JPS639391B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 開示の概要 離隔された電気的コンダクタ間に配置された絶
縁体材料の極めて薄い層にサブミニアチヤ級のボ
アを形成するプロセスが開示されており、顕微鏡
的断面の更に一つのコンダクタによつてそれらコ
ンダクタ間の連結を許し、それらの寸法は容易に
制御できる。該方法は、Josephsonの超伝導装置
の如き用途に用いられる弱いリンク・コンダクタ
を信頼性をもつて再現する。

発明の背景 発明の分野 こゝに記載される発明は、ミニアチヤ多層電子
装置の製造方法とその製品に関し、更に詳しく
は、斯る装置の離隔された導電層間のサブミニア
チヤ電気的コンダクタの形成のための層状構造の
形成に関する。

先行技術の記述 薄い絶縁フイルムにサブミニアチヤ級の直径の
孔を形成するために、当業技術分野に於て一般的
に行なわれていた従来方法は、フオトレジスト・
マークを介して斯る孔をエツチングすることに一
般に基礎を置いていたが、しかしこの目的のため
の従来のフオトレジスト技術の利用は一ミクロン
以上の寸法に限られていた。電子ビーム・リトグ
ラフ技術は小さい孔を生ぜせしめるためのマスク
の製造の可能性を与えたが、しかし斯るマスクを
用いて化学的（湿式）エツチングが利用されると
きは、該マスクの直下の材料の苛酷なアンダカツ
テイングを生じ、ボアの直径寸法を充分に有効に
制御することができなかつた。従来のプラズマ又
はイオン吹込エツチング（乾式）法が利用される
ときは、最小限度のアンダカツテイングが所望通
りに達成されるが、これら後二者の方法に於て典
型的な活性ガス環境にさらされるときは、典型的
レジスト材料は急速に破壊され、それ故満足すべ
き製品が信頼をもつて得ることができず、したが
つてまた高価なものとなつていた。他方、弱いリ
ンクの超伝導装置は標準的なエレクトロン・レジ
スト技術を用いて二酸化珪素層にミクロン級の孔
をパターンづけ、エツチングすることによつて首
尾よく製造されて来たが、1977年９月26日に出願
され、スペリ・ランド・コーポレーシヨンに護渡
された“マルチプル・ウイーク・リンク・スキツ
ド”に関する米国特許出願第836452号に於て、
Harry Krogerによつて記述された如き超伝導装
置に於てサブミクロン級のコンダクタを通す斯か
る孔を生ぜしめる、より信頼度の高い方法の必要
が示されている。超伝導装置は商業的な信号処理
装置及びコンピユータに競つて使用される広凡な
可能性を持つているので、信頼性があり、容易に
反復可能であり、廉価な方法が望まれている。

発明の要約 本発明によれば、二つの離隔した導電層間に介
在せしめられるべき絶縁材料の極めて薄いデユア
ル・コンポーネント層にサブミクロン級の直径の
ボアを形成する方法が提供される。該方法は、孔
を介して離隔された導電層の連結が更なるサブミ
クロン級の直径のコンダクタによつて許容され、
その寸法は予言可能に且つ正確に制御され得る。
上方の絶縁コンポーネント層は、ボアの狭い寸法
を正確に規定する穴あけされたマスクとして役立
ち、より重要なことには、接続する弱いリンクそ
れ自体の精密な直径を規定する。一つのマスク・
パターンとして最初に機能している間、第一のコ
ンポーネント層は、最終的な新規な構造の一部分
として留まり、絶縁構造の一体的部分を形成す
る。本発明はフオトリトグラフイのみを用いて得
られたものに勝る増進された解像度
（resolution）を与え、しかも電子ビーム・レジ
ストの耐性の欠除を伴なつた従来方法に於ける関
連した諸問題をも解決している。

