JPH0779021A - 成膜用基板に段差を形成する方法 - Google Patents
成膜用基板に段差を形成する方法Info
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- JPH0779021A JPH0779021A JP5348838A JP34883893A JPH0779021A JP H0779021 A JPH0779021 A JP H0779021A JP 5348838 A JP5348838 A JP 5348838A JP 34883893 A JP34883893 A JP 34883893A JP H0779021 A JPH0779021 A JP H0779021A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 基板の成膜面の一部にNbでマスクを形成し、
Arイオンミリングによりエッチングして段差を設ける。
Nbマスクを除去した後、Arイオンミリングで劣化した表
面をウェットエッチング、低加速電圧のArイオンミリン
グで除去または熱処理により改善する。この段差を設け
た基板上に、Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導薄膜を成膜し
て、段差型ジョセフソン接合素子を作製する。 【効果】 エッチングにより劣化した成膜面表面を除去
または改善し、結晶性の優れた表面を成膜面とするので
高品質の酸化物超電導薄膜を成膜することができる。
Arイオンミリングによりエッチングして段差を設ける。
Nbマスクを除去した後、Arイオンミリングで劣化した表
面をウェットエッチング、低加速電圧のArイオンミリン
グで除去または熱処理により改善する。この段差を設け
た基板上に、Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導薄膜を成膜し
て、段差型ジョセフソン接合素子を作製する。 【効果】 エッチングにより劣化した成膜面表面を除去
または改善し、結晶性の優れた表面を成膜面とするので
高品質の酸化物超電導薄膜を成膜することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、成膜用基板に段差を形
成する方法に関する。より詳細には、酸化物超電導薄膜
を使用した超電導装置等に使用する、成膜用基板の成膜
面に段差を形成する方法に関する。
成する方法に関する。より詳細には、酸化物超電導薄膜
を使用した超電導装置等に使用する、成膜用基板の成膜
面に段差を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】酸化物超電導体は、従来の金属系超電導
体に比較して臨界温度が高く、実用性がより高いと考え
られている。例えば、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系酸化物超電導体
の臨界温度は80Ｋ以上であり、Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系酸
化物超電導体およびTl−Ba−Ca−Cu−Ｏ系酸化物超電導
体の臨界温度は 100Ｋ以上と発表されている。また、酸
化物超電導体は、超電導特性以外にも金属系超電導体に
ない性質を有するので、その性質を利用して微細な加工
を行わずに超電導素子を作製することが研究されてい
る。
体に比較して臨界温度が高く、実用性がより高いと考え
られている。例えば、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系酸化物超電導体
の臨界温度は80Ｋ以上であり、Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系酸
化物超電導体およびTl−Ba−Ca−Cu−Ｏ系酸化物超電導
体の臨界温度は 100Ｋ以上と発表されている。また、酸
化物超電導体は、超電導特性以外にも金属系超電導体に
ない性質を有するので、その性質を利用して微細な加工
を行わずに超電導素子を作製することが研究されてい
る。
【０００３】図１に、酸化物超電導体独特の性質を利用
したジョセフソン接合素子を示す。図１は、いわゆる段
差型のジョセフソン接合素子の断面図である。図１のジ
ョセフソン接合素子は、段差23が形成された成膜面を有
する絶縁体基板２上に成膜された酸化物超電導薄膜１で
主に構成されている。酸化物超電導薄膜１の段差23上の
部分13は、その部分だけ結晶方向が異なるので、成膜面
21上の部分11および成膜面22上の部分12との間にそれぞ
れ結晶粒界51および52が形成されている。この結晶粒界
が、ジョセフソン接合の弱結合を構成する。
したジョセフソン接合素子を示す。図１は、いわゆる段
差型のジョセフソン接合素子の断面図である。図１のジ
