JPS61229377A - ジヨセフソン集積回路の製造方法 - Google Patents
ジヨセフソン集積回路の製造方法Info
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- JPS61229377A JPS61229377A JP60070108A JP7010885A JPS61229377A JP S61229377 A JPS61229377 A JP S61229377A JP 60070108 A JP60070108 A JP 60070108A JP 7010885 A JP7010885 A JP 7010885A JP S61229377 A JPS61229377 A JP S61229377A
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
ジョセフソン集積回路の製造方法において、接合部形成
後ニオブ表面に陽極酸化膜を形成し、次いで陽極酸化膜
上にアルミニウム膜を形成した後、絶縁膜を被覆して窓
あけを行うことにより微細な接合部のコンタクトを歩留
り良く形成することができる。
後ニオブ表面に陽極酸化膜を形成し、次いで陽極酸化膜
上にアルミニウム膜を形成した後、絶縁膜を被覆して窓
あけを行うことにより微細な接合部のコンタクトを歩留
り良く形成することができる。
本発明は、ジョセフソン集積回路の製造方法、特に接合
部の電極コンタクト部の形成方法に関する。
部の電極コンタクト部の形成方法に関する。
ジョセフソン集積回路においては、接合部分はニオブか
らなる下部電極と、アルミニウムの酸化物からなるトン
ネル絶縁膜と、ニオブからなる上部電極を有し、上部電
極上の絶縁膜には電極コンタクト用の窓が設けられる。
らなる下部電極と、アルミニウムの酸化物からなるトン
ネル絶縁膜と、ニオブからなる上部電極を有し、上部電
極上の絶縁膜には電極コンタクト用の窓が設けられる。
・
〔従来の技術〕
ニオブから成る上部電極、下部電極およびアルミニウム
酸化物から成るトンネル絶縁膜を有するジョセフソン集
積回路は、従来第２図に示される工程で製造される。
酸化物から成るトンネル絶縁膜を有するジョセフソン集
積回路は、従来第２図に示される工程で製造される。
まず図示しないシリコン基板に熱酸化膜を形成し、その
上にグランドプレーンを形成し、その上にスパッタ法等
により第２図（ａｌの二酸化シリコン２１を形成する。
上にグランドプレーンを形成し、その上にスパッタ法等
により第２図（ａｌの二酸化シリコン２１を形成する。
次いで下部電極となるニオブ層２２を２０００人被着し
、その上にアルミニウム層を３０〜５０人被着し、その
表面を酸化し、１０人程度の酸化アルミニウム膜を形成
する。
、その上にアルミニウム層を３０〜５０人被着し、その
表面を酸化し、１０人程度の酸化アルミニウム膜を形成
する。
このアルミニウムと酸化アルミニウム膜とがジョセフソ
ン素子のバリア層２３となる。
ン素子のバリア層２３となる。
次いでバリア層２３上に上部電極となるニオブ層２４を
１５００人を被着する。
１５００人を被着する。
次いで第２図（ｂ）に示されるようにレジストＩＩＩ！
２５をバターニング形成し、これをマスクとして反応性
イオンエツチングによりニオ゛ブ層２２，２４、バリア
層２３をエツチング除去する。
２５をバターニング形成し、これをマスクとして反応性
イオンエツチングによりニオ゛ブ層２２，２４、バリア
層２３をエツチング除去する。
次いでレジスト膜２５を除去した後、改めてレジスト膜
２６をパターニング形成し、これをマスクとして反応性
イオンエツチングによりエツチングを行ない接合部２７
を形成する。
２６をパターニング形成し、これをマスクとして反応性
イオンエツチングによりエツチングを行ない接合部２７
を形成する。
次いで第２図（ｄｌに示すようにレジスト膜２６を残し
たまま酸化シリコン（Ｓｉｎ）２Ｂを蒸着により被着す
る。
たまま酸化シリコン（Ｓｉｎ）２Ｂを蒸着により被着す
る。
次いで第２図（Ｅｌ）に示すようにレジスト２６を除去
