JPS61140184A - Manufacture of josephson ic - Google Patents

Manufacture of josephson ic

Info

Publication number
JPS61140184A
JPS61140184A JP59262090A JP26209084A JPS61140184A JP S61140184 A JPS61140184 A JP S61140184A JP 59262090 A JP59262090 A JP 59262090A JP 26209084 A JP26209084 A JP 26209084A JP S61140184 A JPS61140184 A JP S61140184A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
etching
insulating film
interlayer insulating
window
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59262090A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hikosuke Shibayama
芝山 彦右
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP59262090A priority Critical patent/JPS61140184A/en
Publication of JPS61140184A publication Critical patent/JPS61140184A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/01Manufacture or treatment
    • H10N60/0912Manufacture or treatment of Josephson-effect devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable clean window-boring without burrs by a method wherein a thin film of Ce or Si is kept provided beneath the insulation film such as an SiO2 film as the stopper, and RIE is carried out under the condition to exclusively etch this insulation film; thereafter, sputter etching is carried out under the condition to exclusively etch the stopper. CONSTITUTION:An insterlayer insulation film 11 is formed on a ground plane 10 typically made of Nb. Further, an Nb base electrode 12 is formed thereon, and next a Ge film 13 and an SiO film 14 are formed by continuous evaporation. Then, these are coated with a resist 15, and the resist at the junction forming part is removed in stripe form, where RIE is carried out at a gas pressure of 15mTorr and a high frequency output of 100W by using CHF3 as the reactive gas. Under this condition etching stops in the state of leaving the Ge film. Successively, the exposed Ge film is removed by sputter etching with Ar gas. Since the Ge film is thin and the processing film is short, the etching amount of the SiO film 11 is small, and windows can be bored by leaving the sufficiently thick SiO film 11. Use of Si in place of Ge enables the same processing.

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素子を含む集積回路の製造法に関
わり、特に層間絶縁膜を過剰にエツチングすることを避
ける方法に関わるものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application] The present invention relates to a method of manufacturing integrated circuits including Josephson devices, and more particularly to a method of avoiding excessive etching of interlayer dielectrics.

ジョセフソン素子を用いた論理回路は、動作が高速で消
費電力が極めて少ないことから、趨大型コンピュータ用
の超高密集積回路を実現する可能性が大であるとして、
研究開発が進められている。
Logic circuits using Josephson elements operate at high speed and consume extremely little power, so they have great potential for realizing ultra-high density integrated circuits for large-scale computers.
Research and development is underway.

第3図はジョセフソン集積回路に形成されるジョセフソ
ン素子部分の典型的なパターンを示す図で、同図(a)
は平面図、同図(b)はそのx−x ’断面図である。
Figure 3 shows a typical pattern of a Josephson element formed in a Josephson integrated circuit;
is a plan view, and FIG.

図(a)の破線で示された領域32はジョセフソン素子
のベース電極であり、その上にカウンタ電極37が形成
されている。これ等2つの電極は接合部分38では接合
膜39を介して接しており、その他の部分では層間絶縁
膜34が両者の間に介在する構成となっている。更にこ
れ等の下には層間絶縁膜34と同種の絶縁膜31を介し
てグラウンドブレーン30が存在する。
A region 32 indicated by a broken line in FIG. 3(a) is the base electrode of the Josephson element, and a counter electrode 37 is formed thereon. These two electrodes are in contact with each other via a bonding film 39 at a bonding portion 38, and an interlayer insulating film 34 is interposed between them at other portions. Furthermore, a ground brain 30 exists below these through an insulating film 31 of the same type as the interlayer insulating film 34.

前記2つの電極及びグラウンドブレーンの材料はNb或
いはpb金合金如き超伝導体であり、これを接合膜を介
して結合させたものがジョセフソン素子であるが、本発
明は該素子の機能に直接間わるものではなく、専らかか
る構造を実現する方法に関わるものであるから、以下、
構造に関してのみ説明する。
The materials of the two electrodes and the ground brain are superconductors such as Nb or PB gold alloy, and a Josephson device is a device in which these are combined via a bonding film. Since this is not a hindrance, but is concerned exclusively with the method of realizing such a structure, the following is explained below.
Only the structure will be explained.

このような構造体は、絶縁膜上にNb膜をスパッタリン
グし、パターニングしてベース電極を形成した後、層間
絶縁膜を被着して接合形成部分に窓を開け、再びPb合
金を蒸着してカウンタ電極を形成するという順序で形成
される。接合膜はカウンタ電極形成前の適当な時期に形
成されるが、これは例えばNbの酸化物の極めて薄い膜
であり、本発明の実施条件に影響を与えるものではない
ので、以下の説明では取り上げない。
Such a structure is made by sputtering a Nb film on an insulating film and patterning it to form a base electrode, then depositing an interlayer insulating film to open a window in the bonding area, and then depositing a Pb alloy again. They are formed in the order of forming the counter electrode. The bonding film is formed at an appropriate time before forming the counter electrode, but it is an extremely thin film of, for example, Nb oxide, and does not affect the implementation conditions of the present invention, so it will not be discussed in the following explanation. do not have.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

接合形成部分の窓開けはりフトオフまたは反応性イオン
エツチング(以下、RIEと略記)によって行われる。
This is carried out by opening a window in the bonding portion by lifting off or by reactive ion etching (hereinafter abbreviated as RIE).

リフトオフによる方法はベース電極となるNb膜上の接
合形成部分にレジストを被着し、SiOの如き絶縁材料
を堆積してレジストを除去することにより層間絶縁膜形
成と接合部分の窓開けを一挙に実行するもので、この場
合、ハーフウィンドウと呼ばれるストライプ状の窓を使
用して第3図の構造を実現することが可能である。
In the lift-off method, a resist is applied to the junction formation area on the Nb film that will serve as the base electrode, an insulating material such as SiO is deposited, and the resist is removed, thereby forming an interlayer insulating film and opening a window at the junction area all at once. In this case, it is possible to realize the structure of FIG. 3 using a striped window called a half window.

この方法は工数が少なく、自己整合的である故に高集積
が可能という特徴を存するものであるが、リフトオフを
行った部分にパリを生じ易いという欠点がある。これは
堆積されたSiOのレジスト上の部分とその他の部分と
が完全に不連続にならないために発生するもので、レジ
ストパターンをオーバーハング構造にしてもこれを完全
に解消することは困難である。パリの存在は、後に配線
の断線等の障害が発生する原因となる。
This method requires less man-hours and is self-aligned, making it possible to achieve high integration. However, it has the disadvantage that it tends to cause cracks in the area where lift-off is performed. This occurs because the part of the deposited SiO on the resist and other parts are not completely discontinuous, and it is difficult to completely eliminate this even if the resist pattern is made into an overhang structure. . The presence of the wires causes problems such as disconnection of the wiring later.

これに対し、RIBによって窓開けを行う方法では層間
絶縁膜を形成した後、接合形成部分を除く全面をレジス
トでマスクし、RIEを施すことによって接合形成用の
窓が開けられる。この方法ではパリの発生は無いが、ハ
ーフウィンドウを使用することが出来ず、第4図のよう
な、フルウィンドウと呼ばれる、窓が個々に独立したマ
スクパターンを使用しなければならない。
On the other hand, in the method of opening a window using RIB, after forming an interlayer insulating film, the entire surface except the junction formation portion is masked with resist, and RIE is performed to open the window for junction formation. Although this method does not generate paris, half windows cannot be used, and a mask pattern in which each window is independent, called a full window, as shown in FIG. 4, must be used.

層間絶縁膜を形成した後、ハーフウィンドウ型のマスク
を用いてRTEを行うと、下にNbのベース電極が存在
する部分では、Nb面が露出すればそれ以上にエツチン
グが進行することはないが、第3図(b)の99の部分
のように、Nbのベース電極が存在しない所ではエツチ
ングは止まることなく進行し、グラウンドブレーン上の
絶縁膜もエンチングしてしまう、接合形成部分の窓開け
が完全に行われる程度にRIBを実施するとグラウンド
ブレーンが一部露出する慴れがあり、集積回路の形成に
支障を来すことになる。それ故、該方法ではハーフウィ
ンドウ型のマスクは使用出来ないのである。
After forming the interlayer insulating film, if RTE is performed using a half-window mask, etching will not proceed any further in the area where the Nb base electrode exists below, as long as the Nb surface is exposed. In places where there is no Nb base electrode, such as the part 99 in FIG. 3(b), etching proceeds without stopping, and the insulating film on the ground plane is also etched. If RIB is performed to such an extent that the ground plane is completely formed, there is a risk that a portion of the ground brain will be exposed, which will hinder the formation of an integrated circuit. Therefore, a half-window mask cannot be used in this method.

フルウィンドウを使用すると、自己整合型のハーフウィ
ンドウに比ベセル面積が約2割大きくなるので、その分
だけ集積度が低下する。RIEによる窓開けにハーフウ
ィンドウ型のマスクを使用することが出来れば集積度の
向上が可能になる。
When a full window is used, the cell area is approximately 20% larger than that of a self-aligned half window, and the degree of integration is reduced accordingly. If a half-window type mask can be used for opening windows by RIE, the degree of integration can be improved.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明は従来技術では実施困難であった、ハーフウィン
ドウ型の・マスクを使用してドライエツチングによる窓
開けを行う方法を提供するものである。
The present invention provides a method of opening a window by dry etching using a half-window type mask, which has been difficult to implement with the prior art.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記問題点は特許請求の範囲の項に記された本発明の方
法によって解決されるものであるが、本発明は、後述の
実施例に従って要約すると、層間絶縁膜として機能する
SiO或いはS i O!の如き絶縁膜の下にGe或い
はSiの薄い膜をスト7パとして設けておき、該絶縁膜
を専らエツチングする条件でRYEを施して該絶縁膜の
窓開けを行った後、ストッパを専らエツチングする条件
でスパッタエツチングを施してストッパの窓開けを行う
ものである。
The above-mentioned problems are solved by the method of the present invention as described in the claims section, but to summarize according to the embodiments described below, the present invention solves the problem by using SiO or SiO which functions as an interlayer insulating film. ! A thin film of Ge or Si is provided as a stopper under the insulating film, and after opening a window in the insulating film by performing RYE under conditions that exclusively etch the insulating film, the stopper is etched exclusively. The stopper window is opened by sputter etching under the following conditions.

〔作用〕[Effect]

本発明の方法に於いては、層間絶縁膜に対するRIEは
対象層の窓開けを終了したところでその進行を殆ど停止
するので、ハーフウィンドウ型のマスクを使用してRI
Eで窓開けを行うことが可能となる。
In the method of the present invention, RIE on the interlayer insulating film almost stops progressing after opening the window in the target layer, so a half window type mask is used to perform the RIE.
You can open the window with E.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の実施例を示す断面図で、これは第3図
の構造を実現する工程に相当するものである。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention, which corresponds to the process of realizing the structure shown in FIG. 3.

第1図(a)は、典型的にはNbであるグラウンドブレ
ーン10上に層間絶縁膜11が形成され、さらにその上
にNbベース電極12が形成されている状態を示す、グ
ラウンドブレーンIOは通常Si基板の表面を熱酸化し
た上に被着形成されるが、基板部分は図では省略されて
いる。
FIG. 1(a) shows a state in which an interlayer insulating film 11 is formed on a ground brain 10, which is typically Nb, and an Nb base electrode 12 is further formed on it. It is formed by thermally oxidizing the surface of a Si substrate, but the substrate portion is omitted in the figure.

先ず、第1図(b)に示す如< 、SOO人の厚さのG
e膜13と3000人の厚さのSiO膜14を連続蒸着
で形成する。Geは常温で半導体であるが、ジョセフソ
ン素子が動作する低温度では絶縁体と見做し得るので、
これ等の2層で層間絶縁膜が形成されることになる。
First, as shown in Fig. 1(b), the thickness of SOO person G
The E film 13 and the SiO film 14 having a thickness of 3,000 wafers are formed by continuous vapor deposition. Although Ge is a semiconductor at room temperature, it can be considered an insulator at the low temperatures at which Josephson devices operate.
An interlayer insulating film is formed by these two layers.

次いで、この上にレジスト15を塗布し、接合形成部分
のレジストをストライプ状に除去する。第1図(c)に
この状態を示すが、同図は断面図なのでストライプは紙
面に垂直に延びている。
Next, a resist 15 is applied thereon, and the resist in the bond forming portion is removed in stripes. This state is shown in FIG. 1(c), but since this figure is a cross-sectional view, the stripes extend perpendicularly to the plane of the paper.

これに、反応性ガスとしてCHF sを用い、ガス圧1
5ミリTorr、高周波出力100W(ターゲット面積
250mmφ)でRIEを施す、この条件ではSiO膜
は300人/謹inの速度でエツチングされるのに対し
、Ge膜がエツチングされる速度は75人/winであ
る。従って、ベース電$1112の有無に関係なく、G
e膜を残した状態でエツチングを停止することが出来る
。第1図(d)にこの状態が示されている。
For this, CHF s was used as the reactive gas, and the gas pressure was 1
RIE is performed at 5 mm Torr and a high frequency output of 100 W (target area 250 mmφ). Under these conditions, the SiO film is etched at a rate of 300 people/win, while the Ge film is etched at a rate of 75 people/win. It is. Therefore, regardless of the presence or absence of the base voltage $1112, G
Etching can be stopped with the e-film remaining. This state is shown in FIG. 1(d).

反応性ガスとしてはCHF3の他にCzFh。In addition to CHF3, CzFh is used as a reactive gas.

Cs F s或いはH2を混じたCF4等が使用可能で
あり、絶縁材料としてS i O!を用いた場合もこの
ような処理は可能である。
Cs F s or CF4 mixed with H2 can be used, and S i O! can be used as an insulating material. This kind of processing is also possible when using .

続いて、露出しているGe膜をArガスを用いたスパッ
タエツチングで除去する(第1図(e))。
Subsequently, the exposed Ge film is removed by sputter etching using Ar gas (FIG. 1(e)).

これはRIEを行ったのと同じ装置で連続的に実施する
ことが可能で、処理条件は例えば高周波出力80W1ガ
ス圧10ミリTorrである。この条件では、Ge膜の
エツチング速度が105人/l1inであるのに対し、
SiO膜のそれは60人/winであるが、Ge膜の厚
さ・が小で、処理時間が短いため、SiO膜11がエツ
チングされる量は僅かであり、十分に厚い5iOtll
Illを残して窓開けを実施することが出来る。Geの
代わりに3iを用いた場合も同様の処理が可能である。
This can be carried out continuously using the same apparatus used for RIE, and the processing conditions are, for example, a high frequency output of 80 W and a gas pressure of 10 mTorr. Under these conditions, the etching rate of the Ge film is 105 people/l1in;
That of the SiO film is 60 people/win, but because the Ge film is small and the processing time is short, the amount of SiO film 11 etched is small, and the etching rate is 60 people/win.
It is possible to open the window while leaving Ill. Similar processing is possible when 3i is used instead of Ge.

この後、第1図(f)の如くカウンタ電極17を形成す
れば第3図の構造が実現する。
Thereafter, by forming the counter electrode 17 as shown in FIG. 1(f), the structure shown in FIG. 3 is realized.

第2図?−′本発明の第2の実施例を示す。Figure 2? -'A second embodiment of the present invention is shown.

これは2層に形成された超伝導体配線の層間接続に本発
明を適用したもので、同図(a)の如く540層21上
に形成された超伝導体配wa26を覆ってGo膜23と
SiO膜24を被着した後、上記実施例と同じ処理条件
でスルーホールを開け、第2の超伝導体配線27をスパ
ッタリングで形成すれば、同図(b)のように層間接続
を実現することが出来る。
This is an application of the present invention to the interlayer connection of superconductor wiring formed in two layers, and as shown in FIG. After depositing the SiO film 24, a through hole is opened under the same processing conditions as in the above embodiment, and a second superconductor wiring 27 is formed by sputtering, thereby realizing an interlayer connection as shown in FIG. 2(b). You can.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述の如く、本発明の方法によれば過剰にエツチングす
ることなく、ジョセフソン集積回路の層間絶縁膜を選択
的にドライエツチングすることが可能なので、ハーフウ
ィンドウ型のマスクを使用してパリの無い綺麗な窓を開
けることができる。
As mentioned above, according to the method of the present invention, it is possible to selectively dry-etch the interlayer dielectric film of a Josephson integrated circuit without excessively etching it, so that it can be etched without paris by using a half-window type mask. You can open beautiful windows.

本発明によってジョセフソン集積回路の高集積化が可能
となった。
The present invention has made it possible to increase the degree of integration of Josephson integrated circuits.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図、第2図は本発明の実施例を示す断面図、第3図
はジョセフソン集積回路の構造を示す図、第4図はフル
ウィンドウ型のマスクパターンを示す図であって、 図において 10.30はグラウンドブレーン 11.14.21,24,31.34はSiO膜12.
32はジョセフソン素子のベース電極13.23はGe
膜 15   はレジスト 17.37はジョセフソン素子のカウンタ電極26.2
7は超伝導体配線 38   はジョセフソン素子の接合部39   は接
合膜 99   は溝である。 第1 閃 庵1 図 (e) 阜2因 。レノ   9
1 and 2 are cross-sectional views showing embodiments of the present invention, FIG. 3 is a view showing the structure of a Josephson integrated circuit, and FIG. 4 is a view showing a full window type mask pattern. 10.30 is the ground brain 11.14.21, 24, 31.34 is the SiO film 12.
32 is a base electrode 13 of a Josephson element. 23 is Ge
The film 15 is the resist 17.37 is the counter electrode 26.2 of the Josephson element.
7 is a superconductor wiring 38, a junction portion 39 of a Josephson element, a bonding film 99, and a groove. 1st Senan 1 Figure (e) 阜2cause. Leno 9

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)耐ドライエッチング特性の異なる2種の材料を連
続的に堆積して層間絶縁膜を形成する工程と、該層間絶
縁膜を構成する第1の材料に対するエッチング速度が前
記層間絶縁膜を構成する第2の材料に対するエッチング
速度よりも大である処理条件で前記層間絶縁膜の第1の
材料をドライエッチングし、次いで第2の材料に対する
エッチング速度が、該第2の材料層の下に隣接する下地
層の材料及び第1の材料のいずれに対するエッチング速
度よりも大である処理条件で前記層間絶縁膜の第2の材
料をドライエッチングする工程とを含むことを特徴とす
るジョセフソン集積回路の製造方法。
(1) The process of sequentially depositing two types of materials with different dry etching resistance characteristics to form an interlayer insulating film, and the etching rate for the first material constituting the interlayer insulating film constitute the interlayer insulating film. dry etching the first material of the interlayer insulating film under processing conditions that are higher than the etching rate for the second material layer, and then dry etching the first material of the interlayer dielectric film under process conditions such that the etching rate for the second material is higher than the etching rate for the second material layer adjacent below the second material layer; dry etching the second material of the interlayer insulating film under processing conditions that are higher than the etching rate for both the underlying layer material and the first material. Production method.
(2)耐ドライエッチング特性の異なる2種の材料のう
ち、第1の材料は二酸化珪素または一酸化珪素であり第
2の材料はゲルマニウムまたはシリコンであって、該第
2の材料の上に前記第1の材料を堆積することを特徴と
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
の製造方法。
(2) Among two materials having different dry etching resistance characteristics, the first material is silicon dioxide or silicon monoxide, and the second material is germanium or silicon, and the 2. A method of manufacturing a Josephson integrated circuit as claimed in claim 1, further comprising depositing a first material.
(3)CHF_3、C_2F_6、C_3F_4或いは
CF_4/H_2のいずれかを反応性ガスとして前記第
1の材料に反応性イオンエッチングを施し、Arガスで
前記第2の材料をスパッタエッチングすることを特徴と
する特許請求の範囲第2項記載のジョセフソン集積回路
の製造方法。
(3) Reactive ion etching is performed on the first material using CHF_3, C_2F_6, C_3F_4, or CF_4/H_2 as a reactive gas, and sputter etching is performed on the second material using Ar gas. A method of manufacturing a Josephson integrated circuit according to claim 2.
JP59262090A 1984-12-12 1984-12-12 Manufacture of josephson ic Pending JPS61140184A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59262090A JPS61140184A (en) 1984-12-12 1984-12-12 Manufacture of josephson ic

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59262090A JPS61140184A (en) 1984-12-12 1984-12-12 Manufacture of josephson ic

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61140184A true JPS61140184A (en) 1986-06-27

Family

ID=17370890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59262090A Pending JPS61140184A (en) 1984-12-12 1984-12-12 Manufacture of josephson ic

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61140184A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63284523A (en) * 1987-05-15 1988-11-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Production of thin film transistor array

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63284523A (en) * 1987-05-15 1988-11-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Production of thin film transistor array

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS61140184A (en) Manufacture of josephson ic
JPS6146081A (en) Manufacture of josephson junction element
JPH04346277A (en) Layer superconductor circuit and manufacture thereof
JPH01186657A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS63258043A (en) Manufacture of semiconductor device
KR100230349B1 (en) Forming method of metal contact
JPS59104143A (en) Forming method for wiring
JP2737499B2 (en) Superconducting field effect element and method for producing the same
KR960004464B1 (en) Semiconductor memory device fabrication process
JPH0797583B2 (en) Method for forming interlayer insulating film
JP2976904B2 (en) Superconducting field effect element and method for producing the same
JPS63111644A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS61144892A (en) Production of josephson integrated circuit
JPS6135577A (en) Josephson junction element
JPS6297331A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH05308068A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS61133667A (en) Manufacture of thin film transistor
JPS63224273A (en) Josephson junction element and its manufacture
JPH0298960A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS62206873A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS63117468A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH02105529A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS6340322A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0613605A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH051985B2 (en)