JPS63226081A - 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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- JPS63226081A JPS63226081A JP62059848A JP5984887A JPS63226081A JP S63226081 A JPS63226081 A JP S63226081A JP 62059848 A JP62059848 A JP 62059848A JP 5984887 A JP5984887 A JP 5984887A JP S63226081 A JPS63226081 A JP S63226081A
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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】
［概要］
下部電極上に絶縁膜を製造する際に、絶縁膜からの下部
電極の接合部の露出（側面に形成される）、接合バリア
膜の被着・形成、および上部電極の被着を同一真空処理
装置内においておこなう。
電極の接合部の露出（側面に形成される）、接合バリア
膜の被着・形成、および上部電極の被着を同一真空処理
装置内においておこなう。
そうすれば、一層安定した接合特性が得られる。
［産業上の利用分野］
本発明はジョセフソン集積回路の製造方法に係り、特に
その信転性・再現性を高めるための改善された製造方法
に関する。
その信転性・再現性を高めるための改善された製造方法
に関する。
ジョセフソン接合素子はスイッチング素子、記憶素子と
して、次代のコンピュータ用に注目されいるが、このよ
うなジョセフソン接合素子を含む集積回路、即ちジョセ
フソン集積回路は、出来るだけ安定して、再現性良く作
製されることが望まれている。
して、次代のコンピュータ用に注目されいるが、このよ
うなジョセフソン接合素子を含む集積回路、即ちジョセ
フソン集積回路は、出来るだけ安定して、再現性良く作
製されることが望まれている。
［従来の技術］
第２図はジョセフソン接合素子の構造断面を示しており
、基板１上に膜厚２０〜３０人の接合バリア膜２を挟ん
で、ニオブ（Ｎｂ）などの超伝導膜で形成された下部電
極３と上部電極４とが設けられ、その接合バリア膜２以
外の部分は絶縁膜５によって絶縁されている構造である
。
、基板１上に膜厚２０〜３０人の接合バリア膜２を挟ん
で、ニオブ（Ｎｂ）などの超伝導膜で形成された下部電
極３と上部電極４とが設けられ、その接合バリア膜２以
外の部分は絶縁膜５によって絶縁されている構造である
。
このようなジョセフソン接合素子は極低温（液体ヘリウ
ム温度？４．２Ｋ）下で動作させると、接合バリア膜を
介した対向電極（ジョセフソン接合）の電流−電圧特性
に超伝導状態が保たれる零電圧状態と、抵抗状態となる
電圧状態の二つの安定状態が生じて、“０″、′１”の
二値に対応した動作が行なわれる。
ム温度？４．２Ｋ）下で動作させると、接合バリア膜を
介した対向電極（ジョセフソン接合）の電流−電圧特性
に超伝導状態が保たれる零電圧状態と、抵抗状態となる
電圧状態の二つの安定状態が生じて、“０″、′１”の
二値に対応した動作が行なわれる。
さて、このようなジョセフソン接合素子の従来の形成方
法の工程順断面図を第３図（ａ）〜（ｄ）に示している
。順を追って説明すると、 第３図ｔａ＋参照；まず、シリコンなどの基Ｆｉ１１上
に膜厚２００ｎｍのＮｂ膜１３をスパッタ法で被着し、
レジスト膜（図示せず）をマスクにしてエツチングして
、下部電極１３を形成する。エツチングは、四弗化カー
ボン（ＣＦ４）または四弗化カーボンと酸素（０２）と
の混合ガスによるリアクティブイオンエッチ（ｔＥ）で
おこなう。
法の工程順断面図を第３図（ａ）〜（ｄ）に示している
。順を追って説明すると、 第３図ｔａ＋参照；まず、シリコンなどの基Ｆｉ１１上
に膜厚２００ｎｍのＮｂ膜１３をスパッタ法で被着し、
レジスト膜（図示せず）をマスクにしてエツチングして
、下部電極１３を形成する。エツチングは、四弗化カー
ボン（ＣＦ４）または四弗化カーボンと酸素（０２）と
の混合ガスによるリアクティブイオンエッチ（ｔＥ）で
おこなう。
第３図（ｂ）参照；次いで、同じくスパッタ法によって
膜厚３００ｎｍの二酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜１５か
らなる絶縁膜を被着する。
膜厚３００ｎｍの二酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜１５か
らなる絶縁膜を被着する。
第３図（Ｃ１参照；次いで、再びレジスト膜（図示せず
）をマスクにしてＲＩＥによって接合部を窓開けする。
）をマスクにしてＲＩＥによって接合部を窓開けする。
ＲＩＥエツチングには、トリフロロメタン（ＣＨＦ３）
と酸素との混合ガスを用いる。
と酸素との混合ガスを用いる。
第３図（ｄ）参照；次いで、真空処理装置に挿入し、表
面をアルゴン（Ａｒ）ガスによって逆スパツタしてクリ
ーニングした後、膜厚２ｎｍのアルミニウム（接合バリ
ア材料膜）を被着し、１０％０２を含むアルゴン（Ａｒ
）ガスの減圧気（真空度０．５〜ＩＴ。
面をアルゴン（Ａｒ）ガスによって逆スパツタしてクリ
ーニングした後、膜厚２ｎｍのアルミニウム（接合バリ
ア材料膜）を被着し、１０％０２を含むアルゴン（Ａｒ
）ガスの減圧気（真空度０．５〜ＩＴ。
ｒｒ）中で酸化して、接合バリア膜１２を形成する。
更に、同一真空処理装置内で膜厚４００ｎｍのＮｂ膜を
スパッタ法で被着した後、同装置により取り出し、レジ
スト膜（図示せず）をマスクにしてエツチングして、上
部電極１４を形成する。上記のクリーニングは、Ｎｂが
極めて活性な材料であるために、大気に触れた表面をク
リーニングするのが目的である。
スパッタ法で被着した後、同装置により取り出し、レジ
スト膜（図示せず）をマスクにしてエツチングして、上
部電極１４を形成する。上記のクリーニングは、Ｎｂが
極めて活性な材料であるために、大気に触れた表面をク
リーニングするのが目的である。
上記が通常おこなわれているジョセフソン接合素子の形
成方法である。
成方法である。
［発明が解決しようとする問題点］
さて、このような製造方法はＲＩＥで接合部を窓開けす
る（第３図（Ｃ）参照）と、下部電極面が大気中に露出
して汚染されている可能性があるために、それを除去す
るクリーニングがおこなわれ、その後、接合バリア材料
膜を被着し、酸化処理して接合バリア膜に形成している
（第３図（Ｃ）参照）のであるが、このクリーニング処
理は接合特性に大きく影響して安定しないと云う問題が
ある。
る（第３図（Ｃ）参照）と、下部電極面が大気中に露出
して汚染されている可能性があるために、それを除去す
るクリーニングがおこなわれ、その後、接合バリア材料
膜を被着し、酸化処理して接合バリア膜に形成している
（第３図（Ｃ）参照）のであるが、このクリーニング処
理は接合特性に大きく影響して安定しないと云う問題が
ある。
第４図はジョセフソン接合素子の電圧電流特性を例示し
たものであるが、特に不安定なのはヒステリシス特性の
戻り曲線のリーク電流りが増加しやすい。
たものであるが、特に不安定なのはヒステリシス特性の
戻り曲線のリーク電流りが増加しやすい。
本発明はこのような接合特性を安定させるジョセフソン
集積回路の製造方法を提案するものである。
集積回路の製造方法を提案するものである。
［問題点を解決するための手段］
その目的は、予め、基板上に超伝導材料膜よりなる下部
電極を島状に形成し、該下部電極上に絶縁膜を被着し、
次いで、同一真空処理装置内において、基板にバイアス
電圧を印加し、中性ガスイオンによって絶縁膜をエツチ
ングして、前記下部電極の側面を露出させる工程と、次
いで、接合バリア材料膜を被着し、酸化して接合バリア
膜を形成し、該接合バリア膜を含む絶縁膜上に上部電極
を被着する工程とを含むジョセフソン集積回路の製造方
法によって達成される。
電極を島状に形成し、該下部電極上に絶縁膜を被着し、
次いで、同一真空処理装置内において、基板にバイアス
電圧を印加し、中性ガスイオンによって絶縁膜をエツチ
ングして、前記下部電極の側面を露出させる工程と、次
いで、接合バリア材料膜を被着し、酸化して接合バリア
膜を形成し、該接合バリア膜を含む絶縁膜上に上部電極
を被着する工程とを含むジョセフソン集積回路の製造方
法によって達成される。
［作用］
即ち、本発明は、下部電極の接合部の露出（側面に形成
される）、接合バリア膜の被着・形成、および上部電極
の被着を同一真空処理装置内においておこなう。
される）、接合バリア膜の被着・形成、および上部電極
の被着を同一真空処理装置内においておこなう。
そうすれば、一層接合特性が安定すると共に、工程も簡
単化される。
単化される。
［実施例］
以下１図面を参照して実施例によって詳細に説明する。
第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明にかかる製造方法の工程
順断面図を示している。
順断面図を示している。
第１図（ａｌ参照；まず、基板２Ｉ上に膜厚２００ｎｍ
のＮｂ膜１３をスパッタ法で被着し、従来方法と同様に
レジスト膜（図示せず）をマスクにしてパターンニング
して、下部電極２３を作製する。基板２１は、例えば５
ｉ０２膜を被覆したシリコン基板を用いる。
のＮｂ膜１３をスパッタ法で被着し、従来方法と同様に
レジスト膜（図示せず）をマスクにしてパターンニング
して、下部電極２３を作製する。基板２１は、例えば５
ｉ０２膜を被覆したシリコン基板を用いる。
第１図（ｂｌ参照；次いで、同じくスパッタ法によって
膜厚３００ｎｍの５ｉ０２膜２５を被着する。ここまで
の工程は従来と変わりがない。
膜厚３００ｎｍの５ｉ０２膜２５を被着する。ここまで
の工程は従来と変わりがない。
しかる後、真空処理装置内に挿入し、以下の工程を同一
装置内で連続処理する。
装置内で連続処理する。
第１図（Ｃ）参照；まず、処理装置内において、基板に
約１００ボルト程度のバイアス電圧を印加し、アルゴン
ガスイオンによって絶縁膜をイオンエッチする。そうす
ると、突部にイオンが集中して絶縁膜の側面部分（肩部
）が急速にエツチングされ、図示のように下部電極２３
周囲の肩部分が露出する。
約１００ボルト程度のバイアス電圧を印加し、アルゴン
ガスイオンによって絶縁膜をイオンエッチする。そうす
ると、突部にイオンが集中して絶縁膜の側面部分（肩部
）が急速にエツチングされ、図示のように下部電極２３
周囲の肩部分が露出する。
第３図（ｄ＋参照；次いで、同じ真空処理装置内におい
て、膜厚２ｎｍのアルミニウム（接合バリア材料膜）を
被着し、１０％０２を含むアルゴン（Ａｒ）ガスの０．
５〜Ｉ Ｔｏｒｒ程度の減圧気中で１時間処理し、膜厚
２〜３ｎｍのアルミナ（Ａｌ Ｏｘ）からなる接合バリ
ア膜２２を形成し、次に、上部電極用の膜厚４００ｎｍ
のＮｂ膜２４をスパッタ法で被着する。
て、膜厚２ｎｍのアルミニウム（接合バリア材料膜）を
被着し、１０％０２を含むアルゴン（Ａｒ）ガスの０．
５〜Ｉ Ｔｏｒｒ程度の減圧気中で１時間処理し、膜厚
２〜３ｎｍのアルミナ（Ａｌ Ｏｘ）からなる接合バリ
ア膜２２を形成し、次に、上部電極用の膜厚４００ｎｍ
のＮｂ膜２４をスパッタ法で被着する。
しかる後、真空処理装置より取り出して、レジスト膜（
図示せず）をマスクにしてＮｂ膜をエツチングして、上
部電極２４に仕上げる。
図示せず）をマスクにしてＮｂ膜をエツチングして、上
部電極２４に仕上げる。
上記のような製造法を採れば、下部電極を大気中に露出
させることなく、クリーニングが不要になるため、接合
特性が安定して、品質が向上する。
させることなく、クリーニングが不要になるため、接合
特性が安定して、品質が向上する。
更に、パターンニング工程が１回少なくなって製造工程
も簡単になる。
も簡単になる。
［発明の効果コ
以上の実施例による説明から明らかなように、本発明に
よればジョセフソン集積回路の製造方法において、安定
した動作特性が得られ、且つ、製造工程も簡単になる利
点がある。
よればジョセフソン集積回路の製造方法において、安定
した動作特性が得られ、且つ、製造工程も簡単になる利
点がある。
第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明にかかる製造方法の工程
順断面図、 第２図はジョセフソン接合素子の構造断面図、第３図（
ａ）〜！ｄ）は従来の製造方法の工程順断面図、第４図
はジョセフソン接合素子の動作特性を示す図である。 図において、 １、１１．２１は基板、 ２、１２．２２は接合バリア膜、 ３、１３．２３はＮｂ膜からなる下部電極、４、１４．
２４はＮｂ膜からなる上部電極、５、１５．２５は絶縁
膜（Ｓｉ０２膜）、Ｈｃｉ月＋；かかｓ’）！ａ方３に
／ｌ工ｊｉｑｌ＊牟ｆｌロ■第１図 シ“ｉ七フソンｊ番冶ｆ１−不糞蹟１所面圓第２図
順断面図、 第２図はジョセフソン接合素子の構造断面図、第３図（
ａ）〜！ｄ）は従来の製造方法の工程順断面図、第４図
