KR100434287B1

KR100434287B1 - Manufacturing method for divice junction Josephson superconductor

Info

Publication number: KR100434287B1
Application number: KR10-2001-0070524A
Authority: KR
Inventors: 김홍규
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2004-06-05
Also published as: KR20030039562A

Abstract

본 발명은 초전도체에 관한 것으로, 특히 얇은 계면을 형성하는 초전도 조셉슨 접합 소자 제조에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 초전도 조셉슨 접합 소자 제조는 기판 위에 초전도 박막과 비정질막을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 비정질막의 가장자리에 금속물질을 형성하는 단계와, 상기 금속물질이 형성된 비정질막을 열처리하므로 상기 금속물질에 의하여 비정질막을 결정화하는 단계와, 상기 결정층의 일부분을 에칭하는 단계와, 상기 에칭된 결정층에 이온을 주입하여 상기 초전도 박막의 계면을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to superconductors, and in particular to the manufacture of superconducting Josephson junction elements that form thin interfaces. Such a superconducting Josephson junction device manufacturing according to the present invention comprises the steps of sequentially forming a superconducting thin film and an amorphous film on the substrate, forming a metal material on the edge of the amorphous film, and heat treatment of the amorphous film formed with the metal material the metal Crystallizing an amorphous film with a material, etching a portion of the crystal layer, and implanting ions into the etched crystal layer to form an interface of the superconducting thin film.

Description

Manufacturing method for divice junction Josephson superconductor

본 발명은 초전도체에 관한 것으로, 특히 얇은 계면을 형성하는 초전도 조셉슨 접합 소자 제조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to superconductors, and in particular to the manufacture of superconducting Josephson junction elements that form thin interfaces.

일반적으로 초전도체는 완전도체성질, 완전반자성성질 그리고 조셉슨 현상을 가진 물질로서, 수십 년 전부터 주목을 받아왔으나 초전도현상이 시작되는 임계온도가 4k 정도의 극저온이어서 산업화의 길은 요원한 것으로 인식되었다.In general, superconductors are materials with perfect conductor properties, fully diamagnetic properties, and Josephson phenomena. They have been attracting attention for decades, but the critical temperature of superconductivity starts at about 4k.

그러나, 1986년 산화물 고온초전도체가 발견된 이후, 값싼 액체질소를 이용하여 충분히 임계온도 이하로 냉각시킬 수 있게 되면서 초전도 현상을 이용한 응용 연구가 산업화에 적용될 수 있을 것이라는 예상이 나오면서, 고온초전도체를 이용한 다양한 소자 제작이 활발히 전개되었다.However, after the discovery of oxide high temperature superconductors in 1986, it was possible to cool them below the critical temperature by using cheap liquid nitrogen, and it was expected that applied research using superconductivity could be applied to industrialization. Device fabrication has been actively developed.

또한, 고온초전도체는 간섭길이(coherence length)가 짧고, 이방성이 커서 조셉슨 접합을 제작하는 것이 대단히 어렵다. 따라서, 저온초전도체에서 사용되던 부도체 절연막을 이용한 샌드위치 접합의 제작에는 아무도 성공하지 못하고 있다.In addition, the high temperature superconductor has a short coherence length and anisotropy, making it very difficult to fabricate a Josephson junction. Therefore, no one has succeeded in producing a sandwich junction using a non-conductor insulating film used in a low temperature superconductor.

샌드위치 접합이 성공하기만 한다면 제작의 간편성, 재현성 측면에 우수한 결과를 기대할 수 있다.If sandwich bonding is successful, excellent results can be expected in terms of simplicity and reproducibility.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 조셉슨 접합 소자 제조 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a Josephson junction device manufacturing method according to the related art will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 조셉슨 접합 소자 제조 공정 단계를 순차적으로 나타낸 도면이다.1A to 1F are sequential diagrams illustrating a step of manufacturing a Josephson junction device according to the prior art.

먼저 도 1a와 같이 기판(1) 위에 초전도 박막(2)을 형성하고 상기 초전도 박막(2) 위에 절연막(3)을 형성한다.First, as shown in FIG. 1A, the superconducting thin film 2 is formed on the substrate 1, and the insulating film 3 is formed on the superconducting thin film 2.

