JPS60145375A - Νｂ膜表面の不動態化処理方法 - Google Patents
Νｂ膜表面の不動態化処理方法Info
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- JPS60145375A JPS60145375A JP59000751A JP75184A JPS60145375A JP S60145375 A JPS60145375 A JP S60145375A JP 59000751 A JP59000751 A JP 59000751A JP 75184 A JP75184 A JP 75184A JP S60145375 A JPS60145375 A JP S60145375A
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- tooth
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
-
- 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
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0912—Manufacture or treatment of Josephson-effect devices
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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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】
く技術分野〉
本発明は歯膜表面に酸化層が成長するのを防止する方法
に関する。
に関する。
〈従来技術〉
歯膜は主にクライオエレクトロニクスの分野で用いられ
、と）わけジョセフソン接合素子の電極として用いられ
ることが多い。ヅヨセフソン接合素子の中でもトンネル
形接合素子は下地電極と対向電極とがわずか数１０オン
グストロームの厚さを持つトンネルバリアを介して重ね
合わさった構造をしておＪ）ンネルバリアの膜厚の制御
が特に素子特性を大きく左右する。Ｎｂ膜は主にトンネ
ル形接合素子の下地電極に用いられトンネルバリアとし
て隅の極表面を均一に安定に酸化してできる２０〜３０
オングストローム（入）のＮｂ２Ｏ，膜またはその他動
縁性の極薄膜例えば２０〜３０Ｘの５ｔｏ２やＡｔ２０
．膜が用いられる。しかし歯は酸素との親和力が極めて
強く室温で大気中に保存しておくだけでも１００Ｘを越
す酸化膜が表面に形成されてしまう。この自然酸化膜は
安定なＮ′ｂ２０．のみで形成されているわけではなく
歯とＮ′ｂ２０．の界面に雨の低級酸化物で構成される
遷移領域があり、しかもめの低級酸化物ＮｂＯｘは弱い
金属的性質を持っている。Ｎｂ Ｏｘはトンネル形接合
素子の特性を劣化させるので犯酸化物で構成されるトン
ネルバリアを用いる場合にもこの自然酸化層は一度完全
に除去してから改めて酸化物バリアを形成する必要があ
る。Ｎｂ２Ｏ，以外の絶縁物をバリアとする場合にも同
様に自然酸化層を除去する必要がある。
、と）わけジョセフソン接合素子の電極として用いられ
ることが多い。ヅヨセフソン接合素子の中でもトンネル
形接合素子は下地電極と対向電極とがわずか数１０オン
グストロームの厚さを持つトンネルバリアを介して重ね
合わさった構造をしておＪ）ンネルバリアの膜厚の制御
が特に素子特性を大きく左右する。Ｎｂ膜は主にトンネ
ル形接合素子の下地電極に用いられトンネルバリアとし
て隅の極表面を均一に安定に酸化してできる２０〜３０
オングストローム（入）のＮｂ２Ｏ，膜またはその他動
縁性の極薄膜例えば２０〜３０Ｘの５ｔｏ２やＡｔ２０
．膜が用いられる。しかし歯は酸素との親和力が極めて
強く室温で大気中に保存しておくだけでも１００Ｘを越
す酸化膜が表面に形成されてしまう。この自然酸化膜は
安定なＮ′ｂ２０．のみで形成されているわけではなく
歯とＮ′ｂ２０．の界面に雨の低級酸化物で構成される
遷移領域があり、しかもめの低級酸化物ＮｂＯｘは弱い
金属的性質を持っている。Ｎｂ Ｏｘはトンネル形接合
素子の特性を劣化させるので犯酸化物で構成されるトン
ネルバリアを用いる場合にもこの自然酸化層は一度完全
に除去してから改めて酸化物バリアを形成する必要があ
る。Ｎｂ２Ｏ，以外の絶縁物をバリアとする場合にも同
様に自然酸化層を除去する必要がある。
かかる技術的背景下において、従来はトンネル形ソヨセ
フソン接合素子の下地電極薄膜に隅を用いる場合法の３
通の方法が行なわれている。
フソン接合素子の下地電極薄膜に隅を用いる場合法の３
通の方法が行なわれている。
（イ）Ｎｂ膜形成後歯膜表面の不動態化処理は行わない
、（ロ）Ａｕ、Ｐｄ 等の貴金属を薄くコートする、Ｃ
）Ｎ２ガスプラズマで処理することによｐ極表面を窒化
する。１これらのうち、まず不動態化処理を行わない場
合には歯膜を大気にさらすと歯の酸素に対する親和力が
極めて強いためにフォト工程によシ下地電極のパターニ
ングを行っている間に１００Ｘを越す自然酸化層が歯膜
表面に成長する。この自然酸化層と酸化されていない下
層の励との境界には弱い金属的な性質を示すＮｂＯｘの
遷移層があや、自然酸化層表面をスパッタエッチして酸
化膜厚を２０〜３０大に薄くしてトンネルバリアとして
もＮ′ｂＯＸの遷移層の存在によシ良好なノヨセフソン
接合特性は得られない。このため不動態化処理を行わな
い場合にはトンネルバリア形成前に自然酸化層を完全に
除去する必要がある。ここで自然酸化層の除去には従来
からＡｒプラズマを用いたスパッタエツチング法が用い
られてきた。この場合に次の問題点がある。１番目の問
題点はＡｒガスを導入する時に真空ポンプのパルプをほ
とんど閉じてしまうためチャンバ内の残留ガスとＮｂと
が反応しない程度に残留ガスを少なくする必要がある。
、（ロ）Ａｕ、Ｐｄ 等の貴金属を薄くコートする、Ｃ
）Ｎ２ガスプラズマで処理することによｐ極表面を窒化
する。１これらのうち、まず不動態化処理を行わない場
合には歯膜を大気にさらすと歯の酸素に対する親和力が
極めて強いためにフォト工程によシ下地電極のパターニ
ングを行っている間に１００Ｘを越す自然酸化層が歯膜
表面に成長する。この自然酸化層と酸化されていない下
層の励との境界には弱い金属的な性質を示すＮｂＯｘの
遷移層があや、自然酸化層表面をスパッタエッチして酸
化膜厚を２０〜３０大に薄くしてトンネルバリアとして
もＮ′ｂＯＸの遷移層の存在によシ良好なノヨセフソン
接合特性は得られない。このため不動態化処理を行わな
い場合にはトンネルバリア形成前に自然酸化層を完全に
除去する必要がある。ここで自然酸化層の除去には従来
からＡｒプラズマを用いたスパッタエツチング法が用い
られてきた。この場合に次の問題点がある。１番目の問
題点はＡｒガスを導入する時に真空ポンプのパルプをほ
とんど閉じてしまうためチャンバ内の残留ガスとＮｂと
が反応しない程度に残留ガスを少なくする必要がある。
このためには真空槽内の到達圧力を１０＝ ｔｏｙ＋ｒ
以下の超高真空にする必要があシ生産性が著しく悪いこ
とである１、２番目の問題点はＡｒスパッタエツチング
法は物理的エツチングであり、加速されたＡｒイオンが
物理的に粒子を叩き出す効果を用いているため清浄化さ
れた歯膜表面に結晶欠陥が多数導入され歯表面の超伝導
特性が劣化すると同時にその後酸化物バリアを形成する
時に歯表面が活性化されているため島の低級酸化物Ｎｂ
Ｏｘが生成され易くなシしかもトンネルバリア膜厚の制
御性が悪くなることである。このように歯膜表面に１０
０久を越す自然酸化層が存在する場合にはトンネル形接
合素子の下地電極に歯膜をそのまま用いても良好な特性
は得にくく、しかも制御性が悪い。そこで従来から歯膜
表面を不動態化処理して自然酸化膜の成長を防止する前
記（ロ）、（ハ）の試みがなされてきた。
以下の超高真空にする必要があシ生産性が著しく悪いこ
とである１、２番目の問題点はＡｒスパッタエツチング
法は物理的エツチングであり、加速されたＡｒイオンが
物理的に粒子を叩き出す効果を用いているため清浄化さ
れた歯膜表面に結晶欠陥が多数導入され歯表面の超伝導
特性が劣化すると同時にその後酸化物バリアを形成する
時に歯表面が活性化されているため島の低級酸化物Ｎｂ
Ｏｘが生成され易くなシしかもトンネルバリア膜厚の制
御性が悪くなることである。このように歯膜表面に１０
０久を越す自然酸化層が存在する場合にはトンネル形接
合素子の下地電極に歯膜をそのまま用いても良好な特性
は得にくく、しかも制御性が悪い。そこで従来から歯膜
表面を不動態化処理して自然酸化膜の成長を防止する前
記（ロ）、（ハ）の試みがなされてきた。
ところが歯膜を形成した後直ちにＡｕ 、 Ｐｄ等の貴
金属を薄くコートする方法では次の問題点が存在する１
、まず第１に貴金属の極薄膜（厚さ≦１０ＯＡ）は均一
な膜とはならず島状に形成され歯表面の保護が不完全に
なることである。また第２に歯電極表面にトンネルバリ
アを形成する場合には逆に貴金属膜が存在するとジョセ
フソン接合にならないために、貴金属膜を除去する必要
があシこの除去は通常Ａｒスノ千フッタエツチングよシ
行うためＮｂ表面の結晶欠陥に起因する隅の低級酸化物
の生成は避けられないことである。次に、Ｎｂ膜膜形成
直後衣表面Ｎ２ガスプラズマで処理して極表面を窒化し
て不動態化する方法においても歯の酸素に対する親和力
は窒素に対する親和力よルも大きいためにＮｂ膜表面に
自然酸化層が成長するのを防止することはできない。以
上のように従来技術ではトンネル形接合素子の特性を向
上させるためのＮｂ膜表面の不動態化処理が行なわれず
、または極めて不完全であり良好な接合特性を得ること
は困難でありしかも酸化物バリア膜厚制御性も悪かった
。
金属を薄くコートする方法では次の問題点が存在する１
、まず第１に貴金属の極薄膜（厚さ≦１０ＯＡ）は均一
な膜とはならず島状に形成され歯表面の保護が不完全に
なることである。また第２に歯電極表面にトンネルバリ
アを形成する場合には逆に貴金属膜が存在するとジョセ
フソン接合にならないために、貴金属膜を除去する必要
があシこの除去は通常Ａｒスノ千フッタエツチングよシ
行うためＮｂ表面の結晶欠陥に起因する隅の低級酸化物
の生成は避けられないことである。次に、Ｎｂ膜膜形成
直後衣表面Ｎ２ガスプラズマで処理して極表面を窒化し
て不動態化する方法においても歯の酸素に対する親和力
は窒素に対する親和力よルも大きいためにＮｂ膜表面に
自然酸化層が成長するのを防止することはできない。以
上のように従来技術ではトンネル形接合素子の特性を向
上させるためのＮｂ膜表面の不動態化処理が行なわれず
、または極めて不完全であり良好な接合特性を得ること
は困難でありしかも酸化物バリア膜厚制御性も悪かった
。
〈発明の目的〉
本発明は前記従来の技術的課題を解消し、高品質のトン
ネル形ジョセフソン接合累子用下地電極として好適なめ
膜の表面処理方法を提供することを目的とする。
ネル形ジョセフソン接合累子用下地電極として好適なめ
膜の表面処理方法を提供することを目的とする。
〈発明の構成〉
上記目的を達成するため本発明は、基板上に歯膜を形成
した後、引き続き真空下にて該歯膜表面を炭素膜で覆う
ことを特徴とする６゜トンネル接合特性の向上および酸
化物バリア膜厚制御性の向上を目的としたＮｂ膜表面の
不動態化処理にはＮｂ膜膜形成後後歯膜大気中にとシ出
す以前にＮｂ膜表面を以下の性質を持つ物質の極薄膜で
均一に根ってやればよい。要求される性質の１つは大気
中の酸素と常温では反応しないこと、２番目に酸化物バ
リアを形成する方法として通常酸素プラズマ中でのｒｆ
酸化を行うがｒｆ酸化を行うと同時にＮｂの急激な酸化
を抑制すると共にすみやかに除去され残留物とならない
こと、３番目に椛と反応が生じても稀の超伝導特性を劣
化させないことである。これらの性質を合わせ持つ物質
は炭素である。炭素の極薄膜を均一に形成する方法とし
ては炭化水５＜ｙスまたはハロダン化炭化水素ガスを用
いたプラズマ堆積法を採用すればよい。歯膜を形成した
直後炭化水素ガスまたはノ・ロダン化炭化水素ガスを導
入してｒｆ放電させることによシ歯表面に炭素膜を形成
すると次の利点が生ずる。１番目の利点はプラズマ堆積
した炭素膜は３０人程度の極薄膜でも均一な厚さに一様
に歯表面を覆うことである。２番目の利点はプラズマ堆
積した炭素は大気中の酸素とは常温ではほとんど反応せ
ず大気中で隅の清浄表面上保護することである。
した後、引き続き真空下にて該歯膜表面を炭素膜で覆う
ことを特徴とする６゜トンネル接合特性の向上および酸
化物バリア膜厚制御性の向上を目的としたＮｂ膜表面の
不動態化処理にはＮｂ膜膜形成後後歯膜大気中にとシ出
す以前にＮｂ膜表面を以下の性質を持つ物質の極薄膜で
均一に根ってやればよい。要求される性質の１つは大気
中の酸素と常温では反応しないこと、２番目に酸化物バ
リアを形成する方法として通常酸素プラズマ中でのｒｆ
酸化を行うがｒｆ酸化を行うと同時にＮｂの急激な酸化
を抑制すると共にすみやかに除去され残留物とならない
こと、３番目に椛と反応が生じても稀の超伝導特性を劣
化させないことである。これらの性質を合わせ持つ物質
は炭素である。炭素の極薄膜を均一に形成する方法とし
ては炭化水５＜ｙスまたはハロダン化炭化水素ガスを用
いたプラズマ堆積法を採用すればよい。歯膜を形成した
直後炭化水素ガスまたはノ・ロダン化炭化水素ガスを導
入してｒｆ放電させることによシ歯表面に炭素膜を形成
すると次の利点が生ずる。１番目の利点はプラズマ堆積
した炭素膜は３０人程度の極薄膜でも均一な厚さに一様
に歯表面を覆うことである。２番目の利点はプラズマ堆
積した炭素は大気中の酸素とは常温ではほとんど反応せ
ず大気中で隅の清浄表面上保護することである。
３番目の利点は炭素ｄ妬とが反応しても生成するＮ′ｂ
Ｃは高Ｔｃ超伝導体であｊ５Ｎｂ表面の超伝導特性Ｏ劣
化は生じないことである。４番目の利点は酸素プラズマ
にさらすと炭素はＣＯ２ガス、ＣＯガスとなって除去さ
れるが一部の酸素は炭素膜中を拡散して歯表面に達し安
定なＮ′ｂ２０．を生成する、すなわち炭素は酸化物バ
リアを形成する際安定で均一なＮｂ、Ｏ，膜を形成する
ための緩衝効果を示しバリア品質および膜厚制御性を向
上させることである。このように歯膜表面を極薄膜の炭
素で覆うことによシネ動態化処理するとトンネル形接合
累子の特性および制御性の向上に有益である。
Ｃは高Ｔｃ超伝導体であｊ５Ｎｂ表面の超伝導特性Ｏ劣
化は生じないことである。４番目の利点は酸素プラズマ
にさらすと炭素はＣＯ２ガス、ＣＯガスとなって除去さ
れるが一部の酸素は炭素膜中を拡散して歯表面に達し安
定なＮ′ｂ２０．を生成する、すなわち炭素は酸化物バ
リアを形成する際安定で均一なＮｂ、Ｏ，膜を形成する
ための緩衝効果を示しバリア品質および膜厚制御性を向
上させることである。このように歯膜表面を極薄膜の炭
素で覆うことによシネ動態化処理するとトンネル形接合
累子の特性および制御性の向上に有益である。
〈実施例〉
（実施例１）
熱酸化膜のついた１インチのＳｉ基板（Ｓｉｎ、膜厚〜
１０００入）を用意して１２０ｓｎφのｒｆカソードに
固定し９９．９９％の歯ターグット（１００閣φ、厚さ
３ ｔｒａｎ ）を用いて３ Ｘ １０−２ｔｏｒｒの
Ａｒガス中でＤＣマグネトロンスノ千ツタ法によシ３０
０℃基板温度で３００Ｘ／−の堆積速度で２５００Ｘの
厚さのＮｂ膜を形成した。次に歯膜表面を炭素の極薄膜
で覆うことによシネ動態化した。すなわち歯膜形成直後
真空槽を高真空（１０’ ｔｏｒｒ以下）に排気しＳｉ
基板の温度を常温に下げた後Ｃ１（４ガスを５ Ｘ １
０ ” ｔｏｒｒ導入してｒｆｌｌｔ圧ｖｐ−ｐ−３０
０Ｖで２０分間放電を行うことによ月ら膜表面に６０Ｘ
の炭素膜を形成した。との歯膜を大気中にと多出し常温
で１０日間保存した後歯表面１ＡＥｓ（オーソエ電子分
光法）によシ観察したところ表面から約５０穴の範囲は
炭素の信号のみであり表面から５０Ｘ以上下部ではほと
んど犯の信号だけで若干炭素の信号はあるものめ酸素の
信号は表面から２５００λまでは検知できず歯膜への酸
素の新たな侵入はないことが確認できた。
１０００入）を用意して１２０ｓｎφのｒｆカソードに
固定し９９．９９％の歯ターグット（１００閣φ、厚さ
３ ｔｒａｎ ）を用いて３ Ｘ １０−２ｔｏｒｒの
Ａｒガス中でＤＣマグネトロンスノ千ツタ法によシ３０
０℃基板温度で３００Ｘ／−の堆積速度で２５００Ｘの
厚さのＮｂ膜を形成した。次に歯膜表面を炭素の極薄膜
で覆うことによシネ動態化した。すなわち歯膜形成直後
真空槽を高真空（１０’ ｔｏｒｒ以下）に排気しＳｉ
基板の温度を常温に下げた後Ｃ１（４ガスを５ Ｘ １
０ ” ｔｏｒｒ導入してｒｆｌｌｔ圧ｖｐ−ｐ−３０
０Ｖで２０分間放電を行うことによ月ら膜表面に６０Ｘ
の炭素膜を形成した。との歯膜を大気中にと多出し常温
で１０日間保存した後歯表面１ＡＥｓ（オーソエ電子分
光法）によシ観察したところ表面から約５０穴の範囲は
炭素の信号のみであり表面から５０Ｘ以上下部ではほと
んど犯の信号だけで若干炭素の信号はあるものめ酸素の
信号は表面から２５００λまでは検知できず歯膜への酸
素の新たな侵入はないことが確認できた。
（実施例２）
実施例１で形成したＮｂ膜表面を炭化水素ガスおよびハ
ロダン化炭化水素ガスの種類を変えてｒｆ放電させて不
動態化した。いずれの場合も歯膜形成直後真空槽を高真
空（１０”−’ ｔｏｒｒ以下）に排気しＳｌ基板の温
度を常温に下げてから行った。放電する時のガス圧、ｒ
ｆ電圧および時間は１ Ｘ １０−” ｔｏｒｒ〜Ｉ
Ｘ １０−” ｔｏｒｒ 、 Ｖｐ−ｐ ＝ １００〜
６００ｖおよび５〜３０分の範囲で行った。
ロダン化炭化水素ガスの種類を変えてｒｆ放電させて不
動態化した。いずれの場合も歯膜形成直後真空槽を高真
空（１０”−’ ｔｏｒｒ以下）に排気しＳｌ基板の温
度を常温に下げてから行った。放電する時のガス圧、ｒ
ｆ電圧および時間は１ Ｘ １０−” ｔｏｒｒ〜Ｉ
Ｘ １０−” ｔｏｒｒ 、 Ｖｐ−ｐ ＝ １００〜
６００ｖおよび５〜３０分の範囲で行った。
使用したガス種を以下に示す。０２Ｈ６、ＣａＬ 。
０４Ｈ＋ｏ 、 ＣＦ４ 、 Ｃ２Ｆ６ 、Ｃ２Ｆ８
、Ｃ４ＦＩＯ、ＣＣＬＨｓ 、 ＣＣＬ、Ｉ■２゜ＣＢ
ｒＨｓ 、 ＣＢｒ２Ｈ２、ＣＣ１ＦＡ 、 ＣＣｔ２
Ｆ、 、 ＣＢｒＦａ 、 ＣＢｒ２Ｆ、 。
、Ｃ４ＦＩＯ、ＣＣＬＨｓ 、 ＣＣＬ、Ｉ■２゜ＣＢ
ｒＨｓ 、 ＣＢｒ２Ｈ２、ＣＣ１ＦＡ 、 ＣＣｔ２
Ｆ、 、 ＣＢｒＦａ 、 ＣＢｒ２Ｆ、 。
ｃｃｔａである。これらの歯膜を大気中で１０日間保存
した後表面から２５００Ｘまでの組成をＡＥＳによシ調
べたところいずれの場合も表面から２０〜ｘｓｏＸｔｖ
範囲に炭素のみが存在し、その下方は隅のみで酸素は存
在しなかった。このことから炭化水素ガスおよび炭化水
素ガスの水素の１つ以上をＦ 、 ＣＬ 、 Ｂｒの１
種以上で置換したハロダン化炭化水素ガスのいずれを用
いても歯表面を完全に不動態化できることが確認できた
。
した後表面から２５００Ｘまでの組成をＡＥＳによシ調
べたところいずれの場合も表面から２０〜ｘｓｏＸｔｖ
範囲に炭素のみが存在し、その下方は隅のみで酸素は存
在しなかった。このことから炭化水素ガスおよび炭化水
素ガスの水素の１つ以上をＦ 、 ＣＬ 、 Ｂｒの１
種以上で置換したハロダン化炭化水素ガスのいずれを用
いても歯表面を完全に不動態化できることが確認できた
。
（実施例３）
実施例１，２においてＣＨ４ガスおよび０２Ｆ。ガスを
用いて表面全不動態化処理した２枚の歯膜を下地電極と
してＮ′ｂ２０．をトンネルバリアとしｐｂを対向電極
とするトンネル形ジョセフソン接合を作製した。すなわ
ち２枚の歯膜をレジストコート、露光、現像、エツチン
グし下地電極のパターンを形成し、レジストを除去した
後再びレジストコート、露光、現像によシＰｂ対向電極
用のリフトオフステンシルを形成した後プラズマ酸化装
置のｒｆカソード（１２０＋ｍｎφ）ニ固定し５ Ｘ
１０−３ｔｏｒｒのＡｒ 十’ １０ ％ ０２ｉｆス
中でプラズマ酸化（■ｐ−ｐ＝ ２００Ｖ 、 ５分）
Ｌ ３５００Ａのｐｂを抵抗加熱によシ蒸着しリフトオ
フしてトンネル形接合菓子を作製した。これらの接合素
子（接合面積Ａ＝１０Ｘ１０μ−〕の特性はそれぞれＣ
Ｈ，ガスで処理したものはＩＪ・１Ｒｎｎ −］、、６
５ ｍＶ 、 ＩＪ”ＲＢ（、＝ ３１ ｍＶ 、 Ｉ
Ｊ／Ａ＝４．５ＫＡ／−であジ、Ｃ２Ｆ６ガスで処理し
たものはＩ、１１ＩＲｎｎ＝１．７０ｍＶ 、 Ｉ、１
φＲＢＧ＝３６ｍＶ 。
用いて表面全不動態化処理した２枚の歯膜を下地電極と
してＮ′ｂ２０．をトンネルバリアとしｐｂを対向電極
とするトンネル形ジョセフソン接合を作製した。すなわ
ち２枚の歯膜をレジストコート、露光、現像、エツチン
グし下地電極のパターンを形成し、レジストを除去した
後再びレジストコート、露光、現像によシＰｂ対向電極
用のリフトオフステンシルを形成した後プラズマ酸化装
置のｒｆカソード（１２０＋ｍｎφ）ニ固定し５ Ｘ
１０−３ｔｏｒｒのＡｒ 十’ １０ ％ ０２ｉｆス
中でプラズマ酸化（■ｐ−ｐ＝ ２００Ｖ 、 ５分）
Ｌ ３５００Ａのｐｂを抵抗加熱によシ蒸着しリフトオ
フしてトンネル形接合菓子を作製した。これらの接合素
子（接合面積Ａ＝１０Ｘ１０μ−〕の特性はそれぞれＣ
Ｈ，ガスで処理したものはＩＪ・１Ｒｎｎ −］、、６
５ ｍＶ 、 ＩＪ”ＲＢ（、＝ ３１ ｍＶ 、 Ｉ
Ｊ／Ａ＝４．５ＫＡ／−であジ、Ｃ２Ｆ６ガスで処理し
たものはＩ、１１ＩＲｎｎ＝１．７０ｍＶ 、 Ｉ、１
φＲＢＧ＝３６ｍＶ 。
Ｉ、ｙ／Ａ ＝ １．７ ＫＡ／ｃｄであった。いずれ
も良好力特性であ多しかもＮｂ、０．とＮｂとの界面に
ＮｂＯｘが存在する場合に現れるｋｎｅｅ 構造は全く
見られなかった。ここでＩＪは最大ソヨセ７ソン電流値
、 ＲｎｎおよびＲ２Ｏは４ ｍＶおよび２ｍＶにおけ
る準粒子トンネル抵抗である。仁のように歯膜表面を覆
った炭素膜は良好な接合特性を得るのに有益であった。
も良好力特性であ多しかもＮｂ、０．とＮｂとの界面に
ＮｂＯｘが存在する場合に現れるｋｎｅｅ 構造は全く
見られなかった。ここでＩＪは最大ソヨセ７ソン電流値
、 ＲｎｎおよびＲ２Ｏは４ ｍＶおよび２ｍＶにおけ
る準粒子トンネル抵抗である。仁のように歯膜表面を覆
った炭素膜は良好な接合特性を得るのに有益であった。
また同じく不動態化処理していない歯膜を用いて同様の
検討を行ったがソヨセフソン特性は得られなかった。
検討を行ったがソヨセフソン特性は得られなかった。
（実施例４）
実施例１で形成した１０枚の歯膜をＡｒ ＋ ３０％
Ｃ，Ｈ，＋１０ ％ ＣＢｒＦ、混合ガス中でｒｆ放電
（３Ｘ１０ ｔｏｒｒ、Ｖｐ−ｐ＝３５０Ｖ 、１０分
間）することによシ表面を不動態化処理した後これらの
歯膜を用いてＮｂ２Ｏ，バリア、Ｐｂ対向電極のトンネ
ル形接合累子を作製しＮｂ２Ｏ，バリア形成時のプラズ
マ酸化時間と素子（接合面積１０ｘｌＯＡｍ’）の最大
ソヨセフンン電流との関係を調べたその結果を図−２に
示す。酸化条件はＡｒ＋１０％０２゜４ Ｘ １０ ｔ
ｏｒｒ、Ｖｐ−ｐ＝２００Ｖ Ｏ−２分〜５０分であっ
た。また図−２に不動態化処理をせずに自然酸化層をＡ
ｒスパッタエツチングにょシ除去した後同じ条件で形成
した接合の最大ソヨセフソン電流の値を示す。このこと
から歯表面を極薄族の炭素で覆りことによシネ動態化す
ると素子特性の制御性が向上することが確認できた。
Ｃ，Ｈ，＋１０ ％ ＣＢｒＦ、混合ガス中でｒｆ放電
（３Ｘ１０ ｔｏｒｒ、Ｖｐ−ｐ＝３５０Ｖ 、１０分
間）することによシ表面を不動態化処理した後これらの
歯膜を用いてＮｂ２Ｏ，バリア、Ｐｂ対向電極のトンネ
ル形接合累子を作製しＮｂ２Ｏ，バリア形成時のプラズ
マ酸化時間と素子（接合面積１０ｘｌＯＡｍ’）の最大
ソヨセフンン電流との関係を調べたその結果を図−２に
示す。酸化条件はＡｒ＋１０％０２゜４ Ｘ １０ ｔ
ｏｒｒ、Ｖｐ−ｐ＝２００Ｖ Ｏ−２分〜５０分であっ
た。また図−２に不動態化処理をせずに自然酸化層をＡ
ｒスパッタエツチングにょシ除去した後同じ条件で形成
した接合の最大ソヨセフソン電流の値を示す。このこと
から歯表面を極薄族の炭素で覆りことによシネ動態化す
ると素子特性の制御性が向上することが確認できた。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明によれば歯膜を形成した後
真空を破らずに歯表面を炭化水素ガスプラズマまたはハ
ロダン化炭化水素ガスプラズマで処理することによυ歯
膜表面を極薄膜の炭素で覆う。このため歯膜全大気中で
保存しても歯膜表面が酸化するのを防止できるだけでな
く堆積炭素膜の効果によ！り 、Ｎｂ膜をソヨセフソン
トンネル接合累子の下地電極とした場合安定なトンネル
バリア酸化物の生成および素子特性の向上、最大ジョセ
フソン電流値の制御性の向上が図れるという利点がある
。
真空を破らずに歯表面を炭化水素ガスプラズマまたはハ
ロダン化炭化水素ガスプラズマで処理することによυ歯
膜表面を極薄膜の炭素で覆う。このため歯膜全大気中で
保存しても歯膜表面が酸化するのを防止できるだけでな
く堆積炭素膜の効果によ！り 、Ｎｂ膜をソヨセフソン
トンネル接合累子の下地電極とした場合安定なトンネル
バリア酸化物の生成および素子特性の向上、最大ジョセ
フソン電流値の制御性の向上が図れるという利点がある
。
第１図は実施例１においてＣＨ，ガスを用いて歯表面を
処理した後１０日間大気中で保存しため膜の表面からの
深さ方向のオージェプロファイルを示すグラフである。 第２図は実施例４において表面を不動態化した歯膜およ
び不動態化処理していない歯膜を用いて作製したトンネ
ル形接合素子の最大ソヨセフソン電流のプラズマ酸化時
間依存性を示すグラフである。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人弁理士 光石士部（他１名）
処理した後１０日間大気中で保存しため膜の表面からの
深さ方向のオージェプロファイルを示すグラフである。 第２図は実施例４において表面を不動態化した歯膜およ
び不動態化処理していない歯膜を用いて作製したトンネ
ル形接合素子の最大ソヨセフソン電流のプラズマ酸化時
間依存性を示すグラフである。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人弁理士 光石士部（他１名）
Claims (3)
- （１）基板上にＮｂ膜を形成した後、引き続き真空下に
て該歯膜表面を炭素膜で覆うことを特徴とする歯膜表面
の不動態化処理方法。 - （２）上記歯膜表面を炭化水素ガスプラズマまたはハロ
ダン化炭化水嵩ガスプラズマで処理スることによシ該歯
膜表面を極薄膜の炭素で榎うことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のＭ膜表面の不動態化処理方法。 - （３）上記炭化水素ガスとしてＣＩ（４，Ｃ２Ｈ６，Ｃ
３Ｈ８゜Ｃ，Ｈ，。を用い、または上記ハロゲン化炭化
水素ガスとしてこれら炭化水素ガスのＨの一部又は全部
をＦ 、 Ｃ４，Ｂｒから選ばれた１種以上の元累で置
換したものを用い、またはこれら炭化水素ガスあるいは
ハロゲン化炭化水素ガスにＡｒｅ加えた２種以上の混合
ガスを用いることを特徴とする特許請求の範囲第２項記
載の歯膜表面の不動態化処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59000751A JPS60145375A (ja) | 1984-01-09 | 1984-01-09 | Νｂ膜表面の不動態化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59000751A JPS60145375A (ja) | 1984-01-09 | 1984-01-09 | Νｂ膜表面の不動態化処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60145375A true JPS60145375A (ja) | 1985-07-31 |
Family
ID=11482398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59000751A Pending JPS60145375A (ja) | 1984-01-09 | 1984-01-09 | Νｂ膜表面の不動態化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60145375A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6240375A (ja) * | 1985-08-14 | 1987-02-21 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 硬質カ−ボン膜 |
| US5288697A (en) * | 1991-05-15 | 1994-02-22 | Basf Aktiengesellschaft | Production of thin protective polyimide layers on high temperature superconductors |
| US5330616A (en) * | 1988-02-01 | 1994-07-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electric device provided with carbon pattern structure and manufacturing method for the same |
| US6115090A (en) * | 1997-03-26 | 2000-09-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device |
| US6927826B2 (en) | 1997-03-26 | 2005-08-09 | Semiconductor Energy Labaratory Co., Ltd. | Display device |
| US7508033B2 (en) | 1998-04-24 | 2009-03-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device with diamond-like carbon film on backside of substrate |
-
1984
- 1984-01-09 JP JP59000751A patent/JPS60145375A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6240375A (ja) * | 1985-08-14 | 1987-02-21 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 硬質カ−ボン膜 |
| JPH0510426B2 (ja) * | 1985-08-14 | 1993-02-09 | Kanegafuchi Chemical Ind | |
| US5330616A (en) * | 1988-02-01 | 1994-07-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electric device provided with carbon pattern structure and manufacturing method for the same |
| US5288697A (en) * | 1991-05-15 | 1994-02-22 | Basf Aktiengesellschaft | Production of thin protective polyimide layers on high temperature superconductors |
| US6115090A (en) * | 1997-03-26 | 2000-09-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device |
| US6593990B1 (en) | 1997-03-26 | 2003-07-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device |
| US6927826B2 (en) | 1997-03-26 | 2005-08-09 | Semiconductor Energy Labaratory Co., Ltd. | Display device |
| US7190428B2 (en) | 1997-03-26 | 2007-03-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device |
| US7436463B2 (en) | 1997-03-26 | 2008-10-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device |
| US7508033B2 (en) | 1998-04-24 | 2009-03-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device with diamond-like carbon film on backside of substrate |
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