はジョセフソン接合素子の動作特性を示す図である。 図において、 １、１１．２１は基板、 ２、１２．２２は接合バリア膜、 ３、１３．２３はＮｂ膜からなる下部電極、４、１４．
２４はＮｂ膜からなる上部電極、５、１５．２５は絶縁
膜（Ｓｉ０２膜）、Ｈｃｉ月＋；かかｓ’）！ａ方３に
／ｌ工ｊｉｑｌ＊牟ｆｌロ■第１図 シ“ｉ七フソンｊ番冶ｆ１−不糞蹟１所面圓第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 予め、基板上に超伝導材料膜よりなる下部電極を島状
に形成し、該下部電極上に絶縁膜を被着し、次いで、同
一真空処理装置内において、 基板にバイアス電圧を印加し、中性ガスイオンによつて
絶縁膜をエッチングして、前記下部電極の側面を露出さ
せる工程と、 次いで、接合バリア材料膜を被着し、酸化して前記下部
電極の側面に接合バリア膜を形成し、該接合バリア膜を
含む絶縁膜上に上部電極を被着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 |
|---|---|---|---|
| JP62059848A JPS63226081A (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP62059848A JPS63226081A (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | ジヨセフソン集積回路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63226081A true JPS63226081A (ja) | 1988-09-20 |
Family
ID=13125029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62059848A Pending JPS63226081A (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | ジヨセフソン集積回路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63226081A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015201666A (ja) * | 2010-03-26 | 2015-11-12 | テトラサン インコーポレイテッド | 高効率結晶太陽電池における遮蔽された電気接点およびパッシベーション化誘電体層を通じたドーピング、ならびにその構造および製造方法 |
-
1987
- 1987-03-13 JP JP62059848A patent/JPS63226081A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015201666A (ja) * | 2010-03-26 | 2015-11-12 | テトラサン インコーポレイテッド | 高効率結晶太陽電池における遮蔽された電気接点およびパッシベーション化誘電体層を通じたドーピング、ならびにその構造および製造方法 |
| US9443994B2 (en) | 2010-03-26 | 2016-09-13 | Tetrasun, Inc. | Shielded electrical contact and doping through a passivating dielectric layer in a high-efficiency crystalline solar cell, including structure and methods of manufacture |
| US9966481B2 (en) | 2010-03-26 | 2018-05-08 | Tetrasun, Inc. | Shielded electrical contact and doping through a passivating dielectric layer in a high-efficiency crystalline solar cell, including structure and methods of manufacture |
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