JPH0260230B2 - - Google Patents
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- JPH0260230B2 JPH0260230B2 JP60195945A JP19594585A JPH0260230B2 JP H0260230 B2 JPH0260230 B2 JP H0260230B2 JP 60195945 A JP60195945 A JP 60195945A JP 19594585 A JP19594585 A JP 19594585A JP H0260230 B2 JPH0260230 B2 JP H0260230B2
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- josephson junction
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0912—Manufacture or treatment of Josephson-effect devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はエツチングにより接合領域を規定する
トンネル型ジヨセフソン接合素子の製造方法に関
し、より詳しくは量子干渉計等、比較的厚い絶縁
層を有するジヨセフソン接合素子の製造方法に関
する。
トンネル型ジヨセフソン接合素子の製造方法に関
し、より詳しくは量子干渉計等、比較的厚い絶縁
層を有するジヨセフソン接合素子の製造方法に関
する。
（従来技術）
従来例として、第３図にアイ・イー・イー・イ
ー・トランザクシヨン・オン・マグネテイクス第
19巻３号1983年827ページ（東海林他）（IEEE
TRANSACTIONS ON MAGNETICS、
vol19、No.3p827（1983））で発表されたジヨセフソ
ン接合素子の形成方法を示す。第３図Ａに示すよ
うに第１の超伝導層３１トンネル障壁層３２、第
２の超伝導層３３の接合構成層を形成した後フオ
トレジスト３４を用いたパターニングを行う。次
に第３図Ｂに示すように、前記フオトレジスト３
４をマスクにしてエツチングを行いジヨセフソン
接合領域以外の第２の超伝導体３３を除去し、ジ
ヨセフソン接合領域を規定する。その後第３図Ｃ
のように、第１の超伝導層３１と第３図Ｄに示す
第３の超伝導層３６との絶縁をとるための絶縁層
３５を被着する。前記フオトレジスト３４を用い
リフトオフを行いジヨセフソン接合、領域上の前
記絶縁層３５を除去した後、上部配線３６を被着
形成して第３図Ｄに示すジヨセフソン接合素子を
完成する。
ー・トランザクシヨン・オン・マグネテイクス第
19巻３号1983年827ページ（東海林他）（IEEE
TRANSACTIONS ON MAGNETICS、
vol19、No.3p827（1983））で発表されたジヨセフソ
ン接合素子の形成方法を示す。第３図Ａに示すよ
うに第１の超伝導層３１トンネル障壁層３２、第
２の超伝導層３３の接合構成層を形成した後フオ
トレジスト３４を用いたパターニングを行う。次
に第３図Ｂに示すように、前記フオトレジスト３
４をマスクにしてエツチングを行いジヨセフソン
接合領域以外の第２の超伝導体３３を除去し、ジ
ヨセフソン接合領域を規定する。その後第３図Ｃ
のように、第１の超伝導層３１と第３図Ｄに示す
第３の超伝導層３６との絶縁をとるための絶縁層
３５を被着する。前記フオトレジスト３４を用い
リフトオフを行いジヨセフソン接合、領域上の前
記絶縁層３５を除去した後、上部配線３６を被着
形成して第３図Ｄに示すジヨセフソン接合素子を
完成する。
（従来技術の問題点）
一例としてブリツジ型二接合量子干渉計を考え
る。ブリツジ型量子干渉計ではジヨセフソン接合
素子の上に絶縁層を介して、この量子干渉計に磁
界を与える制御線が形成される。このためジヨセ
フソン接合素子上面に段差があると、制御線に段
切れや制御線と第３の超伝導層３６との間の短絡
が生じる恐れがある。また、上記短絡を防ぐため
に、前記絶縁層を厚くすると、制御線と量子干渉
