JPH1041557A - Superconducting plane circuit and its manufacture - Google Patents

Superconducting plane circuit and its manufacture

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JPH1041557A
JPH1041557A JP9096293A JP9629397A JPH1041557A JP H1041557 A JPH1041557 A JP H1041557A JP 9096293 A JP9096293 A JP 9096293A JP 9629397 A JP9629397 A JP 9629397A JP H1041557 A JPH1041557 A JP H1041557A
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superconductor
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wiring
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the occurrence of heat and also, avoid the process deterioration of a superconductor wiring. SOLUTION: A dielectric layer with a specified thickness is interposed between the superconducting wirings 3-9 and metallic contacts 10 and 11 for supplying these superconductor wirings 3-9 with signals or taking out signals from these superconducting wirings 3-9. Since the dielectric layer with a specified thickness is interposed between the superconductive wirings 3-9 and the metallic wirings, both are coupled in capacity, and the effective power consumption becomes zero. Accordingly, the heat generation at the junction does not occur at all, and because the metallic contacts 10 and 11 and the superconducting wirings 3-9 are out of contact, it does not need heat-treatment at high temperature, and the process deterioration accompanying this does not occur.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高温超伝導体から
なる薄膜状の配線(以下「超伝導体配線」と言う)を有
する超伝導平面回路及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting planar circuit having a thin-film wiring made of a high-temperature superconductor (hereinafter referred to as "superconductor wiring") and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、マイクロ波集積回路などの超伝導
平面回路のチップ内配線に、Y−B−C−O系の高温超
伝導体(HTS;high temperature superconductor )
からなる超伝導体配線を用いる試みがなされている。H
TSの電気抵抗がきわめて小さい(但し超伝導状態のと
き)ため、信号損失の大幅な低下や周波数応答性の向上
など、金属配線にない優れた特性が得られるからであ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, a YBCO-based high temperature superconductor (HTS) has been used for wiring in a chip of a superconducting planar circuit such as a microwave integrated circuit.
Attempts have been made to use superconductor wiring consisting of H
This is because the electrical resistance of the TS is extremely small (however, in the superconducting state), so that excellent characteristics not found in metal wiring, such as a significant reduction in signal loss and an improvement in frequency response, can be obtained.

【0003】ところで、超伝導体配線の利用は限定的で
あり、他の配線類は依然として常伝導体(すなわち金
属)であるから、必然的に両者の接続(コンタクト)を
要するが、両者を単純に接続しただけでは、接触抵抗が
大きく(注1)使用に耐えないうえ、結合が弱く(注
2)はがれやすいという不都合があった。注1:超伝導
体材料のキャリア濃度が金属材料に比べて1桁以上少な
く、両者の接触界面に電気的な障壁が生じるため。注
2:超伝導体配線と金属コンタクトがファンデルワール
ス力(二つの中性の安定な分子の間に働く分子間力)で
つながっているに過ぎないため。
The use of superconductor wiring is limited, and other wirings are still normal conductors (ie, metal). Therefore, connection (contact) of both wirings is inevitably required. However, there is an inconvenience that the contact resistance is too high (Note 1), the connection is weak, and the connection is weak (Note 2). Note 1: The carrier concentration of the superconductor material is one order of magnitude lower than that of the metal material, and an electrical barrier occurs at the contact interface between the two. Note 2: Superconductor wiring and metal contacts are connected only by van der Waals force (intermolecular force acting between two neutral stable molecules).

【0004】かかる不都合を解決した従来技術として、
例えば、特開平6−232462号公報には、超伝導体
配線と金属コンタクトの間に金(Au)とゲルマニウム
(Ge)の合金を挟み込み、400℃の加熱処理を5分
間施してGeを超伝導体配線に拡散させることにより、
接合強度の向上と接触抵抗の低減(同公報によれば1×
10-7Ω・cm2 )を達成できることが記載されている。
[0004] As a prior art which has solved such inconvenience,
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-232462 discloses that an alloy of gold (Au) and germanium (Ge) is interposed between a superconductor wiring and a metal contact, and a heat treatment at 400 ° C. is performed for 5 minutes to superconduct Ge. By spreading to body wiring,
Improvement of bonding strength and reduction of contact resistance (according to the publication, 1 ×
It is described that 10 −7 Ω · cm 2 ) can be achieved.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来技術にあっては、接触抵抗を低減できるとしても、
その達成値は超伝導体配線の電気抵抗(限りなくゼロに
近い)に比べて依然大きく、特に、信号電流が大きい用
途(例えば、通信機器の送信段に用いられる周波数フィ
ルタ)では、電流の2乗と接触抵抗の積(電力)に比例
した熱を発生するため、この熱によって超伝導状態(電
気抵抗ゼロの状態)を維持できなくなるという重大な問
題点がある。
However, in the prior art, even if the contact resistance can be reduced,
The achieved value is still higher than the electrical resistance of the superconductor wiring (infinitely close to zero), and especially in applications where the signal current is large (for example, a frequency filter used in the transmission stage of communication equipment), the current value is 2%. Since heat is generated in proportion to the product (power) of the power and the contact resistance, there is a serious problem that a superconducting state (a state of zero electric resistance) cannot be maintained by the heat.

