JPH0685337A - 段差型ジョセフソン素子の製造方法 - Google Patents
段差型ジョセフソン素子の製造方法Info
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- JPH0685337A JPH0685337A JP4233975A JP23397592A JPH0685337A JP H0685337 A JPH0685337 A JP H0685337A JP 4233975 A JP4233975 A JP 4233975A JP 23397592 A JP23397592 A JP 23397592A JP H0685337 A JPH0685337 A JP H0685337A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】基板上の任意の位置に、所望の形状を持つ段差
を簡単な方法で形成する。 【構成】基板上にこの基板とは異なる基板材料のスパッ
タ膜を形成し、フォトレジストを塗布乾燥した後、所望
の形状にパターニングし、さらにスパッタ膜の不要部分
を選択エッチング除去した後、フォトレジストを除去し
てスパッタ膜による段差を有する基板上に、超電導薄膜
を形成するものであり、このように互いに異なる二つの
基板材料の組み合わせと選択エッチング法を利用して、
スパッタ膜による急角度の段差を持つ基板を作製し、そ
の上に超電導体の薄膜を形成するものであるから、製造
方法が極めて簡単である上に、基板表面の任意の個所に
所望の形状を持つ段差を精度よく容易に形成することが
できる。
を簡単な方法で形成する。 【構成】基板上にこの基板とは異なる基板材料のスパッ
タ膜を形成し、フォトレジストを塗布乾燥した後、所望
の形状にパターニングし、さらにスパッタ膜の不要部分
を選択エッチング除去した後、フォトレジストを除去し
てスパッタ膜による段差を有する基板上に、超電導薄膜
を形成するものであり、このように互いに異なる二つの
基板材料の組み合わせと選択エッチング法を利用して、
スパッタ膜による急角度の段差を持つ基板を作製し、そ
の上に超電導体の薄膜を形成するものであるから、製造
方法が極めて簡単である上に、基板表面の任意の個所に
所望の形状を持つ段差を精度よく容易に形成することが
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は段差型ジョセフソン素子
の製造方法に関する。
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導体を使用したジョセフソン素子を
形成するジョセフソン接合の形は、大別してトンネル接
合型、ブリッジ型、点接触型などがあるが、トンネル接
合型を除いてこれらに共通する点は、電極間に弱い超電
導結合があることである。これを総称して弱結合（ｗｅ
ｅｋ ｌｉｎｋ）と呼んでいる。
形成するジョセフソン接合の形は、大別してトンネル接
合型、ブリッジ型、点接触型などがあるが、トンネル接
合型を除いてこれらに共通する点は、電極間に弱い超電
導結合があることである。これを総称して弱結合（ｗｅ
ｅｋ ｌｉｎｋ）と呼んでいる。
【０００３】ところで、近年、弱結合型として段差を利
用したジョセフソン素子が多く研究されている。これは
基板上に段差を付け、その上に超電導膜を形成すること
により、段差部分が弱結合となり、ジョセフソン素子を
得るものである。この段差型ジョセフソン素子の基板上
に段差を形成する方法は、例えば、単結晶ＭｇＯの基板
の劈開部分を利用する方法、または、フォトレジストや
Ｎｂをマスクとして、ＭｇＯ基板上にパターニングし、
Ａｒイオンミリング装置や反応性イオンエッチング（Ｒ
ＩＥ）装置などを用いて、ドライエッチングによりＭｇ
Ｏ基板をエッチングする方法や、もしくは湿式エッチン
グによってＭｇＯ基板をエッチングする方法などが一般
に知られている。
用したジョセフソン素子が多く研究されている。これは
基板上に段差を付け、その上に超電導膜を形成すること
により、段差部分が弱結合となり、ジョセフソン素子を
得るものである。この段差型ジョセフソン素子の基板上
に段差を形成する方法は、例えば、単結晶ＭｇＯの基板
の劈開部分を利用する方法、または、フォトレジストや
Ｎｂをマスクとして、ＭｇＯ基板上にパターニングし、
Ａｒイオンミリング装置や反応性イオンエッチング（Ｒ
ＩＥ）装置などを用いて、ドライエッチングによりＭｇ
Ｏ基板をエッチングする方法や、もしくは湿式エッチン
グによってＭｇＯ基板をエッチングする方法などが一般
に知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のジョセ
フソン素子の基板上に段差を形成する方法は、次のよう
な問題がある。ＭｇＯ単結晶基板の劈開部分を利用する
方法は、段差を形成する場所や段差形状を任意に制御す
ることができない。また、フォトレジストやＮｂをマス
クとして、ＭｇＯ基板をドライエッチングする方法は、
フォトレジストの選択やミリング条件、もしくはＲＩＥ
のエッチング条件の設定などに、多くの予備実験による
検討が必要になる。フォトレジストやＮｂなどのマスク
を用いるとき、条件設定を適切にしないと所望の段差形
状が得られないのは、ミリングやＲＩＥによるエッチン
グの際、フォトレジストやＮｂなどのマスク材料も同時
にエッチングされるので、段差の形状が２段形状になる
とか、段差角度を数度〜十数度しか形成することができ
ないなどの不都合が生ずるからである。
フソン素子の基板上に段差を形成する方法は、次のよう
な問題がある。ＭｇＯ単結晶基板の劈開部分を利用する
方法は、段差を形成する場所や段差形状を任意に制御す
ることができない。また、フォトレジストやＮｂをマス
クとして、ＭｇＯ基板をドライエッチングする方法は、
フォトレジストの選択やミリング条件、もしくはＲＩＥ
のエッチング条件の設定などに、多くの予備実験による
検討が必要になる。フォトレジストやＮｂなどのマスク
を用いるとき、条件設定を適切にしないと所望の段差形
状が得られないのは、ミリングやＲＩＥによるエッチン
グの際、フォトレジストやＮｂなどのマスク材料も同時
にエッチングされるので、段差の形状が２段形状になる
とか、段差角度を数度〜十数度しか形成することができ
ないなどの不都合が生ずるからである。
【０００５】一方、湿式エッチングする方法は、一般に
等方性エッチングであるから、マスク材の下側がエッチ
ングされるアンダーエッチングを起こし、寸法維持が困
難になるとともに、段差角度も数度程度の角度しか得ら
れないなどの難点がある。現在のところ、ドライエッチ
ングや湿式エッチングで大きな段差角度は得られていな
いが、この段差角度は、４５°以上でなければ、ジョセ
フソン接合を得ることができない。
等方性エッチングであるから、マスク材の下側がエッチ
ングされるアンダーエッチングを起こし、寸法維持が困
難になるとともに、段差角度も数度程度の角度しか得ら
れないなどの難点がある。現在のところ、ドライエッチ
ングや湿式エッチングで大きな段差角度は得られていな
いが、この段差角度は、４５°以上でなければ、ジョセ
フソン接合を得ることができない。
【０００６】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、段差型ジョセフソン素子を製造する
に当たり、基板上の任意の位置に、所望の形状を持つ段
差を、湿式エッチング法により比較的簡単に形成する方
法を提供することにある。
あり、その目的は、段差型ジョセフソン素子を製造する
に当たり、基板上の任意の位置に、所望の形状を持つ段
差を、湿式エッチング法により比較的簡単に形成する方
法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の段差型ジョセフソン素子の製造方法は、
基板上の一主面にこの基板とは異なる基板材料のスパッ
タ膜を形成し、次いでフォトレジストを塗布乾燥した後
所望の形状にパターニングし、さらにスパッタ膜のみエ
ッチング可能なエッチング液を用いて、スパッタ膜の不
要部分を選択エッチング除去した後、フォトレジストを
除去してスパッタ膜による段差を有する基板上に、超電
導薄膜を形成するものである。
めに、本発明の段差型ジョセフソン素子の製造方法は、
基板上の一主面にこの基板とは異なる基板材料のスパッ
タ膜を形成し、次いでフォトレジストを塗布乾燥した後
所望の形状にパターニングし、さらにスパッタ膜のみエ
ッチング可能なエッチング液を用いて、スパッタ膜の不
要部分を選択エッチング除去した後、フォトレジストを
除去してスパッタ膜による段差を有する基板上に、超電
導薄膜を形成するものである。
【０００８】
【作用】本発明の方法は上記のように、基板上の一主面
に、この基板材料とは異なり、しかも基板単独としても
使用可能な材料のスパッタ膜を形成してパターニングし
た後、スパッタ膜のみエッチングする選択エッチングを
行なうことにより、基板上には残余のスパッタ膜により
急角度の段差が形成される。この段差は上記のように極
めて簡単な方法で形成され、基板表面の任意の個所に精
度よく容易に形成することができる。
に、この基板材料とは異なり、しかも基板単独としても
使用可能な材料のスパッタ膜を形成してパターニングし
た後、スパッタ膜のみエッチングする選択エッチングを
行なうことにより、基板上には残余のスパッタ膜により
急角度の段差が形成される。この段差は上記のように極
めて簡単な方法で形成され、基板表面の任意の個所に精
度よく容易に形成することができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき説明する。図
１（ａ）〜（ｅ）は、ジョセフソン素子の段差を形成す
る本発明の方法における工程図を示すものである。ま
ず、基板１上に基板１とは異なる材料の薄膜を所望の厚
さにスパッタ形成する。スパッタ形成する膜は、それ自
体単独に基板として使用可能な材料を用いる。ここで
は、ＳｒＴｉＯ3 基板［（１００）または（１１０）］
１上に、ＲＦマグネトロンスパッタ法により、ＭｇＯの
スパッタ膜２を約２０００Åの厚さに成膜する例を示
す。基板１の括弧内表示は結晶方位を表わす。スパッタ
条件は、基板温度６５０℃，ＡｒとＯ2 の混合ガスを用
い、そのガス圧力を１．０Ｐａとする［図１（ａ）］。
１（ａ）〜（ｅ）は、ジョセフソン素子の段差を形成す
る本発明の方法における工程図を示すものである。ま
ず、基板１上に基板１とは異なる材料の薄膜を所望の厚
さにスパッタ形成する。スパッタ形成する膜は、それ自
体単独に基板として使用可能な材料を用いる。ここで
は、ＳｒＴｉＯ3 基板［（１００）または（１１０）］
１上に、ＲＦマグネトロンスパッタ法により、ＭｇＯの
スパッタ膜２を約２０００Åの厚さに成膜する例を示
す。基板１の括弧内表示は結晶方位を表わす。スパッタ
条件は、基板温度６５０℃，ＡｒとＯ2 の混合ガスを用
い、そのガス圧力を１．０Ｐａとする［図１（ａ）］。
【００１０】次に、このスパッタ膜２の上に、例えば東
京応化工業社製の商品名ＯＦＰＲ−８００などのフォト
レジスト３を塗布乾燥後、これを所望の形状にパターニ
ングする。ポストベーク温度は１５０℃である［図１
（ｂ）］。次いで、フォトレジスト３によりマスキング
されていない部分を、５％リン酸（Ｈ3 ＰＯ4 ）エッチ
ング液を用い、エッチング液温度９０℃，エッチング時
間数秒のエッチングを行なう。その結果、ＭｇＯのスパ
ッタ膜２のみエッチングされ、ＳｒＴｉＯ3 基板１はエ
ッチングされない選択エッチングが行なわれ、スパッタ
膜２の不要な部分のみが除去される。この選択エッチン
グは、上記のように基板１を溶解させることなく、スパ
ッタ膜２だけを溶解させるエッチング液を使用して行な
うエッチング方法である［図１（ｃ）］。
京応化工業社製の商品名ＯＦＰＲ−８００などのフォト
レジスト３を塗布乾燥後、これを所望の形状にパターニ
ングする。ポストベーク温度は１５０℃である［図１
（ｂ）］。次いで、フォトレジスト３によりマスキング
されていない部分を、５％リン酸（Ｈ3 ＰＯ4 ）エッチ
ング液を用い、エッチング液温度９０℃，エッチング時
間数秒のエッチングを行なう。その結果、ＭｇＯのスパ
ッタ膜２のみエッチングされ、ＳｒＴｉＯ3 基板１はエ
ッチングされない選択エッチングが行なわれ、スパッタ
膜２の不要な部分のみが除去される。この選択エッチン
グは、上記のように基板１を溶解させることなく、スパ
ッタ膜２だけを溶解させるエッチング液を使用して行な
うエッチング方法である［図１（ｃ）］。
【００１１】次の工程では、フォトレジスト３を反応性
イオンエッチング（ＲＩＥ）装置により剥離エッチング
する。エッチング条件は、ＲＦ出力４０Ｗ，エッチング
時間１０分，使用ガスはＯ2 ，ガス圧力は０．１Ｔｏｏ
ｒである。その結果、基板１上に、スパッタ膜２がパタ
ーニングされた状態で残り、角度約７０°，高さ２００
０Åの段差部４を持つ基板１を高精度に得ることができ
る［図１（ｄ）］。
イオンエッチング（ＲＩＥ）装置により剥離エッチング
する。エッチング条件は、ＲＦ出力４０Ｗ，エッチング
時間１０分，使用ガスはＯ2 ，ガス圧力は０．１Ｔｏｏ
ｒである。その結果、基板１上に、スパッタ膜２がパタ
ーニングされた状態で残り、角度約７０°，高さ２００
０Åの段差部４を持つ基板１を高精度に得ることができ
る［図１（ｄ）］。
【００１２】次に、以上のようにして得られた段差部４
を有する基板１上に、ＲＦマグネトロンスパッタ法によ
り、ＹＢａ2 Ｃｕ3 ＯY ［（ｙは超電導体に含まれる酸
素量）以下、ＹＢＣＯとする］の酸化物超電導薄膜５を
２０００Åの膜厚にスパッタする。このときのスパッタ
条件は、基板温度６５０℃，ＡｒとＯ2 の混合ガス圧
０．５Ｐａ，スパッタ時間は約２０分である。また、超
電導体は、上記の他に、ＬｎＢａ2 Ｃｕ3 ＯY （Ｌｎは
