JPS60105285A - ジヨセフソン集積回路作製用基板 - Google Patents
ジヨセフソン集積回路作製用基板Info
- Publication number
- JPS60105285A JPS60105285A JP58211715A JP21171583A JPS60105285A JP S60105285 A JPS60105285 A JP S60105285A JP 58211715 A JP58211715 A JP 58211715A JP 21171583 A JP21171583 A JP 21171583A JP S60105285 A JPS60105285 A JP S60105285A
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- JP
- Japan
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- substrate
- film
- fluoride
- thin film
- integrated circuit
- Prior art date
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- Granted
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/80—Constructional details
- H10N60/805—Constructional details for Josephson-effect devices
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は下地電極ＫＮｂまたはＮｂ化合物？用いたトン
ネル形ジョセフノン接合ｒ用いた回路の構成１ｃＢいて
安定力箋つ高品質の基板を構成する物質に関するもので
ある。
ネル形ジョセフノン接合ｒ用いた回路の構成１ｃＢいて
安定力箋つ高品質の基板を構成する物質に関するもので
ある。
（従来技術）
ジョセフソン接置を用い１ζ回路は基本的に次のものか
ら構成さ几る。基板、接地面（ＮｂやＮｂ化合物）、下
地電極（Ｐｂ台金やＮｂ又はＮｂ化合物）、トンネルバ
リア（下地電極の酸化物や他の絶縁性物質）、対向電極
（１）ｂ合金やＮ’ｂ又はＮｂ化合物）、制御線＜ Ｐ
ｂ台金やＮｂ ）、抵抗器（Ａｕ工ｎ２やＡｕＡｔ２
）。これらは互いに回路上必要である限らｎた頭載以外
では絶縁層を間にはさむ形で多層配線されている。基板
が導電性のものであれば基板と接地面との間に絶縁層を
置く必要があり工程数を増加させることＫなるので通常
基板には絶縁性の物質を用いる。
ら構成さ几る。基板、接地面（ＮｂやＮｂ化合物）、下
地電極（Ｐｂ台金やＮｂ又はＮｂ化合物）、トンネルバ
リア（下地電極の酸化物や他の絶縁性物質）、対向電極
（１）ｂ合金やＮ’ｂ又はＮｂ化合物）、制御線＜ Ｐ
ｂ台金やＮｂ ）、抵抗器（Ａｕ工ｎ２やＡｕＡｔ２
）。これらは互いに回路上必要である限らｎた頭載以外
では絶縁層を間にはさむ形で多層配線されている。基板
が導電性のものであれば基板と接地面との間に絶縁層を
置く必要があり工程数を増加させることＫなるので通常
基板には絶縁性の物質を用いる。
第１図はトンネル形ジョセフソン接合素子の概念萌面図
金示す。図において１は基板、２は接地面、３は絶縁層
、４は下地電極、５は絶縁層、６はトンネルバリア、７
は対向電極ケ示す。
金示す。図において１は基板、２は接地面、３は絶縁層
、４は下地電極、５は絶縁層、６はトンネルバリア、７
は対向電極ケ示す。
下地電極および接地面にＮｂ又はＮｂ化合物超伝導体音
用いる場合の基板への要求条件に次の４つのものがある
。１番目ＶｃＮｂおよびＮｂ化合物超伝導体薄膜との密
着性がよいこと、２管目にナツプザイズへの分割（タイ
シングツ−などでカット）が容易であること、３番目に
ＮｂおよびＮｂ化合物超伝導体薄膜の初期堆積層と基板
表面との間で反応が生じてもＮｂおよびＮｂ化会物超伝
導体の超伝導特性が劣化しないこと、４番目の要求条件
はＮｂおよびＮｂ化合物超伝導体薄膜のパターニングに
