JPS61272981A - ジヨセフソン装置の製造方法 - 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】 〔概・要〕 ジョセフソン装置の基部電極および対向電極のパターニ
ングに伴なう不必要な段差の発生を防止する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ジョセフソン装置の製造方法に係り、特に基
板上に形成したジョセフソン接合をパターニングする方
法に間する。

〔従来の技術〕

第２図を参照して従来のジョセフソン装置の製造方法の
要部を説明する。第２図Ａを参照すると、基板ｌ上に連
続的にニオブ等の超伝導金属層２、トンネル酸化膜３お
よび再びニオブ等の超伝導金属層４を形成した後、レジ
ストパターンを用いて超伝導金属層４、トンネル酸化膜
３および超伝導金属層２を例えば１０μｍ角程度の基部
電極パターンにパターニングする。レジストを除去後、
第２図Ｂを参照すると、超伝導金属層４上に例えば４μ
ｍφ程度の対向電極のパターンを有するレジスト５を形
成し、このレジスト５を１．５をマスクとして超伝導金
属層４、トンネル酸化膜３および超伝導金属層２の一部
を選択的にエツチングして対向電極を形成する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような方法で基部電極および対向電極をパターニ
ングした場合、第２図Ｂに見られるように、レジスト５
をマスクとしてエツチング、通常、反応性イオンエツチ
ングすると、超伝導金属層４等のみならず基板も同時に
エツチングされる（図中の６）。その結果、基部電極部
の段差が不必要に大きくなり、後工程で配線等を形成す
る際に断線、短絡等の不都合が生じ易くなるという問題
がある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題を解決するために、基部電極のパターニング
を途中で中止しておくことによって、対・向電極のパタ
ーニングの際に、基部電極のパターンの外側の領域では
、基板ではなく、基部電極のパターニングの残部がエツ
チングされるようにする。基部電極のパターニングで残
す量は、対向電極を形成するために必要なエツチングの
際に丁度除去され得る量にする。

基板が実質的にエツチングされないのでミ不必要に大き
い段差は形成されな（なる。

〔実施例〕

第１図を参照して説明する。

第１図Ａを参照すると、基板（例えば、シリコンウェハ
表面を酸化してＳ　ｉ　０２膜を形成した上にニオブ膜
をスパッタして遮蔽膜とし、その表面をさらに酸化し、
５ｉ０２膜を堆積したもの）１１上に、ニオブあるいは
Ｐｂ−Ｉｎ−Ａｕ合金等からなる超伝導金属層１２を例
えば約２００ｎｓの厚さ形成してジョセフソン接合の片
方の電極とする０次いで、超伝導金属層１２、例えば、
Ｐｂ−Ｉｎ−Ａｕ合金の表面をプラズマ酸化したり、あ
るいは超伝導金属層１２、例えば、ニオブの上にアルミ
ニウム等を堆積した後プラズマ酸化して、厚さ２〜３ｎ
ｍのトンネル絶縁膜（トンネル障壁）１３を形成する。

その上に、再び超伝導金属層１４を例えば約１５０ｎｍ
の厚さ形成し、ジョセフソン接合のもう片方の電極とす
る。

第１図Ｂを参照すると、超伝導金属層１４上に、形成す
べき基部電極のパターン、例えば、１０８ｍ角の矩形状
のパターンのレジスト１５を慣用の手法で形成する。そ
して、このレジスト１５をマスクとして、ジョセフソン
素子、すなわち、超伝導金属層１４、トンネル絶縁膜１
３および超伝導金属層１２の途中の特定の深さまで、例
えば、約１２０ｎｍの深さく超伝導金属層１４の途中）
まで選　。

次的に反応性イオンエツチングを行なう（例、ＣＦ４　
＋Ｑ２雰囲気）。

第１図Ｃ参照すると、レジスト１５を除去し、そのとき
の断面膨軟を破線で示す。次いで、超伝導金属層１４の
エツチングされなえった頂部平面上に、形成すべき対向
電極のパターン、例えば、４μｍφの円形のパターンを
有するレジスト１６を形成する。それから、レジスト１
６をマスクとして上記と同じような条件で反応性イオン
エツチングを行ない、レジスト１６で覆われていない部
分を選択的にエツチングする。このとき、レジスト１６
の周囲は超伝導金属層１４全部とトンネル絶縁膜１３全
部と超伝導金属層１２の一部例えば、約１１００ｎの深
さをエツチングして、レジスト１６の下に対向電極を完
成する。その際、形成すべき基部電極の外側の領域は第
１図Ｂの工程で既に一部分エッチングされたところから
エツチングが始まるので基部電極の領域より常に深くな
り、対向電極が完成される直前に基板１１が露出する。

そして、対向電極が完成した時点で、厚さ約１１００ｎ
の基部電極１２のパターンが完成する。

第１図Ｃに見られるように、基板電極１２と基板１１で
規定される形状は、基本的に、第１図Ｂのパターニング
工程で超伝導金属層１４に形成しておいた形状と符号ま
たは対応している。

第１図りは、こうして基板電極１２と対向電極１４を形
成した後、絶縁膜１７、配線１８を形成したジョセフソ
ン装置を示している。

上記の実施例において、第１図Ｂにおけるエツチングの
深さは、超伝導金属層１２　、１４とトンネル絶縁膜１
３の材質と厚さそして２回のエツチングの条件等によっ
て決まり、一定ではない。特に、トンネル絶縁膜１３ま
たは超伝導金属層１２の深さまでエツチングされる例も
ありうることに留意されたい。但し、最後に残る基部電
極はある程度の厚さが必要である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、最初に基部電極のパターンを形成する
エツチングの深さを調整するだけで、下地基板の不必要
なエツチングなしで基板電極と対向電極をパターニング
することができ、ジョセフソン装置における不必要な段
差をなくすという効果がある。特に、本発明による方法
は従来の方法に余分な手順を加えることなく、上記の如
き効果を奏するので有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ−Ｄは本発明の実施例の方法の工程要部におけ
るジョセフソン装置の要部断面図、第２図Ａ、Ｂは従来
のジョセフソン装置の製造方法の工程要部の断面図であ
る。 １１・・・基板、 １２・・・基部電極（超伝導金属層）、１３・・・トン
ネル酸化膜、 １４・・・対向電極（超伝導金属層）、１５．１６・・
・レジスト、・ １７・・・絶縁膜、 １８・・・配線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、順に、基板上に連続的に第１の超伝導金属層、トン
   ネル絶縁膜および第２の超伝導金属層を形成し、 該第２の超伝導金属層上に、形成すべき基部電極のパタ
   ーンを有する第１のマスクを形成し、該マスクを用いて
   該第１の超伝導金属層、該トンネル絶縁膜および該第２
   の超伝導金属層からなるジョセフソン素子の途中の所定
   深さまでをパターニングし、 該第１のマスクを除去し、 該第１の超伝導金属層上に、形成すべき対向電極のパタ
   ーンを有する第２のマスクを形成し、そして、 該第２のマスクを用いて該第２のマスク下の領域以外の
   全面を選択的にエッチングし、その際、上記基部電極の
   パターンの領域内では、該第１の超伝導金属層から該第
   ２の超伝導金属層の途中の深さまでをエッチングして該
   第２のマスク下に対向電極を完成し、かつ上記基部電極
   のパターンの領域外では、該第１の超伝導金属層、該ト
   ンネル絶縁膜および該第２の超伝導金属層の前記第１の
   マスクを用いた前記パターニングで除去されなかった残
   部を全部エッチングして該基部電極のパターンの領域内
   に残った該第２の超伝導金属層で前記基部電極を形成す
   る 工程を含むことを特徴とするジョセフソン装置の製造方
   法。