【0006】また、従来技術にあっては、高温熱処理を
必要とするため、超伝導体配線のプロセス劣化を否定で
きないという問題点もある。そこで、本発明は、熱の発
生を抑えると共に超伝導体配線のプロセス劣化を回避す
ることを目的とする。
Further, in the prior art, since high-temperature heat treatment is required, there is a problem that the process deterioration of the superconductor wiring cannot be denied. Accordingly, an object of the present invention is to suppress the generation of heat and to avoid the process deterioration of the superconductor wiring.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の超伝導平
面回路は、超伝導体配線と、該超伝導体配線に信号を供
給し若しくは該超伝導体配線から信号を取り出すための
金属コンタクトとの間に、所定厚の誘電体層を介在させ
たことを特徴とする。請求項2記載の超伝導平面回路の
製造方法は、基板上に、超伝導体層と所定厚の誘電体層
を積層し、マスクを介して前記誘電体層及び超伝導体層
をパターニングした後、該誘電体層の所要位置に金属コ
ンタクトを形成することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a superconducting planar circuit comprising: a superconductor wiring; and a metal contact for supplying a signal to the superconductor wiring or extracting a signal from the superconductor wiring. And a dielectric layer having a predetermined thickness is interposed between them. 3. The method for manufacturing a superconducting planar circuit according to claim 2, wherein a superconductor layer and a dielectric layer having a predetermined thickness are laminated on a substrate, and the dielectric layer and the superconductor layer are patterned through a mask. Forming a metal contact at a required position on the dielectric layer.

【0008】請求項3記載の超伝導平面回路の製造方法
は、基板上に、超伝導体層と所定厚の誘電体層を積層
し、該誘電体層の所要位置に金属コンタクトを形成した
後、マスクを介して前記誘電体層及び超伝導体層をパタ
ーニングすることを特徴とする。請求項4記載の超伝導
平面回路の製造方法は、請求項3記載の超伝導平面回路
の製造方法において、前記パターニング後に前記誘電体
層及び超伝導体層を保護膜で覆い、その後、該保護膜に
コンタクトホールを形成して金属コンタクトを露出させ
ることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a superconducting planar circuit, comprising: laminating a superconductor layer and a dielectric layer having a predetermined thickness on a substrate; and forming a metal contact at a required position on the dielectric layer. Patterning the dielectric layer and the superconductor layer via a mask. A method for manufacturing a superconducting planar circuit according to claim 4 is the method for manufacturing a superconducting planar circuit according to claim 3, wherein the dielectric layer and the superconductor layer are covered with a protective film after the patterning. A contact hole is formed in the film to expose a metal contact.

【0009】請求項1、請求項2又は請求項3記載の発
明では、超伝導体配線と金属配線との間に所定厚の誘電
体層が介在するため、両者が容量結合し、実効消費電力
がゼロになるから、接合部での発熱はまったく起こらな
い。しかも、金属コンタクトと超伝導体配線は非接触で
あるから、接触面の親和性を高めるための高温熱処理を
要せず、これに伴うプロセス劣化も生じない。
In the first, second or third aspect of the present invention, since a dielectric layer having a predetermined thickness is interposed between the superconductor wiring and the metal wiring, the two layers are capacitively coupled to each other, and the effective power consumption is increased. Is zero, so no heat is generated at the joint. In addition, since the metal contact and the superconductor wiring are not in contact with each other, a high-temperature heat treatment for increasing the affinity of the contact surface is not required, and the accompanying process deterioration does not occur.

