CS242334B1 - A method of producing a bridge of variable ridge for radiofrequency SQUID - Google Patents
A method of producing a bridge of variable ridge for radiofrequency SQUID Download PDFInfo
- Publication number
- CS242334B1 CS242334B1 CS851015A CS101585A CS242334B1 CS 242334 B1 CS242334 B1 CS 242334B1 CS 851015 A CS851015 A CS 851015A CS 101585 A CS101585 A CS 101585A CS 242334 B1 CS242334 B1 CS 242334B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- layer
- niobium
- squid
- bridge
- aluminum
- Prior art date
Links
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
Účelom vynálezu je zabezpečenie nízkošumovej činnosti rf snímača v širokej teplotnej oblasti s výbornou mechanickou odolnosťou a životnosťou bez velkých materiálových nárokov na strategicky důležitý niób. Uvedeného účelu sa dosiahne tým, že na křemíková podložku, opatřená oxidom křemičitým s vytvarovanou plochou niobu pre SQUID sa napaří tenká hliníková vrstva, ktorá sa pokryje vrstvou pozitívneho, elektrónovo citlivého rezistu. Po expozícii elektrónovým zvazkom a vyvolaní sa v odkrytej časti rezistu vyleptá hliníková vrstva, ktorá slúži ako maska. Leptáním nióbovej vrstvy v tetrafluórmetánovej plazme na hrůbku menšiu ako 1 pm sa v hliníkovej medzere vytvoří mostík premennej hrůbky SQUIDu. Vynález může nájsť široké využitie v kryoelektronických obvodoch ako extrémně citlivý senzor pre metrológiu, fyzikálny a geofyzikálny výskům, v medicíně pre biomagnetické merania, v detektoroch mikrovlnného žiarenia a v rýchlych počítačoch vyššej generácie.The purpose of the invention is to ensure low-noise operation of the RF sensor in a wide temperature range with excellent mechanical resistance and durability without high material requirements for the strategically important niobium. The stated purpose is achieved by evaporating a thin aluminum layer onto a silicon substrate, provided with silicon dioxide with a shaped niobium surface for the SQUID, which is covered with a layer of positive, electron-sensitive resist. After exposure to an electron beam and development, an aluminum layer is etched in the exposed part of the resist, which serves as a mask. By etching the niobium layer in tetrafluoromethane plasma to a thickness of less than 1 pm, a bridge of variable thickness of the SQUID is formed in the aluminum gap. The invention can find wide application in cryoelectronic circuits as an extremely sensitive sensor for metrology, physical and geophysical research, in medicine for biomagnetic measurements, in microwave radiation detectors and in high-speed computers of the next generation.
Description
Účelom vynálezu je zabezpečenie nízkošumovej činnosti rf snímača v širokej teplotnej oblasti s výbornou mechanickou odolnosťou a životnosťou bez velkých materiálových nárokov na strategicky důležitý niób.The purpose of the invention is to provide low noise operation of the rf sensor over a wide temperature range with excellent mechanical resistance and durability without great material requirements for a strategically important niobium.
Uvedeného účelu sa dosiahne tým, že na křemíková podložku, opatřená oxidom křemičitým s vytvarovanou plochou niobu pre SQUID sa napaří tenká hliníková vrstva, ktorá sa pokryje vrstvou pozitívneho, elektrónovo citlivého rezistu. Po expozícii elektrónovým zvazkom a vyvolaní sa v odkrytej časti rezistu vyleptá hliníková vrstva, ktorá slúži ako maska. Leptáním nióbovej vrstvy v tetrafluórmetánovej plazme na hrůbku menšiu ako 1 pm sa v hliníkovej medzere vytvoří mostík premennej hrůbky SQUIDu.This is accomplished by vaporizing a thin aluminum layer on a silicon-coated silica substrate with a shaped niobium surface for SQUID, which is coated with a layer of positive, electron-sensitive resist. After exposure to the electron beam and developing, an aluminum layer, which serves as a mask, is etched in the exposed part of the resist. By etching the niobium layer in tetrafluoromethane plasma to a depth of less than 1 µm, a bridge of variable depth of SQUID is formed in the aluminum gap.
Vynález může nájsť široké využitie v kryoelektronických obvodoch ako extrémně citlivý senzor pre metrológiu, fyzikálny a geofyzikálny výskům, v medicíně pre biomagnetické merania, v detektoroch mikrovlnného žiarenia a v rýchlych počítačoch vyššej generácie.The invention can find widespread use in cryoelectronic circuits as an extremely sensitive sensor for metrology, physical and geophysical jumps, medicine for biomagnetic measurements, microwave detectors, and high-speed fast computers.
Vynález sa týká sposobu výroby mostíka premennej hrůbky nanometrových rozmerov pre tenkovrstvový rádiofrekvenčný supravodivý kvantový snímač — RF-SQUID.The present invention relates to a method for producing a nanometer-dimensional depth-of-bridge bridge for a thin-film radio frequency superconducting quantum sensor - RF-SQUID.
Doteraz sa pri výrobě supravodivých kvantových magnetometrov používali RF-SQUIDy hrotového typu, s využitím masívneho supravodiča alebo RF-SQUIDy tenkovrstvového typu s mostíkom konštantnej hrůbky. Hrotové snímače sú materiálovo náročné na strategicky důležitý niob alebo iný supravodič. Ich spůsob přípravy je velmi nereprodukovatel'ný, vyžaduje individuálně opracovanie hrotu, sú citlivé na mechanické otřasy a ich příprava nie je zlúčitélná s mikroobvodovými technológiami, ktoré sú nevyhnutné pre integráciu obvodov. Tenkovrstvové snímače s mostíkom konštantnej hrůbky sú mechanicky odolné, hmotnosťou neporovnatelné menšie ako hrotové snímače, kompatibilně s mikroobvodovými technológiami, avšak ich velkou nevýhodou je to, že pracujú v úzkom teplotnom rozsahu, blízko kritickej teploty použitého supravodiča, čo vyvolává zvýšenie šumu a tým aj zniženie citlivosti snímača.Up to now, tip-type RF-SQUIDs have been used in the production of superconducting quantum magnetometers, using a massive superconductor or a thin-film RF-SQUID with a constant depth bridge. Tip sensors are material-intensive for strategically important niobium or other superconductor. Their method of preparation is very non-reproducible, requires individual machining of the tip, is sensitive to mechanical shocks, and their preparation is not compatible with the microcircuit technologies necessary for circuit integration. Thin-film constant depth bridge transducers are mechanically resistant, unmatched in weight less than tip probes, compatible with microcircuit technologies, but their great disadvantage is that they operate in a narrow temperature range, near the critical temperature of the superconductor used, resulting in increased noise and thus reduced sensor sensitivity.
Uvedené nevýhody v podstatnej miere odstraňuje spůsob výroby mostika premennej hrůbky pre rádiofrekvenčný SQUID podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že na kremíkovej podložke s oxidom křemičitým sa vytvaruje plocha pre niobový čip a justážne znaky pre elektronový litograf. Na takto připravenu štruktúru sa nanesie 0,02 až 0,06 ,um hliníkovej vrstvy, ktorá sa pokryje 0,07 až 0,2 (wm vrstvou pozitívneho elektronového rezistu. Elektronovým litografom sa v reziste vytvoří medzera menšia ako 0,2 μτη, cez ktorú sa v lúhu, výhodné v 1 %-nom roztoku hydroxidu sodného, vyleptá hliníková vrstva. Po opláchnutí v destilované] vodě sa cez vytvarovánu hliníkovú masku reaktivně iónovo leptá v tetrafluórmetánovej plazme niobová vrstva na hrůbku menšiu ako 0,1 ^m.The above-mentioned disadvantages are substantially eliminated by the method of manufacturing a variable depth bridge bridge for the radio frequency SQUID according to the invention, which is based on the formation of a niobium chip surface and adjustment markings for an electron lithograph on a silicon-based silica substrate. A 0.02-0.06 µm aluminum layer is applied to the structure thus prepared and covered with a 0.07-0.2 µm ( positive electron resist) layer. After rinsing in distilled water, the niobium layer is reactively ionically etched in tetrafluoromethane plasma to a depth of less than 0.1 µm through the formed aluminum mask in a caustic solution, preferably 1% sodium hydroxide solution.
Hlavnou přednostou vynálezu je, že popísaným technologickým postupom sa realizuje planárny tenkovrstvový RF-SQUID, s mostíkom premennej hrubky, ktorý v důsledku velmi dohřej lokalizácie efektu kvantovej interferencie zabezpečuje kvalitnú, nízkošumovú činnost snímača v širokej teplotnej oblasti, a výbornou mechanickou odolnosťou, vysokou životnosťou snímača ako aj možnosťou optimalizovania vazobných prvkov s vonkajšími elektronickými obvodmi.The main advantage of the invention is that the described technological process implements a planar thin-film RF-SQUID, with a bridge of variable thickness, which due to very warm localization effect of quantum interference ensures high quality, low noise operation of the sensor in wide temperature range. as well as the possibility of optimizing coupling elements with external electronic circuits.
Na pripojenom výkrese, a to na obr. 1 je v profile znázorněný postup přípravy jednotlivých úrovní snímača. Základná křemíková podložka 1 je pokrytá vrstvou oxidu křemičitého 2, na ktorý sa naniesla vrstva niobového supravodiča 3 a elektronového rezistu 4. Obr. 2a představuje vytvarovaný elektrónový rezist s deponovanou vrstvou hlinika 5. Obr. 2b znázorňuje profil niobového čipu 6 a usadzovacej značky 7 pre druhů a tretiu úroveň elektrónovej litografie po reaktívno-iónovom leptaní cez hliníkovú masku. Obr. 3a představuje v profile tvarovaná hliníkovú masku 5 cez pozitivny elektronový rezist 4 v druhom technologíckom kroku. Obr. 3b představuje mostíkovú časť snímača a 3/4 preleptaním supravodivej vrstvy 8. Obr. 4 znázorňuje bočný pohlad na celý snímač s detailom A mostíkovej časti 8. PříkladIn the accompanying drawing, FIG. 1 illustrates a process for preparing individual sensor levels in a profile. The base silicon substrate 1 is covered with a layer of silica 2 on which a layer of niobium superconductor 3 and an electron resist 4 has been applied. 2a is a preformed electron resistor with a deposited layer of aluminum 5. FIG. 2b shows the profile of the niobium chip 6 and the deposit mark 7 for the species and the third level of electron lithography after reactive-ion etching through an aluminum mask. Fig. 3a shows a profile-shaped aluminum mask 5 through a positive electron resistor 4 in a second technological step. Fig. 3b shows the bridge portion of the sensor and 3/4 by etching the superconducting layer 8. FIG. 4 shows a side view of the entire sensor with detail A of the bridge part 8. Example
Na kremíkovú podložku o hrúbke 0,3 mm s 0,5 ,um vrstvou oxidu křemičitého sa napaří 0,4 um vrstva supravodivého niobu a pokryje sa 0,5 um hrubým elektrónovým rezistom typu polymetylmetakrylát. Elektrónovým litografom sa vyexponujú plochy pre čip a justážne znaky. Po vyvolaní rezistu v roztoku metylizobutylketónu s izopropylalkoholom sa preparí vzorka 0,04 μπι vrstvou hliníka. Lift-off technikou sa vytvaruje hliníková maska, cez ktorú sa v tetrafluórmetanovej plazme vyleptá nióbová vrstva. Hliníkovú masku odstránime v 3 %-nom roztoku hydroxidu sodného a vzorku opláchneme v deštilovanej vodě. Doštička opatřená plochami pre čip a justážnymi znakml sa preparí 0,04 fim vrstvou hliníka a pokryje sa 0,1 jtm vrstvou polymetylmetakrylátu. Elektrónovým litografom sa v plochách pre čip vyexponuje páska so šířkou menšou ako 0,2 μτη a doštička sa vyvolá v zmesi metylizobutylketónu a izopropylalkoholu.A 0.4 µm superconducting niobium layer is vapor deposited onto a 0.3 mm thick silicon mat with a 0.5 µm silica layer and covered with a 0.5 µm thick polymethyl methacrylate type electron resist. Electron lithograph exposes chip surfaces and adjustment marks. After developing the resist in a solution of methyl isobutyl ketone with isopropyl alcohol, prepare a 0,04 μπ sample with a layer of aluminum. The lift-off technique forms an aluminum mask through which a niobium layer is etched in tetrafluoromethane plasma. Remove the aluminum mask in 3% sodium hydroxide solution and rinse the sample in distilled water. The plate with chip surfaces and adjustment markings is prepared with a 0.04 µm layer of aluminum and covered with a 0.1 µm layer of polymethyl methacrylate. An electron lithograph exposes a tape of less than 0.2 μτη in the chip areas and the plate is developed in a mixture of methyl isobutyl ketone and isopropyl alcohol.
Cez vzniknutá medzeru v polymetylmetakryláte sa v 1 %-nom roztoku hydroxidu sodného vyleptá odkrytá hliníková vrstva, čím sa vytvoří medzera, ktorá vymedzuje v hliníkovej maske dížku mostíka premennej hrůbky. Cez hliníkovú masku sa v tetrafluórmetanovej plazme vyleptá nióbová vrstva do 3/4 povodnej hrubky. Po vyleptaní sa hliníková maska odstráni v 3 %-nom roztoku hydroxidu sodného a opláchne sa v destilovanej vodě. Doštička sa pokryje 0,4 μΐη vrstvou pozitívneho elektrónového rezistu, do ktorého sa exponuje celkový tvar SQUlDu. Po vyvolaní sa napaří 0,04 μιη vrstva hliníka a lift-off technikou sa vytvaruje leptacia maska. V tetrafluórmetanovej plazme sa vyleptá nióbová vrstva v celej hrúbke, čím sa dosiahne SQUID s premennou hrúbkou mostíka.An exposed aluminum layer is etched through a gap in the polymethyl methacrylate in a 1% sodium hydroxide solution to form a gap that defines the length of the bridge of variable depth in the aluminum mask. The niobium layer is etched through the aluminum mask in tetrafluoromethane plasma to 3/4 of the flood thickness. After etching, the aluminum mask is removed in 3% sodium hydroxide solution and rinsed in distilled water. The plate is coated with 0.4 μΐη with a layer of positive electron resist to which the overall shape of the SQUlD is exposed. Once developed, 0.04 μιη of aluminum is vaporized and an etching mask is formed by the lift-off technique. In the tetrafluoromethane plasma, the niobium layer is etched in its entire thickness, resulting in a SQUID with variable bridge thickness.
Vynález má široké možnosti využitia v kryoelektronických obvodoch ako extrémně citlivý senzor fyzikálnych veličin transformovatelných na magnetické pole, v metrológii, vo fyzikálnom a geofyzikálnom výskume, v medicíně pre biomagnetické meranie, v detektorech mikrovlnného žiarenia, v rýchlych obvodoch počítačov vyššej generácie a podobné.The invention has a wide range of applications in cryoelectronic circuits as an extremely sensitive sensor of physical quantities transformable to magnetic fields, metrology, physical and geophysical research, medicine for biomagnetic measurement, microwave detectors, high-speed computer circuits and the like.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS851015A CS242334B1 (en) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | A method of producing a bridge of variable ridge for radiofrequency SQUID |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS851015A CS242334B1 (en) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | A method of producing a bridge of variable ridge for radiofrequency SQUID |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS101585A1 CS101585A1 (en) | 1985-08-15 |
| CS242334B1 true CS242334B1 (en) | 1986-04-17 |
Family
ID=5343446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS851015A CS242334B1 (en) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | A method of producing a bridge of variable ridge for radiofrequency SQUID |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS242334B1 (en) |
-
1985
- 1985-02-13 CS CS851015A patent/CS242334B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS101585A1 (en) | 1985-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1122467A (en) | Lithographic resist composition including a phenol-aldehyde resin, a sensitizer, and meldrum's diazo or acid as profile modifying agent | |
| JPS60159658A (en) | Directional accelerometer and manufacture thereof | |
| CN109560189B (en) | Magnetic flux superconducting detector, preparation method and detection method | |
| CN105865552A (en) | Integrated array type film gas flow sensor based on micro-electromechanical systems (MEMS) process and processing method thereof | |
| CS242334B1 (en) | A method of producing a bridge of variable ridge for radiofrequency SQUID | |
| CN111864048B (en) | Preparation method and structure of series superconducting quantum interference device array based on superconducting bridge junction | |
| KR100264006B1 (en) | Manufacturing method for high-temperature superconductor josephson device | |
| CN119522033B (en) | Superconducting quantum interference device based on Josephson junction and preparation method thereof | |
| JPS5846054B2 (en) | photo mask | |
| CN115372368B (en) | A subsurface multi-parameter nanostandard template and its preparation method | |
| CN218481428U (en) | A subsurface multi-parameter nano standard template | |
| JP2000252204A (en) | Reference mark structure, manufacturing method thereof, and charged particle beam exposure apparatus using the same | |
| AU6060599A (en) | Magnetoresistive devices, giant magnetoresistive devices and methods for making same | |
| CN111463342B (en) | Nano superconducting quantum interference device and preparation method thereof | |
| JP3043394B2 (en) | Manufacturing method of magnetic scale | |
| CN113659067A (en) | A kind of superconducting transition edge sensor, preparation method and micro-energy device | |
| CN118765156A (en) | Preparation method of high-temperature superconducting quantum interference device with accurate positioning of twin crystal junctions and grain boundaries | |
| JP2765244B2 (en) | Magnetoresistive element and method of manufacturing the same | |
| CN113670994B (en) | MEMS humidity sensor based on phase detection principle and preparation method | |
| JPS63282645A (en) | Micro-environmental sensor and manufacture and usage thereof | |
| CN114384576B (en) | Absorbent and method for making the same | |
| CN114334906B (en) | A method for preparing an overlay mark | |
| JPS5492527A (en) | Manufacture of metal foil having apertures | |
| CN118393407A (en) | Magneto-resistive element and preparation method thereof | |
| Gong et al. | Fabrication of polyimide masks for x‐ray lithography |