JPH1098217A - Method for forming josephson junction - Google Patents

Method for forming josephson junction

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JPH1098217A
JPH1098217A JP8249648A JP24964896A JPH1098217A JP H1098217 A JPH1098217 A JP H1098217A JP 8249648 A JP8249648 A JP 8249648A JP 24964896 A JP24964896 A JP 24964896A JP H1098217 A JPH1098217 A JP H1098217A
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superconductor layer
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upper superconductor
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昌宏 青柳
Hiroshi Nakagawa
博 仲川
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正明 前澤
Itaru Kurosawa
格 黒沢
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable improvement of the production yield, even with a micromachined Josephson junction area by deeply cutting out by the electron cyclotron resonance(ECR) plasma etching an upper superconductor layer into a specified plane shape until a tunnel barrier layer is reached. SOLUTION: A laminate structure (21+22+23) (Fig. A) is formed with a preetched sample 10, i.e., resist 27 disposed thereon for defining the junction area. An ECR plasma etching step 101 follows, to etch deeply an upper superconductor layer 23 until reaching a tunnel barrier layer 22, thus obtaining an etched sample 11 by cutting out the superconductor layer 23 into a specified plane shape (Fig. C). This sample 11 has improved characteristics with the generation of residues reduced.

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】本発明は超伝導集積回路中に
て能動要素として用いられるジョセフソン接合の作製方
法に関し、特に、1μm 以下の微小な寸法オーダでその平
面形状が規定される程に微小でありながら、なおかつ良
好な接合特性を有するジョセフソン接合を再現性良く作
製し、結果として歩留まりを向上させ得る方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a Josephson junction used as an active element in a superconducting integrated circuit. However, the present invention relates to a method for producing a Josephson junction having good junction characteristics with good reproducibility and consequently improving the yield.

【0002】[0002]

【従来の技術】下部超電導体層と上部超電導体層との間
に薄いトンネル障壁層を挟み込んで構成され、極低温環
境下で能動素子として用いられるジョセフソン接合も、
高速性能の追求のため、将来的には益々もっての小型化
が要請される。してみるに、これまでの所、そのように
微小なジョセフソン接合を作製する上で好適とされてい
たのは、下記のような工程群から成る方法であった。
2. Description of the Related Art A Josephson junction which is formed by sandwiching a thin tunnel barrier layer between a lower superconductor layer and an upper superconductor layer and is used as an active element in a cryogenic environment is also known.
In pursuit of high-speed performance, further miniaturization will be required in the future. Thus, so far, a method comprising the following steps has been considered suitable for producing such a small Josephson junction.

【0003】ここで説明する各図中において、左側はそ
の工程までの断面図、右側は同じくその工程までの平面
図を表すが、まず、図3(A) に示すように、適当なる基
板20上に下部超電導体層21、ジョセフソン接合のトンネ
ル障壁層となる障壁層22、上部超電導体層23を順に積層
して積層構造(21+22+23)を形成する。基板20と下部超
電導体層21の間には導電性グランドプレーンが形成され
ていることが多いが、本発明には関与しないので、その
図示は省略する。次に図3(B) に示すように、下部超電
導体層21を所定の平面形状に切り出すため、当該所定の
平面形状に応じてパターニングされたレジスト層24を上
部超電導体層23上に形成し、これをエッチングマスクと
して、寸法精度の高い異方性ドライエッチングの一つで
あるリアクティブイオンエッチング(RIE)法による
エッチングを施し、図3(C) に示すように、まずは積層
構造(21+22+23)の全体を所定の平面形状に切り出す。
この構造の上に、図3(D) に示すように絶縁膜25を一連
に施した後、有機溶剤に浸し、いわゆるリフトオフ法に
より、レジスト層24をその上に形成されている絶縁膜25
共々除去し、図3(E) に示されているように、上部超電
導体層23の表面を再度露呈させる。
In each of the drawings described here, the left side is a cross-sectional view up to that step, and the right side is a plan view up to that step. First, as shown in FIG. A laminated structure (21 + 22 + 23) is formed by sequentially laminating a lower superconductor layer 21, a barrier layer 22 serving as a tunnel barrier layer of a Josephson junction, and an upper superconductor layer 23 thereon. Although a conductive ground plane is often formed between the substrate 20 and the lower superconductor layer 21, it is not shown in the drawings because it is not involved in the present invention. Next, as shown in FIG. 3B, in order to cut the lower superconductor layer 21 into a predetermined plane shape, a resist layer 24 patterned according to the predetermined plane shape is formed on the upper superconductor layer 23. Using this as an etching mask, etching is performed by a reactive ion etching (RIE) method, which is one of the anisotropic dry etching with high dimensional accuracy, and as shown in FIG. 22 + 23) is cut out into a predetermined plane shape.
As shown in FIG. 3D, a series of insulating films 25 are formed on this structure, and then immersed in an organic solvent, and a resist layer 24 is formed thereon by a so-called lift-off method.
Together, they are removed, and the surface of the upper superconductor layer 23 is exposed again as shown in FIG.

【0004】次いで図4(A) に示すように、所定の平面
積、例えば直交する二辺の一方の寸法がW1、他方の寸法
がW2の接合面積規定用レジスト27を上部超電導体層23上
にパターニング形成する。このとき、当該所定の平面形
状が正方形であるならば、当然、W1=W2となる。このよ
うにした積層構造に対し、レジスト27をエッチングマス
クとして、図4(B) に示すように、RIE工程100 を採
り、上部超電導体層23を障壁層22の表面までRIE法で
エッチングすると、図4(C) に示すように、上部超電導
体層23が所定の平面形状に切り出された積層構造(21+2
2+23)を得ることができる。なお、障壁層22及びその下
の下部超電導体層21の面積は、切り出された上部超電導
体層23の面積よりずっと大きいが、ジョセフソン接合と
しての実効面積は、これら三つの層21,22,23が互いに
重なり合っている面積部分で規定されるので、上記のよ
うに上部超電導体層23のみを所定の面積に切り出せば、
その面積が最終的に作製されるべきジョセフソン接合の
実効面積となる。
Next, as shown in FIG. 4A, a bonding area defining resist 27 having a predetermined flat area, for example, one of two orthogonal sides W1 and W2 is placed on the upper superconductor layer 23. Is formed by patterning. At this time, if the predetermined planar shape is a square, naturally, W1 = W2. 4 (B), the upper superconductor layer 23 is etched to the surface of the barrier layer 22 by the RIE method using the resist 27 as an etching mask, as shown in FIG. As shown in FIG. 4C, a laminated structure (21 + 2) in which the upper superconductor layer 23 is cut out into a predetermined planar shape.
2 + 23). The area of the barrier layer 22 and the area of the lower superconductor layer 21 thereunder are much larger than the area of the cut-out upper superconductor layer 23, but the effective area as a Josephson junction is these three layers 21, 22, Since 23 is defined by the overlapping area, if only the upper superconductor layer 23 is cut out to a predetermined area as described above,
The area is the effective area of the Josephson junction to be finally manufactured.

【0005】しかるに、後にここで説明している従来の
作製法の欠点につき説明する際や、あるいはまた本発明
に関して説明する際に便宜なように、図4(A) に示され
た構造、すなわち上部超電導体層23の切り出しのために
RIEを施す前のパタン化レジスト27付きの積層構造
(21+22+23) には別に符号10を付し、これを“エッチン
グ前試料”と呼び、一方、図4(C) に示された構造、す
なわちRIEを施された後の積層構造(21+22+23)にも
別に符号11を付し、これを“エッチング済試料”と呼
ぶ。
[0005] However, for the sake of convenience when describing the disadvantages of the conventional manufacturing method described later hereafter, or when describing the present invention, the structure shown in FIG. Before the RIE for cutting out the upper superconductor layer 23, the laminated structure (21 + 22 + 23) with the patterned resist 27 is denoted by reference numeral 10, which is referred to as "pre-etching sample". The structure shown in FIG. 4C, that is, the laminated structure (21 + 22 + 23) after RIE is also denoted by reference numeral 11, and this is called an "etched sample".

【0006】エッチング済試料11を得た後には、図5
(A) に示されるように、接合面積規定用レジスト27を残
したまま、一連に酸化膜28を堆積し、その後、有機溶剤
に浸すことで、いわゆるリフトオフ法によって当該レジ
スト27を除去し、図5(B) に示すように、再度、所定平
面形状に切り出された上部超電導体層23の表面を露呈さ
せる。
After obtaining the etched sample 11, FIG.
As shown in (A), a series of oxide films 28 are deposited while leaving the bonding area defining resist 27, and then immersed in an organic solvent to remove the resist 27 by a so-called lift-off method. As shown in FIG. 5 (B), the surface of the upper superconductor layer 23 cut into a predetermined plane shape is exposed again.

【0007】実質的にはジョセフソン接合としての作製
工程はここまでと考えても良いが、一般にはこれに引き
続いて配線層の形成工程を経、ジョセフソン接合素子と
しての完成を見る。すなわち、図5(B) の構造に対し、
必要に応じて表面清浄化のための適当な深さ分のエッチ
ングを施した後、図6(A) に示されるように、上部超電
導体層23に対する配線構成用超電導体層29を形成する。
次に、この配線構成用超電導体層29を最終的に所望する
所定の形状ないし配線パタンに切り出すため、図6(B)
に示すように対応する形状のパタン化レジスト30を形成
し、これをエッチングマスクとして当該超電導体層29を
やはりRIE等、適当なるドライエッチング法によりエ
ッチングすると、図6(C) に示すように、パタン化レジ
スト30の平面形状に対応する平面形状ないし対応する配
線パタンの配線層29を得ることができ、その後、パタン
化レジスト30を除去すれば、最終的に微細なジョセフソ
ン接合を有するジョセフソン接合素子が完成する。ただ
し、この図6の工程においては、エッチングの代わりに
リフトオフ法を採用することもできる。
Although the process of fabricating a Josephson junction may be considered substantially up to this point, in general, a completion of a Josephson junction device is seen through a wiring layer forming process following this. That is, for the structure of FIG.
After etching to an appropriate depth for surface cleaning as required, a superconducting layer 29 for wiring formation on the upper superconducting layer 23 is formed as shown in FIG.
Next, in order to cut out the wiring-constituting superconductor layer 29 into a desired predetermined shape or wiring pattern finally, as shown in FIG.
As shown in FIG. 6C, a patterned resist 30 having a corresponding shape is formed, and the superconducting layer 29 is also etched by a suitable dry etching method such as RIE using this as an etching mask, as shown in FIG. A wiring pattern 29 corresponding to the planar shape of the patterned resist 30 or the wiring layer 29 of the corresponding wiring pattern can be obtained. Thereafter, if the patterned resist 30 is removed, a Josephson having a fine Josephson junction is finally obtained. The joining element is completed. However, in the step of FIG. 6, a lift-off method can be adopted instead of the etching.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述のよう
にして作製された微細なジョセフソン接合の多くに関し
電気的特性を取ると、同一の作製工程を経たにもかかわ
らず、特性にバラ付きがあり、中には電圧零からギャッ
プ電圧までのいわゆるサブギャップ電圧領域において電
流対電圧特性が大きく劣化しているものが生じ、この現
象は特に、接合面積が 1μm 角からそれ以下にまで微細
化する程、顕著になる傾向にある。そしてこの原因は、
図7に示されるように、エッチング残渣の影響であるこ
とが既に分かっている。
However, when electrical characteristics of many of the fine Josephson junctions manufactured as described above are taken, even if they have undergone the same manufacturing process, the characteristics vary. In some cases, the so-called sub-gap voltage range from zero voltage to the gap voltage has significantly degraded current-voltage characteristics, and this phenomenon is particularly noticeable when the junction area is reduced from 1 μm square to less. The tendency tends to be noticeable. And this is because
As shown in FIG. 7, it is already known that the influence is due to the etching residue.

【0009】すなわち、先に説明したように、図4(B)
における上部超電導体層23のRIE工程100 により、最
終的に作製されるべきジョセフソン接合の実効面積は規
定されるが、当該RIE後の図4(C) に示すエッチング
済試料11(この図7においても再掲してある)におい
て、上部超電導体層23と障壁層22とのまさに接触してい
る部分に対するRIEが不十分であると、図7中にて仮
想線の円で囲った拡大部分に模式的に示すように、上部
超電導体層23の下縁周辺に沿って残渣31が生ずることが
ある。こうなると、当該残渣31は、極めて薄く、かつ不
定形の上部超電導体層として作用してしまうので、あた
かも上部超電導体層23自体を始めからいい加減な形状に
作製し、かつその一部を薄く作り過ぎてしまったような
結果と同じことになり、希望する設計期待値が得られな
くなるのである。
That is, as described above, FIG.
Although the effective area of the Josephson junction to be finally formed is defined by the RIE process 100 of the upper superconductor layer 23 in FIG. 4, the etched sample 11 shown in FIG. In FIG. 7, if the RIE is insufficient for the portion where the upper superconductor layer 23 and the barrier layer 22 are in contact with each other, the enlarged portion surrounded by a virtual line circle in FIG. As schematically shown, a residue 31 may be generated around the lower edge of the upper superconductor layer 23. In this case, the residue 31 acts as an extremely thin and amorphous upper superconductor layer, so that the upper superconductor layer 23 itself is formed into a moderate shape from the beginning, and a part thereof is made thin. This is the same as a result that has passed, and the desired design expectation cannot be obtained.

【0010】そこで従来、エッチング時間を長めに取る
こと、いわゆるオーバエッチングをすることで特性を改
善せんとする試みがなされた。例えば、 文献1:IEEE Transactions on Supercond., Vol.5, N
o.2, pp.2334-2337には、上部超電導体層を障壁層に至
るまでの深さに亙りエッチングするに必要な基準エッチ
ング時間をtとした場合、その 100%増しに相当する二
倍の時間 2tに亙りRIEを継続することで、良好な素
子特性を持つサブミクロン形状のジョセフソン接合が得
られた旨の開示がある。これはすなわち、RIE時間を
長めに取ることで残渣31が完全に除去された確率が高ま
ったと考えられる。ちなみに、上記の基準エッチング時
間tに対し、追加のオーバエッチング時間をΔtとする
ならば、上記文献開示の手法の場合、Δt=tにしたこ
とになる。
Therefore, conventionally, attempts have been made to improve the characteristics by increasing the etching time, that is, by performing so-called over-etching. For example, Reference 1: IEEE Transactions on Supercond., Vol.5, N
In O.2, pp.2334-2337, assuming that the reference etching time required to etch the upper superconductor layer to the depth up to the barrier layer is t, twice the amount corresponding to 100% increase of t. It has been disclosed that by continuing RIE for a time 2t, a submicron Josephson junction having good device characteristics was obtained. That is, it is considered that the probability that the residue 31 was completely removed was increased by increasing the RIE time. By the way, if the additional over-etching time is Δt with respect to the reference etching time t, Δt = t in the case of the method disclosed in the above document.

【0011】しかし、上記文献開示の手法のように、オ
ーバエッチング時間Δtを相当長めに取る手法は、エッ
チングマスクとして用いられるレジストパタン27の劣化
を招き、エッチング後の上部超電導体層23の形状に劣化
や縮小を生む問題があった。これは当然、接合特性のバ
ラ付きを増す因となる。また、過剰にオーバエッチング
を行なうと、上部超電導体層23の周りにむしろエッチン
グ除去された導電性の物質が多く堆積し、これが接合特
性の劣化を招くことにもなった。特にRIE法では、エ
ッチング時のエッチング室内におけるガス圧が比較的高
く、そのためにエッチングされた物質が障壁層22上等に
再付着する確率も高かった。
However, the method of taking the over-etching time Δt to be considerably longer, as in the method disclosed in the above-mentioned document, causes deterioration of the resist pattern 27 used as an etching mask, and the shape of the upper superconductor layer 23 after etching is reduced. There is a problem that causes deterioration and reduction. This naturally increases the variation in the joining characteristics. If the over-etching is excessively performed, a large amount of the conductive material that has been removed by etching is deposited around the upper superconductor layer 23, which also causes deterioration of the bonding characteristics. In particular, in the RIE method, the gas pressure in the etching chamber at the time of etching was relatively high, and therefore, the probability that the etched substance was re-adhered to the barrier layer 22 or the like was high.

【0012】実際、図8(A) に示すように、上部超電導
体層23を所定の平面形状に切り出すに際し従前のRIE
法に従った場合には、作製されたジョセフソン接合の特
性にかなりなバラ付きが認められた。すなわち、図8
(B) に示すように、既述した基板20としての 2インチ(5
cm)径シリコンウエハ20上に五行五列に 5mm角のチップ
を配し、各チップ内にそれぞれ異なる寸法を持つ 100個
のジョセフソン接合アレイを従前の手法に従い各チップ
内に同じパタンで作製してみた所、ウエハ20の中心に位
置するチップc、対角線方向でそれより少し外側に位置
する二つのチップb,d、周辺角部に位置するチップa
の各々から取ったジョセフソン接合のサンプルa〜dに
おける接合寸法に対する臨界電流値Icのバラ付きは、当
該臨界電流値Icの平均値に対する最大、最小の偏差とし
て%表示すると、図8(A) に示されるようになったので
ある。
Actually, as shown in FIG. 8A, when the upper superconductor layer 23 is cut into a predetermined planar shape, a conventional RIE is used.
When the method was followed, considerable variations were found in the properties of the fabricated Josephson junctions. That is, FIG.
As shown in (B), 2 inches (5
cm) Diameter chips of 5 mm square are arranged in five rows and five columns on a silicon wafer 20, and 100 Josephson junction arrays with different dimensions in each chip are manufactured with the same pattern in each chip according to the conventional method. As a result, the chip c located at the center of the wafer 20, the two chips b and d located slightly outside the diagonal direction, and the chip a located at the peripheral corner.
The variation of the critical current value Ic with respect to the junction size of the Josephson junction samples a to d taken from each of the above is expressed as a maximum / minimum deviation from the average value of the critical current value Ic in%. It became to be shown in.

【0013】明らかなように、従前の作製法によって作
製されたジョセフソン接合では、特に接合寸法が小さく
なる程、バラ付きもかなり大きくなり、例えばほぼ 0.5
μm角のサンプル群では、偏差の大きなものではその値
は30%にも達する。また、接合寸法が 1μm 角からそれ
以上と、比較的大きくなった場合でも、バラ付きはなお
15%に近いものもある。もちろん、バラ付きが大きいこ
とは、間接的に個々の接合の特性も余り良くないことを
示唆しており、事実、その通りである。ウエハの面内方
向における変動幅も大きく、同じ寸法のものでもサンプ
ルを取った位置の如何によって大きく特性が異なってい
る。
As is apparent, in the Josephson junction manufactured by the conventional manufacturing method, the variation becomes considerably large, especially as the junction size becomes smaller, for example, about 0.5.
In the sample group of μm square, the value reaches as much as 30% for a large deviation. Also, even if the joint size becomes relatively large from 1 μm square to more, the variation still remains.
Some are close to 15%. Of course, a large variation indirectly suggests that the properties of the individual joints are not very good, which is indeed the case. The fluctuation width in the in-plane direction of the wafer is large, and the characteristics are greatly different depending on the position where the sample is taken even for the same size.

【0014】本発明は、このような事実に鑑みてなされ
たもので、ジョセフソン接合の面積が 1μm 角からサブ
ミクロン角以下にまで微細化して行っても、オーバエッ
チングにのみ頼ることなく、良品を再現性良く作製し、
結果として製造歩留まりを向上させ得るような、ジョセ
フソン接合の新たなる作製方法を提供せんとするもので
ある。
The present invention has been made in view of such a fact. Even if the area of a Josephson junction is reduced from 1 μm square to a submicron square or less, a good product can be obtained without relying only on over-etching. With good reproducibility,
As a result, it is an object of the present invention to provide a new method for manufacturing a Josephson junction that can improve the manufacturing yield.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、 (a) 下部超電導体層、トンネル障壁層、上部超電導体層
を順に積層して積層構造を形成した後、トンネル障壁層
に至るまでの深さに亙り上部超電導体層を電子サイクロ
トロン共鳴(ECR)プラズマエッチング法によりエッ
チングすることで上部超電導体層を所定の平面形状に切
り出す工程を含むこと;を特徴とするジョセフソン接合
の作製方法を提案する。
In order to achieve the above object, the present invention provides: (a) forming a laminated structure by sequentially laminating a lower superconductor layer, a tunnel barrier layer, and an upper superconductor layer; A step of etching the upper superconductor layer by an electron cyclotron resonance (ECR) plasma etching method over a depth of up to a predetermined planar shape to cut out the upper superconductor layer; Is proposed.

【0016】さらに本発明は、上記の基本的な構成要件
(a) に加えて、 (b) 上部超電導体層を上記のECRプラズマエッチング
法によりエッチングするに際し、上部超電導体層をトン
ネル障壁層に至るまでの深さに亙りエッチングするに必
要な基準エッチング時間tよりもさらにオーバエッチン
グ時間Δtだけ長くオーバエッチングし; (c) ただし、当該オーバエッチング時間Δtは基準エッ
チング時間tの20%以下の長さとすること;を特徴とす
る方法も提案する。
Further, the present invention provides the above basic components.
(b) In addition to (a), when etching the upper superconductor layer by the above-mentioned ECR plasma etching method, a reference etching time required for etching the upper superconductor layer to a depth reaching the tunnel barrier layer. (c) the overetching time Δt is set to be 20% or less of the reference etching time t.

【0017】本発明はまた、上記の積層構造中のトンネ
ル障壁層を、ECRプラズマエッチングに対する耐性を
持ち、エッチング停止層として機能する材料から構成す
ることも提案し、これに関してはさらに、ECRプラズ
マエッチング対象の上部超電導体層がニオブまたは窒化
ニオブ系の材料製である場合には、このような材料をE
CRプラズマエッチングする際に適当なるエッチング停
止層としても機能し、なおかつトンネル障壁層として満
足に機能する材料として、酸化アルミニウムを用いるこ
とを提案する。
The present invention also proposes that the tunnel barrier layer in the above-mentioned laminated structure is made of a material which is resistant to ECR plasma etching and functions as an etching stop layer. When the target upper superconductor layer is made of a niobium or niobium nitride-based material, such a material is
It is proposed to use aluminum oxide as a material that functions as an appropriate etching stop layer when performing CR plasma etching and that functions satisfactorily as a tunnel barrier layer.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の特徴につき良く説
明されている図1を用いながら、本発明に従うジョセフ
ソン接合の作製例につき、説明する。しかし本発明は、
実質的に、すでに説明した従来のジョセフソン接合作製
法における一連の工程群の一つの素工程自体に対する改
変であるので、他の素工程に関してはこれまでの従来例
に関する説明も有効に利用することができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an example of manufacturing a Josephson junction according to the present invention will be described with reference to FIG. However, the present invention
Substantially, this is a modification of one elementary process itself in a series of steps in the conventional Josephson junction fabrication method already described, so that for other elementary steps, the description of the conventional example described above should also be used effectively. Can be.

【0019】すなわちまず、図4(A) に示した状態のエ
ッチング前試料10、すなわち接合面積規定用レジスト27
付きの積層構造(21+22+23)を得るまでは、図3(A) 〜
(E)に示した一連の工程に従って良く、これら工程に関
しては特に本発明において改変を施すところはない。し
かし、図1(A) に示すように、当該エッチング前試料10
を得たならば、次いで図1(B) に示すように、従前のよ
うなRIE工程ではなく、ECRプラズマエッチング工
程101 に移り、当該エッチング前試料10の上部超電導体
層23をトンネル障壁層22に至るまでの深さに亙りECR
プラズマエッチングする。これにより図1(C) に示すよ
うに、上部超電導体層23を所定平面形状に切り出したエ
ッチング済試料11を得ることができ、かつ、この試料11
にては、従前に比し、残渣の発生が良く抑えられ、特性
が向上したものとなる。これについては後に、具体的実
施例を通じ、検証する。
That is, first, the sample 10 before etching in the state shown in FIG.
Until a laminated structure (21 + 22 + 23) is obtained, FIG.
A series of steps shown in (E) may be followed, and these steps are not particularly modified in the present invention. However, as shown in FIG.
Then, as shown in FIG. 1B, instead of the conventional RIE process, the process proceeds to an ECR plasma etching process 101, and the upper superconductor layer 23 of the sample 10 before etching is replaced with the tunnel barrier layer 22. ECR over the depth of
Perform plasma etching. As a result, as shown in FIG. 1C, an etched sample 11 obtained by cutting the upper superconductor layer 23 into a predetermined planar shape can be obtained.
In the case of, the generation of residues is better suppressed than before, and the characteristics are improved. This will be verified later through specific examples.

【0020】この後の工程は、再び既に説明した図5以
降の工程を辿って良い。ただし、これも既に説明したよ
うに、本発明の適用される前の工程群において、まずは
積層構造(21+22+23)の全体を所定平面形状に切り出す
ために図3(B) から図3(C)に移る時に使用されるエッ
チング工程や、本発明を適用した後、配線構成用超電導
体層29を所定形状ないし所定の配線パタンに切り出すた
めに図6(B) から図6(C) に移るときに使用されるエッ
チング工程も、望ましくはECRプラズマエッチング工
程とすることができる。
The subsequent steps may follow the steps of FIG. 5 and subsequent steps which have already been described. However, as described above, in the process group before the application of the present invention, first, in order to cut out the entire laminated structure (21 + 22 + 23) into a predetermined planar shape, FIG. 6 (C) to FIG. 6 (C) in order to cut the wiring forming superconductor layer 29 into a predetermined shape or a predetermined wiring pattern after applying the present invention and the etching step used in the step (C). The etching process used when the process proceeds to may be desirably an ECR plasma etching process.

【0021】さらに、上部超電導体層23を障壁層22に至
るまでの深さに亙りECRプラズマエッチングするに必
要な時間を基準時間tとすると、これに加えてオーバエ
ッチング時間Δtだけ長く、ECRエッチングを継続し
ても良い。ただし、これも本発明者の実験に基づく知見
であるが、本発明によるとそもそも残渣の発生が少なく
なることもあって、オーバエッチング時間Δtは零であ
っても良いし、有意の時間を取るにしてもそれほど長く
取る必要がなく、基準エッチング時間tの20%増し以下
として十分である。オーバエッチング時間Δtが短くて
済むことは生産効率を上げるだけではなく、エッチング
マスクとして用いられるレジストパタン27の劣化を防
ぎ、エッチング後の上部超電導体層23の形状に劣化や縮
小を生む恐れを低減できるために有効で、結局は再現性
を高め、接合特性を向上させる効果がある。先に述べた
ような公知文献では、基準時間tに対し 100%増しの時
間に亙ってオーバエッチングしていたことから比べる
と、本発明の有利性は明らかである。
Further, assuming that the time required for ECR plasma etching of the upper superconductor layer 23 to the depth reaching the barrier layer 22 is a reference time t, in addition to this, the over-etching time Δt is longer and the ECR etching time is longer. May be continued. However, this is also a finding based on experiments performed by the present inventor. However, according to the present invention, since the generation of residues is reduced in the first place, the overetching time Δt may be zero, or a significant time is required. However, it is not necessary to take such a long time, and it is sufficient to increase the reference etching time t by 20% or less. Shorter over-etching time Δt not only increases the production efficiency, but also prevents the resist pattern 27 used as an etching mask from deteriorating and reduces the risk of causing deterioration or reduction in the shape of the upper superconductor layer 23 after etching. It is effective because it can be performed, and eventually has the effect of improving reproducibility and improving bonding characteristics. The advantages of the present invention are clear when compared with the above-mentioned known documents in which overetching was performed over a period of time 100% longer than the reference time t.

【0022】もっとも、ECRプラズマエッチングの場
合、エッチング室内のガス圧は従前のRIEによる場合
に比し、一桁から二桁程度、低くすることができる。従
ってそもそも、オーバエッチングするにしてもしないに
しても、エッチングされた上部超電導体層23の構成物質
が例えば障壁層22上等に再付着する恐れが低く、この点
もまた、良好な特性のジョセフソン接合を得る上で好都
合である。
However, in the case of ECR plasma etching, the gas pressure in the etching chamber can be reduced by one to two orders of magnitude as compared with the conventional RIE. Therefore, whether or not overetching is performed in the first place, there is a low possibility that the constituent material of the etched upper superconducting layer 23 is re-adhered to, for example, the barrier layer 22 or the like. This is convenient for obtaining a son junction.

【0023】なお、図1(D) には、図1(B) におけるE
CRプラズマエッチング工程101 において用い得るEC
Rエッチング装置30の概略的な構成例も示されている。
しかし、この装置自体は公知既存のものであって良いの
で、簡単に説明すると、図示しない真空ポンプに接続さ
れて真空引きされるエッチング室31内に、基板ホルダ37
にて支持されたエッチング前試料10が収められる。エッ
チング室31には開口を介してプラズマ生成室32が連通し
ており、その周囲を取り囲むようにECRを起こすに必
要な磁場を発生するための主コイル35が設けられてい
る。プラズマ生成室32には導波管39を介して外部に設け
られているマイクロ波電源34からマイクロ波電力が印加
され、エッチング前試料10の側にも基板ホルダ37を介
し、外部に設けられている高周波電源33からのバイアス
用高周波電力が印加される。基板ホルダ37ないし試料10
の周囲には、当該試料10の周りの磁束を均一にするため
に上下に位置調整可能な補助コイル36も設けられる。
FIG. 1 (D) shows the E in FIG. 1 (B).
EC that can be used in the CR plasma etching process 101
A schematic configuration example of the R etching apparatus 30 is also shown.
However, since the apparatus itself may be a known apparatus, the substrate holder 37 is placed in the etching chamber 31 connected to a vacuum pump (not shown) and evacuated.
The sample 10 before etching supported by is stored. A plasma generating chamber 32 communicates with the etching chamber 31 through an opening, and a main coil 35 for generating a magnetic field necessary for generating ECR is provided so as to surround the plasma generating chamber 32. Microwave power is applied to the plasma generation chamber 32 from a microwave power supply 34 provided outside via a waveguide 39, and the plasma generation chamber 32 is provided outside via a substrate holder 37 also on the side of the sample 10 before etching. High-frequency power from the high-frequency power supply 33 is applied. Substrate holder 37 or sample 10
An auxiliary coil 36 that can be vertically adjusted to make the magnetic flux around the sample 10 uniform is also provided around the sample.

【0024】また、試料汚染を防ぎ、さらには真空引き
と排気とを繰返す手間を避けるために、エッチング前の
試料10のエッチング室31内への搬入、エッチング済試料
11のエッチング室31からの搬出に関し真空を破らず行な
い得るように、ゲートバルブ42を介してエッチング室31
に選択的にアクセスできる試料交換室41等も設けられ
る。この試料交換室41か、同様に望ましくは真空を破ら
ずに選択的にエッチング室31にアクセスできる別途な部
屋(図示せず)には、特開平7-263769号公報にて既に本
出願人が開示したように、試料における残渣の状態等を
観察するための走査型電子顕微鏡(図示せず)が設けら
れていても良い。その外、この種の装置には冷却系その
他、種々の付属装置が備えられるが、本図にては簡明化
のため、図示を省略した。
Further, in order to prevent sample contamination and to avoid the trouble of repeatedly evacuating and evacuating, the sample 10 before etching is loaded into the etching chamber 31 and the etched sample is removed.
In order to carry out the etching from the etching chamber 31 without breaking the vacuum, the etching chamber 31 can be removed through the gate valve 42.
There is also provided a sample exchange chamber 41 and the like that can be selectively accessed. In the sample exchange chamber 41, or a separate chamber (not shown) which also desirably allows selective access to the etching chamber 31 without breaking vacuum, the applicant of the present invention has already disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-263769. As disclosed, a scanning electron microscope (not shown) for observing the state of the residue in the sample or the like may be provided. In addition, this type of device is provided with a cooling system and other various auxiliary devices, but is not shown in the figure for simplicity.

【0025】このような装置構造で、外部からECRプ
ラズマエッチング処理に適当なるガス、例えばエッチン
グ前試料10における上部超電導体層23の材質がニオブ(N
b)ないしは窒化ニオブ(NbN) に代表されるニオブ系材料
である場合には(このときには一般に下部超電導体層21
も同じ材料であるが)、通常、弗化炭素系のガス、すな
わち弗化炭素(CF4) ガスとか弗化炭素に酸素を混入した
CF4+O2ガスをプラズマ生成室32内に導入し、マイクロ波
電源34と高周波電源33とからそれぞれ所定周波数、所定
電力のマイクロ波及び高周波を印加し、主コイル35にて
も所定の大きさ以上の磁場を生成するとECR現象が生
じ、プラズマ生成室32内にてプラズマ38が生成し、これ
が連通開口を介してエッチング室31内に収められている
試料10を照射することで、当該試料10を異方性の強いE
CRプラズマエッチングにてエッチングする。
With such an apparatus structure, the material of the upper superconductor layer 23 in the sample 10 before etching is niobium (N
b) or a niobium-based material typified by niobium nitride (NbN) (in this case, the lower superconductor layer 21 is generally used).
Is usually the same material), but usually a mixture of carbon fluoride gas, ie, carbon fluoride (CF 4 ) gas or carbon fluoride
A CF 4 + O 2 gas is introduced into the plasma generation chamber 32, a microwave and a high frequency power of a predetermined frequency and a predetermined power are applied from a microwave power supply 34 and a high frequency power supply 33, respectively, and a predetermined size is applied to the main coil 35. When a magnetic field more than that is generated, an ECR phenomenon occurs, and a plasma 38 is generated in the plasma generation chamber 32, and this is irradiated with the sample 10 stored in the etching chamber 31 through the communication opening, whereby the sample is 10 is anisotropic E
Etch by CR plasma etching.

【0026】このとき、ECRプラズマエッチング対象
である上部超電導体層23の下に位置する障壁層22を、当
該上部超電導体層23のECRプラズマエッチングに対し
て耐性があり、いわゆるエッチング停止層としても機能
し得る材料から構成すると望ましく、そうすれば設計寸
法から障壁層22の厚さが大きくずれる恐れを回避できる
し、特にオーバエッチングを行なうときには、当該オー
バエッチング時間Δtをそれほど厳密に制御しなくても
良くなり、製造制御が楽になる。このような材料例とし
て、例えば上部超電導体層23が既掲のようにニオブ(Nb)
であるとか窒化ニオブ(NbN) 等のニオブ系材料であっ
て、弗化炭素(CF4) ガスないし弗化炭素に酸素を混入し
たCF4+O2ガスを用いる場合には、酸化アルミニウム(AlO
X)を挙げることができる。
At this time, the barrier layer 22 located under the upper superconductor layer 23 to be subjected to the ECR plasma etching has a resistance to the ECR plasma etching of the upper superconductor layer 23, and may be used as a so-called etching stop layer. It is desirable that the barrier layer 22 be made of a material that can function, so that the thickness of the barrier layer 22 can be prevented from being largely deviated from the design dimensions. And manufacturing control becomes easier. As an example of such a material, for example, as described above, the upper superconductor layer 23 is made of niobium (Nb).
When a niobium-based material such as niobium nitride (NbN) is used, and carbon fluoride (CF 4 ) gas or CF 4 + O 2 gas in which oxygen is mixed with carbon fluoride is used, aluminum oxide (AlO
X ).

【0027】[0027]

【実施例】本発明の実施例として、トンネル障壁層22に
上述の理由から酸化アルミニウム(AlOX)を用い、上部超
電導体層23にニオブ(Nb)を用いたエッチング前試料10に
対し、ECRプラズマエッチングを施した場合を挙げ
る。図1(D) におけるECRエッチング装置30のプラズ
マ生成室32の出口と試料10との距離を5cm、試料10の基板
温度を20℃、マイクロ波電源33の周波数を2.45GHz、出力
を360W、バイアス用高周波電源33の周波数を13.56MHz、
出力を5W、装置内ガス圧を0.4Pa、主コイル35の発生する
磁束を875Gaussとし、プラズマ生成室32内に流量50sccm
で導入したCF4ガスによりNb製上部超電導体層23のEC
Rプラズマエッチングを試みた。このとき、当該Nb製上
部超電導体層23のエッチングレートは約55nm/min に及
んだが、酸化アルミニウム(AlOX)製の障壁層22のエッチ
ングレートはせいぜい 2nm/min程度にしかならなかっ
た。このことから、当該酸化アルミニウム(AlOX)製の障
壁層22はエッチング停止層としても十分な機能を持って
いることが分かる。また、概ね100Gauss程度の磁束を発
生し得る補助コイル36の上下方向の位置を調整し、試料
10の周囲にて磁場がなるべく均一化するべく図った。な
お、上述の装置内ガス圧は、従前のRIEにおいて必要
とされたそれに比すと、一桁ないし二桁も低い値であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As an embodiment of the present invention, ECR was performed on a sample 10 before etching using aluminum oxide (AlO x ) for the tunnel barrier layer 22 and niobium (Nb) for the upper superconductor layer 23 for the above-described reason. A case where plasma etching is performed will be described. In FIG. 1 (D), the distance between the exit of the plasma generation chamber 32 of the ECR etching apparatus 30 and the sample 10 is 5 cm, the substrate temperature of the sample 10 is 20 ° C., the frequency of the microwave power supply 33 is 2.45 GHz, the output is 360 W, the bias is Frequency of the high frequency power supply 33 for 13.56 MHz,
The output is 5 W, the gas pressure in the apparatus is 0.4 Pa, the magnetic flux generated by the main coil 35 is 875 Gauss, and the flow rate is 50 sccm in the plasma generation chamber 32.
EC of Nb upper superconductor layer 23 by CF 4 gas introduced in
R plasma etching was attempted. At this time, the etching rate of the Nb upper superconductor layer 23 reached about 55 nm / min, but the etching rate of the aluminum oxide (AlO x ) barrier layer 22 was at most about 2 nm / min. This indicates that the barrier layer 22 made of aluminum oxide (AlO x ) has a sufficient function as an etching stop layer. Also, adjust the vertical position of the auxiliary coil 36 that can generate a magnetic flux of about 100 Gauss, and
We tried to make the magnetic field around 10 as uniform as possible. The above-mentioned gas pressure in the apparatus is one or two orders of magnitude lower than that required in the conventional RIE.

【0028】してみるに、本発明に従いこのような製造
パラメータにより作製されたジョセフソン接合に関し、
既に説明した図8と同様、接合寸法に対する臨界電流値
Icのバラ付き特性をウエハ上の各位置において作製され
たものにつき個々に取ってみた所、図2(A) に示される
ようになり、極めて好ましい結果が得られた。この特性
例を示す図2(A) は、既に図8(A) に即して説明した従
来例との対比が可能なもので、図2(A) 中の各サンプル
a〜dを何処から取ったかを示す図2(B) は、実質的に
図8(B) と全く同じものである。すなわち、本発明のこ
の実施例でも、基板20としての 2インチ(5cm)径シリコ
ンウエハ20上にあってやはり五行五列に配された各 5mm
角のチップ内にそれぞれ異なる寸法を持つ 100個のジョ
セフソン接合アレイをそれら各チップ内に同じパタンで
作製しており、図2(B) 中、中心のチップcに形成され
たジョセフソン接合の特性が図2(A) 中のサンプルcの
特性に相当し、同様に対角線方向で中心から少し外に位
置する二つのチップb,dに形成されたジョセフソン接
合の特性が図2(A) 中のサンプルb,dのそれに、そし
て周辺角部に位置するチップaに形成されたジョセフソ
ン接合の特性が図2(A) 中のサンプルaのそれにそれぞ
れ相当する。
In summary, the present invention relates to a Josephson junction made with such manufacturing parameters,
As in FIG. 8 already described, the critical current value with respect to the junction size
When the variation characteristics of Ic were individually obtained for each manufactured at each position on the wafer, the results were as shown in FIG. 2 (A), and extremely favorable results were obtained. FIG. 2 (A) showing this characteristic example can be compared with the conventional example already described with reference to FIG. 8 (A), and the samples a to d in FIG. FIG. 2 (B), which shows whether or not it has been taken, is substantially the same as FIG. 8 (B). That is, also in this embodiment of the present invention, each of the 5 mm (5 mm)
In the corner chip, 100 Josephson junction arrays having different dimensions are manufactured with the same pattern in each chip. In FIG. 2B, the Josephson junction array formed on the center chip c is formed. The characteristic corresponds to the characteristic of sample c in FIG. 2A, and similarly, the characteristic of the Josephson junction formed on two chips b and d located slightly outside the center in the diagonal direction is the characteristic of FIG. The characteristics of the Josephson junctions formed on the samples b and d in the middle and on the chip a located at the peripheral corner correspond to those of the sample a in FIG.

【0029】この図2(A) と既掲の図8(A) とを比較す
れば明らかなように、本発明によると、寸法範囲の全般
に亙ってそうであるが、特に 0.5μm 角に及ぶ程に微細
化された接合寸法領域でのバラ付き改善効果が極めて大
きく、従前の例に比し、臨界電流値Icの変動幅は大きく
ても20%そこそこにまで低下し、場合によっては従来の
変動幅の半分程にも低下している。また、ウエハ面内方
向での偏差も低下していることが分かり、これももとよ
り望ましい結果である。
As apparent from a comparison between FIG. 2A and FIG. 8A, according to the present invention, this is the case over the entire dimensional range, but in particular, 0.5 μm square. The effect of improving the variation in the miniaturized junction dimension area is extremely large, and the fluctuation range of the critical current value Ic is reduced to about 20% at most, compared to the previous example, and in some cases, It has decreased to about half of the conventional fluctuation width. In addition, it was found that the deviation in the in-plane direction of the wafer was also reduced, which is a desirable result.

【0030】以上、本発明の望ましい実施形態と一つの
実施例に即し詳記したが、本発明の要旨構成に即する任
意の改変は自由である。例えば、既述の説明では、EC
Rプラズマエッチング工程101 にてエッチングを受ける
べきエッチング前試料10の上部超電導体層23上には、最
終的に得るべき平面形状に応じて面積寸法W1×W2の矩形
パタンの接合面積規定用レジスト27が形成され、このレ
ジスト27の存在の下、当該上部超電導体層23は対応する
矩形平面形状に一遍に切り出されるようになっている
が、これは二段階の工程に変更可能である。つまり、最
初に幅W1のストライプ状レジストを形成して上部超電導
体層23を幅W1のストライプ状にECRプラズマエッチン
グし、その後、当該幅方向と直交する方向に幅寸法W2を
有する第二のストライプ状レジストを形成し、再度、ス
トライプ状になっている上部超電導体層23をECRプラ
ズマエッチングすることで面積寸法W1×W2で規定される
矩形パタンの上部超電導体層23を得るようにしても良
い。このように、それぞれがストライプ状のレジストに
より結果として矩形パタンの上部超電導体層23を切り出
す手法は、微細な矩形パタンであってなおかつ尖鋭な角
部を有するパタンを得るに適した手法である。
Although the preferred embodiment of the present invention and one embodiment have been described above in detail, any modification according to the gist of the present invention is free. For example, in the above description, EC
On the upper superconducting layer 23 of the pre-etching sample 10 to be etched in the R plasma etching step 101, a bonding pattern defining resist 27 of a rectangular pattern having an area dimension W1 × W2 according to a planar shape to be finally obtained. Is formed, and in the presence of the resist 27, the upper superconducting layer 23 is cut out uniformly into a corresponding rectangular planar shape, but this can be changed to a two-step process. That is, first, a stripe-shaped resist having a width W1 is formed, and the upper superconductor layer 23 is subjected to ECR plasma etching into a stripe having a width W1, and then a second stripe having a width dimension W2 in a direction orthogonal to the width direction is formed. The upper superconductor layer 23 having a rectangular pattern defined by the area dimension W1 × W2 may be obtained by forming a resist in a shape and performing ECR plasma etching on the upper superconductor layer 23 in a stripe shape again. . As described above, the method of cutting out the upper superconductor layer 23 of the rectangular pattern as a result using the respective striped resists is a method suitable for obtaining a fine rectangular pattern and a pattern having sharp corners.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明によれば、ジョセフソン接合の作
製工程途中にあって当該接合の上部超電導体層を所定の
平面形状に切り出す際に、不良要因となるエッチング残
渣の発生を抑え、良好な接合特性のジョセフソン接合を
再現性良く作製することができる。
According to the present invention, when the upper superconductor layer of the junction is cut into a predetermined planar shape in the course of the production process of the Josephson junction, the generation of an etching residue which is a cause of a defect is suppressed, and good results are obtained. Josephson junctions with excellent junction characteristics can be manufactured with good reproducibility.

【0032】また、本発明の特定の態様に従いオーバエ
ッチングする場合にも、そのオーバエッチング時間は従
来に比し短くすることができ、これもまた接合特性を良
好にする要因となり、かつ生産効率も向上する。
Also, in the case of over-etching according to a specific embodiment of the present invention, the over-etching time can be shortened as compared with the conventional case, which also becomes a factor for improving the bonding characteristics and the production efficiency. improves.

【0033】さらに、そもそも本発明ではECRプラズ
マエッチングによるため、従来行なわれていたRIEに
比すと、エッチング室内のガス圧が一桁から二桁も低い
圧力で良いため、エッチングされた物質の問題となる再
付着それ自体が起こり難いと言う効果もある。
Further, in the first place, since the present invention uses ECR plasma etching, the gas pressure in the etching chamber can be lower by one to two orders of magnitude as compared with the conventional RIE. Has the effect that it is unlikely that the redeposition itself will occur.

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

【図1】本発明の方法の特徴部分と本発明に用い得る装
置に関する説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing a characteristic portion of a method of the present invention and an apparatus which can be used in the present invention.

【図2】本発明により作製されたジョセフソン接合の特
性と各サンプル取得位置に関する説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the characteristics of a Josephson junction manufactured according to the present invention and the positions at which each sample is obtained.

【図3】ジョセフソン接合の作製工程の初期の段階の説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an initial stage of a manufacturing process of a Josephson junction.

【図4】ジョセフソン接合の上部超電導体層を従前の手
法に従いRIEによって所定の平面形状に切り出す前と
後の状態の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view of a state before and after cutting an upper superconductor layer of a Josephson junction into a predetermined planar shape by RIE according to a conventional method.

【図5】ジョセフソン接合単体としての完成に至る工程
の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a process leading to completion of a single Josephson junction.

【図6】ジョセフソン接合の上部超電導体に対し配線層
を付す工程の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a step of attaching a wiring layer to an upper superconductor of a Josephson junction.

【図7】RIEの結果として生じ得る残渣に関する説明
図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a residue that may be generated as a result of RIE.

【図8】従来法により作製されたジョセフソン接合の特
性と各サンプル取得位置に関する説明図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating characteristics of a Josephson junction manufactured by a conventional method and sample acquisition positions.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 エッチング前試料, 11 エッチング済試料, 21 下部超電導体層, 22 トンネル障壁槽, 23 上部超電導体層, 27 接合面積規定用レジスト, 30 ECRエッチン装置, 31 エッチング室, 32 プラズマ生成室, 33 高周波電源, 34 マイクロ波電源, 35 主コイル, 36 補助コイル, 37 基板ホルダ, 38 プラズマ, 39 導波管, 101 ECRプラズマエッチング工程. 10 Pre-etched sample, 11 Etched sample, 21 Lower superconductor layer, 22 Tunnel barrier tank, 23 Upper superconductor layer, 27 Joint area defining resist, 30 ECR etcher, 31 Etching chamber, 32 Plasma generation chamber, 33 High frequency Power supply, 34 microwave power supply, 35 main coil, 36 auxiliary coil, 37 substrate holder, 38 plasma, 39 waveguide, 101 ECR plasma etching process.

フロントページの続き (72)発明者 黒沢 格 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 工業技 術院電子技術総合研究所内Continued on the front page (72) Inventor, Tadashi Kurosawa 1-1-4 Umezono, Tsukuba, Ibaraki Pref.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下部超電導体層、トンネル障壁層、上部
超電導体層を順に積層して積層構造を形成した後、上記
トンネル障壁層に至るまでの深さに亙り上記上部超電導
体層を電子サイクロトロン共鳴プラズマエッチング法に
よりエッチングすることで該上部超電導体層を所定の平
面形状に切り出す工程を含むこと;を特徴とするジョセ
フソン接合の作製方法。
After a lower superconductor layer, a tunnel barrier layer, and an upper superconductor layer are sequentially laminated to form a laminated structure, the upper superconductor layer is provided with an electron cyclotron over a depth up to the tunnel barrier layer. Etching the upper superconductor layer into a predetermined planar shape by etching with a resonance plasma etching method; and a method of manufacturing a Josephson junction.
【請求項2】 請求項1記載の方法であって;上記上部
超電導体層を上記電子サイクロトロン共鳴プラズマエッ
チング法によりエッチングするに際し、上記上部超電導
体層を上記トンネル障壁層に至るまでの深さに亙りエッ
チングするに必要な基準エッチング時間tよりもさらに
オーバエッチング時間Δtだけ長くオーバエッチング
し;ただし、該オーバエッチング時間Δtは該基準エッ
チング時間tの20%以下の長さとすること;を特徴とす
る方法。
2. The method according to claim 1, wherein when the upper superconductor layer is etched by the electron cyclotron resonance plasma etching method, the upper superconductor layer has a depth to reach the tunnel barrier layer. Over-etching is further performed by an over-etching time Δt longer than a reference etching time t required for over-etching; however, the over-etching time Δt is not more than 20% of the reference etching time t. Method.
【請求項3】 請求項1または2記載の方法であって;
上記トンネル障壁層は、上記電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマエッチングに対する耐性を持ち、エッチング停止
層として機能する材料製であること;を特徴とする方
法。
3. The method according to claim 1 or 2, wherein:
The tunnel barrier layer is made of a material having resistance to the electron cyclotron resonance plasma etching and functioning as an etching stop layer.
【請求項4】 請求項1,2または3記載の方法であっ
て;上記電子サイクロトロン共鳴プラズマエッチング対
象の上部超電導体層はニオブまたは窒化ニオブ系の材料
製であり;上記トンネル障壁層は酸化アルミニウムであ
ること;を特徴とする方法。
4. The method according to claim 1, wherein said upper superconductor layer to be subjected to electron cyclotron resonance plasma etching is made of a niobium or niobium nitride-based material; and said tunnel barrier layer is made of aluminum oxide. Being a method.
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