【0010】請求項4記載の発明では、超伝導体層のパ
ターニングからコンタクトホールの形成までの間、超伝
導体層の露出断面が保護膜で覆われるため、その間に行
われるホトリソグラフィ工程の影響(大気や薬液)が確
実に排除される。したがって、超伝導体層の組成変化が
回避され、良好な超伝導特性が維持される。
According to the present invention, the exposed cross-section of the superconductor layer is covered with the protective film during the period from the patterning of the superconductor layer to the formation of the contact hole. (Air and chemicals) are reliably eliminated. Therefore, a change in the composition of the superconductor layer is avoided, and good superconductivity is maintained.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図1〜図5は本発明に係る超伝導平面
回路及びその製造方法の第1実施例を示す図であり、特
に限定しないが、超伝導体フィルタへの適用例である。
図1は、超伝導体フィルタ1のチップレイアウト図であ
る。2は誘電体基板、3は信号入力側の超伝導体配線、
4は信号取り出し側の超伝導体配線、5〜9はそれぞれ
適当な周波数に合わせてサイズや形状、間隔などを調節
した共振用の超伝導体配線である。なお、後述するよう
に、これらの超伝導体配線3〜9の表面には所定厚の誘
電体層が積み重ねられており、図示のように俯瞰した場
合、各超伝導体配線3〜9は誘電体層の下に隠れて見え
ない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1 to 5 are views showing a first embodiment of a superconducting planar circuit and a method of manufacturing the same according to the present invention, and are not particularly limited, but are examples of application to a superconductor filter.
FIG. 1 is a chip layout diagram of the superconductor filter 1. 2 is a dielectric substrate, 3 is a superconductor wiring on the signal input side,
Reference numeral 4 denotes a superconductor wiring on the signal extraction side, and reference numerals 5 to 9 denote resonance superconductor wirings whose sizes, shapes, intervals, and the like are adjusted according to appropriate frequencies. As will be described later, a dielectric layer having a predetermined thickness is stacked on the surface of each of the superconductor wirings 3 to 9, and when viewed from above as shown in the drawing, each of the superconductor wirings 3 to 9 has a dielectric layer. Hidden beneath the body layer and invisible.

【0012】10は前記信号入力側の超伝導体配線3に
チップ外部からの信号を供給するための金属コンタク
ト、11は前記信号取り出し側の超伝導体配線4からチ
ップ外部に信号を取り出すための金属コンタクトであ
り、これらの金属コンタクト10、11は、所定厚の誘
電体層を介して超伝導体配線3、4の上に積層されてい
る。
Reference numeral 10 denotes a metal contact for supplying a signal from outside the chip to the superconductor wiring 3 on the signal input side, and reference numeral 11 denotes a signal for extracting a signal from the superconductor wiring 4 on the signal extraction side to the outside of the chip. The metal contacts 10 and 11 are stacked on the superconductor wirings 3 and 4 via a dielectric layer having a predetermined thickness.

【0013】このような構成の超伝導体フィルタは、以
下の工程を経て作られる。まず、誘電体基板2の上に超
伝導体層20を形成(図2(a))する。次いで、超伝
導体層20の上に所定厚の誘電体層21を形成(図2
(b))し、さらに、誘電体基板2の下面に超伝導体層
22及び金属層23(ストリップラインの接地電極にな
る)を順次に形成(図2(c)(d))する。但し、接
地電極はストリップライン構造に特有のものであるか
ら、同構造を採用しなければ図2(c)(d)の工程は
不要である。
The superconductor filter having such a configuration is manufactured through the following steps. First, a superconductor layer 20 is formed on the dielectric substrate 2 (FIG. 2A). Next, a dielectric layer 21 having a predetermined thickness is formed on the superconductor layer 20 (FIG. 2).
(B)) Then, a superconductor layer 22 and a metal layer 23 (which becomes a ground electrode of a strip line) are sequentially formed on the lower surface of the dielectric substrate 2 (FIGS. 2C and 2D). However, since the ground electrode is unique to the stripline structure, the steps shown in FIGS. 2C and 2D are not required unless this structure is adopted.