した後、図示しないレジスト膜をパターニング・、形成
し、反応性イオンエツチングにより下部電極コンタクト
用窓２９を形成し、配線用のニオブ膜３０を形成する。
した後、図示しないレジスト膜をパターニング・、形成
し、反応性イオンエツチングにより下部電極コンタクト
用窓２９を形成し、配線用のニオブ膜３０を形成する。
以上の工程でジョセフソン集積回路は製造されるが、第
２図（ｄ）に示される°ように５ｉ０２Ｂの形成に際し
て実際には接合部２７の側壁を５ｉ０２８で完全に埋め
ることができず、第２図（１に示すように間隙がおいて
そこに配線用のニオブ膜３０が入り込み下部電極と接触
する場合がある。
２図（ｄ）に示される°ように５ｉ０２Ｂの形成に際し
て実際には接合部２７の側壁を５ｉ０２８で完全に埋め
ることができず、第２図（１に示すように間隙がおいて
そこに配線用のニオブ膜３０が入り込み下部電極と接触
する場合がある。
そこでこのような問題点を解決する方法とじて第３図（
ａ）に示すようにＳｉＯ膜２８を全面に蒸着した後、フ
ォトリソグラフィー技術とエツチングにより上部電極コ
ンタクト用窓３１とベース電極コンタクト用窓２９を形
成するものがある。
ａ）に示すようにＳｉＯ膜２８を全面に蒸着した後、フ
ォトリソグラフィー技術とエツチングにより上部電極コ
ンタクト用窓３１とベース電極コンタクト用窓２９を形
成するものがある。
従来のこのような方法では、接合部分の幅が４μｍ程度
に微細化されると、コンタクト窓の位置合せが１〜２μ
ｍ程度のずれがあるので、コンタクト窓が接合部をはず
れないためには２μｍ口以下の窓しか許容されず、実質
的には実現が困難であった。
に微細化されると、コンタクト窓の位置合せが１〜２μ
ｍ程度のずれがあるので、コンタクト窓が接合部をはず
れないためには２μｍ口以下の窓しか許容されず、実質
的には実現が困難であった。
本発明は従来のこのような欠点を解決し、微細な接合部
を有するジョセフソン集積回路を歩留り良く製造するこ
とを目的とする。
を有するジョセフソン集積回路を歩留り良く製造するこ
とを目的とする。
上記目的を達成するために、接合部を形成した後、上部
電極と下部電極を構成するニオブ層の陽極酸化を行なっ
て表面に酸化膜を形成した後、その上にアルミニウム膜
を形成してから絶縁層を形成し、上部電極コンタクト用
の窓を形成する。
電極と下部電極を構成するニオブ層の陽極酸化を行なっ
て表面に酸化膜を形成した後、その上にアルミニウム膜
を形成してから絶縁層を形成し、上部電極コンタクト用
の窓を形成する。
アルミニウム膜は絶縁層に窓を形成する際、実質的には
エツチングされず、又、その下のニオブの陽極酸化膜は
ニオブとアルミニウムという超伝導体とノーマル金属の
接触を回避してジョセフソン素子の特性を維持する。
エツチングされず、又、その下のニオブの陽極酸化膜は
ニオブとアルミニウムという超伝導体とノーマル金属の
接触を回避してジョセフソン素子の特性を維持する。
従って窓が接合部に対する一部はずれて形成された場合
でも下部電極と配線との接触は防止されるので、窓の接
合部に対してはずれを考慮して小さい窓を形成する必要
はなくなる。
でも下部電極と配線との接触は防止されるので、窓の接
合部に対してはずれを考慮して小さい窓を形成する必要
はなくなる。
第１図は本発明の一実施例を示す工程順断面図である。
第１図（ａ）に示すように上記従来例と同様に二酸化シ
リコン１上に下部電極となるニオブ層２とアルミニウム
および酸化アルミニウムから成るバリア層３と上部電極
となるニオブ層４を形成し、レジスタ膜５をマスクとし
てエツチングを行い、接合部６を形成する。
リコン１上に下部電極となるニオブ層２とアルミニウム
および酸化アルミニウムから成るバリア層３と上部電極
となるニオブ層４を形成し、レジスタ膜５をマスクとし
てエツチングを行い、接合部６を形成する。
ニオブ層４のエツチングはＣＦ＆４に０＞を５％混合し
たガスで圧力２００ｍＴｏ ｒ ｒ、電力５０Ｗで５分
間行なった。この時のニオブのエツチングレイトは約６
００人／分であり、バリア層３はエツチングされない。
たガスで圧力２００ｍＴｏ ｒ ｒ、電力５０Ｗで５分
