JPH0374512B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0374512B2 JPH0374512B2 JP60014425A JP1442585A JPH0374512B2 JP H0374512 B2 JPH0374512 B2 JP H0374512B2 JP 60014425 A JP60014425 A JP 60014425A JP 1442585 A JP1442585 A JP 1442585A JP H0374512 B2 JPH0374512 B2 JP H0374512B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating layer
- superconducting
- layer
- wiring layer
- circuit device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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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）
本発明は少なくとも超伝導体、絶縁体及びトン
ネル障壁で構成される超伝導回路装置の製造方法
に関する。更に特定すれば下部超伝導層の周囲が
絶縁層に埋め込まれた後に層間絶縁膜の形成工程
を有する超伝導回路装置の製造方法に関する。
ネル障壁で構成される超伝導回路装置の製造方法
に関する。更に特定すれば下部超伝導層の周囲が
絶縁層に埋め込まれた後に層間絶縁膜の形成工程
を有する超伝導回路装置の製造方法に関する。
（従来技術とその問題点）
基板上に複数層の互に電気的に絶縁された超伝
導層を重ねた構造がジヨセフソン接合素子あるい
はジヨセフソン接合集積回路等に代表される超伝
導回路装置に用いられる。例えば幸坂らにより第
45回応用物理学会学術講演会12P−Ｙ−７に平坦
化構造が示されている。第３図に互に電気的に絶
縁された超伝導層の二層構造の従来例の一つを示
す。下部超伝導層１８又は埋め込み絶縁層１９に
接して層間絶縁層２０を堆積した後該層間絶縁層
２０上に接して上部超伝導層２１が形成されてい
た。ところで例えば基板１にアース面を設けた場
合の上部超伝導層２１のインダタンクンス低減や
コンタクトホールの作り易さのために、層間絶縁
層２０の薄型化が必要である。第３図の構造でこ
の要請を満たすためには第４図に示す如く、上部
超伝導層２６と下部超伝導層２３が交差する領域
にのみ層間絶縁層２５を残し、上部超伝導層２６
と下部超伝導層２３が交差しない領域の層間絶縁
層を除去する事が考えられる。しかし、この従来
の製造方法では層間絶縁層２５を下部超伝導層２
３のパターンに対応してパターニングする工程が
必要であつた。
導層を重ねた構造がジヨセフソン接合素子あるい
はジヨセフソン接合集積回路等に代表される超伝
導回路装置に用いられる。例えば幸坂らにより第
45回応用物理学会学術講演会12P−Ｙ−７に平坦
化構造が示されている。第３図に互に電気的に絶
縁された超伝導層の二層構造の従来例の一つを示
す。下部超伝導層１８又は埋め込み絶縁層１９に
接して層間絶縁層２０を堆積した後該層間絶縁層
２０上に接して上部超伝導層２１が形成されてい
た。ところで例えば基板１にアース面を設けた場
合の上部超伝導層２１のインダタンクンス低減や
コンタクトホールの作り易さのために、層間絶縁
層２０の薄型化が必要である。第３図の構造でこ
の要請を満たすためには第４図に示す如く、上部
超伝導層２６と下部超伝導層２３が交差する領域
にのみ層間絶縁層２５を残し、上部超伝導層２６
と下部超伝導層２３が交差しない領域の層間絶縁
層を除去する事が考えられる。しかし、この従来
の製造方法では層間絶縁層２５を下部超伝導層２
３のパターンに対応してパターニングする工程が
必要であつた。
この事は製造工程の複雑さを招き更に目合せ余
裕度が必要であり装置の小型化を妨げるものであ
つた。
裕度が必要であり装置の小型化を妨げるものであ
つた。
（発明の目的）
本発明は上述の従来の欠点を除去せしめて、層
間絶縁層のパターニングをセルフアラインで実現
できる超伝導回路装置の製造方法を提供する事に
ある。
間絶縁層のパターニングをセルフアラインで実現
できる超伝導回路装置の製造方法を提供する事に
ある。
（発明の構成）
本発明によれば第１の超伝導配線層と、第１の
超伝導配線層上に絶縁層を介して位置する第２の
超伝導配線層を有する超伝導回路装置の製造にお
いて、パターン化された第１の超伝導配線層の周
囲を絶縁層で埋め込んだ後、第１の超伝導配線層
の表面を第１と第２の超伝導配線層間に流れるト
ンネル電流を阻止するに充分な厚さにまで絶縁層
化する事を特徴とする超伝導回路装置の製造方法
が得られる。
超伝導配線層上に絶縁層を介して位置する第２の
超伝導配線層を有する超伝導回路装置の製造にお
いて、パターン化された第１の超伝導配線層の周
囲を絶縁層で埋め込んだ後、第１の超伝導配線層
の表面を第１と第２の超伝導配線層間に流れるト
ンネル電流を阻止するに充分な厚さにまで絶縁層
化する事を特徴とする超伝導回路装置の製造方法
が得られる。
（構成の詳細な説明）
本発明は上述の構成をとることにより、従来技
術の問題点を解決した。
術の問題点を解決した。
第１図は本発明による超伝導回路装置の製造工
程を示す断面図である。パターニングされ、周囲
が埋め込み絶縁層３で囲まれた下部超伝導層２が
基板１上に接して設けられている第１図ａ、次に
下部超伝導層２の表面を絶縁層化し層間絶縁層４
を形成する第１図ｂ、その後、埋め込み絶縁層３
と層間絶縁層４上に上部超伝導層５が設けられる
第１図ｃ。この結果、埋め込まれた下部超伝導層
にセルフアラインで形成された層間絶縁層を介し
て下部超伝導層上に上部超伝導層が形成された多
層構造が実現できる。
程を示す断面図である。パターニングされ、周囲
が埋め込み絶縁層３で囲まれた下部超伝導層２が
基板１上に接して設けられている第１図ａ、次に
下部超伝導層２の表面を絶縁層化し層間絶縁層４
を形成する第１図ｂ、その後、埋め込み絶縁層３
と層間絶縁層４上に上部超伝導層５が設けられる
第１図ｃ。この結果、埋め込まれた下部超伝導層
にセルフアラインで形成された層間絶縁層を介し
て下部超伝導層上に上部超伝導層が形成された多
層構造が実現できる。
以下本発明の実施例について図面を参照して詳
細に説明する。
細に説明する。
第２図は本発明の実施例を示すジヨセフソン接
合素子の製造工程図である。ジヨセフソン接合素
子の製造工程はすでに良く知られており、例えば
第２図ａに示す対向電極平坦化までは容易に実現
できる。例えば表面を酸化したシリコンウエハを
基板６に用い、基板６上に例えばニオブの300n
ｍ厚のグランドプレーン７を設けた後、該グラン
ドプレーン７の表面をニオブの酸化膜か又は例え
ばSiO膜あるいは両方を重ねた二層膜でおおい、
絶縁層８とする。
合素子の製造工程図である。ジヨセフソン接合素
子の製造工程はすでに良く知られており、例えば
第２図ａに示す対向電極平坦化までは容易に実現
できる。例えば表面を酸化したシリコンウエハを
基板６に用い、基板６上に例えばニオブの300n
ｍ厚のグランドプレーン７を設けた後、該グラン
ドプレーン７の表面をニオブの酸化膜か又は例え
ばSiO膜あるいは両方を重ねた二層膜でおおい、
絶縁層８とする。
次に、例えばニオブスパツタ膜を用いた基部電
極９と該基部電極表面を酸化して得られるトンネ
ル障壁１０と更にニオブスパツタ膜で対向電極１
１を同一装置内で一括して形成した後、必要な領
域の基部電極９、トンネル障壁１０と対向電極１
１を残すように例えばドライエツチング法を用い
てパターニングを行う。一般にジヨセフソン電極
密度を104〜103A／cm2と設計すればトンネル障壁
１０の厚さはおよそ10〓〜20〓の範囲である。そ
の後基板６からの距離が対向電極１１の上表面と
同じ位置まで例えばSiOを蒸着し、絶縁層８上の
基部電極９のない領域を埋め込み絶縁層(1)１２で
埋め込み、この工程までの装置表面を平坦する。
（第２図ａ）次に該装置表面に接して対向電極配
線層１３を例えばニオブスパツタ膜で形成し必要
な領域を残すように例えばドライエツチング法で
パターニングした後、対向電極配線層１３をエツ
チングで除去した領域に例えばSiO蒸着膜で埋め
込み絶縁層(2)１４を形成し、対向電極配線層１３
と埋め込み絶縁層(2)１４の上表面が同一平面内に
あるように平坦化する。（第２図ｂ）その後例え
ばRFプラズマ酸化をRF電圧140V、Ar＋4.8Vol
％O2ガス圧３ｍTorrの条件下で行うと約５時間
で40〓程度のニオブ酸化膜が対向電極配線層１３
表面上に形成され、絶縁層１５を得る。（第２図
ｃ）この場合、絶縁層１５を流れるジヨセフソン
電流密度は10-5A／cm2以下と考えられ、トンネル
障壁１０を流れるジヨセフソン電流密度をおよそ
104A〜103A／cm2と設計した場合、絶縁層１５に
よる漏れ電流は無視できる。尚この酸化条件は一
例にすぎずRF電圧、ガス種、ガス圧酸化時間を
それぞれ最適化する事により更に高品質な絶縁層
１５を得る事ができる。
極９と該基部電極表面を酸化して得られるトンネ
ル障壁１０と更にニオブスパツタ膜で対向電極１
１を同一装置内で一括して形成した後、必要な領
域の基部電極９、トンネル障壁１０と対向電極１
１を残すように例えばドライエツチング法を用い
てパターニングを行う。一般にジヨセフソン電極
密度を104〜103A／cm2と設計すればトンネル障壁
１０の厚さはおよそ10〓〜20〓の範囲である。そ
の後基板６からの距離が対向電極１１の上表面と
同じ位置まで例えばSiOを蒸着し、絶縁層８上の
基部電極９のない領域を埋め込み絶縁層(1)１２で
埋め込み、この工程までの装置表面を平坦する。
（第２図ａ）次に該装置表面に接して対向電極配
線層１３を例えばニオブスパツタ膜で形成し必要
な領域を残すように例えばドライエツチング法で
パターニングした後、対向電極配線層１３をエツ
チングで除去した領域に例えばSiO蒸着膜で埋め
込み絶縁層(2)１４を形成し、対向電極配線層１３
と埋め込み絶縁層(2)１４の上表面が同一平面内に
あるように平坦化する。（第２図ｂ）その後例え
ばRFプラズマ酸化をRF電圧140V、Ar＋4.8Vol
％O2ガス圧３ｍTorrの条件下で行うと約５時間
で40〓程度のニオブ酸化膜が対向電極配線層１３
表面上に形成され、絶縁層１５を得る。（第２図
ｃ）この場合、絶縁層１５を流れるジヨセフソン
電流密度は10-5A／cm2以下と考えられ、トンネル
障壁１０を流れるジヨセフソン電流密度をおよそ
104A〜103A／cm2と設計した場合、絶縁層１５に
よる漏れ電流は無視できる。尚この酸化条件は一
例にすぎずRF電圧、ガス種、ガス圧酸化時間を
それぞれ最適化する事により更に高品質な絶縁層
１５を得る事ができる。
次に例えばニオブスパツタ膜を堆積し、パター
ニングして制御線１６を形成する。（第２図ｄ）
更に必要ならば制御線１６形成後に図には示され
ていないが、例えばSiOで保護膜を設けてもよ
い。
ニングして制御線１６を形成する。（第２図ｄ）
更に必要ならば制御線１６形成後に図には示され
ていないが、例えばSiOで保護膜を設けてもよ
い。
以上の結果、周囲が埋め込まれた対向電極配線
層上に絶縁層を介して制御線を形成する構造にお
いて、該絶縁層をセルフアラインによつて形成し
ている。以上実施例で述べた製造工程の内装置構
造、超伝導材料、絶縁層材料、あるいはそれ等の
製造方法パターニング方法等には多くのバリエー
シヨンが考えられるが、本発明はいずれの場合も
有効に用いる事ができる。
層上に絶縁層を介して制御線を形成する構造にお
いて、該絶縁層をセルフアラインによつて形成し
ている。以上実施例で述べた製造工程の内装置構
造、超伝導材料、絶縁層材料、あるいはそれ等の
製造方法パターニング方法等には多くのバリエー
シヨンが考えられるが、本発明はいずれの場合も
有効に用いる事ができる。
（発明の効果）
本発明によれば、周囲が埋め込まれた下部超伝
導層上に形成された絶縁層を介して上部超伝導層
を設ける場合、該絶縁層が下部超伝導層にセルフ
アラインで形成されるので、該絶縁層のパターニ
ング工程が不要になり、工程の簡略化でき、更に
目合せ余裕度が不要になり装置の小型化を可能に
する。
導層上に形成された絶縁層を介して上部超伝導層
を設ける場合、該絶縁層が下部超伝導層にセルフ
アラインで形成されるので、該絶縁層のパターニ
ング工程が不要になり、工程の簡略化でき、更に
目合せ余裕度が不要になり装置の小型化を可能に
する。
第１図ａからｃは本発明による超伝導回路装置
の製造工程を示す断面図、第２図ａからｄは本発
明による実施例を示すためのジヨセフソン接合素
子の製造工程図、第３図は従来の超伝導回路装置
の一つを示すための構造断面図、第４図は別の従
来の超伝導回路装置を示すための構造断面図であ
る。 図において、１，６，１７，２２は基板、２，
１８，２３は下部超伝導層、３，１９，２４は埋
め込み絶縁層、４，２０，２５は層間絶縁層、
５，２１，２６は上部超伝導層、７はグランドプ
レーン、８，１５は絶縁層、９は基部電極、１０
はトンネル障壁、１１は対向電極、１２は埋め込
み絶縁層(1)、１３は対向電極配線層、１４は埋め
込み絶縁層(2)、１６は制御線である。
の製造工程を示す断面図、第２図ａからｄは本発
明による実施例を示すためのジヨセフソン接合素
子の製造工程図、第３図は従来の超伝導回路装置
の一つを示すための構造断面図、第４図は別の従
来の超伝導回路装置を示すための構造断面図であ
る。 図において、１，６，１７，２２は基板、２，
１８，２３は下部超伝導層、３，１９，２４は埋
め込み絶縁層、４，２０，２５は層間絶縁層、
５，２１，２６は上部超伝導層、７はグランドプ
レーン、８，１５は絶縁層、９は基部電極、１０
はトンネル障壁、１１は対向電極、１２は埋め込
み絶縁層(1)、１３は対向電極配線層、１４は埋め
込み絶縁層(2)、１６は制御線である。
Claims (1)
- １ 第１の超伝導配線層と、第１の超伝導配線層
上に絶縁層を介して位置する第２の超伝導配線層
を有する起伝導回路装置の製造において、パター
ン化された第１の超伝導配線層の周囲を絶縁層で
埋め込んだ後、第１の超伝導配線層の表面を第１
と第２の超伝導配線層間に流れるトンネル電流を
阻止するに充分な厚さにまで絶縁層化する事を特
徴とする超伝導回路装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60014425A JPS61174783A (ja) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | 超伝導回路装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60014425A JPS61174783A (ja) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | 超伝導回路装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61174783A JPS61174783A (ja) | 1986-08-06 |
| JPH0374512B2 true JPH0374512B2 (ja) | 1991-11-27 |
Family
ID=11860662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60014425A Granted JPS61174783A (ja) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | 超伝導回路装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61174783A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58209183A (ja) * | 1982-05-31 | 1983-12-06 | Nec Corp | ジヨセフソン接合素子の製造方法 |
-
1985
- 1985-01-30 JP JP60014425A patent/JPS61174783A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61174783A (ja) | 1986-08-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |