JPS6054485A - ジョゼフソン接合の製造方法 - 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】 本発明はジョゼフソン接合の製造方法に関し、殊に下部
電極と」一部電極との短絡を防ぎ得る製法上の改良に関
する。

超伝導材料の下部電極と同じく超伝導材料のに１部電極
とをジョゼフソン・トンネル障壁層を挟んで形成し、極
低温下でスイッチング動作をネせるジョゼフソン接合は
周知であって、将来にＨＨｉっての情報処理用の超高速
、低消費電力素子として大いに期待されている。然して
、実際にこの種のジョゼフソン接合を基板」二に製作す
るに際しては、当該基板の上に予め形成しである絶縁膜
の所定箇所に通常のフォト・エッチ技術を援用して開口
を形成し、その底部に先ず一般にベース・エレクトロー
ドと呼ぶ下部電極を形成し、その後、その」二面を適宜
酸化する等して障壁層を形成した後、更にその」−にカ
ウンタ・エレクＩ・ロードと呼ぶ上部電極を形成するよ
うになっている。

そのため、場合によっては下部電極を形成した時の超伝
導材料が以降の工程時においても絶縁膜の開口の側壁に
付着したままに残っていることがあり、そのままの状態
で障壁層を形成した後にに１部電極を形成すると、当該
開口側壁に刺着した超伝導材料部分を介して−Ｉ；都電
極と下部電極とが短絡してしまうことがままあった。こ
れは蓋し大きな問題で、集積回路全体の歩留まりを大き
く低減してしまい、所定の信頼性を確保するには冗長な
素子を多く設けなければならないことになって極めて不
合理であった・ また、」１記のように接合を形成すべき開口部分は、実
際は反転パターニングで形成されており、開口部分にフ
ォＩ・・レジストが残り、これをパターン的に更に反転
して当該開口を得ていた。そのため、当該開口と接合の
加工工程が連続工程とはならず、位置決め精度上の問題
や加工能率の点からも望ましくはなかった。

本発明はこの点に鑑みて成されたもので、上述のような
短絡事故の発生を未然に防ぐことができ、月つ真空を破
らずに連続工程で、然も極めて高い位置決め精度が保証
される一種のセルフ・アラインが導入されるような製法
を提供せんとしたものである。

以下、添附の図面に即し、本発明の実施例に就き説明す
る。

先ず、第１図（Ａ）に示すように、適当な基板１のにに
下部電極側の配線層ｌ１ｌｌを通常の技術により構成す
る。ジョゼフソン接合はこの−にの所定の箇所に形成す
るが、この実施例では当該断面で見て水平方向に離れた
二箇所に目的のジョゼフソン接合を形成するものと想定
する。

下部配線層−１は、これも通常の技術で良い任意の方法
により　ＳｉＯ等の適当な絶縁層Ｉによって被覆する。

次に第１図（Ｂ）に示すように、適当なフォト・レジス
ト材料Ｒを塗布し、形成すべきジョゼフソン接合の形状
及び全体の配置構成に合せて露光し、所定（１）パター
ニングを終えたら、当該パターン化部分Ｐｊを介し一挙
にその下の絶縁層■までドライ・エッチし、下部配線層
Ｗ＋を露ワさせる。

その結果が第１図（Ｃ）に示しであるが、当該絶縁層Ｉ
に形成された開口°部分Ａｊが本発明によるジョゼフソ
ン接合の形成位置部分となる。この時、本発明において
重要なことは、このジョゼフソン接合形成用の開口Ａｊ
の側壁が逆テーパ状になるようにすることである。但し
、こうした垂直方向の面を逆テーパにする技術自体は公
知であり、上記のドライ・エッチ工程において各種のエ
ツチング条件を適当に定めることにより、比較的容易に
必要な逆テーパ面が得られる。

このような断面構成が得られたならば、次いで、基板共
々全体を真空チャンバ内に挿入し、先ず適当な方法によ
り、開口Ａｊの底部に対し下部電極用の金属材料層ＢＥ
を蒸着する。その上面を放電酸化によって酸化する等し
てジョゼフソン障壁層を形成しく図中でこの層はややギ
ザギザの線で示している）、更にその上に上部電極用の
金属材料層ＧＥを蒸着する。この工程により、第１図（
ロ）に示すように開口Ａｊ中に所定のジョゼフソン接合
が形成されるが、必要ならば引続き、表面保護層Ｐを形
成する。

その後、既存の技術としてのリフト・オフ法により、不
要部分を除去すれば、第１図（Ｅ）に示すように目的と
するジョゼフソン接合のみを残した構造が得られる。尚
、以後の工程は通常の技術によって良く、上部電極ＧＥ
の上に必要に応じ上部耐重１２を形成すれば第１図（Ｆ
）に示すようにジョゼフソン接合集積回路が完成する。

然して、−１−記した工程を鑑みるに、本発明によれば
次のような利点乃至効果をｙｔＩることかできる。

■目的のジョゼフソン接合を形成すべき開口Ａｊの側壁
に逆テーパが付けられているため、ジョゼフソン接合形
成の第一段階としての下部電極ＢＥの形成時にその金属
材ネ４が当該間ｒｌＡｊの側壁に付着するということ自
体、かなり良く防げるようになる。

その」−１もし仮に、そのような金属材料の引着があっ
たとしても、当該間「１側壁が逆テーパのため、第１図
（Ｄ）以降の断面に特に良く示されるように、ジョゼフ
ソン障壁層の側縁の部分と当該開口の側壁との間、及び
上部電極の下方部分と同じく開口側壁との間には横方向
に空間乃至余、裕が生ずることになり、従って壁面に付
着した当該金属材料部分がジョゼフソン障壁層を越えて
上部電極にも下部電極にも接するというようなことがな
く、もってジョゼフソン接合の短絡水１＆を未然に回避
し得るものとなる。

■絶縁層Ｉの所定箇所への所定形状の開口Ａ」の形成と
、この中に形成されるべきジョゼフソン接合とが同じパ
ターンによる連続工程となり、一種のセルフ・アライン
構造となるため、各接合の位置決め精度や寸法精度は窮
めて良好になり、電気的特性の画一化も図ることができ
る。

■上記セルフ・アラインによる一連のジョゼフソン接合
形成工程も真空を破らずに行なうことができ、−１一部
電極、下部電極、そして特にジョゼフソン障壁層の汚れ
を防ぐことかで−きるため、この点においても製作され
たジョゼフソン接合の特性を良好且つ安定に保つことが
できる。

以」−のように１本発明によれば合理的で、且つ寸法精
度や電気的特性の良好なジョゼフソン接合を得ることが
でき、不良品の発生を大きく低減することができるため
、特に多数個のこの種ジョゼフソン接合を集積する回路
系にあっては本発明の効果は極めて大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１各図は本発明の一実施例の工程説明図である。 図中、■は基板、■はジョゼフソン接合を内部に形成す
べき絶縁層、Ａｊは当該絶縁層中に開けられたジョゼフ
ソン接合形成用の開口、ＢＥはジョゼフソン接合下部電
極及びその形成用材料層、ＧＥはジョゼフソン接合上部
電極及びその形成用材料層、である。 指定代理人　工業技術院電子技術総合研究所長Ｎ、−１
−ｒ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板」二に設けられた絶縁層の内部にジョゼフソン接合
   を形成するジョゼフソン接合の製造方法であって、 上記絶縁層のジョゼフソン接合を形成すべ５所定位置に
   ジョゼフソン接合形成用の開口を開けるに際し、該開口
   の側壁を逆テーパ状に形成し、その後、該開口中にあっ
   て該開口底部に対し、形成すべきジョゼフソン接合用の
   下部電極、障壁層、上部電極を順次積層していくことを
   特徴とするジョゼフソン接合の製造方法。