JPS6113678A - ジヨセフソン接合素子の作製方法 - Google Patents
ジヨセフソン接合素子の作製方法Info
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- JPS6113678A JPS6113678A JP59132925A JP13292584A JPS6113678A JP S6113678 A JPS6113678 A JP S6113678A JP 59132925 A JP59132925 A JP 59132925A JP 13292584 A JP13292584 A JP 13292584A JP S6113678 A JPS6113678 A JP S6113678A
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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)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、Ｐｂ合金系およびＮｂ系ジョセフソン接合素
子の作製に係り、特に接合用スルーホールの作製方法に
関する。
子の作製に係り、特に接合用スルーホールの作製方法に
関する。
従来のジョセフソン接合素子は、接合用スルーホールの
作製方法に問題があり、設計寸法通りのパターンが得ら
れず各接合間において電流密度が大幅にばらつき、論理
、メモリ回路等の動作マージンの低下の原因となってい
た。
作製方法に問題があり、設計寸法通りのパターンが得ら
れず各接合間において電流密度が大幅にばらつき、論理
、メモリ回路等の動作マージンの低下の原因となってい
た。
まず、図を用いて従来の接合用スルーホールの作製工程
とその問題点について説明をする。
とその問題点について説明をする。
第１図（ａ）、（ｂ）は従来のジョセフソン接合素子の
接合用スルーホール作製工程を示す説明図である。図に
おいて、１１は基板、１２はＡＺレジスト（米国シブレ
イ社商品名）で形成されたオーバハングを有するレジス
トステンシルマスク（以下、リフトオフマスクと言う）
、１３はＳｉＯ膜である。
接合用スルーホール作製工程を示す説明図である。図に
おいて、１１は基板、１２はＡＺレジスト（米国シブレ
イ社商品名）で形成されたオーバハングを有するレジス
トステンシルマスク（以下、リフトオフマスクと言う）
、１３はＳｉＯ膜である。
第１図（ａ）に示すように、リフトオフマスク１２を用
いて絶縁膜材料であるＳｉＯ膜１３を蒸着し、溶媒によ
るリフトオフ処理をしてパターン作製を行っていた。
いて絶縁膜材料であるＳｉＯ膜１３を蒸着し、溶媒によ
るリフトオフ処理をしてパターン作製を行っていた。
しかし、ＳｉＯは蒸着粒子の散乱が激しくリフトオフマ
スク１２のオーバハングの底部および側壁まで廻り込ん
で付着し、この後のリフトオフ処“理”１すおいては第
１図（ｂ）に示す様にパリ（点線′山 １′丸印で示した部分）等が残存し、設計寸法通りのメ
モリ回路の動作マージンの低下をもたらす原因となって
いた。
スク１２のオーバハングの底部および側壁まで廻り込ん
で付着し、この後のリフトオフ処“理”１すおいては第
１図（ｂ）に示す様にパリ（点線′山 １′丸印で示した部分）等が残存し、設計寸法通りのメ
モリ回路の動作マージンの低下をもたらす原因となって
いた。
本発明の目的は、パリ等のない設計寸法通りのジョセフ
ソン接合用スルーホールのパターンを備えた素子の作製
方法を提供することにある。
ソン接合用スルーホールのパターンを備えた素子の作製
方法を提供することにある。
本発明は、これを実現するために絶縁膜材料を種々変え
て検討を行った。すなわち、Ｉ ｎ ２０５ ＋５ｎ０
２．ＧｅＯ等を対象とした。この結果、ＧｅＯは抵抗加
熱法でも容易に蒸着ができて、しかも、（ａ）は従来と
同様基板２１上にオーバハング部オドリフグラフィ技術
にパターン作製とリフトオフ工程が、スルーホールの作
製だけでなく種々の工程で繰り返し行なわれる。各工程
で作製されるリフトオフマスクはいずれもオーバハング
を有するものが望ましく、本発明のジョセフソン接合素