好適な具体例の説明 本発明に於ける方法及び構造は、先に述べた米
国特許出願第836452号に開示されたマルチプル・
ウイーク・リンク・スーパーコンダクテイング・
クオンタム・インタフエアレンス装置（SQUID）
を高度に完成せしめることに関しており、その主
たる特徴は第１及び２図の頂面図及び立断面図に
於て夫々図示されている。先の特許出願の装置
は、超伝導材料の下方の層１０と、同様のその上
に重ねられた層１１とを含んでいることが理解さ
れよう。層１０及び１１は、如何なる超伝導材料
で形成されても良いが、望ましくはニオブの如き
耐火性金属（refractory metal）を用いる。層１
０と１１の間には電気的絶縁層１２が配置されて
いる。該装置の実際的な具体例では、二酸化珪素
の絶縁層１２を用いており、それは約3000オング
ストロム単位の厚さに下方の超伝導層１０上にデ
ポジツトされている。別な厚さの適当にデポジツ
トされた他の絶縁材料が利用され得ることは理解
されよう。例えば、若し絶縁層が電気的な導通を
防止すべく充分に厚ければ、スパツタされた珪素
又はゲルマニウムが低温学的絶縁層として用いら
れ得る。1000及び3000オングストロム・ユニツト
の間の珪素層が用いられて来た。ガラスの化学的
に蒸着された層もまた、一酸化珪素の蒸着層と同
様に用いられ得る。好ましくは、該絶縁層１２
は、Josephsonのトンネリング（Josephson
tunneling）を有意義に支持しないように構成さ
れる。

先行発明によれば、二つの弱いリンク１３及び
１４があつて、下方の超伝導層１０を上方の超伝
導層１１に接続している。この弱いリンク１３及
び１４は、絶縁層１２に極めて小さい直径の孔１
５及び１６を設け、超伝導層１１が絶縁層１２上
にデポジツトされるとき超伝導材料で充満せしめ
られることによつて形成される。孔１５及び１６
は、約１ミクロンの直径を持つのが良い。二つ以
上の弱いリンクが絶縁層１２に設けられ得ること
は理解されよう。更に１ミクロンの寸法は例示的
なものであつて、弱いリンク特性を支持するのに
他の寸法が用いられ得ること、そしてその主たる
基準はその長さと幅が従来の超伝導コヒーレンス
長さに凡そ等しいかそれよりも小さいことであ
る。

一つの領域１７が図示されており、それは点線
で示されているように弱いリンク１３及び１４と
絶縁層１２に近接する上方及び下方の超伝導層１
０及び１１の表面によつて概ね境界づけられてい
る。その総有効領域は、該超伝導材料内への磁界
の浸透の深さによつて規定され、その浸透の深さ
は、通常のロンドン浸透深度（the conventional
London penetration depth）λによつて与えら
れる。層１０から層１１へのSQUIDを通る臨界
電流の制御は、領域１７を通る磁束によつて与え
られる。

第３図を参照すると、その図に於ては同様の参
照数字は第１及び２図と同様の構成部分を示して
いるが、第１及び２図のSQUIDのより詳細な、
より完全な断面図が示されてる。当該技術の熟達
者には良く知られているように、超伝導
Josephson論理回路及びメモリ回路は、概して平
面的な装置であつて、その各素子は超伝導マイク
ロウエーブ・グラウンド平面上にデポジツトさ
れ、該装置の超伝導ラインはそれらに関してマイ
クロウエーブ条片伝送ラインを形成している。従
つて、第２図の下方の超伝導層１０は、第３図に
於てはマイクロウエーブ条片伝送ライン誘電体層
２１によつて分離されている超伝導グランド平面
２０上にデポジツトされている。グラウンド平面
２０は、通常は酸化表面８を有するシリコンの基
質層９上にデポジツトされる。該グラウンド平面
２０は、例えば基質表面８上に、1000乃至5000オ
ングストロム単位の厚さにデポジツトされたニオ
ブのスパツター層であつても良く、スパツタ二酸
化珪素から成る誘電体層２１又はグラウンド平面
２０上にデポジツトされた非結晶シリコンから成
る誘電体層２１を有する。超伝導層１０及び１１
の超伝導マイクロウエーブ条片エクステンシヨン
２２及び２３は夫々誘電体層２１上にデポジツト
され、例えばSQUIDがアクテイブ・スイツチと
して利用される超伝導Josephson論理回路又は記
憶回路の一部を構成する。

超伝導層１１上にデポジツトされた更に一つの
絶縁層２４は、制御ライン２５を層１１から電気
的に絶縁するよう機能する。制御ライン２５は条
片１０及び１１と平行に、少なくも弱いリンク１
３及び１４の領域に於てデポジツトされた超伝導
条片である。実際の回路では、制御ライン２５は
エクステンシヨン２２及び２３上に重なつて実際
に延長しておらず、それらのマイクロウエーブ伝
送ライン特性を崩壊させないようにしなければな
らないことが理解されよう。制御ライン２５を流
過する電流は制御磁束挿通領域（第２図）に磁界
を生じ、斯くて弱いリンク１３及び１４を通過す
る電流の制御を与える。超伝導グラウンド平面２
０は、マイクロウエーブ条片１０及び１１内を流
れる電流によつて生ずる全ての磁界を磁界源とし
てグラウンド平面２０の同じ側に制限するよう機
能する。斯くて、グラウンド平面２０は、制御ラ
イン２５によつて生ぜしめられた磁界の該
SQUIDへの接続を増大させる。上方及び下方の
超伝導層１０及び１１の夫々を含む平面は、超伝
導グラウンド平面２０及び制御ライン２５の平面
と実質的に平行であり、弱いリンク１３及び１４
はそれら平面に関して実質的に直角をなして配置
されている。

動作時に於て、第３図の装置を介してライン２
２及び２３間を流れる電流は、制御ライン２５を
流過する電流によつて発生されるSQUIDを介す
る磁界により制御される。第４図は、制御ライン
電流がゼロに等しいとき（曲線35）及び制御ライ
ン電流がI₁に等しいとき（曲線36）の、SQUID
の電流・電圧特性を示している。該SQUIDの電
流・電圧特性は導線２２及び２３間に可変の電流
を流し、制御ライン２５に与えられる直流電流の
様々な値に関してそれらの間の電圧を測定するこ
とにより得られる。これらの特性は、例えば該
SQUIDに交流電流を流し、制御ライン２５に可
変の直流電流を与えることにより、オツロスコー
プ上に好都合に表示され得る。ゼロ制御ライン電
流のための臨界電流I_Cは、I_C0であり、制御ライン
電流I₁のための臨界電流はIc₁である。斯くて、
該SQUIDへ与えられた外部磁界がゼロであると
き、該SQUIDを通る電流の値は、臨界電流Ic₀で
ある。制御ライン２５を電流I₁が通過するとき、
該SQUIDを通過する電流の値は臨界電流Ic₁であ
る。

第３図の装置は、ライン２５を通る制御電流に
対する該SQUIDを通る臨界電流の最大感度を示
すことが理解されよう。弱いリンク１３及び１４
を含む平面は、グラウンド平面２０並びに上方及
び下方の超伝導層１０及び１１並びに制御ライン
２５を含む平面と実質的に垂直をなしている。斯
くて、弱いリンク１３及び１４と、上方及び下方
の超伝導層１０及び１１の内側のロンドン浸透深
度λと一致する平面とによつて境界づけられた領
域１７は、ライン２５を通る制御電流によつて生
ぜしめられる磁界の方向に対して最大のプロジエ
クシヨンを持つ。所与の制御ライン電流に関して
該SQUIDとリンクする磁束は、この幾可学的配
列に関して最大であり、そしてこの臨界電流は該
磁界それ自体よりはむしろ磁束に依存するので、
該制御電流に対する最大感度が得られる。付言す
れば、その制御感度は、ライン２５を通る制御電
流が図面の平面に関してある角度の方向に流れる
ときではなくむしろ１３から１４への方向に流れ
るか、又はその逆方向に流れたとき最大となる。

該SQUIDによつて支持され得る臨界電流の最
小値に対する臨界電圧の最大値の比率を高く維持
することが有利である。この結果は、弱いリンク
１３及び１４の個々の臨界電流をできる限り等し
くすることにより達成され、そしてそれは個々の
弱いリンクをできるだけ正確に同じにすることに
より達成される。斯くて、本発明によるSQUID
製造方法の一つの重要な要件は、弱いリンクが互
いに他方と同じ幅と高さとにすることである。殆
んど同等の弱いリンクを得る方法は、当該技術に
於て知られており、それは実質的に均一な厚さの
絶縁フイルムをデポジツトし、上述の米国特許出
願に於て教示されている如く電子ビーム・リトグ
ラフイによつて、それに比較的均一な断面を有す
る孔を設けることである。しかし乍ら、本発明
は、弱いリンク１３及び１４の如き弱いリンクの
寸法をより精密に制御することの実務家の能力を
拡大する。

再び第３図を参照して、絶縁層２１及び２４は
絶縁層１２のそれとは異なつた機能を与える。絶
縁層１２は、該アクチブ装置の弱いリンク１３及
び１４を上述の如く規定し、該層１２の厚さは与
えられた磁界により制御するための該装置の感度
に影響を与える。絶縁層１２の厚さ並びにその誘
電定数は、該装置の総括素子相当容量（the
lumped element equivalent capacitance）を決
定する。該絶縁層２１は、マイクロウエーブ条片
伝送ライン誘電体であつて、それは該マイクロウ
エーブ回路のグラウンド平面２０と条片伝送ライ
ン２２及び２３との間の電気的な絶縁を与え、そ
してそれらの条片ラインは、夫々該アクチブ装置
の上方及び下方の超伝導層１０及び１１の延長で
ある。誘電体層２１もまた制御ライン２５の延長
部分をグラウンド平面２０から絶縁する。制御ラ
イン２５は、アクチブSQUID装置の近くを除い
ては、ライン２２及び２３上に直接には存在でき
ないことが理解されよう。ライン２２，２３，２
５の幅と絶縁層２１の誘電定数とは、マイクロウ
エーブ条片伝送ラインの特性又はサージ・インピ
ーダンスを決定する。

第３図の超伝導装置の製造方法は、先に述べた
米国特許出願第836452号に記述された初めの方の
工程と一般に類似した工程で開始され得るが、弱
いリンク１３及び１４を精密に設ける問題に到達
する前に、弱いリンクの形状を完全にするため
に、他の改良された新規なステツプが導入されて
いる。最初の製造ステツプから先づ記述する。

製造は清浄なシリコン・ウエフアー９を選択す
ることによつてスタートし、その上にニオブ層の
グラウンド平面２０、二酸化珪素の絶縁層２１、
及び下方ニオブ層１０が順次張りつけられる。こ
の数層は、ごく普通の減圧無線周波スパツタリン
グ器内で順次に生成され得る。最初の圧力は約
10^-7ミリ・トル（milli―Torr）であり、該シス
テムは、20ミリ・トルでアルゴンが満たされる
（back―filled）。全てのスパツタリング陰極は、
スパツタリング技術で通常行なう如く低電力でプ
リ・スパツタリングによつて吸収されたガス及他
の狭雑物を払拭する。該ニオブ層２０は、500ワ
ツトで20分間スパツタリングすることにより、シ
リコン・ウエフアー９上に約4000オングストロム
単位の深さに形成され、ニ酸化珪素誘電体層２１
は200ワツトで30分間スパツタリングすることに
より約4000オングストロム単位の深さに形成さ
れ、そして最後にニオブ層１０が500ワツトで15
分間スパツタリングすることにより約3000オング
ストロム単位の深さに形成される。これらの工程
中、基板９は水冷されて、スパツタリング工程に
よる半導体材料の温度上界が適度に制御される。
これらのパラメータ値は、特定のスパツタリン
グ・システムの代表値であり、システムの設計に
依存してシステム毎に変化する。

ニオブの下方の超伝導層１０は、次に標準的な
フオトレジスト手法によつて処理され、そして湿
化学的、乾化学的、又はスパツター・エツチング
によつて、層１０をパターンづけて、図示された
島状パターンとそのエクステンシヨン２２を形成
する。本発明によれば、この島状パターン及びエ
クステンシヨン２２は、従来のフオトレジスト手
法で、入手可能なポジテイブなフオトレジスト材
料及び標準的な接触マスクを用いてパターンづけ
られることが望ましい。該フオトレジストが現像
された後、ニオブ層１０がJacobsの米国特許第
3795557号に一般的に説明されている如き通常の
プラズマ・エツチング・ストリツピング装置内で
好ましくは選択的にエツチングされる。この装置
は酸素及び選択されたハロカーボン・ガス中に於
て比較的高圧の反応プラズマを生じ、現像された
有機フオトレジスト・マスク及び露出した二酸化
珪素をほとんど除去することなしに様々な金属を
エツチングする。本発明の方法によれば、下方の
超伝導層１０は、約100ワツト・レベルで約２分
間エツチングされる。二酸化珪素の絶縁層２１は
容易にはエツチングされないので、それはエツチ
ング処理の抑制層として作用し得る。

次に、現像されたフオトレジストが、通常の有
機化学的なレジスト剥離剤を用いるか、又は好ま
しくは同一のプラズマ装置に於てエツチング用ハ
ロカーボンガスを完全に酸素に置き換えて操作を
行なうことによつて、ニオブ層１０から剥離され
る。剥離は、約５トルの酸素圧下で、400乃至500
ワツトの電力レベルで、10乃至15分間に亘つて行
なわれ、その工程は二酸化珪素又はパターンづけ
られたニオブにさしたる影響を与えずに全てのフ
オトレジストを除去する。良く知られた態様で幾
つかの記述された操作が行なわれて、構成される
べき残余の構造の精密な所望寸法に達するように
ニオブの下方のコンダクタ１０に平滑で均一な偏
平な頂部表面を与える。

この新規な方法によれば、第３図の絶縁層１２
が次に形成される。詳述すれば、絶縁層１２は第
３図の平面に対して直角な平面に於ける断面図で
ある第５図に、より詳細に示されている二つの構
成部分の層１２ａ及び１２ｂを生ぜしめることに
よつて形成される。層１２ａは、二酸化珪素を
200ワツト・レベルで15分間スパツタリングする
ことにより1000オングストロムの厚さに形成さ
れ、しかる後、非結晶（無定形）絶縁層１２ｂ
が、珪素を500ワツト・レベルで５分間に亘り
1000オングストロムの深さにスパツタリングする
ことにより形成される。層１２ａ及び１２ｂを形
成するために、良く知られたスパツタリング手法
が用いられる。全てのスパツタリング工程に於
て、基質層９は水冷プラテンに熱的に密接に接触
して固定され、過熱により損傷を受けないように
そのプラテン上でスパツタリング工程が行なわれ
る。

珪素層１２ｂの表面が、次に電子ビーム・レジ
スト層３０（第５図）で被覆されるが、その層は
ポリメチル・メタクリレートの如きその目的に従
来用いられている材料で出来ている。通常のバツ
キング・ステツプが完了しているときは、超伝導
層１０上に一定の厚さの均一なフイルム３０を得
るのには、普通のスピン・コーテイングが好まし
い。バツキングの後、弱いリンク接続が後に形成
される位置の上方のメタクリレート層の表面が精
密に焦点合わせされた電子ビームにさらされる。
該電子ビーム・レジスト層３０が、通常の手法を
用いて現像され、電子にさらされた小さな直径の
領域が除去される。第５図に示された構造が斯く
て完了し、孔３１の大きい方の限界は0.5ミクロ
ンの規則正しい直径を有するが、しかし、0.2ミ
クロンの極めて規則正しい直径を有する孔が容易
に実証された。

次に第６図に示された如き構造を形成すべく、
第５図の構造が、普通のプラズマ・エツチング装
置内に導入されるが、その装置は前の工程で用い
られたものと同じもので良く、酸素及び選択され
たハロカーボン又はマサチユーセツツ州、ウオル
サムのLFEコーポレーシヨン社製の専売のガス
DE―100とし販売されているガスを用いる。この
工程で、孔３１によつて露出された層１２ｂのシ
リコン表面は、100ワツト・レベルで３トルのガ
ス圧の下に約30分間反応性のある電気的に付勢さ
れた気体のイオン・エツチング・プロセスによつ
てプラズマ・エツチングされる。この反応性のガ
スは、珪素層１２ｂをエツチングし、該反応性ガ
スはそれがシリカ層１２ａに到達したときそれに
対して、或いはメタクリレート・レジスト層３０
に対して比較的僅かな効果しか持たない。該レジ
ストに於ける孔３１の直径に関して、このプラズ
マ・エツチング工程に於て珪素層１２ｂが幾分ア
ンダカツトされるけれども、このアンダカツテイ
ングはそれほど重大ではなく、湿式の化学的方法
を用いて同様のエツチングが行なわれた時よりも
遥かに少ない。メタクリレートに代えて、公知の
フオトレジスト材料が用いられ得るけれども、メ
タクリレートが充分に耐久力があり、珪素層１２
ｂに所望の孔がエツチングされるためにプラズマ
射突（Plasma bombardment）の下で充分に長
持ちする。典型的には、0.5ミクロンの孔３１は、
シリコン層１２ｂに0.7ミクロンの平均径の孔を
もたらし、シリカ層１２ａは実質的に影響されな
い。

次に反応性ガスが、プラズマ室から追い出さ
れ、酸素だけを用いて残存するレジストが約350
ワツト・レベルで操作されて約４分間で剥離され
る。しかる後、該装置はプラズマ室から取り出さ
れ、緩衝弗化水素酸中で約１分間エツチングされ
るか、又は、珪素層１２ｂに於ける孔３２によつ
て覆われていない部分で主としてシリカ層１２ａ
をエツチングするのに充分な時間に亘つてエツチ
ングされる。弗化水素酸は、それがニオブ層１０
をエツチングせず、又はシリカ層１２ａを重大な
程度にエツチングしないので選択され、斯くて孔
３２はその形状を保持し、ニオブ層１０は侵食さ
れない。該シリカ層１２ａはこの酸エツチングに
よつてアンダカツトされていることが観察される
が、しかし、これは重大な影響をもたない。珪素
層１２ｂとそれを貫通する孔３２とは、もとの
まゝに留まり、酸エツチングによつて影響されな
い。該珪素層１２ｂは、該構造物の恒久的な絶縁
部分として残るが、またこの新規な方法により行
なわれるべき次の工程のためのマスクとして中間
的な目的にも役立つ。

この次の工程に於て、上方ニオブ層１１が、孔
３２，３３を通る弱いリンク・コネクタ３４に沿
つて、及び下方ニオブ層１０の頂面と良好に電気
的に接触して珪素層１２ｂ上に形成される。第６
図に示された構造は、全ての露出された表面を、
ニオブ層１０の露出された頂面をも含めて清浄に
するため、約100ワツトで３分間スパツタリング
によつてエツチングされる。次に約100ワツトで
５分間ニオブの予じめのスパツタリングの挿入工
程の後、約500ワツト・レベルで、約30分間ニオ
ブをスパツタリングする。得られたニオブ層１１
は、第７図に示された如く孔３２を横切つて延
び、約6000オングストロムの厚さとなり、それは
更に孔３２，３３を下方に延びて円形の筒状の弱
いリンク・コネクタ３４を形成し、それはニオブ
層１０と良好な接触を与えている。弱いリンク３
４を囲んで環状の空虚なスペース３３′が層１２
ａに残つており、該珪素層１２ｂは極めて有効な
マスクとして役立ち、その孔３２は弱いリンク３
４が均一な直径を有し、再現性のある寸法となる
ことを確定にするのに役立つ。以上記述された本
発明の具体例は、弱いリンク１３及び１４の一対
によつて説明されたが、二つ以上の斯かる弱いリ
ンクが本発明を実施するために用いられ得る。例
えば、二つを越える弱いリンクは、制御ライン電
流上の臨界電流の依存を変更するのに好都合に利
用され得る。

弱いリンク３４の近くにニオブ層１１を形成す
ることに加えて、第３図のライン・エクステンシ
ヨン２３が同時に形成される。第３図に示された
如き装置を完成するために、ニオブ層１１の全て
の不要の部分は、ニオブ層１０をパターンづける
のに用いられた如きフオトレジスト及びプラズ
マ・エツチング手法によつて先づ除去される。絶
縁層２４は、一酸化珪素を蒸着することにより二
酸化珪素の3000オングストロム単位をスパツタリ
ングすることによつて形成される。絶縁層２４の
全ての不要な領域は、標準的なフオトレジスト及
びエツチング手法によつて除去される。交叉絶縁
層２４はニオブ層２５と１１又は２３との間、及
び層２５と１０又は２２との間にのみ存在するこ
とが必要である。最終の工程は、制御ライン２５
を形成する上方のニオブ層をスパツタリングする
ことである。このステツプでデポジツトされる層
は、関連する回路の部分に関して層２２と２３と
の間に全ての必要な相互接続を形成するよう機能
することもできるが、その回路の厳密な性質は第
３図の装置が利用されるべきシステムの要件によ
つて決められねばならず、従つて本発明と必じも
拘わりを持たない。

図面を判りやすくさせるために、幾つかの図面
を作成するに当つて、比率や寸法について若干の
変更が加えられていることが、当業技術者には理
解されよう。しかし乍ら、それらの図は大まかに
20000倍の拡大率で表示されていると云つて差し
つかえがない。

本発明によつて利用されたプラズマ・エツチン
グは、弗素及び酸素のラジカルがエツチングが行
なわれる際、表面に於て材料と化学的に相互反応
すべく発生するところの公知の反応プロセスであ
る。酸素及びフルオロカーボンの如き反応性ガス
を用いるイオン・ビーム・エツチング，スパツ
タ・エツチング法を含む普通のイオン・ビーム・
エツチングは、プラズマ・エツチングを行うよう
以上に記載した全てのプロセスに於て置き換えて
も良いことが理解されよう。

本発明によれば、例えば超伝導及び他の電流制
御装置に用られるような薄い絶縁装置に於て、顕
微鏡的なサブミクロン級の直径の孔を形成する新
規な方法が提供されていることが理解されよう。
該方法は、孔の直径よりも相対的に大きい厚さの
絶縁層を貫通する孔の形成を許す。この新規な方
法は、別個の材質の構成要素を選択することによ
り、一方の構成要素の層を比較的厚くし、他方を
薄くしたデユアル・コンポーネント層に、斯かる
極めて小さな孔を成功裡に形成することを許す。
その上方の薄い層は、仮のマスクに於ける電子ビ
ームで生ぜしめられた孔を介してプラズマエツチ
ング又はイオン・ビーム・エツチング（乾式）法
の使用によつてパターンづけられる。下方の構成
要素の絶縁材料は、乾式エツチング工程に関して
抑制層として作用するが、しかしそれは化学的に
（湿式）エツチングされ得る。上方の構成要素の
層は、容易に乾式エツチングされ得るが、しかし
化学的（湿式）エツチングに対して耐性である。
この上方の構成要素の層は、ボアの狭い寸法を規
定する恒久的なマスクとして役立ち、更に重要な
ことには、接続リンクの直径がこのボア内に後に
形成されることである。第一の構成要素の層は、
最初はマスク・パターンとして役立つのである
が、絶縁構造の一体的部分を形成すべくその構造
内に残る。

以上本発明がその好的な具体例に於て記述され
て来たが、以上に用いられた文言は限定的なもの
ではなく説明上の文言であつて、その最も広い意
義に於て本発明の真の範囲及び精神から逸脱する
ことなく、前記特許請求の範囲の要件内で様々な
変更がなされ得ることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、現在の方法によつて製造された典型
的な、新規な超伝導装置の頂面図である。第２図
は、第１図の装置の一部分の２―２線に於ける断
面図である。第３図は、第２図に対応する、より
詳細な断面図である。第４図は、第１，２及び３
図の装置の電流・電圧特性のグラフである。第
５，６及び７図は、第３図の部分の断面図であつ
て、その製造方法に於ける工程を示している。 符号の説明、８：基質表面、９：基板、１０：
下方超伝導層、１１：上方超伝導層、１２：電気
的絶縁層、１２ａ：シリカ層、１２ｂ：珪素層、
１３，１４：リンク、１５，１６：孔、１７：領
域、２０：グラウンド平面、２１：誘電体層、２
２，２３：エクステンシヨン、２４：絶縁層、２
５：制御ライン、３０：電子ビーム・レジスト
層、３１，３２，３３：孔、３３′：スペース、
３４：リンク、３５，３６：曲線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１および第２の超伝導層が設けられてお
   り、一方の層は他方に重ねられており、 第１および第２の恒久的な絶縁層が、前記第１
   および第２の超伝導層の間に挿入されており、 前記恒久的な絶縁層が、少なくとも１つの通過
   孔を有し、それにより電気的に結合を行う第１の
   超伝導体が、前記第１および第２の超伝導層の間
   に電流を流すように配置されており、 前記第１の恒久的な絶縁層が、第１のエツチン
   グ処理によるエツチングには耐えるが第２のエツ
   チング処理によるエツチングを受け入れる材料か
   ら成り、前記孔の第１の部分を形成し、 前記第２の恒久的な絶縁層が、前記第１のエツ
   チング処理によるエツチングを受け入れる材料か
   ら成り、前記孔の第２の部分を形成するが、前記
   第２のエツチング処理には耐え、 前記第１の超伝導層と前記電気的に結合を行う
   前記第１の超伝導体とが、同じ材料で一体に形成
   されており、 前記恒久的な絶縁層が、前記第１の孔から離れ
   た少なくとも１つの第２の通過孔を有し、それに
   より電気的に結合を行う第２の超伝導体が、第１
   および第２の超伝導層の間に電流を流すように配
   置されており、前記第１および第２の孔は0.5μm
   またはそれ以下の直径を有し、かつ 制御線手段が、第１および第２の超伝導層のす
   ぐ近くにここから絶縁して設けられており、電気
   的に結合を行う前記第１および第２の超伝導体の
   範囲に制御磁界を供給し、ここに流れる電流の流
   通を制御する、 ことを特徴とする電流制御装置。