ＨＦ（フッ酸）系のエツチング液孕用いた化学エツチン
グあるいはフロロカー ホン（ＣｎＲｎ＋ｔ ）ガスプ
ラズマを用いたドライエツチングを適用した場合、基板
月科とＮｂづよびＮｂ化合物超伝導体とのエッチレート
の比（選択比）が十分大きく、エツチングにより生じた
基板表面の凹凸がその後のプロセスに影響を与えない程
度にできることである。従来基板には単結晶Ｓｉ基板が
用いられて＠たが、接地面および下地電極［Ｎｂ又はＮ
ｂ化会物超伝導体全用いたジョセフソン回路の基板にＳ
ｉｋ用いた場合の問題点に次のものがある。１番目の問
題点はＳｉとＮｂ ｈよびＮｂ化合物超伝導体薄膜との
密着性が不良なことである。このため通常Ｓｉ表表面熟
熱酸化 ５ｉＯＪ化膜厚０．１〜０．６μｍ ） Ｌ、
てＮｂ系薄膜との密着性を確保している。Ｓｉの表面に
Ｓｉへ層全形成するとＮｂ系薄膜との密着性は向上する
が、ＮｂとＳｉＯ２が反応してＮｂの低級酸化物ＮｂＯ
ｘが形成さｆｌ、Ｎｂ系薄膜の初期堆積層の超伝導特性
が劣化することは避けられない。まπ８１やＳｉＯ□は
ＨＦｍ液中のＦ−イオンあるいはフロロカーボンガスプ
ラズマ中のＦ＊ラジカル・ＣＦ３＋イオンなどと激しく
反応し、シ炉もＮｂ系薄膜よシ大きなエッチレート’ｌ
示すため、Ｎｂ系薄１模のバターニングｘ ＨＦ ｍ液
あるいはフロロカーボンガスプラズマにより行った場合
、基板表面が侵され、その後のプロセスに支障をきたす
場合がある。以上のように接地面および下地電極にＮｂ
又はＮｂ化合物超伝導体薄膜を用いたジョセフソン回路
の基板ＫＳｉ會用いても要求条件を満足することはでき
なかった。
用いる場合の基板への要求条件に次の４つのものがある
。１番目ＶｃＮｂおよびＮｂ化合物超伝導体薄膜との密
着性がよいこと、２管目にナツプザイズへの分割（タイ
シングツ−などでカット）が容易であること、３番目に
ＮｂおよびＮｂ化合物超伝導体薄膜の初期堆積層と基板
表面との間で反応が生じてもＮｂおよびＮｂ化会物超伝
導体の超伝導特性が劣化しないこと、４番目の要求条件
はＮｂおよびＮｂ化合物超伝導体薄膜のパターニングに
ＨＦ（フッ酸）系のエツチング液孕用いた化学エツチン
グあるいはフロロカー ホン（ＣｎＲｎ＋ｔ ）ガスプ
ラズマを用いたドライエツチングを適用した場合、基板
月科とＮｂづよびＮｂ化合物超伝導体とのエッチレート
の比（選択比）が十分大きく、エツチングにより生じた
基板表面の凹凸がその後のプロセスに影響を与えない程
度にできることである。従来基板には単結晶Ｓｉ基板が
用いられて＠たが、接地面および下地電極［Ｎｂ又はＮ
ｂ化会物超伝導体全用いたジョセフソン回路の基板にＳ
ｉｋ用いた場合の問題点に次のものがある。１番目の問
題点はＳｉとＮｂ ｈよびＮｂ化合物超伝導体薄膜との
密着性が不良なことである。このため通常Ｓｉ表表面熟
熱酸化 ５ｉＯＪ化膜厚０．１〜０．６μｍ ） Ｌ、
てＮｂ系薄膜との密着性を確保している。Ｓｉの表面に
Ｓｉへ層全形成するとＮｂ系薄膜との密着性は向上する
が、ＮｂとＳｉＯ２が反応してＮｂの低級酸化物ＮｂＯ
ｘが形成さｆｌ、Ｎｂ系薄膜の初期堆積層の超伝導特性
が劣化することは避けられない。まπ８１やＳｉＯ□は
ＨＦｍ液中のＦ−イオンあるいはフロロカーボンガスプ
ラズマ中のＦ＊ラジカル・ＣＦ３＋イオンなどと激しく
反応し、シ炉もＮｂ系薄膜よシ大きなエッチレート’ｌ
示すため、Ｎｂ系薄１模のバターニングｘ ＨＦ ｍ液
あるいはフロロカーボンガスプラズマにより行った場合
、基板表面が侵され、その後のプロセスに支障をきたす
場合がある。以上のように接地面および下地電極にＮｂ
又はＮｂ化合物超伝導体薄膜を用いたジョセフソン回路
の基板ＫＳｉ會用いても要求条件を満足することはでき
なかった。
（発明の目的）
接地面２工び下地電極にＮｂ又はＮｂ化合物超伝導体薄
膜を用いたジョセフソン回路用基板にＳｉｋ用いても基
板としての豊求条件ヶ満足できない。本発明はＬｉＦ
、 ＮａＦ 、 ＫＦ 、 ＢｅＦ２＋ ＭｇＦ２＋Ｃ
ａＦｔ ｙ ＳｒＦ２ ＋ ＢａＦ２ ＋ ＹＦ３ ＋
ＺｒＦ４ ｒ ＨｆＦ４ ＋ ＡＺＩ”３ ｒＴｚＦ
ｓ ｌ Ｐ ｂＦ２＋ ｂｂＦ３ ｒ ＢｉＦｓ ｒ
ＬａＲＩ ＣｅＦｓ ｒ ＮｄＦ３の中から選ばれた１
