JPH03124077A - 超電導素子の作製方法 - Google Patents
超電導素子の作製方法Info
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- JPH03124077A JPH03124077A JP1261491A JP26149189A JPH03124077A JP H03124077 A JPH03124077 A JP H03124077A JP 1261491 A JP1261491 A JP 1261491A JP 26149189 A JP26149189 A JP 26149189A JP H03124077 A JPH03124077 A JP H03124077A
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、超電導素子の作製方法に関する。より詳細に
は、部分的に厚さの異なる酸化物超電導薄膜を形成し、
超電導素子を作製する方法に関する。
は、部分的に厚さの異なる酸化物超電導薄膜を形成し、
超電導素子を作製する方法に関する。
従来の技術
いわゆるジョセフソン素子、超電導トランジスタ等の超
電導デバイスを作製する場合、超電導体を薄膜化し、さ
らに所望の形状に加工しなければならない。
電導デバイスを作製する場合、超電導体を薄膜化し、さ
らに所望の形状に加工しなければならない。
上記の超電導デバイスの超電導体にＹＩＢａ２ＣｕｚＯ
ｔ−ｘに代表されるいわゆるＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化
物超電導体、Ｂ１２５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０ｙて代表され
るＢｉ −３ｒ −Ｃａ−０糸束合酸化物超電導体、Ｔ
１２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３０ｚで代表されるＴＩ −Ｂａ
−Ｃａ−Ｃｕ−○系酸化物超電導体等の酸化物超電導体
を用いる場合、上記の薄膜化および加工は以下のように
行われていた。
ｔ−ｘに代表されるいわゆるＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化
物超電導体、Ｂ１２５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０ｙて代表され
るＢｉ −３ｒ −Ｃａ−０糸束合酸化物超電導体、Ｔ
１２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３０ｚで代表されるＴＩ −Ｂａ
−Ｃａ−Ｃｕ−○系酸化物超電導体等の酸化物超電導体
を用いる場合、上記の薄膜化および加工は以下のように
行われていた。
薄膜化は、通常スパッタリング法、分子ビームエピタキ
シ法等の物理的蒸着法またはＭＯ−ＣＶＤ法等に代表さ
れる化学的蒸着法で行われる。成膜後に、特性を向上さ
せるための熱処理を行うこともある。また、いずれの方
法で薄膜を作製する場合でも、薄膜を構成する酸化物超
電導体の結晶方向が揃うようにする必要がある。これは
、上記の酸化物超電導体が、一般にその超電導臨界電流
密度に方向性を有するからである。
シ法等の物理的蒸着法またはＭＯ−ＣＶＤ法等に代表さ
れる化学的蒸着法で行われる。成膜後に、特性を向上さ
せるための熱処理を行うこともある。また、いずれの方
法で薄膜を作製する場合でも、薄膜を構成する酸化物超
電導体の結晶方向が揃うようにする必要がある。これは
、上記の酸化物超電導体が、一般にその超電導臨界電流
密度に方向性を有するからである。
また、部分的に厚さの異なる超電導薄膜を作製する場合
は、最初に最も薄い部分の厚さに等しい厚さの薄膜を形
成し、不要部分をマスクしてさらにその上に超電導薄膜
を堆債する方法が採られていた。第２図（ａ）〜（Ｃ）
を参照して、従来の酸化物超電導薄膜の加工方法を説明
する。第２図（ａ）〜（Ｃ）には、中央部の厚さが４０
０ｎｍで両Ｑ：Ｍ Ｇ、乙の厚さが１１００ｎの酸化物
超電導薄膜を基板上に形成する手順を示している。従来
の方法では、まず、第２図（ａ）に示すよう基板２上に
厚さ１１００ｎの酸化物超電導薄膜１をスパッタリング
法等で形成する。次に第２図（１））に示すよう、フォ
トレジスト５により、酸化物超電導薄膜１の中央部１０
以外の部分をマスクし、再びスパッタリング法等で酸化
物超電導薄膜を堆債させ、中央部のみを厚さ４００ｎｍ
の酸化物超電導薄膜１１とする。
は、最初に最も薄い部分の厚さに等しい厚さの薄膜を形
