JPS63300579A - ジョセフソン回路の製造方法 - Google Patents
ジョセフソン回路の製造方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/10—Junction-based devices
- H10N60/12—Josephson-effect devices
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (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】
（ｍ要〕
第一およびその上の第二の超伝導層の間がコンタクト窓
を介して接続されるジョセフソン回路の製造において、 第一および第二の超伝導層の間の絶縁層の形成に先立ち
、コンタクト窓領域に超伝導のコンタクト体を形成する
ことにより、 第二の超伝導層の平坦化を図ったものである。
を介して接続されるジョセフソン回路の製造において、 第一および第二の超伝導層の間の絶縁層の形成に先立ち
、コンタクト窓領域に超伝導のコンタクト体を形成する
ことにより、 第二の超伝導層の平坦化を図ったものである。
本発明は、第一およびその上の第二の超伝導層の間がコ
ンタクト窓を介して接続されるジョセフソン回路の製造
方法にに係り、特に、第二の超伝導層を平坦化させる方
法に関す。
ンタクト窓を介して接続されるジョセフソン回路の製造
方法にに係り、特に、第二の超伝導層を平坦化させる方
法に関す。
ジョセフソン回路は、一般に、超伝導層と絶縁層からな
る多層構造をしており、超伝導層間の接続はコンタクト
窓を介して行われる。
る多層構造をしており、超伝導層間の接続はコンタクト
窓を介して行われる。
そして、その接続を確実にするため、また集積度向上の
ためにも、−ｈ側の超伝導層の平坦化が望まれている。
ためにも、−ｈ側の超伝導層の平坦化が望まれている。
（従来の技術）
第一およびその上の第二の超伝導層の間がコンタクト窓
を介して接続されるジョセフソン回路の一例を製造する
従来方法は、第２図の工程順側断面図に示すが如くであ
る。
を介して接続されるジョセフソン回路の一例を製造する
従来方法は、第２図の工程順側断面図に示すが如くであ
る。
即ち第２図において、先ず〔図（ａ）参照〕、基板１上
に、ニオブ（Ｎｂ）の基部電極２、アルミニウム・酸化
アルミニウム（ＡＩ ＡＬＯｘ）のバリア３、ニオブ
の対向電極４、にする各層を順次積層し、これをパター
ン化エツチングしてジョセフソン素子を形成する。
に、ニオブ（Ｎｂ）の基部電極２、アルミニウム・酸化
アルミニウム（ＡＩ ＡＬＯｘ）のバリア３、ニオブ
の対向電極４、にする各層を順次積層し、これをパター
ン化エツチングしてジョセフソン素子を形成する。
次いで（図世）参照〕、対向電極４を表出させて平坦化
した二酸化シリコン（ＳｉＯｚ）の絶縁ｒｆＩ５を形成
する。この形成は、バイアススパッタで二酸化シリコン
を平坦に堆積した後工７チバックするか、または、通常
のスパッタで二酸化シリコンを堆積し有機塗布膜で平坦
にした後エッチバックして行う。
した二酸化シリコン（ＳｉＯｚ）の絶縁ｒｆＩ５を形成
する。この形成は、バイアススパッタで二酸化シリコン
を平坦に堆積した後工７チバックするか、または、通常
のスパッタで二酸化シリコンを堆積し有機塗布膜で平坦
にした後エッチバックして行う。
次いでＣ図（Ｃ）参照〕、ニオブをスパッタ堆積しパタ
ーン化エツチングして、第一の超伝導層からなる対向電
極配線６を形成する。
ーン化エツチングして、第一の超伝導層からなる対向電
極配線６を形成する。
次いで（図（ｄ）参照〕、配線６を覆って平坦化した二
酸化シリコンの絶縁層７を絶縁層５の形成に準じた方法
で形成し、更に、コンタクト窓８をエツチングで形成す
る。
酸化シリコンの絶縁層７を絶縁層５の形成に準じた方法
で形成し、更に、コンタクト窓８をエツチングで形成す
る。
次いで〔図（ｅｌ参照〕、ニオブをスパッタ堆積しパタ
ーン化エツチングして、配線６と接続した第二の超伝導
層からなるコントロール線９を形成する。
ーン化エツチングして、配線６と接続した第二の超伝導
層からなるコントロール線９を形成する。
かくして、第一の超伝導層（対向電極配線）６と第二の
超伝導層（コントロール線）９の間がコンタクト窓８を
介して接続されたジョセフソン回路が出来る。
超伝導層（コントロール線）９の間がコンタクト窓８を
介して接続されたジョセフソン回路が出来る。
しかしながら、上記従来方法で形成された第二の超伝導
層９は、コンタクト窓８部分に窪みが生じて平坦でない
ものとなり、そのコンタクト窓８に対するステップカバ
レージが悪くなって第一の超伝導Ｆｉｉ６との接続が確
実であるとは言い難い状態になる。また、第二の超伝導
ＷＩ９が平坦でないことは、ジョセフソン回路の集積度
向上を阻害する。
層９は、コンタクト窓８部分に窪みが生じて平坦でない
ものとなり、そのコンタクト窓８に対するステップカバ
レージが悪くなって第一の超伝導Ｆｉｉ６との接続が確
実であるとは言い難い状態になる。また、第二の超伝導
ＷＩ９が平坦でないことは、ジョセフソン回路の集積度
向上を阻害する。
この問題を解決すべく第二の超伝導１ｉｉ９を平坦にす
る方策として、第二の超伝導層９の形成に先立ち、コン
タクト窓８内に選択的に超伝導材料ここてはニオブを堆
積してコンタクト窓８を埋めておくことが考えられる。
る方策として、第二の超伝導層９の形成に先立ち、コン
タクト窓８内に選択的に超伝導材料ここてはニオブを堆
積してコンタクト窓８を埋めておくことが考えられる。
しかしながら、選択的な堆積に用いられるＣＶＤ （化
学気相成長）は、上述の諸工程に用いられるスパッタに
比して堆積温度が遥かに高く、ジョセフソン素子にダメ
ージを与え素子特性を劣化させるので、この方策の実現
は極めて困難である。
学気相成長）は、上述の諸工程に用いられるスパッタに
比して堆積温度が遥かに高く、ジョセフソン素子にダメ
ージを与え素子特性を劣化させるので、この方策の実現
は極めて困難である。
（問題点を解決するための手段）
上記問題点は、第一およびその上の第二の超伝導層の間
がコンタクト窓を介して接続されるジョセフソン回路の
製造において、第一の超伝導層、第三の超伝導層のパタ
ーン化エツチングに対してエツチングストッパとなり且
つ大きなトンネル電流を流し得る薄膜、および第三の超
伝導層をその順に堆積する工程、第三の超伝導層の上記
コンタクト窓領域以外の領域をエツチング除去して１、
残された第三の超伝導層からなるコンタクト体を形成す
る工程、コンタクト体を表出させて平坦化した絶縁層を
形成する工程、表出させたコンタクト体に接する第二の
超伝導層を堆積する工程、を含む本発明の製造方法によ
って解決される。
がコンタクト窓を介して接続されるジョセフソン回路の
製造において、第一の超伝導層、第三の超伝導層のパタ
ーン化エツチングに対してエツチングストッパとなり且
つ大きなトンネル電流を流し得る薄膜、および第三の超
伝導層をその順に堆積する工程、第三の超伝導層の上記
コンタクト窓領域以外の領域をエツチング除去して１、
残された第三の超伝導層からなるコンタクト体を形成す
る工程、コンタクト体を表出させて平坦化した絶縁層を
形成する工程、表出させたコンタクト体に接する第二の
超伝導層を堆積する工程、を含む本発明の製造方法によ
って解決される。
上記コンタクト体は、ＣＶＤの如くジョセフソン回路に
ダメージを与えるような高温を必要としないスパッタと
エツチングで形成することが出来、然も、第一および第
二の超伝導層の間に介在させだ上記絶縁層のコンタクト
窓を埋めるものとなる。
ダメージを与えるような高温を必要としないスパッタと
エツチングで形成することが出来、然も、第一および第
二の超伝導層の間に介在させだ上記絶縁層のコンタクト
窓を埋めるものとなる。
このことから、第二の超伝導層は平坦に形成されて、そ
のコンタクト窓に対するステップカバレージが良好にな
り、第一および第二の超伝導層の間の接続が確実である
と共に、集積度向上が図り易く、然も安定なジョセフソ
ン回路を製造することが可能になる。
のコンタクト窓に対するステップカバレージが良好にな
り、第一および第二の超伝導層の間の接続が確実である
と共に、集積度向上が図り易く、然も安定なジョセフソ
ン回路を製造することが可能になる。
以下本発明方法の実施例として、第２図で述べたジョセ
フソン回路の場合について第１図の工程順側断面図を用
いて説明する。企図を通じ同一符号は同一対象物を示す
。
フソン回路の場合について第１図の工程順側断面図を用
いて説明する。企図を通じ同一符号は同一対象物を示す
。
第１図において、先ず〔図（ａ）参照〕、従来方法と同
様にして、ニオブの基部電極２、アルミニウム・酸化ア
ルミニウムのバリア３、ニオブの対向電極４、からなる
ジョセフソン素子と、対向電極４を表出させて平坦化し
た二酸化シリコンの絶縁ＩＷ５を、基板ｌ上に形成する
。ここで、基部電極２の厚さは２００〜３００ｎｍ、バ
リア３の厚さは５〜１０ｎｍ、対向電極４の厚さは３０
〜２００ｎｗ＋、であり、これらはスパッタ堆積とパタ
ーン化エツチングで形成シ、特にバリア３は、アルミニ
ウムのスパッタ堆積の後の酸素導入による自然酸化でそ
の一部を酸化アルミニウムにすることにより形成する。
様にして、ニオブの基部電極２、アルミニウム・酸化ア
ルミニウムのバリア３、ニオブの対向電極４、からなる
ジョセフソン素子と、対向電極４を表出させて平坦化し
た二酸化シリコンの絶縁ＩＷ５を、基板ｌ上に形成する
。ここで、基部電極２の厚さは２００〜３００ｎｍ、バ
リア３の厚さは５〜１０ｎｍ、対向電極４の厚さは３０
〜２００ｎｗ＋、であり、これらはスパッタ堆積とパタ
ーン化エツチングで形成シ、特にバリア３は、アルミニ
ウムのスパッタ堆積の後の酸素導入による自然酸化でそ
の一部を酸化アルミニウムにすることにより形成する。
また、絶縁Ｎ５の形成は、先に述べた如く、バイアスス
バフ夕で二酸化シリコンを平坦に堆積した後エッチバッ
クするか、または、通常のスパッタで二酸化シリコンを
堆積し有機塗布膜で平坦にした後エッチバックして行う
。なお、上記バイアススパフ夕の条件は、アルゴン（Ａ
ｒ）の圧力がｌＯｍＴ。
バフ夕で二酸化シリコンを平坦に堆積した後エッチバッ
クするか、または、通常のスパッタで二酸化シリコンを
堆積し有機塗布膜で平坦にした後エッチバックして行う
。なお、上記バイアススパフ夕の条件は、アルゴン（Ａ
ｒ）の圧力がｌＯｍＴ。
Ｔ ｒ ％バイアス電圧が−１００〜−２００■、であ
る。
る。
次いで（図世）参照〕、ニオブの第一の超伝導層６、ア
ルミニウムの薄１１９１０．ニオブの第三の超伝導層１
１．を順次スパッタ堆積する。第一の超伝導Ｎ６の厚さ
は ４００〜６００ ｎｙａＳ薄膜１０の厚さは５〜ｌ
Ｏｎｍ、第三の超伝導層の厚さは４００ｎｓ＋、である
。
ルミニウムの薄１１９１０．ニオブの第三の超伝導層１
１．を順次スパッタ堆積する。第一の超伝導Ｎ６の厚さ
は ４００〜６００ ｎｙａＳ薄膜１０の厚さは５〜ｌ
Ｏｎｍ、第三の超伝導層の厚さは４００ｎｓ＋、である
。
ここで、薄１＊１０は、後述する第三の超伝導層１１の
エツチングの際にエツチングストッパとするために設け
たものであるが、その表面には酸化アルミニウムなどの
酸化物を形成しない。このため、超伝導層６および１１
の間を流れる臨界電流は、ジョセフソン接合部の臨界電
流よりはるかに大きくすることが出来る。
エツチングの際にエツチングストッパとするために設け
たものであるが、その表面には酸化アルミニウムなどの
酸化物を形成しない。このため、超伝導層６および１１
の間を流れる臨界電流は、ジョセフソン接合部の臨界電
流よりはるかに大きくすることが出来る。
次いで〔図（Ｃ）参照）、第三の超伝導層１１の第２図
図示コンタクト窓８領域以外の領域をＲＩＥ（反応性イ
オンエツチング）で除去して第三の超伝導層１１をコン
タクト体１１にする。このＲＩＥでは、先に述べた如く
、薄ＩｊＩｉ１０がエツチングストッパとなる。そして
その後、表出した薄１Ｉｉ１１０を除去してから第一の
超伝導Ｎ６をＲＩＥでパターン化エツチングして第一の
超伝導層６を対向電極配線６にする。
図示コンタクト窓８領域以外の領域をＲＩＥ（反応性イ
オンエツチング）で除去して第三の超伝導層１１をコン
タクト体１１にする。このＲＩＥでは、先に述べた如く
、薄ＩｊＩｉ１０がエツチングストッパとなる。そして
その後、表出した薄１Ｉｉ１１０を除去してから第一の
超伝導Ｎ６をＲＩＥでパターン化エツチングして第一の
超伝導層６を対向電極配線６にする。
次いで〔図（ｄ）参照〕、コンタクト体１１を表出させ
て平坦化した二酸化シリコンの絶縁Ｎ７を絶縁層５の形
成と同じ方法で形成する。さすれば、絶縁層７にはコン
タクト体１１によりコンタクト窓８が形成され、コンタ
クト体１１はコンタクト窓８を埋めたものとなる。
て平坦化した二酸化シリコンの絶縁Ｎ７を絶縁層５の形
成と同じ方法で形成する。さすれば、絶縁層７にはコン
タクト体１１によりコンタクト窓８が形成され、コンタ
クト体１１はコンタクト窓８を埋めたものとなる。
次いで（図（ｅ）参照〕、ニオブをスパッタ堆積しパタ
ーン化エツチングして、コンタクト体１１と接続した第
二の超伝導層からなるコントロール線９を形成する。こ
の厚さは６００〜１１０００ｎである。
ーン化エツチングして、コンタクト体１１と接続した第
二の超伝導層からなるコントロール線９を形成する。こ
の厚さは６００〜１１０００ｎである。
かくして、第一の超伝導層（対向電極配線）６と第二の
起転４屓（コントロール線）９０間がコンタクト窓８を
介して接続されたジョセフソン回路が出来る。
起転４屓（コントロール線）９０間がコンタクト窓８を
介して接続されたジョセフソン回路が出来る。
そして、このジョセフソン回路は、コンタクト窓８内に
コンタクト体１１が埋められているので、第二の超伝導
層９が平坦になってそのコンタクト窓８に対するステッ
プカバレージが良好になり、第一および第二の超伝導層
６および９の間の接続が確実であると共に、集積度向上
を図り易いものとなる。然も、その製造工程にはダメー
ジを与えるような高温処理を必要としないので、安定な
ものとなる。
コンタクト体１１が埋められているので、第二の超伝導
層９が平坦になってそのコンタクト窓８に対するステッ
プカバレージが良好になり、第一および第二の超伝導層
６および９の間の接続が確実であると共に、集積度向上
を図り易いものとなる。然も、その製造工程にはダメー
ジを与えるような高温処理を必要としないので、安定な
ものとなる。
なお、上記実施例では、製造を簡便にするために、薄膜
１０の材料をバリア３の材料に合わせてアルミニウムに
しであるが、その材料は、トンネル電流を流し得る厚さ
にした際に、第三の超伝導層１１のパターン化エツチン
グに対してエツチングストッパになり得るものであれば
他のものであっても良い。
１０の材料をバリア３の材料に合わせてアルミニウムに
しであるが、その材料は、トンネル電流を流し得る厚さ
にした際に、第三の超伝導層１１のパターン化エツチン
グに対してエツチングストッパになり得るものであれば
他のものであっても良い。
また、超伝導層６．９．１１の材料は、ニオブに限定さ
れるものではない。
れるものではない。
更に、実施例は対向電極配線６とコントロール線９の接
続の場合を示したが、本発明は、ジョセフソン回路の適
宜の超伝導層間の接続に通用することが可能であり、そ
の上側の超伝導層を平坦にさせる。
続の場合を示したが、本発明は、ジョセフソン回路の適
宜の超伝導層間の接続に通用することが可能であり、そ
の上側の超伝導層を平坦にさせる。
以上説明したように本発明の構成によれば、第一および
その上の第二の超伝導層の間がコンタクト窓を介して接
続されるジョセフソン回路の製造において、ダメージを
与えることなく第二の超伝導層を平坦にすることが可能
になり、第二の超伝導層のコンタクト窓に対するステッ
プカバレージが良好で第一および第二の超伝導層の間の
接続が確実であると共に、集積度向上が図り易（、然も
安定なジョセフソン回路の製造を可能にさせる効果があ
る。
その上の第二の超伝導層の間がコンタクト窓を介して接
続されるジョセフソン回路の製造において、ダメージを
与えることなく第二の超伝導層を平坦にすることが可能
になり、第二の超伝導層のコンタクト窓に対するステッ
プカバレージが良好で第一および第二の超伝導層の間の
接続が確実であると共に、集積度向上が図り易（、然も
安定なジョセフソン回路の製造を可能にさせる効果があ
る。
第１図は本発明方法実施例の工程順側断面図、第２図は
従来方法の工程順側断面図、 である。 み 図にいて、 １は基板、 ２は基部電極、 ３はバリア、 ４は対向電極、 ５．７は絶縁層、 ６は第一の超伝導層（対向電極配線）、８はコンタクト
窓、 ９は第二の超伝導層（コントロール線）、ｌＯは薄膜、 １１は第三の超伝導層（コンタクト体）、である。
従来方法の工程順側断面図、 である。 み 図にいて、 １は基板、 ２は基部電極、 ３はバリア、 ４は対向電極、 ５．７は絶縁層、 ６は第一の超伝導層（対向電極配線）、８はコンタクト
窓、 ９は第二の超伝導層（コントロール線）、ｌＯは薄膜、 １１は第三の超伝導層（コンタクト体）、である。
Claims (1)
- 第一およびその上の第二の超伝導層の間がコンタクト窓
を介して接続されるジョセフソン回路の製造において、
第一の超伝導層、第三の超伝導層のパターン化エッチン
グに対してエッチングストッパとなり且つトンネル電流
を流し得る薄膜、および第三の超伝導層をその順に堆積
する工程、第三の超伝導層の上記コンタクト窓領域以外
の領域をエッチング除去して、残された第三の超伝導層
からなるコンタクト体を形成する工程、コンタクト体を
表出させて平坦化した絶縁層を形成する工程、表出させ
たコンタクト体に接する第二の超伝導層を堆積する工程
、を含むことを特徴とするジョセフソン回路の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62136781A JP2535539B2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | ジョセフソン回路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62136781A JP2535539B2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | ジョセフソン回路の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63300579A true JPS63300579A (ja) | 1988-12-07 |
| JP2535539B2 JP2535539B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=15183368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62136781A Expired - Lifetime JP2535539B2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | ジョセフソン回路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2535539B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111969102A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-11-20 | 中国科学院紫金山天文台 | 一种改善超导钛-铌薄膜接触电极的制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60210887A (ja) * | 1984-04-04 | 1985-10-23 | Nec Corp | ジヨセフソン接合素子の製造方法 |
-
1987
- 1987-05-29 JP JP62136781A patent/JP2535539B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60210887A (ja) * | 1984-04-04 | 1985-10-23 | Nec Corp | ジヨセフソン接合素子の製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111969102A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-11-20 | 中国科学院紫金山天文台 | 一种改善超导钛-铌薄膜接触电极的制备方法 |
| CN111969102B (zh) * | 2020-09-11 | 2023-10-27 | 中国科学院紫金山天文台 | 一种改善超导钛-铌薄膜接触电极的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2535539B2 (ja) | 1996-09-18 |
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