【0014】次に、所要パターンを有するマスクを介し
て、誘電体基板2の表面の各層(超伝導体層20及び誘
電体層21)をパターニングするが、この工程は、ま
ず、誘電体層21の上にパターニングされたレジスト2
4を置き(図3(e))、そのレジスト24を介して誘
電体層21と超伝導体層20をエッチング(図3
(f))した後、不要となったレジスト24を除去(洗
浄)するという流れになる。図3(g)はレジスト24
を取り除いた構造図であり、マスクパターンを図1のレ
イアウトパターンとすると、この段階で図1の信号入力
側の超伝導体配線3や信号取り出し側の超伝導体配線4
及び共振用の超伝導体配線5〜9(図では符号5、9で
代表)、すなわち金属コンタクト10、11を除く各配
線が形成(図5参照)される。
Next, each layer (the superconductor layer 20 and the dielectric layer 21) on the surface of the dielectric substrate 2 is patterned through a mask having a required pattern. Resist 2 patterned on
4 (FIG. 3E), and the dielectric layer 21 and the superconductor layer 20 are etched through the resist 24 (FIG. 3E).
After (f)), the flow is such that unnecessary resist 24 is removed (cleaned). FIG. 3G shows the resist 24.
When the mask pattern is the layout pattern of FIG. 1, the superconductor wiring 3 on the signal input side and the superconductor wiring 4 on the signal extraction side of FIG.
And, superconductor wirings 5 to 9 for resonance (represented by reference numerals 5 and 9 in the figure), that is, wirings except the metal contacts 10 and 11 are formed (see FIG. 5).

【0015】最後に、金属コンタクト10、11を形成
するが、この金属コンタクト10、11は、パターニン
グされた誘電体層21の表面、詳しくは、一方の金属コ
ンタクト10にあっては、信号入力側の超伝導体配線3
の直上に位置する誘電体層21の表面(便宜的にA面と
呼ぶことにする)に形成し、他方の金属コンタクト11
にあっては、信号取り出し側の超伝導体配線4の直上に
位置する誘電体層21の表面(便宜的にB面と呼ぶこと
にする)に形成する。この工程は、まず、A、B面だけ
を露出させるようにパターニングされたレジスト25を
置き(図4(h))、さらに、A、B面とレジスト25
の表面に金属層26を成膜(図4(i))した後、不要
な金属膜26とレジスト25を除去(洗浄)する(図4
(j))という流れになる。ここで、金属膜26は図4
(i)において符号26a、26bに示す段差を持って
成膜されている。一般にスパッタ蒸着法等によって素子
表面に形成された金属被膜の段差部はシャドウイング効
果のため均一な厚さにならず、いわゆるステップカバレ
ージと呼ばれる隙間を生じやすいため、図4(i)の試
料を洗浄液に浸せば、段差26a、26bの隙間(図で
は略してある)を通ってレジスト26が除去され、それ
と同時にレジスト26の上の不要な金属膜26も除去さ
れる。これはリフトオフ法と呼ばれる技術である。な
お、金属コンタクト10、11と誘電体層21との間に
チタン−ニッケル等の密着層を介在させると、金属コン
タクト10、11の密着強度を向上して剥がれ難くでき
るので好ましい。
Finally, metal contacts 10 and 11 are formed. The metal contacts 10 and 11 are formed on the surface of the patterned dielectric layer 21, more specifically, on one metal contact 10, on the signal input side. Superconductor wiring 3
Is formed on the surface (referred to as A-plane for convenience) of the dielectric layer 21 located immediately above the other metal contact 11.
In this case, the dielectric layer 21 is formed on the surface of the dielectric layer 21 located immediately above the superconductor wiring 4 on the signal extraction side (referred to as the surface B for convenience). In this step, first, a resist 25 patterned so as to expose only the A and B surfaces is placed (FIG. 4 (h)).
After the metal layer 26 is formed on the surface of the substrate (FIG. 4 (i)), the unnecessary metal film 26 and the resist 25 are removed (cleaned) (FIG. 4).
(J)). Here, the metal film 26 corresponds to FIG.
In (i), the film is formed with steps indicated by reference numerals 26a and 26b. In general, the step portion of the metal film formed on the element surface by the sputter deposition method or the like does not have a uniform thickness due to the shadowing effect, and tends to produce a gap called so-called step coverage. When immersed in the cleaning liquid, the resist 26 is removed through gaps (not shown) between the steps 26a and 26b, and at the same time, the unnecessary metal film 26 on the resist 26 is removed. This is a technique called a lift-off method. It is preferable that an adhesion layer such as titanium-nickel is interposed between the metal contacts 10 and 11 and the dielectric layer 21 because the adhesion strength of the metal contacts 10 and 11 can be improved and the metal contacts 10 and 11 can be hardly peeled off.

【0016】このような構造において、金属コンタクト
10(11)は、所定厚の誘電体層21を介して超伝導
体配線3(4)と対向し、金属コンタクト10(11)
と超伝導体配線3(4)との間には、対向面積、誘電体
層21の厚さ並びに誘電体層21の誘電率で決まる容量
が生じる。したがって、金属コンタクト10(11)と
超伝導体配線3(4)との間が容量結合となり、実効消
費電力がゼロになるから、結合部での発熱は生じない。
このため、超伝導体配線3〜9の超伝導状態を安定的に
維持することができ、特に、大電流用途に好適な技術を
提供できる。
In such a structure, the metal contact 10 (11) faces the superconductor wiring 3 (4) via the dielectric layer 21 having a predetermined thickness, and the metal contact 10 (11)
And a superconducting wire 3 (4), a capacitance is determined by the facing area, the thickness of the dielectric layer 21, and the dielectric constant of the dielectric layer 21. Therefore, since the capacitance between the metal contact 10 (11) and the superconductor wiring 3 (4) is capacitively coupled and the effective power consumption is zero, no heat is generated at the coupling portion.
For this reason, the superconducting state of the superconductor wirings 3 to 9 can be stably maintained, and particularly, a technique suitable for a large current application can be provided.

【0017】また、基板2上の超伝導体層20は、その
表面全体が誘電体層21で覆われており、誘電体層21
によって保護されるため、途中の工程でダメージを受け
ることがなく、しかも、誘電体層21と共にパターニン
グされるから、パターニング工程におけるダメージも最
小に抑えることができ、且つ、金属コンタクト10、1
1と超伝導体配線3、4は非接触であるから、接触面の
親和性を高めるための高温熱処理を要せず、これに伴う
プロセス劣化も生じない。
The entire surface of the superconductor layer 20 on the substrate 2 is covered with a dielectric layer 21.
Is protected from damage in the middle of the process, and is patterned together with the dielectric layer 21, so that damage in the patterning process can be minimized and the metal contacts 10, 1
1 and the superconductor wirings 3 and 4 are not in contact with each other, so that a high-temperature heat treatment for increasing the affinity of the contact surface is not required, and the process deterioration accompanying this is not caused.

【0018】なお、第1実施例の工程(図2〜図4)で
は、超伝導体層20と誘電体層21をパターニングした
後に、金属コンタクト10、11を形成しているが、こ
の順番に限らない。誘電体層21の所要位置に金属パタ
ーン10、11を形成した後、超伝導体層20と誘電体
層21をパターニングしてもよい。このようにすると、
金属コンタクト10、11の形成時点では、超伝導体層
20が誘電体層21で覆われているため、ダメージの回
避効果をより高めることができるから好ましい。
In the steps of the first embodiment (FIGS. 2 to 4), the metal contacts 10 and 11 are formed after the superconductor layer 20 and the dielectric layer 21 are patterned. Not exclusively. After the metal patterns 10 and 11 are formed at required positions on the dielectric layer 21, the superconductor layer 20 and the dielectric layer 21 may be patterned. This way,
At the time of forming the metal contacts 10 and 11, the superconductor layer 20 is covered with the dielectric layer 21, which is preferable because the effect of avoiding damage can be further enhanced.

【0019】次に、本発明の第2実施例を説明する。こ
の第2実施例は第1実施例の改良である。既述のとお
り、第1実施例は結合部での発熱を生じさせない点、
高温熱処理を要せずプロセス劣化を生じさせない点、
超伝導体層20の表面を誘電体層21で覆うため同表
面のダメージを抑制できる点で優れているが、パターニ
ング後の超伝導体層20の側壁が無防備に露出し(図3
(f)参照)、この側壁が三つの工程(図3(g)
(h)(j))で大気や薬液に晒されてしまうため、超
伝導体層20のダメージ抑制という点()で不十分で
ある。図6は第1実施例の工程流れ図であり、この図で
は工程全体を“成膜”、“フォトリソグラフィ”、“エ
ッチング”に分けている。成膜とエッチングは真空中で
行われるが、フォトリソグラフィだけは大気中(レジス
トを除去する場合は薬液中)で行われる。図中の括弧付
アルファベット小文字は図2〜図4の工程番号に対応し
ており、白抜き矢印は超伝導体層20の全体が完全に被
膜されている状態での工程移動を、また、太い黒矢印は
超伝導体層20の側壁(詳細には超伝導体配線3〜9の
側壁)が露出している状態での工程移動を示している。
この図からも理解されるように、第1実施例では(f)
から(j)までの間で超伝導体層20の側壁が露出して
おり、且つ、その間の(g)(h)及び(j)の三つの
工程が大気中(又は薬液中)で行われている。したがっ
て、大気や薬液中の水分等の影響によって超伝導体層2
0の組成が変化しやすく、場合によっては所要の超伝導
特性が得られなくなるおそれがあるという欠点がある。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. This second embodiment is an improvement of the first embodiment. As described above, the first embodiment does not generate heat at the joint.
Does not require high-temperature heat treatment and does not cause process deterioration.
Since the surface of the superconductor layer 20 is covered with the dielectric layer 21, it is excellent in that damage to the surface can be suppressed, but the side wall of the superconductor layer 20 after patterning is exposed unprotected (FIG. 3).
(F)), and this side wall has three steps (FIG. 3 (g)).
Since (h) and (j)) are exposed to the atmosphere or a chemical solution, the method is not sufficient in terms of suppressing the damage to the superconductor layer 20 (). FIG. 6 is a process flow chart of the first embodiment, in which the entire process is divided into "film formation", "photolithography", and "etching". Although film formation and etching are performed in a vacuum, only photolithography is performed in the air (in the case of removing a resist, in a chemical solution). The lowercase letters in parentheses in the figures correspond to the process numbers in FIGS. 2 to 4, and the white arrows indicate the process movement in a state where the entire superconductor layer 20 is completely covered, and Black arrows indicate the process movement in a state where the side walls of the superconductor layer 20 (specifically, the side walls of the superconductor wirings 3 to 9) are exposed.
As can be understood from this figure, in the first embodiment, (f)
From (j) to (j), the side wall of the superconductor layer 20 is exposed, and the three steps (g), (h), and (j) are performed in the atmosphere (or in a chemical solution). ing. Therefore, the superconductor layer 2 is affected by the influence of the air and moisture in the chemical solution.
However, there is a drawback that the composition of 0 tends to change, and in some cases, the required superconductivity may not be obtained.

