(57)【要約】【課題】　超伝導集積回路の製造に用いるための、面抵抗が高い抵抗素子を提供する。【解決手段】　超伝導集積回路（１０）は、シリコン基板（１２）、ニオブ接地層（１４）、陽極処理したニオブの第１接地絶縁層（１６）、第２接地絶縁層（２２）、第１および第２接地絶縁層（１６、２２）間に設けられた窒化モリブデン（ＭｏＮx）の抵抗素子（１８）、第１および第２接地絶縁層（１６、２２）上に設けられたジョセフソン接合（２３）、第１および第２酸化物絶縁体（２７、３０）、ならびにジョセフソン接合との電気的連通を得るニオブ相互接続部（２８）を含む。ＭｏＮx第１抵抗素子（１８）は、面抵抗が４゜Ｋにおいて３ないし５オーム／□、厚さが約９５ｎｍであり、超伝導集積回路（１０）の臨界電流密度を６ないし８ｋＡ／ｃｍ2に高めることができる。【選択図】　図１
2004072102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　超伝導集積回路であって、
　シリコン基板と、
　前記シリコン基板上に形成されたニオブ接地層と、
　前記ニオブ接地層上に設けられ、陽極処理ニオブからなる第１接地絶縁層と、
　前記第１接地絶縁層上に設けられ、酸化物からなる第２接地絶縁層と、
　前記第１および第２接地絶縁層間に設けられ、ＭｏＮx膜からなる抵抗素子と、
　前記第１および第２接地絶縁層上に設けられたジョセフソン接合と、
　前記抵抗素子上に設けられた第１酸化物絶縁体および第２酸化物絶縁体と、
　前記ジョセフソン接合上に設けられ、前記ジョセフソン接合との電気的連通を得るニオブ相互接続部とを備え、前記ＭｏＮxに対するｘの値が０ないし１の間であることを特徴とする超伝導集積回路。
【請求項２】
　請求項１記載の超伝導集積回路において、
　前記第１接地絶縁層が、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）からなり、
　前記第２接地絶縁層が、スパッタ堆積された二酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなり、
　前記ジョセフソン接合が、ニオブ・ベースとニオブ対向電極間に挟持されたアルミニウム−酸化アルミニウム（Ａｌ*ＡｌＯx）からなることを特徴とする超伝導集積回路。
【請求項３】
　請求項１記載の超伝導集積回路において、前記第１および第２酸化物絶縁体が、ＳｉＯ2からなることを特徴とする超伝導集積回路。
【請求項４】
　請求項１記載の超伝導集積回路において、前記抵抗素子の膜厚が約７０ｎｍないし１５０ｎｍであることを特徴とする超伝導集積回路。
【請求項５】
　請求項１記載の超伝導集積回路であって、更に、前記ニオブ相互接続部上に設けられ、前記接地層との電気的連通を得る別のニオブ相互接続部を備えていることを特徴とする超伝導集積回路。
【請求項６】
　請求項１記載の超伝導集積回路であって、更に、前記第１および第２接地絶縁層間に設けられ、ＮｂＮxからなる別の抵抗素子を備えていることを特徴とする超伝導集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、超伝導集積回路に関し、詳しくは、超伝導集積回路の製造に用いるＭｏＮx抵抗素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
　超伝導集積回路は、ジョセフソン・トンネル接合のような能動デバイスや、抵抗素子、コンデンサおよびインダクタのような受動デバイスを含む。デバイス動作パラメータは、当該回路を実施しようとする用途の種別によって異なる。これらのデバイスの１つの動作パラメータを変更すると、１つ以上の他のデバイスのパラメータも変更しなければならなくなる場合が多い。
【０００３】
　ジョセフソン・トンネル接合は、超伝導集積回路の基礎である。ジョセフソン・トンネル接合と超伝導集積回路との間の関係は、トランジスタと半導体集積回路との間の関係に類似している。ジョセフソン・トンネル接合の特性の１つに臨界電流がある。これは、トンネル・バリアを通過する最大超伝導電流のことである。
【０００４】
　超伝導集積回路製造方法の改良により、臨界電流密度が高い超伝導集積回路が生産されるようになった。臨界電流密度が高くなった結果、ある種の回路用途では、抵抗素子の面抵抗を高める必要性が生じた。臨界電流密度を更に高めると、接合容量が小さくなるために、ジョセフソン接合と並列な分路抵抗を大きくしなければならない。即ち、４゜ケルビンにおいて面抵抗が約３オーム／□の抵抗素子が必要となる。加えて、この抵抗素子を形成する際に用いる材料、および抵抗素子製造プロセスは、既存の超伝導集積回路製造プロセスと適合性がなければならない。何故なら、抵抗素子製造の間、抵抗素子材料の温度および化学的作用が超伝導集積回路ウエハ上にある他のデバイスに悪影響を及ぼす虞れがあるからである。また、抵抗素子を製造するプロセスは、容易に再生可能であり、経済的に実現可能でなければならない。
【０００５】
　超伝導集積回路の製造において、抵抗素子を形成するには、モリブデン、パラジウムおよびその他の金属が用いられている。しかしながら、かかる金属の使用により、高速回路の用途では、抵抗率の値に著しい低下を招く。超薄膜に伴う製造上の問題により、膜厚（抵抗素子エリア）を減少させて抵抗素子の抵抗値を高めることはできない。即ち、超伝導集積回路が形成されるウエハの二酸化シリコン面は、原子レベルでは荒いので、二酸化シリコン面が抵抗素子を形成する膜を貫通するか、あるいは膜が薄過ぎる場合には膜の成長を阻害する。加えて、薄膜は、原子拡散によって、二酸化シリコン内部に拡散する可能性もある。また、抵抗素子の上面に堆積される膜の層に伴う段差被覆性の問題のために、抵抗率が高い超厚膜を用いて形成することも好ましくない。
【特許文献１】米国特許第６１８８０８４号明細書
【特許文献２】米国特許第５９６２８６５号明細書
【非特許文献１】シー．ジェイ．ウィルソン（C.J.Wilson）他著，「酸化ニオブ薄膜抵抗(Nb Oxide Thin Film Transistors」，（米国），第９号，第２版，ＩＥＥＥ・トランザクション・オン・アプライド・スーパーコンダクティビティ（IEEE Transaction on Applied Superconductivity），１９９９年６月，p．１７２４−１７２６
【非特許文献２】カール　ケイ．ベルグレン（Karl K.Berggren)他，「二重平面化Nb/AlOx/Nbプロセスを用いて１５０mm直径のウェハ上で形成された低Ｔc超伝導回路（Low Tc Superconductive Circuits Fabricated on 150-mm-Diameter Wafers Using a Doubly Planarized Nb/AlOx/Nb Process）」，（米国），第９巻，第２版，ＩＥＥＥ・トランザクション・オン・アプライド・スーパーコンダクティビティ（IEEE Transaction on Applied Superconductivity），１９９９年６月，p．　３２７１−３２７４
【非特許文献３】ディー．ゲルステンベルグ及びシー．ジェイ．カルビック（D.Gerstenberg and C.J.Calbick）著，「タンタル薄膜の構造及び電気的特性における窒素、メタン及び酸素の影響（Effects of Nitrogen, Methane, and Oxygen on Structure and Electrical Properties of Thin Tantalum Films」，（米国），第３５巻，第２版，ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス（Journal of Applied Physics），１９６４年２月，p.　４０２−４０７
【非特許文献４】ジー．エル．カーバー，エル．エー．アベルソン，アール．エヌ．エラマージャン，ジー．ハヤマ及びイー．ジー．ラジンスキー（G.L.Kerber, L.A.Abelson, R.N.Elmadjian, G.Hayama, and E.G.Kadizinski）著，「膜厚NbNグランド・プレーン及び低寄生回路インダクタンスを特徴とする改良されたNbN集積回路プロセス（An Improved NbN integrated Circuit Process Featuring thick NbN Ground Plane and Lower Parasitic Circuit Inductances）」，（米国），第７巻，第２版，ＩＥＥＥ・トランザクション・オン・アプライド・スーパーコンダクティビティ（IEEE Transaction on Applied Superconductivity），１９９７年６月，p．２６３８−２６４３
【非特許文献５】ヒューク　ジョーン　リー，マンダー　エス．マッドホルカー及びレビ　ティー．トンプソン（Hyuek Joon Lee, Mandar S.Mudholkar, Levi T.Thompson）著，「窒化モリブデン薄膜の表面特性（Surface Properties of Molybdenum Nitride Thin Film）」，（米国），第３６８巻，１９９５年，p.４５−５０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