種以上の物質で構成さｆＬ、′ｆＣ基板會用いることに
より、基板への要求条件を満足できること？！−特徴と
するもので、その目的は高性能のジョセフソン回路作製
用基板全提供することにある。
膜を用いたジョセフソン回路用基板にＳｉｋ用いても基
板としての豊求条件ヶ満足できない。本発明はＬｉＦ
、 ＮａＦ 、 ＫＦ 、 ＢｅＦ２＋ ＭｇＦ２＋Ｃ
ａＦｔ ｙ ＳｒＦ２ ＋ ＢａＦ２ ＋ ＹＦ３ ＋
ＺｒＦ４ ｒ ＨｆＦ４ ＋ ＡＺＩ”３ ｒＴｚＦ
ｓ ｌ Ｐ ｂＦ２＋ ｂｂＦ３ ｒ ＢｉＦｓ ｒ
ＬａＲＩ ＣｅＦｓ ｒ ＮｄＦ３の中から選ばれた１
種以上の物質で構成さｆＬ、′ｆＣ基板會用いることに
より、基板への要求条件を満足できること？！−特徴と
するもので、その目的は高性能のジョセフソン回路作製
用基板全提供することにある。
（発明の構成）
上記の目的音達成する１とめ、本発明は下地電極および
接地面がＮｂ又はＮｂｌ’Ｊ 、 Ｎｂ５Ａｚ 、 Ｎ
ｂ３Ｓｍ又はＮｂ５ＧｅよりなるＮｂ化付物超伝導体で
構成さｎるトンネル形ジョセフソン接置素子ヶ用いた集
積回路において、集積回路作製用基板として金属のフッ
素化合物？用いることを特徴とするジョセフソン集積回
路作製用基板全発明の要旨とするものである。
接地面がＮｂ又はＮｂｌ’Ｊ 、 Ｎｂ５Ａｚ 、 Ｎ
ｂ３Ｓｍ又はＮｂ５ＧｅよりなるＮｂ化付物超伝導体で
構成さｎるトンネル形ジョセフソン接置素子ヶ用いた集
積回路において、集積回路作製用基板として金属のフッ
素化合物？用いることを特徴とするジョセフソン集積回
路作製用基板全発明の要旨とするものである。
次に不発明の実施側音添付図面Ｑてついて説明する。な
２実施１＋ｕは一つの例示であって、不発明の精神ケ逸
脱しない範囲で、種々の変更あるいは改良全行いうるこ
とは言う址でもない。
２実施１＋ｕは一つの例示であって、不発明の精神ケ逸
脱しない範囲で、種々の変更あるいは改良全行いうるこ
とは言う址でもない。
接地面および１地電極にＮｂ又はＮｂ化付物超伝導体薄
膜を用いたジョセフソン集積回路作製用基板には従来Ｓ
ｉが用いられていた。Ｓｌは半専体であり、Ｓｉ上に直
接Ｎｂ又はＮｂ化合物超伝碑体薄膜全形成しても、極低
温（４，２Ｋ ）ではＳｉ基板と超伝導薄膜とは電気的
に絶縁さｎていると見なすことができる。しかし次面が
酸化さ１１゜ていないＳｌ基板上に直接Ｎｂ又はＮｂ化
合物超伝導体薄膜（以後両者ｒ総称してＮｂ系薄膜と書
くことにする）ｒ形成すると、ＳｌとＮｂ系薄膜との密
着性が悪く、その後の工程中に剥離することがある。Ｓ
ｉ基板とＮｂ系薄膜との密漸性會向上させるために、通
常Ｓｉ表面を熱酸化して０．１〜０．６μｍの５ｉｏｔ
層全形成するが、５ｉｆ２上にＮｂ糸薄膜會形成すると
Ｎｂ系薄膜の初期堆積時ＫＳｉＯ＊に含まれる酸素とＮ
ｂ系薄膜全構成するＮｂとが反応して、弱い金属的性質
全示すＮｂＯｘが生成し、Ｎｂ系薄膜の初期堆積層の超
伝導特性が劣化する。
膜を用いたジョセフソン集積回路作製用基板には従来Ｓ
ｉが用いられていた。Ｓｌは半専体であり、Ｓｉ上に直
接Ｎｂ又はＮｂ化合物超伝碑体薄膜全形成しても、極低
温（４，２Ｋ ）ではＳｉ基板と超伝導薄膜とは電気的
に絶縁さｎていると見なすことができる。しかし次面が
酸化さ１１゜ていないＳｌ基板上に直接Ｎｂ又はＮｂ化
合物超伝導体薄膜（以後両者ｒ総称してＮｂ系薄膜と書
くことにする）ｒ形成すると、ＳｌとＮｂ系薄膜との密
着性が悪く、その後の工程中に剥離することがある。Ｓ
ｉ基板とＮｂ系薄膜との密漸性會向上させるために、通
常Ｓｉ表面を熱酸化して０．１〜０．６μｍの５ｉｏｔ
層全形成するが、５ｉｆ２上にＮｂ糸薄膜會形成すると
Ｎｂ系薄膜の初期堆積時ＫＳｉＯ＊に含まれる酸素とＮ
ｂ系薄膜全構成するＮｂとが反応して、弱い金属的性質
全示すＮｂＯｘが生成し、Ｎｂ系薄膜の初期堆積層の超
伝導特性が劣化する。
Ｎｂ系薄膜の超伝導特性全向上させる１こめ、通常膜厚
會０．３μｍｎ以上にして初期堆積層の影響を消してい
る。し刀１しジョセフソン集積回路は１０層以上の多層
配線全必要とし、上層での段切れを防止するには接地面
および下地電極など下部に位置する薄膜は０．２μｍ程
度に薄くする必畏があ、！２、Ｓｔ’に基板に用いると
Ｎｂ系薄膜の特性劣化により回路上のマージンがとれな
くなるという欠点があった。葦たＮｂ系薄膜のパターニ
ングには、フォト工程７通した後エツチングにより行う
。エツチングには緩衝フッ酸（以後ＨＦ溶液と書く）又
はフロロカーボンガスプラズマ（以後ｃ−Ｆプラズマと
書く）音用いるが、Ｓｉおよヒ５ｉＯｔはＨＦ溶液２よ
びＣ−Ｆプラズマと激しく反応し、しかもＮｂ系薄膜よ
りも大きなエッチレートを示すため、Ｎｂ系薄膜のパタ
ーニング時Ｉ／ｃｓｉ基板表面が侵され、基板表面に生
じた凹凸の几めに、その後のプロセスに支障をきたすこ
とがある。
會０．３μｍｎ以上にして初期堆積層の影響を消してい
る。し刀１しジョセフソン集積回路は１０層以上の多層
配線全必要とし、上層での段切れを防止するには接地面
および下地電極など下部に位置する薄膜は０．２μｍ程
度に薄くする必畏があ、！２、Ｓｔ’に基板に用いると
Ｎｂ系薄膜の特性劣化により回路上のマージンがとれな
くなるという欠点があった。葦たＮｂ系薄膜のパターニ
ングには、フォト工程７通した後エツチングにより行う
。エツチングには緩衝フッ酸（以後ＨＦ溶液と書く）又
はフロロカーボンガスプラズマ（以後ｃ−Ｆプラズマと
書く）音用いるが、Ｓｉおよヒ５ｉＯｔはＨＦ溶液２よ
びＣ−Ｆプラズマと激しく反応し、しかもＮｂ系薄膜よ
りも大きなエッチレートを示すため、Ｎｂ系薄膜のパタ
ーニング時Ｉ／ｃｓｉ基板表面が侵され、基板表面に生
じた凹凸の几めに、その後のプロセスに支障をきたすこ
とがある。
以上のように接地面および下地電極にＮｂ又はＮｂ化化
合物超伝導体薄膜出用たジョセフソン回路の基板にＳｉ
を用いても、基板としての要求条件全満足できないとい
う欠点があった。
合物超伝導体薄膜出用たジョセフソン回路の基板にＳｉ
を用いても、基板としての要求条件全満足できないとい
う欠点があった。
そこで接地面および下地電極にＮｂ又はＮｂ化合物超伝
導体薄膜を用いたジョセフソン回路の基板に金属のフッ
化物を使用すれば、基板としての要求条件を全て満足で
きる。以下のフッ化物ＬＩＦ ＋ ＮａＦ 、 ＫＦ
＋ ＢｅＦ２ ＋ ’ＭｇＦ２ｒ ＣａＦ２ ＋ Ｓ”
Ｆ’２＋ＢａＦ２ ｒ ＹＦ３ ｒ ＺｒＦ４ 、 Ｈ
ｆＦ４ ＋ Ａ７Ｆ３ 、 ’ｌｌ’ｔＦ３ ｒ Ｐｂ
Ｆ２＋ＳｂＦ３． ＢｉＩｔ’、 、 ＬａＦ３１ Ｃ
ｅＦ’、 、 ＮｄＦｓＯ中〃）ら選ばノｔた１種以上
の物質から構成さｎた基板（以後フッ化物基板と呼ぶ）
をジョセフソン回路の基板に用いると次の利点が生ずる
。
導体薄膜を用いたジョセフソン回路の基板に金属のフッ
化物を使用すれば、基板としての要求条件を全て満足で
きる。以下のフッ化物ＬＩＦ ＋ ＮａＦ 、 ＫＦ
＋ ＢｅＦ２ ＋ ’ＭｇＦ２ｒ ＣａＦ２ ＋ Ｓ”
Ｆ’２＋ＢａＦ２ ｒ ＹＦ３ ｒ ＺｒＦ４ 、 Ｈ
ｆＦ４ ＋ Ａ７Ｆ３ 、 ’ｌｌ’ｔＦ３ ｒ Ｐｂ
Ｆ２＋ＳｂＦ３． ＢｉＩｔ’、 、 ＬａＦ３１ Ｃ
ｅＦ’、 、 ＮｄＦｓＯ中〃）ら選ばノｔた１種以上
の物質から構成さｎた基板（以後フッ化物基板と呼ぶ）
をジョセフソン回路の基板に用いると次の利点が生ずる
。
１番目の利点はフッ化物基板とＮｂ系薄膜との密層性が
良好なことである。２香目にテツフザイズ（〜５訓×５
間）への分割が容易である。
良好なことである。２香目にテツフザイズ（〜５訓×５
間）への分割が容易である。
３番目の利点はＮｂ系薄膜の初期堆積層とフッ化物基板
表面との間で反応が生じても、基板表面に酸素はないの
で、Ｎｂの低級酸化物は生成しない。またＮｂのフッ化
物ＮｂＦは昇華性のガスであり、薄膜内に残留しないた
め、Ｎｂ系薄膜の超伝導特性の劣化がないことである。
表面との間で反応が生じても、基板表面に酸素はないの
で、Ｎｂの低級酸化物は生成しない。またＮｂのフッ化
物ＮｂＦは昇華性のガスであり、薄膜内に残留しないた
め、Ｎｂ系薄膜の超伝導特性の劣化がないことである。
４査目の利点はフッ化物基板はＨＦ溶液およびＣ−Ｆガ
スプラズマに対して強い耐性全示すため、Ｎｂ系薄膜の
パターニングｋＨＦ溶液又はＣ−Ｆガスプラズマにより
行っても基板表面が侵さｎないことである。
スプラズマに対して強い耐性全示すため、Ｎｂ系薄膜の
パターニングｋＨＦ溶液又はＣ−Ｆガスプラズマにより
行っても基板表面が侵さｎないことである。
このようにジョセフソン回路用基板にフッ化物を用いる
と回路の構成上極めて有利である。
と回路の構成上極めて有利である。
次に実施例について説明する。
（実施例１）
ＬＩＦ ＨＮａＦ ｒ ＫＦ ＋ ＢｅＦ２ ＋ Ｍｇ
Ｒｒ ＣａＦ２ 、ＳｒＦ２ ＋ＢａＦ２ ＋ ｙｉ；
’３ｒ ＺｒＦ４ ｒ ＨｆＦ４ ＋ ＡｌＦ２ ＋
Ｔｌ−Ｆｓ ｒ ＰｂＦ２ ＋５ｔ）Ｆ３ ｒ ＢＩＦ
ｓ ＋ ＬＦ”ｋｓ ｒ ＣｅＦ３＋ ＮｄＦＢで構成
される１９種の単結晶基板（直径１インチ＝ ２．５４
ｏｎ 、厚さ０．３ ｔＩ＋＋＋Ｉ） ｋ、用惹し、Ｄ
Ｃマグネトロンスパッタ法により基板表面に厚さ２００
０＾のＮｂ膜を形成（基板温度室温、 Ａｒガス圧２
Ｐａ ） ［、た。こｔｌ。
Ｒｒ ＣａＦ２ 、ＳｒＦ２ ＋ＢａＦ２ ＋ ｙｉ；
’３ｒ ＺｒＦ４ ｒ ＨｆＦ４ ＋ ＡｌＦ２ ＋
Ｔｌ−Ｆｓ ｒ ＰｂＦ２ ＋５ｔ）Ｆ３ ｒ ＢＩＦ
ｓ ＋ ＬＦ”ｋｓ ｒ ＣｅＦ３＋ ＮｄＦＢで構成
される１９種の単結晶基板（直径１インチ＝ ２．５４
ｏｎ 、厚さ０．３ ｔＩ＋＋＋Ｉ） ｋ、用惹し、Ｄ
Ｃマグネトロンスパッタ法により基板表面に厚さ２００
０＾のＮｂ膜を形成（基板温度室温、 Ａｒガス圧２
Ｐａ ） ［、た。こｔｌ。
らのＮｂ膜の超伏等転移温度は全て９．２に以上。
３００にでの電気抵抗とＩＯＫでての抵抗との比（残留
抵抗比） Ｒ（’３００ Ｋ ） ／Ｒ（ＩＯＫ ）は
全て５以上を示し、良質のＮｂ膜であることが確認でき
た。またＮｂの膜厚を１μｍ以上にしてもＮｂの内部応
力により剥離は生じずＮｂと基板との付７ｉ′１強度は
十分であった。
抵抗比） Ｒ（’３００ Ｋ ） ／Ｒ（ＩＯＫ ）は
全て５以上を示し、良質のＮｂ膜であることが確認でき
た。またＮｂの膜厚を１μｍ以上にしてもＮｂの内部応
力により剥離は生じずＮｂと基板との付７ｉ′１強度は
十分であった。
次に２０００″ＡのＮｂ膜のついた１９種３８枚のフッ
化物基板葡用いて、フォト工程によりＮｂ膜上にレジス
トマスク勿形成し、１９種のフッ化物基板について、１
枚はＨＦ ： ＨＮＯ３： Ｈ２０＝ １０ ｍｔ ：
６０ ｍｌ ： １００ ｍｔのＨＦ浴液中でＮｂケエ
ッチングしＮｂのパターン葡形成した。１９種の基板は
ＨＦ溶液に全く侵されな刀λつた。１９種のフッ化物基
板の他の１枚は、ＣＦ、＋５％０２カスプラズマ（１０
０ｐａ Ｉ ＲＦ電力ｉｏｏ ｗ ）音用いてＮｂをエ
ツチングした。１９種の基板はＣ−Ｆプラズマにより全
くエッチされなかった。
化物基板葡用いて、フォト工程によりＮｂ膜上にレジス
トマスク勿形成し、１９種のフッ化物基板について、１
枚はＨＦ ： ＨＮＯ３： Ｈ２０＝ １０ ｍｔ ：
６０ ｍｌ ： １００ ｍｔのＨＦ浴液中でＮｂケエ
ッチングしＮｂのパターン葡形成した。１９種の基板は
ＨＦ溶液に全く侵されな刀λつた。１９種のフッ化物基
板の他の１枚は、ＣＦ、＋５％０２カスプラズマ（１０
０ｐａ Ｉ ＲＦ電力ｉｏｏ ｗ ）音用いてＮｂをエ
ツチングした。１９種の基板はＣ−Ｆプラズマにより全
くエッチされなかった。
次にこｎらの基板をダイシングソーにより３咽×３咽に
分割？試みたところ容易に切ることができ、でたらめに
割れる仁とは全くなかった。
分割？試みたところ容易に切ることができ、でたらめに
割れる仁とは全くなかった。
（実施例２）
ＺｒＦ４ （６２）−ＬａＦ３ （４） −ＢａＦ’２
（３０） −ＡｌＦ２（４ｍｏｔ、％）。
（３０） −ＡｌＦ２（４ｍｏｔ、％）。
ＡｔＦｓ（４０） −ＢａＦ２ （２５） −ＣａＦ２
（２５） ＹＦ３（１０ｍｏＡ、％）。
（２５） ＹＦ３（１０ｍｏＡ、％）。
ＨｆＦ％ （５７） ＹＦ３ （５）−ＢａＦｚ （３
０） −ＡＩ−Ｆｓ （８ｍｏＡ、％）。
０） −ＡＩ−Ｆｓ （８ｍｏＡ、％）。
ＺｒＦ、（６５）−ＢａＦ、 （３５ｍｏム１％）で構
成さｎる４種８枚のフッ化物基板（ｌインナ、厚さ０．
．３ ｍｙｎ ） ｋ用いて、それぞれの基板表面上に
２５００＾の厚さのＮｂＮ 、 ’Ｎｂ３Ａｔ、 Ｎｂ
、Ｓｎ 、 Ｎｂ５Ｑｅ薄膜’ｋＮｂターゲツト又はＮ
ｂ化会物ターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッ
タ法により形成（基板温度４００℃、 Ａｒ又はＡｒ＋
１０％Ｎ２ガス圧１０ ｐａ ）した。
成さｎる４種８枚のフッ化物基板（ｌインナ、厚さ０．
．３ ｍｙｎ ） ｋ用いて、それぞれの基板表面上に
２５００＾の厚さのＮｂＮ 、 ’Ｎｂ３Ａｔ、 Ｎｂ
、Ｓｎ 、 Ｎｂ５Ｑｅ薄膜’ｋＮｂターゲツト又はＮ
ｂ化会物ターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッ
タ法により形成（基板温度４００℃、 Ａｒ又はＡｒ＋
１０％Ｎ２ガス圧１０ ｐａ ）した。
こｔしらのＮｂ化合物薄膜の超伝導転移温度はそれぞＡ
１５．８ Ｋ 、 １６．８ Ｋ 、 １８．１ Ｋ
、 ２２．３ Ｋ會示し、残留抵抗比Ｒ（３００１（
）／Ｒ（２５Ｋ）はそれぞル３．２ 、３．６ 、３．
９ 、３．８で必ジ、フッ化物基板上に良質のＮｂ化合
物薄膜が形成できることが確認できた。また同種のフッ
化物基板上にＮｂ化合物を厚く堆積させたところ、剥離
が生じたのは膜厚が１．５μかｚ以上ＶＣなって刃１ら
であり、フッ化物基板とＮｂ化合物との密着性が良好で
あることが確認Ｔきた。次にこれらの基板ケ月１いて実
施例１と同様ＶＣしてＮｂ化合物薄膜のパターニングｋ
ＨＦ溶液２よびＣ−Ｆプラズマにより行ったところ、基
板の損傷は全く７ｉ：かり７こ。丑だこれらの基板はダ
イシングソーによりチップサイズへの分割は容易であっ
た。
１５．８ Ｋ 、 １６．８ Ｋ 、 １８．１ Ｋ
、 ２２．３ Ｋ會示し、残留抵抗比Ｒ（３００１（
）／Ｒ（２５Ｋ）はそれぞル３．２ 、３．６ 、３．
９ 、３．８で必ジ、フッ化物基板上に良質のＮｂ化合
物薄膜が形成できることが確認できた。また同種のフッ
化物基板上にＮｂ化合物を厚く堆積させたところ、剥離
が生じたのは膜厚が１．５μかｚ以上ＶＣなって刃１ら
であり、フッ化物基板とＮｂ化合物との密着性が良好で
あることが確認Ｔきた。次にこれらの基板ケ月１いて実
施例１と同様ＶＣしてＮｂ化合物薄膜のパターニングｋ
ＨＦ溶液２よびＣ−Ｆプラズマにより行ったところ、基
板の損傷は全く７ｉ：かり７こ。丑だこれらの基板はダ
イシングソーによりチップサイズへの分割は容易であっ
た。
（実施例３）
Δ／１ｇＦｔ 、 ＣａＦ２． ＢａＦ２． ＡｌＦ２
、 ＰｂＦ２の５枚のフッ化物基板（直径１インチ：
＝２．５４ ｃｍ 、厚さ０．３ｒｎｍ）全相いて接地
面はＮｂ 、下地電極はＮｂ 、 ＮｂＮ 。
、 ＰｂＦ２の５枚のフッ化物基板（直径１インチ：
＝２．５４ ｃｍ 、厚さ０．３ｒｎｍ）全相いて接地
面はＮｂ 、下地電極はＮｂ 、 ＮｂＮ 。
Ｎｂ３Ａｔ、 Ｎｂ、Ｓｎ 、 Ｎｂ３Ｇｅでそれぞオ
を構成さオｔ１ 対向電極はＮｂで構成されるジョセフ
ノン接合素子を作製した。まず５枚のフッ化物基板上に
、４０００ Ａ （Ｉ）Ｎｂ ｉ模全ＤＣマグネトロン
スパッタ法により形成し、表面を陽極酸化（厚さ２００
０ Ａ ）した後、フォト工程によりレジストマスクを
形成し、Ｃ−Ｆプラズマ＜ ＣＦ、＋５％０２）Ｉ’（
より接地面のバターニングゲ行った。その後５枚のフッ
化物基板音用いてＮｂ、 ＮｂＮ 、 Ｎｂ３Ａｔ 、
Ｎ１）３８ｎ 。
を構成さオｔ１ 対向電極はＮｂで構成されるジョセフ
ノン接合素子を作製した。まず５枚のフッ化物基板上に
、４０００ Ａ （Ｉ）Ｎｂ ｉ模全ＤＣマグネトロン
スパッタ法により形成し、表面を陽極酸化（厚さ２００
０ Ａ ）した後、フォト工程によりレジストマスクを
形成し、Ｃ−Ｆプラズマ＜ ＣＦ、＋５％０２）Ｉ’（
より接地面のバターニングゲ行った。その後５枚のフッ
化物基板音用いてＮｂ、 ＮｂＮ 、 Ｎｂ３Ａｔ 、
Ｎ１）３８ｎ 。
Ｎｂ５Ｑｅで構成される２５００＾の下地電極薄膜裟、
ＤＣマグネトロンスパッタ法により形成（基板＠ ｌｉ
３００〜４００℃、Ａｒ又はＡｒ 十Ｎ２ガス圧２〜
１０Ｐａ）Ｌ、フ第１・工程全通してＨＦ溶液によりエ
ツチングし、下地電極のバターニング全行った。その後
ＳｉＯの絶縁層（厚さ３０００大）〒抵抗加熱により蒸
着し、予め形成しておいたレジストステンシルのリフト
オフによジＳｉＯの絶縁層葡バターニングしたＳｉＯの
絶縁Ｊ曽のついた５枚の基板葡、ｒｆカソードに固定し
てウィンドらの部分（２０Ｘ ２０μｍ）に、露呈さｎ
ているＮｂ糸薄膜表面ｋ 、 Ａｒ ＋１０％ ＣＦ４
混合ガス（５ｐａ）’ｉ用いてクリーニング（ＶＣ８Ｂ
＝ ２００ Ｖ 、 ３０分）した後自然酸化によジ
２０〜３０久の酸化物トンネルバリアを形成した。その
後ＤＣマグネトロンスパッタ法により、３５００ Ａの
対回眠極Ｎｂ膜？形成（基板水冷、Ａｒ圧１．５Ｐａ）
Ｌ、Ｃ−Ｆプラズマｆｌｃよりバターニングし接合素子
音形成した。第１表に５種類の接合の特性を示す。いず
れの場合も良好な特性であった。
ＤＣマグネトロンスパッタ法により形成（基板＠ ｌｉ
３００〜４００℃、Ａｒ又はＡｒ 十Ｎ２ガス圧２〜
１０Ｐａ）Ｌ、フ第１・工程全通してＨＦ溶液によりエ
ツチングし、下地電極のバターニング全行った。その後
ＳｉＯの絶縁層（厚さ３０００大）〒抵抗加熱により蒸
着し、予め形成しておいたレジストステンシルのリフト
オフによジＳｉＯの絶縁層葡バターニングしたＳｉＯの
絶縁Ｊ曽のついた５枚の基板葡、ｒｆカソードに固定し
てウィンドらの部分（２０Ｘ ２０μｍ）に、露呈さｎ
ているＮｂ糸薄膜表面ｋ 、 Ａｒ ＋１０％ ＣＦ４
混合ガス（５ｐａ）’ｉ用いてクリーニング（ＶＣ８Ｂ
＝ ２００ Ｖ 、 ３０分）した後自然酸化によジ
２０〜３０久の酸化物トンネルバリアを形成した。その
後ＤＣマグネトロンスパッタ法により、３５００ Ａの
対回眠極Ｎｂ膜？形成（基板水冷、Ａｒ圧１．５Ｐａ）
Ｌ、Ｃ−Ｆプラズマｆｌｃよりバターニングし接合素子
音形成した。第１表に５種類の接合の特性を示す。いず
れの場合も良好な特性であった。
ここで、■Ｊは最大ジョセフソン電流値、Ｒ８Ｇおよび
Ｒｎｎはそれぞれ２ ｍＶおよび４ ｍＶまたは６ｍＶ
における抵抗値である。またＡは接合面積である。
Ｒｎｎはそれぞれ２ ｍＶおよび４ ｍＶまたは６ｍＶ
における抵抗値である。またＡは接合面積である。
第２図はトンネル形ジョセフソン接合素子の直流電流−
電圧特性の模式図を示す。図において横軸Ｖは対向電極
７と下地電極４間に発生する電圧、縦軸Ｉはトンネルバ
リヤ６會辿って流れる電流を示す。なおＲ８Ｇは４ ｍ
Ｖ Ｋ ｈ−ける抵抗値、Ｒｎｎは６？ＭＶにおける抵
抗値ケ示す。
電圧特性の模式図を示す。図において横軸Ｖは対向電極
７と下地電極４間に発生する電圧、縦軸Ｉはトンネルバ
リヤ６會辿って流れる電流を示す。なおＲ８Ｇは４ ｍ
Ｖ Ｋ ｈ−ける抵抗値、Ｒｎｎは６？ＭＶにおける抵
抗値ケ示す。
（発明の効果）
以上説明したように不発間によれば、下地電極２よび接
地面がＮｂ又はＮｂ化合物超伝導体で構成されるトンネ
ル形ジョセフソン接合素子ケ用いた回路作製用基板に、
ＬＩＦ 、 １’ＪａＦ 、 ＫＦ ｒＢｅＲＩ Ｍｇ
Ｆ２＋ ＣａＦ２ｒ ＳｒＲｒ ＢａＲ＋ ＹＦＢ ＋
ｚｒｌｌＱ ＋ＨｆＦ、 、 ＡｔＦｓ ｌ ＴｔＦ
ｊ ｌ ＰｂＦｔ 、 ５ｂＦＢ Ｉ ＬａＦ３ 、
ＣｅＦａ ＋ＮｄＦｓの中から選ばれた１種以上の物質
から構成さｎた基板を用いると、基板への要求条件葡全
て満足でき、ジョセフソン集積回路作製用基板として最
適である。
地面がＮｂ又はＮｂ化合物超伝導体で構成されるトンネ
ル形ジョセフソン接合素子ケ用いた回路作製用基板に、
ＬＩＦ 、 １’ＪａＦ 、 ＫＦ ｒＢｅＲＩ Ｍｇ
Ｆ２＋ ＣａＦ２ｒ ＳｒＲｒ ＢａＲ＋ ＹＦＢ ＋
ｚｒｌｌＱ ＋ＨｆＦ、 、 ＡｔＦｓ ｌ ＴｔＦ
ｊ ｌ ＰｂＦｔ 、 ５ｂＦＢ Ｉ ＬａＦ３ 、
ＣｅＦａ ＋ＮｄＦｓの中から選ばれた１種以上の物質
から構成さｎた基板を用いると、基板への要求条件葡全
て満足でき、ジョセフソン集積回路作製用基板として最
適である。
第１図はトンネル形ジョセフソン接合素子の概念断面図
である。第２図はトンネル形ジコセフソン接合素子の直
流電流−電圧特性の模式図である。 １・・・・・・・・・基板 ２・・・・・・・・・接地面 ３・・・・・・・・・絶縁層 ４・・・・・・・・・下地電極 ５・・・・・・・・・絶縁層 ６・・・・・・・・・トンネルバリア ７・・・・・・・・・対向電極
である。第２図はトンネル形ジコセフソン接合素子の直
流電流−電圧特性の模式図である。 １・・・・・・・・・基板 ２・・・・・・・・・接地面 ３・・・・・・・・・絶縁層 ４・・・・・・・・・下地電極 ５・・・・・・・・・絶縁層 ６・・・・・・・・・トンネルバリア ７・・・・・・・・・対向電極
Claims (2)
- （１）下地電極および接地面がＮｂ又はＮｂＮ 、 Ｎ
ｂ３Ａｔ。 Ｎｂ３Ｓｍ又はＮｂ３Ｇｅ Ｊ： ９なるＮｂ化合物超
伝導体で構成されるトンネル形ジョセフソン接合素子ケ
用いた集積回路において、集積回路作製用基板として金
属のフッ素化合物を用いることを特徴とするジョセフソ
ン集積回路作製用基板。 - （２）７ツ素化合物としてＬｉＦ 、 ＮａＦ 、 Ｋ
Ｆ 、 ＢｅＦ２１ＭｇＦｔ＋ ＣａＦ２１ ＳｒＦ２
ｒ ＢａＦ２１ ＹＦｓ ＋ ｚｒＦ、、Ｉ ＨｆＦ
４１ｋｔＦ３ 、 ＴｂＦ３１ ＰＩ）Ｆ３ Ｈ５ｂＦ
ｔ Ｉ ＢｉＦＸ、 Ｉ ＬａＦ３ 、ＣｅＦｓ 。 ＮｄＲＯ中の１種以上の物質を用いること全特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のジョセフソン集積回路作製
用基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58211715A JPS60105285A (ja) | 1983-11-12 | 1983-11-12 | ジヨセフソン集積回路作製用基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58211715A JPS60105285A (ja) | 1983-11-12 | 1983-11-12 | ジヨセフソン集積回路作製用基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60105285A true JPS60105285A (ja) | 1985-06-10 |
| JPS6262078B2 JPS6262078B2 (ja) | 1987-12-24 |
Family
ID=16610396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58211715A Granted JPS60105285A (ja) | 1983-11-12 | 1983-11-12 | ジヨセフソン集積回路作製用基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60105285A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0725429A2 (en) * | 1990-07-04 | 1996-08-07 | OHMI, Tadahiro | Method of forming a metalfluoride film of an electronic device |
-
1983
- 1983-11-12 JP JP58211715A patent/JPS60105285A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0725429A2 (en) * | 1990-07-04 | 1996-08-07 | OHMI, Tadahiro | Method of forming a metalfluoride film of an electronic device |
| EP0725429A3 (en) * | 1990-07-04 | 1997-01-29 | Tadahiro Ohmi | Process for making a layer of metal fluoride for an electronic device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6262078B2 (ja) | 1987-12-24 |
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