Ｌａ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙ
ｂ，Ｌｕの少なくとも一つ、ｙは超電導体に含まれる酸
素量）もしくは、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系（以
下、ＢＳＣＣＯとする）の２２１２相または２２２３相
の酸化物超電導薄膜を用いることができる。続いて前述
のフォトレジストＯＦＰＲ−８００を用いて、フォトリ
ソパターニング法により、ＹＢＣＯ膜５をブリッジパタ
ーンに微細加工し、さらにＡｕの電極６を蒸着により形
成する［図１（ｅ）］。
を有する基板１上に、ＲＦマグネトロンスパッタ法によ
り、ＹＢａ2 Ｃｕ3 ＯY ［（ｙは超電導体に含まれる酸
素量）以下、ＹＢＣＯとする］の酸化物超電導薄膜５を
２０００Åの膜厚にスパッタする。このときのスパッタ
条件は、基板温度６５０℃，ＡｒとＯ2 の混合ガス圧
０．５Ｐａ，スパッタ時間は約２０分である。また、超
電導体は、上記の他に、ＬｎＢａ2 Ｃｕ3 ＯY （Ｌｎは
Ｌａ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙ
ｂ，Ｌｕの少なくとも一つ、ｙは超電導体に含まれる酸
素量）もしくは、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系（以
下、ＢＳＣＣＯとする）の２２１２相または２２２３相
の酸化物超電導薄膜を用いることができる。続いて前述
のフォトレジストＯＦＰＲ−８００を用いて、フォトリ
ソパターニング法により、ＹＢＣＯ膜５をブリッジパタ
ーンに微細加工し、さらにＡｕの電極６を蒸着により形
成する［図１（ｅ）］。
【００１３】以上の工程において、図１（ｄ）で選択エ
ッチングにより得られる段差部４の高さは、はじめに形
成したＭｇＯのスパッタ膜２の膜厚に等しくなる。した
がって、段差部４の高さはスパッタ膜２の膜厚を制御す
ること、例えばスパッタ時間を制御することにより、容
易に所望の寸法にすることができる。そして段差部４に
急角度の段差を付与することができるのは、選択エッチ
ングによる効果であり、第一に深さ方向のエッチングが
抑制され、第二にフォトレジスト３とスパッタ膜２との
密着性が大きいために、エッチング液の染み込みが少な
いからであり、互いに異なる二つの基板材料を用いて、
選択エッチングを行なうところに、本発明における段差
形成方法の特徴がある。
ッチングにより得られる段差部４の高さは、はじめに形
成したＭｇＯのスパッタ膜２の膜厚に等しくなる。した
がって、段差部４の高さはスパッタ膜２の膜厚を制御す
ること、例えばスパッタ時間を制御することにより、容
易に所望の寸法にすることができる。そして段差部４に
急角度の段差を付与することができるのは、選択エッチ
ングによる効果であり、第一に深さ方向のエッチングが
抑制され、第二にフォトレジスト３とスパッタ膜２との
密着性が大きいために、エッチング液の染み込みが少な
いからであり、互いに異なる二つの基板材料を用いて、
選択エッチングを行なうところに、本発明における段差
形成方法の特徴がある。
【００１４】以上のように、本発明の方法は、はじめに
基板１にこれとは異なる基板材料の膜を形成することに
あり、ＳｒＴｉＯ3 基板［（１００）または（１１
０）］１上に、ＭｇＯのスパッタ膜２を成膜する例を述
べたが、ＳｒＴｉＯ3 とＭｇＯはいずれも基板として単
独に使用可能な材料であるから、選択エッチングを行な
う本発明の方法によれば、基板１とスパッタ膜２との関
係を上記と逆にすることも可能である。即ち基板１をＭ
ｇＯ［（１００）または（１１０）］とし、その上にＳ
ｒＴｉＯ3 のスパッタ膜２を成膜し、その後は基本的に
図１（ｂ）〜（ｄ）に示すのと同様の手順により、基板
１上に大きな角度を持つ段差部４を形成することができ
る。
基板１にこれとは異なる基板材料の膜を形成することに
あり、ＳｒＴｉＯ3 基板［（１００）または（１１
０）］１上に、ＭｇＯのスパッタ膜２を成膜する例を述
べたが、ＳｒＴｉＯ3 とＭｇＯはいずれも基板として単
独に使用可能な材料であるから、選択エッチングを行な
う本発明の方法によれば、基板１とスパッタ膜２との関
係を上記と逆にすることも可能である。即ち基板１をＭ
ｇＯ［（１００）または（１１０）］とし、その上にＳ
ｒＴｉＯ3 のスパッタ膜２を成膜し、その後は基本的に
図１（ｂ）〜（ｄ）に示すのと同様の手順により、基板
１上に大きな角度を持つ段差部４を形成することができ
る。
【００１５】ただ、この場合は図１（ｃ）の工程におけ
る選択エッチング液が異なる。このとき用いる選択エッ
チング液は、前述のリン酸とは逆に、ＭｇＯを溶解する
ことなく、ＳｒＴｉＯ3 を溶解するものでなければなら
ないので、選択エッチング液として２０％フッ酸（Ｈ
Ｆ）を使用し、エッチング液温度は室温，エッチング時
間を数十秒としてエッチングを行なう。その他は図１
（ａ）〜（ｅ）に示すのと全く同様の工程を経て、例え
ば段差高さ２０００Å，段差高さ約７０°を有する段差
型ジョセフソン素子を得ることができる。
る選択エッチング液が異なる。このとき用いる選択エッ
チング液は、前述のリン酸とは逆に、ＭｇＯを溶解する
ことなく、ＳｒＴｉＯ3 を溶解するものでなければなら
ないので、選択エッチング液として２０％フッ酸（Ｈ
Ｆ）を使用し、エッチング液温度は室温，エッチング時
間を数十秒としてエッチングを行なう。その他は図１
（ａ）〜（ｅ）に示すのと全く同様の工程を経て、例え
ば段差高さ２０００Å，段差高さ約７０°を有する段差
型ジョセフソン素子を得ることができる。
【００１６】図２は以上の工程により得られた段差型ジ
ョセフソン素子の形状を表わす斜視図であり、図１
（ａ）〜（ｅ）と共通部分に同一符号を用いてある。図
３は図２に示した段差型ジョセフソン素子に、１２ＧＨ
ｚのマイクロ波を印加したときの電流−電圧特性線図で
ある。図３中の特性線（イ）はマイクロ波印加前、特性
線（ロ）はマイクロ波印加後を表わしている。図３から
わかるように、マイクロ波印加により階段状のステップ
（シャピロステップ）が観測される。
ョセフソン素子の形状を表わす斜視図であり、図１
（ａ）〜（ｅ）と共通部分に同一符号を用いてある。図
３は図２に示した段差型ジョセフソン素子に、１２ＧＨ
ｚのマイクロ波を印加したときの電流−電圧特性線図で
ある。図３中の特性線（イ）はマイクロ波印加前、特性
線（ロ）はマイクロ波印加後を表わしている。図３から
わかるように、マイクロ波印加により階段状のステップ
（シャピロステップ）が観測される。
【００１７】表１にＹＢＣＯ系とＢＳＣＣＯ系の酸化物
超電導薄膜と、各種基板およびスパッタ膜との組み合わ
せによる段差型ジョセフソン素子について、ＪC （７７
Ｋにおける臨界電流密度）とジョセフソン特性（７７Ｋ
におけるシャピロステップ出力）を求めた結果を示す。
表１中の◎はシャピロステップ出力大，○はシャピロス
テップ出力中，△はシャピロステップ出力小なることを
表わす。
超電導薄膜と、各種基板およびスパッタ膜との組み合わ
せによる段差型ジョセフソン素子について、ＪC （７７
Ｋにおける臨界電流密度）とジョセフソン特性（７７Ｋ
におけるシャピロステップ出力）を求めた結果を示す。
表１中の◎はシャピロステップ出力大，○はシャピロス
テップ出力中，△はシャピロステップ出力小なることを
表わす。
【００１８】
【表１】 次に、本発明の方法により得られた段差型ジョセフソン
素子を用いて超電導量子干渉素子（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ
ｕｃｔｉｎｇ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎ
ｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ，ＳＱＵＩＤと略す）を作製し、そ
の動作を調べた。図４は図２と共通部分に同一符号を用
い、基板１の段差部４の高さ２０００Å，段差角度約７
０°，酸化物超電導薄膜５の膜厚２０００Å，ブリッジ
幅（細くくびれた部分）５μｍの段差形状を持つジョセ
フソン素子７を２個配置し構成したＳＱＵＩＤの形状を
表わす斜視図である。これに直流電流を流し、外部磁場
に対するＳＱＵＩＤの出力電圧特性［（Ｖ−Φ）特性］
を測定し、その結果を図５に示す。図５から、ＳＱＵＩ
Ｄの動作を確認するとともに、磁場感度１０-7であるこ
とがわかった。
素子を用いて超電導量子干渉素子（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ
ｕｃｔｉｎｇ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎ
ｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ，ＳＱＵＩＤと略す）を作製し、そ
の動作を調べた。図４は図２と共通部分に同一符号を用
い、基板１の段差部４の高さ２０００Å，段差角度約７
０°，酸化物超電導薄膜５の膜厚２０００Å，ブリッジ
幅（細くくびれた部分）５μｍの段差形状を持つジョセ
フソン素子７を２個配置し構成したＳＱＵＩＤの形状を
表わす斜視図である。これに直流電流を流し、外部磁場
に対するＳＱＵＩＤの出力電圧特性［（Ｖ−Φ）特性］
を測定し、その結果を図５に示す。図５から、ＳＱＵＩ
Ｄの動作を確認するとともに、磁場感度１０-7であるこ
とがわかった。
【００１９】
【発明の効果】段差型ジョセフソン素子の基板に段差を
形成する手段として、従来用いていたエッチング法は、
段差形状が不安定であり、所望の個所に段差を形成する
ことができなかったが、本発明によれば、まず基板表面
に、この基板とは異なるが基板としても使用することが
できる材料のスパッタ膜を付け、フォトレジストを用い
てパターニングした後、選択エッチングによりスパッタ
膜の不要部分を除去し、フォトレジストを除去すること
によって、スパッタ膜厚に等しい段差を持つ基板を得る
ことができる。即ち、互いに異なる二つの基板材料の組
み合わせと選択エッチング法を利用して、基板上の任意
の位置に、所望の形を持つ段差を確実に精度良く形成す
ることが、簡単かつ容易に可能である。したがって、そ
の上に成膜する超電導薄膜を備えた段差型ジョセフソン
素子の特性も安定する。
形成する手段として、従来用いていたエッチング法は、
段差形状が不安定であり、所望の個所に段差を形成する
ことができなかったが、本発明によれば、まず基板表面
に、この基板とは異なるが基板としても使用することが
できる材料のスパッタ膜を付け、フォトレジストを用い
てパターニングした後、選択エッチングによりスパッタ
膜の不要部分を除去し、フォトレジストを除去すること
によって、スパッタ膜厚に等しい段差を持つ基板を得る
ことができる。即ち、互いに異なる二つの基板材料の組
み合わせと選択エッチング法を利用して、基板上の任意
の位置に、所望の形を持つ段差を確実に精度良く形成す
ることが、簡単かつ容易に可能である。したがって、そ
の上に成膜する超電導薄膜を備えた段差型ジョセフソン
素子の特性も安定する。
【図１】（ａ）は基板表面にこの基板とは異なる基板材
料のスパッタ膜を形成した状態、（ｂ）はその上にフォ
トレジストを塗布乾燥後パターニングした状態、（ｃ）
は選択エッチングによりスパッタ膜の不要部分を除去し
た状態、（ｄ）はフォトレジストを除去した状態、
（ｅ）はその上に超電導薄膜を形成し電極を取り付けた
状態を示す本発明の方法における工程図。
料のスパッタ膜を形成した状態、（ｂ）はその上にフォ
トレジストを塗布乾燥後パターニングした状態、（ｃ）
は選択エッチングによりスパッタ膜の不要部分を除去し
た状態、（ｄ）はフォトレジストを除去した状態、
（ｅ）はその上に超電導薄膜を形成し電極を取り付けた
状態を示す本発明の方法における工程図。
【図２】本発明の方法により作製した段差型ジョセフソ
ン素子の形状を示す斜視図。
ン素子の形状を示す斜視図。
【図３】本発明の方法により作製した段差型ジョセフソ
ン素子の電流−電圧特性線図
ン素子の電流−電圧特性線図
【図４】本発明の方法により作製した超電導量子干渉素
子の形状を示す斜視図。
子の形状を示す斜視図。
【図５】本発明の方法により作製した超電導量子干渉素
子の出力電圧特性線図
子の出力電圧特性線図
１ 基板 ２ スパッタ膜 ３ フォトレジスト ４ 段差部 ５ 酸化物超電導薄膜 ６ 電極 ７ ジョセフソン素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 浩 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 津田 孝一 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 向江 和郎 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】基板上の一主面にこの基板とは異なる基板
材料のスパッタ膜を形成し、次いでフォトレジストを塗
布乾燥した後所望の形状にパターニングし、さらにスパ
ッタ膜のみエッチング可能なエッチング液を用いてスパ
ッタ膜の不要部分を選択エッチング除去した後、フォト
レジストを除去して残余のスパッタ膜による段差を有す
る基板上に、超電導薄膜を形成することを特徴とする段
差型ジョセフソン素子の製造方法。 - 【請求項２】請求項１記載の方法において、基板はＳｒ
ＴｉＯ3 ［（１００）または（１１０）］，スパッタ膜
はＭｇＯであることを特徴とする段差型ジョセフソン素
子の製造方法。 - 【請求項３】請求項１記載の方法において、基板はＭｇ
Ｏ［（１００）または（１１０）］，スパッタ膜はＳｒ
ＴｉＯ3 であることを特徴とする段差型ジョセフソン素
子の製造方法。 - 【請求項４】請求項１ないし３記載の方法において、超
電導薄膜はＬｎＢａ 2 Ｃｕ3 ＯY （ＬｎはＹ，Ｌａ，Ｓ
ｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ
の少なくとも一つ、ｙは超電導体に含まれる酸素量）で
あることを特徴とする段差型ジョセフソン素子の製造方
法。 - 【請求項５】請求項１ないし３記載の方法において、超
電導薄膜はＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系の２２１２相
または２２２３相であることを特徴とする段差型ジョセ
フソン素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4233975A JPH0685337A (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | 段差型ジョセフソン素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4233975A JPH0685337A (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | 段差型ジョセフソン素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0685337A true JPH0685337A (ja) | 1994-03-25 |
Family
ID=16963574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4233975A Pending JPH0685337A (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | 段差型ジョセフソン素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0685337A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0923029A (ja) * | 1993-11-29 | 1997-01-21 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 高温超伝導ジョセフソン素子の製造方法 |
| US7365271B2 (en) | 2003-12-31 | 2008-04-29 | Superpower, Inc. | Superconducting articles, and methods for forming and using same |
| US7417192B2 (en) | 2004-09-22 | 2008-08-26 | Superpower, Inc. | Superconductor components |
| US7972744B2 (en) | 2004-09-28 | 2011-07-05 | GM Global Technology Operations LLC | Fuel cell assembly |
-
1992
- 1992-09-02 JP JP4233975A patent/JPH0685337A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0923029A (ja) * | 1993-11-29 | 1997-01-21 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 高温超伝導ジョセフソン素子の製造方法 |
| US7365271B2 (en) | 2003-12-31 | 2008-04-29 | Superpower, Inc. | Superconducting articles, and methods for forming and using same |
| US7417192B2 (en) | 2004-09-22 | 2008-08-26 | Superpower, Inc. | Superconductor components |
| US7972744B2 (en) | 2004-09-28 | 2011-07-05 | GM Global Technology Operations LLC | Fuel cell assembly |
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