JPS61267382A - 超電導回路用抵抗素子 - Google Patents
超電導回路用抵抗素子Info
- Publication number
- JPS61267382A JPS61267382A JP60108288A JP10828885A JPS61267382A JP S61267382 A JPS61267382 A JP S61267382A JP 60108288 A JP60108288 A JP 60108288A JP 10828885 A JP10828885 A JP 10828885A JP S61267382 A JPS61267382 A JP S61267382A
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- JP
- Japan
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- film
- nitrogen
- wafer
- superconducting
- resistance
- 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.)
- Granted
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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
- H10N60/10—Junction-based devices
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は液体ヘリウム温度（４，２Ｋ）において動作さ
せる超電導回路用抵抗素子に関する。
せる超電導回路用抵抗素子に関する。
従来の超電導スイッチング回路用抵抗膜としては米国特
許第３，９１３，１２０号に記載のようにＡｕＩｎ２合
金が用いられて来た。ＡｕＩｎ２合金はＰｂ合金を主体
とする超電導回路あるいは製造工程において使用され、
リフトオフ工程に最も適した抵抗膜材料であった。しか
るに、ｐｂ金合金主体とする超電導回路よりさらに耐久
性と信頼性に優れるＮｂあるいはＮｂ化合物系超電導回
路の製造工程はドライエツチングを主体とする工程が用
いられる。このようなドライエツチング工程に対してＡ
ｕ１ｎ２合金は適応性が無い。さらにＡｕＩｎ２合金は
１００℃前後に加熱されることにより、抵抗値の変化を
来たすという特性を有していた。そこで、ドライエツチ
ング工程に対応できるとともに、抵抗値の経時変化や、
加熱処理による特性変化が無く、かつＮｂあるいはＮｂ
化合物系超電導回路に適合する抵抗膜材料として、ＭＯ
あるいはＴａ膜などが考えられた。しかしながら、Ｍｏ
は表面層における腐蝕の問題が、Ｔａはベータ相の結晶
構造が形成され望ましいシート抵抗値（０，５〜１０Ω
／口）を得るのが困難であるという問題があった。
許第３，９１３，１２０号に記載のようにＡｕＩｎ２合
金が用いられて来た。ＡｕＩｎ２合金はＰｂ合金を主体
とする超電導回路あるいは製造工程において使用され、
リフトオフ工程に最も適した抵抗膜材料であった。しか
るに、ｐｂ金合金主体とする超電導回路よりさらに耐久
性と信頼性に優れるＮｂあるいはＮｂ化合物系超電導回
路の製造工程はドライエツチングを主体とする工程が用
いられる。このようなドライエツチング工程に対してＡ
ｕ１ｎ２合金は適応性が無い。さらにＡｕＩｎ２合金は
１００℃前後に加熱されることにより、抵抗値の変化を
来たすという特性を有していた。そこで、ドライエツチ
ング工程に対応できるとともに、抵抗値の経時変化や、
加熱処理による特性変化が無く、かつＮｂあるいはＮｂ
化合物系超電導回路に適合する抵抗膜材料として、ＭＯ
あるいはＴａ膜などが考えられた。しかしながら、Ｍｏ
は表面層における腐蝕の問題が、Ｔａはベータ相の結晶
構造が形成され望ましいシート抵抗値（０，５〜１０Ω
／口）を得るのが困難であるという問題があった。
本発明の目的は、ドライエツチング工程に対応できると
ともに、抵抗値の経時変化や加熱処理による特性変化が
