JPS61228687A - 半導体結合超伝導回路装置の製造方法 - Google Patents
半導体結合超伝導回路装置の製造方法Info
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- JPS61228687A JPS61228687A JP60069335A JP6933585A JPS61228687A JP S61228687 A JPS61228687 A JP S61228687A JP 60069335 A JP60069335 A JP 60069335A JP 6933585 A JP6933585 A JP 6933585A JP S61228687 A JPS61228687 A JP S61228687A
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-
- H—ELECTRICITY
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- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0912—Manufacture or treatment of Josephson-effect devices
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は互に近接した二つの超伝導電極を有する半導体
結合超伝導回路装置の製造方法に関する。
結合超伝導回路装置の製造方法に関する。
（従来技術とその問題点）
半導体基板上に接して第１の超伝導電極と第２の超伝導
電極を近接して設け、第１の超伝導電極と第２の超伝導
電極とを半導体基板を介して弱結合させた半導体結合超
伝導回路装置が提案されている◎第１．第２両超伝導電
極間を流れるジ冒セフノン電流の大きさは第１．第２両
超伝導電極間の距離が短かい程大きくなる０余裕のめる
回路動作を実現するためには第１．第２両電極間の距離
を電子のコヒーレンス長程度にまで短かくしなければな
らない。又多数の回路装置を同一チップ内に集積する場
合、該チップ内での第１．第２両超伝導電極間の距離の
ばらつきはできる限〕小さくする必要があるｏしかし従
来の半導体結合超伝導回路装置では、例えば日刊工業新
聞１１月１０日（１９８４）４頁に記載されている如く
（第３図）電子ビーム露光法やドライエツチング法等を
用φて超伝導体を分割する方法を用いるため第１．第２
両超伝導電極間の距離は０．２μｍ程度であ）、この値
は電子のコと−レンズ長に比較して約１桁以上大きな値
である０又、電子ビーム露光法やドライエ、チング法等
の微細加工技術を用いた場合同一チップ内での第１．第
２両超伝導電極間の距離のばらつきは０．２μｍの値に
対して無視できな−も、 のである０ その結果、従来の製造方法では、大きなジ冒セフソン電
流を用い、且つ同一チツブ内でのジ曹セ７ソン電流のば
らつきの少ない半導体結合超伝導回路装置を実現する事
はむすかじかつた＠（発明の目的） 本発明は上述の従来の欠点を除去せしめて、第１、第２
の画題伝導電極間の距離を電子のコヒーレンス長程度に
まで短縮し、更に同一チツブ内で第１．第２の画題伝導
電極間の距離のばらつきを低減できる半導体結合超伝導
回路装置の製造方法を提供する事にある・ （発明の構成） 本発明によれば、半導体と結合した超伝導回路装置の製
造において半導体基板と電気的に接触する第１の超伝導
電極を腋半導体基板上に設け、該第１の超伝導電極の表
面にプラズマ酸化法を用いてトンネル電流を阻止する絶
縁層を形成する工程と、該絶縁層を介して該第１の超伝
導電極と重なる部分を有し、且つ該半導体基板と電気的
に接触する第２の超伏導電゛極を線中導体基板上に設け
る工程とを有する事を特徴とする半導体結合超伝導回路
装置の製造方法が得られる０ （構成の詳細な説明） 本発明は上述の構成をとることによシ、従来技術の問題
点を解決した０第１図は本発明による半導体結合超伝導
回路装置の製造工程を示す断面図である０半導体基板ｌ
上に接して設けた超伝導体をパターニングして超伝導電
極（Ｉ）２を形成する（１）０次にプラズマ酸化法によ
シ超伝導電極（１）２をおおうプラズマ酸化膜３をトン
ネル電流を阻止する厚さに形成するｔｂ） ｏその後、
半導体基板１に接する部分とプラズマ酸化膜３に重なる
部分とを有する超伝導電極（１） ４−！Ｂ影形成る（
Ｃ）、超伝導電極（Ｉ）（１０は半導体基板ｌ上にプラ
ズマ酸化膜３の厚さだけ隔てて配置される。プラズマ酸
化膜３の厚さは数１０ａｍの精度で制御できるため、超
伝導電極（η（Ｉ）間の距離を従来のリソグラフィ法と
エツチング法による微細加工技術が達成できる超伝導電
極（Ｉ）（Ｉ）間の距離よシも短縮でき、更にその均一
性も向上する。
電極を近接して設け、第１の超伝導電極と第２の超伝導
電極とを半導体基板を介して弱結合させた半導体結合超
伝導回路装置が提案されている◎第１．第２両超伝導電
極間を流れるジ冒セフノン電流の大きさは第１．第２両
超伝導電極間の距離が短かい程大きくなる０余裕のめる
回路動作を実現するためには第１．第２両電極間の距離
を電子のコヒーレンス長程度にまで短かくしなければな
らない。又多数の回路装置を同一チップ内に集積する場
合、該チップ内での第１．第２両超伝導電極間の距離の
ばらつきはできる限〕小さくする必要があるｏしかし従
来の半導体結合超伝導回路装置では、例えば日刊工業新
聞１１月１０日（１９８４）４頁に記載されている如く
（第３図）電子ビーム露光法やドライエツチング法等を
用φて超伝導体を分割する方法を用いるため第１．第２
両超伝導電極間の距離は０．２μｍ程度であ）、この値
は電子のコと−レンズ長に比較して約１桁以上大きな値
である０又、電子ビーム露光法やドライエ、チング法等
の微細加工技術を用いた場合同一チップ内での第１．第
２両超伝導電極間の距離のばらつきは０．２μｍの値に
対して無視できな−も、 のである０ その結果、従来の製造方法では、大きなジ冒セフソン電
流を用い、且つ同一チツブ内でのジ曹セ７ソン電流のば
らつきの少ない半導体結合超伝導回路装置を実現する事
はむすかじかつた＠（発明の目的） 本発明は上述の従来の欠点を除去せしめて、第１、第２
の画題伝導電極間の距離を電子のコヒーレンス長程度に
まで短縮し、更に同一チツブ内で第１．第２の画題伝導
電極間の距離のばらつきを低減できる半導体結合超伝導
回路装置の製造方法を提供する事にある・ （発明の構成） 本発明によれば、半導体と結合した超伝導回路装置の製
造において半導体基板と電気的に接触する第１の超伝導
電極を腋半導体基板上に設け、該第１の超伝導電極の表
面にプラズマ酸化法を用いてトンネル電流を阻止する絶
縁層を形成する工程と、該絶縁層を介して該第１の超伝
導電極と重なる部分を有し、且つ該半導体基板と電気的
に接触する第２の超伏導電゛極を線中導体基板上に設け
る工程とを有する事を特徴とする半導体結合超伝導回路
装置の製造方法が得られる０ （構成の詳細な説明） 本発明は上述の構成をとることによシ、従来技術の問題
点を解決した０第１図は本発明による半導体結合超伝導
回路装置の製造工程を示す断面図である０半導体基板ｌ
上に接して設けた超伝導体をパターニングして超伝導電
極（Ｉ）２を形成する（１）０次にプラズマ酸化法によ
シ超伝導電極（１）２をおおうプラズマ酸化膜３をトン
ネル電流を阻止する厚さに形成するｔｂ） ｏその後、
半導体基板１に接する部分とプラズマ酸化膜３に重なる
部分とを有する超伝導電極（１） ４−！Ｂ影形成る（
Ｃ）、超伝導電極（Ｉ）（１０は半導体基板ｌ上にプラ
ズマ酸化膜３の厚さだけ隔てて配置される。プラズマ酸
化膜３の厚さは数１０ａｍの精度で制御できるため、超
伝導電極（η（Ｉ）間の距離を従来のリソグラフィ法と
エツチング法による微細加工技術が達成できる超伝導電
極（Ｉ）（Ｉ）間の距離よシも短縮でき、更にその均一
性も向上する。
以上の結果本発明の製造方法を用いれば従来よシ大きな
ジョセフノン電流を用いた回路装置が実現され、又更に
多数の回路装置を同時に形成した場合、そのジ璽セ７ソ
ン電−のばらつきを低減させる事ができる０ 以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。
ジョセフノン電流を用いた回路装置が実現され、又更に
多数の回路装置を同時に形成した場合、そのジ璽セ７ソ
ン電−のばらつきを低減させる事ができる０ 以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。
第２図は本発明の実施例を示す三端子半導体結合超伝導
回路装置の製造工程図である◎例えばシリコンを用いて
基板５とし該基板５の主表面に例えば熱酸化法によｊり
、ＳｉＯ，絶縁層（Ｉ）６を例えば１５０ ａｍの厚さ
に形成する◎その後、例えば約１０ ５１ の密度
のボ田ンをイオン注入法によりて注入し基板５をＰ型に
する◎その後絶縁層（Ｉ１６をバターニングして必要な
部分に基板５を露出させる（（ａ）図）０次Ｋ例えば超
伝導体であるニオブをスパッタリング法によ）約２００
ａｍの厚さく堆積し、更Ｋ（ｂ）に示す如く例えばＯ
Ｆ、ガスを用いたドライエツチング法によりてバターニ
ングし第１の超伝導電極７を形成する口その後に、プラ
ズマ酸化法によってニオブ第１超伝導電極７の表面にプ
ラズマ酸化膜を成長させ（ｃ）に示す如く絶縁層（■）
８を形成する◎例えば几Ｆ電圧２００ Ｖ Ｏａガス１
００〜Ｔａｒｔの条件下で行うと、約５時間で１５ｎｍ
＠度のニオブ酸化膜が成長する。この厚さのプラズマ酸
化膜を介してトンネル電流が流れる事はない。このプラ
ズマ酸化の条件は一例にすぎず他に例えば基板加熱法、
あるいはプラズマ中の試料にバイアス電圧を印加する方
法等が考えられ、条件を最適化する事ができる０次に（
ｄ）に示す如く、例えばニオブを用いて例えば厚さ３０
０ ｎｍのニオブ膜を例えばスパッタリング法によりて
堆積し。
回路装置の製造工程図である◎例えばシリコンを用いて
基板５とし該基板５の主表面に例えば熱酸化法によｊり
、ＳｉＯ，絶縁層（Ｉ）６を例えば１５０ ａｍの厚さ
に形成する◎その後、例えば約１０ ５１ の密度
のボ田ンをイオン注入法によりて注入し基板５をＰ型に
する◎その後絶縁層（Ｉ１６をバターニングして必要な
部分に基板５を露出させる（（ａ）図）０次Ｋ例えば超
伝導体であるニオブをスパッタリング法によ）約２００
ａｍの厚さく堆積し、更Ｋ（ｂ）に示す如く例えばＯ
Ｆ、ガスを用いたドライエツチング法によりてバターニ
ングし第１の超伝導電極７を形成する口その後に、プラ
ズマ酸化法によってニオブ第１超伝導電極７の表面にプ
ラズマ酸化膜を成長させ（ｃ）に示す如く絶縁層（■）
８を形成する◎例えば几Ｆ電圧２００ Ｖ Ｏａガス１
００〜Ｔａｒｔの条件下で行うと、約５時間で１５ｎｍ
＠度のニオブ酸化膜が成長する。この厚さのプラズマ酸
化膜を介してトンネル電流が流れる事はない。このプラ
ズマ酸化の条件は一例にすぎず他に例えば基板加熱法、
あるいはプラズマ中の試料にバイアス電圧を印加する方
法等が考えられ、条件を最適化する事ができる０次に（
ｄ）に示す如く、例えばニオブを用いて例えば厚さ３０
０ ｎｍのニオブ膜を例えばスパッタリング法によりて
堆積し。
更に例えばリフトオフ法等を用いてパターニングして第
２の超伝導電極９を形成する０第２の超伝導電極９の形
成に先立ちシリコン基板ｌの露出部分を例えばアルゴン
ガスを用いてプラズマク〜リ−ユングを行い、シリコン
基板１と第２の超伝導電極９の電気的接触性を向上させ
ておく、。以上の結果第１と第２の超伝導電極７と９は
絶縁層（Ｉｆ） ８の厚さを隔ててシリコン基板１上に
配置される。前述の如く絶縁層（■）８の厚さは数１０
ｎｍであ〕。
２の超伝導電極９を形成する０第２の超伝導電極９の形
成に先立ちシリコン基板ｌの露出部分を例えばアルゴン
ガスを用いてプラズマク〜リ−ユングを行い、シリコン
基板１と第２の超伝導電極９の電気的接触性を向上させ
ておく、。以上の結果第１と第２の超伝導電極７と９は
絶縁層（Ｉｆ） ８の厚さを隔ててシリコン基板１上に
配置される。前述の如く絶縁層（■）８の厚さは数１０
ｎｍであ〕。
４．２°Ｋにおける電子；ヒーレンス長駒１０ ａｍ
トｎ程度の距１ｍ１ｉＫ第１．第２の超伝導電極を接近
させる事ができる口しかも、プラズマ酸化法によれば例
えば５ｍｍ口のチップ内の酸化条件のばらつきは無視で
き、チップ内での第１．第２超伝導電極間の距離の均一
性は向上する。次に例えば（ｅ）に示す如くシリコン基
板５を主表面と反対側の裏表面よシ例えばエチレンジア
ミンとピはカテーールの水溶液を用匹て約３００ ａｍ
の厚さの基板を残すまでエツチングする、その後通常シ
リコンデバイス用プロセスでよく知られている方法を用
−て例えば厚さ４０ ｎｍのＳｔＯ！膜を基板５の裏表
面に成長させてゲート絶縁膜ｌＯを設ける０次にゲート
絶縁膜ｌＯの下側に接して例えば蒸着アルミを用いて膜
厚７００ ｎｍのゲート電極１１％設ける。更に絶縁層
（Ｉ［）に開孔部１２を設け、第１の超伝導電極７への
コンタクト部分を形成する０必要ならば従来良く知られ
ている方法を用いて更に配線層、あるいは抵抗素子等を
組み込んで三端子半導体超伝導回路装置が完成する。
トｎ程度の距１ｍ１ｉＫ第１．第２の超伝導電極を接近
させる事ができる口しかも、プラズマ酸化法によれば例
えば５ｍｍ口のチップ内の酸化条件のばらつきは無視で
き、チップ内での第１．第２超伝導電極間の距離の均一
性は向上する。次に例えば（ｅ）に示す如くシリコン基
板５を主表面と反対側の裏表面よシ例えばエチレンジア
ミンとピはカテーールの水溶液を用匹て約３００ ａｍ
の厚さの基板を残すまでエツチングする、その後通常シ
リコンデバイス用プロセスでよく知られている方法を用
−て例えば厚さ４０ ｎｍのＳｔＯ！膜を基板５の裏表
面に成長させてゲート絶縁膜ｌＯを設ける０次にゲート
絶縁膜ｌＯの下側に接して例えば蒸着アルミを用いて膜
厚７００ ｎｍのゲート電極１１％設ける。更に絶縁層
（Ｉ［）に開孔部１２を設け、第１の超伝導電極７への
コンタクト部分を形成する０必要ならば従来良く知られ
ている方法を用いて更に配線層、あるいは抵抗素子等を
組み込んで三端子半導体超伝導回路装置が完成する。
（発明の効果）
本発明によれば、第１と第２の超伝導電極を電子のコヒ
ーレンス長程度の距離に近接して半導体上に形成する事
ができるため、半導体結合超伝導回路装置のジ冒セフソ
ン電流を大きくでき、更にチップ内でのジ冒セフソン電
流のばらつきを低減させる事ができる◎
ーレンス長程度の距離に近接して半導体上に形成する事
ができるため、半導体結合超伝導回路装置のジ冒セフソ
ン電流を大きくでき、更にチップ内でのジ冒セフソン電
流のばらつきを低減させる事ができる◎
第１図は本発明による半導体結合超伝導回路装置の製造
工程を示す断面図であシ、第２図は本発明による実施例
を示す為の三端子半導体結合超伝導回路！！置の製造工
程を示す断面図でＴｏ〕、第３図は従来の半導体結合超
伝導回路装置の構造断面図である〇 図においてｌ、１３は半導体基板、２は超伝導電極（Ｉ
）、 ３はプラズマ酸化膜、４は超伝導電極（■）。 ５は基板、６は絶縁層（Ｉ）、７，１４は第１の超伝導
電極、８は絶縁層（ｎ）ｍ Ｌ ｌ ５は第２の超伝
導電極、１０はゲート絶縁膜、１１はゲート電極。 １２は開孔部で６る〇 （ａン （ｂ） （ｃ） 半 ２ 図 （Ｃ） （ｄ） １４亭１ｎ超伝尊６ １３半ｌｌ付９１委
工程を示す断面図であシ、第２図は本発明による実施例
を示す為の三端子半導体結合超伝導回路！！置の製造工
程を示す断面図でＴｏ〕、第３図は従来の半導体結合超
伝導回路装置の構造断面図である〇 図においてｌ、１３は半導体基板、２は超伝導電極（Ｉ
）、 ３はプラズマ酸化膜、４は超伝導電極（■）。 ５は基板、６は絶縁層（Ｉ）、７，１４は第１の超伝導
電極、８は絶縁層（ｎ）ｍ Ｌ ｌ ５は第２の超伝
導電極、１０はゲート絶縁膜、１１はゲート電極。 １２は開孔部で６る〇 （ａン （ｂ） （ｃ） 半 ２ 図 （Ｃ） （ｄ） １４亭１ｎ超伝尊６ １３半ｌｌ付９１委
Claims (1)
- 半導体と結合した超伝導回路装置の製造において半導体
基板と電気的に接触する第１の超伝導電極を該半導体基
板上に設け、該第１の超伝導電極の表面にプラズマ酸化
法を用いてトンネル電流を阻止する絶縁層を形成する工
程と該絶縁層を介して該第１の超伝導電極と重なる部分
を有し且つ該半導体基板と電気的に接触する第２の超伝
導電極を該半導体基板上に設ける工程とを有する事を特
徴とする半導体結合超伝導回路装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60069335A JPS61228687A (ja) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | 半導体結合超伝導回路装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60069335A JPS61228687A (ja) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | 半導体結合超伝導回路装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61228687A true JPS61228687A (ja) | 1986-10-11 |
| JPH0562831B2 JPH0562831B2 (ja) | 1993-09-09 |
Family
ID=13399575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60069335A Granted JPS61228687A (ja) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | 半導体結合超伝導回路装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61228687A (ja) |
-
1985
- 1985-04-02 JP JP60069335A patent/JPS61228687A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0562831B2 (ja) | 1993-09-09 |
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