間行なった。この時のニオブのエツチングレイトは約６
００人／分であり、バリア層３はエツチングされない。
次いでガスをアルゴン（Ａｒ）に切替えてスパッタリン
グによりバリア層のアルミニウムを除去する。
グによりバリア層のアルミニウムを除去する。
この時の条件は圧力５ｍＴｏｒｒ、電力５０Ｗで３分間
行なった。この条件でのアルミニウムのエツチングレイ
トは約１００人／分でニオブのエツチングレイトは５０
人／分以下である。
行なった。この条件でのアルミニウムのエツチングレイ
トは約１００人／分でニオブのエツチングレイトは５０
人／分以下である。
このエツチングにより接合部以外の部分は下部電極とし
てのニオブ層２が２００人程程度ツチングされる。
てのニオブ層２が２００人程程度ツチングされる。
次いでレジスト膜５を残したままエチレングリコール溶
液中で陽極酸化を行ない、第１図中）に示すように酸化
膜７を形成する。
液中で陽極酸化を行ない、第１図中）に示すように酸化
膜７を形成する。
陽極酸化は印加電圧が２０〜３０Ｖで、酸化膜厚は４０
０〜６００人程度であっ程度 次いでレジスト５を除去後、第１図（Ｃ１に示すように
全面に１００人程程度アルミニウム膜８を形成する。あ
るいはレジスト５はそのままで１００人程程度アルミニ
ウム膜８を形成してもよい、ただしこの場合はアルミニ
ウム膜８を形成後レジスト５とアルミニウムＩｌｌ！８
をリフトオフにより除去する。
０〜６００人程度であっ程度 次いでレジスト５を除去後、第１図（Ｃ１に示すように
全面に１００人程程度アルミニウム膜８を形成する。あ
るいはレジスト５はそのままで１００人程程度アルミニ
ウム膜８を形成してもよい、ただしこの場合はアルミニ
ウム膜８を形成後レジスト５とアルミニウムＩｌｌ！８
をリフトオフにより除去する。
次いで第１図（ｄ）に示すように蒸着法により５ｉＯ１
ｌｌＩ９（スパッタ×ＣｖＤによるＳｌＯλ膜でもよい
）を形成し、接合部上に反応性イオンエツチングにより
窓１０を形成する。このエツチング条件は、ＣＦ、と５
％のＱｓの混合ガス中で圧力２００ｍＴｏｒｒ、電力５
０Ｗであり、ＳｉＯのエツチングレイトは３００人／分
であった。尚ＳｔＯ＞の場合は約２００人／分である。
ｌｌＩ９（スパッタ×ＣｖＤによるＳｌＯλ膜でもよい
）を形成し、接合部上に反応性イオンエツチングにより
窓１０を形成する。このエツチング条件は、ＣＦ、と５
％のＱｓの混合ガス中で圧力２００ｍＴｏｒｒ、電力５
０Ｗであり、ＳｉＯのエツチングレイトは３００人／分
であった。尚ＳｔＯ＞の場合は約２００人／分である。
次いで第１図（ｅ）に示すようにガスをアルゴンガスに
切替えて表出するアルミニラ・ム膜８を選択的に除去す
る。
切替えて表出するアルミニラ・ム膜８を選択的に除去す
る。
この時の条件は圧力５ｍＴｏｒｒ、電力５０Ｗであり、
アルミニウムのエツチングレイトは１００人／分であっ
た。
アルミニウムのエツチングレイトは１００人／分であっ
た。
又、下部電極コンタクト用窓１１は窓１０の形成とは別
工程で行ない、アルミニウムｌｌｌ８、酸化膜７をそれ
ぞれ除去して下部電極を露出させる。
工程で行ない、アルミニウムｌｌｌ８、酸化膜７をそれ
ぞれ除去して下部電極を露出させる。
その後は図示しない配線が上に形成される。
以上説明したように、本発明によれば、微細な接合部に
おいて電極のコンタクトを歩留りよ（形成することがで
きる。
おいて電極のコンタクトを歩留りよ（形成することがで
きる。
第１図は、本発明の一実施例を示す工程順断面図、
第２図は、従来例を示す工程順断面図、第３図は他の従
来例を示す工程順断面図である。 第１図において２は下部電極としての第１のニオブ層、
３はトンネルバリア層、４は上部電極としての第２のニ
オブ層、６は接合部、７は陽極酸化膜、８はアルミニウ
ム膜、９はＳｉＯ膜＜１０は窓を示す。 特許出願人 工業技術院長 等々力 達イ是永ｆ列と示
１７ Ｉｔ−ｚ酊 −一ふ 、−Ｗ 禮（従朶伊１ ｔ 、Ｔ′、７図 ４３１ＦＪ
来例を示す工程順断面図である。 第１図において２は下部電極としての第１のニオブ層、
