JPS6074489A - 超伝導グランドコンタクトの形成方法 - 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】 技術分野 本発明はジョセフノン論理回路等の超伝導回路において
、超伝導回路の特性に影響をｊｊえることなく、平坦で
あり、確実かつ信頼性のある接地が可能な超伝導グラン
ドコンタクトの形成方法に関する。

従来技術 近年、ジョセフソン素子の晶速、低消費゛市カ性を生か
して旨性能な計算機を開発するため、超伝導回路の研究
が進められている。このような超伝導回路の集積化のた
めには、素子間の磁気的な分離が車要である。このため
、超伏ａス薄膜を用いてグランドプレーンを形成し、そ
の上に絶縁層を介して回路を形成する構成がとられてい
る。このグランドプレーンと超伝導回路間で接地端子と
して絶縁層に窓を設はコンタクトをとる必要がある。

従来のグランドコンタクトの方法を第１図によって説明
する。最下層にあたるグランドプレーンは、素子分離機
能を持つと同時に、段差部分の接続Ｇ’ｊ頼性向性向上
から可能な限り薄く、平坦であることが好ましい。そこ
で、グランドプレーンの祠料としでは、磁場侵入距離λ
Ｌが小さく均一で機械的強反の点でも優れたＮｂ薄膜が
用いられてきた。第１図（ａ）はＳｊ基板１上に超高真
空蒸着法あるいはスパッタ法によりＮｂ薄膜２を形成し
たことを示している。第１図（ｂ）はＮｂ薄膜上のレジ
スト（図示せず）をパターンニングしてコンタクト部手
７以外を陽極酸化しＮｂ２Ｏ５絶縁層３を形成したこと
を示している。第１図（ｅｌではさらに酸化シリコン（
ＳｊＯ）　４を蒸着し、リフトオフ法によりコンタクト
部７に窓８を形成したことを示している。第１図（ｄｌ
では、絶縁層６の窓８を通してＮｂ表面７上にできた自
然酸化膜（図示せず）をアルゴンスパッタにより削りと
り、Ｐｂ合金によるコンタクト層５を形成したことを示
している。超伝導回路はこのコンタクト層５を通してグ
ランドプレーンと接続されることになる。

ところで、前記コンタクト層は、超伝導回路の集積化に
とって、製造工程を増加し、コンタクト部分の面積を増
大させ、コンタクト層上にくる超伝導回路に段差を与え
るため上層の膜厚を増大させるという欠点があった。

発明の目的 本発明は、従来の超伝導グランドコンタクトの段差のあ
る構造上の欠点を改善し、確実で信頼性のある接地を得
ることをその目的とし、さらに製造工程を簡単にするこ
とを他の目的とする。

発明の構成と作用 本発明は、ニオブ（Ｎｂ　）からなる超伝導グランドプ
レーンの全面な酸化し、酸化ニオブ層（Ｎｂ２ｏ５）の
絶縁層を形成し、次に酸化ニオブ層をエツチングしてコ
ンタクト窓を形成し、その後コンタクト窓内のＮｂ面に
腐蝕酸化されにくい超伏得簿膜を蒸着し、コンタクト窓
を埋めるコンタクト層を形成し、該コンタクト層を介し
て超伝導グランドコンタクトを形成する超伝導グランド
コンタクトの形成方法に関するものである。

第２図において、（ａ）は従来の方法と同様に水板１１
上にＮｂ薄膜（グランドプレーン）１２を形成したもの
であり、Ｎｂ薄膜１２上の表面を全面陽極酸化してＮｂ
２Ｏ５絶縁＆！１３を形成した状態を示す。（ｂ）は絶
縁層１３上にレジスト１６を塗布した後ホトリックラフ
イによりパターンニンーグしてこれをマスクとして絶縁
層１６をエツチングし、コンタクト窓１８を形成し、コ
ンタクト部１７を形成した状態を示す。次いで第２図（
Ｃ）では、Ｐｂ合金のように腐蝕酸化されにくい超伝導
金属を蒸着し、絶縁層１３と同程度の膜厚までコンタク
ト層１５を形成した状態であり、（ｄｌはレジスト１５
を除去してリフトオフを行なった後の状態である。その
後、絶縁層１３上に超伝導回路が常法により形成され、
超伝導回路はコンタクト層１５を通してグランドプレー
ン１２と接続されるのである。グランドプレーン１２は
、その上に形成される超伝導回路の配線相互間の磁気的
結合を非常に小さくするように作用する。これは配線を
流れる電流により生ずる磁束が配線の１′ぐ下の超伝導
グランドプレーン１２により排斥され、磁束がグランド
プレーンを避けるように垂直方向に立つことにより配線
相互間の相互インダクタンスが非常に小さくなるからで
ある。グランドプレーンを形成するＮｂは腐蝕酸化され
易く直接グランドコンタクトを形成すると確実で安定な
コンタクトを形成することができないが、本発明におい
てはコンタクト窓１８内に超伝導コンタクト層１５が形
成され、該コンタクト層１５は腐蝕酸化されにくい超伝
導金属のＰｂ合金であるから、これを介してグランドコ
ンタクトを形成すれは良好な超伝導コンタクトを得るこ
とができる。そして、図（ｃ）に示すごとくコンタクト
層１５はコンタクト窓１８を埋めるごとく絶縁層１６と
ほぼ同じ厚さに形成されており、上部に形成される超伝
導回路はこのコンタクト層１５を通してグランドプレー
ンと接続される構成であり、コンタクト層１５上にくる
超伝導回路に段差を与えることがなく、またコンタクト
部分の面積を従来より小さくできる。また工程数も従来
より少なく製造上有利である。

本発明で用いる腐蝕酸化されにくいコンタクト層は、Ｎ
ｂに比較して十分腐蝕酸化されにくい性質をもつ超伝導
材料であることが必要であり、前記のＰｂ合金の他Ｎｂ
Ｎ（窒化ニオブ）等が用いられる。

発明の実施例 （実施例） 第２図において、Ｓｔ基板１１上にＮｂ薄膜を２０００
Ｘの薄厚に形成し、その表面を陽極酸化（電流密度１μ
Ａ／訪２）シてＮｂ２Ｏ５絶縁層１３を５００又形成し
た（図（ａ））。レジスト１６を絶縁層１３上に設はノ
くターンニングしてコンタクト窓１８をエツチングによ
り形成した（図（ｂ））。Ｎｂ２Ｏ５のエツチングはＣ
Ｆ４９５チ、酸素５％のガスを使ったプラズマエツチン
グにより行なった。その後ｐｂ金合金絶縁層１３の厚さ
と同じ５００Ｘ蒸着した（図（Ｃ））。ｐｂ合金組成は
Ｐｂ　８４％、　Ｉｎ　１２％、Ａｕ４％（各重用％）
とした。

その後レジスト１６を除去してリフトオフにより図（ｄ
）の構造を得た。

発明の効果 本発明によるグランドコンタクトは、Ｎｂ薄膜上の陽極
酸化膜のパターンニングによりコンタクト層のパターン
ニングができるのでホトリソグラフィの工程をへらすこ
とができ、また、コンタクト層は、陽極酸化膜と同程度
に薄く平坦な構造が実現できるので、超伝導回路の集積
化に貢献すること大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のグランドコンタクトのプロセスを説明
する図で、第１図（ａ）は、ｓ＋ＪＷ板にＮｂ薄膜を形
成した図、′＄１図（ｂ）は、Ｎｂ２ｏ５薄膜を形成し
た図、第１図（ｃ）はＳｉＯの絶縁層にコンタクト用窓
を形成した図、第１図Ｌｄ）は、ｐｂ金合金よるコンタ
クト層を形成した図である。 第２図（ａ）は、Ｓｉ基板上にＮｂ薄膜を形成した後、
Ｎｂ２Ｏ５薄膜を形成した図、第２図（ｂｌは、Ｎｂ２
Ｏ５薄膜をエツチングによりパターンニングした図、第
２図（Ｃ）はコンタクトＩＱを蒸着した図、第２図（ｄ
）は、リフトオフにより形成されたグランドコンタクト
の略図である。 １１・・・８１基板、１２・・・Ｎｂ薄膜（グランドブ
ンーン）、１６・・・絶縁層、１５・・・コンタクト層
、１６・・・レジスト、１７・・・グランドコンタクト
部、１Ｂ−・・コンタクト窓 特許出願人　日本電信電話公社 代理人　弁理士　玉蟲久五部 第　１　図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上にグランドプレーンとなるＮｂ薄膜を形成した後
   該Ｎｂ薄膜の表面を全面陽極酸化せしめて薄い絶縁層を
   形成し、その後該絶縁１庇レジスト層を設けてパターン
   ニングしてグランドコンタクトを形成する部位に開口を
   備えるレジストパターンを形成し、これをマスクとして
   前記絶縁層をエツチングしてグランドコンタクト形成部
   を露出するコンタクト窓を形成し、次に前記レジストパ
   ターンを再び用いｉＮｂに比較して十分腐蝕酸化されに
   くい性質を有する超伝導薄膜を堆積形成して前記コンタ
   クト窓を該超伝導薄膜で埋めて前記絶縁層と平坦にされ
   たコンタクト層を形成し、その後前記レジストを除去す
   ることを特徴とする超伝導グランドコンタクトの形成方
   法。