JPH0394484A - 高温超伝導クライオトロンの作成方法 - Google Patents
高温超伝導クライオトロンの作成方法Info
- Publication number
- JPH0394484A JPH0394484A JP1230337A JP23033789A JPH0394484A JP H0394484 A JPH0394484 A JP H0394484A JP 1230337 A JP1230337 A JP 1230337A JP 23033789 A JP23033789 A JP 23033789A JP H0394484 A JPH0394484 A JP H0394484A
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- Japan
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- temperature superconducting
- film
- superconducting film
- cryotron
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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】
〔概 要〕
超伝導導体と電流制御線とからなるクライオトロン、よ
り詳しくは、高温超伝導クライオトロンの作成方法に関
し、 従来のパターニングに起因した特性劣化を回避して、高
温超伝導膜に平面型のウィーク・リンクを形成し、高利
得のクライオトロンを作戊する方法を提供することを目
的とし、 下記工程（ア）〜（工）＝（ア）基板上に高温超伝導膜
を形成する工程： （イ）高温超伝導膜を選択的に不活
性ガスプラズマ照射して、該高温超伝導膜の長さ方向に
幅が選択的に常伝導相領域を形成し、該領域の下にウィ
ーク・リンクを構成する工程： （ウ）常伝導相領域の
上に蒸着可能な絶縁膜を形成する工程；および（工）該
絶縁膜上に電流制御導線を形成する工程；からなるよう
に構成する。
り詳しくは、高温超伝導クライオトロンの作成方法に関
し、 従来のパターニングに起因した特性劣化を回避して、高
温超伝導膜に平面型のウィーク・リンクを形成し、高利
得のクライオトロンを作戊する方法を提供することを目
的とし、 下記工程（ア）〜（工）＝（ア）基板上に高温超伝導膜
を形成する工程： （イ）高温超伝導膜を選択的に不活
性ガスプラズマ照射して、該高温超伝導膜の長さ方向に
幅が選択的に常伝導相領域を形成し、該領域の下にウィ
ーク・リンクを構成する工程： （ウ）常伝導相領域の
上に蒸着可能な絶縁膜を形成する工程；および（工）該
絶縁膜上に電流制御導線を形成する工程；からなるよう
に構成する。
本発明は、超伝導導体と電流制御線とからなるクライオ
トロン、より詳しくは、高温超伝導クライオトロンの作
成方法に関する。
トロン、より詳しくは、高温超伝導クライオトロンの作
成方法に関する。
近年、研究開発が進んでいる酸化物の高温超伝導体は、
その超伝導転位温度が従来よりも大幅に高く、エレクト
ロニクスの分野での利用が期待されている。超伝導体の
電子デバイスへの応用としては、スイッチング作用を有
するジョセフソン接合素子がその代表的なものであるが
、高温超伝導体の場合には、コヒーレンス長が非常に短
かいことから、ジョセフソン接合を形成することが難し
く、クライオトロンなどで実用化が試みられる。
その超伝導転位温度が従来よりも大幅に高く、エレクト
ロニクスの分野での利用が期待されている。超伝導体の
電子デバイスへの応用としては、スイッチング作用を有
するジョセフソン接合素子がその代表的なものであるが
、高温超伝導体の場合には、コヒーレンス長が非常に短
かいことから、ジョセフソン接合を形成することが難し
く、クライオトロンなどで実用化が試みられる。
高利得のクライオトロン（小さな制御電流でスイッチン
グを行なう）を実現するためには、超伝導薄膜でのウィ
ーク・リンク（ｗｅａｋ ｌｉｎｋ，弱結合）を作用す
る必要がある。現在、考えられているのは、高温超伝導
薄膜をブリッジの形にバターニングしてウィーク・リン
クを作成する方法であり、このブリッジの形状について
種々の検討がなされている。そして、クライオトロンで
の高温超伝導体と電流制御線との間の絶縁膜としては、
ＭｇＯやＳ１０。などの酸化膜が用いられている。
グを行なう）を実現するためには、超伝導薄膜でのウィ
ーク・リンク（ｗｅａｋ ｌｉｎｋ，弱結合）を作用す
る必要がある。現在、考えられているのは、高温超伝導
薄膜をブリッジの形にバターニングしてウィーク・リン
クを作成する方法であり、このブリッジの形状について
種々の検討がなされている。そして、クライオトロンで
の高温超伝導体と電流制御線との間の絶縁膜としては、
ＭｇＯやＳ１０。などの酸化膜が用いられている。
高利得のクライオトロンを目指したブリッジ型のウィー
ク・リンクを作戒する際に、高温超伝導薄膜のバターニ
ング加工に問題がある。特に、高利得のクライオトロン
を再現性良く形成するためには、高温超伝導薄膜を微細
にかつ高寸法精度でパターニングしなければならない。
ク・リンクを作戒する際に、高温超伝導薄膜のバターニ
ング加工に問題がある。特に、高利得のクライオトロン
を再現性良く形成するためには、高温超伝導薄膜を微細
にかつ高寸法精度でパターニングしなければならない。
このパターニング加工がウェットエッチングによって行
なわれ、その際に、エッチング液である硝酸（又は塩酸
）がブリッジ部の高温超伝導薄膜の劣化（ＪｃおよびＴ
ｃの低下）を招く。エッチング方法にはドライプロセス
も検討されているが、いまだ適切な方法がない。
なわれ、その際に、エッチング液である硝酸（又は塩酸
）がブリッジ部の高温超伝導薄膜の劣化（ＪｃおよびＴ
ｃの低下）を招く。エッチング方法にはドライプロセス
も検討されているが、いまだ適切な方法がない。
本発明の目的は、従来のパターニングに起因した特性劣
化を回避して、高温超伝導膜に平面型のウィーク・リン
クを形成し、高利得のクライオトロンを作成する方法を
提供することである。
化を回避して、高温超伝導膜に平面型のウィーク・リン
クを形成し、高利得のクライオトロンを作成する方法を
提供することである。
上述の目的が、下記工程（ア）〜（工）：（ア）基板上
に高温超伝導膜を形成する工程； （イ）前記高温超伝
導膜を選択的に不活性ガスプラズマ照射して、該高温超
伝導膜の長さ方向に選択的に（幅が１〜８μ、好ましく
は２〜４ｊＩｒａの）常伝導相領域を形成し、該領域の
下にウィーク・ リンクを構戊する工程； （ウ）前記
常伝導相領域の上に抵抗加熱で蒸着可能な絶縁膜を形成
する工程；および〈工）該絶縁膜上に電流制御導線を形
成する工程；からなることを特徴とする高温超伝導クラ
イオトロンの作成方法によって達或される。
に高温超伝導膜を形成する工程； （イ）前記高温超伝
導膜を選択的に不活性ガスプラズマ照射して、該高温超
伝導膜の長さ方向に選択的に（幅が１〜８μ、好ましく
は２〜４ｊＩｒａの）常伝導相領域を形成し、該領域の
下にウィーク・ リンクを構戊する工程； （ウ）前記
常伝導相領域の上に抵抗加熱で蒸着可能な絶縁膜を形成
する工程；および〈工）該絶縁膜上に電流制御導線を形
成する工程；からなることを特徴とする高温超伝導クラ
イオトロンの作成方法によって達或される。
酸化物の高温超伝導膜に不活性ガス（例えば、Ａｒ）プ
ラズマを照射すると、その照射されたところはその電気
的特性が変化して超伝導を示さない常伝導相となる。こ
れは、Ａｒでたたくことによって酸化物の脱酸素処理に
似た効果が得られるためと推定される。
ラズマを照射すると、その照射されたところはその電気
的特性が変化して超伝導を示さない常伝導相となる。こ
れは、Ａｒでたたくことによって酸化物の脱酸素処理に
似た効果が得られるためと推定される。
本発明者の実験によると、Ａｒプラズマ照射幅が８−を
超えると、その超伝導薄膜部分全体が常伝導相となって
しまい、超伝導薄膜の超伝導性が切断され、その電流一
電圧特性は常伝導性のようになってしまう。Ａｒプラズ
マ照射幅が２〜４Ｊ！ｒａであると、超伝導薄膜として
はブリッジ型タライオトロンと同様の特性を明瞭に示す
。そして、１一未満であると、照射部分があるにもかか
わらず、超伝導薄膜としては実質的に超伝導性を示す。
超えると、その超伝導薄膜部分全体が常伝導相となって
しまい、超伝導薄膜の超伝導性が切断され、その電流一
電圧特性は常伝導性のようになってしまう。Ａｒプラズ
マ照射幅が２〜４Ｊ！ｒａであると、超伝導薄膜として
はブリッジ型タライオトロンと同様の特性を明瞭に示す
。そして、１一未満であると、照射部分があるにもかか
わらず、超伝導薄膜としては実質的に超伝導性を示す。
超伝導薄膜の厚さおよびタライオトロンにしたときの幅
、さらには、Ａｒプラズマ照射量も超伝導薄膜からクラ
イオトロンを形成する際の変動要因となるが、照射幅依
存性が大きい。
、さらには、Ａｒプラズマ照射量も超伝導薄膜からクラ
イオトロンを形成する際の変動要因となるが、照射幅依
存性が大きい。
本発明に係るＡｒプラズマ照射による方法を用いれば、
従来の高温超伝導薄膜の微細パターン加工を必要としな
いで、ウィーク・リンクを作戊することができる。
従来の高温超伝導薄膜の微細パターン加工を必要としな
いで、ウィーク・リンクを作戊することができる。
絶縁膜は抵抗加熱などで簡単に蒸着することができ、か
つその電気的な絶縁性にも優れている必要があり、特に
、ＢａＦ２が、クライオトロンの高温超伝導体と制御線
との間の絶縁膜として好ましい。
つその電気的な絶縁性にも優れている必要があり、特に
、ＢａＦ２が、クライオトロンの高温超伝導体と制御線
との間の絶縁膜として好ましい。
この絶縁膜をパターニングするには、レジストを用いた
りフトオフ法を用いるのが実際的に好都合であり、その
ために絶縁膜の材料およびその形成法に制限がある。
りフトオフ法を用いるのが実際的に好都合であり、その
ために絶縁膜の材料およびその形成法に制限がある。
以下、添付図面を参照して、本発明の実ｗ１態様例によ
って本発明を詳しく説明する。
って本発明を詳しく説明する。
第１図〜第７図は、本発明に係る作成方法にしたがった
工程を説明する高温超伝導タライオトロンの概略図であ
る。
工程を説明する高温超伝導タライオトロンの概略図であ
る。
まず、第１図に示すように、ＭｇＯなどの基板１上に公
知のスパッタリング法によって高温超伝導膜２を堆積し
、アニール処理して形成する。例えば、Ｂｉ −Ｓｒ
−Ｃａ−Ｃｕ一〇系（又はＹ−Ｂａ −Ｃｕ−０系）高
温超伝導膜（厚さ：０．３−）２を形成する。次に、フ
ォトレジスト膜３を塗布し、露光・現像して、第１図お
よび第２図に示すように、短形の窓４を有するレジスト
パターン３とする。そして、この高温超伝導膜付き基板
１を、例えば、反応性イオンエッチング装置へ入れ、Ａ
ｒプラズマを発生させて、Ａｒを窓４内に表出している
高温超伝導膜２に照射する。この照射領域５は常伝導相
部分となり、その下にウィーク・リンク１２として高温
超伝導膜部分がそのまま存在する。Ａｒ発生条件として
は、例えば、高周波電力： １５０Ｗで、Ａｒガス圧
力： ＬＯｍＴａｒｒである。
知のスパッタリング法によって高温超伝導膜２を堆積し
、アニール処理して形成する。例えば、Ｂｉ −Ｓｒ
−Ｃａ−Ｃｕ一〇系（又はＹ−Ｂａ −Ｃｕ−０系）高
温超伝導膜（厚さ：０．３−）２を形成する。次に、フ
ォトレジスト膜３を塗布し、露光・現像して、第１図お
よび第２図に示すように、短形の窓４を有するレジスト
パターン３とする。そして、この高温超伝導膜付き基板
１を、例えば、反応性イオンエッチング装置へ入れ、Ａ
ｒプラズマを発生させて、Ａｒを窓４内に表出している
高温超伝導膜２に照射する。この照射領域５は常伝導相
部分となり、その下にウィーク・リンク１２として高温
超伝導膜部分がそのまま存在する。Ａｒ発生条件として
は、例えば、高周波電力： １５０Ｗで、Ａｒガス圧
力： ＬＯｍＴａｒｒである。
次に、レジストパターン３をアセトンなどの溶剤で除去
し、再びフォトレジスト膜６を塗布し、露光・現像して
、第３図に示すように、ストライプ（帯状）のレジスト
パターン６とする。
し、再びフォトレジスト膜６を塗布し、露光・現像して
、第３図に示すように、ストライプ（帯状）のレジスト
パターン６とする。
レジストパターン６をマスクとして、高温超伝導膜２を
ウェットエッチング法によって（例えば、硝酸５％溶液
で）、第４図に示すように、エッチングし、そしてレジ
ストパターン６を除去する。
ウェットエッチング法によって（例えば、硝酸５％溶液
で）、第４図に示すように、エッチングし、そしてレジ
ストパターン６を除去する。
このようにして、幅Ｗが、例えば、２００７ａの高温超
伝導膜２のストライプを形成し、その中間にＡｒプラズ
マ照射領域５がストライブを横断するように存在し、そ
の照射領域幅Ｄが２〜４μであるのが好ましい。
伝導膜２のストライプを形成し、その中間にＡｒプラズ
マ照射領域５がストライブを横断するように存在し、そ
の照射領域幅Ｄが２〜４μであるのが好ましい。
次に、第３レジスト膜７を全面に塗布し、露光・現像に
よって制御線形状の窓を有するレジストパターン７を、
第５図に示すように、形成する。全面にＢａＦ，を抵抗
加熱での蒸着によって堆積して、絶縁膜８（厚さ：０．
３，−）を形成する。さらにその上に、導電膜（例えば
、Ａｕ膜〉を蒸着によって堆積（形成）する。
よって制御線形状の窓を有するレジストパターン７を、
第５図に示すように、形成する。全面にＢａＦ，を抵抗
加熱での蒸着によって堆積して、絶縁膜８（厚さ：０．
３，−）を形成する。さらにその上に、導電膜（例えば
、Ａｕ膜〉を蒸着によって堆積（形成）する。
そして、レジストパターン７を溶剤で除去すると同時に
、その上の絶縁膜８およびＡｕ膜９を除去して、第６図
および第７図に示すように、照射領域５を覆って高温超
伝導膜２のストライブと直交して延在する制御導線９お
よび絶縁膜８にする。
、その上の絶縁膜８およびＡｕ膜９を除去して、第６図
および第７図に示すように、照射領域５を覆って高温超
伝導膜２のストライブと直交して延在する制御導線９お
よび絶縁膜８にする。
次に、高温超伝導膜ストライプ２の電極としてＡｕ膜１
１を通常の方法で形成する。このようにしてクライオト
ロンが作戊でき、これを制御電流Ｉｇを０ ． ２０，
４０． ６０および８０ｍＡと変えて、高超伝導膜２
の電流一電圧特性（ａｔ３０Ｋ）を調べ、その結果を第
８図に示す。第８図から、制御導線９に８０ｍＡを流す
と、高温超伝導膜ストライプは常伝導状態になっている
ことがわかる。
１を通常の方法で形成する。このようにしてクライオト
ロンが作戊でき、これを制御電流Ｉｇを０ ． ２０，
４０． ６０および８０ｍＡと変えて、高超伝導膜２
の電流一電圧特性（ａｔ３０Ｋ）を調べ、その結果を第
８図に示す。第８図から、制御導線９に８０ｍＡを流す
と、高温超伝導膜ストライプは常伝導状態になっている
ことがわかる。
以上説明したように、本発明によれば、高温超伝導膜に
平面的なウィーク・リンクを形成することができ、従来
と同様にウェットエッチングを用いてもエッチング液の
悪影響はストライブ側面にあっても電流の流れる大部分
には及ばないので再現性良く高利得のタライオトロンを
作戊することができる。
平面的なウィーク・リンクを形成することができ、従来
と同様にウェットエッチングを用いてもエッチング液の
悪影響はストライブ側面にあっても電流の流れる大部分
には及ばないので再現性良く高利得のタライオトロンを
作戊することができる。
第１図は、本発明に係る方法で作成している途中の高温
超伝導クライオトロンの概略断面図であり、 第２図は、Ａｒプラズマ処理するためのレジストパター