計との磁気的結合が弱くなる。このためこの量子
干渉計に用いるジヨセフソン接合素子は上面を平
坦にする必要がある。一方この量子干渉計では、
制御線との間の相互インダクタンスが、二つのジ
ヨセフソン接合素子間の絶縁層３５の断面積に比
例するので、集積度を上げるためには絶縁層３５
の膜厚を増加する必要がある。従来の製造方法で
は、絶縁層３５の膜厚が増加すると、ジヨセフソ
ン接合素子上面の平坦性を保つために、ジヨセフ
ソン接合領域を規定するエツチング深さも増加す
る必要があつた。このためエツチング深さの増加
に伴うパターン細りが著しくジヨセフソン接合寸
法の制御が難しかつた。また、前記エツチングに
反応性イオンエツチングを用いた場合、エツチン
グレートが周辺部と中央部で異なるため、エツチ
ング深さが増加するほど基板内でのジヨセフソン
接合寸法のばらつきが大きくなつていた。
る。ブリツジ型量子干渉計ではジヨセフソン接合
素子の上に絶縁層を介して、この量子干渉計に磁
界を与える制御線が形成される。このためジヨセ
フソン接合素子上面に段差があると、制御線に段
切れや制御線と第３の超伝導層３６との間の短絡
が生じる恐れがある。また、上記短絡を防ぐため
に、前記絶縁層を厚くすると、制御線と量子干渉
計との磁気的結合が弱くなる。このためこの量子
干渉計に用いるジヨセフソン接合素子は上面を平
坦にする必要がある。一方この量子干渉計では、
制御線との間の相互インダクタンスが、二つのジ
ヨセフソン接合素子間の絶縁層３５の断面積に比
例するので、集積度を上げるためには絶縁層３５
の膜厚を増加する必要がある。従来の製造方法で
は、絶縁層３５の膜厚が増加すると、ジヨセフソ
ン接合素子上面の平坦性を保つために、ジヨセフ
ソン接合領域を規定するエツチング深さも増加す
る必要があつた。このためエツチング深さの増加
に伴うパターン細りが著しくジヨセフソン接合寸
法の制御が難しかつた。また、前記エツチングに
反応性イオンエツチングを用いた場合、エツチン
グレートが周辺部と中央部で異なるため、エツチ
ング深さが増加するほど基板内でのジヨセフソン
接合寸法のばらつきが大きくなつていた。
このように、従来の製造方法では、ジヨセフソ
ン接合素子上面の平坦性と、絶縁層３５の膜厚の
増加の二つの要求を同時に満足した場合、ジヨセ
フソン接合寸法の制御性や均一性が損なわれると
いう欠点を有していた。
ン接合素子上面の平坦性と、絶縁層３５の膜厚の
増加の二つの要求を同時に満足した場合、ジヨセ
フソン接合寸法の制御性や均一性が損なわれると
いう欠点を有していた。
（発明の目的）
本発明は、このような従来技術の欠点を取り除
いたジヨセフソン接合素子の製造方法を提供する
ことを目的としている。
いたジヨセフソン接合素子の製造方法を提供する
ことを目的としている。
（発明の構成）
本発明によればトンネル型ジヨセフソン接合素
子の製造方法において、第１の超伝導層上にトン
ネル障壁層を介して第２の超伝導層が被着した接
合構成層を形成する工程と、少なくとも前記第２
の超伝導層を除去しかつ少なくとも前記第１の超
伝導層の磁場侵入深さに相当する膜厚を残すエツ
チングをジヨセフソン接合領域以外の前記接合構
成層に対して行いジヨセフソン接合領域を規定す
る工程と、前記エツチングにより残された前記接
合構成層上の前記ジヨセフソン接合領域以外の部
分に第１の絶縁層を形成する工程と、前記第２の
超伝導層および前記第１の絶縁上の前記ジヨセフ
ソン接合領域を覆う部分に第３の超伝導層を形成
する工程と、前記第２の超伝導層および前記第１
の絶縁層上の前記第３の超伝導層および前記第２
の絶縁層上に配線のための第４の超伝導層を形成
する工程を含むことを特徴とするジヨセフソン接
合素子の製造方法が得られる。
子の製造方法において、第１の超伝導層上にトン
ネル障壁層を介して第２の超伝導層が被着した接
合構成層を形成する工程と、少なくとも前記第２
の超伝導層を除去しかつ少なくとも前記第１の超
伝導層の磁場侵入深さに相当する膜厚を残すエツ
チングをジヨセフソン接合領域以外の前記接合構
成層に対して行いジヨセフソン接合領域を規定す
る工程と、前記エツチングにより残された前記接
合構成層上の前記ジヨセフソン接合領域以外の部
分に第１の絶縁層を形成する工程と、前記第２の
超伝導層および前記第１の絶縁上の前記ジヨセフ
ソン接合領域を覆う部分に第３の超伝導層を形成
する工程と、前記第２の超伝導層および前記第１
の絶縁層上の前記第３の超伝導層および前記第２
の絶縁層上に配線のための第４の超伝導層を形成
する工程を含むことを特徴とするジヨセフソン接
合素子の製造方法が得られる。
（発明の詳細な説明）
本発明のジヨセフソン接合素子の製造方法にお
いてはジヨセフソン接合構成層と上部配線となる
第４の超伝導層の間に第３の超伝導層を形成する
工程を有している。この第３の超伝導層の存在に
より、ジヨセフソン接合領域を規定するエツチン
グの深さと、絶縁層の厚さを、ジヨセフソン接合
素子上面の平坦性を損なうことなしに独立に決め
ることができる。従つて、ジヨセフソン接合領域
を規定するエツチングの深さを必要最小限にする
ことができ、接合寸法の制御性や基板内での均一
性の良いジヨセフソン接合素子が得られる。
いてはジヨセフソン接合構成層と上部配線となる
第４の超伝導層の間に第３の超伝導層を形成する
工程を有している。この第３の超伝導層の存在に
より、ジヨセフソン接合領域を規定するエツチン
グの深さと、絶縁層の厚さを、ジヨセフソン接合
素子上面の平坦性を損なうことなしに独立に決め
ることができる。従つて、ジヨセフソン接合領域
を規定するエツチングの深さを必要最小限にする
ことができ、接合寸法の制御性や基板内での均一
性の良いジヨセフソン接合素子が得られる。
（実施例）
本発明の実施例として第２図に示すブリツジ型
二接合量子干渉計の製造方法を示す。第１図は本
実施例の製造方法を説明するための図であり、第
２図に示す量子干渉計のうちジヨセフソン接合素
子部分が示してある。以下、第１図、第２図を用
いて本実施例を説明する。第１の超伝導層１１と
してニオブをスパツタにより200nｍ被着した後、
トンネルバリア層１２としてニオブ酸化膜を自然
酸化5nｍで成長させ、その上に第２の超伝導層
１３としてニオブを80nｍスパツタで被着し接合
構成層を形成する。次にフオトレジスト１４を用
いてパターニングを行い、CF4を用いた反応性イ
オンエツチングで100nｍの深さまでエツチング
を行い接合領域を規定する（第１図Ａ）。次に第
１の絶縁層１５としてSiOを100nｍ蒸着した後、
フオトレジスト１４を用いたリフトオフで接合領
域上のSiOを取り除く（第１図Ｂ）。続いてアル
ゴンガスを用いたスパツタクリーニングで接合領
域上の酸化物や不純物を除去した後第３の超伝導
層１７としてニオブを400nｍスパツタで被着す
る。その後フオトレジスト１６を用いてパターニ
ングを行い、CF4を用いた反応性イオンエツチン
グで、接合領域を覆う部分を残して第３の超伝導
層を除去する（第１図Ｃ）。その後、第２の絶縁
層１８を400nｍ蒸着した後、フオトレジスト１
６を用いたリフトオフを行い、第３の超伝導層１
７上の第２の絶縁層を取り除く。アルゴンガスを
用いたスパツタクリーニングで、第３の超伝導層
１７上のニオブ酸化物や不純物を除去した後、第
４の超伝導層１９としてニオブを200nｍを被着
する。第４の超伝導層１９上にフオトレジストを
用いてパターニングを行い、CF4を用いた反応性
イオンエツチングで、第４の超伝導層１９の不要
な部分を除去し、このジヨセフソン接合素子の上
部配線とする（第１図Ｄ）。
二接合量子干渉計の製造方法を示す。第１図は本
実施例の製造方法を説明するための図であり、第
２図に示す量子干渉計のうちジヨセフソン接合素
子部分が示してある。以下、第１図、第２図を用
いて本実施例を説明する。第１の超伝導層１１と
してニオブをスパツタにより200nｍ被着した後、
トンネルバリア層１２としてニオブ酸化膜を自然
酸化5nｍで成長させ、その上に第２の超伝導層
１３としてニオブを80nｍスパツタで被着し接合
構成層を形成する。次にフオトレジスト１４を用
いてパターニングを行い、CF4を用いた反応性イ
オンエツチングで100nｍの深さまでエツチング
を行い接合領域を規定する（第１図Ａ）。次に第
１の絶縁層１５としてSiOを100nｍ蒸着した後、
フオトレジスト１４を用いたリフトオフで接合領
域上のSiOを取り除く（第１図Ｂ）。続いてアル
ゴンガスを用いたスパツタクリーニングで接合領
域上の酸化物や不純物を除去した後第３の超伝導
層１７としてニオブを400nｍスパツタで被着す
る。その後フオトレジスト１６を用いてパターニ
ングを行い、CF4を用いた反応性イオンエツチン
グで、接合領域を覆う部分を残して第３の超伝導
層を除去する（第１図Ｃ）。その後、第２の絶縁
層１８を400nｍ蒸着した後、フオトレジスト１
６を用いたリフトオフを行い、第３の超伝導層１
７上の第２の絶縁層を取り除く。アルゴンガスを
用いたスパツタクリーニングで、第３の超伝導層
１７上のニオブ酸化物や不純物を除去した後、第
４の超伝導層１９としてニオブを200nｍを被着
する。第４の超伝導層１９上にフオトレジストを
用いてパターニングを行い、CF4を用いた反応性
イオンエツチングで、第４の超伝導層１９の不要
な部分を除去し、このジヨセフソン接合素子の上
部配線とする（第１図Ｄ）。
このジヨセフソン接合素子が二つ並んだ基板上
（第２図）に第３の絶縁層２１としてSiO膜を
100nｍ蒸着した後、第５の超伝導層２２として
ニオブを200nｍスパツタで被着し、フオトレジ
ストでパターニングを行い、CF4を用いた反応性
イオンエツチングで加工、成形する。以上示した
工程を経て、第２図に示す二接合のブリツジ型量
子干渉計を製造する。なお第５の超伝導層２２は
この量子干渉計に磁界を与える制御線である。
（第２図）に第３の絶縁層２１としてSiO膜を
100nｍ蒸着した後、第５の超伝導層２２として
ニオブを200nｍスパツタで被着し、フオトレジ
ストでパターニングを行い、CF4を用いた反応性
イオンエツチングで加工、成形する。以上示した
工程を経て、第２図に示す二接合のブリツジ型量
子干渉計を製造する。なお第５の超伝導層２２は
この量子干渉計に磁界を与える制御線である。
本実施例で示した本発明の製造方法を用いれ
ば、第３の超伝導層１７の厚さを調節すること
で、第３の絶縁層１８との段差を解消し、上面を
平坦に保つことできる。そのため接合構成層のエ
ツチングは絶縁層の厚さに関係なく必要最小限す
ることができ、ジヨセフソン接合寸法の制御性や
基板内での均一性を下げることなく回路の集積度
を上げることができる。本実施例では従来例に比
べ接合構成層のエツチング深さが５分の１になつ
ている。
ば、第３の超伝導層１７の厚さを調節すること
で、第３の絶縁層１８との段差を解消し、上面を
平坦に保つことできる。そのため接合構成層のエ
ツチングは絶縁層の厚さに関係なく必要最小限す
ることができ、ジヨセフソン接合寸法の制御性や
基板内での均一性を下げることなく回路の集積度
を上げることができる。本実施例では従来例に比
べ接合構成層のエツチング深さが５分の１になつ
ている。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の製造方法を用い
れば、接合構成層と上部配線の間の絶縁層の厚さ
に関係なく、接合構成層のエツチング深さを必要
最小限にすることができるので、厚い前記絶縁層
を用いた場合でも、接合寸法の制御性や基板内で
の均一性の良いジヨセフソン接合素子が得られ
る。
れば、接合構成層と上部配線の間の絶縁層の厚さ
に関係なく、接合構成層のエツチング深さを必要
最小限にすることができるので、厚い前記絶縁層
を用いた場合でも、接合寸法の制御性や基板内で
の均一性の良いジヨセフソン接合素子が得られ
る。
第１図は、本発明によるジヨセフソン接合素子
の製造方法を説明するための図、第２図は、実施
例による量子干渉計の断面図、第３図は、従来の
製造方法を示すための図である。 図において、１１……第１の超伝導層、１２…
…トンネル障壁層、１３……第２の超伝導層、１
４……フオトレジスト、１５……第１の絶縁層、
１６……フオトレジスト、１７……第３の超伝導
層、１８……第２の絶縁層、１９……第４の超伝
導層、２１……第３の絶縁層、２２……第５の超
伝導層、３１……第１の超伝導層、３２……トン
