JPS6377176A - 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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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】
〔ａ要〕
本発明のジョセフソン接合素子の製造方法は、支持基板
上の第１の超伝導体膜」−に第１の絶縁１りを形成し、
該第１の絶縁膜に開口部を設けてその上に順次、第２の
超伝導体膜、トンネルバリア膜および第３の超伝導体膜
を形成し、更に該第３の超伝導体膜の上にレジスト膜を
形成し、その後、エッチバック法により前記レジスト膜
、第３の超伝導体膜、トンネルバリア膜、第２の超伝導
体膜および第１の絶縁膜をエツチングして、該第１の絶
縁膜の開口部の中に第２の超伝導体膜、トンネルパリア
膜、第３の超伝導体膜および第２の絶縁膜を埋め込んだ
構造にし、次いで第１の絶縁膜およびレジスＩＩＰＪを
マスクとし前記開口部の中の第２の超伝導体膜、トンネ
ルバリア膜および第３の超伝導体膜のエツジ部分を酸化
して酸化膜を形成し、次に前記開口部の中のレジスト膜
を除去した後、全面に配線用膜を形成することを特徴と
する。
上の第１の超伝導体膜」−に第１の絶縁１りを形成し、
該第１の絶縁膜に開口部を設けてその上に順次、第２の
超伝導体膜、トンネルバリア膜および第３の超伝導体膜
を形成し、更に該第３の超伝導体膜の上にレジスト膜を
形成し、その後、エッチバック法により前記レジスト膜
、第３の超伝導体膜、トンネルバリア膜、第２の超伝導
体膜および第１の絶縁膜をエツチングして、該第１の絶
縁膜の開口部の中に第２の超伝導体膜、トンネルパリア
膜、第３の超伝導体膜および第２の絶縁膜を埋め込んだ
構造にし、次いで第１の絶縁膜およびレジスＩＩＰＪを
マスクとし前記開口部の中の第２の超伝導体膜、トンネ
ルバリア膜および第３の超伝導体膜のエツジ部分を酸化
して酸化膜を形成し、次に前記開口部の中のレジスト膜
を除去した後、全面に配線用膜を形成することを特徴と
する。
本発明によれば前記エツジ部分に酸化膜を形成している
ので、第３の超伝導体膜と配線用膜とをコンタクトする
ためのコンタクトホールを形成する必要がない、このた
め従来のコンタクトホール形成時に見込んでいた位置合
わせ余裕は不要となり、極めて小面積のジョセフソン接
合素子を製造することが可ずｔとなるので、素子の高速
化、高性濠化かつ高集積化を図ることができる。
ので、第３の超伝導体膜と配線用膜とをコンタクトする
ためのコンタクトホールを形成する必要がない、このた
め従来のコンタクトホール形成時に見込んでいた位置合
わせ余裕は不要となり、極めて小面積のジョセフソン接
合素子を製造することが可ずｔとなるので、素子の高速
化、高性濠化かつ高集積化を図ることができる。
本発明はジョセフソン接合素子の製造方法に関する。
高速の論理回路やメモリ回路あるいは検知素子等に使用
する場合、素子面積が小さく寄生容量の少ないジョセフ
ソン接合妻子が要求されている。
する場合、素子面積が小さく寄生容量の少ないジョセフ
ソン接合妻子が要求されている。
第２図は従来のジョセフソン接合素子を形成する製造工
程を説明する図である。従来の製造方法によれば、まず
Ｓ＋基板２１を熱酸化して５１２ｗ２２２を形成し１次
にＷｂかうなる下部電極用の超伝導体膜２３．アルニウ
ム／アルミニウム酸化膜の複合部からなるトンネルバリ
ア［２４，Ｎｂからなる上部電極用の超伝導体膜２５お
よびレジスト膜２６を順次形成する０次いでパターニン
グされたレジスト膜２６をマスクとして超伝導体膜２５
、トンネルバリア膜２４．超伝導体膜２３をドライエツ
チングして下部電極としての超伝導体膜２３のパターニ
ングを行う（同図（ａ））。
程を説明する図である。従来の製造方法によれば、まず
Ｓ＋基板２１を熱酸化して５１２ｗ２２２を形成し１次
にＷｂかうなる下部電極用の超伝導体膜２３．アルニウ
ム／アルミニウム酸化膜の複合部からなるトンネルバリ
ア［２４，Ｎｂからなる上部電極用の超伝導体膜２５お
よびレジスト膜２６を順次形成する０次いでパターニン
グされたレジスト膜２６をマスクとして超伝導体膜２５
、トンネルバリア膜２４．超伝導体膜２３をドライエツ
チングして下部電極としての超伝導体膜２３のパターニ
ングを行う（同図（ａ））。
次にパターニングされた別のレジスト膜２７をマスクと
して超伝導体膜２５．トンネルバリア膜２４および超伝
導体膜２３の一部をエツチングすることにより、接合領
域を定める（同図（ｂ） ） 。
して超伝導体膜２５．トンネルバリア膜２４および超伝
導体膜２３の一部をエツチングすることにより、接合領
域を定める（同図（ｂ） ） 。
次いで層間絶縁膜としてのＳ１２！ｉ ２７を全面に形
成した後に該５ｉＯ２ｔｌｕ２７にコンタクト用の開口
部を設け、更にＮｂからなる配線用膜２８を被着した後
にパターニングすることにより、同図（Ｃ）に示すよう
なジョセフソン接合素子を形成することができる。
成した後に該５ｉＯ２ｔｌｕ２７にコンタクト用の開口
部を設け、更にＮｂからなる配線用膜２８を被着した後
にパターニングすることにより、同図（Ｃ）に示すよう
なジョセフソン接合素子を形成することができる。
ところで従来例の製造方法によれば、第２図（ｂ）に示
すように、小面積のジョセフソン接合素子を形成するた
めにはレジスＮＩＱ２７（７）パターニングを出来るだ
け小さく行う必要があるが、ある程度以上小さくなると
レジストａの現像工程時に該レジスト膜が剥離してしま
い、高い歩留まりで製造することができないという問題
がある。
すように、小面積のジョセフソン接合素子を形成するた
めにはレジスＮＩＱ２７（７）パターニングを出来るだ
け小さく行う必要があるが、ある程度以上小さくなると
レジストａの現像工程時に該レジスト膜が剥離してしま
い、高い歩留まりで製造することができないという問題
がある。
また従来例の！ａＪ＆方法によれば超伝導体膜２５の上
の絶縁膜２７にコンタクト用の開口部を設ける必要があ
るので、超伝導体膜２５の大きさは該開口部の大きさに
このときの位置合わせズレの余裕を加えたものになり、
接合面積の小さいジョセフソン接合素子を形成すること
が困難となっている。
の絶縁膜２７にコンタクト用の開口部を設ける必要があ
るので、超伝導体膜２５の大きさは該開口部の大きさに
このときの位置合わせズレの余裕を加えたものになり、
接合面積の小さいジョセフソン接合素子を形成すること
が困難となっている。
本発明はかかる従来の問題点に鑑みて創作されたもので
あり、接合面積の小さいジョセフソン接合妻子の提供を
目的とする。
あり、接合面積の小さいジョセフソン接合妻子の提供を
目的とする。
本発明はジョセフソン接合素子の製造方法は支持基板上
に第１の超伝導体膜を形成する工程と。
に第１の超伝導体膜を形成する工程と。
前記第１の超伝導体膜上に第１の絶縁膜を形成し、該第
１の絶縁膜に開口部を設ける工程と、前記第１の絶縁膜
の上に順次、第２の超伝導体膜。
１の絶縁膜に開口部を設ける工程と、前記第１の絶縁膜
の上に順次、第２の超伝導体膜。
トンネルバリア膜および第３の超伝導体膜を形成する工
程と、前記第３の超伝導体膜の上にレジスト膜を形成す
る工程と、エッチバック法により前記レジスト膜、第３
の超伝導体膜、トンネルバリア膜、第２の超伝導体膜お
よび第１の絶縁膜をエツチングして、該第１の絶縁膜の
開口部の中に第２の超伝導体膜、トンネルバリア膜、第
３の超伝導体膜および第２の絶縁膜を埋め込んだ構造に
する工程と、前記第１の絶縁膜およびレジスト膜をマス
クとし前記開口部の中の第２の超伝導体膜、トンネルバ
リア膜および第３の超伝導体膜のエツジ部分を酸化して
酸化膜を形成する工程と、前記開口部の中のレジスト膜
を除去する工程と、全面に配線用膜を形成した後に該配
線用膜をパターニングする工程とを有することを特徴と
する。
程と、前記第３の超伝導体膜の上にレジスト膜を形成す
る工程と、エッチバック法により前記レジスト膜、第３
の超伝導体膜、トンネルバリア膜、第２の超伝導体膜お
よび第１の絶縁膜をエツチングして、該第１の絶縁膜の
開口部の中に第２の超伝導体膜、トンネルバリア膜、第
３の超伝導体膜および第２の絶縁膜を埋め込んだ構造に
する工程と、前記第１の絶縁膜およびレジスト膜をマス
クとし前記開口部の中の第２の超伝導体膜、トンネルバ
リア膜および第３の超伝導体膜のエツジ部分を酸化して
酸化膜を形成する工程と、前記開口部の中のレジスト膜
を除去する工程と、全面に配線用膜を形成した後に該配
線用膜をパターニングする工程とを有することを特徴と
する。
本発明によれば、エッチバック法により最初のパターニ
ングによって形成された第１の絶縁膜の開口部の中に３
層構造（第２の超伝導体膜−トンネルバリア膜−第３の
超伝導体膜）のジョセフソン接合素子を埋め込み、かつ
その開口部の中心にスペーサとしての第２の絶縁膜を設
ける。これにより該３層構造のエッヂ部分のみに酸化膜
を形成することができるので、コンタクト用の開口部を
設けることなく第３の超伝導体膜と配線用の超伝導体膜
とをコンタクトさせることができる。このようにコンタ
クトを形成する場合の位１合わせズレを見込む必要がな
いので、接合面積の極めて小さなジョセフソン接合素子
を製造することができる。
ングによって形成された第１の絶縁膜の開口部の中に３
層構造（第２の超伝導体膜−トンネルバリア膜−第３の
超伝導体膜）のジョセフソン接合素子を埋め込み、かつ
その開口部の中心にスペーサとしての第２の絶縁膜を設
ける。これにより該３層構造のエッヂ部分のみに酸化膜
を形成することができるので、コンタクト用の開口部を
設けることなく第３の超伝導体膜と配線用の超伝導体膜
とをコンタクトさせることができる。このようにコンタ
クトを形成する場合の位１合わせズレを見込む必要がな
いので、接合面積の極めて小さなジョセフソン接合素子
を製造することができる。
次に図を参照しながら本発明の実施例について説明する
。第１図は本発明の実施例に係るジョセフソン接合素子
の製造工程を説明する断面図である。
。第１図は本発明の実施例に係るジョセフソン接合素子
の製造工程を説明する断面図である。
（１）まずＳ＋基板ｌを熱酸化してｓ、ｏ２膜２を形成
することにより支持基板を形成し、更に超伝導体膜であ
る膜厚２００ｎｍのＮｂからなる下部電極３を形成した
後に該下部電極３をパターニングする（同図（＆））。
することにより支持基板を形成し、更に超伝導体膜であ
る膜厚２００ｎｍのＮｂからなる下部電極３を形成した
後に該下部電極３をパターニングする（同図（＆））。
（２）次に膜厚６００ｎｍの５ｉＴｏＴｆ！Ｊからなる
絶縁膜４をスパッタ法により被着した後に、パターニン
グを行って開口部５を形成する（同図（ｂ））。
絶縁膜４をスパッタ法により被着した後に、パターニン
グを行って開口部５を形成する（同図（ｂ））。
（３）次に膜厚２００ｎｍのＮｂからなる超伝導体膜６
．膜厚８ｎｍのＡ文膜を堆積した後に、該Ａｎ膜の表面
を酸化してＡｉｍ／Ａ！；Ｌ酸化膜からなるトンネルバ
リア膜７を形成する。続いてＮｂからなる超伝導体！Ｉ
８を全面に被着する（同図（Ｃ） ） 。
．膜厚８ｎｍのＡ文膜を堆積した後に、該Ａｎ膜の表面
を酸化してＡｉｍ／Ａ！；Ｌ酸化膜からなるトンネルバ
リア膜７を形成する。続いてＮｂからなる超伝導体！Ｉ
８を全面に被着する（同図（Ｃ） ） 。
（４）その後ＡＺ１３５０Ｊ （商標名）レジスト膜９
をスピナーにより全面にコーティングする（同図（ｄ）
）。
をスピナーにより全面にコーティングする（同図（ｄ）
）。
（５）次いで（：Ｆ４＋３０％０２ガスでドライエツチ
ングする。このときレジスト膜９とＮｂ ’Ｂ （超伝
導体１１Ｑ６ 、８）のエッチレートをほぼ等しくする
ことができるので表面が平坦化する。エツチングは三層
構造（超伝導体膜６−ドンンネルバリア膜７−超伝導体
！Ｉ８）のエツジ部分が露出したところで停止する（同
図（ｅ））。
ングする。このときレジスト膜９とＮｂ ’Ｂ （超伝
導体１１Ｑ６ 、８）のエッチレートをほぼ等しくする
ことができるので表面が平坦化する。エツチングは三層
構造（超伝導体膜６−ドンンネルバリア膜７−超伝導体
！Ｉ８）のエツジ部分が露出したところで停止する（同
図（ｅ））。
（６）次に絶縁１ｇｌおよび開口部の中心に残っている
レジスト膜９をマスクとして陽極酸化を行い。
レジスト膜９をマスクとして陽極酸化を行い。
露出している三層構造のエッヂ部分に膜厚５０ｎｍのＮ
ｂ２Ｏ５ｇ！からなる酸化膜１０を形成する（同図（ｆ
））。
ｂ２Ｏ５ｇ！からなる酸化膜１０を形成する（同図（ｆ
））。
（７）その後、レジスト膜９を除去する（同図（ｇ）
） 。
） 。
（８）次いで全面に膜厚７００ｎｍのＮｂ膜を形成した
後にパターニングして配線用ｌ１２１１を形成すること
によりジョセフソン接合素子が完成する（同図（ｈ））
。
後にパターニングして配線用ｌ１２１１を形成すること
によりジョセフソン接合素子が完成する（同図（ｈ））
。
このように本発明の実施例方法によれば、開口部５の中
に三層構造の接合部を埋め込むのでその接合面積を極め
て小さくすることができる。
に三層構造の接合部を埋め込むのでその接合面積を極め
て小さくすることができる。
またスペーサとしてのレジスト膜９を陽極酸化のマスク
として利用し、酸層構造のエッヂ部分のみを酸化するこ
とができる。このため配線用膜１１と超伝導体膜８とを
マスクによる位を合ゎせを行うことなくコンタクトさせ
ることができるので、より接合面積の小さなジョセフソ
ン接合素子を形成することができる。
として利用し、酸層構造のエッヂ部分のみを酸化するこ
とができる。このため配線用膜１１と超伝導体膜８とを
マスクによる位を合ゎせを行うことなくコンタクトさせ
ることができるので、より接合面積の小さなジョセフソ
ン接合素子を形成することができる。
なお実施例ではＮｂＷｉを用いたが、本発明はＮｂ Ｎ
膜（窒化ニオブ膜）など、他の超伝導体膜を用いた場合
にも適用できることは勿論である。
膜（窒化ニオブ膜）など、他の超伝導体膜を用いた場合
にも適用できることは勿論である。
以上説明したように、本発明の製造方法によればジョセ
フソン接合素子の接合面積は第１の絶縁膜に設けた開口
部の大きさによって一義的に定めることができるので、
接合面積を極めて小さくすることができる。このため高
速で高性能、かつ高集植度のジョセフソン接合素子を製
造することができる。
フソン接合素子の接合面積は第１の絶縁膜に設けた開口
部の大きさによって一義的に定めることができるので、
接合面積を極めて小さくすることができる。このため高
速で高性能、かつ高集植度のジョセフソン接合素子を製
造することができる。
第１図は本発明の実施例に係るジョセフソン接合素子の
製造工程を説明する断面図、 第２図は従来例のジョセフソン接合素子の製造工程を説
明する断面図である。 （符号の説明） １・・・３１基板、 ２・・・３１ｏｚＪｇ！、 ３・・・下部電極（ＮｂＩｇｉ） ４・・・絶縁膜（Ｓｉ ０２膜）、 ６．８・・・超伝導体膜（Ｎｂ膜）。 ７・・・トンネルバリア膜（ＡｆＬ／Ａ文酸化膜）、９
・・・レジスト膜、 ｌＯ・・・酸化膜（Ｎｂ２０ｓ膜）。 １１・・・配線用膜（Ｎｂ ′ｆｌＪ） 。
製造工程を説明する断面図、 第２図は従来例のジョセフソン接合素子の製造工程を説
明する断面図である。 （符号の説明） １・・・３１基板、 ２・・・３１ｏｚＪｇ！、 ３・・・下部電極（ＮｂＩｇｉ） ４・・・絶縁膜（Ｓｉ ０２膜）、 ６．８・・・超伝導体膜（Ｎｂ膜）。 ７・・・トンネルバリア膜（ＡｆＬ／Ａ文酸化膜）、９
・・・レジスト膜、 ｌＯ・・・酸化膜（Ｎｂ２０ｓ膜）。 １１・・・配線用膜（Ｎｂ ′ｆｌＪ） 。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 支持基板上に第１の超伝導体膜を形成する工程と、 前記第１の超伝導体膜上に第１の絶縁膜を形成し、該第
１の絶縁膜に開口部を設ける工程と、前記第１の絶縁膜
の上に順次、第２の超伝導体膜、トンネルバリア膜およ
び第３の超伝導体膜を形成する工程と、 前記第３の超伝導体膜の上にレジスト膜を形成する工程
と、 エッチバック法により前記レジスト膜、第３の超伝導体
膜、トンネルバリア膜、第２の超伝導体膜および第１の
絶縁膜をエッチングして、該第１の絶縁膜の開口部の中
に第２の超伝導体膜、トンネルバリア膜、第３の超伝導
体膜および第２の絶縁膜を埋め込んだ構造にする工程と
、前記第１の絶縁膜およびレジスト膜をマスクとし前記
開口部の中の第２の超伝導体膜、トンネルバリア膜およ
び第３の超伝導体膜のエッジ部分を酸化して酸化膜を形
成する工程と、 前記開口部の中のレジスト膜を除去する工程と、 全面に配線用膜を形成した後に該配線用膜をパターニン
グする工程とを有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 |
|---|---|---|---|
| JP61222408A JPS6377176A (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP61222408A JPS6377176A (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | ジヨセフソン接合素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6377176A true JPS6377176A (ja) | 1988-04-07 |
Family
ID=16781910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61222408A Pending JPS6377176A (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | ジヨセフソン接合素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6377176A (ja) |
-
1986
- 1986-09-19 JP JP61222408A patent/JPS6377176A/ja active Pending
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