３はトンネルバリア層、４は上部電極としての第２のニ
オブ層、６は接合部、７は陽極酸化膜、８はアルミニウ
ム膜、９はＳｉＯ膜＜１０は窓を示す。 特許出願人 工業技術院長 等々力 達イ是永ｆ列と示
１７ Ｉｔ−ｚ酊 −一ふ 、−Ｗ 禮（従朶伊１ ｔ 、Ｔ′、７図 ４３１ＦＪ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 第１のニオブ層２にトンネルバリア層３を形成し、該ト
ンネルバリア層３上に第２のニオブ層４を形成する工程
と、 該第２のニオブ層４、該トンネルバリア層３および該第
１のニオブ層２を順次選択的にエッチングして接合部６
を形成する工程と、 表出する該第１および第２のニオブ層２、４の表面に陽
極酸化により酸化膜７を形成する工程と、該酸化膜７上
にアルミニウム層８を形成する工程と、 該接合部６および該酸化膜７上に絶縁膜９を形成した後
、該接合部６上の該絶縁膜９を選択的に除去して窓１０
を形成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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60070108A JPS61229377A (ja) | 1985-04-04 | 1985-04-04 | ジヨセフソン集積回路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60070108A JPS61229377A (ja) | 1985-04-04 | 1985-04-04 | ジヨセフソン集積回路の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61229377A true JPS61229377A (ja) | 1986-10-13 |
| JPH0342705B2 JPH0342705B2 (ja) | 1991-06-28 |
Family
ID=13422015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60070108A Granted JPS61229377A (ja) | 1985-04-04 | 1985-04-04 | ジヨセフソン集積回路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61229377A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115148890A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-10-04 | 南京大学 | 一种基于金属掩膜的铌铝约瑟夫森结的制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5866379A (ja) * | 1981-10-16 | 1983-04-20 | Hitachi Ltd | 金属基板の作成法 |
-
1985
- 1985-04-04 JP JP60070108A patent/JPS61229377A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5866379A (ja) * | 1981-10-16 | 1983-04-20 | Hitachi Ltd | 金属基板の作成法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115148890A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-10-04 | 南京大学 | 一种基于金属掩膜的铌铝约瑟夫森结的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0342705B2 (ja) | 1991-06-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |