JPH0395979A - 超伝導集積回路の良否の診断方法 - 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】 （産業上の利用分野〕 この発明は、超伝導集積回路を陽極酸化することにより
、電極の電気接続の良否の検査を行う超伝導集積回路の
良否の診断方法に関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は従来の超伝導集積回路の良否の診断方法の一例
を示す斜視図で、１は超伝導集積回路、２は第１の電極
、３は第２の電極、４は絶縁層もしくは抵抗層、５は直
流電源、６は電流端子、７は電圧計、８は電圧端子であ
る。このように、従来の診断方法では、導通箇所あるい
は絶縁箇所を検出したい第１，第２の電極２，３間に定
電流を流し、各電極２．３間の電圧を測定することで、
検出を行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の診断方法において回路が微細
化するにつれ、電流端子６や電圧端子８を各電極２，３
に接続することが難しくなってきた。

（２）１回の測定では、１対の電極２．３間の導通もし
くは絶縁しか知り得ない。したがって、超伝導集積回路
１の全ての電極間の導通，絶縁を検出するためには、多
大な時間と手間を要する。

という問題点があった。

この発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
ので、超伝導集積回路の電極を部分的に陽極酸化するこ
とにより、回路内の導通と絶縁を簡単に診断できるよう
にした超伝導集積回路の良否の診断方法を得ることを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る超伝導集積回路の良否の診断方法は、半
導体基板側を陽極として陽極酸化を施し、対象とする電
極の表面の酸化膜の形成状態を判定し、超伝導グランド
プレーンと電気的に接続されるべき電極または絶縁され
るべき電極となっているかどうかを識別するものである
。

（作用） この発明においては、基板と導通している電極が陽極と
して作用するので、その表面が酸化して酸化膜が形成さ
れ、また、絶縁されている電極は陽極として作用せず、
酸化膜が形成されないため、酸化の程度によって導通と
絶縁の程度が診断できる。

〔実施例） まず、超伝導集積回路と陽極酸化方法について説明する
。

（１）超伝導集積回路について 第２図は超伝導集積回路を示す断面図である。

この図において、超伝導集積回路１１は半導体基板１２
上に超伝導グランドプレーン１３，絶縁層１４．超伝導
（もしくは常伝導）からなる第１．第２の電極１５．１
６で構成されている。

超伝導グランドプレーン１３は磁界の閉じ込めおよびア
ースｉ極として必要であり、ジョセフソン素子，抵抗体
，配線等、他の電極を用いた回路の構成要素は超伝導グ
ランドプレーン１３上の絶縁層１４を介して形成される
（図示せず）。また、超伝導グランドプレーン１３との
導通が必要な第１の電極１５と、絶縁が必要な第２の電
極１６とがあり、これらの導通．絶縁が設計どおりに構
成されていることが回路の正常動作を行う上で必要とな
るものである。

（２）陽極酸化方法について 第３図は陽極酸化方法の装置を示す概略構成図で、２１
は電解槽、２２は電解液、２３．２４は前記電解液２２
に不溶な金属板、２５は直流電源、２６は電流計、２７
は電圧計である。

このように、電解液２２の中に２板の金属板２３．２４
を入れ、一方の金属板２３を直流電源２５の陽極に、他
方の金属板２４を直流電源２５の陰極に接続する。そし
て、電解液２２中の水酸化物イオンは電気的引力で陽極
に接続された金属板２３に引きつけられ、金属板２３の
表面で電子を放出し酸素を生成する。発生した酸素は金
属板２３の表面を酸化する。

このように、超伝導集積回路１１に形成された第２図の
半導体基板１２を金属板２３として用いると、超伝導グ
ランドプレーン１３は半導体基板１２と電気的に接触し
ているため、超伝導グランドプレーン１３と導通した第
１の電極１５は第３図の金属板２３として作用し、表面
に酸化膜が形成される。逆に、超伝導グランドプレーン
１３と絶縁した第２の電極１６は、金属板２３として作
用せず、表面は酸化されない。したがって、酸化の程度
によって、各電極１５．１６と超伝導グランドプレーン
１３との間の導通および絶縁の程度を診断し得る。