成し、不要部分をマスクしてさらにその上に超電導薄膜
を堆債する方法が採られていた。第２図（ａ）〜（Ｃ）
を参照して、従来の酸化物超電導薄膜の加工方法を説明
する。第２図（ａ）〜（Ｃ）には、中央部の厚さが４０
０ｎｍで両Ｑ：Ｍ Ｇ、乙の厚さが１１００ｎの酸化物
超電導薄膜を基板上に形成する手順を示している。従来
の方法では、まず、第２図（ａ）に示すよう基板２上に
厚さ１１００ｎの酸化物超電導薄膜１をスパッタリング
法等で形成する。次に第２図（１））に示すよう、フォ
トレジスト５により、酸化物超電導薄膜１の中央部１０
以外の部分をマスクし、再びスパッタリング法等で酸化
物超電導薄膜を堆債させ、中央部のみを厚さ４００ｎｍ
の酸化物超電導薄膜１１とする。
発明が解決しようとする課題
上記従来の方法では、最初に最も薄い部分と等しい厚さ
の酸化物超電導薄膜を全体に形成し、不要部分をマスク
し、必要な部分にさらに超電導薄膜を堆積させて、部分
的に厚さの異なる超電導薄膜を形成する。そのため、マ
スクに使用するフォトレジスト５と最初に形成した酸化
物超電導薄膜１との界面で反応が起こり、酸化物超電導
体の特性が劣化するという問題があった。また、フォト
リンゲラフィブロセスにおいて、アルカリ性の現像液、
レジスト剥離液および洗浄用の水に触れた酸化物超電導
薄膜の表面上に再び酸化物超電導薄膜を堆積させても、
界面が不連続となり、−様な超電導薄膜とはならない。
の酸化物超電導薄膜を全体に形成し、不要部分をマスク
し、必要な部分にさらに超電導薄膜を堆積させて、部分
的に厚さの異なる超電導薄膜を形成する。そのため、マ
スクに使用するフォトレジスト５と最初に形成した酸化
物超電導薄膜１との界面で反応が起こり、酸化物超電導
体の特性が劣化するという問題があった。また、フォト
リンゲラフィブロセスにおいて、アルカリ性の現像液、
レジスト剥離液および洗浄用の水に触れた酸化物超電導
薄膜の表面上に再び酸化物超電導薄膜を堆積させても、
界面が不連続となり、−様な超電導薄膜とはならない。
そこで本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し
た特性を悪化させない酸化物超電導薄膜の加工方法によ
る超電導素子の作製方法を提供することにある。
た特性を悪化させない酸化物超電導薄膜の加工方法によ
る超電導素子の作製方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
本発明に従うと、酸化物超電導薄膜の一部をエツチング
し、部分的に厚さの異なる酸化物超電導薄膜を形成し、
超電導素子を作製することを特徴とする超電導素子の作
製方法が提供される。
し、部分的に厚さの異なる酸化物超電導薄膜を形成し、
超電導素子を作製することを特徴とする超電導素子の作
製方法が提供される。
聡」
本発明の方法は、超電導素子の作製に際して、部分的に
厚さが異なる酸化物超電導薄膜を作製する場合に、全体
に形成した厚さが大きい薄膜の一部をエンチングして、
薄い部分を形成するところにその主要な特徴がある。す
なわち、本発明の方法で、ある面上に部分的に厚さの異
なる酸化物超電導薄膜を作製する場合、酸化物超電導薄
膜を成長させる工程は１回である。この薄膜の成長工、
程では、最も厚い部分と等しい厚さの薄膜を形成する。
厚さが異なる酸化物超電導薄膜を作製する場合に、全体
に形成した厚さが大きい薄膜の一部をエンチングして、
薄い部分を形成するところにその主要な特徴がある。す
なわち、本発明の方法で、ある面上に部分的に厚さの異
なる酸化物超電導薄膜を作製する場合、酸化物超電導薄
膜を成長させる工程は１回である。この薄膜の成長工、
程では、最も厚い部分と等しい厚さの薄膜を形成する。
薄い部分、あるいは不要な部分は、この薄膜をエツチン
グして形成する。
グして形成する。
上記の酸化物超電導薄膜の成長工程が１回であるという
ことは、ある１層または１枚の酸化物超電導薄膜を１回
の工程で成長させるという意味である。従って、トンネ
ル型超電導弱接合のように２層の超電導薄膜の間に非超
電導体が挟まれている構成の場合には、それぞれの酸化
物超電導薄膜を１回の工程で成長させる。また、このよ
うに複数の層の酸化物超電導薄膜と非超電導体等の薄膜
が積層されている場合は、途中の段階で空気に触れさせ
ないよう、最上層の薄膜を形成するまで成膜装置のチャ
ンバから外部へ搬出しないようにすることが好ましい。
ことは、ある１層または１枚の酸化物超電導薄膜を１回
の工程で成長させるという意味である。従って、トンネ
ル型超電導弱接合のように２層の超電導薄膜の間に非超
電導体が挟まれている構成の場合には、それぞれの酸化
物超電導薄膜を１回の工程で成長させる。また、このよ
うに複数の層の酸化物超電導薄膜と非超電導体等の薄膜
が積層されている場合は、途中の段階で空気に触れさせ
ないよう、最上層の薄膜を形成するまで成膜装置のチャ
ンバから外部へ搬出しないようにすることが好ましい。
本発明の方法で、上記のように薄膜成長工程を１回にす
るのは、結晶性のよい、−様な酸化物超電導薄膜を形成
するためである。また、超電導弱接合等の酸化物超電導
薄膜と他の薄膜との接合を形成する場合においては、−
様な酸化物超電導薄膜を形成するためだけでな（、上記
の接合の界面状態を良好にするためである。
るのは、結晶性のよい、−様な酸化物超電導薄膜を形成
するためである。また、超電導弱接合等の酸化物超電導
薄膜と他の薄膜との接合を形成する場合においては、−
様な酸化物超電導薄膜を形成するためだけでな（、上記
の接合の界面状態を良好にするためである。
すなわち、酸化物超電導薄膜は、その超電導特性が結晶
方向、組成等に非常に影響される。従って、何回にも分
けて堆積した酸化物超電導薄膜は、結晶が連続的になら
ず、界面が生じ、超電導特性も一様ではない。従って、
このような酸化物超電導薄膜は、超電導弱接合を形成す
るのに不適当であることはいうまでもない。また、超電
導弱接合は、その特性が接合界面の状態に大きく影響を
受ける。従って、界面となる部分が作製工程中に外気に
触れ、表面性状が変化すると、所望の特性の超電導弱接
合が得られない。本発明の方法は、これらの問題を解決
する。
方向、組成等に非常に影響される。従って、何回にも分
けて堆積した酸化物超電導薄膜は、結晶が連続的になら
ず、界面が生じ、超電導特性も一様ではない。従って、
このような酸化物超電導薄膜は、超電導弱接合を形成す
るのに不適当であることはいうまでもない。また、超電
導弱接合は、その特性が接合界面の状態に大きく影響を
受ける。従って、界面となる部分が作製工程中に外気に
触れ、表面性状が変化すると、所望の特性の超電導弱接
合が得られない。本発明の方法は、これらの問題を解決
する。
本発明の方法は任意の酸化物超電導薄膜に適用できる。
具体的には、Ｙ、Ｂａ２Ｃｕ３０７−Ｘ に代表される
いわゆるＹ −Ｂａ−Ｃｕ−〇系酸化物超電導薄膜、Ｂ
ｉ２５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０．で代表されるＢｉ −５ｒ
−Ｃａ −０糸束合酸化物超電導薄膜、Ｔ１２Ｂａ２
Ｃａ２ｃｕ３０□で代表されるＴＩ −Ｂａ−Ｃａ−Ｃ
ｕ −０系酸化物超電導薄膜等が挙げられるが、これら
に限定されるものではない。
いわゆるＹ −Ｂａ−Ｃｕ−〇系酸化物超電導薄膜、Ｂ
ｉ２５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０．で代表されるＢｉ −５ｒ
−Ｃａ −０糸束合酸化物超電導薄膜、Ｔ１２Ｂａ２
Ｃａ２ｃｕ３０□で代表されるＴＩ −Ｂａ−Ｃａ−Ｃ
ｕ −０系酸化物超電導薄膜等が挙げられるが、これら
に限定されるものではない。
本発明の方法において、エツチング法は、Ａｒ等の不活
性ガスを用いたイオンビームエツチング、ＥＣＲエツチ
ング、ＲＦプラズマエツチング等のいわゆるドライエツ
チングが好ましい。上記の各エツチング法は、荷電粒子
による物理的なエツチングであり、化学的な作用がない
ため、酸化物超電導体に与える影響が少ないので好まし
い。本発明の方法で例えば、Ａｒイオンビームエッチン
クヲ行う場合には、Ａｒイオンの加速電圧は６００〜８
００■が好ましい。Ａｒイオンの加速電圧が、６００Ｖ
未満では、エツチング時間が非常に長くなり、また、８
００Ｖを超えると表面近傍の酸化物超電導体結晶を破壊
するためである。
性ガスを用いたイオンビームエツチング、ＥＣＲエツチ
ング、ＲＦプラズマエツチング等のいわゆるドライエツ
チングが好ましい。上記の各エツチング法は、荷電粒子
による物理的なエツチングであり、化学的な作用がない
ため、酸化物超電導体に与える影響が少ないので好まし
い。本発明の方法で例えば、Ａｒイオンビームエッチン
クヲ行う場合には、Ａｒイオンの加速電圧は６００〜８
００■が好ましい。Ａｒイオンの加速電圧が、６００Ｖ
未満では、エツチング時間が非常に長くなり、また、８
００Ｖを超えると表面近傍の酸化物超電導体結晶を破壊
するためである。
本発明の方法では、最初に酸化物超電導薄膜を成長させ
た後、薄膜表面を酸化物超電導体に悪影響を与えない金
属薄膜で被覆して保護することも好ましい。これは、特
にフォトリングラフィ技術でパターニングを行ってエツ