ネル障壁層、３３……第２の超伝導層、３４……
フオトレジスト、３５……絶縁層、３６……第３
の超伝導層。
の製造方法を説明するための図、第２図は、実施
例による量子干渉計の断面図、第３図は、従来の
製造方法を示すための図である。 図において、１１……第１の超伝導層、１２…
…トンネル障壁層、１３……第２の超伝導層、１
４……フオトレジスト、１５……第１の絶縁層、
１６……フオトレジスト、１７……第３の超伝導
層、１８……第２の絶縁層、１９……第４の超伝
導層、２１……第３の絶縁層、２２……第５の超
伝導層、３１……第１の超伝導層、３２……トン
ネル障壁層、３３……第２の超伝導層、３４……
フオトレジスト、３５……絶縁層、３６……第３
の超伝導層。
Claims (1)
- １ トンネル型ジヨセフソン接合素子の製造方法
において、第１の超伝導層上にトンネル障壁層を
介して第２の超伝導層が被着した接合構成層を形
成する工程と、少なくとも前記第２の超伝導層を
除去しかつ少なくとも前記第１の超伝導層の磁場
侵入深さに相当する膜厚を残すエツチングをジヨ
セフソン接合領域以外の前記接合構成層に対して
行いジヨセフソン接合領域を規定する工程と、前
記エツチングにより残された前記接合構成層上の
前記ジヨセフソン接合領域以外の部分に第１の絶
縁層を形成する工程と、前記第２の超伝導層およ
び前記第１の絶縁層上の前記ジヨセフソン接合領
域を覆う部分に第３の超伝導層を形成する工程
と、前記第２の超伝導層および前記第１の絶縁層
上の前記第３の超伝導層以外の部分に第２の絶縁
層を形成する工程と、前記第３の超伝導層および
前記第２の絶縁層上に配線のための第４の超伝導
層を形成する工程を含むことを特徴とするジヨセ
フソン接合素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60195945A JPS6257262A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | ジヨセフソン接合素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60195945A JPS6257262A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | ジヨセフソン接合素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6257262A JPS6257262A (ja) | 1987-03-12 |
| JPH0260230B2 true JPH0260230B2 (ja) | 1990-12-14 |
Family
ID=16349584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60195945A Granted JPS6257262A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | ジヨセフソン接合素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6257262A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63234533A (ja) * | 1987-03-24 | 1988-09-29 | Agency Of Ind Science & Technol | ジヨセフソン接合素子の形成方法 |
| JPH0831628B2 (ja) * | 1990-06-22 | 1996-03-27 | 工業技術院長 | ジョセフソン集積回路の作製方法 |
-
1985
- 1985-09-06 JP JP60195945A patent/JPS6257262A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6257262A (ja) | 1987-03-12 |
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