Ｎなる化合物
を生成させる際の妨げになる。
【００１０】また、高集積化されたジョセフソン集積回
路を製造する場合には、熱処理に依って素子が温度上昇
する工程が必ず存在する。従って、Ｎｂ配線を含む各回
路要素は、特性が良好であることは勿論のこと、その特
性が熱処理に依って劣化しないことが望ましい。然しな
がら、実験したところに依れば、ＣＦ4 を用いてドライ
・エッチングを行なう技術を適用してから、温度を３０
０〔℃〕、そして、時間を３０〔分〕としてアニールを
行なった場合、幅が２〔μｍ〕、厚さが２００〔ｎｍ〕
であるＮｂ配線の臨界電流ＩC は５０〔％〕減少した。
この値は、何も処理しない場合と比較して改善されては
いるが、到底十分な値とは言えない。
路を製造する場合には、熱処理に依って素子が温度上昇
する工程が必ず存在する。従って、Ｎｂ配線を含む各回
路要素は、特性が良好であることは勿論のこと、その特
性が熱処理に依って劣化しないことが望ましい。然しな
がら、実験したところに依れば、ＣＦ4 を用いてドライ
・エッチングを行なう技術を適用してから、温度を３０
０〔℃〕、そして、時間を３０〔分〕としてアニールを
行なった場合、幅が２〔μｍ〕、厚さが２００〔ｎｍ〕
であるＮｂ配線の臨界電流ＩC は５０〔％〕減少した。
この値は、何も処理しない場合と比較して改善されては
いるが、到底十分な値とは言えない。
【００１１】本発明は、ＣＦ4 を用いたドライ・エッチ
ングを行なった後に窒素ガスのスパッタリング環境下に
曝すなどの方法に比較し、極めて簡単な手段でＮｂ層表
面の酸化を防止できるように、また、Ｎｂ層内部への酸
素の拡散を防止できるようにし、安定な超伝導Ｎｂ配線
や超伝導Ｎｂ層をもつジョセフソン集積回路を実現し
て、その特性向上に寄与しようとする。
ングを行なった後に窒素ガスのスパッタリング環境下に
曝すなどの方法に比較し、極めて簡単な手段でＮｂ層表
面の酸化を防止できるように、また、Ｎｂ層内部への酸
素の拡散を防止できるようにし、安定な超伝導Ｎｂ配線
や超伝導Ｎｂ層をもつジョセフソン集積回路を実現し
て、その特性向上に寄与しようとする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理を説
明する為のジョセフソン集積回路の要部切断側面図を表
している。図に於いて、１１はＳｉ等からなる基板、１
２はＮｂからなる層、１２Ａはプラズマ処理に依るＮｂ
変質層をそれぞれ示している。
明する為のジョセフソン集積回路の要部切断側面図を表
している。図に於いて、１１はＳｉ等からなる基板、１
２はＮｂからなる層、１２Ａはプラズマ処理に依るＮｂ
変質層をそれぞれ示している。
【００１３】図から明らかなように、本発明では、Ｎｂ
からなる層１２の表面にＮｂ変質層１２Ａを形成するも
のであり、このＮｂ変質層１２Ａは、窒素或いはＡｒな
どの不活性ガスを用いたプラズマ処理をすることで得ら
れるものであり、その内容については、現在、明確には
判っていないが、窒素或いはＡｒなどがＮｂ中に取り込
まれることで生成されるダメージ層であろうと考えら
れ、この変質層１２ＡはＮｂからなる層１２表面の酸化
を有効に遮断する。
からなる層１２の表面にＮｂ変質層１２Ａを形成するも
のであり、このＮｂ変質層１２Ａは、窒素或いはＡｒな
どの不活性ガスを用いたプラズマ処理をすることで得ら
れるものであり、その内容については、現在、明確には
判っていないが、窒素或いはＡｒなどがＮｂ中に取り込
まれることで生成されるダメージ層であろうと考えら
れ、この変質層１２ＡはＮｂからなる層１２表面の酸化
を有効に遮断する。
【００１４】従って、この変質層はＮｂを材料とする層
の表面に生成させることは、超伝導Ｎｂ配線を安定化さ
せたり、回路の重要な部分の特性、例えば、ジョセフソ
ン接合の特性をアニールに対して安定化させたり、他の
材料が不都合に拡散されるのを阻止するなどしてジョセ
フソン集積回路の性能や品質を向上させるのに有効な手
段となる。
の表面に生成させることは、超伝導Ｎｂ配線を安定化さ
せたり、回路の重要な部分の特性、例えば、ジョセフソ
ン接合の特性をアニールに対して安定化させたり、他の
材料が不都合に拡散されるのを阻止するなどしてジョセ
フソン集積回路の性能や品質を向上させるのに有効な手
段となる。
【００１５】このようなことから、本発明に依るジョセ
フソン集積回路の製造方法に於いては、 （１）成膜室中で超伝導Ｎｂ層（例えばＮｂからなる配
線層１２）を形成してから該成膜室の気密を破ることな
く引き続いて窒素など不活性ガスのプラズマ処理を行っ
て該超伝導Ｎｂ層の表面を変質層（例えば変質層１２
Ａ）で覆う工程が含まれてなることを特徴とするか、或
いは、
フソン集積回路の製造方法に於いては、 （１）成膜室中で超伝導Ｎｂ層（例えばＮｂからなる配
線層１２）を形成してから該成膜室の気密を破ることな
く引き続いて窒素など不活性ガスのプラズマ処理を行っ
て該超伝導Ｎｂ層の表面を変質層（例えば変質層１２
Ａ）で覆う工程が含まれてなることを特徴とするか、或
いは、
【００１６】（２）成膜室中で超伝導Ｎｂ層を形成しつ
つ且つその所定厚さの形成が終了に近い段階で窒素など
不活性ガスのプラズマ処理を併用して該超伝導Ｎｂ層の
表面に変質層を生成させる工程が含まれてなることを特
徴とするか、或いは、
つ且つその所定厚さの形成が終了に近い段階で窒素など
不活性ガスのプラズマ処理を併用して該超伝導Ｎｂ層の
表面に変質層を生成させる工程が含まれてなることを特
徴とするか、或いは、
【００１７】（３）成膜室中で超伝導Ｎｂ層を形成して
から該成膜室の気密を破ることなく引き続いて窒素など
不活性ガスのイオン照射処理を行って該超伝導Ｎｂ層の
表面を変質層で覆う工程が含まれてなることを特徴とす
るか、或いは、
から該成膜室の気密を破ることなく引き続いて窒素など
不活性ガスのイオン照射処理を行って該超伝導Ｎｂ層の
表面を変質層で覆う工程が含まれてなることを特徴とす
るか、或いは、
【００１８】（４）成膜室中で超伝導Ｎｂ層を形成しつ
つ且つその所定厚さの形成が終了に近い段階で窒素など
不活性ガスのイオン照射処理を併用して該超伝導Ｎｂ層
の表面に変質層を生成させる工程が含まれてなることを
特徴とするか、或いは、
つ且つその所定厚さの形成が終了に近い段階で窒素など
不活性ガスのイオン照射処理を併用して該超伝導Ｎｂ層
の表面に変質層を生成させる工程が含まれてなることを
特徴とするか、或いは、
【００１９】（５）前記（１）或いは（２）或いは
（３）或いは（４）に於いて、超伝導Ｎｂ層の表面に変
質層を生成させてから更に超伝導Ｎｂ層を積層形成する
工程が含まれてなることを特徴とするか、或いは、
（３）或いは（４）に於いて、超伝導Ｎｂ層の表面に変
質層を生成させてから更に超伝導Ｎｂ層を積層形成する
工程が含まれてなることを特徴とするか、或いは、
【００２０】（６）前記（１）或いは（２）或いは
（３）或いは（４）に於いて、超伝導Ｎｂ層の形成並び
にその表面への変質層の生成を繰り返して複数層を積層
する工程が含まれてなることを特徴とするか、或いは、
（３）或いは（４）に於いて、超伝導Ｎｂ層の形成並び
にその表面への変質層の生成を繰り返して複数層を積層
する工程が含まれてなることを特徴とするか、或いは、
【００２１】（７）前記（１）或いは（２）或いは
（３）或いは（４）或いは（５）或いは（６）に於い
て、前記超伝導層を形成する工程が超伝導Ｎｂ層を形成
する工程であることを特徴とする。
（３）或いは（４）或いは（５）或いは（６）に於い
て、前記超伝導層を形成する工程が超伝導Ｎｂ層を形成
する工程であることを特徴とする。
【００２２】
【作用】前記手段を採ることに依って、酸化される可能
性があるＮｂからなる層や配線は、変質層で覆われてし
まうので、大気中で取り扱っても酸化膜の生成は抑えら
れ、また、製造途中に温度が上昇する工程があっても、
Ｎｂからなる層中やＮｂ配線中に酸素は拡散され難く、
従って、超伝導臨界電流が著しく少なくなるようなこと
は起こらず、安定に動作する。また、Ｎｂ層上にＮｂＮ
層を堆積させる方法、或いは、ＣＦ4 を用いたドライ・
エッチングを行なった後に窒素ガスのスパッタリング環
境下に曝すなどの方法に比較すると、その実施は格段に
容易であると共に例えばＮｂ−Ｃのような化合物などは
生成されないから窒素を用いた処理の効果を十分に享受
することができる。
性があるＮｂからなる層や配線は、変質層で覆われてし
まうので、大気中で取り扱っても酸化膜の生成は抑えら
れ、また、製造途中に温度が上昇する工程があっても、
Ｎｂからなる層中やＮｂ配線中に酸素は拡散され難く、
従って、超伝導臨界電流が著しく少なくなるようなこと
は起こらず、安定に動作する。また、Ｎｂ層上にＮｂＮ
層を堆積させる方法、或いは、ＣＦ4 を用いたドライ・
エッチングを行なった後に窒素ガスのスパッタリング環
境下に曝すなどの方法に比較すると、その実施は格段に
容易であると共に例えばＮｂ−Ｃのような化合物などは
生成されないから窒素を用いた処理の効果を十分に享受
することができる。
【００２３】
【実施例】本発明一実施例として、本発明の原理を説明
する為に用いた図１に見られるジョセフソン集積回路を
製造する場合について説明する。 （１） ＤＣマグネトロン・スパッタリング法を適用す
ることに依り、Ｓｉ基板１１上に厚さが例えば２００
〔ｎｍ〕のＮｂ層を成膜する。 （２） 大気中に取り出す前にＮｂ層表面を窒素プラズ
マ処理を行ってＮｂ変質層１２Ａを生成させる。この場
合に於ける窒素プラズマ処理の主要な条件を例示すると
次の通りである。 窒素ガス圧：２．６〔Ｐａ〕 印加電圧：−８０〔Ｖ〕〜−２５０〔Ｖ〕 時間：３〔分〕
する為に用いた図１に見られるジョセフソン集積回路を
製造する場合について説明する。 （１） ＤＣマグネトロン・スパッタリング法を適用す
ることに依り、Ｓｉ基板１１上に厚さが例えば２００
〔ｎｍ〕のＮｂ層を成膜する。 （２） 大気中に取り出す前にＮｂ層表面を窒素プラズ
マ処理を行ってＮｂ変質層１２Ａを生成させる。この場
合に於ける窒素プラズマ処理の主要な条件を例示すると
次の通りである。 窒素ガス圧：２．６〔Ｐａ〕 印加電圧：−８０〔Ｖ〕〜−２５０〔Ｖ〕 時間：３〔分〕
【００２４】（３） フォト・リソグラフィ技術に於け
るレジスト・プロセスを適用することに依り、フォト・
レジスト膜のパターンを形成する。 （４） エッチング・ガスを ＣＦ4 ＋（０〜１５〔％〕）Ｏ2 とする反応性イオン・エッチング（ｒｅａｃｔｉｖｅ
ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）法を適用することに
依り、Ｎｂ変質層１２Ａ及び下地のＮｂ層のパターニン
グを行う。この工程を経ることで、Ｎｂからなる層１２
が形成されるのであるが、その表面は、勿論、層１２と
同形状にパターニングされたＮｂ変質層１２Ａで覆われ
ている。この場合、Ｎｂからなる層１２の幅は１〔μ
ｍ〕〜２〔μｍ〕、また、長さは２．４〔ｍｍ〕であっ
た。
るレジスト・プロセスを適用することに依り、フォト・
レジスト膜のパターンを形成する。 （４） エッチング・ガスを ＣＦ4 ＋（０〜１５〔％〕）Ｏ2 とする反応性イオン・エッチング（ｒｅａｃｔｉｖｅ
ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）法を適用することに
依り、Ｎｂ変質層１２Ａ及び下地のＮｂ層のパターニン
グを行う。この工程を経ることで、Ｎｂからなる層１２
が形成されるのであるが、その表面は、勿論、層１２と
同形状にパターニングされたＮｂ変質層１２Ａで覆われ
ている。この場合、Ｎｂからなる層１２の幅は１〔μ
ｍ〕〜２〔μｍ〕、また、長さは２．４〔ｍｍ〕であっ
た。
【００２５】このようにして形成したジョセフソン集積
回路に於けるＮｂからなる層１２の超伝導臨界電流を測
定した。ここでは、製造してから直ちに測定を行って得
られた超伝導臨界電流値をＩCOとし、また、窒素中で温
度を３００〔℃〕、時間を３０〔分〕としてアニールし
た後に測定して得た超伝導臨界電流値をＩC としてデー
タをとったところ、ＩC／ＩCOは図２に見られる通りで
あった。
回路に於けるＮｂからなる層１２の超伝導臨界電流を測
定した。ここでは、製造してから直ちに測定を行って得
られた超伝導臨界電流値をＩCOとし、また、窒素中で温
度を３００〔℃〕、時間を３０〔分〕としてアニールし
た後に測定して得た超伝導臨界電流値をＩC としてデー
タをとったところ、ＩC／ＩCOは図２に見られる通りで
あった。
【００２６】図２はＩC ／ＩCOと窒素プラズマ処理時に
於ける印加電圧との関係を表す線図であり、縦軸にはＩ
C ／ＩCOを、横軸には窒素プラズマ処理時に於ける印加
電圧をそれぞれ採ってある。図に於いて、○印はＮｂ層
幅が２．０〔μｍ〕、□印はＮｂ層幅が１．５〔μ
ｍ〕、△印はＮｂ層幅が１．０〔μｍ〕の場合のデータ
であり、また、印加電圧が０〔Ｖ〕の場合は窒素プラズ
マ処理を行っていない場合の値である。
於ける印加電圧との関係を表す線図であり、縦軸にはＩ
C ／ＩCOを、横軸には窒素プラズマ処理時に於ける印加
電圧をそれぞれ採ってある。図に於いて、○印はＮｂ層
幅が２．０〔μｍ〕、□印はＮｂ層幅が１．５〔μ
ｍ〕、△印はＮｂ層幅が１．０〔μｍ〕の場合のデータ
であり、また、印加電圧が０〔Ｖ〕の場合は窒素プラズ
マ処理を行っていない場合の値である。
【００２７】図から明らかなように、窒素プラズマ処理
を行わないＮｂからなる層の場合、前記アニールに依っ
て、臨界電流値はアニール前の２０〔％〕以下になって
しまうことが判る。然しながら、窒素プラズマ処理を行
ったＮｂからなる層の場合、アニール後の臨界電流値は
３０〔％〕〜７０〔％〕であって、アニールに依る劣化
は抑えられていることが理解できよう。尚、このデータ
を得たアニール温度である３００〔℃〕は若干過酷な温
度であって、ジョセフソン集積回路の製造工程中では１
５０〔℃〕程度の温度しか加わらない。
を行わないＮｂからなる層の場合、前記アニールに依っ
て、臨界電流値はアニール前の２０〔％〕以下になって
しまうことが判る。然しながら、窒素プラズマ処理を行
ったＮｂからなる層の場合、アニール後の臨界電流値は
３０〔％〕〜７０〔％〕であって、アニールに依る劣化
は抑えられていることが理解できよう。尚、このデータ
を得たアニール温度である３００〔℃〕は若干過酷な温
度であって、ジョセフソン集積回路の製造工程中では１
５０〔℃〕程度の温度しか加わらない。
【００２８】図３は本発明に於ける第二実施例を説明す
る為のジョセフソン集積回路の要部切断側面図を表し、
以下、この図を参照しつつ説明する。 （１） ＤＣマグネトロン・スパッタリング法を適用す
ることに依り、Ｓｉ基板２１上に厚さ３０〜２００〔ｎ
ｍ〕のＮｂからなる基部電極膜、厚さ２〜１０〔ｎｍ〕
のＡｌ膜を形成する。 （２） 酸素雰囲気中に３０〔分〕間放置することでＡ
ｌ膜の表面にＡｌＯx 膜が生成される。ここでは、Ａｌ
膜＋ＡｌＯx 膜をトンネル・バリヤ膜２３と呼ぶことに
する。
る為のジョセフソン集積回路の要部切断側面図を表し、
以下、この図を参照しつつ説明する。 （１） ＤＣマグネトロン・スパッタリング法を適用す
ることに依り、Ｓｉ基板２１上に厚さ３０〜２００〔ｎ
ｍ〕のＮｂからなる基部電極膜、厚さ２〜１０〔ｎｍ〕
のＡｌ膜を形成する。 （２） 酸素雰囲気中に３０〔分〕間放置することでＡ
ｌ膜の表面にＡｌＯx 膜が生成される。ここでは、Ａｌ
膜＋ＡｌＯx 膜をトンネル・バリヤ膜２３と呼ぶことに
する。
【００２９】（３） ＤＣマグネトロン・スパッタリン
グ法を適用することに依り、トンネル・バリヤ膜２３上
に厚さ３０〜２００〔ｎｍ〕のＮｂからなる対向電極膜
を形成する。 （４） フォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト・
プロセスを適用することに依り、対向電極用のフォト・
レジスト膜パターンを形成する。
グ法を適用することに依り、トンネル・バリヤ膜２３上
に厚さ３０〜２００〔ｎｍ〕のＮｂからなる対向電極膜
を形成する。 （４） フォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト・
プロセスを適用することに依り、対向電極用のフォト・
レジスト膜パターンを形成する。
【００３０】（５） エッチング・ガスを ＣＦ4 ＋（０〜１５〔％〕）Ｏ2 とするＲＩＥ法を適用することに依り、Ｎｂからなる対
向電極膜のパターニングを行って対向電極２４を形成す
る。 （６） Ａｒガス雰囲気中でプラズマ・エッチング法を
適用することに依って、トンネル・バリヤ膜２３を対向
電極２４と同形状にパターニングする。
向電極膜のパターニングを行って対向電極２４を形成す
る。 （６） Ａｒガス雰囲気中でプラズマ・エッチング法を
適用することに依って、トンネル・バリヤ膜２３を対向
電極２４と同形状にパターニングする。
【００３１】（７） フォト・リソグラフィ技術に於け
るレジスト・プロセス及びエッチング・ガスを ＣＦ4 ＋（０〜１５〔％〕）Ｏ2 とするＲＩＥ法を適用することに依り、Ｎｂからなる基
部電極膜のパターニングを行って基部電極２２を形成す
る。 （８） ＲＦマグネトロン・スパッタリング法を適用す
ることに依り、厚さ例えば２００〜４００〔ｎｍ〕のＳ
ｉＯ2 からなる絶縁膜２５を形成する。
るレジスト・プロセス及びエッチング・ガスを ＣＦ4 ＋（０〜１５〔％〕）Ｏ2 とするＲＩＥ法を適用することに依り、Ｎｂからなる基
部電極膜のパターニングを行って基部電極２２を形成す
る。 （８） ＲＦマグネトロン・スパッタリング法を適用す
ることに依り、厚さ例えば２００〜４００〔ｎｍ〕のＳ
ｉＯ2 からなる絶縁膜２５を形成する。
【００３２】（９） フォト・リソグラフィ技術に於け
るレジスト・プロセス並びにエッチング・ガスをＣＨＦ
3 とするＲＩＥ法を適用することに依り、絶縁膜２５の
選択的エッチングを行って配線コンタクト窓を形成し、
その配線コンタクト窓内に対向電極２４の一部を表出さ
せる。 （１０） 対向電極２４に於ける表出された部分をＡｒ
でスパッタ・クリーニングする。この場合、 Ａｒガス圧：１０〔ｍＴｏｒｒ〕 印加電圧：２００〜４００〔Ｖ〕 時間：１〜５〔分〕 である。
るレジスト・プロセス並びにエッチング・ガスをＣＨＦ
3 とするＲＩＥ法を適用することに依り、絶縁膜２５の
選択的エッチングを行って配線コンタクト窓を形成し、
その配線コンタクト窓内に対向電極２４の一部を表出さ
せる。 （１０） 対向電極２４に於ける表出された部分をＡｒ
でスパッタ・クリーニングする。この場合、 Ａｒガス圧：１０〔ｍＴｏｒｒ〕 印加電圧：２００〜４００〔Ｖ〕 時間：１〜５〔分〕 である。
【００３３】（１１） ＤＣマグネトロン・スパッタリ
ング法を適用することに依り、前記配線コンタクト窓内
を含む全面に厚さが５００〔ｎｍ〕乃至８００〔ｎｍ〕
のＮｂ層を形成する。 （１２） 大気中に取り出す前にＮｂ層表面を窒素プラ
ズマ処理を行ってＮｂ変質層２６Ａを生成させる。この
場合に於ける窒素プラズマ処理の主要な条件を例示する
と次の通りである。 窒素ガス圧：２．６〔Ｐａ〕 印加電圧：−８０〔Ｖ〕〜−２５０〔Ｖ〕 時間：３〔分〕
ング法を適用することに依り、前記配線コンタクト窓内
を含む全面に厚さが５００〔ｎｍ〕乃至８００〔ｎｍ〕
のＮｂ層を形成する。 （１２） 大気中に取り出す前にＮｂ層表面を窒素プラ
ズマ処理を行ってＮｂ変質層２６Ａを生成させる。この
場合に於ける窒素プラズマ処理の主要な条件を例示する
と次の通りである。 窒素ガス圧：２．６〔Ｐａ〕 印加電圧：−８０〔Ｖ〕〜−２５０〔Ｖ〕 時間：３〔分〕
【００３４】（１３） フォト・リソグラフィ技術に於
けるレジスト・プロセスを適用することに依り、フォト
・レジスト膜のパターンを形成する。 （１４） エッチング・ガスを ＣＦ4 ＋（０〜１５〔％〕）Ｏ2 とするＲＩＥ法を適用することに依り、Ｎｂ変質層２６
Ａ及び下地のＮｂ層のパターニングを行う。この工程に
依ってＮｂからなる配線層２６が形成され、その表面は
配線層２６と同形状にパターニングされたＮｂ変質層２
６Ａで覆われている。
けるレジスト・プロセスを適用することに依り、フォト
・レジスト膜のパターンを形成する。 （１４） エッチング・ガスを ＣＦ4 ＋（０〜１５〔％〕）Ｏ2 とするＲＩＥ法を適用することに依り、Ｎｂ変質層２６
Ａ及び下地のＮｂ層のパターニングを行う。この工程に
依ってＮｂからなる配線層２６が形成され、その表面は
配線層２６と同形状にパターニングされたＮｂ変質層２
６Ａで覆われている。
【００３５】ところで、図１並びに図２について説明し
た第一実施例は、平坦で、且つ、薄いＮｂからなる配線
層に適用した場合であって、実際のジョセフソン集積回
路に於けるＮｂからなる配線層は、図３について説明し
た第二実施例に見られるように、かなり厚さ、例えば５
００〔ｎｍ〕〜８００〔ｎｍ〕程度であり、従って、配
線層の平坦部分ではアニール時に於ける酸素拡散による
超伝導臨界電流ＩC の劣化は起こり難い。
た第一実施例は、平坦で、且つ、薄いＮｂからなる配線
層に適用した場合であって、実際のジョセフソン集積回
路に於けるＮｂからなる配線層は、図３について説明し
た第二実施例に見られるように、かなり厚さ、例えば５
００〔ｎｍ〕〜８００〔ｎｍ〕程度であり、従って、配
線層の平坦部分ではアニール時に於ける酸素拡散による
超伝導臨界電流ＩC の劣化は起こり難い。
【００３６】然しながら、そのような場合であっても、
実際のジョセフソン集積回路には種々な段差が存在し、
配線層が段差を乗り越える部分では厚さが１／２〜１／
３になっている。従って、この層厚が薄くなっている段
差部分に於いては、アニールに依る超伝導臨界電流ＩC
の劣化が当然に発生するので、本発明を適用することは
大変有効である。
実際のジョセフソン集積回路には種々な段差が存在し、
配線層が段差を乗り越える部分では厚さが１／２〜１／
３になっている。従って、この層厚が薄くなっている段
差部分に於いては、アニールに依る超伝導臨界電流ＩC
の劣化が当然に発生するので、本発明を適用することは
大変有効である。
【００３７】図４は本発明に於ける第三実施例を説明す
る為のジョセフソン集積回路の要部切断側面図を表し、
以下、この図を参照しつつ説明する。尚、図３に於いて
用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を
持つものとする。本実施例は、図３について説明した実
施例に於ける工程（１）〜（１０）までは全く同じであ
るから、その次の段階から説明する。
る為のジョセフソン集積回路の要部切断側面図を表し、
以下、この図を参照しつつ説明する。尚、図３に於いて
用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を
持つものとする。本実施例は、図３について説明した実
施例に於ける工程（１）〜（１０）までは全く同じであ
るから、その次の段階から説明する。
【００３８】 ＤＣマグネトロン・スパッタリング法
を適用することに依り、前記配線コンタクト窓内を含む
全面に厚さが２５０〔ｎｍ〕乃至４００〔ｎｍ〕のＮｂ
層を形成する。 Ｎｂ層表面を窒素プラズマ処理を行ってＮｂ変質層
２７Ａを生成させる。この場合に於ける窒素プラズマ処
理の主要な条件を例示すると次の通りである。 窒素ガス圧：２．６〔Ｐａ〕 印加電圧：−８０〔Ｖ〕〜−２５０〔Ｖ〕 時間：３〔分〕
を適用することに依り、前記配線コンタクト窓内を含む
全面に厚さが２５０〔ｎｍ〕乃至４００〔ｎｍ〕のＮｂ
層を形成する。 Ｎｂ層表面を窒素プラズマ処理を行ってＮｂ変質層
２７Ａを生成させる。この場合に於ける窒素プラズマ処
理の主要な条件を例示すると次の通りである。 窒素ガス圧：２．６〔Ｐａ〕 印加電圧：−８０〔Ｖ〕〜−２５０〔Ｖ〕 時間：３〔分〕
【００３９】 ＤＣマグネトロン・スパッタリング法
を適用することに依り、全面に厚さが２５０〔ｎｍ〕乃
至４００〔ｎｍ〕のＮｂ層を形成する。 フォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロ
セスを適用することに依り、フォト・レジスト膜のパタ
ーンを形成する。 エッチング・ガスを ＣＦ4 ＋（０〜１５〔％〕）Ｏ2 とするＲＩＥ法を適用することに依り、最上層のＮｂ
層、Ｎｂ変質層２７Ａ、下地のＮｂ層のパターニングを
行う。
を適用することに依り、全面に厚さが２５０〔ｎｍ〕乃
至４００〔ｎｍ〕のＮｂ層を形成する。 フォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロ
セスを適用することに依り、フォト・レジスト膜のパタ
ーンを形成する。 エッチング・ガスを ＣＦ4 ＋（０〜１５〔％〕）Ｏ2 とするＲＩＥ法を適用することに依り、最上層のＮｂ
層、Ｎｂ変質層２７Ａ、下地のＮｂ層のパターニングを
行う。
【００４０】この工程に依ってＮｂからなる配線層２７
及び２８が形成され、その中間には配線２７及び２８と
同形状にパターニングされたＮｂ変質層２７Ａが介在し
ている。尚、本実施例に於いて配線層２８の表面にもＮ
ｂ変質層を生成させても良いことは勿論であり、また、
配線層及び変質層からなる構成を繰り返して形成し、複
数層にするなどは任意である。
及び２８が形成され、その中間には配線２７及び２８と
同形状にパターニングされたＮｂ変質層２７Ａが介在し
ている。尚、本実施例に於いて配線層２８の表面にもＮ
ｂ変質層を生成させても良いことは勿論であり、また、
配線層及び変質層からなる構成を繰り返して形成し、複
数層にするなどは任意である。
【００４１】図５は本発明に於ける第四実施例を説明す
る為のジョセフソン集積回路の要部切断側面図を表し、
以下、この図を参照しつつ説明する。 （１） ＤＣマグネトロン・スパッタリング法を適用す
ることに依り、Ｓｉ基板３１上に厚さ１００〜４００
〔ｎｍ〕のＮｂからなるグランド・プレーン３２を形成
する。 （２） グランド・プレーン３２を形成した際の真空を
引き続いて維持しつつ、窒素プラズマ処理を行なうこと
に依って、グランド・プレーン３２の全表面にＮｂ変質
層３２Ａを生成させる。この場合に於ける窒素プラズマ
処理の主要な条件を例示すると次の通りである。 窒素ガス圧：２．６〔Ｐａ〕 印加電圧：−８０〔Ｖ〕〜−２５０〔Ｖ〕 時間：１〜５〔分〕
る為のジョセフソン集積回路の要部切断側面図を表し、
以下、この図を参照しつつ説明する。 （１） ＤＣマグネトロン・スパッタリング法を適用す
ることに依り、Ｓｉ基板３１上に厚さ１００〜４００
〔ｎｍ〕のＮｂからなるグランド・プレーン３２を形成
する。 （２） グランド・プレーン３２を形成した際の真空を
引き続いて維持しつつ、窒素プラズマ処理を行なうこと
に依って、グランド・プレーン３２の全表面にＮｂ変質
層３２Ａを生成させる。この場合に於ける窒素プラズマ
処理の主要な条件を例示すると次の通りである。 窒素ガス圧：２．６〔Ｐａ〕 印加電圧：−８０〔Ｖ〕〜−２５０〔Ｖ〕 時間：１〜５〔分〕
【００４２】（３） ＲＦマグネトロン・スパッタリン
グ法を適用することに依って、Ｎｂ変質層３２Ａ上に厚
さ例えば１００〜４００〔ｎｍ〕程度のＳｉＯ2 からな
る絶縁層３３を形成する。 （４） ＤＣマグネトロン・スパッタリング法を適用す
ることに依って、絶縁層３３上に厚さが３０〜２００
〔ｎｍ〕のＮｂからなる基部電極膜を形成する。
グ法を適用することに依って、Ｎｂ変質層３２Ａ上に厚
さ例えば１００〜４００〔ｎｍ〕程度のＳｉＯ2 からな
る絶縁層３３を形成する。 （４） ＤＣマグネトロン・スパッタリング法を適用す
ることに依って、絶縁層３３上に厚さが３０〜２００
〔ｎｍ〕のＮｂからなる基部電極膜を形成する。
【００４３】（５） 前記基部電極膜を形成した際の真
空を引き続いて維持しつつ、窒素プラズマ処理を行なう
ことに依って、前記基部電極膜の表面にＮｂ変質層３４
Ａを生成させる。この場合に於ける窒素プラズマ処理の
主要な条件を例示すると次の通りである。 窒素ガス圧：２．６〔Ｐａ〕 印加電圧：−８０〔Ｖ〕〜−２５０〔Ｖ〕 時間：１〜５〔分〕 （６） ＤＣマグネトロン・スパッタリング法を適用す
ることに依って、Ｎｂ変質層３４Ａ上に厚さ２〜１０
〔ｎｍ〕のＡｌ膜を形成する。
空を引き続いて維持しつつ、窒素プラズマ処理を行なう
ことに依って、前記基部電極膜の表面にＮｂ変質層３４
Ａを生成させる。この場合に於ける窒素プラズマ処理の
主要な条件を例示すると次の通りである。 窒素ガス圧：２．６〔Ｐａ〕 印加電圧：−８０〔Ｖ〕〜−２５０〔Ｖ〕 時間：１〜５〔分〕 （６） ＤＣマグネトロン・スパッタリング法を適用す
ることに依って、Ｎｂ変質層３４Ａ上に厚さ２〜１０
〔ｎｍ〕のＡｌ膜を形成する。
【００４４】（７） 酸素雰囲気中に３０〔分〕間放置
することでＡｌ膜の表面にＡｌＯx 膜を生成させる。こ
こでは、Ａｌ膜＋ＡｌＯx 膜をトンネル・バリヤ膜３５
と呼ぶことにする。 （８） ＤＣマグネトロン・スパッタリング法を適用す
ることに依り、トンネル・バリヤ膜３５上に厚さ３０〜
２００〔ｎｍ〕のＮｂからなる対向電極膜を形成する。
することでＡｌ膜の表面にＡｌＯx 膜を生成させる。こ
こでは、Ａｌ膜＋ＡｌＯx 膜をトンネル・バリヤ膜３５
と呼ぶことにする。 （８） ＤＣマグネトロン・スパッタリング法を適用す
ることに依り、トンネル・バリヤ膜３５上に厚さ３０〜
２００〔ｎｍ〕のＮｂからなる対向電極膜を形成する。
【００４５】（９） 前記対向電極膜を形成した際の真
空を引き続いて維持しつつ、窒素プラズマ処理を行なう
ことに依って、前記対向電極膜の表面に変質層３６Ａを
生成させる。この場合に於ける窒素プラズマ処理の主要
な条件を例示すると次の通りである。 窒素ガス圧：２．６〔Ｐａ〕 印加電圧：−８０〔Ｖ〕〜−２５０〔Ｖ〕 時間：１〜５〔分〕 （１０） フォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト
・プロセスを適用することに依り、対向電極用のフォト
・レジスト膜パターンを形成する。
空を引き続いて維持しつつ、窒素プラズマ処理を行なう
ことに依って、前記対向電極膜の表面に変質層３６Ａを
生成させる。この場合に於ける窒素プラズマ処理の主要
な条件を例示すると次の通りである。 窒素ガス圧：２．６〔Ｐａ〕 印加電圧：−８０〔Ｖ〕〜−２５０〔Ｖ〕 時間：１〜５〔分〕 （１０） フォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト
・プロセスを適用することに依り、対向電極用のフォト
・レジスト膜パターンを形成する。
【００４６】（１１） エッチング・ガスを ＣＦ4 ＋（０〜１５〔％〕）Ｏ2 とするＲＩＥ法を適用することに依り、Ｎｂ変質層３６
Ａをパターニングすると共に下地のＮｂからなる対向電
極膜のパターニングを行って対向電極３６を形成する。 （１２） Ａｒガス雰囲気中でプラズマ・エッチング法
を適用することに依り、トンネル・バリヤ膜３５を対向
電極３６と同形状にパターニングする。
Ａをパターニングすると共に下地のＮｂからなる対向電
極膜のパターニングを行って対向電極３６を形成する。 （１２） Ａｒガス雰囲気中でプラズマ・エッチング法
を適用することに依り、トンネル・バリヤ膜３５を対向
電極３６と同形状にパターニングする。
【００４７】（１３） フォト・リソグラフィ技術に於
けるレジスト・プロセス及びエッチング・ガスを ＣＦ4 ＋（０〜１５〔％〕）Ｏ2 とするＲＩＥ法を適用することに依り、Ｎｂ変質層３４
Ａをパターニングすると共に下地のＮｂからなる基部電
極膜のパターニングを行って基部電極３４を形成する。 （１４） ＲＦマグネトロン・スパッタリング法を適用
することに依り、厚さ例えば２００〜４００〔ｎｍ〕の
ＳｉＯ2 からなる絶縁膜３７を形成する。
けるレジスト・プロセス及びエッチング・ガスを ＣＦ4 ＋（０〜１５〔％〕）Ｏ2 とするＲＩＥ法を適用することに依り、Ｎｂ変質層３４
Ａをパターニングすると共に下地のＮｂからなる基部電
極膜のパターニングを行って基部電極３４を形成する。 （１４） ＲＦマグネトロン・スパッタリング法を適用
することに依り、厚さ例えば２００〜４００〔ｎｍ〕の
ＳｉＯ2 からなる絶縁膜３７を形成する。
【００４８】（１５） フォト・リソグラフィ技術に於
けるレジスト・プロセス並びにエッチング・ガスをＣＨ
Ｆ3 とするＲＩＥ法を適用することに依り、絶縁膜３７
の選択的エッチングを行って配線コンタクト窓を形成
し、その配線コンタクト窓内に対向電極３６に於ける変
質層３６Ａの一部を表出させる。 （１６） 配線コンタクト窓内に表出された変質層３６
ＡをＡｒでスパッタ・クリーニングする。この場合、 Ａｒガス圧：１．３〔Ｐａ〕 印加電圧：２００〜４００〔Ｖ〕 時間：１〜５〔分〕 である。
けるレジスト・プロセス並びにエッチング・ガスをＣＨ
Ｆ3 とするＲＩＥ法を適用することに依り、絶縁膜３７
の選択的エッチングを行って配線コンタクト窓を形成
し、その配線コンタクト窓内に対向電極３６に於ける変
質層３６Ａの一部を表出させる。 （１６） 配線コンタクト窓内に表出された変質層３６
ＡをＡｒでスパッタ・クリーニングする。この場合、 Ａｒガス圧：１．３〔Ｐａ〕 印加電圧：２００〜４００〔Ｖ〕 時間：１〜５〔分〕 である。
【００４９】（１７） ＤＣマグネトロン・スパッタリ
ング法を適用することに依り、前記配線コンタクト窓内
を含む全面に厚さが５００〔ｎｍ〕乃至８００〔ｎｍ〕
のＮｂ層を形成する。 （１８） Ｎｂ層を形成した際の真空を破ることなく、
Ｎｂ層表面の窒素プラズマ処理を行ってＮｂ変質層３８
Ａを生成させる。この場合に於けるＮ2 プラズマ処理の
主要な条件を例示すると次の通りである。 Ｎ2 ガス圧：２．６〔Ｐａ〕 印加電圧：−８０〔Ｖ〕〜−２５０〔Ｖ〕 時間：１〜５〔分〕
ング法を適用することに依り、前記配線コンタクト窓内
を含む全面に厚さが５００〔ｎｍ〕乃至８００〔ｎｍ〕
のＮｂ層を形成する。 （１８） Ｎｂ層を形成した際の真空を破ることなく、
Ｎｂ層表面の窒素プラズマ処理を行ってＮｂ変質層３８
Ａを生成させる。この場合に於けるＮ2 プラズマ処理の
主要な条件を例示すると次の通りである。 Ｎ2 ガス圧：２．６〔Ｐａ〕 印加電圧：−８０〔Ｖ〕〜−２５０〔Ｖ〕 時間：１〜５〔分〕
【００５０】（１９） フォト・リソグラフィ技術に於
けるレジスト・プロセスを適用することに依り、配線用
のフォト・レジスト膜パターンを形成する。 （２０） エッチング・ガスを ＣＦ4 ＋（０〜１５〔％〕）Ｏ2 とするＲＩＥ法を適用することに依り、Ｎｂ変質層３８
Ａ及び下地のＮｂ層のパターニングを行う。この工程に
依ってＮｂからなる配線層３８が形成され、その表面は
配線層３８と同形状にパターニングされたＮｂ変質層３
８Ａで覆われている。
けるレジスト・プロセスを適用することに依り、配線用
のフォト・レジスト膜パターンを形成する。 （２０） エッチング・ガスを ＣＦ4 ＋（０〜１５〔％〕）Ｏ2 とするＲＩＥ法を適用することに依り、Ｎｂ変質層３８
Ａ及び下地のＮｂ層のパターニングを行う。この工程に
依ってＮｂからなる配線層３８が形成され、その表面は
配線層３８と同形状にパターニングされたＮｂ変質層３
８Ａで覆われている。
【００５１】第四実施例に依れば、グランド・プレーン
３２はＮｂ変質層３２Ａで、基部電極３４はＮｂ変質層
３４Ａで、対向電極３６はＮｂ変質層３６Ａで、配線３
８の表面はＮｂ変質層３８Ａでそれぞれ覆われていて、
集積回路の重要な部分であるジョセフソン接合の特性は
アニールに対して安定化させることができ、そして、ト
ンネル・バリヤ膜３５を構成しているＡｌが基部電極３
４中に拡散するのを有効に阻止することができる。
３２はＮｂ変質層３２Ａで、基部電極３４はＮｂ変質層
３４Ａで、対向電極３６はＮｂ変質層３６Ａで、配線３
８の表面はＮｂ変質層３８Ａでそれぞれ覆われていて、
集積回路の重要な部分であるジョセフソン接合の特性は
アニールに対して安定化させることができ、そして、ト
ンネル・バリヤ膜３５を構成しているＡｌが基部電極３
４中に拡散するのを有効に阻止することができる。
【００５２】また、Ｎｂ変質層を生成させる為に窒素を
用いた場合、その程度は判然としないが、変質層にＮｂ
Ｎが含まれる。基部電極３４上に形成したＮｂ変質層３
４ＡにＮｂＮが含まれていると、例えばギャップ電圧が
大きくなるなど、ＮｂＮの性質に起因する接合特性の向
上が期待される。
用いた場合、その程度は判然としないが、変質層にＮｂ
Ｎが含まれる。基部電極３４上に形成したＮｂ変質層３
４ＡにＮｂＮが含まれていると、例えばギャップ電圧が
大きくなるなど、ＮｂＮの性質に起因する接合特性の向
上が期待される。
【００５３】本発明に於いては、前記説明した各実施例
の他に多くの改変を行うことができる。例えば、前記各
実施例に於いては、何れも変質層を生成する為のプラズ
マ処理に窒素プラズマを用いたが、他の不活性ガス、例
えばＡｒガスを用いたプラズマで処理しても、全く同様
な結果が得られている。
の他に多くの改変を行うことができる。例えば、前記各
実施例に於いては、何れも変質層を生成する為のプラズ
マ処理に窒素プラズマを用いたが、他の不活性ガス、例
えばＡｒガスを用いたプラズマで処理しても、全く同様
な結果が得られている。
【００５４】また、プラズマ処理だけでなく、窒素やＡ
ｒなど不活性ガスのイオンを照射する処理をしても、プ
ラズマ処理の場合と全く同じＮｂ変質層が得られる。こ
の場合の条件を例示すると、 加速電圧：３００〜１０００〔ｅＶ〕 電流密度：０．２５〜１〔ｍＡ／ｃｍ2 〕 時間：１〜１０〔分〕 である。尚、前記プラズマ処理或いはイオン照射処理の
何れの場合についても、窒素ガスに他のガス、例えば、
窒素やＨｅを混合して実験したが、同様な作用及び効果
が得られた。
ｒなど不活性ガスのイオンを照射する処理をしても、プ
ラズマ処理の場合と全く同じＮｂ変質層が得られる。こ
の場合の条件を例示すると、 加速電圧：３００〜１０００〔ｅＶ〕 電流密度：０．２５〜１〔ｍＡ／ｃｍ2 〕 時間：１〜１０〔分〕 である。尚、前記プラズマ処理或いはイオン照射処理の
何れの場合についても、窒素ガスに他のガス、例えば、
窒素やＨｅを混合して実験したが、同様な作用及び効果
が得られた。
【００５５】更にまた、前記各実施例に於いては、Ｎｂ
変質層２６Ａなどを生成させる際、Ｎｂ層を形成するＤ
Ｃマグネトロン・スパッタリングを停止してからプラズ
マ処理或いはイオン照射処理を行なうものとして説明し
たが、Ｎｂ層が所要の厚さに形成される最終段階でプラ
ズマ処理、或いは、イオン照射処理を併用するかたちで
Ｎｂ変質層を生成させても良い。これは、特に、図４に
ついて説明した実施例の場合には有効であり、Ｎｂ層の
形成過程に於いて、必要な時点に所要時間のプラズマ処
理或いはイオン照射処理の過程を介在させれば良い。
変質層２６Ａなどを生成させる際、Ｎｂ層を形成するＤ
Ｃマグネトロン・スパッタリングを停止してからプラズ
マ処理或いはイオン照射処理を行なうものとして説明し
たが、Ｎｂ層が所要の厚さに形成される最終段階でプラ
ズマ処理、或いは、イオン照射処理を併用するかたちで
Ｎｂ変質層を生成させても良い。これは、特に、図４に
ついて説明した実施例の場合には有効であり、Ｎｂ層の
形成過程に於いて、必要な時点に所要時間のプラズマ処
理或いはイオン照射処理の過程を介在させれば良い。
【００５６】
【発明の効果】本発明に依るジョセフソン集積回路の製
造方法に於いては、成膜室中で超伝導Ｎｂ層を形成して
から、或いは、所要厚さの超伝導Ｎｂ層を形成する最後
の段階で、該成膜室の気密を破ることなく窒素など不活
性ガスのプラズマ処理或いはイオン照射処理を行なって
該超伝導Ｎｂ層の表面を変質層で覆う工程が含まれる。
造方法に於いては、成膜室中で超伝導Ｎｂ層を形成して
から、或いは、所要厚さの超伝導Ｎｂ層を形成する最後
の段階で、該成膜室の気密を破ることなく窒素など不活
性ガスのプラズマ処理或いはイオン照射処理を行なって
該超伝導Ｎｂ層の表面を変質層で覆う工程が含まれる。
【００５７】前記構成を採ることに依り、酸化される可
能性が大きいＮｂからなる層は、形成後、大気などに触
れる前に直ちに変質層で覆われてしまうので、その後、
大気中で取り扱っても酸化膜の生成は抑えられ、そし
て、製造途中に温度が上昇する工程があっても、Ｎｂ層
中に酸素やトンネル・バリヤを構成するＡｌなどが拡散
されることは殆どなく、超伝導臨界電流が著しく少なく
なるような事態は起こらずに安定に動作する。
能性が大きいＮｂからなる層は、形成後、大気などに触
れる前に直ちに変質層で覆われてしまうので、その後、
大気中で取り扱っても酸化膜の生成は抑えられ、そし
て、製造途中に温度が上昇する工程があっても、Ｎｂ層
中に酸素やトンネル・バリヤを構成するＡｌなどが拡散
されることは殆どなく、超伝導臨界電流が著しく少なく
なるような事態は起こらずに安定に動作する。
【００５８】また、Ｎｂ層上にＮｂＮ層を堆積させる方
法やＣＦ4 を用いたドライ・エッチングを行なった後に
窒素ガスのスパッタリング環境下に曝すなどの方法に比
較すると、その実施は格段に容易であると共に例えばＮ
ｂ−Ｃのような化合物などは生成されないから窒素を用
いた処理の効果を十分に享受することができる。
法やＣＦ4 を用いたドライ・エッチングを行なった後に
窒素ガスのスパッタリング環境下に曝すなどの方法に比
較すると、その実施は格段に容易であると共に例えばＮ
ｂ−Ｃのような化合物などは生成されないから窒素を用
いた処理の効果を十分に享受することができる。
【図１】本発明の原理を説明する為のジョセフソン集積
回路の要部切断側面図である。
回路の要部切断側面図である。
【図２】ＩC ／ＩC0と窒素プラズマ処理時に於ける印加
電圧の関係を表す線図である。
電圧の関係を表す線図である。
【図３】本発明に於ける第二実施例を説明する為のジョ
セフソン集積回路の要部切断側面図である。
セフソン集積回路の要部切断側面図である。
【図４】本発明に於ける第三実施例を説明する為のジョ
セフソン集積回路の要部切断側面図である。
セフソン集積回路の要部切断側面図である。
【図５】本発明に於ける第四実施例を説明する為のジョ
セフソン集積回路の要部切断側面図である。
セフソン集積回路の要部切断側面図である。
【図６】ジョセフソン集積回路の要部切断側面図であ
る。
る。
１ Ｓｉからなる基板 ２ Ｎｂからなる基部電極 ３ Ａｌ−ＡｌＯx からなるトンネル・バリヤ膜 ４ Ｎｂからなる対向電極 ５ ＳｉＯ2 からなる絶縁層 ６ Ｎｂからなる配線層 １１ Ｓｉ等からなる基板 １２ Ｎｂからなる配線層 １２Ａ プラズマ処理で生成させたＮｂ変質層 ２１ Ｓｉ基板 ２２ 基部電極 ２３ トンネル・バリヤ膜 ２４ 対向電極 ２５ 絶縁膜 ２６ 配線層 ２６Ａ 変質層 ２７ 配線層 ２７Ａ 変質層 ２８ 配線層
Claims (7)
- 【請求項１】成膜室中で超伝導Ｎｂ層を形成してから該
成膜室の気密を破ることなく引き続き窒素など不活性ガ
スのプラズマ処理を行って該超伝導Ｎｂ層の表面を変質
層で覆う工程が含まれてなることを特徴とするジョセフ
ソン集積回路の製造方法。 - 【請求項２】成膜室中で超伝導Ｎｂ層を形成しつつ且つ
その所定厚さの形成が終了に近い段階で窒素など不活性
ガスのプラズマ処理を併用して該超伝導Ｎｂ層の表面に
変質層を生成させる工程が含まれてなることを特徴とす
るジョセフソン集積回路の製造方法。 - 【請求項３】成膜室中で超伝導Ｎｂ層を形成してから該
成膜室の気密を破ることなく引き続き窒素など不活性ガ
スのイオン照射処理を行って該超伝導Ｎｂ層の表面を変
質層で覆う工程が含まれてなることを特徴とするジョセ
フソン集積回路の製造方法。 - 【請求項４】成膜室中で超伝導Ｎｂ層を形成しつつ且つ
その所定厚さの形成が終了に近い段階で窒素など不活性
ガスのイオン照射処理を併用して該超伝導Ｎｂ層の表面
に変質層を生成させる工程が含まれてなることを特徴と
するジョセフソン集積回路の製造方法。 - 【請求項５】超伝導Ｎｂ層の表面に変質層を生成させて
から更に超伝導Ｎｂ層を積層形成する工程が含まれてな
ることを特徴とする請求項１或いは２或いは３或いは４
記載のジョセフソン集積回路の製造方法。 - 【請求項６】超伝導Ｎｂ層の形成並びにその表面への変
質層の生成を繰り返して複数層を積層する工程が含まれ
てなることを特徴とする請求項１或いは２或いは３或い
は４記載のジョセフソン集積回路の製造方法。 - 【請求項７】前記超伝導Ｎｂ層を形成する工程が超伝導
Ｎｂ配線層を形成する工程であることを特徴とする請求
項１或いは２或いは３或いは４或いは５或いは６記載の
ジョセフソン集積回路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3210728A JPH05211355A (ja) | 1990-08-27 | 1991-08-22 | ジョセフソン集積回路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-222383 | 1990-08-27 | ||
| JP22238390 | 1990-08-27 | ||
| JP3210728A JPH05211355A (ja) | 1990-08-27 | 1991-08-22 | ジョセフソン集積回路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05211355A true JPH05211355A (ja) | 1993-08-20 |
Family
ID=26518243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3210728A Withdrawn JPH05211355A (ja) | 1990-08-27 | 1991-08-22 | ジョセフソン集積回路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05211355A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009111306A (ja) * | 2007-11-01 | 2009-05-21 | Hitachi Ltd | ジョセフソン接合を備えた電子デバイスとその製造方法 |
| JP2021535592A (ja) * | 2018-08-28 | 2021-12-16 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation | アンテナに基づく量子ビット・アニーリング法 |
| JP2021535596A (ja) * | 2018-08-28 | 2021-12-16 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation | 量子ビット・アニーリング用のアンテナ・チップの構造 |
| JP2021535593A (ja) * | 2018-08-28 | 2021-12-16 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation | アンテナ・チップを使用して量子ビットをアニールするための方法 |
-
1991
- 1991-08-22 JP JP3210728A patent/JPH05211355A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009111306A (ja) * | 2007-11-01 | 2009-05-21 | Hitachi Ltd | ジョセフソン接合を備えた電子デバイスとその製造方法 |
| JP2021535592A (ja) * | 2018-08-28 | 2021-12-16 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation | アンテナに基づく量子ビット・アニーリング法 |
| JP2021535596A (ja) * | 2018-08-28 | 2021-12-16 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation | 量子ビット・アニーリング用のアンテナ・チップの構造 |
| JP2021535593A (ja) * | 2018-08-28 | 2021-12-16 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation | アンテナ・チップを使用して量子ビットをアニールするための方法 |
| US11765986B2 (en) | 2018-08-28 | 2023-09-19 | International Business Machines Corporation | Methods for annealing qubits with an antenna chip |
| US11812671B2 (en) | 2018-08-28 | 2023-11-07 | International Business Machines Corporation | Antenna-based qubit annealing method |
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