チングをする場合に有効である。金属薄膜で保護するこ
とにより、酸化物超電導薄膜はアルカリ性の現像液、レ
ジスト剥離液および洗浄用の水に触れないので、加工後
も超電導特性は劣化しない。上記の金属薄膜に使用する
金属材料は、Ａｇが反応性が低いことおよび接触抵抗が
低いこと、密着性がよいことで優れているが、ＡＩ、
Ｉｎ、 Ｚｎ、 Ｃｕ、 Ｎｉ５Ａｕ、 Ｐｔ、 Ｔｉ
、 Ｐｄ等、酸化物超電導体との反応性が低い金属なら
ば使用可能である。また、この金属薄膜は蒸着法等によ
り形成することができる。
た後、薄膜表面を酸化物超電導体に悪影響を与えない金
属薄膜で被覆して保護することも好ましい。これは、特
にフォトリングラフィ技術でパターニングを行ってエツ
チングをする場合に有効である。金属薄膜で保護するこ
とにより、酸化物超電導薄膜はアルカリ性の現像液、レ
ジスト剥離液および洗浄用の水に触れないので、加工後
も超電導特性は劣化しない。上記の金属薄膜に使用する
金属材料は、Ａｇが反応性が低いことおよび接触抵抗が
低いこと、密着性がよいことで優れているが、ＡＩ、
Ｉｎ、 Ｚｎ、 Ｃｕ、 Ｎｉ５Ａｕ、 Ｐｔ、 Ｔｉ
、 Ｐｄ等、酸化物超電導体との反応性が低い金属なら
ば使用可能である。また、この金属薄膜は蒸着法等によ
り形成することができる。
以下、本発明を実施例により、さらに詳しく説明するが
、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎず、本発明
の技術的範囲をなんら制限するものではない。
、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎず、本発明
の技術的範囲をなんら制限するものではない。
実施例
本発明の方法で酸化物超電導薄膜の加工を行い、加工後
の超電導特性を測定した。第１図（ａ）〜（ｄ）を参照
して、本実施例で行った本発明の方法の手順を説明する
。第１図（ａ）〜（ｄ）は、第２図の従来法で作製した
ものと同様な中央部の厚さが４００ｎｍで両端部の厚さ
が１１００ｎの酸化物超電導薄膜を、基板上に形成する
手順を示している。最初に第１図（ａ）に示すよう基板
２上に、スパッタリング法で厚さ４００ｎｍの酸化物超
電導薄膜１を形成する。次に、第１図（ｂ）に示すよう
酸化物超電導薄膜１の表面上に厚さ１１００ｎの金属薄
膜３を真空蒸着法で形成する。その後、第１図（Ｃ）に
示すよう金属薄膜３上の中央部にフォトレジスト膜５を
形成し、第１図（ｄ）に示すよう酸化物超電導薄膜１の
両端部分の厚さが１１００ｎになるまでＡｒイオンビー
ムエツチングを行った。酸化物超電導薄膜１には、Ｙ１
Ｂａ２ＣＬＩ３０７−ｘ酸化物超電導体、Ｂ１２５ｒ２
Ｃａ２Ｃｕ３０ｙ酸化吻超電導体およびＴ１２Ｂａ２Ｃ
ａ２Ｃｕ３０．酸化物超電導体をそれぞれ使用した。ま
た、基板２には：４ｇ○単結晶基板を金属薄膜３には、
Ａｕを使用した。
の超電導特性を測定した。第１図（ａ）〜（ｄ）を参照
して、本実施例で行った本発明の方法の手順を説明する
。第１図（ａ）〜（ｄ）は、第２図の従来法で作製した
ものと同様な中央部の厚さが４００ｎｍで両端部の厚さ
が１１００ｎの酸化物超電導薄膜を、基板上に形成する
手順を示している。最初に第１図（ａ）に示すよう基板
２上に、スパッタリング法で厚さ４００ｎｍの酸化物超
電導薄膜１を形成する。次に、第１図（ｂ）に示すよう
酸化物超電導薄膜１の表面上に厚さ１１００ｎの金属薄
膜３を真空蒸着法で形成する。その後、第１図（Ｃ）に
示すよう金属薄膜３上の中央部にフォトレジスト膜５を
形成し、第１図（ｄ）に示すよう酸化物超電導薄膜１の
両端部分の厚さが１１００ｎになるまでＡｒイオンビー
ムエツチングを行った。酸化物超電導薄膜１には、Ｙ１
Ｂａ２ＣＬＩ３０７−ｘ酸化物超電導体、Ｂ１２５ｒ２
Ｃａ２Ｃｕ３０ｙ酸化吻超電導体およびＴ１２Ｂａ２Ｃ
ａ２Ｃｕ３０．酸化物超電導体をそれぞれ使用した。ま
た、基板２には：４ｇ○単結晶基板を金属薄膜３には、
Ａｕを使用した。
尚、比較のため、第２図に示した従来の方法で同様な形
状の酸化物超電導薄膜を形成し、超電導特性を調べた。
状の酸化物超電導薄膜を形成し、超電導特性を調べた。
それぞれの酸化物超電導薄膜の加工後の超電導特性を併
せて第１表に示す。
せて第１表に示す。
第１表
（Ｊｃの測定は７７、３ Ｋで行った）本発明の方法で
加工した酸化物超電導薄膜は、従来のものより優れた超
電導特注を有する。
加工した酸化物超電導薄膜は、従来のものより優れた超
電導特注を有する。
３・・・金属薄膜、
５・・・フォトレジスト
発明の詳細
な説明したように、本発明に従うと、超電導特性を悪化
させない酸化物超電導薄膜の加工方法による超電導素子
の作製方法が提供される。本発明により、超電導薄膜の
微細加工による超電導素子の作製が容易になり、超電導
技術の応用がさらに促進される。
させない酸化物超電導薄膜の加工方法による超電導素子
の作製方法が提供される。本発明により、超電導薄膜の
微細加工による超電導素子の作製が容易になり、超電導
技術の応用がさらに促進される。
Claims (1)
- 酸化物超電導薄膜の一部をエッチングし、部分的に厚
さの異なる酸化物超電導薄膜を形成し、超電導素子を作
製することを特徴とする超電導素子の作製方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1261491A JPH03124077A (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 超電導素子の作製方法 |
| CA002027067A CA2027067C (en) | 1989-10-06 | 1990-10-05 | Method for forming a continuous oxide superconductor layer having different thickness portions for superconductor device |
| DE69026179T DE69026179T2 (de) | 1989-10-06 | 1990-10-08 | Methode zur Herstellung einer kontinuierlichen supraleitenden Lage mit verschiedenen Stärkebereichen für supraleitende Einrichtungen |
| EP90402787A EP0421889B1 (en) | 1989-10-06 | 1990-10-08 | Method for forming a continuous oxide superconductor layer having different thickness portions for superconductor device |
| US08/064,331 US5418213A (en) | 1989-10-06 | 1993-05-18 | Method for forming continuous oxide superconducting layer having difference thickness portions for superconducting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1261491A JPH03124077A (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 超電導素子の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03124077A true JPH03124077A (ja) | 1991-05-27 |
Family
ID=17362649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1261491A Pending JPH03124077A (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 超電導素子の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03124077A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008032785A (ja) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Kobayashi Create Co Ltd | ラベル帳票 |
-
1989
- 1989-10-06 JP JP1261491A patent/JPH03124077A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008032785A (ja) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Kobayashi Create Co Ltd | ラベル帳票 |
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