그리고, 상기 초전도 박막(2)과 절연막(3)의 일부분을 이온 밀링(ionmilling)을 이용하여 경사지게 에칭하여 제거한다. (도 1b)Then, the superconducting thin film 2 and a part of the insulating film 3 are removed by being etched obliquely using ion milling. (FIG. 1B)

상기 도 1b 와 같이 에칭한 후, SrTiO₃나 CuRuO₃와 같이 초전도 물질이 자라고, 초전도성이 아닌 물질을 증착하여 계면막(4)을 형성한다. (도 1c)After etching as shown in FIG 1b, growing the superconducting material, such as SrTiO ₃ or CuRuO _3, to deposit a non-superconducting material to form a surface film (4). (FIG. 1C)

그 다음 상기 계면막(4) 위에 YBa₂Cu₃O₇과 같은 초전도 물질(5)을 형성한 다음 패터닝 한다. (도 1d)Next, a superconducting material 5 such as YBa ₂ Cu ₃ O _{7 is} formed on the interface film 4 and then patterned. (FIG. 1D)

상기와 같이 패터닝 한 후, 보호막(6)을 형성한 후, 상기 초전도 박막(2)과 초전도 물질(5)의 일부분을 제거한 후 컨택 홀(contact hole)을 형성한다. (도 1e)After patterning as described above, the protective film 6 is formed, and then a portion of the superconducting thin film 2 and the superconducting material 5 is removed to form a contact hole. (FIG. 1E)

그리고, 상기 컨택 홀 위에 금과 같은 물질을 형성하여 패드(7)를 제작한다. (도 1f)The pad 7 is manufactured by forming a material such as gold on the contact hole. (FIG. 1F)

이와 같은, 조셉슨 접합 소자는 계면막이 수 Å으로 매우 얇고, 복잡한 구조를 갖는 물질이기 때문에 초전도체를 형성하기 매우 어려우며, 초전도체 전체를 균일하게 형성하기 어렵기 때문에 재현성 있고, 신뢰성 있는 디바이스 제작이 거의 불가능하다.Such a Josephson junction element is very difficult to form a superconductor because the interface film is very thin and has a complicated structure, and it is difficult to form the entire superconductor uniformly, making it almost impossible to manufacture a reproducible and reliable device. .

그리고, 경사지게 에칭한 초전도체의 표면특성이 아주 좋아야 하는데, 에칭시 표면이 손상을 입어 표면특성이 저하되는 문제점이 있다.In addition, the surface characteristics of the superconductor etched obliquely should be very good, but there is a problem in that the surface is damaged during etching, thereby lowering the surface characteristics.

따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 아주 얇은 계면막을 형성하여 재현성 있고, 신뢰성 있는 초전도 조셉슨 접합 소자 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a reproducible and reliable superconducting Josephson junction element manufacturing method by forming a very thin interface film in view of the problems of the prior art mentioned above.

도 1a 내지 도 1f는 일반적인 초전도 조셉슨 접합 소자 제조 공정을 순차적으로 나타낸 도면1A to 1F are diagrams sequentially illustrating a general manufacturing process of a superconducting Josephson junction element.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명에 따른 초전도 조셉슨 접합 소자 제조 공정을 순차적으로 나타낸 제 1 실시예Figure 2a to 2g is a first embodiment sequentially showing a manufacturing process of the superconducting Josephson junction device according to the present invention

도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 따른 초전도 조셉슨 접합 소자 제조 공정을 순차적으로 나타낸 제 2 실시예3A to 3G illustrate a second embodiment sequentially illustrating a manufacturing process of a superconducting Josephson junction element according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 기판 11 : 초전도막10 substrate 11 superconducting film

12 : 비정질막 13 : 금속물질12 amorphous film 13 metal material

14 : 결정막 15 : 계면막14 crystal film 15 interface film

16 : 보호막 17 : 골드 패드16: shield 17: gold pad

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 기판 위에 초전도 박막과 비정질막을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 비정질막의 가장자리에 금속물질을 형성하는 단계와, 상기 금속물질이 형성된 비정질막을 열처리하므로 상기 금속물질에 의하여 비정질막을 결정화하는 단계와, 상기 결정층의 일부분을 에칭하는 단계와, 상기 에칭된 결정층에 이온을 주입하여 상기 초전도 박막의 계면을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the step of sequentially forming a superconducting thin film and an amorphous film on the substrate, forming a metal material on the edge of the amorphous film, and the amorphous film formed with the metal material Thermally treating the amorphous film by the metal material; etching a portion of the crystal layer; and implanting ions into the etched crystal layer to form an interface of the superconducting thin film.

바람직하게, 상기 비정질막 형성은 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)법이나 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)법, 그리고 sputtering 법 중 어느 한 방법을 이용한다.Preferably, the amorphous film is formed by any one of a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method, a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method, and a sputtering method.

그리고, 상기 금속물질은 몰리브덴(Mo)이나 니켈(Ni) 중 어느 하나를 이용한다.In addition, the metal material may use any one of molybdenum (Mo) and nickel (Ni).

또한, 상기 열처리는 400℃ ~ 950℃ 이며, 상기 결정화는 상기 금속물질에 의하여 상기 비정질막이 측면으로 결정화가 이루어져 가운데 부분에 GB(grain boundary)가 형성된다.In addition, the heat treatment is 400 ℃ ~ 950 ℃, the crystallization of the amorphous film by the metal material to the side is crystallized to form a GB (grain boundary) in the center portion.

그리고, 상기 GB(grain boundary)는 상기 금속물질이 모여있을 뿐 아니라 결합력이 약한 비정질 물질이 모여 있기 때문에 다른 부분보다 먼저 에칭된다.In addition, the grain boundary (GB) is etched before other portions because not only the metal material is collected but also an amorphous material having a weak bonding force is collected.

또한, 상기 이온 주입의 물질은 아르곤(Ar)이나 실리콘(Si) 중 어느 하나로 주입된다.In addition, the ion implantation material is implanted into either argon (Ar) or silicon (Si).

이상과 같은 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 기판 위에 초전도 박막과 비정질막을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 비정질막의 가장자리에 금속물질을 형성하는 단계와, 상기 금속물질이 형성된 비정질막을 열처리하므로 상기 금속물질에 의하여 비정질막을 결정화하는 단계와, 상기 결정층의 일부분을 산화시키는 단계와, 상기 산화막을 제거하고, 상기 결정층에 이온을 주입하여 상기 초전도 박막의 계면을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.According to another feature of the present invention for achieving the above object, the step of sequentially forming a superconducting thin film and an amorphous film on the substrate, forming a metal material on the edge of the amorphous film, and the amorphous amorphous metal material Crystallizing the amorphous film by the metal material by oxidizing the film, oxidizing a portion of the crystal layer, removing the oxide film, and implanting ions into the crystal layer to form an interface of the superconducting thin film. It is made to include.

바람직하게, 상기 산화막 제거는 불산(HF)을 이용한다.Preferably, the oxide film is removed using hydrofluoric acid (HF).

이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a configuration and an operation according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명의 개념은 다양한 초전도 박막에 응용될 수 있지만 최근 가장 주목받고 있는 YBCO 박막 초전도체와 STO 기판을 이용한 것에 대해서 기술한다.First, the concept of the present invention can be applied to a variety of superconducting thin film, but describes the use of the YBCO thin film superconductor and STO substrate which is attracting the most attention recently.

통상 YBCO 박막이라고 기술하는 박막의 조성은 YBa₂Cu₃O_7-x이며 x<0.1이하일 때 약 90K이하에서 초전도 특성이 나타나고, x>0.4일 경우 부도체가 된다.The composition of a thin film, which is generally described as a YBCO thin film, is YBa ₂ Cu ₃ O _7-x, and superconductivity is exhibited at about 90 K or less when x <0.1 or less, and an insulator when x> 0.4.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명에 따른 초전도 조셉슨 접합 소자 제조 공정을 순차적으로 나타낸 제 1 실시예이다.2A to 2G illustrate a first embodiment sequentially illustrating a manufacturing process of a superconducting Josephson junction device according to the present invention.

도 2a에 도시된 바와 같이 먼저 기판(10)위에 약 200nm의 초전도 박막(11)을 증착 시킨다.As shown in FIG. 2A, a superconducting thin film 11 having a thickness of about 200 nm is first deposited on the substrate 10.

그리고, 상기 초전도 박막(11)위에 비정질실리콘막(12)을 형성한 다음 패터닝 한다.In addition, an amorphous silicon film 12 is formed on the superconducting thin film 11 and then patterned.

여기서 상기 비정질실리콘막(12)의 형성은 LPCVD(Low Pressure ChemicalVapor Deposition)법이나 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)법, 그리고 sputtering 법 등을 이용한다.The amorphous silicon film 12 may be formed using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method, a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method, a sputtering method, or the like.

그리고, 상기 초전도 박막(11)의 물질은 산소 함량에 따라 그 특성이 변하는 YBCO, RBCO(R은 rare earth 물질), BSCCO, TIBCCO, LSCO, NCCO 중 하나를 사용하며, 증착 방법은 PLD, sputtering, CVD, coevaporation, MBE 등을 이용한다.In addition, the material of the superconducting thin film 11 uses one of YBCO, RBCO (R is rare earth material), BSCCO, TIBCCO, LSCO, and NCCO whose properties change depending on the oxygen content, and the deposition method is PLD, sputtering, CVD, coevaporation, MBE and the like are used.

또한, 상기 기판(10)은 상기 초전도 박막(11)이 에피택시 성장하는 STO, SAO, NGO, MgO, YSZ, 샤파이어, 실리콘, LSAT 등이다.In addition, the substrate 10 is STO, SAO, NGO, MgO, YSZ, sapphire, silicon, LSAT and the like in which the superconducting thin film 11 is epitaxially grown.

이어서, 상기 비정질실리콘(12)막의 가장자리부분에 몰리브덴(Mo) 이나 니켈(Ni)같은 금속 물질(13)을 수Å ~ 수십Å 증착 한다. (도 2b)Subsequently, a metal material 13 such as molybdenum (Mo) or nickel (Ni) is deposited on the edge of the amorphous silicon 12 film for several tens to several tens of millimeters. (FIG. 2B)

그 다음 상기 금속물질(13) 위에 400℃ ~ 950℃ 로 열처리를 한다. (도 2c)Then, heat treatment is performed at 400 ° C. to 950 ° C. on the metal material 13. (FIG. 2C)

상기와 같이 열처리를 하면, 상기 증착 한 금속물질(13)에 의해 상기 비정질실리콘(12)이 측면으로 결정화가 이루어져, 도시된 도 2c와 같이 가운데 부분에 GB(grain boundary)가 형성되고, 그 외 부분은 결정성의 실리콘막(14)이 된다.When the heat treatment as described above, the amorphous silicon 12 is crystallized to the side by the deposited metal material 13, GB (grain boundary) is formed in the center portion as shown in Figure 2c, other The part becomes the crystalline silicon film 14.

이때, 상기 금속 물질(13)로 사용된 몰리브덴(Mo) 이나 니켈(Ni)과 같은 물질은 GB(grain boundary)에 모이게 된다.At this time, a material such as molybdenum (Mo) or nickel (Ni) used as the metal material 13 is collected in the grain boundary (GB).

그 다음, 실리콘 에칭용액을 사용하여 상기 형성한 결정질실리콘(14)의 일부분을 원하는 만큼 에칭 한다. (도 2d)Then, a portion of the formed crystalline silicon 14 is etched as desired using a silicon etching solution. (FIG. 2D)

이때, GB(grain boundary) 부분은 상기 사용한 금속 물질(13)이 모여 있을 뿐 아니라 결합력이 매우 약한 실리콘들이 모여 있기 때문에 다른 부분보다 먼저 에칭이 이루어져 제거되기 때문에 도시된 도 2d와 같은 모양으로 실리콘막의 에칭이 이루어진다.At this time, the GB (grain boundary) portion of the silicon film has a shape as shown in FIG. 2D because not only the used metal material 13 is gathered but also silicon having a very weak bonding force is gathered before etching. Etching is done.

그 다음 상기 결정질 실리콘막(14)을 마스크로 하여 Ar이나, Si과 같은 물질로 이온 주입(ion implantation)을 하여 초전도 박막의 일부분에 손상을 가하여 경계면(15)을 형성한다.(도 2e)Then, using the crystalline silicon film 14 as a mask, ion implantation is performed with a material such as Ar or Si to damage a portion of the superconducting thin film to form an interface 15 (FIG. 2E).

그리고, 상기 사용한 결정질 실리콘막(14)을 제거하고, 초전도체박막(11)을 원하는 모양대로 패터닝 한 다음 전면에 보호막(16)을 형성한다. (도 2f)Then, the used crystalline silicon film 14 is removed, the superconductor thin film 11 is patterned to a desired shape, and then a protective film 16 is formed on the entire surface. (FIG. 2F)

여기서, 상기 보호막을 형성하는 단계에서, 상기 결정질 실리콘막(12)을 제거하기 어려울 때에는 제거하지 않고, 원하는 모양으로 패터닝 한 다음 상기 결정질 실리콘막(12) 위에 보호막을 형성하여도 된다.Here, in the forming of the protective film, when it is difficult to remove the crystalline silicon film 12, the protective film may be formed on the crystalline silicon film 12 after being patterned into a desired shape without removing the crystalline silicon film 12.

그리고 초전도체 위의 보호막의 일부분을 제거하여 컨택 홀을 형성한다.A portion of the protective film on the superconductor is removed to form a contact hole.

그 다음 공정으로 상기 컨택 홀에 골드 패드(17)를 형성하여 초전도 조셉슨 접합 소자 제작을 마무리한다.Next, a gold pad 17 is formed in the contact hole to finish fabrication of the superconducting Josephson junction element.

도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 따른 초전도 조셉슨 접합 소자 제조 공정을 순차적으로 나타낸 제 2 실시예이다.3A to 3G are second exemplary embodiments sequentially illustrating a manufacturing process of a superconducting Josephson junction device according to the present invention.

도 3a에 도시된 바와 같이 먼저 기판(20)위에 약 200nm의 초전도 박막(21)을 증착 시킨다.As shown in FIG. 3A, a superconducting thin film 21 having a thickness of about 200 nm is first deposited on the substrate 20.

그리고, 상기 초전도 박막(21)위에 비정질실리콘막(22)을 형성한 다음 패터닝 한다.In addition, an amorphous silicon film 22 is formed on the superconducting thin film 21 and then patterned.

여기서 상기 비정질실리콘막(22)의 형성은 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)법이나 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)법,그리고 sputtering 법 등을 이용한다.The amorphous silicon film 22 may be formed using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method, a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method, a sputtering method, or the like.

그리고, 상기 초전도 박막(22)의 물질은 산소 함량에 따라 그 특성이 변하는 YBCO, RBCO(R은 rare earth 물질), BSCCO, TIBCCO, LSCO, NCCO 중 하나를 사용하며, 증착 방법은 PLD, sputtering, CVD, coevaporation, MBE 등을 이용한다.In addition, the material of the superconducting thin film 22 uses one of YBCO, RBCO (R is a rare earth material), BSCCO, TIBCCO, LSCO, and NCCO whose properties change depending on oxygen content, and the deposition method is PLD, sputtering, CVD, coevaporation, MBE and the like are used.

또한, 상기 기판(20)은 상기 초전도 박막(21)이 에피택시 성장하는 STO, SAO, NGO, MgO, YSZ, 샤파이어, 실리콘, LSAT 등이다.In addition, the substrate 20 is STO, SAO, NGO, MgO, YSZ, sapphire, silicon, LSAT, etc. in which the superconducting thin film 21 is epitaxially grown.

이어서, 상기 비정질실리콘(22)막의 가장자리부분에 몰리브덴(Mo) 이나 니켈(Ni)같은 금속 물질(23)을 수Å ~ 수십Å 증착 한다. (도 3b)Subsequently, a metal material 23 such as molybdenum (Mo) or nickel (Ni) is deposited on the edges of the amorphous silicon 22 film for several tens to several tens of millimeters. (FIG. 3B)

그 다음 상기 금속물질(22) 위에 400℃ ~ 950℃ 로 열처리를 한다. (도 3c)Then, heat treatment is performed at 400 ° C. to 950 ° C. on the metal material 22. (FIG. 3C)

상기와 같이 열처리를 하면, 상기 증착 한 금속물질(23)에 의해 상기 비정질실리콘(22)이 측면으로 결정화가 이루어져, 도시된 도 3c와 같이 가운데 부분에 GB(grain boundary)가 형성되고, 그 외 부분은 결정성의 실리콘막(24)이 된다.When the heat treatment is performed as described above, the amorphous silicon 22 is crystallized to the side by the deposited metal material 23, so that a GB (grain boundary) is formed at the center as shown in FIG. 3C. The part becomes the crystalline silicon film 24.

이때, 상기 금속 물질(23)로 사용된 몰리브덴(Mo) 이나 니켈(Ni)과 같은 물질은 GB(grain boundary)에 모이게 된다.At this time, a material such as molybdenum (Mo) or nickel (Ni) used as the metal material 23 is collected in the grain boundary (GB).

이어서, 상기 결정성 실리콘막(24) 위에 산소 분위기에서 열처리하여 상기 형성한 결정질 실리콘막(24)의 일부분을 산화시킨다.Subsequently, a part of the formed crystalline silicon film 24 is oxidized by heat treatment on the crystalline silicon film 24 in an oxygen atmosphere.

여기서, 상기 GB(grain boundary)부분은 상기 사용한 금속물질(23)이 모여 있을 뿐 아니라 결합력이 매우 약한 실리콘들이 모여 있기 때문에 다른 부분보다 먼저 산화가 이루어져 도 3d와 같은 모양으로 실리콘 산화막(25)이 형성된다.Here, the GB (grain boundary) part is not only the metal material 23 used in the collection, but also because the silicon is very weak bonding force is gathered before the other portion is oxidized before the silicon oxide film 25 in the shape as shown in Figure 3d Is formed.

그 다음 불산(HF)을 사용하여 상기 형성한 실리콘 산화막(25)을 제거한 다음상기 결정질 실리콘막(24)을 마스크로 하여 Ar이나, Si과 같은 물질로 이온 주입(ion implantation)을 하여 초전도 박막의 일부분에 손상을 가하여 경계면(26)을 형성한다.(도 3e)Then, the formed silicon oxide film 25 is removed using hydrofluoric acid (HF), and then ion implantation is performed on the crystalline silicon film 24 as a mask to form a superconducting thin film. Part of the damage is done to form the interface 26 (FIG. 3E).

그리고, 상기 사용한 결정질 실리콘막(24)을 제거하고, 초전도체박막(21)을 원하는 모양대로 패터닝 한 다음 전면에 보호막(27)을 형성한다. (도 3f)Then, the used crystalline silicon film 24 is removed, the superconductor thin film 21 is patterned to a desired shape, and then a protective film 27 is formed on the entire surface. (Figure 3f)

여기서, 상기 보호막을 형성하는 단계에서, 상기 결정질 실리콘막(24)을 제거하기 어려울 때에는 제거하지 않고, 원하는 모양으로 패터닝 한 다음 상기 결정질 실리콘막(24) 위에 보호막을 형성하여도 된다.Here, in the step of forming the protective film, when it is difficult to remove the crystalline silicon film 24, the protective film may be formed on the crystalline silicon film 24 without patterning it, and then patterning it into a desired shape.

그 다음 공정으로 상기 컨택 홀에 골드 패드(28)를 형성하여 초전도 조셉슨 접합 소자 제작을 마무리한다. (도 3g)Next, a gold pad 28 is formed in the contact hole, thereby completing the fabrication of the superconducting Josephson junction element. (Figure 3g)

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 이온 주입법을 통해 균일하고 매우 얇은 조셉슨 계면을 형성할 수 있기 때문에 성능이 우수하고, 재현성 및 신뢰성이 뛰어나며, 대면적 적용이 쉬워 양산 적용이 쉬운 효과가 있다.As described above, since the present invention can form a uniform and very thin Josephson interface through the ion implantation method, the performance is excellent, the reproducibility and reliability are excellent, and the large-area application is easy and mass production is easy.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the examples, but should be defined by the claims.

Claims

Sequentially forming a superconducting thin film and an amorphous film on the substrate;

Forming a metal material at an edge of the amorphous film;

Crystallizing the amorphous film by the metal material because the amorphous film is heat-treated with the metal material;

Etching a portion of the crystal layer;

Implanting ions into the etched crystal layer to form an interface of the superconducting thin film;

The method of claim 1,

The amorphous film is formed by using any one of a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method, a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method and a sputtering method.

The method of claim 1,

Method of manufacturing a high temperature superconducting Josephson junction device, characterized in that the metal material is made of molybdenum (Mo) or nickel (Ni)

The method of claim 1,

The heat treatment is a high temperature superconducting Josephson junction device manufacturing method characterized in that 400 ℃ ~ 950 ℃.

The method of claim 1,

The crystallization is a method of manufacturing a high temperature superconducting Josephson junction device, characterized in that the amorphous film is crystallized to the side by the metal material to form a grain boundary (GB) in the center portion.

The method of claim 5,

The grain boundary (GB) is a method of manufacturing a high temperature superconducting Josephson junction device characterized in that the metal material is gathered, as well as the amorphous material having a weak bonding force is etched before other parts.

The method of claim 1,

The ion implantation material is a high temperature superconducting Josephson junction device manufacturing method characterized in that the implanted into any one of argon (Ar) or silicon (Si).

Forming a metal material at an edge of the amorphous film;

Oxidizing a portion of the crystal layer;

Removing the oxide film and implanting ions into the crystal layer to form an interface of the superconducting thin film.

The method of claim 8,

The oxide film removal method using a hydrofluoric acid (HF) high temperature superconducting Josephson junction device manufacturing method.