JPH0582074B2 - - Google Patents
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- JPH0582074B2 JPH0582074B2 JP60069334A JP6933485A JPH0582074B2 JP H0582074 B2 JPH0582074 B2 JP H0582074B2 JP 60069334 A JP60069334 A JP 60069334A JP 6933485 A JP6933485 A JP 6933485A JP H0582074 B2 JPH0582074 B2 JP H0582074B2
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- electrodes
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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)
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。
る半導体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）
第１の超伝導電極と第２の超伝導電極を近接し
て半導体基板上に電気的に接して設け、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
るジヨセフソ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。余裕のあ
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
チツプ内に集積する場合、該チツプ内での第１、
第２両超伝導電極間の距離のばらつきはできる限
り小さくする必要がある。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
用いて超伝導体を分割する方法を用いるため第
１、第２の両超伝導電極間の距離は0.2μｍ度であ
り、この値は電子のコヒーレンス長に比較して約
１桁以上大きな値である。又、電子ビーム露光法
やドライエツチング法等の微細加工技術を用いた
場合、同一チツプ内での第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
きないものである。その結果従来の製造方法で
は、大きなジヨセフソン電流を用い、且つ同一チ
ツプ内でのジヨセフソン電流のばらつきの少ない
半導体結合超伝導回路を実現する事はむずかしか
つた。
て半導体基板上に電気的に接して設け、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
るジヨセフソ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。余裕のあ
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
チツプ内に集積する場合、該チツプ内での第１、
第２両超伝導電極間の距離のばらつきはできる限
り小さくする必要がある。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
用いて超伝導体を分割する方法を用いるため第
１、第２の両超伝導電極間の距離は0.2μｍ度であ
り、この値は電子のコヒーレンス長に比較して約
１桁以上大きな値である。又、電子ビーム露光法
やドライエツチング法等の微細加工技術を用いた
場合、同一チツプ内での第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
きないものである。その結果従来の製造方法で
は、大きなジヨセフソン電流を用い、且つ同一チ
ツプ内でのジヨセフソン電流のばらつきの少ない
半導体結合超伝導回路を実現する事はむずかしか
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の両超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、更に同一チツプ内で
第１、第２の両超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。
１、第２の両超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、更に同一チツプ内で
第１、第２の両超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、互い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
導電極の表面及び側面に陽極酸化法によりトンネ
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の超伝導電極の主表面の一部
と側面の一部で重なる部分を有し且つ半導体基板
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が得られる。
電極を有する半導体結合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
導電極の表面及び側面に陽極酸化法によりトンネ
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の超伝導電極の主表面の一部
と側面の一部で重なる部分を有し且つ半導体基板
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が得られる。
（構成の詳細な説明）
本発明は上述の構成をとることにより、従来技
術の問題点を解決した。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図であ
る。ａ，ｄは平面図、ｂ，ｃ，ｅはａのＸ−Ｙ位
置における断面図である。ａ，ｂに示す如く半導
体基板１上に接して設けた超伝導体をパターニン
グし、超伝導体パターン２を形成する。次に陽極
酸化法を用いてｃに示す如く超伝導体パターン２
の表面にトンネル電流を阻止する厚さの陽極酸化
膜３を成長させる。その後表面に陽極酸化膜３を
有した超伝導パターンを加工し、第１の超伝導電
極４を形成する。次にｅに示す如く半導体基板１
に接する部分と陽極酸化膜３に重なる部分とを有
する第２の超伝導電極５を形成する。
術の問題点を解決した。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図であ
る。ａ，ｄは平面図、ｂ，ｃ，ｅはａのＸ−Ｙ位
置における断面図である。ａ，ｂに示す如く半導
体基板１上に接して設けた超伝導体をパターニン
グし、超伝導体パターン２を形成する。次に陽極
酸化法を用いてｃに示す如く超伝導体パターン２
の表面にトンネル電流を阻止する厚さの陽極酸化
膜３を成長させる。その後表面に陽極酸化膜３を
有した超伝導パターンを加工し、第１の超伝導電
極４を形成する。次にｅに示す如く半導体基板１
に接する部分と陽極酸化膜３に重なる部分とを有
する第２の超伝導電極５を形成する。
第１、第２の両超伝導電極は半導体基体１上に
陽極酸化膜３の厚さだけ隔てて配置される。陽極
酸化膜の厚さは数10nｍの精度で制御できるた
め、第１、第２の超伝導電極間の距離を従来のリ
ソグラフイ法あるいはエツチング法等による微細
加工技術で達成できる同距離よりも短縮でき、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り大きなジヨセフソン
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ヨセフソン
電流のばらつきが低減する。
陽極酸化膜３の厚さだけ隔てて配置される。陽極
酸化膜の厚さは数10nｍの精度で制御できるた
め、第１、第２の超伝導電極間の距離を従来のリ
ソグラフイ法あるいはエツチング法等による微細
加工技術で達成できる同距離よりも短縮でき、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り大きなジヨセフソン
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ヨセフソン
電流のばらつきが低減する。
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。
細に説明する。
第２図は本発記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。ｄ，ｆは
平面図であり、ａ，ｂ，ｃ，ｅ，ｇ，ｈは平面図
ｄのＸ−Ｙに対応する断面図である。例えばａに
示す如くシリコンの基板６を用意しその主表面に
例えば厚さ150nｍに熱酸化法でSiO2膜７を成長
させる。しかる後に、例えばフオトレジストをマ
スクに用いて必要な領域に選択的に例えばボロン
を1018〜19cm-3の密度でイオン注入し、高濃度不純
物層８を形成するａ。次に例えばバツフアードフ
ツ酸液を用いて高濃度不純物層８に対応する
SiO2膜７に開孔部９を設ける、ｂその後例えば
スパツタリング堆積法で例えばニオブを用いた超
伝導パターン１０を例えば200nｍの厚さに堆積
する。そして例えばCF4ガスを用いたドライエツ
チング法によりパターニングを行う。ｃ尚ｃはｄ
のＸ−Ｙ部分での断面図であり、又簡単のためｄ
には基板６と超伝導パターン１０のみを示した。
次に例えば156ｇの五硼酸アンモニウムと1120ml
のエチレングリコールを760mlの水に溶かした電
解液を用いて超伝導パターン１０の陽極酸化を行
ない、超伝導パターン１０の表面を陽極酸化膜１
１で被覆する。この時例えば0.5ｍＡcm-2の電流
を供給すると印加電圧1V当り約2nｍのニオブ陽
極酸化膜１１が成長する。つまり約10Vの電圧を
加えると約20nｍのニオブ陽極酸化膜１１で形成
する事ができるｅ次に平面図ｆに示す如く超伝導
パターン１０を例えばCF4プラズマエツチ法によ
り更にパターニングして第１の超伝導電極１２を
形成する。簡単の為に平面図ｆには基板６と第１
の超伝導電極１２のみを示した。その後例えばア
ルゴンガスを用いて露出している高濃度不純物層
８の表面をプラズマクリーニングした後、例えば
スパツタリング法を用いて厚さ300nｍのニオブ
膜を堆積し、更に例えばリフトオフ法等により、
第２の超伝導電極１３を形成する。ｇ次に例えば
ｈに示す如くシリコン基板６を主表面とは反対側
の裏表面より例えばエチレンジアミンとピロカテ
コールの水溶液を用いて例えば高濃度不純物層８
を300nｍの厚さを残すまでエツチングする。そ
の後通常シリコンプロセスでよく知られている方
法を用いて、例えば厚さ40nｍのSiO2膜を基板６
の裏面に成長させてゲート絶縁膜１４を設ける。
次にゲート絶縁膜１４の下側に接して例えば蒸着
法によりアルミを約700nｍの厚さに堆積し、リ
ン酸を用いたウエツトエツチング法又はドライエ
ツチング法によりパターンングをしてゲート電極
１５を設ける。更に陽極酸化膜１１に開孔部１６
を設け第１の超伝導電極１２へのコンタクト部分
を形成する。更に必要ならば従来よく知られた方
法で配線層、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。以上の結果第１と
第２の超伝導電極１２，１３は陽極酸化膜１１の
厚さを隔てて高濃度不純物層８上に配置されてい
る。前述の如く、陽極酸化膜１１の厚さは数10n
ｍが容易に実現でき、4.2〓における電子のコヒ
ーレンス長約10nｍと同程度の距離に第１、第２
の超伝導電極１２，１３を接近させる事ができ
る。しかも陽極酸化法によれば、チツプ内での陽
極酸化膜厚１１のばらつきは無視でき、第１、第
２の超伝導電極１２，１３間の距離の均一性は向
上する。
合超伝導回路装置の製造工程図である。ｄ，ｆは
平面図であり、ａ，ｂ，ｃ，ｅ，ｇ，ｈは平面図
ｄのＸ−Ｙに対応する断面図である。例えばａに
示す如くシリコンの基板６を用意しその主表面に
例えば厚さ150nｍに熱酸化法でSiO2膜７を成長
させる。しかる後に、例えばフオトレジストをマ
スクに用いて必要な領域に選択的に例えばボロン
を1018〜19cm-3の密度でイオン注入し、高濃度不純
物層８を形成するａ。次に例えばバツフアードフ
ツ酸液を用いて高濃度不純物層８に対応する
SiO2膜７に開孔部９を設ける、ｂその後例えば
スパツタリング堆積法で例えばニオブを用いた超
伝導パターン１０を例えば200nｍの厚さに堆積
する。そして例えばCF4ガスを用いたドライエツ
チング法によりパターニングを行う。ｃ尚ｃはｄ
のＸ−Ｙ部分での断面図であり、又簡単のためｄ
には基板６と超伝導パターン１０のみを示した。
次に例えば156ｇの五硼酸アンモニウムと1120ml
のエチレングリコールを760mlの水に溶かした電
解液を用いて超伝導パターン１０の陽極酸化を行
ない、超伝導パターン１０の表面を陽極酸化膜１
１で被覆する。この時例えば0.5ｍＡcm-2の電流
を供給すると印加電圧1V当り約2nｍのニオブ陽
極酸化膜１１が成長する。つまり約10Vの電圧を
加えると約20nｍのニオブ陽極酸化膜１１で形成
する事ができるｅ次に平面図ｆに示す如く超伝導
パターン１０を例えばCF4プラズマエツチ法によ
り更にパターニングして第１の超伝導電極１２を
形成する。簡単の為に平面図ｆには基板６と第１
の超伝導電極１２のみを示した。その後例えばア
ルゴンガスを用いて露出している高濃度不純物層
８の表面をプラズマクリーニングした後、例えば
スパツタリング法を用いて厚さ300nｍのニオブ
膜を堆積し、更に例えばリフトオフ法等により、
第２の超伝導電極１３を形成する。ｇ次に例えば
ｈに示す如くシリコン基板６を主表面とは反対側
の裏表面より例えばエチレンジアミンとピロカテ
コールの水溶液を用いて例えば高濃度不純物層８
を300nｍの厚さを残すまでエツチングする。そ
の後通常シリコンプロセスでよく知られている方
法を用いて、例えば厚さ40nｍのSiO2膜を基板６
の裏面に成長させてゲート絶縁膜１４を設ける。
次にゲート絶縁膜１４の下側に接して例えば蒸着
法によりアルミを約700nｍの厚さに堆積し、リ
ン酸を用いたウエツトエツチング法又はドライエ
ツチング法によりパターンングをしてゲート電極
１５を設ける。更に陽極酸化膜１１に開孔部１６
を設け第１の超伝導電極１２へのコンタクト部分
を形成する。更に必要ならば従来よく知られた方
法で配線層、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。以上の結果第１と
第２の超伝導電極１２，１３は陽極酸化膜１１の
厚さを隔てて高濃度不純物層８上に配置されてい
る。前述の如く、陽極酸化膜１１の厚さは数10n
ｍが容易に実現でき、4.2〓における電子のコヒ
ーレンス長約10nｍと同程度の距離に第１、第２
の超伝導電極１２，１３を接近させる事ができ
る。しかも陽極酸化法によれば、チツプ内での陽
極酸化膜厚１１のばらつきは無視でき、第１、第
２の超伝導電極１２，１３間の距離の均一性は向
上する。
（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高濃度
不純物層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ヨセフソン電流を大きくで
き、更にチツプ内でのジヨセフソン電流のばらつ
きが低減する。
子のコヒーレンス長程度の距離に近接して高濃度
不純物層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ヨセフソン電流を大きくで
き、更にチツプ内でのジヨセフソン電流のばらつ
きが低減する。
第１図のｂ，ｃ，ｅ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、ａ，ｄ
は平面図であり、第２図ａ，ｂ，ｃ，ｅ，ｇ，ｈ
は本発明による実施例を示す為の三端子半導体結
合超伝導回路装置の製造工程を示す断面図、ｄ，
ｆは平面図であり、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。 図において、１，１６は半導体基板、２，１０
は超伝導体パターン、４，１２，１７は第１の超
伝導電極、３，１１は陽極酸化膜、５，１３，１
８は第２の超伝導電極、９は開孔部、６は基板、
７はSiO2膜、８は高濃度不純物層、１４はゲー
ト絶縁膜、１５はゲート電極である。
超伝導回路装置の製造工程を示す断面図、ａ，ｄ
は平面図であり、第２図ａ，ｂ，ｃ，ｅ，ｇ，ｈ
は本発明による実施例を示す為の三端子半導体結
合超伝導回路装置の製造工程を示す断面図、ｄ，
ｆは平面図であり、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。 図において、１，１６は半導体基板、２，１０
は超伝導体パターン、４，１２，１７は第１の超
伝導電極、３，１１は陽極酸化膜、５，１３，１
８は第２の超伝導電極、９は開孔部、６は基板、
７はSiO2膜、８は高濃度不純物層、１４はゲー
ト絶縁膜、１５はゲート電極である。
Claims (1)
- １ 互い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及
び側面に陽極酸化法により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の超伝導電極の主表面の一部と側面の一部で
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 |
|---|---|---|---|
| JP60069334A JPS61228686A (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 |
|---|---|---|---|
| JP60069334A JPS61228686A (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 |
|---|---|
| JPS61228686A JPS61228686A (ja) | 1986-10-11 |
| JPH0582074B2 true JPH0582074B2 (ja) | 1993-11-17 |
Family
ID=13399545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60069334A Granted JPS61228686A (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) | JPS61228686A (ja) |
-
1985
- 1985-04-02 JP JP60069334A patent/JPS61228686A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61228686A (ja) | 1986-10-11 |
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