JPS61115360A - ジヨセフソン集積回路の作製方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はジョセフソン集積回路の作製方法に関するもの
でより一具体的にはジョセフソン集積回路内の超電導配
線層の作製方法に関する。

（従来技術とその問題点） ジョセフソン集積回路において配線層を形成する際には
配線のクロスラインの断切れを防ぐ事、高速化のためイ
ンダクタンスを下げる事ν等の目的で平坦化を考える事
が必要である。またジョセフソン接合は消費電力が半導
体素子の１　／１０００程度と非常に低いため、本質的
に３次元素子の可能性が高く、この意味でも配線の平坦
化が必要である。

従来、配線の平坦化として第１図に示すよりな１をエツ
チングする。さらにレジスト３を残したまま絶縁層２と
して８ｉ０膜を蒸着する。（第１図（ａ）） その後レジスト３をリフトオフすると、セルファライン
で配線層を埋込む事ができる（第１図（ｂ））。

しかしながら、この方法ではＳＩＯを蒸着した時に超電
導材料層１と８ｉＯ層２との境界（超電導層の側壁）に
すき間が生じる。このすき間は超電導配線上部のレジス
ト部分のシャドウ効果が原因と考えられる。このすき間
は多層配線を行なう時、問題となる。

・　　すなわち配線層間の絶縁を完全に行なうために、
絶縁層８ｉ０を配線膜厚の２倍以上蒸層しなければなら
ず、このため配線の平坦化を行った効果がほとんど失わ
れてしまう。

またジ冒セ７ソン接合の耐熱特性は２００’Ｃ程度と半
導体に比べ低い。

そのため、絶縁材料に他の材料（例えばグツズまた上述
の従来例を用いて多層配線を行なう場合上層と下層との
コンタクトを取る方法として第一１層である。次に８ｉ
Ｏ層４を超電導層１と絶縁層２のすき間を埋めるため絶
縁層２０２倍以上の厚さ蒸着する。絶縁層２にコンタク
トホール部分をエツチングして（第２図（ｂ）　）　、
その上部に超電導層５を堆積する。その後、上述の従来
例と同様に超電導層５をパターニングして平坦化する（
第２図（Ｃ））。

しかしながらこの方法では絶縁層４の厚さが厚くなるた
め、超電導層５の配線インダクタンスが増加し、ジョセ
フソン集積回路の特長である高速性がそこなわれる事に
なる。またコンタクトホール部分は平坦にならず完全な
平坦化がなされているとは言えない。

（発明の目的） 本発明の目的は上述の従来例の問題点を解決するための
ジョセフソン集積回路の作製方法を提供する事にある。

（発明の概要） 本発明によれば、基板の上に絶縁材料層を作製し、この
層をパターニングした後超電導材料層あ法が得られる。

法である。

（実施例１） 第３図に本発明の第１の実施例を示す。まず絶縁層８ｉ
０６を厚さ３０００Ｘだけ蒸着し、レジストを塗布し所
望のパターンを露光・現像する。その後反応性イオンエ
ツチングにより８ｉ０６を２０００　Ｘエツチングする
（第３図（ａ））。８ｉ００エツチングレートはＣＦ４
ガスを用いた反応性イオンエツチングで約４００　Ｘ／
ｍｉｎであるので約５分間エツチングを行なう。エツチ
ング深さを確認する事は、モニタ部を用意するなどして
、容易に可能である。

レジストを除去した後、超電導材料Ｎｂの層７を８１０
６のエツチング深さ程度スパッタ蒸着する（第３図（ｂ
））。その上をレジスト８でおおい表面を平坦化する（
第３図（Ｃ））。

８ｉ０層６のエツチング形状は適当なテーパーがつきま
たＮｂ層７はスパッタ蒸着によシ形成するためＮｂ配線
の側壁とＳｔＯとの間にはほとんどすき間が生じない。

そのためほぼ完全な平坦化が実現される。また、Ｎｂ層
をエツチングする時大面積部分をエツチングするので目
視による終点検出がしやすいという利点をもつ。

（実施例２） 第４図に本発明の第２の実施例を示す。まず絶線層８ｉ
０９を厚さａｏｏｏ　Ｘ蒸着し、レジストを塗布し、所
望のパターンを露光・現像する。その後反応性イオンエ
ツチングにより５１０９を２０００　Ｘエツチングする
（第４図（ａ））。８ｉ０のエツチングレートはＣＦ、
ガスを用いた反応性イオンエツチングで約４００Ｘ／ｍ
ｉｎであるので約５分間エツチングを行なう。エツチン
グ後エツチング深さを確認するのは容易である。レジス
トを除去した後、超電導材料Ｎｂ　１０をバイアススパ
ッタ法を用いてスバ、り蒸着する（第４図（ｂ）　）。

このバイアススバ、り法ではジャーナル・オプ・バキュ
ーム・サイ平坦な層を形成する事ができる。この後、Ｎ
ｂ層１０を反応性イオンエツチングによシエッチングし
て第４図（ｃ）に示す如く平坦な配線層が得られる。

この時Ｓｉ０層のエツチング形状は適当なテーパーがつ
きまたＮｂ層１０はスパッタ蒸着によシ形成するためＮ
ｂ配線の側壁と８ｉ０との間にはほとんどすき間が生じ
ない。そのためほぼ完全な平坦化を実現する事ができる
。またＮｂ層をエツチングする時大面積部分をエツチン
グするので目視による終点検出がしやすいという利点を
もつ。

（実施例３） 第５図に本発明の第３の実施例を示す。

第５図（ａ）Ｆｉ第１の実施例によシ得られた配線層で
ある。該配線層の上部に絶縁層８ｉ０１１を厚さ約３０
００１蒸着し、第１の実施例と同様に反応性イオンエツ
チングによシ所望のパターンを２０００　Ｘエツチング
する（第５図（ｂ））。

続いて超電導材料Ｎｂの層１２をＳｉＯのエツチング深
さ程度スパッタ蒸着しその上にレジスト１３を塗布して
表面を平坦化する（第５図（Ｃ））。

第１層目と同様に第２層目の８ｉＯ層１１とＮｂ層配線
が可能である。このため層間の絶縁層を薄くする事がで
き配線インダクタンスが減少する。

（実施例４） 第６図に本発明の第４の実施例を示す。

レジストを取るために８ｉＯ層１４はＮｂ層７が露出す
るまでエツチングする。

続いて、超電導材料Ｎｂ層１５を堆積しさらにレジスト
１６を塗布して表面を平坦化する（第６図（Ｃ））。

次にレジスト１６とＮｂ層１５を同じエツチングレート
になる条件で反応性イオンエツチングによりエツチング
する。その結果第６図（ｄ）に示されるように上部Ｎｂ
層１５と下部Ｎｂ層７とのコンタクトを含む平坦な多層
配線層が得られる。第１層目と同様に第２層目の８ｉＯ
層１４とＮｂ層１５との間にすき間のない平坦な配線で
ある。同様に３層８ｉ０層１７を所望のパターンにエツ
チングしたｉ門抵抗材料１８を堆積しレジスト１９を塗
布してグレートになる条件で反応性イオンエツチングに
よりエツチングする。その上部に８ｉＯ層２０を蒸着し
抵抗層１８が露出するまでエツチングして、パターンを
形成する。続いて超電導材料Ｎｂ層２１を堆積し、さら
にレジスト２２を塗布して表面を平坦化する（第７図（
ｂ））。

このレジスト２２とＮｂ層２１を同じエツチングレート
になる条件で反応性イオンエツチングによシエッチング
する。その結果第７図（Ｃ）に示されるようにＮｂ層２
１と抵抗層１８とのコンタクトを含む平坦な配線層が得
られる。抵抗層１８と８ｉＯ層１７との間にまたＮｂ層
２１とＳｉ０層２０との間にもすき間の生じないほぼ完
全に平坦な、配線が得られ同時にＮｂ層２１と抵抗層１
８とのコンタクト部分も平坦化されている。

以上の実施例では表面を平坦化するのにレジスト←発明
の効果） ジョセフソン集積回路においてはジ１セ７ソン接合の耐
熱特性のため絶縁材料として８ｉ０が多用されている。

また従来例に示す如く配線平坦化の際に超電導層側壁と
８ｉＯ層との間にすき間が生じ眉間の絶縁不良等の問題
が発生している。さらに従来の方法では多層配線の時に
生じる眉間のコンタクト部分は平坦化されていない。

本発明の製造方法によれば実施例に示す如く、前述のす
き間を解消してほぼ完全な平坦化を実現す゛羞事ができ
る。また多層配線の際のコンタクト部間絶縁層を薄くす
る事ができインダクタンスの低下がはかれる。従ってジ
ッセフソン集積回路の大きな特徴である高速性を充分生
かした配線を実現する事ができる。また配線の断切れの
問題も大幅に改善する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　ｊ　（ｂ）、第２図（−）〜（ｃ）は本
発明の従来例Ｓ！Ｏ層、１５−Ｎｂ層、１６−Ｌ／レジ
スト　１７　・・・８ｉ０層、１８−・・抵抗層、１９
−Ｌ／レジスト２０　・・・８ｉ０層、２１・・・Ｎｂ
層、２２・・・レジストを示す。 ７１　図 （ａ） （ｂ） オ　２　図 （Ｇ） ７Ｉ−３図 （Ｇ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） ７４図 （Ｃ） ′！ｒ５図 （Ｃ） オ６図 （ｂ） ■４ （Ｃ） ７１−７　図 （Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　基板の上に絶縁材料層を作成し、配線又は抵抗パター
   ンに対応した凹部をエッチングにより形成した後、超電
   導材料層又は抵抗材料層を、該絶縁材料層上に堆積し、
   基板表面を平坦化して、前記超電導材料層又は抵抗材料
   層をエッチングして上記凹部にのみ平坦な配線層又は抵
   抗層を形成する事を特徴とするジョセフソン集積回路の
   作製方法。