しかし、第３図に示したような半導体基板１２全体を電
解液２２に浸す陽極酸化法では、半導体基板１２上の全
ての回路に対して破壊検査となってしまい、以後の工程
にはその半導体基板１２は使えない。第４図に示すよう
に、通常、１枚の基板となるウェーハ３１の上には、第
２図に示す第１，第２の電極１５．１６により同一の回
路を有するチップ３２が数十個製作される。チップ３２
間の特性のばらつき（不良箇所の位置も含めて）は非常
に小さいことが知られている。したがって、任意の１チ
ップ３２Ａのみをテストパターンとして抜き取り検査を
行えば、破壊されるのはそのチップ３２Ａのみで、他の
チップ３２については、以後の工程を続行させ得る。

第１図はこの発明の一実施例を示す構威図で、第３図，
第４図と同一符号は同一部分を示し、４１はゼリー状の
電解液、４２は前記電解液４１に浸漬された極細探針で
、直流電源２５の負極に接続されている。ウェーハ３１
は直流電源２５の正極に接続されて陽極を形成する。こ
のため、直流電源２５の通電によりウェーハ３１と導通
している電極（第２図の第１の電極１５相当）は陽極と
して作用して酸化膜を形成し、ウェーハ３１と絶縁物（
第２図の絶縁層１４に相当）によって絶縁ざれている電
８ｉ（第２図の第２の電ｆ！１６に相当）は酸化するこ
とがないので酸化膜は形威されない。

このように、チップ３２Ａにのみゼリー状の電解液４１
を滴下し、極細探針４２の陰極を用いれば、抜き取り検
査も可能となる。

超伝導集積回路１１の各ｔ極１５，１６としては、Ｎｂ
を用いた。電解液４１としては、ホウ酸アンモニウム１
５８ｇ．エチレングリコール１１２４ｍｌ．水７６０ｍ
ｌの混合液を用いた。電圧としは、２０Ｖ程度を印加し
た。そして、電極材料としては、酸化されやすい金属に
限定される。

電解液４１としては、水溶液のイオン濃度を向上させ、
ウエーハ３１　（基板）との濡れが良いものならば広く
使用できる。電圧としては、表面から適度に酸化される
値を選ぶ。

なお、Ｎｂの場合、超伝導グランドプレーン１３と完全
に導通していれば、２０Ｖで４００人程度の酸化膜が形
成される。

次に陽極酸化膜の判定について述べる。

通常、超伝導集積回路１１に用いられる数百ｎｍ程度の
厚みの酸化膜は、その表面で外部からの光を一部通過し
、一部反射する。透過光は酸化膜と金属電極との境界面
で反射され、酸化膜の表面での反射光と干渉し酸化膜の
厚みに応じた色を呈する。したがって、色の有無により
酸化膜のあるところとないところとの判別ができる。

（発明の効果） 以上説明したようにこの発明は、半導体基板側を陽極と
して陽極酸化を施し、対象とする電極の表面の酸化膜の
形成状態を判定し、超伝導グランドプレーンと電気的に
接続されるべき電極または絶縁されるべき電極となって
いるかどうかを識別するので、超伝導集積回路の導通不
良および絶縁不良箇所を回路全体にわたって一括して診
断できるため、検査が簡単で経済的である利点を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は超
伝導集積回路の一例を示す断面図、第３図は陽極酸化方
法の説明図、第４図はウエーハとチップの形状を示した
図、第５図は従来の超伝導集積回路の診断方法を示す斜
視図である。 図中、１１は超伝導集積回路、１２は半導体基板、１３
は超伝導グランドプレーン、１４は絶縁層、１５は第１
の電極、１６は第２の電極、２１は電解槽、２２は電解
液、２３．２４は金属板、２５は直流電源、３１はウエ
ーハ、３２はチップ、３２Ａは任意のチップ、４１は電
解液、４２は極細探針である。 第１図 第 ５ 図 弓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　半導体基板上に、この半導体基板と導通する超伝導グ
   ランドプレーンが形成され、この超伝導グランドプレー
   ンと電気的に接続されるべき電極と電気的に絶縁される
   べき電極とが形成された超伝導集積回路の良否の診断方
   法において、前記半導体基板側を陽極として陽極酸化を
   施し、対象とする電極の表面の酸化膜の形成状態を判定
   し、前記超伝導グランドプレーンと電気的に接続される
   べき電極または絶縁されるべき電極となっているかどう
   かを識別することを特徴とする超伝導集積回路の良否の
   診断方法。