JPH0613672A - ジョセフソン接合素子の製造方法 - Google Patents
ジョセフソン接合素子の製造方法Info
- Publication number
- JPH0613672A JPH0613672A JP4170841A JP17084192A JPH0613672A JP H0613672 A JPH0613672 A JP H0613672A JP 4170841 A JP4170841 A JP 4170841A JP 17084192 A JP17084192 A JP 17084192A JP H0613672 A JPH0613672 A JP H0613672A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- lower electrode
- film
- bridge
- josephson junction
- 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.)
- Pending
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 下部電極用超電導体薄膜の成膜後にその表面
が酸化することを防止し、下部電極とブリッジとが確実
に超電導接合することのできる、準平面型ジョセフソン
接合素子の製造方法を提供する。 【構成】 下部電極用超電導体薄膜２０の成膜後、同一
真空中でその薄膜２０の表面に金属薄膜７０からなる酸
化防止膜７を連続成膜し、この酸化防止膜７の露出部分
を、ブリッジ４用の超電導体薄膜の成膜直前にエッチン
グする。
が酸化することを防止し、下部電極とブリッジとが確実
に超電導接合することのできる、準平面型ジョセフソン
接合素子の製造方法を提供する。 【構成】 下部電極用超電導体薄膜２０の成膜後、同一
真空中でその薄膜２０の表面に金属薄膜７０からなる酸
化防止膜７を連続成膜し、この酸化防止膜７の露出部分
を、ブリッジ４用の超電導体薄膜の成膜直前にエッチン
グする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、生体磁界等の極微弱磁
界を計測するためのＳＱＵＩＤ等に用いられる、準平面
型のジョセフソン接合素子の製造方法に関する。
界を計測するためのＳＱＵＩＤ等に用いられる、準平面
型のジョセフソン接合素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ジョセフソン接合部を有する素子のう
ち、準平面型の素子は、図２にその斜視図を例示するよ
うに、基板１上に超電導体薄膜製の下部電極２を形成
し、その上に絶縁層５を介して超電導体薄膜製の上部電
極３を形成して、この上部電極３と下部電極２の表面の
双方に跨がるような超電導体薄膜製のブリッジ４を形成
し、このブリッジ４によって下部電極２と上部電極３と
をウィークに接合した構造を採る。
ち、準平面型の素子は、図２にその斜視図を例示するよ
うに、基板１上に超電導体薄膜製の下部電極２を形成
し、その上に絶縁層５を介して超電導体薄膜製の上部電
極３を形成して、この上部電極３と下部電極２の表面の
双方に跨がるような超電導体薄膜製のブリッジ４を形成
し、このブリッジ４によって下部電極２と上部電極３と
をウィークに接合した構造を採る。
【０００３】このような準平面型のジョセフソン接合素
子では、極めて微小な長さを要求されるウィークリンク
長が、上部電極３と下部電極２の間に介在する絶縁層５
の膜厚によって決まるため、このウィークリンク長を平
面上での微細加工に頼る平面型のジョセフソン接合素子
に比して、再現性よく良好な性能のジョセフソン接合素
子が得られるという利点がある。
子では、極めて微小な長さを要求されるウィークリンク
長が、上部電極３と下部電極２の間に介在する絶縁層５
の膜厚によって決まるため、このウィークリンク長を平
面上での微細加工に頼る平面型のジョセフソン接合素子
に比して、再現性よく良好な性能のジョセフソン接合素
子が得られるという利点がある。
【０００４】以上のような準平面型のジョセフソン接合
素子の製造するときには、通常、基板１上に下部電極２
用の超電導体薄膜を成膜した後、例えばリフトオフ法等
によるパターニングで下部電極２を形成した後、その上
に絶縁層５および上部電極３を形成し、更にその上に超
電導体薄膜を成膜した後に、電子ビーム露光等によって
ブリッジ４のパターニングを行う等の方法が採用されて
いる。
素子の製造するときには、通常、基板１上に下部電極２
用の超電導体薄膜を成膜した後、例えばリフトオフ法等
によるパターニングで下部電極２を形成した後、その上
に絶縁層５および上部電極３を形成し、更にその上に超
電導体薄膜を成膜した後に、電子ビーム露光等によって
ブリッジ４のパターニングを行う等の方法が採用されて
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の製
造方法においては、下部電極２を形成するための超電導
体薄膜の成膜後、ブリッジ４を形成するための超電導体
薄膜を成膜するまでの間に多くの工程が入るため、下部
電極２用の超電導体薄膜の表面が酸化して酸化層が形成
される。このため、ブリッジ４と下部電極２との間の超
電導接合が困難となるという問題があった。
造方法においては、下部電極２を形成するための超電導
体薄膜の成膜後、ブリッジ４を形成するための超電導体
薄膜を成膜するまでの間に多くの工程が入るため、下部
電極２用の超電導体薄膜の表面が酸化して酸化層が形成
される。このため、ブリッジ４と下部電極２との間の超
電導接合が困難となるという問題があった。
【０００６】本発明の目的は、下部電極２とブリッジ４
とを確実に超電導接合することのできるジョセフソン接
合素子の製造方法を提供することにある。
とを確実に超電導接合することのできるジョセフソン接
合素子の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のジョセフソン接合素子の製造方法は、下部
電極を形成するための超電導体薄膜を成膜後、同一真空
中でその薄膜の表面に金属薄膜を連続成膜し、この金属
薄膜の露出部分を、ブリッジ用の超電導体薄膜を成膜す
る直前にエッチングすることによって特徴づけられる。
め、本発明のジョセフソン接合素子の製造方法は、下部
電極を形成するための超電導体薄膜を成膜後、同一真空
中でその薄膜の表面に金属薄膜を連続成膜し、この金属
薄膜の露出部分を、ブリッジ用の超電導体薄膜を成膜す
る直前にエッチングすることによって特徴づけられる。
【０００８】
【作用】下部電極用の超電導体薄膜を成膜した後、次の
工程に入る前に、この超電導体薄膜を成膜した同一真空
中での連続成膜により、その表面を金属薄膜で覆ってお
くことで、この金属薄膜は下部電極用の超電導体薄膜の
表面の酸化防止膜として機能する。この金属薄膜とし
て、例えばAl等、酸化が進みにくく、エッチングにより
簡単に剥離できる金属材料を用い、ブリッジ用の超電導
体薄膜の成膜の直前にこの金属薄膜を除去することによ
り、下部電極はその表面に酸化膜が形成されていない状
態でブリッジに対して接合される。
工程に入る前に、この超電導体薄膜を成膜した同一真空
中での連続成膜により、その表面を金属薄膜で覆ってお
くことで、この金属薄膜は下部電極用の超電導体薄膜の
表面の酸化防止膜として機能する。この金属薄膜とし
て、例えばAl等、酸化が進みにくく、エッチングにより
簡単に剥離できる金属材料を用い、ブリッジ用の超電導
体薄膜の成膜の直前にこの金属薄膜を除去することによ
り、下部電極はその表面に酸化膜が形成されていない状
態でブリッジに対して接合される。
【０００９】
【実施例】図１は模式的断面図で示す本発明実施例の手
順説明図である。基板１を洗浄後、（Ａ）に示すように
下部電極２を作成するためのフォトレジスト（例えば商
品名ＡＺ１５４３Ｅ）６０をパターニングする。
順説明図である。基板１を洗浄後、（Ａ）に示すように
下部電極２を作成するためのフォトレジスト（例えば商
品名ＡＺ１５４３Ｅ）６０をパターニングする。
【００１０】次に、基板１を成膜用の真空チャンバ内に
配置し、フォトレジスト６０の上方から、下部電極用の
超電導体薄膜２０（例えばNb）を２５００Å程度の厚さ
で成膜した後、同一の真空中で、Al薄膜７０を５０Å程
度の厚さで連続成膜する。この状態を（Ｂ）に示す。
配置し、フォトレジスト６０の上方から、下部電極用の
超電導体薄膜２０（例えばNb）を２５００Å程度の厚さ
で成膜した後、同一の真空中で、Al薄膜７０を５０Å程
度の厚さで連続成膜する。この状態を（Ｂ）に示す。
【００１１】その後、アセトン中でのリフトオフ法によ
り、（Ｃ）に示すようにフォトレジスト６０およびその
上方の超電導体薄膜２０およびAlを除去することより、
表面がAl薄膜製の酸化防止膜７で覆われた下部電極２を
形成する。
り、（Ｃ）に示すようにフォトレジスト６０およびその
上方の超電導体薄膜２０およびAlを除去することより、
表面がAl薄膜製の酸化防止膜７で覆われた下部電極２を
形成する。
【００１２】次に、上部電極３を形成するためのフォト
レジスト８０をパターニングの後、絶縁層５および上部
電極３を形成するため、Al薄膜５０を２００Å程度の厚
さで成膜するとともに、その上に超電導体薄膜３０（同
じくNb等）を２５００Å程度の厚さで成膜する。この状
態を（Ｄ）に示す。
レジスト８０をパターニングの後、絶縁層５および上部
電極３を形成するため、Al薄膜５０を２００Å程度の厚
さで成膜するとともに、その上に超電導体薄膜３０（同
じくNb等）を２５００Å程度の厚さで成膜する。この状
態を（Ｄ）に示す。
【００１３】その後、アセトン中でのリフトオフ法によ
りフォトレジスト８０とその上のAl薄膜５０および超電
導体薄膜３０を除去し、（Ｅ）に示すように絶縁層５お
よび上部電極３を形成する。ここで、Al薄膜５０は、こ
の工程に至るまでの工程、あるいは大気中における放置
により、その表面が所定深で酸化して AlOX となってお
り、絶縁層５としての機能を持つに至る。このような酸
化は、上述のAl薄膜７０についても同様であるが、いず
れの膜についても酸化は進みにくく、膜全体にまでは至
らない。なお、絶縁層５ようのAl薄膜５０については、
酸化をより完全なものとするために、別途、他部を覆っ
た状態でのプラズマ酸化等の工程を追加することは妨げ
ない。
りフォトレジスト８０とその上のAl薄膜５０および超電
導体薄膜３０を除去し、（Ｅ）に示すように絶縁層５お
よび上部電極３を形成する。ここで、Al薄膜５０は、こ
の工程に至るまでの工程、あるいは大気中における放置
により、その表面が所定深で酸化して AlOX となってお
り、絶縁層５としての機能を持つに至る。このような酸
化は、上述のAl薄膜７０についても同様であるが、いず
れの膜についても酸化は進みにくく、膜全体にまでは至
らない。なお、絶縁層５ようのAl薄膜５０については、
酸化をより完全なものとするために、別途、他部を覆っ
た状態でのプラズマ酸化等の工程を追加することは妨げ
ない。
【００１４】さて、次に、基板１の上方からのArを用い
た逆スパッタによるドライエッチング、あるいはリン酸
中でのウェットエッチングにより、（Ｆ）に示すよう
に、下部電極２の表面に露出している酸化防止膜７０を
除去する。
た逆スパッタによるドライエッチング、あるいはリン酸
中でのウェットエッチングにより、（Ｆ）に示すよう
に、下部電極２の表面に露出している酸化防止膜７０を
除去する。
【００１５】そして、その上から、Nb等の超電導体薄膜
を例えば１３０Å程度の厚さで成膜し、電子ビーム露光
によりブリッジパターンを描画し、他部分を逆スパッタ
等によってエッチングして、（Ｇ）に示すようにブリッ
ジ４を形成する。
を例えば１３０Å程度の厚さで成膜し、電子ビーム露光
によりブリッジパターンを描画し、他部分を逆スパッタ
等によってエッチングして、（Ｇ）に示すようにブリッ
ジ４を形成する。
【００１６】以上の本発明実施例による工程において
は、超電導体薄膜２０は成膜後、ブリッジ４用の超電導
体薄膜を形成するまでの間、酸化防止膜７によってその
表面が覆われているため、他工程や大気中に曝されるこ
とによる酸化が防止される。
は、超電導体薄膜２０は成膜後、ブリッジ４用の超電導
体薄膜を形成するまでの間、酸化防止膜７によってその
表面が覆われているため、他工程や大気中に曝されるこ
とによる酸化が防止される。
【００１７】なお、酸化防止膜７の材質としてはAl以外
の金属材料を使用することができるが、酸化が進みにく
く、しかもドライまたはウェットエッチングにより剥離
しやすい材料を用いることが望ましく、特にAlはこのよ
うな条件に叶っており、好適である。
の金属材料を使用することができるが、酸化が進みにく
く、しかもドライまたはウェットエッチングにより剥離
しやすい材料を用いることが望ましく、特にAlはこのよ
うな条件に叶っており、好適である。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
下部電極用の超電導体薄膜の表面を、その薄膜の成膜と
同一の真空中において金属薄膜で被覆するとともに、そ
の状態で絶縁層および上部電極を形成し、ブリッジ形成
用の超電導体薄膜の形成直前に金属薄膜の露出部分をエ
ッチングするから、ブリッジと接合すべき下部電極の表
面に酸化膜が生成されることが防止される。その結果、
下部電極とブリッジとの超電導接合が確実なものとな
り、素子の製造歩留りが向上する。
下部電極用の超電導体薄膜の表面を、その薄膜の成膜と
同一の真空中において金属薄膜で被覆するとともに、そ
の状態で絶縁層および上部電極を形成し、ブリッジ形成
用の超電導体薄膜の形成直前に金属薄膜の露出部分をエ
ッチングするから、ブリッジと接合すべき下部電極の表
面に酸化膜が生成されることが防止される。その結果、
下部電極とブリッジとの超電導接合が確実なものとな
り、素子の製造歩留りが向上する。
【図１】模式的断面図で示す本発明実施例の手順説明図
【図２】準平面型ジョセフソン接合素子の構造説明図
１ 基板 ２ 下部電極 ３ 上部電極 ４ ブリッジ ５ 酸化膜 ７ 酸化防止膜（Al薄膜)
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に超電導体薄膜製の下部電極を形
成した後、その上方に絶縁層を介して超電導体薄膜製の
上部電極を形成し、次いで上記下部電極と上部電極の双
方の表面に跨がるよう超電導体薄膜製のブリッジを形成
することによって、このブリッジで上記上部電極と下部
電極がウィークに接合された素子を製造する方法におい
て、下部電極を形成するための超電導体薄膜を成膜後、
同一真空中でその薄膜の表面に金属薄膜を連続成膜し、
この金属薄膜の露出部分を、上記ブリッジ用の超電導体
薄膜を成膜する直前にエッチングすることを特徴とする
ジョセフソン接合素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4170841A JPH0613672A (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | ジョセフソン接合素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4170841A JPH0613672A (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | ジョセフソン接合素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0613672A true JPH0613672A (ja) | 1994-01-21 |
Family
ID=15912324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4170841A Pending JPH0613672A (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | ジョセフソン接合素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0613672A (ja) |
-
1992
- 1992-06-29 JP JP4170841A patent/JPH0613672A/ja active Pending
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