JPH0513832A - 超電導装置の作製方法 - Google Patents
超電導装置の作製方法Info
- Publication number
- JPH0513832A JPH0513832A JP3188074A JP18807491A JPH0513832A JP H0513832 A JPH0513832 A JP H0513832A JP 3188074 A JP3188074 A JP 3188074A JP 18807491 A JP18807491 A JP 18807491A JP H0513832 A JPH0513832 A JP H0513832A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- oxide superconducting
- oxide
- superconducting
- superconducting thin
- 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.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 12
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 99
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 28
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract description 10
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 238000010030 laminating Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 2
- QLQSJLSVPZCPPZ-UHFFFAOYSA-N 7-oxabicyclo[4.1.0]hept-3-ene Chemical compound C1C=CCC2OC12 QLQSJLSVPZCPPZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910009203 Y-Ba-Cu-O Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000001659 ion-beam spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
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
- H10N60/0941—Manufacture or treatment of Josephson-effect devices comprising high-Tc ceramic materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【構成】 MgＯ基板上に形成されたｃ軸配向のＹ1Ba2Cu
3Ｏ7-X酸化物超電導薄膜上に、SrTiＯ3 絶縁体膜および
第２のｃ軸配向のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導薄膜を積
層した後、いわゆるパターニング加工を行って、最も下
層の酸化物超電導薄膜の側面が露出したらＯ2 および／
またはＯ3 雰囲気で加熱し、酸化物超電導薄膜を構成す
る酸化物超電導体結晶中に酸素を取り込ませてから、全
体をａ軸配向のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体層で被覆
する。 【効果】 最下層のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導薄膜の
結晶性、超電導特性を回復させ、積層膜を形成した後の
加工工程、配線工程でＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導薄膜
から酸素が抜けることがない。また、周囲の物質とＹ1B
a2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導薄膜との熱膨張率の差による歪
も吸収される。
3Ｏ7-X酸化物超電導薄膜上に、SrTiＯ3 絶縁体膜および
第２のｃ軸配向のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導薄膜を積
層した後、いわゆるパターニング加工を行って、最も下
層の酸化物超電導薄膜の側面が露出したらＯ2 および／
またはＯ3 雰囲気で加熱し、酸化物超電導薄膜を構成す
る酸化物超電導体結晶中に酸素を取り込ませてから、全
体をａ軸配向のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体層で被覆
する。 【効果】 最下層のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導薄膜の
結晶性、超電導特性を回復させ、積層膜を形成した後の
加工工程、配線工程でＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導薄膜
から酸素が抜けることがない。また、周囲の物質とＹ1B
a2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導薄膜との熱膨張率の差による歪
も吸収される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導装置の作製方法
に関する。より詳細には、基板上に形成された酸化物超
電導薄膜上に、非超電導体薄膜、半導体薄膜等他の薄膜
を積層して超電導装置を作製する方法に関する。
に関する。より詳細には、基板上に形成された酸化物超
電導薄膜上に、非超電導体薄膜、半導体薄膜等他の薄膜
を積層して超電導装置を作製する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】酸化物超電導体を超電導装置に使用する
場合、酸化物超電導体を薄膜化し、積層することが必要
となる。例えば、トンネル型ジョセフソン接合と称され
る超電導体−絶縁体−超電導体接合を酸化物超電導体を
使用して実現する場合、第１の酸化物超電導薄膜、非超
電導体薄膜および第２の酸化物超電導薄膜を順次積層し
なければならない。
場合、酸化物超電導体を薄膜化し、積層することが必要
となる。例えば、トンネル型ジョセフソン接合と称され
る超電導体−絶縁体−超電導体接合を酸化物超電導体を
使用して実現する場合、第１の酸化物超電導薄膜、非超
電導体薄膜および第２の酸化物超電導薄膜を順次積層し
なければならない。
【０００３】トンネル型ジョセフソン接合においては、
非超電導体の厚さは、超電導体のコヒーレンス長によっ
て決まる。酸化物超電導体は、コヒーレンス長が非常に
短いため、酸化物超電導体を使用したトンネル型ジョセ
フソン接合では、非超電導体薄膜の厚さは数nm程度にし
なければならないとされている。
非超電導体の厚さは、超電導体のコヒーレンス長によっ
て決まる。酸化物超電導体は、コヒーレンス長が非常に
短いため、酸化物超電導体を使用したトンネル型ジョセ
フソン接合では、非超電導体薄膜の厚さは数nm程度にし
なければならないとされている。
【０００４】一方、素子としての特性を考慮すると、上
記の各薄膜は結晶性がよくなければならない。即ち、全
ての薄膜が単結晶であることが好ましく、いずれかの薄
膜が多結晶またはアモルファスである場合には、ジョセ
フソン素子の性能は安定しない。
記の各薄膜は結晶性がよくなければならない。即ち、全
ての薄膜が単結晶であることが好ましく、いずれかの薄
膜が多結晶またはアモルファスである場合には、ジョセ
フソン素子の性能は安定しない。
【０００５】結晶性のよい薄膜が要求されるのは、上記
のトンネル型ジョセフソン素子に限られるわけではな
く、酸化物超電導体と半導体を組み合わせた超電導トラ
ンジスタ等の素子でも同様である。しかしながら、酸化
物超電導薄膜は空気に触れると表面から約１nm程度の部
分は、超電導性、結晶性ともに消失する。通常、酸化物
超電導薄膜上に他の薄膜を積層する場合には、異なる成
膜装置を使用するので、搬送の際に酸化物超電導薄膜が
空気に触れることが避けられなかった。そのため、従来
は、酸化物超電導薄膜上に他の薄膜を積層する前に、酸
化物超電導薄膜を１×10-9Torr程度の超高真空中で約70
0 ℃まで加熱する熱処理を行っていた。
のトンネル型ジョセフソン素子に限られるわけではな
く、酸化物超電導体と半導体を組み合わせた超電導トラ
ンジスタ等の素子でも同様である。しかしながら、酸化
物超電導薄膜は空気に触れると表面から約１nm程度の部
分は、超電導性、結晶性ともに消失する。通常、酸化物
超電導薄膜上に他の薄膜を積層する場合には、異なる成
膜装置を使用するので、搬送の際に酸化物超電導薄膜が
空気に触れることが避けられなかった。そのため、従来
は、酸化物超電導薄膜上に他の薄膜を積層する前に、酸
化物超電導薄膜を１×10-9Torr程度の超高真空中で約70
0 ℃まで加熱する熱処理を行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の熱処理を行った
酸化物超電導薄膜は、表面の結晶性が改善され、その上
に積層する薄膜をエピタキシャル成長させることができ
る。しかしながら、上記のように高真空中で酸化物超電
導薄膜を加熱すると、薄膜を構成している酸化物超電導
体結晶中の酸素が失われ、薄膜の超電導特性が悪化した
り、薄膜が超電導性を示さなくなる。
酸化物超電導薄膜は、表面の結晶性が改善され、その上
に積層する薄膜をエピタキシャル成長させることができ
る。しかしながら、上記のように高真空中で酸化物超電
導薄膜を加熱すると、薄膜を構成している酸化物超電導
体結晶中の酸素が失われ、薄膜の超電導特性が悪化した
り、薄膜が超電導性を示さなくなる。
【０００７】一方、酸素中で熱処理を行うと、薄膜の超
電導特性に問題が生じることはないが、薄膜表面の結晶
性は改善されない。そのために、酸化物超電導薄膜上に
他の薄膜を積層してから、酸素またはオゾン中で熱処理
する方法も考えられている。しかしながら、このような
方法で酸化物超電導薄膜を処理した場合でも、その後の
工程で酸化物超電導薄膜が加熱された場合に、酸化物超
電導体結晶中の酸素が再び失われることがある。
電導特性に問題が生じることはないが、薄膜表面の結晶
性は改善されない。そのために、酸化物超電導薄膜上に
他の薄膜を積層してから、酸素またはオゾン中で熱処理
する方法も考えられている。しかしながら、このような
方法で酸化物超電導薄膜を処理した場合でも、その後の
工程で酸化物超電導薄膜が加熱された場合に、酸化物超
電導体結晶中の酸素が再び失われることがある。
【０００８】そこで、本発明の目的は、上記従来技術の
問題点を解決して、酸化物超電導薄膜の超電導特性を損
なわずに特性の優れた超電導装置を作製する方法を提供
することにある。
問題点を解決して、酸化物超電導薄膜の超電導特性を損
なわずに特性の優れた超電導装置を作製する方法を提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、基板上
に形成された特定の配向性を有する酸化物超電導体結晶
で構成された酸化物超電導薄膜と、該酸化物超電導薄膜
上に積層された他の薄膜とを有する超電導装置を作製す
る方法において、前記酸化物超電導薄膜表面上に他の薄
膜を積層し、次いで前記酸化物超電導薄膜の側面が露出
する加工を行った後、全体をＯ2 雰囲気および／または
Ｏ3 雰囲気で加熱して前記酸化物超電導薄膜を構成する
酸化物超電導体結晶中に酸素を取り込ませてから、全体
を前記酸化物超電導薄膜を構成する酸化物超電導体結晶
とは配向性が異なる酸化物超電導体結晶で構成された酸
化物超電導体層で被覆する工程を含むことを特徴とする
超電導装置の作製方法が提供される。
に形成された特定の配向性を有する酸化物超電導体結晶
で構成された酸化物超電導薄膜と、該酸化物超電導薄膜
上に積層された他の薄膜とを有する超電導装置を作製す
る方法において、前記酸化物超電導薄膜表面上に他の薄
膜を積層し、次いで前記酸化物超電導薄膜の側面が露出
する加工を行った後、全体をＯ2 雰囲気および／または
Ｏ3 雰囲気で加熱して前記酸化物超電導薄膜を構成する
酸化物超電導体結晶中に酸素を取り込ませてから、全体
を前記酸化物超電導薄膜を構成する酸化物超電導体結晶
とは配向性が異なる酸化物超電導体結晶で構成された酸
化物超電導体層で被覆する工程を含むことを特徴とする
超電導装置の作製方法が提供される。
【００１０】
【作用】本発明の方法は、基板上に形成された、特定の
配向性を有する酸化物超電導薄膜上に、他の薄膜、例え
ばMgＯ、SrTiＯ3 等の絶縁体膜、Si等の半導体膜を積層
して超電導装置を作製する場合に、各種薄膜を積層した
後、いわゆるパターニング加工を行って、最も下層の酸
化物超電導薄膜の側面が露出したらＯ2 および／または
Ｏ3 雰囲気で加熱し、酸化物超電導薄膜を構成する酸化
物超電導体結晶中に酸素を取り込ませてから、配向性が
異なる酸化物超電導体層で被覆するところにその主要な
特徴がある。
配向性を有する酸化物超電導薄膜上に、他の薄膜、例え
ばMgＯ、SrTiＯ3 等の絶縁体膜、Si等の半導体膜を積層
して超電導装置を作製する場合に、各種薄膜を積層した
後、いわゆるパターニング加工を行って、最も下層の酸
化物超電導薄膜の側面が露出したらＯ2 および／または
Ｏ3 雰囲気で加熱し、酸化物超電導薄膜を構成する酸化
物超電導体結晶中に酸素を取り込ませてから、配向性が
異なる酸化物超電導体層で被覆するところにその主要な
特徴がある。
【００１１】本発明の方法は、結晶中の酸素が失われて
超電導特性が劣化した酸化物超電導薄膜に対して特に有
効である。具体的には、空気に触れる等して、表面の結
晶性が劣化した酸化物超電導薄膜を高真空中で加熱処理
して表面の結晶性を回復させ、その上に他の薄膜をエピ
タキシャル成長させて超電導装置を作製する場合等に有
効である。
超電導特性が劣化した酸化物超電導薄膜に対して特に有
効である。具体的には、空気に触れる等して、表面の結
晶性が劣化した酸化物超電導薄膜を高真空中で加熱処理
して表面の結晶性を回復させ、その上に他の薄膜をエピ
タキシャル成長させて超電導装置を作製する場合等に有
効である。
【００１２】本発明の方法は、いわゆるパターニングで
露出した側面から薄膜の内部に酸素を供給するので、本
発明の方法で作製する超電導装置においては、酸化物超
電導薄膜の中心部まで十分酸素が供給され得る形状でな
ければならない。例えば、平面形が矩形である場合に
は、酸化物超電導薄膜の露出している側面（通常は対向
している）間の幅は、１〜３μｍ程度以下であることが
好ましい。しかしながら、上記の寸法は、電子デバイス
としては極めて一般的な寸法であるので、本発明の方法
を適用可能な超電導装置には、寸法の制限は事実上な
い。
露出した側面から薄膜の内部に酸素を供給するので、本
発明の方法で作製する超電導装置においては、酸化物超
電導薄膜の中心部まで十分酸素が供給され得る形状でな
ければならない。例えば、平面形が矩形である場合に
は、酸化物超電導薄膜の露出している側面（通常は対向
している）間の幅は、１〜３μｍ程度以下であることが
好ましい。しかしながら、上記の寸法は、電子デバイス
としては極めて一般的な寸法であるので、本発明の方法
を適用可能な超電導装置には、寸法の制限は事実上な
い。
【００１３】一方、酸化物超電導体は、結晶のｃ軸に垂
直な方向に酸素が動き易い。即ち、結晶中の酸素が失わ
れる場合も、結晶中に酸素が拡散していって取り込まれ
る場合も、主にこの方向に酸素が動く。従って、本発明
の方法ではｃ軸配向の酸化物超電導薄膜を使用して超電
導装置を作製することが好ましい。
直な方向に酸素が動き易い。即ち、結晶中の酸素が失わ
れる場合も、結晶中に酸素が拡散していって取り込まれ
る場合も、主にこの方向に酸素が動く。従って、本発明
の方法ではｃ軸配向の酸化物超電導薄膜を使用して超電
導装置を作製することが好ましい。
【００１４】本発明の方法においては、加熱温度は400
〜500℃が好ましく、Ｏ2 雰囲気で処理する場合にはＯ
2 分圧は５Torr以上、Ｏ3 雰囲気で処理する場合には、
Ｏ3 分圧は0.1Torr 以上が好ましい。加熱温度が400 ℃
未満では、酸化物超電導薄膜が十分酸素を取り込むこと
ができず、500 ℃を超えると、隣接する薄膜間で拡散が
起こったりするためである。また、Ｏ2 分圧、Ｏ3 分圧
は、加熱温度と密接な関係がある。一般に加熱温度が高
い場合には、Ｏ2 分圧、Ｏ3 分圧は共に高くしなければ
ならない。例えばＯ2 雰囲気において加熱温度400 ℃で
は、Ｏ2 分圧５〜20Torrが好ましいが、加熱温度500 ℃
で処理する場合、Ｏ2 分圧が10Torr未満では酸化物超電
導薄膜を十分酸化できない。また、Ｏ3 雰囲気において
加熱温度500 ℃で処理する場合には、Ｏ3 分圧が10ｍTo
rr未満では酸化物超電導薄膜を十分酸化できない。
〜500℃が好ましく、Ｏ2 雰囲気で処理する場合にはＯ
2 分圧は５Torr以上、Ｏ3 雰囲気で処理する場合には、
Ｏ3 分圧は0.1Torr 以上が好ましい。加熱温度が400 ℃
未満では、酸化物超電導薄膜が十分酸素を取り込むこと
ができず、500 ℃を超えると、隣接する薄膜間で拡散が
起こったりするためである。また、Ｏ2 分圧、Ｏ3 分圧
は、加熱温度と密接な関係がある。一般に加熱温度が高
い場合には、Ｏ2 分圧、Ｏ3 分圧は共に高くしなければ
ならない。例えばＯ2 雰囲気において加熱温度400 ℃で
は、Ｏ2 分圧５〜20Torrが好ましいが、加熱温度500 ℃
で処理する場合、Ｏ2 分圧が10Torr未満では酸化物超電
導薄膜を十分酸化できない。また、Ｏ3 雰囲気において
加熱温度500 ℃で処理する場合には、Ｏ3 分圧が10ｍTo
rr未満では酸化物超電導薄膜を十分酸化できない。
【００１５】本発明の方法では、上記のように酸化物超
電導薄膜に酸素を取り込ませた後に全体をこの酸化物超
電導薄膜とは配向性が異なる酸化物超電導体層で被覆す
る。上記のように、例えばｃ軸配向の酸化物超電導体結
晶で構成された酸化物超電導薄膜を使用して、本発明の
方法で超電導装置を作製する場合には、この酸化物超電
導体層はａ軸配向の酸化物超電導体結晶で構成されてい
ることが好ましい。また、この酸化物超電導体層の厚さ
は10〜50nmが好ましい。
電導薄膜に酸素を取り込ませた後に全体をこの酸化物超
電導薄膜とは配向性が異なる酸化物超電導体層で被覆す
る。上記のように、例えばｃ軸配向の酸化物超電導体結
晶で構成された酸化物超電導薄膜を使用して、本発明の
方法で超電導装置を作製する場合には、この酸化物超電
導体層はａ軸配向の酸化物超電導体結晶で構成されてい
ることが好ましい。また、この酸化物超電導体層の厚さ
は10〜50nmが好ましい。
【００１６】上述のように、酸化物超電導体結晶中の酸
素は、ｃ軸に垂直な方向に動き易く、ｃ軸に平行な方向
にはほとんど動かない。ａ軸配向の酸化物超電導体層で
被覆された酸化物超電導薄膜を構成するｃ軸配向の酸化
物超電導体結晶中の酸素は、ａ軸配向の酸化物超電導体
層を通過することがないので、ｃ軸配向の酸化物超電導
体結晶中から抜けることがない。一方、酸化物超電導薄
膜中に周囲の物質から不純物が入り込むことも阻止され
る。
素は、ｃ軸に垂直な方向に動き易く、ｃ軸に平行な方向
にはほとんど動かない。ａ軸配向の酸化物超電導体層で
被覆された酸化物超電導薄膜を構成するｃ軸配向の酸化
物超電導体結晶中の酸素は、ａ軸配向の酸化物超電導体
層を通過することがないので、ｃ軸配向の酸化物超電導
体結晶中から抜けることがない。一方、酸化物超電導薄
膜中に周囲の物質から不純物が入り込むことも阻止され
る。
【００１７】さらに、酸化物超電導体結晶はｃ軸方向に
変形し易いので、酸化物超電導薄膜と周囲の物質との熱
膨張率の差による歪もａ軸配向の酸化物超電導体層で吸
収される。従って、本発明に従えば、酸素を取り込んだ
酸化物超電導薄膜が、後の工程で加熱されたりしても、
酸化物超電導薄膜の特性は維持され、本発明の方法で作
製される超電導装置は、酸化物超電導薄膜の優れた特性
がそのまま活かされた高性能なものになる。
変形し易いので、酸化物超電導薄膜と周囲の物質との熱
膨張率の差による歪もａ軸配向の酸化物超電導体層で吸
収される。従って、本発明に従えば、酸素を取り込んだ
酸化物超電導薄膜が、後の工程で加熱されたりしても、
酸化物超電導薄膜の特性は維持され、本発明の方法で作
製される超電導装置は、酸化物超電導薄膜の優れた特性
がそのまま活かされた高性能なものになる。
【００１８】また、上記のａ軸配向の酸化物超電導体層
はスパッタリング法等で形成できるが、その場合の形成
温度（一般に基板温度である）は、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ酸化
物超電導体の場合で約650 ℃である。従って、本発明の
方法では、上記の酸化物超電導薄膜に酸素を取り込ませ
る処理の後、連続して、基板温度を上昇させてａ軸配向
の酸化物超電導体層を形成することが好ましい。
はスパッタリング法等で形成できるが、その場合の形成
温度（一般に基板温度である）は、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ酸化
物超電導体の場合で約650 ℃である。従って、本発明の
方法では、上記の酸化物超電導薄膜に酸素を取り込ませ
る処理の後、連続して、基板温度を上昇させてａ軸配向
の酸化物超電導体層を形成することが好ましい。
【００１９】本発明の方法は、任意の酸化物超電導体に
適用できるが、Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X系酸化物超電導体は安定
的に高品質の結晶性のよい薄膜が得られるので好まし
い。また、Bi2Sr2Ca2Cu3Ｏx 系酸化物超電導体は、特に
その超電導臨界温度Ｔc が高いので好ましい。
適用できるが、Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X系酸化物超電導体は安定
的に高品質の結晶性のよい薄膜が得られるので好まし
い。また、Bi2Sr2Ca2Cu3Ｏx 系酸化物超電導体は、特に
その超電導臨界温度Ｔc が高いので好ましい。
【００２０】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。
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。
【００２１】
【実施例】本発明の方法でMgＯ基板上に第１の酸化物超
電導薄膜、SrTiＯ3 薄膜、第２の酸化物超電導薄膜を順
に積層し、超電導装置を作製した。図１および図２を参
照して、その手順を説明する。
電導薄膜、SrTiＯ3 薄膜、第２の酸化物超電導薄膜を順
に積層し、超電導装置を作製した。図１および図２を参
照して、その手順を説明する。
【００２２】まず、MgＯ基板４の（１００）面上に、ス
パッタリング法により、第１の超電導体層１となるＹ1B
a2Cu3Ｏ7-X超電導薄膜を形成した。主な成膜条件を以下
に示す。
パッタリング法により、第１の超電導体層１となるＹ1B
a2Cu3Ｏ7-X超電導薄膜を形成した。主な成膜条件を以下
に示す。
【００２３】次に、この酸化物超電導薄膜を形成したMg
Ｏ基板を真空蒸着装置に移動し、以下の条件で処理し、
表面の結晶性を回復させた。
Ｏ基板を真空蒸着装置に移動し、以下の条件で処理し、
表面の結晶性を回復させた。
【００２４】上記の処理の後、基板温度が400 ℃になる
まで放冷し、酸化物超電導薄膜上に絶縁体層３となるSr
TiＯ3 薄膜をイオンビームスパッタリング法で形成し
た。
まで放冷し、酸化物超電導薄膜上に絶縁体層３となるSr
TiＯ3 薄膜をイオンビームスパッタリング法で形成し
た。
【００２５】さらに、このSrTiＯ3 薄膜３上に第２の超
電導体層２となるＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X超電導薄膜をレーザア
ブレーション法で形成した。主な成膜条件を以下に示
す。
電導体層２となるＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X超電導薄膜をレーザア
ブレーション法で形成した。主な成膜条件を以下に示
す。
【００２６】図１(a)に、上記の手順で３層を積層した
状態を示す。上記の熱処理の影響で第２の超電導体層２
を構成する酸化物超電導体がＹ1Ba2Cu3Ｏ6.9であるのに
対し、第１の超電導体層１を構成する酸化物超電導体
は、Ｙ1Ba2Cu3Ｏ6.4となっていた。また、第１の超電導
体層１および第２の超電導体層２は、ｃ軸配向の結晶で
構成され、SrTiＯ3 層３はほぼ単結晶であった。
状態を示す。上記の熱処理の影響で第２の超電導体層２
を構成する酸化物超電導体がＹ1Ba2Cu3Ｏ6.9であるのに
対し、第１の超電導体層１を構成する酸化物超電導体
は、Ｙ1Ba2Cu3Ｏ6.4となっていた。また、第１の超電導
体層１および第２の超電導体層２は、ｃ軸配向の結晶で
構成され、SrTiＯ3 層３はほぼ単結晶であった。
【００２７】次に、第１の超電導体層１、SrTiＯ3 層３
および第２の超電導体層２の３層を積層したものを、フ
ォトリソグラフィとArイオンエッチングにより加工し、
図１(b)に示すよう幅１μｍの線状とした。このように
加工した後、酸素雰囲気中で熱処理を行った。熱処理条
件を以下に示す。
および第２の超電導体層２の３層を積層したものを、フ
ォトリソグラフィとArイオンエッチングにより加工し、
図１(b)に示すよう幅１μｍの線状とした。このように
加工した後、酸素雰囲気中で熱処理を行った。熱処理条
件を以下に示す。
【００２８】この熱処理により、第１の超電導体層１を
構成する酸化物超電導体はＹ1Ba2Cu3Ｏ6.9となった。こ
の処理の後、図１(c)に示すようａ軸配向のＹ1Ba2Cu3Ｏ
7-X薄膜９をスパッタリング法で形成し、第１の超電導
体層１、SrTiＯ3 層３および第２の超電導体層２の３層
をａ軸配向のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X薄膜９で被覆した。主な成
膜条件を以下に示す。 ａ軸配向のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X薄膜を形成する場合の基板温
度は、約650 ℃で、圧力は10〜50ｍTorrが好ましい。
構成する酸化物超電導体はＹ1Ba2Cu3Ｏ6.9となった。こ
の処理の後、図１(c)に示すようａ軸配向のＹ1Ba2Cu3Ｏ
7-X薄膜９をスパッタリング法で形成し、第１の超電導
体層１、SrTiＯ3 層３および第２の超電導体層２の３層
をａ軸配向のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X薄膜９で被覆した。主な成
膜条件を以下に示す。 ａ軸配向のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X薄膜を形成する場合の基板温
度は、約650 ℃で、圧力は10〜50ｍTorrが好ましい。
【００２９】第１の超電導体層１、SrTiＯ3 層３および
第２の超電導体層２の３層をａ軸配向のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X
薄膜で被覆した後、図１(d)に示すよう全体の上にSiＯ
2 層５を800 nmの厚さに堆積させ、さらにレジスト６で
覆った。このレジスト膜６とSiＯ2 層５を反応性イオン
エッチングで、図１(e)に示すよう第２の超電導体層２
の表面が出るまでエッチングした。次に、図１(f)に示
すよう全体の上にAu層７を真空蒸着により形成した。Au
層７上に図２(g)に示すようレジスト膜８を上記の３層
と交差するように幅１μｍで形成した。
第２の超電導体層２の３層をａ軸配向のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X
薄膜で被覆した後、図１(d)に示すよう全体の上にSiＯ
2 層５を800 nmの厚さに堆積させ、さらにレジスト６で
覆った。このレジスト膜６とSiＯ2 層５を反応性イオン
エッチングで、図１(e)に示すよう第２の超電導体層２
の表面が出るまでエッチングした。次に、図１(f)に示
すよう全体の上にAu層７を真空蒸着により形成した。Au
層７上に図２(g)に示すようレジスト膜８を上記の３層
と交差するように幅１μｍで形成した。
【００３０】Arイオンミリングにより、第１の超電導体
層１のレジスト８に覆われていない部分が約半分の厚さ
となるまでエッチングした。さらにこの部分11にメタラ
イズ層を形成して電極とし、図２(h)に示すよう本発明
の超電導装置が完成した。完成後再び、上記本発明の方
法で作製した超電導装置の第１の超電導体層１、第２の
超電導体層２およびSrTiＯ3層３の結晶状態を確認した
ところ、いずれもほぼ単結晶の良好な結晶状態であっ
た。また、第１の超電導体層１および第２の超電導体層
２は、いずれもｃ軸配向の結晶で構成されていた。ま
た、第１および第２の超電導体層の臨界温度Ｔc はそれ
ぞれ90Ｋおよび89Ｋであった。
層１のレジスト８に覆われていない部分が約半分の厚さ
となるまでエッチングした。さらにこの部分11にメタラ
イズ層を形成して電極とし、図２(h)に示すよう本発明
の超電導装置が完成した。完成後再び、上記本発明の方
法で作製した超電導装置の第１の超電導体層１、第２の
超電導体層２およびSrTiＯ3層３の結晶状態を確認した
ところ、いずれもほぼ単結晶の良好な結晶状態であっ
た。また、第１の超電導体層１および第２の超電導体層
２は、いずれもｃ軸配向の結晶で構成されていた。ま
た、第１および第２の超電導体層の臨界温度Ｔc はそれ
ぞれ90Ｋおよび89Ｋであった。
【００３１】一方、酸素雰囲気中で熱処理する工程を含
まない従来の方法で作製したジョセフソン素子では、第
１の超電導体層１を構成する酸化物超電導体がＹ1Ba2Cu
3Ｏ6.4であり、この層は、液体窒素温度でも超電導性を
示さなかった。
まない従来の方法で作製したジョセフソン素子では、第
１の超電導体層１を構成する酸化物超電導体がＹ1Ba2Cu
3Ｏ6.4であり、この層は、液体窒素温度でも超電導性を
示さなかった。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法に従
うと、高性能なトンネル型ジョセフソン素子等の超電導
装置を酸化物超電導体の性能を活かしたまま作製するこ
とができる。本発明により、酸化物超電導体の電子デバ
イスへの応用がさらに促進される。
うと、高性能なトンネル型ジョセフソン素子等の超電導
装置を酸化物超電導体の性能を活かしたまま作製するこ
とができる。本発明により、酸化物超電導体の電子デバ
イスへの応用がさらに促進される。
【図１】本発明の方法により、超電導装置を作製する工
程を説明する図である。
程を説明する図である。
【図２】本発明の方法により、超電導装置を作製する工
程の図１から続く工程を説明する図である。
程の図１から続く工程を説明する図である。
１、２ 酸化物超電導薄膜、 ３ 絶縁体層、 ４ 基板、 ５ SiＯ2 層、 ６、８ レジスト、 ７ Au層、 ９ 酸化物超電導体層
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 基板上に形成された特定の配向性を有す
る酸化物超電導体結晶で構成された酸化物超電導薄膜
と、該酸化物超電導薄膜上に積層された他の薄膜とを有
する超電導装置を作製する方法において、前記酸化物超
電導薄膜表面上に他の薄膜を積層し、次いで前記酸化物
超電導薄膜の側面が露出する加工を行った後、全体をＯ
2 雰囲気および／またはＯ3 雰囲気で加熱して前記酸化
物超電導薄膜を構成する酸化物超電導体結晶中に酸素を
取り込ませてから、全体を前記酸化物超電導薄膜を構成
する酸化物超電導体結晶とは配向性が異なる酸化物超電
導体結晶で構成された酸化物超電導体層で被覆する工程
を含むことを特徴とする超電導装置の作製方法。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3188074A JP2730336B2 (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | 超電導装置の作製方法 |
| US07/730,770 US5215960A (en) | 1990-07-02 | 1991-07-16 | Method for manufacturing oxide superconducting devices |
| EP91401989A EP0467777B1 (en) | 1990-07-16 | 1991-07-16 | Method for manufacturing superconducting device composed of oxide superconductor material and superconducting device manufactured thereby |
| DE69125425T DE69125425T2 (de) | 1990-07-16 | 1991-07-16 | Verfahren zum Herstellen einer supraleitenden Einrichtung aus supraleitendem Material und dadurch hergestellte supraleitende Einrichtung |
| CA002195689A CA2195689A1 (en) | 1990-07-16 | 1991-07-16 | Superconducting device |
| CA002047139A CA2047139C (en) | 1990-07-16 | 1991-07-16 | Method for manufacturing superconducting device composed of oxide superconductor material and superconducting device manufactured thereby |
| CA002070340A CA2070340A1 (en) | 1991-07-02 | 1992-06-03 | Method for manufacturing superconducting device having a superconducting layer formed of an oxide superconductor and a nonsuperconducting layer formed on the superconducting layer |
| EP19920401841 EP0521765A3 (en) | 1991-07-02 | 1992-06-29 | Method for manufacturing superconducting device having a superconducting layer formed of an oxide superconductor and a nonsuperconducting layer formed on the superconducting layer |
| US08/230,449 US5504058A (en) | 1990-07-16 | 1994-04-20 | Oxide superconducting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3188074A JP2730336B2 (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | 超電導装置の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0513832A true JPH0513832A (ja) | 1993-01-22 |
| JP2730336B2 JP2730336B2 (ja) | 1998-03-25 |
Family
ID=16217251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3188074A Expired - Lifetime JP2730336B2 (ja) | 1990-07-02 | 1991-07-02 | 超電導装置の作製方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0521765A3 (ja) |
| JP (1) | JP2730336B2 (ja) |
| CA (1) | CA2070340A1 (ja) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01239885A (ja) * | 1988-03-22 | 1989-09-25 | Hitachi Ltd | 超電導デバイス及びその製造方法 |
| JPH0287688A (ja) * | 1988-09-26 | 1990-03-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超電導素子及びその製造方法 |
| JPH0294676A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-05 | Toshiba Corp | 超電導素子 |
| JPH02137277A (ja) * | 1988-11-17 | 1990-05-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ジョセフソン素子の製造方法 |
| JPH02181983A (ja) * | 1989-01-09 | 1990-07-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超伝導トンネル接合素子 |
| JPH02209777A (ja) * | 1989-02-09 | 1990-08-21 | Seiko Epson Corp | トンネル接合素子の形成法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2047139C (en) * | 1990-07-16 | 1997-12-09 | Mitsuchika Saitoh | Method for manufacturing superconducting device composed of oxide superconductor material and superconducting device manufactured thereby |
-
1991
- 1991-07-02 JP JP3188074A patent/JP2730336B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-06-03 CA CA002070340A patent/CA2070340A1/en not_active Abandoned
- 1992-06-29 EP EP19920401841 patent/EP0521765A3/en not_active Withdrawn
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01239885A (ja) * | 1988-03-22 | 1989-09-25 | Hitachi Ltd | 超電導デバイス及びその製造方法 |
| JPH0287688A (ja) * | 1988-09-26 | 1990-03-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超電導素子及びその製造方法 |
| JPH0294676A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-05 | Toshiba Corp | 超電導素子 |
| JPH02137277A (ja) * | 1988-11-17 | 1990-05-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ジョセフソン素子の製造方法 |
| JPH02181983A (ja) * | 1989-01-09 | 1990-07-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超伝導トンネル接合素子 |
| JPH02209777A (ja) * | 1989-02-09 | 1990-08-21 | Seiko Epson Corp | トンネル接合素子の形成法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2070340A1 (en) | 1993-01-03 |
| JP2730336B2 (ja) | 1998-03-25 |
| EP0521765A3 (en) | 1993-03-31 |
| EP0521765A2 (en) | 1993-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5215960A (en) | Method for manufacturing oxide superconducting devices | |
| US5422497A (en) | Superconducting device having layered structure composed of oxide thin film and insulator thin film | |
| US5354734A (en) | Method for manufacturing an artificial grain boundary type Josephson junction device | |
| JPH05335638A (ja) | ジョセフソン接合構造体およびその作製方法 | |
| JPH03259576A (ja) | ジョセフソン接合 | |
| JP3189403B2 (ja) | 超電導接合を有する素子およびその作製方法 | |
| EP0508844B1 (en) | Superconducting thin film having at least one isolated superconducting region formed of oxide superconductor material and method for manufacturing the same | |
| US5607900A (en) | Process for cleaning a surface of thin film of oxide superconductor | |
| US5646096A (en) | Process for fabrication superconducting wiring lines | |
| JP2730336B2 (ja) | 超電導装置の作製方法 | |
| JPH0769788A (ja) | 酸化物超電導体薄膜の形成方法 | |
| KR100235799B1 (ko) | 산화물 초전도체를 이용한 초전도 접합형성방법 | |
| JPH05190926A (ja) | 超電導装置の作製方法およびこの方法による超電導装置 | |
| JP2908346B2 (ja) | 超電導構造体 | |
| JP2819871B2 (ja) | 超電導装置の作製方法 | |
| JP2773455B2 (ja) | 積層膜の作製方法 | |
| JPH0473976A (ja) | 超電導装置の作製方法 | |
| CA2047413C (en) | Superconducting device having layered structure composed of oxide superconductor thin film and insulator thin film and method for manufacturing the same | |
| JP2773456B2 (ja) | 積層膜の作製方法 | |
| JP2883464B2 (ja) | 酸化物超電導薄膜上に異なる材料の薄膜を積層する方法 | |
| JPH01101677A (ja) | 電子装置 | |
| JPH05208899A (ja) | 性状が異なる領域を有する酸化物超電導薄膜と作製方法 | |
| JP2773453B2 (ja) | 酸化物超電導薄膜を積層する方法 | |
| JP2710870B2 (ja) | 酸化物超電導薄膜上に異なる材料の薄膜を積層する方法 | |
| JP2691065B2 (ja) | 超電導素子および作製方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19971118 |