ョセフソン接合素子は、段差23が形成された成膜面を有
する絶縁体基板２上に成膜された酸化物超電導薄膜１で
主に構成されている。酸化物超電導薄膜１の段差23上の
部分13は、その部分だけ結晶方向が異なるので、成膜面
21上の部分11および成膜面22上の部分12との間にそれぞ
れ結晶粒界51および52が形成されている。この結晶粒界
が、ジョセフソン接合の弱結合を構成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来、上記のジョセフ
ソン素子を作製する場合、絶縁体基板２の成膜面の加工
は、Arイオンミリング、反応性イオンエッチング、スパ
ッタエッチング等の物理的エッチング法により行うこと
が一般的であった。しかしながら、成膜面のエッチング
された部分は、表面の結晶性が劣化してその上に高品質
の酸化物超電導薄膜を成膜することができないことがあ
る。
ソン素子を作製する場合、絶縁体基板２の成膜面の加工
は、Arイオンミリング、反応性イオンエッチング、スパ
ッタエッチング等の物理的エッチング法により行うこと
が一般的であった。しかしながら、成膜面のエッチング
された部分は、表面の結晶性が劣化してその上に高品質
の酸化物超電導薄膜を成膜することができないことがあ
る。
【０００５】そこで本発明の目的は、上記従来技術の問
題点を解決した成膜用基板に段差を形成する方法を提供
することにある。
題点を解決した成膜用基板に段差を形成する方法を提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、成膜用
基板の成膜面の一部をエッチングし、該成膜面に段差を
形成する方法において、エッチングを行い前記段差を形
成する工程と、該エッチングにより劣化した基板成膜面
の表面を除去または改善する工程とを含むことを特徴と
する方法が提供される。
基板の成膜面の一部をエッチングし、該成膜面に段差を
形成する方法において、エッチングを行い前記段差を形
成する工程と、該エッチングにより劣化した基板成膜面
の表面を除去または改善する工程とを含むことを特徴と
する方法が提供される。
【０００７】
【作用】本発明の方法は、エッチングで基板成膜面に段
差を形成し、さらにこのエッチングにより劣化した成膜
面の表面部分を除去または改善するところにその主要な
特徴がある。
差を形成し、さらにこのエッチングにより劣化した成膜
面の表面部分を除去または改善するところにその主要な
特徴がある。
【０００８】本発明の方法では、基板成膜面のエッチン
グにより劣化した表面部分を除去して、結晶性に優れた
清浄な面を露出させたり、劣化した表面部分の結晶性を
回復させるので、本発明の方法で加工した基板上には高
品質の酸化物超電導薄膜を成膜することができる。
グにより劣化した表面部分を除去して、結晶性に優れた
清浄な面を露出させたり、劣化した表面部分の結晶性を
回復させるので、本発明の方法で加工した基板上には高
品質の酸化物超電導薄膜を成膜することができる。
【０００９】本発明の方法では、以下に示す工程を単独
で実行するか、または組み合わせて実行して、エッチン
グ後の基板表面の改質を行う。 エッチング後の基板を熱処理して表面の劣化した部
分を再結晶させる工程。 エッチング後の基板を通常よりも低い加速電圧でイ
オンミリングして劣化した成膜面の表面部分を除去する
工程。 エッチング後の基板をさらにウェットエッチングし
て劣化した成膜面の表面を除去する工程。
で実行するか、または組み合わせて実行して、エッチン
グ後の基板表面の改質を行う。 エッチング後の基板を熱処理して表面の劣化した部
分を再結晶させる工程。 エッチング後の基板を通常よりも低い加速電圧でイ
オンミリングして劣化した成膜面の表面部分を除去する
工程。 エッチング後の基板をさらにウェットエッチングし
て劣化した成膜面の表面を除去する工程。
【００１０】本発明の方法は、MgＯ、ＹＳＺ、SrTi
Ｏ3 、NdGaＯ3 、LaAlＯ3 等の酸化物単結晶基板に対
し、適用することが好ましい。これらの基板は、いずれ
も酸化物超電導薄膜をエピタキシャル成長させるのに適
しており、また本発明の方法を実施するために必要な性
質を備えている。
Ｏ3 、NdGaＯ3 、LaAlＯ3 等の酸化物単結晶基板に対
し、適用することが好ましい。これらの基板は、いずれ
も酸化物超電導薄膜をエピタキシャル成長させるのに適
しており、また本発明の方法を実施するために必要な性
質を備えている。
【００１１】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すぎ
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すぎ
ず、本発明の技術的範囲をなんら制限するものではな
い。
【００１２】
実施例１ 本発明の方法により、基板の成膜面に段差を形成し、そ
の成膜面上に酸化物超電導薄膜を成膜してジョセフソン
接合素子を作製した。まず、基板の成膜面上に厚さ 100
nmのNb薄膜をスパッタリング法または真空蒸着法により
形成した。これをフォトリソグラフィー法により所望の
パターンに加工した。NbのパターニングはＣＦ4 プラズ
マにより行った。
の成膜面上に酸化物超電導薄膜を成膜してジョセフソン
接合素子を作製した。まず、基板の成膜面上に厚さ 100
nmのNb薄膜をスパッタリング法または真空蒸着法により
形成した。これをフォトリソグラフィー法により所望の
パターンに加工した。NbのパターニングはＣＦ4 プラズ
マにより行った。
【００１３】次に上記のマスクを形成した基板の成膜面
の露出している部分をArイオンミリングで 200nmエッチ
ングし、基板段差の形成を行った。ミリング条件は加速
電圧600Ｖ、電流200ｍＡ、圧力１×10-4Torr、ミリング
時間15分であった。エッチング後、NbマスクをＣＦ4 プ
ラズマにより完全に除去した。
の露出している部分をArイオンミリングで 200nmエッチ
ングし、基板段差の形成を行った。ミリング条件は加速
電圧600Ｖ、電流200ｍＡ、圧力１×10-4Torr、ミリング
時間15分であった。エッチング後、NbマスクをＣＦ4 プ
ラズマにより完全に除去した。
【００１４】成膜面に段差を形成した上記の基板を、高
真空中または酸素雰囲気中で高温に加熱する熱処理を行
った。以下に熱処理の条件を示す。
真空中または酸素雰囲気中で高温に加熱する熱処理を行
った。以下に熱処理の条件を示す。
【００１５】
【表１】 基板材料 雰囲気 圧力 加熱温度 処理時間 MgＯ 酸素 0.5〜１気圧 1000℃以上 １時間以上 (1100〜1200℃） (２〜３時間） ＹＳＺ 酸素 0.1〜0.3 気圧 1000℃以上 ２時間以上 (1150〜1250℃） (３〜４時間） SrTiＯ3 高真空 10-6Torr以下 1000℃以上 ３分間以上 (1050〜1250℃） (５〜10分間） NdGaＯ3 高真空 10-6Torr以下 1000℃以上 ５分間以上 (1050〜1150℃） (７〜10分間） LaAlＯ3 高真空 10-6Torr以下 1000℃以上 ３分間以上 (1000〜1150℃） (５〜７分間） 注：かっこ内はそれぞれ好ましい条件を示す。
【００１６】上記の処理を施した基板について処理前後
での基板表面の結晶状態を高速電子線回折法により調べ
た。図２(a) はSrTiＯ3 についてArイオンミリングを行
った部分の熱処理前の基板の回析パターンである。ハロ
ーパターンであり、基板表面から10nm程度結晶性が壊
れ、非結晶状態となっていることが分かる。一方、図２
(b) は熱処理後の同一基板の同一部分の回析パターンで
あり、ストリークパターンが得られており、結晶性が回
復し、表面状態も良好であることが示されている。Mg
Ｏ、ＹＳＺ、NdGaＯ3 の基板についても同様の結果が得
られ、本発明による熱処理の効果が示された。
での基板表面の結晶状態を高速電子線回折法により調べ
た。図２(a) はSrTiＯ3 についてArイオンミリングを行
った部分の熱処理前の基板の回析パターンである。ハロ
ーパターンであり、基板表面から10nm程度結晶性が壊
れ、非結晶状態となっていることが分かる。一方、図２
(b) は熱処理後の同一基板の同一部分の回析パターンで
あり、ストリークパターンが得られており、結晶性が回
復し、表面状態も良好であることが示されている。Mg
Ｏ、ＹＳＺ、NdGaＯ3 の基板についても同様の結果が得
られ、本発明による熱処理の効果が示された。
【００１７】さらに、上記の熱処理を施した基板上に、
厚さ200nm のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体薄膜を成膜
した。Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体薄膜の成膜方法と
しては、スパッタリング法、ＭＢＥ法、真空蒸着法、Ｃ
ＶＤ法、レーザアブレーション法等任意の方法が使用可
能である。レーザアブレーション法で成膜を行う際の主
要な成膜条件を以下に示す。
厚さ200nm のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体薄膜を成膜
した。Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体薄膜の成膜方法と
しては、スパッタリング法、ＭＢＥ法、真空蒸着法、Ｃ
ＶＤ法、レーザアブレーション法等任意の方法が使用可
能である。レーザアブレーション法で成膜を行う際の主
要な成膜条件を以下に示す。
【００１８】
【表２】 基板表面温度 700℃ 雰囲気 酸素 圧力 400ｍTorr レーザエネルギー強度 0.4Ｊ／パルス レーザエネルギー密度 2.0Ｊ／cm2 レーザ繰り返しレート 5 Hz
【００１９】上記本発明の方法で段差を形成された基板
成膜面上に成膜されたＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体薄
膜では、段差の上下の部分がそれぞれ一様なｃ軸配向の
Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体結晶で形成されていた。
また、段差の上下の部分のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導
体結晶は、互いに結晶方向が等しかったが、段差上の部
分は、結晶方向が異なっており、結晶粒界が形成されて
いた。
成膜面上に成膜されたＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体薄
膜では、段差の上下の部分がそれぞれ一様なｃ軸配向の
Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体結晶で形成されていた。
また、段差の上下の部分のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導
体結晶は、互いに結晶方向が等しかったが、段差上の部
分は、結晶方向が異なっており、結晶粒界が形成されて
いた。
【００２０】さらに、フォトリソグラフィーにより、段
差を垂直に横切る５μｍ幅のパターンを作製し、四端子
法により結晶粒界によるジョセフソン接合特性を調べ
た。その結果、液体窒素温度の77.3ＫにてＲＳＪ（Resi
stively Shunted Junction）タイプのジョセフソン接合
特性が得られ、かつ接合部にマイクロ波を照射すること
によその周波数に応じたシャピロステップが観察され、
良好なジョセフソン動作を確認できた。各基板について
100個以上の試料を作製し、77.3Ｋで90％以上歩留まり
で動作が確認された。一方、本発明による熱処理を施さ
ない従来のサンプルにおける77.3Ｋにおけるジョセフソ
ン動作は歩留りが１％以下であった。
差を垂直に横切る５μｍ幅のパターンを作製し、四端子
法により結晶粒界によるジョセフソン接合特性を調べ
た。その結果、液体窒素温度の77.3ＫにてＲＳＪ（Resi
stively Shunted Junction）タイプのジョセフソン接合
特性が得られ、かつ接合部にマイクロ波を照射すること
によその周波数に応じたシャピロステップが観察され、
良好なジョセフソン動作を確認できた。各基板について
100個以上の試料を作製し、77.3Ｋで90％以上歩留まり
で動作が確認された。一方、本発明による熱処理を施さ
ない従来のサンプルにおける77.3Ｋにおけるジョセフソ
ン動作は歩留りが１％以下であった。
【００２１】実施例２ 実施例１と等しい条件でArイオンミリングによる段差を
形成した後、Nbマスクを除去しないで、Arイオンミリン
グによる劣化層を除去するために、低加速電圧でのArイ
オンミリングをさらに行った。MgＯ、ＹＳＺ、SrTi
Ｏ3、NdGaＯ3、LaAlＯ3基板のすべての基板にほぼ共通
に、加速電圧 100Ｖ以下好ましくは80〜70Ｖ、電流 150
〜25ｍＡ、圧力１〜３×10-4Torr、ミリング時間30分に
て再ミリングを行った。その後、NbマスクをＣＦ4 プラ
ズマにより完全に除去し、基板段差の形成を行った。こ
れらの基板上に実施例１と等しい条件のレーザアブレー
ション法でＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体薄膜を成膜
し、実施例１と等しいパターニングを施し、液体窒素温
度でのジョセフソン接合特性を調べた。その結果、いず
れの基板において70〜75％の歩留まりで、ジョセフソン
接合の動作が確認された。
形成した後、Nbマスクを除去しないで、Arイオンミリン
グによる劣化層を除去するために、低加速電圧でのArイ
オンミリングをさらに行った。MgＯ、ＹＳＺ、SrTi
Ｏ3、NdGaＯ3、LaAlＯ3基板のすべての基板にほぼ共通
に、加速電圧 100Ｖ以下好ましくは80〜70Ｖ、電流 150
〜25ｍＡ、圧力１〜３×10-4Torr、ミリング時間30分に
て再ミリングを行った。その後、NbマスクをＣＦ4 プラ
ズマにより完全に除去し、基板段差の形成を行った。こ
れらの基板上に実施例１と等しい条件のレーザアブレー
ション法でＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体薄膜を成膜
し、実施例１と等しいパターニングを施し、液体窒素温
度でのジョセフソン接合特性を調べた。その結果、いず
れの基板において70〜75％の歩留まりで、ジョセフソン
接合の動作が確認された。
【００２２】実施例３ 実施例１と等しい条件でArイオンミリングにより段差を
形成したMgＯ基板に対して硫酸、硝酸とフッ酸の混合溶
液およびリン酸をそれぞれ用いてウェットエッチングを
施した。硫酸の場合、濃硫酸を用い室温で２〜５分間、
硝酸とフッ酸の混合溶液の場合、体積比で硝酸２、フッ
酸２、水１で混合した溶液を用い室温で10〜20秒間、リ
ン酸の場合、濃リン酸で温度 100〜150 ℃、10〜20秒間
それぞれエッチングを行った。ミリング面のウェットエ
ッチング処理前後の表面を高速電子回析により観察した
ところ、実施例１と同様、処理前はハローパターンであ
ったものが、処理後はストリークパターンとなってお
り、ミリング表面の結晶性の改善が確認された。ウェッ
トエッチング時間が上記の範囲よりも短い場合や、温度
が上記の範囲よりも低い場合はこれらの改善が見られな
かった。一方、ウェットエッチング時間が上記の範囲を
越えて長くなったり、温度が上記の範囲を越えて高くな
ると基板表面が荒れてくるといった問題が生じた。
形成したMgＯ基板に対して硫酸、硝酸とフッ酸の混合溶
液およびリン酸をそれぞれ用いてウェットエッチングを
施した。硫酸の場合、濃硫酸を用い室温で２〜５分間、
硝酸とフッ酸の混合溶液の場合、体積比で硝酸２、フッ
酸２、水１で混合した溶液を用い室温で10〜20秒間、リ
ン酸の場合、濃リン酸で温度 100〜150 ℃、10〜20秒間
それぞれエッチングを行った。ミリング面のウェットエ
ッチング処理前後の表面を高速電子回析により観察した
ところ、実施例１と同様、処理前はハローパターンであ
ったものが、処理後はストリークパターンとなってお
り、ミリング表面の結晶性の改善が確認された。ウェッ
トエッチング時間が上記の範囲よりも短い場合や、温度
が上記の範囲よりも低い場合はこれらの改善が見られな
かった。一方、ウェットエッチング時間が上記の範囲を
越えて長くなったり、温度が上記の範囲を越えて高くな
ると基板表面が荒れてくるといった問題が生じた。
【００２３】これらのエッチングを施した基板上に実施
例１と等しい条件のレーザアブレーション法でＹ1Ba2Cu
3Ｏ7-X酸化物超電導体薄膜を成膜し、実施例１と等しい
パターニングを施し、液体窒素温度でのジョセフソン接
合特性を調べた。その結果、90〜92％の歩留まりでジョ
セフソン接合の動作が確認された。
例１と等しい条件のレーザアブレーション法でＹ1Ba2Cu
3Ｏ7-X酸化物超電導体薄膜を成膜し、実施例１と等しい
パターニングを施し、液体窒素温度でのジョセフソン接
合特性を調べた。その結果、90〜92％の歩留まりでジョ
セフソン接合の動作が確認された。
【００２４】実施例４ 実施例１と等しい条件でArイオンミリングにより段差を
形成したＹＳＺ基板をフッ酸および硝酸とフッ酸の混合
溶液をそれぞれ用いてウェットッチングを施した。フッ
酸の場合、20〜50％の水溶液を用いて室温で１〜３分
間、硝酸とフッ酸の混合溶液の場合、体積比で硝酸４、
フッ酸３、水１で混合した溶液を用い室温で20〜40秒間
それぞれエッチングを行った。ミリング面のウェットエ
ッチング処理前後の表面を高速電子回折により調べたと
ころ、実施例１と同様、処理前はハローパターンであっ
たものが、処理後はストリークパターンとなっており、
ミリング表面の結晶性の改善が確認された。ウェットエ
ッチング時間が上記の範囲よりも短い場合や、温度が上
記の範囲よりも低い場合はこれらの改善が見られなかっ
た。一方、ウェットエッチング時間が上記の範囲を越え
て長くなったり、温度が上記の範囲を越えて高くなると
基板表面が荒れてくるといった問題が生じた。
形成したＹＳＺ基板をフッ酸および硝酸とフッ酸の混合
溶液をそれぞれ用いてウェットッチングを施した。フッ
酸の場合、20〜50％の水溶液を用いて室温で１〜３分
間、硝酸とフッ酸の混合溶液の場合、体積比で硝酸４、
フッ酸３、水１で混合した溶液を用い室温で20〜40秒間
それぞれエッチングを行った。ミリング面のウェットエ
ッチング処理前後の表面を高速電子回折により調べたと
ころ、実施例１と同様、処理前はハローパターンであっ
たものが、処理後はストリークパターンとなっており、
ミリング表面の結晶性の改善が確認された。ウェットエ
ッチング時間が上記の範囲よりも短い場合や、温度が上
記の範囲よりも低い場合はこれらの改善が見られなかっ
た。一方、ウェットエッチング時間が上記の範囲を越え
て長くなったり、温度が上記の範囲を越えて高くなると
基板表面が荒れてくるといった問題が生じた。
【００２５】これらのエッチングを施した基板上に実施
例１と等しい条件のレーザアブレーション法でＹ1Ba2Cu
3Ｏ7-X酸化物超電導体薄膜を成膜し、実施例１と等しい
パターニングを施し、液体窒素温度でのジョセフソン接
合特性を調べた。その結果、85〜88％の歩留まりでジョ
セフソン接合の動作が確認された。
例１と等しい条件のレーザアブレーション法でＹ1Ba2Cu
3Ｏ7-X酸化物超電導体薄膜を成膜し、実施例１と等しい
パターニングを施し、液体窒素温度でのジョセフソン接
合特性を調べた。その結果、85〜88％の歩留まりでジョ
セフソン接合の動作が確認された。
【００２６】実施例５ 実施例１と等しい条件でArイオンミリングにより段差を
形成したSrTiＯ3 基板をフッ酸、硝酸とフッ酸の混合溶
液、リン酸および水酸化ナトリウムをそれぞれ用いてウ
ェットエッチングを施した。フッ酸の場合、10〜30％水
溶液を用いて室温で５〜10分間、硝酸とフッ酸の混合溶
液の場合、体積比で硝酸３、フッ酸３、水１で混合した
溶液を用いて室温で30秒〜２分間、リン酸の場合、濃リ
ン酸を用いて温度100 〜150 ℃、10〜30秒間、水酸化ナ
トリウムの場合、濃水酸化ナトリウムを用いて温度80〜
130 ℃、３〜５分間それぞれエッチングを行った。ミリ
ング面のウェットエッチング処理前後の表面を高速電子
回折により調べたところ、実施例１と同様、処理前はハ
ローパターンであったものが、処理後はストリークパタ
ーンとなっており、ミリング表面の結晶性の改善が確認
された。ウェットエッチング時間が上記の範囲よりも短
い場合や、温度が上記の範囲よりも低い場合はこれらの
改善が見られなかった。一方、ウェットエッチング時間
が上記の範囲を越えて長くなったり、温度が上記の範囲
を越えて高くなると基板表面が荒れてくるといった問題
が生じた。
形成したSrTiＯ3 基板をフッ酸、硝酸とフッ酸の混合溶
液、リン酸および水酸化ナトリウムをそれぞれ用いてウ
ェットエッチングを施した。フッ酸の場合、10〜30％水
溶液を用いて室温で５〜10分間、硝酸とフッ酸の混合溶
液の場合、体積比で硝酸３、フッ酸３、水１で混合した
溶液を用いて室温で30秒〜２分間、リン酸の場合、濃リ
ン酸を用いて温度100 〜150 ℃、10〜30秒間、水酸化ナ
トリウムの場合、濃水酸化ナトリウムを用いて温度80〜
130 ℃、３〜５分間それぞれエッチングを行った。ミリ
ング面のウェットエッチング処理前後の表面を高速電子
回折により調べたところ、実施例１と同様、処理前はハ
ローパターンであったものが、処理後はストリークパタ
ーンとなっており、ミリング表面の結晶性の改善が確認
された。ウェットエッチング時間が上記の範囲よりも短
い場合や、温度が上記の範囲よりも低い場合はこれらの
改善が見られなかった。一方、ウェットエッチング時間
が上記の範囲を越えて長くなったり、温度が上記の範囲
を越えて高くなると基板表面が荒れてくるといった問題
が生じた。
【００２７】これらのエッチングを施した基板上に実施
例１と等しい条件のレーザアブレーション法でＹ1Ba2Cu
3Ｏ7-X酸化物超電導体薄膜を成膜し、実施例１と等しい
パターニングを施し、液体窒素温度でのジョセフソン接
合特性を調べた。その結果、92〜95％の歩留まりでジョ
セフソン接合の動作が確認された。
例１と等しい条件のレーザアブレーション法でＹ1Ba2Cu
3Ｏ7-X酸化物超電導体薄膜を成膜し、実施例１と等しい
パターニングを施し、液体窒素温度でのジョセフソン接
合特性を調べた。その結果、92〜95％の歩留まりでジョ
セフソン接合の動作が確認された。
【００２８】実施例６ 実施例１と等しい条件でArイオンミリングにより段差を
形成したNdGaＯ3 基板を硝酸とフッ酸の混合溶液および
水酸化ナトリウムをそれぞれ用いてウェットエッチング
を施した。硝酸とフッ酸の混合溶液の場合、体積比で硝
酸２、フッ酸２、水１で混合した溶液を用い室温で10〜
20秒間、水酸化ナトリウムの場合、濃水酸化ナトリウム
で温度80〜130 ℃、３〜５分間それぞれエッチングを行
った。ミリング面のウェットエッチング処理前後の表面
を高速電子回折により調べたところ、実施例１と同様、
処理前はハローパターンであったものが、処理後はスト
リークパターンとなっており、ミリング表面の結晶性の
改善が確認された。ウェットエッチング時間が上記の範
囲よりも短い場合や、温度が上記の範囲よりも低い場合
はこれらの改善が見られなかった。一方、ウェットエッ
チング時間が上記の範囲を越えて長くなったり、温度が
上記の範囲を越えて高くなると基板表面が荒れてくると
いった問題が生じた。
形成したNdGaＯ3 基板を硝酸とフッ酸の混合溶液および
水酸化ナトリウムをそれぞれ用いてウェットエッチング
を施した。硝酸とフッ酸の混合溶液の場合、体積比で硝
酸２、フッ酸２、水１で混合した溶液を用い室温で10〜
20秒間、水酸化ナトリウムの場合、濃水酸化ナトリウム
で温度80〜130 ℃、３〜５分間それぞれエッチングを行
った。ミリング面のウェットエッチング処理前後の表面
を高速電子回折により調べたところ、実施例１と同様、
処理前はハローパターンであったものが、処理後はスト
リークパターンとなっており、ミリング表面の結晶性の
改善が確認された。ウェットエッチング時間が上記の範
囲よりも短い場合や、温度が上記の範囲よりも低い場合
はこれらの改善が見られなかった。一方、ウェットエッ
チング時間が上記の範囲を越えて長くなったり、温度が
上記の範囲を越えて高くなると基板表面が荒れてくると
いった問題が生じた。
【００２９】これらのエッチングを施した基板上に実施
例１と等しい条件のレーザアブレーション法でＹ1Ba2Cu
3Ｏ7-X酸化物超電導体薄膜を成膜し、実施例１と等しい
パターニングを施し、液体窒素温度でのジョセフソン接
合特性を調べた。その結果、90〜92％の歩留まりでジョ
セフソン接合の動作が確認された。
例１と等しい条件のレーザアブレーション法でＹ1Ba2Cu
3Ｏ7-X酸化物超電導体薄膜を成膜し、実施例１と等しい
パターニングを施し、液体窒素温度でのジョセフソン接
合特性を調べた。その結果、90〜92％の歩留まりでジョ
セフソン接合の動作が確認された。
【００３０】実施例７ 実施例１と等しい条件でArイオンミリングにより段差を
形成したLaAlＯ3 基板を硝酸とフッ酸の混合溶液、リン
酸および水酸化ナトリウムをそれぞれ用いてウェットエ
ッチングを施した。硝酸とフッ酸の混合溶液の場合、体
積比で硝酸３、フッ酸２、水２混合した溶液を用い室温
で１〜３分間、リン酸の場合、濃リン酸で温度70〜110
℃、10〜30秒間、水酸化ナトリウムの場合、濃水酸化ナ
トリウムで温度50〜100 ℃、１〜３分間それぞれエッチ
ングを行った。ミリング面のウェットエッチング処理前
後の表面を高速電子回折により調べたところ、実施例１
と同様、処理前はハローパターンであったものが、処理
後はストリークパターンとなっており、ミリング表面の
結晶性の改善が確認された。ウェットエッチング時間が
上記の範囲よりも短い場合や、温度が上記の範囲よりも
低い場合はこれらの改善が見られなかった。一方、ウェ
ットエッチング時間が上記の範囲を越えて長くなった
り、温度が上記の範囲を越えて高くなると基板表面が荒
れてくるといった問題が生じた。
形成したLaAlＯ3 基板を硝酸とフッ酸の混合溶液、リン
酸および水酸化ナトリウムをそれぞれ用いてウェットエ
ッチングを施した。硝酸とフッ酸の混合溶液の場合、体
積比で硝酸３、フッ酸２、水２混合した溶液を用い室温
で１〜３分間、リン酸の場合、濃リン酸で温度70〜110
℃、10〜30秒間、水酸化ナトリウムの場合、濃水酸化ナ
トリウムで温度50〜100 ℃、１〜３分間それぞれエッチ
ングを行った。ミリング面のウェットエッチング処理前
後の表面を高速電子回折により調べたところ、実施例１
と同様、処理前はハローパターンであったものが、処理
後はストリークパターンとなっており、ミリング表面の
結晶性の改善が確認された。ウェットエッチング時間が
上記の範囲よりも短い場合や、温度が上記の範囲よりも
低い場合はこれらの改善が見られなかった。一方、ウェ
ットエッチング時間が上記の範囲を越えて長くなった
り、温度が上記の範囲を越えて高くなると基板表面が荒
れてくるといった問題が生じた。
【００３１】これらのエッチングを施した基板上に実施
例１と等しい条件のレーザアブレーション法でＹ1Ba2Cu
3Ｏ7-X酸化物超電導体薄膜を成膜し、実施例１と等しい
パターニングを施し、液体窒素温度でのジョセフソン接
合特性を調べた。その結果、90〜92％の歩留まりでジョ
セフソン接合の動作が確認された。
例１と等しい条件のレーザアブレーション法でＹ1Ba2Cu
3Ｏ7-X酸化物超電導体薄膜を成膜し、実施例１と等しい
パターニングを施し、液体窒素温度でのジョセフソン接
合特性を調べた。その結果、90〜92％の歩留まりでジョ
セフソン接合の動作が確認された。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に従えば、
基板成膜面上に段差を、基板成膜面を劣化させずに効率
よく形成する方法が提供される。本発明の方法で段差を
形成した基板成膜面上には、良質な酸化物超電導薄膜を
作製することが可能であり、酸化物超電導体を使用した
超電導素子の作製が容易になる。
基板成膜面上に段差を、基板成膜面を劣化させずに効率
よく形成する方法が提供される。本発明の方法で段差を
形成した基板成膜面上には、良質な酸化物超電導薄膜を
作製することが可能であり、酸化物超電導体を使用した
超電導素子の作製が容易になる。
【図１】段差型のジョセフソン接合素子の断面図であ
る。
る。
【図２】(a)は、段差形成直後のSrTiＯ3 基板のミリン
グ部分の結晶構造を示す高速電子線回折パターンの写真
であり、(b)は、熱処理後の同一基板の同一部分の高速
電子線回折パターンの写真である。
グ部分の結晶構造を示す高速電子線回折パターンの写真
であり、(b)は、熱処理後の同一基板の同一部分の高速
電子線回折パターンの写真である。
１ 酸化物超電導薄膜 ２ 基板 51、52 結晶粒界
Claims (1)
- 【請求項１】 成膜用基板の成膜面の一部をエッチング
し、該成膜面に段差を形成する方法において、エッチン
グを行い前記段差を形成する工程と、該エッチングによ
り劣化した基板成膜面の表面を除去または改善する工程
とを含むことを特徴とする成膜用基板に段差を形成する
方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5348838A JPH0779021A (ja) | 1993-07-15 | 1993-12-27 | 成膜用基板に段差を形成する方法 |
| FI945234A FI111198B (fi) | 1993-12-27 | 1994-11-07 | Menetelmä portaan muodostamiseksi substraatin kasvatuspinnalle oksidisuprajohdetta käyttävää suprajohtavaa laitetta varten sekä menetelmä porrastyyppisen Josephson-liitoslaitteen valmistamiseksi |
| EP94402527A EP0660428B1 (en) | 1993-12-27 | 1994-11-08 | Method for forming a step on a deposition surface of a substrate for a superconducting device utilizing an oxide superconductor |
| DK94402527T DK0660428T3 (da) | 1993-12-27 | 1994-11-08 | Fremgangsmåde til dannelse af et trin på en aflejringsoverflade af et substrat til en superledende indretning, der anvender en oxidsuperleder |
| DE69428182T DE69428182T2 (de) | 1993-12-27 | 1994-11-08 | Verfahren zum Herstellen einer Stufe auf der Beschichtungsoberfläche eines Substrats für eine supraleitende Anordnung mit einem Oxid-Supraleiter |
| CA002135500A CA2135500C (en) | 1993-12-27 | 1994-11-09 | Method for forming a step on a deposition surface of a substrate for a superconducting device utilizing an oxide superconductor |
| US08/338,094 US5560836A (en) | 1993-12-27 | 1994-11-09 | Method for forming a step on a deposition surface of a substrate for a superconducting device utilizing an oxide superconductor |
| KR1019940030354A KR100297531B1 (ko) | 1993-12-27 | 1994-11-18 | 산화물초전도체를사용하여초전도장치용기판의증착면에단차를형성하는방법 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19794493 | 1993-07-15 | ||
| JP5-197944 | 1993-07-15 | ||
| JP5348838A JPH0779021A (ja) | 1993-07-15 | 1993-12-27 | 成膜用基板に段差を形成する方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0779021A true JPH0779021A (ja) | 1995-03-20 |
Family
ID=26510667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5348838A Pending JPH0779021A (ja) | 1993-07-15 | 1993-12-27 | 成膜用基板に段差を形成する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0779021A (ja) |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP5348838A patent/JPH0779021A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020219 |