子の作製工程でも、種々の工程でそのリフトオフマスク
を用いている。
て検討を行った。すなわち、Ｉ ｎ ２０５ ＋５ｎ０
２．ＧｅＯ等を対象とした。この結果、ＧｅＯは抵抗加
熱法でも容易に蒸着ができて、しかも、（ａ）は従来と
同様基板２１上にオーバハング部オドリフグラフィ技術
にパターン作製とリフトオフ工程が、スルーホールの作
製だけでなく種々の工程で繰り返し行なわれる。各工程
で作製されるリフトオフマスクはいずれもオーバハング
を有するものが望ましく、本発明のジョセフソン接合素
子の作製工程でも、種々の工程でそのリフトオフマスク
を用いている。
オーババング部を有するリフトオフマスクの作製方法は
公知の技術であり、詳細は、例えば、ＩＢＭ Ｔｅｃｈ
Ｂｕｌｌ、１９．４０４８ （１９７７）に記載され
ている。
公知の技術であり、詳細は、例えば、ＩＢＭ Ｔｅｃｈ
Ｂｕｌｌ、１９．４０４８ （１９７７）に記載され
ている。
通常、ポジ型のＡＺ１３５０Ｊ （米国、シプレー社の
商品名）レジストが用いられる。リフトオー３＝ ツマスフの作製は、パターン露光機、クロロベンゼン浸
漬処理によりレジスト表面に変質層を形成し、現像処理
時に露光された部分の表面が現像液用いたジョセフソン
接合素子の主要部の断面図である。同図の順番（ａ）〜
（ｉ）に対応させて主要工程を説明する。
商品名）レジストが用いられる。リフトオー３＝ ツマスフの作製は、パターン露光機、クロロベンゼン浸
漬処理によりレジスト表面に変質層を形成し、現像処理
時に露光された部分の表面が現像液用いたジョセフソン
接合素子の主要部の断面図である。同図の順番（ａ）〜
（ｉ）に対応させて主要工程を説明する。
（ａ）：基板には、５０ＩＩＩｎｌφ、厚さ４００ ｐ
ｍ。
ｍ。
＜１００＞のＳｉ基板３１を用い、その上に２００ｎｍ
の層間絶縁膜であるＧｅＯ３２を被着形成する。次に、
この上にベース電極となるＮｂＮ膜３膜製３力５ｍＴｏ
ｒｒの１０％Ｎ２ Ａｒ混合ガス中において直流高速
スパッタ法により膜厚一２００ｎ被着した。
の層間絶縁膜であるＧｅＯ３２を被着形成する。次に、
この上にベース電極となるＮｂＮ膜３膜製３力５ｍＴｏ
ｒｒの１０％Ｎ２ Ａｒ混合ガス中において直流高速
スパッタ法により膜厚一２００ｎ被着した。
（ｂ）：ＮｂＮ膜３膜製３オンエツチングするためのレ
ジストマスクを次の条件で作製した。
ジストマスクを次の条件で作製した。
Ａ２１３５０ＪレジストをＮｂＮ膜３３上膜厚１μｍ塗
布後、７０°Ｃ９３０分のプリベーク処理ン３４の断面
形状を保つためにボストベークは行密度０．５ｍＡ／ｃ
ｎＴの条件でイオンエツチングを行った。エツチング終
了後、真空槽より基板３１を取り出し、ＮｂＮ膜３膜上
３上要レジストを酸素ガスによるプラズマ灰化により除
去し、ベース電極３３を形成した。
布後、７０°Ｃ９３０分のプリベーク処理ン３４の断面
形状を保つためにボストベークは行密度０．５ｍＡ／ｃ
ｎＴの条件でイオンエツチングを行った。エツチング終
了後、真空槽より基板３１を取り出し、ＮｂＮ膜３膜上
３上要レジストを酸素ガスによるプラズマ灰化により除
去し、ベース電極３３を形成した。
（ｄ）二次に接合用スルーホール形成のリフトオフマス
ク３５を次の条件で作製した。ＡＺレジストをベース電
極３３および層間絶縁膜３２上に膜厚１．２μｍ塗布後
、７０℃、３０分のプリベーク処理を行った後、照度７
ｍｗ／ｃｄで２０秒間のパターン露光を行ない、その後
、クロロベンゼン浸漬処理を１０分間行ない、前述（ｂ
）と同じ組成で９０秒間現像して形成した。
ク３５を次の条件で作製した。ＡＺレジストをベース電
極３３および層間絶縁膜３２上に膜厚１．２μｍ塗布後
、７０℃、３０分のプリベーク処理を行った後、照度７
ｍｗ／ｃｄで２０秒間のパターン露光を行ない、その後
、クロロベンゼン浸漬処理を１０分間行ない、前述（ｂ
）と同じ組成で９０秒間現像して形成した。
（ｅ）：再び真空槽内においてＡｒスパッタクリーニン
グを行った。この時の条件は、ｒｆパワ５Ｗ、Ａｒ圧力
３ Ｘ １０−３Ｔｏｒｒ、スパッタ時した。
グを行った。この時の条件は、ｒｆパワ５Ｗ、Ａｒ圧力
３ Ｘ １０−３Ｔｏｒｒ、スパッタ時した。
一
１’５（ｇ）：次に、カウンタ電極形成用のリフト第１
１フマスク３７を、次の条件で作製した。ＡＺレジ＋Ｐ
ストを層間絶縁膜３６上に膜厚１．５μｍ塗布後、述（
ｂ）、（ｄ）と同じ組成で９０秒間の現像をして形成し
た。
１フマスク３７を、次の条件で作製した。ＡＺレジ＋Ｐ
ストを層間絶縁膜３６上に膜厚１．５μｍ塗布後、述（
ｂ）、（ｄ）と同じ組成で９０秒間の現像をして形成し
た。
（ｈ）：Ｓｉ基板３１を真空槽に挿入し、真空度を一旦
４ Ｘ １０−’ Ｔｏｒｒまで減圧した後、スルーホ
ール中から露出しているベース電極３３面上をＡｒスパ
ッタクリーニングする。この時の条件は−Ａｒ圧力３
Ｘ １０−３Ｔｏｒｒ 、加速電圧８００ｖ、スパッタ
時間２０分である。この後、一旦、４Ｘ１０’Ｔｏｒｒ
まで減圧した後、０２ガスを真空槽内に注入し、１気圧
にした後、基板温度４０℃、酸化時間３０分間の熱酸化
処理を行ない、トンネルバリア３８を形成した。次に、
真空槽内の真空度を４ Ｘ Ｉ ０−７Ｔｏｒｒに減圧
した後、抵抗加熱ヒータによりＰｂ、Ａｕ、Ｉｎの順に
積極３３の作製時と同じ方法でアセント中でリフト被覆
する保護［４０の膜厚（例えば１μ−が厚くなるので、
リフトオフが簡単に行なえることを考慮し、膜厚１．５
μｍに設定し作製した。真空槽に挿入し、Ａｒスパッタ
クリーニングを行った後、ＧｅＯを膜厚１μｍ蒸着した
。リフトオフは前述のカウンタ電極形成と同様な方法で
行ない、保護膜（ＳｉＯ膜）４０を形成した。
４ Ｘ １０−’ Ｔｏｒｒまで減圧した後、スルーホ
ール中から露出しているベース電極３３面上をＡｒスパ
ッタクリーニングする。この時の条件は−Ａｒ圧力３
Ｘ １０−３Ｔｏｒｒ 、加速電圧８００ｖ、スパッタ
時間２０分である。この後、一旦、４Ｘ１０’Ｔｏｒｒ
まで減圧した後、０２ガスを真空槽内に注入し、１気圧
にした後、基板温度４０℃、酸化時間３０分間の熱酸化
処理を行ない、トンネルバリア３８を形成した。次に、
真空槽内の真空度を４ Ｘ Ｉ ０−７Ｔｏｒｒに減圧
した後、抵抗加熱ヒータによりＰｂ、Ａｕ、Ｉｎの順に
積極３３の作製時と同じ方法でアセント中でリフト被覆
する保護［４０の膜厚（例えば１μ−が厚くなるので、
リフトオフが簡単に行なえることを考慮し、膜厚１．５
μｍに設定し作製した。真空槽に挿入し、Ａｒスパッタ
クリーニングを行った後、ＧｅＯを膜厚１μｍ蒸着した
。リフトオフは前述のカウンタ電極形成と同様な方法で
行ない、保護膜（ＳｉＯ膜）４０を形成した。
以上の工程によって、本発明のベース電極ＮｂＮ、カウ
ンタ電極ＰｂＴｎ−Ａｕ合金から成るジョセフソン接合
素子が完成した。
ンタ電極ＰｂＴｎ−Ａｕ合金から成るジョセフソン接合
素子が完成した。
本発明によるジョセフソン接合素子は、実施例で述べた
ように絶縁膜材料ＧｅＯを用いた結果、接合寸法は設計
寸法に対して極めて忠実に仕上ることがＳＥＭ （走査
型電子顕微鏡）観察像により明らかとなり、接合特性の
揃った素子が確認されった・ さらに、ＧｅＯは溶媒や水溶液に対しても溶解流出する
ことなく、極めて化学的に安定であることも明らかとな
った。
ように絶縁膜材料ＧｅＯを用いた結果、接合寸法は設計
寸法に対して極めて忠実に仕上ることがＳＥＭ （走査
型電子顕微鏡）観察像により明らかとなり、接合特性の
揃った素子が確認されった・ さらに、ＧｅＯは溶媒や水溶液に対しても溶解流出する
ことなく、極めて化学的に安定であることも明らかとな
った。
以上、説明したように本発明で絶縁膜をＳｉＯからＧｅ
Ｏに置き換えたが、ＧｅＯの蒸着は従来プロセスをその
まま用いることが可能であり、特に問題点はない。
Ｏに置き換えたが、ＧｅＯの蒸着は従来プロセスをその
まま用いることが可能であり、特に問題点はない。
最後に、本発明を全ｐｂ合金系プロセス、またＮｂ系プ
ロセスに適用したが、接合特性の優れた結果を得ること
が出来た。
ロセスに適用したが、接合特性の優れた結果を得ること
が出来た。
第１図（ａ）、（ｂ）は従来のジョセフソン接合素子に
おける接合用スルーホールの作製工程説明図、第２図（
ａ）、（ｂ）は本発明による接合用スルーホールの作製
工程説明図、第３図（ａ）ＧｅＯ膜、３２・・・・層間
絶縁膜（Ｓｊ○膜）。 ３３．３５．３７・・・・リフトオフマスク。 ３４、・・・・ベース電極（ＮｂＮ膜）、３６・・・・
接合用層間絶縁膜（Ｇ ｅ Ｏ膜）、３８・・・・トン
ネルバリア層、３９・・・・カウンタ電極（Ｐｂ−Ａｕ
−Ｔｎ膜） 、 ４０・−・−保護膜（ＳｊＯ膜）。 め１図 第２図 と
おける接合用スルーホールの作製工程説明図、第２図（
ａ）、（ｂ）は本発明による接合用スルーホールの作製
工程説明図、第３図（ａ）ＧｅＯ膜、３２・・・・層間
絶縁膜（Ｓｊ○膜）。 ３３．３５．３７・・・・リフトオフマスク。 ３４、・・・・ベース電極（ＮｂＮ膜）、３６・・・・
接合用層間絶縁膜（Ｇ ｅ Ｏ膜）、３８・・・・トン
ネルバリア層、３９・・・・カウンタ電極（Ｐｂ−Ａｕ
−Ｔｎ膜） 、 ４０・−・−保護膜（ＳｊＯ膜）。 め１図 第２図 と
Claims (2)
- １．超電導薄膜より成るベース電極とカウンタ電極を介
在分離しジョセフソン接合を形成する接合用スルーホー
ル絶縁膜および層間絶縁膜材料に、ＧｅＯを用いること
を特徴とするジョセフソン接合素子の作製方法。 - ２．特許請求の範囲第１項記載のジョセフソン接合素子
の作製方法において、上記超電導薄膜は、Ｐｂ合金系、
Ｎｂ系、ＮｂＮ、ＭｏＮ、Ｎｂ＿３Ｓｎ、Ｎｂ＿３Ａｌ
、Ｖ＿３Ｓｉ、ＭｏＲｅ等であることを特徴とするジョ
セフソン接合素子の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59132925A JPS6113678A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | ジヨセフソン接合素子の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59132925A JPS6113678A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | ジヨセフソン接合素子の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6113678A true JPS6113678A (ja) | 1986-01-21 |
| JPH0213466B2 JPH0213466B2 (ja) | 1990-04-04 |
Family
ID=15092711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59132925A Granted JPS6113678A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | ジヨセフソン接合素子の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6113678A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS542542A (en) * | 1977-06-08 | 1979-01-10 | Hitachi Heating Appliance Co Ltd | High frequency heating device |
| JPS58212186A (ja) * | 1983-05-06 | 1983-12-09 | Hitachi Ltd | ジヨセフソン接合装置 |
-
1984
- 1984-06-29 JP JP59132925A patent/JPS6113678A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS542542A (en) * | 1977-06-08 | 1979-01-10 | Hitachi Heating Appliance Co Ltd | High frequency heating device |
| JPS58212186A (ja) * | 1983-05-06 | 1983-12-09 | Hitachi Ltd | ジヨセフソン接合装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0213466B2 (ja) | 1990-04-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |