JPS6257262A - ジヨセフソン接合素子の製造方法 - Google Patents
ジヨセフソン接合素子の製造方法Info
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- JPS6257262A JPS6257262A JP60195945A JP19594585A JPS6257262A JP S6257262 A JPS6257262 A JP S6257262A JP 60195945 A JP60195945 A JP 60195945A JP 19594585 A JP19594585 A JP 19594585A JP S6257262 A JPS6257262 A JP S6257262A
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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)
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）
本発明はエツチングにより接合領域を規定するトンネル
型ジョセフソン接合素子の製造方法に関し、より詳しく
は量子干渉計等、比較的厚い絶縁層を有するジョセフソ
ン接合素子の製造方法に関する。
型ジョセフソン接合素子の製造方法に関し、より詳しく
は量子干渉計等、比較的厚い絶縁層を有するジョセフソ
ン接合素子の製造方法に関する。
（従来技術）
従来例として、第３図にアイ、イー、イー、イー件ラン
ザクジョン・オン・マグネティクス第１９巻３号１９８
３年８２７ヘーシ（東海林地）（ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳ
ＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮＭＡＧＮＥＴＩＣ８，ｖｏｌ １
９． ＮＯ，３ｐ８２７ （１９８３））で発表された
ジョセフソン接合素子の形成方法を示す。第３図Ａに示
すように第１の超伝導層３１トンネル障壁層３２、第２
の超伝導層３３の接合構成層を形成した後フォトレジス
ト３４を用いたパターニングを行う。
ザクジョン・オン・マグネティクス第１９巻３号１９８
３年８２７ヘーシ（東海林地）（ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳ
ＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮＭＡＧＮＥＴＩＣ８，ｖｏｌ １
９． ＮＯ，３ｐ８２７ （１９８３））で発表された
ジョセフソン接合素子の形成方法を示す。第３図Ａに示
すように第１の超伝導層３１トンネル障壁層３２、第２
の超伝導層３３の接合構成層を形成した後フォトレジス
ト３４を用いたパターニングを行う。
次に第３図Ｂに示すように、前記フォトレジスト３４を
マスクにしてエツチングを行いジョセフソン接合領域以
外の第２の超伝導体３３を除去し、ジョセフソン接合領
域を規定する。その後第３図Ｃのように、第１の超伝導
層３１と第３図りに示す第３の超伝導層３６との絶縁を
とるための絶縁層３５を被着する。
マスクにしてエツチングを行いジョセフソン接合領域以
外の第２の超伝導体３３を除去し、ジョセフソン接合領
域を規定する。その後第３図Ｃのように、第１の超伝導
層３１と第３図りに示す第３の超伝導層３６との絶縁を
とるための絶縁層３５を被着する。
前記フォトレジスト３４を用いリフトオフを行いジョセ
フソン接合、領域上の前記絶縁層３５を除去した後、上
部配線３６を被着形成して第３図りに示すジョセフソン
接合素子を完成する。
フソン接合、領域上の前記絶縁層３５を除去した後、上
部配線３６を被着形成して第３図りに示すジョセフソン
接合素子を完成する。
（従来技術の問題点）
一例としてブリッジ型二接合量子干渉計を考える。ブリ
ッジ型量子干渉計ではジョセフソン接合素子の」二に絶
縁層を介して、この量子干渉計に磁界を与える制御線が
形成される。このためジョセフソン接合素子上１面に段
差があると、制御線の段切れや制御線と第３の超伝導層
３６との間の短絡が生じる恐れがある。また、上記短絡
を防ぐために、前記絶縁層を厚くすると、制御線と量子
干渉計との磁気的結合が弱く′なる。このためこの量子
干渉計に用いるジョセフソン接合素子は上面を平坦にす
る必要がある。一方この量子干渉計では、制御線との間
の相互インダクタンスが、二つのジョセフソン接合素子
間の絶縁層３５の断面積に比例するので、集積度を上げ
るためには絶縁層３５の膜厚を増加する必要がある。従
来の製造方法では、絶縁層３５の膜厚が増加すると、ジ
ョセフソン接合素子」二面の平坦性を保つために、ジョ
セフソン接合領域を規定するエツチング深さも増加する
必要があった。このためエツチング深さの増加に伴うパ
ターン細りが著しくジョセフソン接合寸法の制御がｉｌ
ｌ Ｉ、かった。また、前記エツチングに反応性イオン
エツチングを用いた場合、エツチングレートが周辺部と
中央部で異なるため、エツチング深さが増加するほど基
板内でのジョセフソン接合寸法のばらつきが大きくなっ
ていた。
ッジ型量子干渉計ではジョセフソン接合素子の」二に絶
縁層を介して、この量子干渉計に磁界を与える制御線が
形成される。このためジョセフソン接合素子上１面に段
差があると、制御線の段切れや制御線と第３の超伝導層
３６との間の短絡が生じる恐れがある。また、上記短絡
を防ぐために、前記絶縁層を厚くすると、制御線と量子
干渉計との磁気的結合が弱く′なる。このためこの量子
干渉計に用いるジョセフソン接合素子は上面を平坦にす
る必要がある。一方この量子干渉計では、制御線との間
の相互インダクタンスが、二つのジョセフソン接合素子
間の絶縁層３５の断面積に比例するので、集積度を上げ
るためには絶縁層３５の膜厚を増加する必要がある。従
来の製造方法では、絶縁層３５の膜厚が増加すると、ジ
ョセフソン接合素子」二面の平坦性を保つために、ジョ
セフソン接合領域を規定するエツチング深さも増加する
必要があった。このためエツチング深さの増加に伴うパ
ターン細りが著しくジョセフソン接合寸法の制御がｉｌ
ｌ Ｉ、かった。また、前記エツチングに反応性イオン
エツチングを用いた場合、エツチングレートが周辺部と
中央部で異なるため、エツチング深さが増加するほど基
板内でのジョセフソン接合寸法のばらつきが大きくなっ
ていた。
このように、従来の製造方法では、ジョセフソン接合素
子」二面の平坦性と、絶縁層３５の膜厚の増加の二つの
要求を同時に満足した場合、ジョセフソン接合寸法の制
御性や均一性が損なわれるという欠点を有していた。
子」二面の平坦性と、絶縁層３５の膜厚の増加の二つの
要求を同時に満足した場合、ジョセフソン接合寸法の制
御性や均一性が損なわれるという欠点を有していた。
（発明の目的）
本発明は、このような従来技術の欠点を取り除いたジョ
セフソン接合素子の製造方法を提供することを目的とし
ている。
セフソン接合素子の製造方法を提供することを目的とし
ている。
（発明の構成）
本発明によればトンネル型ジョセフソン接合素導層を除
去しかつ少なくとも前記第１の超伝導層の磁場侵入深さ
に相当する膜厚を残すエツチングをジョセフソン接合領
域以外の前記接合構成層に対して行いジョセフソン接合
領域を規定する工程と、前記エツチングにより残された
前記接合構成層上の前記ジョセフソン接合領域以外の部
分に第１の絶縁層を形成する工程と、前記第２の超伝導
層および前記第１の絶縁上の前記ジョセフソン接合領域
を覆う部分に第３の超伝導層を形成する工程と、前記第
２の超伝導層および前記第１の絶縁層上の前記第３の超
伝導層および前記第２の絶縁層上に配線のだめの第４の
超伝導層を形成する工程を含むことを特徴とするジョセ
フソン接合素子の製造方法が得られる。
去しかつ少なくとも前記第１の超伝導層の磁場侵入深さ
に相当する膜厚を残すエツチングをジョセフソン接合領
域以外の前記接合構成層に対して行いジョセフソン接合
領域を規定する工程と、前記エツチングにより残された
前記接合構成層上の前記ジョセフソン接合領域以外の部
分に第１の絶縁層を形成する工程と、前記第２の超伝導
層および前記第１の絶縁上の前記ジョセフソン接合領域
を覆う部分に第３の超伝導層を形成する工程と、前記第
２の超伝導層および前記第１の絶縁層上の前記第３の超
伝導層および前記第２の絶縁層上に配線のだめの第４の
超伝導層を形成する工程を含むことを特徴とするジョセ
フソン接合素子の製造方法が得られる。
（発明の詳細な説明）
本発明のジョセフソン接合素子の製造方法においてはジ
ョセフソン接合構成層と上部配線となる第４の超伝導層
の間に第３の超伝導層を形成する工程を有している。こ
の第３の超伝導層の存在により、ジョセフソン接合領域
を規定するエツチングの深さと、絶縁層の厚さを、ジョ
セフソン接合素子上面の平坦性を損なうことなしに独立
に決めることができる。従って、ジョセフソン接合領域
を規定するエツチングの深さを必要最小限にすることが
でき、接合寸法の制御性や基板内での均一性の良いジョ
セフソン接合素子が得られる。
ョセフソン接合構成層と上部配線となる第４の超伝導層
の間に第３の超伝導層を形成する工程を有している。こ
の第３の超伝導層の存在により、ジョセフソン接合領域
を規定するエツチングの深さと、絶縁層の厚さを、ジョ
セフソン接合素子上面の平坦性を損なうことなしに独立
に決めることができる。従って、ジョセフソン接合領域
を規定するエツチングの深さを必要最小限にすることが
でき、接合寸法の制御性や基板内での均一性の良いジョ
セフソン接合素子が得られる。
（実施例）
本発明の実施例として第２図に示すブ１ルンジ型二接合
量子干渉計の製造方法を示す。第１図は本実施例の製造
方法を説明するための図であり、第２図に示す量子干渉
計のうちジョセフソン接合素子部分が示しである。以下
、第１図、第２図を用いて本実施例を説明する。第１の
超伝導層１１としてニオブをスパッタにより２００ｎｍ
被着した後、トンネルバリア層１２としてニオブ酸化膜
を自然酸化５ｎｍで成長させ、その上に第２の超伝導層
１３としてニオブを８０ｎｍスパッタで被着し接合構成
層を形成する。次にフォトレジスト１４を用いてパター
ニングを行い、ＣＦ４を用いた反応性イオンエツチング
で１１００ｎの深さまでエツチングを行い接合領域を規
定する（第１図Ａ）。次に第１の絶縁層１５としてＳｉ
Ｏを１．００ｎｍ蒸着した後、フォトレジスト１４を用
いたリフトオフで接合領域上のＳｉＯを取り除く（第１
図Ｂ）、続いてアルゴンガスを用いたスパッタクリーニ
ングで′接で、接合領域を覆う部分を残して第３の超伝
導層を除去する（第１図Ｃ）。その後、第２の絶縁層１
８を４００ｎｍ蒸着した後、フォトレジスト１６を用い
たリフトオフを行い、第３の超伝導層１７上の第２の絶
縁層を取り除く。アルゴンガスを用いたスパッタクリー
ニングで、第３の超伝導層１７」二のニオブ酸化物や不
純物を除去した後、第４の超伝導層１９としてニオブを
２００ｎｍを被着する。第４の超伝導層１９上にフォト
レジストを用いてパターニングを行い、ＣＦ４を用いた
反応性イオンエツチングで、第４の超伝導層１９の不要
な部分を除去し、このジョセフソン接合素子の」二部配
線とする（第１図Ｄ）。
量子干渉計の製造方法を示す。第１図は本実施例の製造
方法を説明するための図であり、第２図に示す量子干渉
計のうちジョセフソン接合素子部分が示しである。以下
、第１図、第２図を用いて本実施例を説明する。第１の
超伝導層１１としてニオブをスパッタにより２００ｎｍ
被着した後、トンネルバリア層１２としてニオブ酸化膜
を自然酸化５ｎｍで成長させ、その上に第２の超伝導層
１３としてニオブを８０ｎｍスパッタで被着し接合構成
層を形成する。次にフォトレジスト１４を用いてパター
ニングを行い、ＣＦ４を用いた反応性イオンエツチング
で１１００ｎの深さまでエツチングを行い接合領域を規
定する（第１図Ａ）。次に第１の絶縁層１５としてＳｉ
Ｏを１．００ｎｍ蒸着した後、フォトレジスト１４を用
いたリフトオフで接合領域上のＳｉＯを取り除く（第１
図Ｂ）、続いてアルゴンガスを用いたスパッタクリーニ
ングで′接で、接合領域を覆う部分を残して第３の超伝
導層を除去する（第１図Ｃ）。その後、第２の絶縁層１
８を４００ｎｍ蒸着した後、フォトレジスト１６を用い
たリフトオフを行い、第３の超伝導層１７上の第２の絶
縁層を取り除く。アルゴンガスを用いたスパッタクリー
ニングで、第３の超伝導層１７」二のニオブ酸化物や不
純物を除去した後、第４の超伝導層１９としてニオブを
２００ｎｍを被着する。第４の超伝導層１９上にフォト
レジストを用いてパターニングを行い、ＣＦ４を用いた
反応性イオンエツチングで、第４の超伝導層１９の不要
な部分を除去し、このジョセフソン接合素子の」二部配
線とする（第１図Ｄ）。
このジョセフソン接合素子が二つ並んだ基板上（第２図
）に第３の絶縁層２１−としてＳｉＯ膜を１１００ｎ蒸
着した後、第５の超伝導層２２としてニオブを２００ｎ
ｍスパッタで被着し、フォトレジストでパターニングを
行い、ＣＦ４を用いた反応性イオンエツチングで加工、
成形する。以」二足した工程を経て、第２図に示す二接
合のブリッジ型量子干渉計を製造する。なお第５の超伝
導層２２はこの量子干渉計に磁界を与え３の絶縁層１８
との段差を解消し、上面を平坦に保つことできる。その
ため接合構成層のエツチングは絶縁層の厚さに関係なく
必要最小限することができ、ジョセフソン接合寸法の制
御性や基板内での均一性を下げることなく回路の集積度
を上げることができる。本実施例では従来例に比べ接合
構成層のエツチング深さが５分の１になっている。
）に第３の絶縁層２１−としてＳｉＯ膜を１１００ｎ蒸
着した後、第５の超伝導層２２としてニオブを２００ｎ
ｍスパッタで被着し、フォトレジストでパターニングを
行い、ＣＦ４を用いた反応性イオンエツチングで加工、
成形する。以」二足した工程を経て、第２図に示す二接
合のブリッジ型量子干渉計を製造する。なお第５の超伝
導層２２はこの量子干渉計に磁界を与え３の絶縁層１８
との段差を解消し、上面を平坦に保つことできる。その
ため接合構成層のエツチングは絶縁層の厚さに関係なく
必要最小限することができ、ジョセフソン接合寸法の制
御性や基板内での均一性を下げることなく回路の集積度
を上げることができる。本実施例では従来例に比べ接合
構成層のエツチング深さが５分の１になっている。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の製造方法を用いれば、接
合構成層と上部配線の間の絶縁層の厚さに関係なく、接
合構成層のエツチング深さを必要最小限にすることがで
きるので、厚い前記絶縁層を用いた場合でも、接合寸法
の制御性や基板内での均一性の良いジョセフソン接合素
子が得られる。
合構成層と上部配線の間の絶縁層の厚さに関係なく、接
合構成層のエツチング深さを必要最小限にすることがで
きるので、厚い前記絶縁層を用いた場合でも、接合寸法
の制御性や基板内での均一性の良いジョセフソン接合素
子が得られる。
第１図は、本発明によるジョセフソン接合素子の製造方
法を説明するための図、第２図は、実施例による量子干
渉計の断面図、第３図は、従来の製造方法を示すための
図である。 図において １１−９．第１の超伝導層 １２・・件ンネル障壁層
１３３９．第２の超伝導層 １４・・・フォトレジス
ト］５・・・第１の絶縁層 １６０．・フォトレジ
スト１７・・・第３の超伝導層 １８・・・第２の絶
縁層１９・・・第４の超伝導層 ２１・・・第３の絶
縁層２２・・・第５の超伝導層 ３１−・・・第１の
超伝導層３２・・件ンネル障壁層 ３３・・・第２の
超伝導層３４・・・フォトレジスト ３５・・・絶縁
層３６・・・第３の超伝導層 上盛１ごジ二５ｒ、１院長 第ｆ図 躬づ 第２１ 旧 図
法を説明するための図、第２図は、実施例による量子干
渉計の断面図、第３図は、従来の製造方法を示すための
図である。 図において １１−９．第１の超伝導層 １２・・件ンネル障壁層
１３３９．第２の超伝導層 １４・・・フォトレジス
ト］５・・・第１の絶縁層 １６０．・フォトレジ
スト１７・・・第３の超伝導層 １８・・・第２の絶
縁層１９・・・第４の超伝導層 ２１・・・第３の絶
縁層２２・・・第５の超伝導層 ３１−・・・第１の
超伝導層３２・・件ンネル障壁層 ３３・・・第２の
超伝導層３４・・・フォトレジスト ３５・・・絶縁
層３６・・・第３の超伝導層 上盛１ごジ二５ｒ、１院長 第ｆ図 躬づ 第２１ 旧 図
Claims (1)
- トンネル型ジョセフソン接合素子の製造方法において、
第１の超伝導層上にトンネル障壁層を介して第２の超伝
導層が被着した接合構成層を形成する工程と、少なくと
も前記第２の超伝導層を除去しかつ少なくとも前記第１
の超伝導層の磁場侵入深さに相当する膜厚を残すエッチ
ングをジョセフソン接合領域以外の前記接合構成層に対
して行いジョセフソン接合領域を規定する工程と、前記
エッチングにより残された前記接合構成層上の前記ジョ
セフソン接合領域以外の部分に第１の絶縁層を形成する
工程と、前記第２の超伝導層および前記第１の絶縁層上
の前記ジョセフソン接合領域を覆う部分に第３の超伝導
層を形成する工程と、前記第２の超伝導層および前記第
１の絶縁層上の前記第３の超伝導層以外の部分に第２の
絶縁層を形成する工程と、前記第３の超伝導層および前
記第２の絶縁層上に配線のための第４の超伝導層を形成
する工程を含む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 |
|---|---|---|---|
| JP60195945A JPS6257262A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | ジヨセフソン接合素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60195945A JPS6257262A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | ジヨセフソン接合素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6257262A true JPS6257262A (ja) | 1987-03-12 |
| JPH0260230B2 JPH0260230B2 (ja) | 1990-12-14 |
Family
ID=16349584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60195945A Granted JPS6257262A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | ジヨセフソン接合素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6257262A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4904619A (en) * | 1987-03-24 | 1990-02-27 | Hitachi Ltd. | Method of forming Josephson junction devices |
| JPH0461178A (ja) * | 1990-06-22 | 1992-02-27 | Agency Of Ind Science & Technol | ジョセフソン集積回路の作製方法 |
-
1985
- 1985-09-06 JP JP60195945A patent/JPS6257262A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4904619A (en) * | 1987-03-24 | 1990-02-27 | Hitachi Ltd. | Method of forming Josephson junction devices |
| JPH0461178A (ja) * | 1990-06-22 | 1992-02-27 | Agency Of Ind Science & Technol | ジョセフソン集積回路の作製方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0260230B2 (ja) | 1990-12-14 |
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