【0020】図7〜図10は第2実施例の工程図であ
る。これらの図において、第1実施例と共通する構成要
素には同一の符号を付してある。この第2実施例では、
第1実施例と同一の工程(a)〜(d)を実行した後
(図2参照)、まず、誘電体層21の表面にパターニン
グされたレジスト30を置き(図7(e))、次いで、
全面に金属層31を成膜し(図7(f))、その後、第
1実施例でも使用したリフトオフ法により、レジスト3
0と共に不要な金属膜31を除去して金属コンタクト1
0、11を形成する(図7(g))。
FIGS. 7 to 10 are process diagrams of the second embodiment. In these figures, components common to the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the second embodiment,
After performing the same steps (a) to (d) as in the first embodiment (see FIG. 2), first, a patterned resist 30 is placed on the surface of the dielectric layer 21 (FIG. 7 (e)), and then ,
A metal layer 31 is formed on the entire surface (FIG. 7F), and then the resist 3 is formed by the lift-off method used in the first embodiment.
Unnecessary metal film 31 is removed along with metal contact 1
0 and 11 are formed (FIG. 7G).

【0021】次に、全面に所定材料(金属が好ましい;
理由は後述)の第1保護膜32を成膜し(図7
(h))、その上にパターニングされたレジスト33を
置き(図8(i))、このレジスト33を介して第1保
護膜32をエッチング(図8(j))した後、レジスト
33を除去し(図8(k))、パターニングされた第1
保護膜32をマスクにして、誘電体層21と超伝導体層
20をエッチングし(図9(l))、信号入力側の超伝
導体配線3、信号取り出し側の超伝導体配線4及び共振
用の超伝導体配線5〜9(図では符号5、9で代表)を
形成する(図9(m))。
Next, a predetermined material (preferably metal) is coated on the entire surface.
The first protective film 32 (the reason will be described later) is formed (FIG. 7).
(H)) A patterned resist 33 is placed thereon (FIG. 8 (i)), the first protective film 32 is etched through the resist 33 (FIG. 8 (j)), and then the resist 33 is removed. (FIG. 8 (k)), and the patterned first
Using the protective film 32 as a mask, the dielectric layer 21 and the superconductor layer 20 are etched (FIG. 9 (l)), and the superconductor wiring 3 on the signal input side, the superconductor wiring 4 on the signal extraction side, and resonance Superconductor wirings 5 to 9 (represented by reference numerals 5 and 9 in the figure) are formed (FIG. 9 (m)).

【0022】ここで、第1保護膜32が金属(例えばエ
ッチング容易性の点でニオブやタングステン)の場合、
工程(l)で第1保護膜32も同時にエッチングされる
ため、誘電体層21及び超伝導体層20のエッチングレ
ートを考慮して第1保護膜32の膜厚を最適に設定して
おけば、この段階で第1保護膜32を完全に取り除くこ
とができ、金属コンタクト10、11の表面を露出させ
ることができるが、仮に多少残っても(図9(l)では
第1保護膜32の残り量をオーバーに示してある)支障
はない。金属は容易に酸化させて絶縁物にすることがで
きるし、後述のコンタクトホール形成工程でその絶縁物
を部分除去して金属コンタクト10、11と他の配線と
の接続を行うことができるからである。図9(m)の第
1保護膜32に付したダッシュ(′)は酸化を表わして
いる。
Here, when the first protective film 32 is made of metal (for example, niobium or tungsten in terms of ease of etching),
Since the first protective film 32 is simultaneously etched in the step (l), the film thickness of the first protective film 32 is optimally set in consideration of the etching rates of the dielectric layer 21 and the superconductor layer 20. At this stage, the first protective film 32 can be completely removed, and the surfaces of the metal contacts 10 and 11 can be exposed. However, even if the first protective film 32 slightly remains (in FIG. (The remaining amount is shown as over). The metal can be easily oxidized into an insulator, and the insulator can be partially removed in a contact hole forming step described later to connect the metal contacts 10 and 11 to other wirings. is there. A dash (') on the first protective film 32 in FIG. 9 (m) indicates oxidation.

【0023】最後に、全面に新たな第2保護膜33(耐
薬品性があるもの;例えば典型的にはシリコン酸化膜)
を成膜し(図9(n))、この第2保護膜33の表面に
パターニングされたレジスト34を置き(図10
(o))、このレジスト34をマスクにして、金属コン
タクト10、11の表面が露出するまで第2保護膜33
及び第1保護膜32′を除去し、コンタクトホール3
5、36を形成(図10(p))した後、レジスト34
を除去して完成する(図10(q))。第2保護膜33
は請求項4に係る発明に記載の“保護膜”に相当する。
Finally, a new second protective film 33 (having chemical resistance; for example, typically a silicon oxide film) is formed on the entire surface.
(FIG. 9 (n)), and a patterned resist 34 is placed on the surface of the second protective film 33 (FIG. 10 (n)).
(O)) Using the resist 34 as a mask, the second protective film 33 is exposed until the surfaces of the metal contacts 10 and 11 are exposed.
And the first protective film 32 'is removed, and the contact hole 3 is removed.
After forming 5 and 36 (FIG. 10 (p)), a resist 34 is formed.
Is completed (FIG. 10 (q)). Second protective film 33
Corresponds to the “protective film” according to the fourth aspect of the present invention.

【0024】図11は第2実施例の工程流れ図である。
本実施例では工程(l)〜(n)の間で超伝導体層20
の側壁(詳細には超伝導体配線3〜9の側壁)が露出す
るが、同流れ図からも理解されるように、工程(l)〜
(n)の間に“ホトリソグラフィ”は入っていない。し
たがって、本実施例によれば、超伝導体層20の側壁が
一切大気や薬液に晒されないから、超伝導体層20のダ
メージを抑制するという点で、先の第1実施例よりも優
れており、超伝導体層20の組成変化を防止して所要の
超伝導特性を正確に維持できるという格別有利な効果が
得られる。
FIG. 11 is a process flow chart of the second embodiment.
In this embodiment, the superconductor layer 20 is formed between steps (l) to (n).
(Specifically, the side walls of the superconductor wirings 3 to 9) are exposed. As can be understood from the flowchart, steps (l) to (l) are performed.
There is no "photolithography" between (n). Therefore, according to the present embodiment, since the side wall of the superconductor layer 20 is not exposed to the atmosphere or the chemical at all, the superconductor layer 20 is superior to the first embodiment in that damage to the superconductor layer 20 is suppressed. Thus, a particularly advantageous effect is obtained that the composition change of the superconductor layer 20 can be prevented and the required superconducting characteristics can be accurately maintained.

【0025】[0025]

【発明の効果】請求項1、請求項2又は請求項3記載の
発明によれば、超伝導体配線と金属配線との間に所定厚
の誘電体層が介在するため、両者が容量結合し、実効消
費電力がゼロになるから、接合部での発熱はまったく起
こらず、超伝導状態を安定的に維持できる。しかも、金
属コンタクトと超伝導体配線は非接触であるから、接触
面の親和性を高めるための高温熱処理を要せず、これに
伴うプロセス劣化も生じない。
According to the first, second or third aspect of the present invention, since a dielectric layer having a predetermined thickness is interposed between the superconductor wiring and the metal wiring, both are capacitively coupled. Since the effective power consumption becomes zero, no heat is generated at the junction and the superconducting state can be stably maintained. In addition, since the metal contact and the superconductor wiring are not in contact with each other, a high-temperature heat treatment for increasing the affinity of the contact surface is not required, and the accompanying process deterioration does not occur.

【0026】請求項4記載の発明によれば、超伝導体層
のパターニングからコンタクトホールの形成までの間、
超伝導体層の露出断面が保護膜で覆われるため、その間
に行われるホトリソグラフィ工程の影響(大気や薬液)
を確実に排除して、超伝導体層の組成変化を回避でき、
良好な超伝導特性を維持できる。
According to the fourth aspect of the present invention, during the period from the patterning of the superconductor layer to the formation of the contact hole,
Since the exposed cross section of the superconductor layer is covered with a protective film, the effect of the photolithography process performed during that time (atmosphere and chemicals)
Can be reliably eliminated to avoid a change in the composition of the superconductor layer,
Good superconductivity can be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施例の平面レイアウト図である。FIG. 1 is a plan layout diagram of a first embodiment.

【図2】第1実施例の工程図(1/3)である。FIG. 2 is a process drawing (1/3) of the first embodiment.

【図3】第1実施例の工程図(2/3)である。FIG. 3 is a process drawing (2/3) of the first embodiment.

【図4】第1実施例の工程図(3/3)である。FIG. 4 is a process drawing (3/3) of the first embodiment.

【図5】第1実施例のパターニング後の平面レイアウト
図である。
FIG. 5 is a plan layout diagram after patterning of the first embodiment.

【図6】第1実施例の工程流れ図である。FIG. 6 is a process flow chart of the first embodiment.

【図7】第2実施例の工程図(1/4)である。FIG. 7 is a process drawing (1/4) of the second embodiment.

【図8】第2実施例の工程図(2/4)である。FIG. 8 is a process drawing (2/4) of the second embodiment.

【図9】第2実施例の工程図(3/4)である。FIG. 9 is a process drawing (3/4) of the second embodiment.

【図10】第2実施例の工程図(4/4)である。FIG. 10 is a process drawing (4/4) of the second embodiment.

【図11】第2実施例の工程流れ図である。FIG. 11 is a process flow chart of the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2:基板 3〜9:超伝導体配線 10、11:金属コンタクト 20:超伝導体層 21:誘電体層 33:第2保護膜(保護膜) 2: substrate 3 to 9: superconductor wiring 10, 11: metal contact 20: superconductor layer 21: dielectric layer 33: second protective film (protective film)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】超伝導体配線と、該超伝導体配線に信号を
供給し若しくは該超伝導体配線から信号を取り出すため
の金属コンタクトとの間に、所定厚の誘電体層を介在さ
せたことを特徴とする超伝導平面回路。
1. A dielectric layer having a predetermined thickness is interposed between a superconductor wiring and a metal contact for supplying a signal to the superconductor wiring or extracting a signal from the superconductor wiring. A superconducting planar circuit, characterized in that:
【請求項2】基板上に、超伝導体層と所定厚の誘電体層
を積層し、 マスクを介して前記誘電体層及び超伝導体層をパターニ
ングした後、 該誘電体層の所要位置に金属コンタクトを形成すること
を特徴とする超伝導平面回路の製造方法。
2. A superconductor layer and a dielectric layer having a predetermined thickness are laminated on a substrate, and the dielectric layer and the superconductor layer are patterned through a mask. A method for manufacturing a superconducting planar circuit, comprising forming a metal contact.
【請求項3】基板上に、超伝導体層と所定厚の誘電体層
を積層し、 該誘電体層の所要位置に金属コンタクトを形成した後、 マスクを介して前記誘電体層及び超伝導体層をパターニ
ングすることを特徴とする超伝導平面回路の製造方法。
3. A superconductor layer and a dielectric layer having a predetermined thickness are laminated on a substrate, a metal contact is formed at a required position of the dielectric layer, and the dielectric layer and the superconductor are superimposed via a mask. A method for manufacturing a superconducting planar circuit, comprising patterning a body layer.
【請求項4】前記パターニング後に前記誘電体層及び超
伝導体層を保護膜で覆い、その後、該保護膜にコンタク
トホールを形成して金属コンタクトを露出させることを
特徴とする請求項3記載の超伝導平面回路の製造方法。
4. The method according to claim 3, wherein the dielectric layer and the superconductor layer are covered with a protective film after the patterning, and thereafter, a contact hole is formed in the protective film to expose a metal contact. Manufacturing method of superconducting planar circuit.
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