JPH02265280A - 超電導素子の電極形成方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、酸化物超電導体を用いたＳＱＵ　Ｉ　Ｄやト
ランジスタ等の超電導素子の電極形成方法に関する。

（ロ）従来の技術 超電導素子に必須の要素技術としてジョセフソン素子の
開発が学げられる。酸化物超電導体は高温熱処理工程を
必要とし、またコヒーレンス長が数］・へ以下と極めて
低いため、従来のトンネル接合型やブリッジ型ではジョ
セフソン素子の開発は困難である。従って酸化物超電導
体を用いたジョセフソン素子としては多結晶粒界による
ジョセフソン効果を積極的に利用したものが多いが、こ
の方法ではジャンクション部以外も多結晶膜であるため
、會蒸着幌の付着強度低下並びにワイヤボンダリング率
の低下等、電極形成プロセスに支障を来している。

（ハ）発明が解決しようとした課題 本発明は、高信頼性電極を形成し、電極形成プロセスの
高効率化のために電極形成個所の膜質を改博することを
課題としている。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明においては、多結晶酸化物超電導体膜上に該多結
晶酸化物超電導体を構成する素材の一部を成す材料膜を
配置した後、熱処理して上記多結晶酸化物超電導体膜を
外部接続のための１を極に適した膜質に変更している。

（ホ）作用 本発明によれば、多結晶酸化物超電導体を構成する素材
の一部を成す材料が熱処理によって下地の多結晶酸化物
超電導体膜に拡敵し、膜組成が電極形成に適した表面モ
フオロジーを呈するようになる。

（へ）実施例 本発明の第１の工程は、絶縁性単結晶基板（１）表面に
多結晶酸化物超電導体膜（２）を形成するところにある
（第１図）。ここで用いられる基板（１）としては、Ｍ
ｇＯ１Ｓ　ｒＴ　ｉｏ　ｓ、サファイヤ、ジルコニアな
どが多結晶酸化物超電導体膜（２）との接ｒｔ状態など
の関係から適している。また多結晶酸ｆヒ物超電導体膜
（２）は熱処理後、超電導を示す酸化物材料、例えばＢ
ｉとＳｒとＣａとＣｕが１　：１　：１：２の！Ｊｉ成
比のターゲットを用いてｒｆ−スパッタリング法により
、３００人〜ＩＯμｍ、望ましくは７０００人程度０厚
みに形成する。尚、その時のスパッタリング条件を下記
する。

Ｑｒｆ−パワー＝１５０Ｗ Ｏｒｆ−電圧：１．５ｋＶ ○ターゲット基板間距離＝４０嘘 ○ガス圧：　４　ｘ　ｌ　Ｏ−”ＴｏｒｒＱガス：　Ａ
　ｒｈｏ　ｔ＝　１　：　１０基板温度８２００〜６０
０℃ Ｏ成膜速度＝１１０人／ｍｉｎ 次に第２図に示すように電橋形成部に該当する個所以外
をポジ型レジスト（３）で被覆する。このレジスト（３
）のパターニング条件は下記の通り。

○使用レジスト：ＡＺ−１３５０Ｊ Ｏレジスト厚：１．６＃ｍ Ｏプリベイクニ８５℃×３０分間 Ｏ露光：Ｕ■光１００ｍＪ／ｃａ＋ Ｑ現像：　Ａ　Ｚ　−ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ　　１分間浸
漬○ポストベイク：１１５℃×３０分間 続いて第３図に示すように上記多結晶酸化物超５「導体
膜（２）並びにレジスト（３）上に該多結晶酸化物超電
導体膜（２）を構成する素材の一部を成す材ｔ）、具体
的には多結晶酸化物超電導体！ＩＩＩ（２）が上記した
ＢｉとＳｒとＣａとＣｕとから成る場合には、１１１１
０ｇ膜（４）を膜厚５０人−１１＋＋＋＋、望ましくは
、１００〜５００人で形成する。このＢｉ１０＋ｔｌ夷
（４）Ｉｔ　？ｌｔ子ビーム蒸着、成るいはスパッタリ
ング法が用いられるが、電子ビーム蒸着の場合の具体的
な条件を記す。

Ｏ電子ビーム加速条件；４ｋＶ ○電子ビーム電流：１ｍＡ ○成膜速度：１００人／ｍｉｎ ○基板温度＝２００℃ このＢ　ｉ、ｏ　、膜（４）形成後、アセトンを用いた
リフトオフ法によってレジスト（３）の剥離と同時にそ
のＬのＢ、ｉ、０．を除去して所望のパターン、具体的
には電価形成部該当個所にのみＢｉ１０＊膜（４）を残
存させる（第４図）。

最後に大気中、成るいは酸素雰囲気中で８７０℃、３時
間の熱処理を施すことによって、第５図に・バナように
、ＢｉｇＯ＋膜（４）を残存させた電極形成部は板状結
晶が成長し、表面性が高く、磁束ノイズが少ない電極形
成に適した表面モフオロジーを呈する電極（５）（５）
となる。一方、Ｂ　ｉ＋０　、膜が除去された個所は、
Ｂｉが不足で最適なストイキオメトリ−からずれている
ため、結晶性は多結晶であり、その結果この個所は粒界
によるジジセフンン効果を呈する素子部（６）となる。

この素子部（６）とその両側に位置するｔｆｆｉ（５）
（５）とで構成された超電導素子の斜視図を第６図に示
す。この図から明らかなように素子部（６）の幅を狭く
して弱結合部となし、例えば電磁波に対するセンシング
動作などを行わしめている。

上記の方法を用いて作られたＢｉ５ｒＣａＣｕＯ系のｄ
ｃ−５ＱＵＩＤの磁束分解能を下記する。１１７２寸法
は、５Ｘ１０．ａｍ、５ＱＵＩＤリング寸；去は１１０
Ｘ２０ｐで、比較例としてＢｉｔＯ−成膜によるＢｉ補
償を行わず、通常の多結晶Ｂｉ５ｒＣａＣｕＯ膜を用い
た従来構造のｄｃ−３ＱＵＩＤの分解能を併記している
。尚、動作温度は７７にである。

○本発明品　　２×１０−″［φ。／（Ｈｚコ○促来品
　　　ｇｘｌｏ−’［φ。／、／”Ｈ２］このようにＢ
　ＬＯｓ膜を用いてＢｉを補償することによって電極部
の結晶性が向上すると共に、磁束分解能、即ち１／ｆノ
イズの削減が図れる。

尚、以上の説明においてはＢｉ５ｒＣａＣｕＯ系の酸化
物超電導体の場合を詳述したが、本発明の概、３はそれ
以外の系にも応用できることは云うまでらないことであ
る。

（ト）発明の効果 本発明は以上の説明から明らかなように、多結晶酸化物
超電導体膜から構成される超電導素子の電極個所に該超
電導体膜を構成する素材の一部を成す材料膜を配置した
後、熱処理しているので、その電極個所に板状結晶が成
長し、表面性が高く、粒界の減少による磁束ノイズが少
ない電極形成に適した表面モフオロジーを呈する電極が
得られ、外部回路との接続が良好に行われる。その結果
、超電導素子の特性改善が期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明方法を工程順に示した断面図、
第６図は本発明方法によって得られた超電導素子の斜視
図である。 （１）・・・基板、 （２）・・・多結晶酸化物超電導体膜、（：３）・・・
ポジ型レジスト。 （１）・・・Ｂ　ｉ＊ｏ　ｓ膜、 （５）・・電極、 （６ン・・　Ｘ　子部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板表面に多結晶酸化物超電導体膜にて構成され
   る超電導素子を形成すると共に、上記多結晶酸化物超電
   導体膜に外部接続のための電極を設けるに際し、上記多
   結晶酸化物超電導体膜上に該多結晶酸化物超電導体を構
   成する素材の一部を成す材料膜を配置した後、熱処理し
   て上記多結晶酸化物超電導体膜を外部接続のための電極
   に適した膜質に変更することを特徴とした超電導素子の
   電極形成方法。
2. （２）上記多結晶酸化物超電導体膜は、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃ
   ａ−Ｃｕ−Ｏ系から成り、また上記素材としては、Ｂｉ
   ＿１Ｏ＿３であることを特徴とした請求項第１項記載の
   超電導素子の電極形成方法。