なく、かつＮｂあるいはＮｂ化合物系超電導回路に適合
し、しかも表面層が化学的に安定であり、０．５〜１０
Ω／口の範囲でシート抵抗を調節し得る抵抗膜材料を提
供することにある。
ともに、抵抗値の経時変化や加熱処理による特性変化が
なく、かつＮｂあるいはＮｂ化合物系超電導回路に適合
し、しかも表面層が化学的に安定であり、０．５〜１０
Ω／口の範囲でシート抵抗を調節し得る抵抗膜材料を提
供することにある。
本発明においてはＮｂあるいはＮｂ化合物系超、電導回
路に適合し、表面層が化学的に安定であり、高い再現性
と均一性をもって作製し得る抵抗膜材料としてＷ、ある
いは４０ａｔ、％までの窒素を含有する窒化Ｗを用いる
。必要とするシート抵抗値に応じて、上記組成の範囲内
で窒素の濃度を可変とする。
路に適合し、表面層が化学的に安定であり、高い再現性
と均一性をもって作製し得る抵抗膜材料としてＷ、ある
いは４０ａｔ、％までの窒素を含有する窒化Ｗを用いる
。必要とするシート抵抗値に応じて、上記組成の範囲内
で窒素の濃度を可変とする。
本発明を以下の実施例にもとづいて説明する。
本実施例においては、つぎに述べる方法により超電導回
路用抵抗膜の作製を行った。スパッタ装置中にＳｉＯを
２００ｎｍ堆積したＳｉウェハを装着した。ターゲツト
材はＷとした。スパッタは直流マグネトロンスパッタ方
式を採用した。ターゲットの寸法は１２．５ｃｍＸ２５
ｃｍであり、ターゲラ１へが−Ｌ向きで、Ｓｉウェハが
下向きになるように配置した。この状態でスパッタ装置
を真空度１０ ’Ｐａまで排気し、しかる後に、Ａｒ
をＩＰａ導入した。Ａｒによる直流放電を行い、ターゲ
ットに対して２ Ｗ ／ ｃ＋Ｊの電力を印加した。こ
の条件におけるスパッタによりＳｉウェハ」二にｌｎｍ
／ｓの堆積速度でＷ膜を付着した。Ｗ膜の膜厚は１１０
０ｎとした。窒素を含むＷ膜の場合は、スパッタ装置内
に窒素を、膜中の窒素濃度に対応した割合で導入し、Ａ
ｒと窒素の混合ガス雰囲気中においてＷのスパッタを行
い、Ｓｉウェハ上に窒化Ｗを堆積した。
路用抵抗膜の作製を行った。スパッタ装置中にＳｉＯを
２００ｎｍ堆積したＳｉウェハを装着した。ターゲツト
材はＷとした。スパッタは直流マグネトロンスパッタ方
式を採用した。ターゲットの寸法は１２．５ｃｍＸ２５
ｃｍであり、ターゲラ１へが−Ｌ向きで、Ｓｉウェハが
下向きになるように配置した。この状態でスパッタ装置
を真空度１０ ’Ｐａまで排気し、しかる後に、Ａｒ
をＩＰａ導入した。Ａｒによる直流放電を行い、ターゲ
ットに対して２ Ｗ ／ ｃ＋Ｊの電力を印加した。こ
の条件におけるスパッタによりＳｉウェハ」二にｌｎｍ
／ｓの堆積速度でＷ膜を付着した。Ｗ膜の膜厚は１１０
０ｎとした。窒素を含むＷ膜の場合は、スパッタ装置内
に窒素を、膜中の窒素濃度に対応した割合で導入し、Ａ
ｒと窒素の混合ガス雰囲気中においてＷのスパッタを行
い、Ｓｉウェハ上に窒化Ｗを堆積した。
以上の方法によりウェハ全面にＷ膜、あるいは窒化Ｗ膜
を形成した。しかる後に、抵抗膜用レジストパターンを
形成した。レジストパターン形成後、ウェハをプラズマ
エツチング装置に装着し、ＳＦ６と窒素の混合ガス中に
おいてＷあるい窒化Ｗのエツチングを行った。ガス中に
おける窒素濃度は５％とした。ガス圧力はＩ ＯＰａ、
入射パワー密度は０．４Ｗ／ｃｒｌとした。この条件下
において、膜厚１１００ｎのＷあるいは窒化Ｗのエツチ
ングは１分以内で終了した。本パターン形成工程によっ
て、４端子法による膜の電気抵抗を測定するための抵抗
膜パターンを完成した。
を形成した。しかる後に、抵抗膜用レジストパターンを
形成した。レジストパターン形成後、ウェハをプラズマ
エツチング装置に装着し、ＳＦ６と窒素の混合ガス中に
おいてＷあるい窒化Ｗのエツチングを行った。ガス中に
おける窒素濃度は５％とした。ガス圧力はＩ ＯＰａ、
入射パワー密度は０．４Ｗ／ｃｒｌとした。この条件下
において、膜厚１１００ｎのＷあるいは窒化Ｗのエツチ
ングは１分以内で終了した。本パターン形成工程によっ
て、４端子法による膜の電気抵抗を測定するための抵抗
膜パターンを完成した。
尚、超電導回路に用いる抵抗膜の形成工程としては、抵
抗の長さを規定するための絶縁膜用リフトオフレジスト
パターン形成工程、ＳｉＯ絶縁膜堆積工程、およびリフ
トオフ工程、さらに超電導Ｗ膜は、その特性が安定であ
り、絶縁膜を被覆した状態においては２００℃における
加熱処理に対よして、１％の精度で抵抗値の変化をきた
さなかった。さらに幅５μｍを有する抵抗膜の抵抗値の
均Ｗ中における窒素濃度依存性を第１図に示した。
抗の長さを規定するための絶縁膜用リフトオフレジスト
パターン形成工程、ＳｉＯ絶縁膜堆積工程、およびリフ
トオフ工程、さらに超電導Ｗ膜は、その特性が安定であ
り、絶縁膜を被覆した状態においては２００℃における
加熱処理に対よして、１％の精度で抵抗値の変化をきた
さなかった。さらに幅５μｍを有する抵抗膜の抵抗値の
均Ｗ中における窒素濃度依存性を第１図に示した。
第１図に示すごとく、窒化Ｗの抵抗率は１０−７Ω／ｍ
から２Ｘ１０−８０７ｍまで変化した。つまり膜厚１１
００ｎのシート抵抗値として１Ωから２０Ωまでの値が
得られた。なお、シート抵抗が大き過ぎる場合、発熱に
よって抵抗膜および周辺回路の温度上昇をもたらす。こ
の点からシート抵抗はＩＯΩ以下が望ましく、窒化Ｗ中
の窒素濃度としては４０ａｔ、％以下となる。この領域
における抵抗を示す窒化Ｗ膜はすべて２００℃における
加熱処理に対して、１％の精度で抵抗値の変化をきたさ
なかった。
から２Ｘ１０−８０７ｍまで変化した。つまり膜厚１１
００ｎのシート抵抗値として１Ωから２０Ωまでの値が
得られた。なお、シート抵抗が大き過ぎる場合、発熱に
よって抵抗膜および周辺回路の温度上昇をもたらす。こ
の点からシート抵抗はＩＯΩ以下が望ましく、窒化Ｗ中
の窒素濃度としては４０ａｔ、％以下となる。この領域
における抵抗を示す窒化Ｗ膜はすべて２００℃における
加熱処理に対して、１％の精度で抵抗値の変化をきたさ
なかった。
つぎに、超電導回路中における抵抗体としての性能を確
認するために、前述のごとき作製工程を、痛じて超電導
回路の作製を行った。すなわち、これらはＳｉウェハ上
における窒化Ｗ膜のスパッタによる形成工程、レジスト
パターンの形成およびプラズマエツチングによるパター
ン形成工程、絶縁膜用リフトオフレジストパターン形成
工程、ＳｉＯ絶縁膜堆積工程、およびリフトオフ工程、
さらに超電導配線用Ｎｂ膜堆積工程、超電導配線用レジ
ス１〜パターン形成］二程およびＮｂ膜のプラズマエツ
チングによるパターン形成工程、さらには超電導素子用
の膜形成およびパターン形成工程を含む。超電導素子用
の膜としてはＮｂ、ＮｂＮおよびＰｂＴｎ合金等の超電
導膜、ＳｊＯ絶縁膜等を用いる。これら回路作製工程を
通じた後、抵抗膜の抵抗特性を測定した。この結果によ
れば、超電導回路作製工程を通じた後の抵抗膜の抵抗特
性と抵抗膜のみの作製工程を通じた後の抵抗特性との間
に全く差異を認められなかった。このことは窒化Ｗ膜の
表面層が超電導回路作製中におけるパターン形成工程等
によって汚染等による劣化の影響を受けないことを意味
する。
認するために、前述のごとき作製工程を、痛じて超電導
回路の作製を行った。すなわち、これらはＳｉウェハ上
における窒化Ｗ膜のスパッタによる形成工程、レジスト
パターンの形成およびプラズマエツチングによるパター
ン形成工程、絶縁膜用リフトオフレジストパターン形成
工程、ＳｉＯ絶縁膜堆積工程、およびリフトオフ工程、
さらに超電導配線用Ｎｂ膜堆積工程、超電導配線用レジ
ス１〜パターン形成］二程およびＮｂ膜のプラズマエツ
チングによるパターン形成工程、さらには超電導素子用
の膜形成およびパターン形成工程を含む。超電導素子用
の膜としてはＮｂ、ＮｂＮおよびＰｂＴｎ合金等の超電
導膜、ＳｊＯ絶縁膜等を用いる。これら回路作製工程を
通じた後、抵抗膜の抵抗特性を測定した。この結果によ
れば、超電導回路作製工程を通じた後の抵抗膜の抵抗特
性と抵抗膜のみの作製工程を通じた後の抵抗特性との間
に全く差異を認められなかった。このことは窒化Ｗ膜の
表面層が超電導回路作製中におけるパターン形成工程等
によって汚染等による劣化の影響を受けないことを意味
する。
抵抗膜として重要なパラメータの１つである配線電極膜
との接触抵抗に関しては、Ｎｂ配線膜を□・１すする前
の工程として、抵抗膜を含むウェハ表゛面金面をＡｒの
高周波プラズマ中に晒した場合、接触抵抗は零であった
。
との接触抵抗に関しては、Ｎｂ配線膜を□・１すする前
の工程として、抵抗膜を含むウェハ表゛面金面をＡｒの
高周波プラズマ中に晒した場合、接触抵抗は零であった
。
□
なお、窒化Ｗ膜の膜厚再現性は±３ｒｚｎであつたので
、膜厚０．０５μｍ以下の抵抗膜の場合、抵抗値再現性
に問題を生じる。通常配線用Ｎｂ膜等の膜厚は通常０．
２〜１．０μｍとしているので、抵抗膜端部における配
線膜の被覆性の問題等から、抵抗膜の膜厚上限は１．０
μｍである。
、膜厚０．０５μｍ以下の抵抗膜の場合、抵抗値再現性
に問題を生じる。通常配線用Ｎｂ膜等の膜厚は通常０．
２〜１．０μｍとしているので、抵抗膜端部における配
線膜の被覆性の問題等から、抵抗膜の膜厚上限は１．０
μｍである。
本発明によれば、超電導スイッチング回路用抵抗膜とし
て、Ｗ、あるいは４０％以内の窒素を含むＷを用いるこ
とにより、以下のごとき効果を有する。
て、Ｗ、あるいは４０％以内の窒素を含むＷを用いるこ
とにより、以下のごとき効果を有する。
（１） ドライエツチングを主体とする超電導スイッ
チング回路形成工程に適応できる。
チング回路形成工程に適応できる。
（２） 膜中の窒素濃度を選ぶことにより、０．５Ω
から１０Ωまでの任意のシート抵抗を得られる。
から１０Ωまでの任意のシート抵抗を得られる。
（３）抵抗値の一様性に関して、抵抗率の不均一性に起
因する抵抗値の分布は２％以内である。
因する抵抗値の分布は２％以内である。
（４） ２００℃までの加熱、あるいは室温と動作温
度である液体ヘリウム温度間における温度サイクルに対
して、抵抗値の変化は皆無である。
度である液体ヘリウム温度間における温度サイクルに対
して、抵抗値の変化は皆無である。
第１図は窒化Ｗ膜の膜中窒素濃度と抵抗率の関係を示す
グラフである。
グラフである。
Claims (1)
- １、超電導材料から構成されるスイッチング回路に用い
られる抵抗素子において、該抵抗素子の抵抗体の元素構
成をタングステンあるいは４０ａｔ．％以内の窒素を成
分として含む窒化タングステンとし、かつ膜厚が１μｍ
以下０．０５μｍ以上なることを特徴とする超電導回路
用抵抗素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60108288A JPS61267382A (ja) | 1985-05-22 | 1985-05-22 | 超電導回路用抵抗素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60108288A JPS61267382A (ja) | 1985-05-22 | 1985-05-22 | 超電導回路用抵抗素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61267382A true JPS61267382A (ja) | 1986-11-26 |
| JPH0251267B2 JPH0251267B2 (ja) | 1990-11-06 |
Family
ID=14480863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60108288A Granted JPS61267382A (ja) | 1985-05-22 | 1985-05-22 | 超電導回路用抵抗素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61267382A (ja) |
-
1985
- 1985-05-22 JP JP60108288A patent/JPS61267382A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0251267B2 (ja) | 1990-11-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |