JPH0587194B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、超伝導集積回路を陽極酸化するこ
とにより、電極の電気接続の良否の検査を行う超
伝導集積回路の良否の診断方法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

第５図は従来の超伝導集積回路の良否の診断方
法の一例を示す斜視図で、１は超伝導集積回路、
２は第１の電極、３は第２の電極、４は絶縁層も
しくは抵抗層、５は直流電源、６は電流端子、７
は電圧計、８は電圧端子である。このように、従
来の診断方法では、導通箇所あるいは絶縁箇所を
検出したい第１、第２の電極２，３間に定電流を
流し、各電極２，３間の電圧を測定することで、
検出を行つていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の診断方法において
は、 (1) 回路が微細化するにつれ、電流端子６や電圧
端子８を各電極２，３に接続することが難しく
なつてきた。

(2) １回の測定では、１対の電極２，３間の導通
もしくは絶縁しか知り得ない。したがつて、超
伝導集積回路１の全ての電極間の導通、絶縁を
検出するためには、多大な時間と手間を要す
る。

という問題点があつた。

この発明は、上記の問題点を解決するためにな
されたもので、超伝導集積回路の電極を部分的に
陽極酸化することにより、回路内の導通と絶縁を
簡単に診断できるようにした超伝導集積回路の良
否の診断方法を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る超伝導集積回路の良否の診断方
法は、半導体基板側を陽極として陽極酸化を施
し、対象とする電極の表面の酸化膜の形成状態を
判定し、超伝導グランドプレーンと電気的に接続
されるべき電極または絶縁されるべき電極となつ
ているかどうかを識別するものである。

〔作用〕

この発明においては、基板と導通している電極
が陽極として作用するので、その表面が酸化して
酸化膜が形成され、また、絶縁されている電極は
陽極として作用せず、酸化膜が形成されないた
め、酸化の程度によつて導通と絶縁の程度が診断
できる。

〔実施例〕

まず、超伝導集積回路と陽極酸化方法について
説明する。

(1) 超伝導集積回路について 第２図は超伝導集積回路を示す断面図である。
この図において、超伝導集積回路１１は半導体基
板１２上に超伝導グランドプレーン１３、絶縁層
１４、超伝導（もしくは常伝導）からなる第１、
第２の電極１５，１６で構成されている。

超伝導グランドプレーン１３は磁界の閉じ込め
およびアース電極として必要であり、ジヨセフソ
ン素子、抵抗体、配線等、他の電極を用いた回路
の構成要素は超伝導グランドプレーン１３上の絶
縁層１４を介して形成される（図示せず）。また、
超伝導グランドプレーン１３との導通が必要な第
１の電極１５と、絶縁が必要な第２の電極１６と
があり、これらの導通、絶縁が設計どおりに構成
されていることが回路の正常動作を行う上で必要
となるものである。

(2) 陽極酸化方法について 第３図は陽極酸化方法の装置を示す概略構成図
で、２１は電解槽、２２は電解液、２３，２４は
前記電解液２２に不溶な金属板、２５は直流電
源、２６は電流計、２７は電圧計である。

このように、電解液２２の中に２板の金属板２
３，２４を入れ、一方の金属板２３を直流電源２
５の陽極に、他方の金属板２４を直流電源２５の
陰極に接続する。そして、電解液２２中の水酸化
物イオンは電気的引力で陽極に接続された金属板
２３に引きつけられ、金属板２３の表面で電子を
放出し酸素を生成する。発生した酸素は金属板２
３の表面を酸化する。

このように、超伝導集積回路１１に形成された
第２図の半導体基板１２を金属板２３として用い
ると、超伝導グランドプレーン１３は半導体基板
１２と電気的に接触しているため、超伝導グラン
ドプレーン１３と導通した第１の電極１５は第３
図の金属板２３として作用し、表面に酸化膜が形
成される。逆に、超伝導グランドプレーン１３と
絶縁した第２の電極１６は、金属板２３として作
用せず、表面は酸化されない。したがつて、酸化
の程度によつて、各電極１５，１６と超伝導グラ
ンドプレーン１３との間の導通および絶縁の程度
を診断し得る。

しかし、第３図に示したような半導体基板１２
全体を電解液２２に浸す陽極酸化法では、半導体
基板１２上の全ての回路に対して破壊検査となつ
てしまい、以後の工程にはその半導体基板１２は
使えない。第４図に示すように、通常、１枚の基
板となるウエーハ３１の上には、第２図に示す第
１、第２の電極１５，１６により同一の回路を有
するチツプ３２が数十個製作される。チツプ３２
間の特性のばらつき（不良箇所の位置も含めて）
は非常に小さいことが知られている。したがつ
て、任意の１チツプ３２Ａのみをテストパターン
として抜き取り検査を行えば、破壊されるのはそ
のチツプ３２Ａのみで、他のチツプ３２について
は、以後の工程を続行させ得る。

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図で、
第３図、第４図と同一符号は同一部分を示し、４
１はゼリー状の電解液、４２は前記電解液４１に
浸漬された極細探針で、直流電源２５の負極に接
続されている。ウエーハ３１は直流電源２５の正
極に接続されて陽極を形成する。このため、直流
電源２５の通電によりウエーハ３１と導通してい
る電極（第２図の第１の電極１５相当）は陽極と
して作用して酸化膜を形成し、ウエーハ３１と絶
縁物（第２図の絶縁層１４に相当）によつて絶縁
されている電極（第２図の第２の電極１６に相
当）は酸化することがないので酸化膜は形成され
ない。

このように、チツプ３２Ａにのみゼリー状の電
解液４１を滴下し、極細探針４２の陰極を用いれ
ば、抜き取り検査も可能となる。

超伝導集積回路１１の各電極１５，１６として
は、Nbを用いた。電解液４１としては、ホウ酸
アンモニウム156g、エチレングリコール1124ml、
水760mlの混合液を用いた。電圧としは、20V程
度を印加した。そして、電極材料としては、酸化
されやすい金属に限定される。電解液４１として
は、水溶液のイオン濃度を向上させ、ウエーハ３
１（基板）との濡れが良いものならば広く使用で
きる。電圧としては、表面から適度に酸化される
値を選ぶ。

なお、Nbの場合、超伝導グランドプレーン１
３と完全に導通していれば、20Vで400Å程度の
酸化膜が形成される。

次に陽極酸化膜の判定について述べる。

通常、超伝導集積回路１１に用いられる数百
nm程度の厚みの酸化膜は、その表面で外部から
の光を一部通過し、一部反射する。透過光は酸化
膜と金属電極との境界面で反射され、酸化膜の表
面での反射光と干渉し酸化膜の厚みに応じた色を
呈する。したがつて、色の有無により酸化膜のあ
るところとないところとの判別ができる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明は、半導体基板側
を陽極として陽極酸化を施し、対象とする電極の
表面の酸化膜の形成状態を判定し、超伝導グラン
ドプレーンと電気的に接続されるべき電極または
絶縁されるべき電極となつているかどうかを識別
するので、超伝導集積回路の導通不良および絶縁
不良箇所を回路全体にわたつて一括して診断でき
るため、検査が簡単で経済的である利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第
２図は超伝導集積回路の一例を示す断面図、第３
図は陽極酸化方法の説明図、第４図はウエーハと
チツプの形状を示した図、第５図は従来の超伝導
集積回路の診断方法を示す斜視図である。 図中、１１は超伝導集積回路、１２は半導体基
板、１３は超伝導グランドプレーン、１４は絶縁
層、１５は第１の電極、１６は第２の電極、２１
は電解槽、２２は電解液、２３，２４は金属板、
２５は直流電源、３１はウエーハ、３２はチツ
プ、３２Ａは任意のチツプ、４１は電解液、４２
は極細探針である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体基板上に、この半導体基板と導通する
   超伝導グランドプレーンが形成され、この超伝導
   グランドプレーンと電気的に接続されるべき電極
   と電気的に絶縁されるべき電極とが形成された超
   伝導集積回路の良否の診断方法において、前記半
   導体基板側を陽極として陽極酸化を施し、対象と
   する電極の表面の酸化膜の形成状態を判定し、前
   記超伝導グランドプレーンと電気的に接続される
   べき電極または絶縁されるべき電極となつている
   かどうかを識別することを特徴とする超伝導集積
   回路の良否の診断方法。