ン付きの作成中クライオトロンの平面図であり、 第３図は、高温超伝導膜エッチング用レジストパターン
付きの作成中クライオトロンの平面図であり、 第４図は、エッチング処理後の作成中タライオトロンの
平面図であり、 第５図は、絶縁膜および導体膜を堆積した作成中タライ
オトロンの概略断面図であり、第６図は、作成した高温
超伝導クライオトロンの概略断面図であり、 第７図は、第６図のタライオトロンの平面図であり、 第８図は、作成したクライオトロンの電流一電圧特性ク
ラブである。 ■・・・基板、 ２・・・高温超伝導膜、
３，６．７・・・レジストパターン、 ５・・・Ａｒプラズマ照射部分、 ８・・・絶縁膜、 ９・・・導体膜（制御導線
）１２・・・ウィーク・リンク。 Ａｒプラズマ ］と◆◆●ワイーク・リンク 電流一電庄特性 ＄８ 図
超伝導クライオトロンの概略断面図であり、 第２図は、Ａｒプラズマ処理するためのレジストパター
ン付きの作成中クライオトロンの平面図であり、 第３図は、高温超伝導膜エッチング用レジストパターン
付きの作成中クライオトロンの平面図であり、 第４図は、エッチング処理後の作成中タライオトロンの
平面図であり、 第５図は、絶縁膜および導体膜を堆積した作成中タライ
オトロンの概略断面図であり、第６図は、作成した高温
超伝導クライオトロンの概略断面図であり、 第７図は、第６図のタライオトロンの平面図であり、 第８図は、作成したクライオトロンの電流一電圧特性ク
ラブである。 ■・・・基板、 ２・・・高温超伝導膜、
３，６．７・・・レジストパターン、 ５・・・Ａｒプラズマ照射部分、 ８・・・絶縁膜、 ９・・・導体膜（制御導線
）１２・・・ウィーク・リンク。 Ａｒプラズマ ］と◆◆●ワイーク・リンク 電流一電庄特性 ＄８ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、下記工程（ア）〜（エ） （ア）基板（１）上に高温超伝導膜（２）を形成する工
程； （イ）前記高温超伝導膜（２）を選択的に不活性ガスプ
ラズマ照射して、該高温超伝導膜の長さ方向に選択的に
常伝導相領域（５）を形成し、該領域の下にウィーク・
リンク（１２）を構成する工程； （ウ）前記常伝導相領域（５）の上に蒸着可能な絶縁膜
（８）を形成する工程；および （エ）該絶縁膜（８）上に電流制御導線（９）を形成す
る工程； からなることを特徴とする高温超伝導クライオトロンの
作成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1230337A JPH0394484A (ja) | 1989-09-07 | 1989-09-07 | 高温超伝導クライオトロンの作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1230337A JPH0394484A (ja) | 1989-09-07 | 1989-09-07 | 高温超伝導クライオトロンの作成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0394484A true JPH0394484A (ja) | 1991-04-19 |
Family
ID=16906261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1230337A Pending JPH0394484A (ja) | 1989-09-07 | 1989-09-07 | 高温超伝導クライオトロンの作成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0394484A (ja) |
-
1989
- 1989-09-07 JP JP1230337A patent/JPH0394484A/ja active Pending
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