JPS59181075A - ジヨセフソン集積回路装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、ジョセフソン集積回路装置の製造方法に関し
、特にグランドブレーンと称される超電導接地面と該グ
ランドプレーン上に絶縁層を介して配設される超電導電
極、配線層とを備えたジョセフソン集積回路装置の製造
方法に関する。

技術の背景 情報処理技術の発展に伴い、電子計算機等の情報処理装
置に対してもより高速化、大容量化が図られつつある。

かかる情報処理装置を構成する機能素子の一つとして、
超電導現象を利用した所謂ジョセフソン素子の適用が試
みられている。

かかるジョセフソン素子は、シリコンあるいはガリウム
・砒素等の半導体材料を用いた素子に比較して、より高
速動作が可能であるという特長を備えている。

従来技術と問題点 機能素子としてジョセフソン素子を用いた集積回路素子
の一つとして、鉛（Ｐｂ）合金を電極、導電路材料とし
て用いて構成されたジョセフソン集積回路装置が提案さ
れている。

かかるジョセフソン集積回路装置の要部構成を第１図に
示す。

同図において、１１はシリコン（Ｓｔ）基板、１２は該
シリコン基板１１上に形成された厚さ１０００　（人〕
程の二酸化シリコン（ＳｉＯ）　Ｆ３．１３は該二酸化
シリコン層１２上に形成された厚さ３０００　（人〕程
のニオブ（Ｎｂ）からなるグランドプレーン、１４は該
グランドプレーン１３の表面に陽極酸化法によって形成
された厚さ３００〔人〕程の酸化ニオブ（Ｎｌ：＋０　
　）層、１５は該酸化ニオブ層１上に形成された厚さ２
５００〔人〕程の酸化シリコン（Ｓｉｎ）層である。

また１６は、前記酸化シリコン層１５上に選択的に形成
された厚さ２００ＯＣ人〕程の鉛＜ｐｂ＞　−インジウ
ム（Ｉｎ）−金（Ａｕ）合金からなる基部電極、１７は
該基部電極１６の表面を選択的に覆う厚さ３０００〔人
〕程の酸化シリコン層、１８ば前記基゛部電極１６の表
出部に形成された厚さ５０Ｃ人）程のトンネル絶縁膜、
１９は該トンネル絶縁膜１８を挟んで前記基部電極１６
に対向し且つ酸化シリコン層１７上に延在して形成され
た厚さ４０００　（人〕程の鉛（Ｐｂ）−ビスマス（Ｂ
１）合金からなる上部電極である。

このようなジョセフソン集積回路装置にあっては、前記
グランドプレーン１３と基部電極１６との間には、酸化
ニオブ１５１４及び酸化シリコン層１５の２層の絶縁層
が配置され、眉間絶縁が行なわれている。

これは、酸化シリコン層１５単体では該酸化シリコン層
が蒸着によって形成され比較的多くのピンホールを含む
ことから、酸化ニオブ層との積層によって該ピンホール
の存在による不所望の短絡を防止しようとして、とられ
ている構成である。

このような構成において、前記グランドプレーンを選択
的に形成しようとする際には、従来、前記ニオブ層１３
の表面に酸化ニオブ層１４を形成した後、フォト・エツ
チング法を適用して該酸化ニオブ層１４及びその下のニ
オブ層１３を選択的に除去し。

しかる後酸化シリコン層１５を被着形成するという手段
がとられていた。

しかしながら、このような製造方法によれば。

グランドプレーンを構成するニオブＪｉ１３の側面は。

酸化ニオブ層を介することなく酸化シリコン層１５に直
接接触してしまうことになる。

このため、該ニオブ層１３の側面段差部において。

酸化シリコン層１５上に配設される基部電極１６との間
に短絡を生じ易く、製造歩留り、信頼性を高めることが
困難であった。

発明の目的 本発明は、このような従来のジョセフソン集積回路装置
の有する欠点を除去し３選択的に形成されるグランドプ
レーンと該グランドプレーン上に絶縁層を介して配設さ
れる基部電極等の電極・配線層との間の不要な短絡を招
くことのない構造を実現することができる製造方法を提
供しようとするものである。

発明の構成 このため１本発明によれば、導電性基板の表面に、所望
の領域に開口を有する第１の絶縁層を形成する工程、前
記開口内の前記導電性基板に接し且つ前記第１の絶縁層
上に延在して、超電導接地面を構成する島状の第１の超
電導導体層を形成する工程、前記第１の超電導導体層の
表面を酸化して、酸化物よりなる第２の絶縁層を形成す
る工程。

前記第１の絶縁層表面及び前記第２の絶縁層表面を覆っ
て第３の絶縁層を形成する工程、及び前記第３の絶縁層
の表面に、超電導電極、配線を構成する第２の超電導導
体層を形成する工程を有するジョセフソン集積回路装置
の製造方法が提供される。

以下本発明を実施例をもって詳細に説明する。

発明の実施例 図面第２図技工第６図は９本発明によるジョセフソン集
積回路装置の実施例工程を示す要部断面図である。

第２図参照 ■　熱酸化法を適用して、シリコン（Ｓｉ）基板２１の
表面に厚さ１０００　（人〕程の二酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ）層２２を形成する。

■　フォト・エツチング法を通用して、後の工程でグラ
ンドプレーンが配設される領域に相当する領域の二酸化
シリコン層２２の一部に開口２３を形成する。

第３図参照 ■　蒸着法あるいはスパンクリング法を適用して、前記
開口２３内及び二酸化シリコン層２２表面を覆って、厚
さ３０００〔鼾〕程のニオブ（Ｎｂ）層２４を形成する
。

該ニオブ層２４は、超電導接地面（グランドプレーン）
を構成する。

第４図参照 ■　フォト・エツチング法を適用して、前記ニオブ層２
４を選択的に除去し、島状に分離されたグランドプレー
ン２４゛を形成する。

ニオブ層２４のエツチング法 ば弗酸−硝酸系混合液が適用される。

第５図参照 ■　前記シリコン基板２１を陽極として、前記ニオブ層
２４゛の表面に陽極酸化処理を施し、該ニオブ層２４°
の表面に厚さ３００〔人〕程の酸化ニオブ（ＮｂＯ）層
２５を形成する。

処理液としては１例えば五硼酸アンモニウムとエチレン
グリコールの水溶液が適用される。

第６図参照 ■　蒸着法を適用して、酸化ニオブ層２５の表面に厚さ
２５００　Ｃ人〕程の酸化シリコン層２６を形成する。

■　蒸着法及びフォト・リソグラフィ法を適用して、前
記酸化シリコン層２６の表面に、厚さ２００ＯＣ人〕程
の鉛（Ｐｂ）−インジウム（Ｉｎ）−金（Ａｕ）合金か
らなる基部電極Ｎ２７を形成する。

この時、前記酸化シリコン層２６にピンボールが存在し
てもグランドプレーン２４゛には全表面にわたって絶縁
Ｎ（酸化ニオブ１ｉｔ）２５が形成されているため、該
グランドプレーン２４゛と基部電極層２７との間の短絡
を発生しない。

以後１周知の手段により、基部電極１ｉＪ２７上への絶
縁層の形成、該絶縁層の選択的な除去による基部電極層
２７の一部領域の表出、該基部電極層２７の表出部への
トンネル絶縁膜の形成、及び該トンネル絶縁膜上への上
部電極の形成を行って、ジョセフソン集積回路装置を形
成する。

発明の効果 このような本発明によれば、基板上に島状に形成される
グランドプレーンと該グランドプレーン上に絶縁層を介
して配設される電極配線層例えば基部電極層との間の絶
縁を十分高く維持することができ、当該ジョセフソン集
積回路装置の製造歩留り、信頼性を高めることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はジョセフソン集積回路装置の構成を示す要部断
面図、第２図技工第６図は本発明によるジョセフソン集
積回路装置の製造方法を示す工程断面図である。 図において ｉｔ、　１２−・−−一−シリコン基板１２、２２−−
−−−−−二酸化シリコン層１３、２４’−−−−−グ
ランドプレーン１５、１６．２６−　　酸化シリコン層
１４、２５・−〜−−−−−酸化二オブ層１６、２７−
−−−−−−−・基部電極層特許出願人　工業技術院長
　石板誠−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 導電性基板の表面に、所望の領域に開口を有する第１の
   絶縁層を形成する工程、前記開口内の前記導電性基板に
   接し且つ前記第１の絶縁層上に延在して、超電導接地面
   を構成する島状の第１の超電導導体層を形成する工程、
   前記第１の超電導導体層の表面を讃化して、酸化物より
   なる第２の絶縁層を形成する工程、前記第１の絶縁層表
   面及び前記第２の絶縁層表面を覆って第３の絶縁層を形
   成する工程、及び前記第３の絶縁層の表面に、超電導電
   極、配線を構成する第２の超電導導体層を形成する工程
   とを備えてなることを特徴とするジョセフソン集積回路
   装置の製造方法。