　本発明の目的は、超伝導集積回路の製造に用いるための、面抵抗が高い抵抗素子を提供することである。
　本発明の別の目的は、膜厚が７０ないし１５０ｎｍの超伝導集積回路抵抗素子を提供することである。
【０００７】
　本発明の別の目的は、既存の超伝導集積回路製造プロセスと調和するように、超伝導集積回路抵抗素子の容易に再生可能な製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
　本発明は、超伝導集積回路（超伝導）の製造に用いる、面抵抗が大きい抵抗素子、およびこれを製造する方法を提供する。超伝導は、シリコン基板、ニオブの接地層、陽極処理ニオブで形成した第１接地絶縁層、および酸化物で形成した第２接地絶縁層を含む。モリブデンおよび窒素の化合物（ＭｏＮx）からなる第１抵抗素子を、第１および第２接地絶縁層間に設け、第１および第２接地絶縁層上に、ジョセフソン接合を設ける。第１および第２酸化物絶縁層は、種々の超伝導能動および受動デバイスを隔離する。ニオブ相互接続部を介して、外部端子と種々の超伝導デバイスとの間、および超伝導回路のエレメント間で電気的な連通が得られる。
【０００９】
　前述の超伝導の製造方法では、シリコン基板上にニオブ接地層を堆積し、続いてフォトリソグラフィによってニオブ接地層に反応性イオン・エッチングを行う。次いで、ニオブを陽極処理して第１の接地絶縁層を形成する。ニオブ接地絶縁層上にＭｏＮxをスパッタ堆積し、フォトリソグラフィによって反応性イオン・エッチングを行い、第１抵抗素子を形成する。第１抵抗素子および第１接地絶縁層上に、フォトレジスト・パターンを被着する。フォトレジスト上にニオブ−窒素化合物をスパッタ堆積し、次いでフォトレジストが第１抵抗素子および第１接地絶縁層に対してリフト・オフされて、第２抵抗素子を形成する。第１および第２抵抗素子上に二酸化シリコンをスパッタ堆積し、次いでフォトリソグラフィによって反応性イオン・エッチングを行い、第２接地絶縁層を形成する。次に、ニオブ層を、他のニオブ層上にスパッタ堆積されたアルミニウム−酸化アルミニウム化合物上にスパッタ堆積し、次いで、フォトリソグラフィによって反応性イオン・エッチングを行い、ジョセフソン接合を形成する。次に、ジョセフソン接合上に、複数の絶縁層および相互接続部をスパッタ堆積する。
【００１０】
　前述の方法では、ジョセフソン接合の臨界電流密度が６ないし８ｋＡ／ｃｍであり、第１抵抗素子の面抵抗が４゜ケルビンにおいて３ないし５オーム／□である超伝導が得られる。
【００１１】
　本発明の更に別の目的および利点は、以下の好適な実施形態の詳細な説明を添付図面と共に参照することによって一層容易に理解できよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
　これより図面を参照するが、同様の参照符号は同様の部分を示すこととする。図１は、本発明による超伝導集積回路（超伝導素子）１０の断面図である。超伝導素子１０は、シリコン基板１２を含み、これは従来の研磨シリコン・ウエハであればよく、４インチ（１０．１６センチメートル）の正方形酸化シリコン基板であることが好ましい。ニオブから成り厚さが約１５０ｎｍの接地層１４がシリコン基板１２上に設けられている。陽極処理したニオブから形成された酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）からなる第１接地絶縁層１６が接地層１４上に設けられている。
【００１３】
　第１抵抗素子１８および第２抵抗素子２０は、第１接地絶縁層１６および第２接地絶縁層２２間に設けられている。第１抵抗素子１８は、所定の濃度の窒素と化学的に結合したモリブデンからなる膜である。窒素のモリブデンに対する比、即ち、ＭｏＮxは、０と１の間である。好ましくは、第１抵抗素子１８の厚さは約７０ｎｍないし１５０ｎｍであり、面抵抗は４゜ケルビンにおいて約３ないし５オーム／□である。
【００１４】
　第２抵抗素子２０は、所定濃度の窒素と化学的に結合されたニオブからなる膜であり、その厚さは好ましくは約１４０ｎｍである。第２接地絶縁層２２は、二酸化シリコンからなり、その厚さは約１５０ｎｍである。第２接地絶縁層２２は、第１および第２抵抗素子１８、２０と後続の超伝導層との間に電気的な絶縁を設ける。
【００１５】
　尚、この時点で、第１抵抗素子１８には、個々の超伝導回路設計およびレイアウトに応じて、数々の用法が可能であることを注記しておく。例えば、重要な用法の１つに、超伝導回路のジョセフソン接合２３用の分路抵抗素子がある。回路速度が増大し、回路サイズが小型化するに連れて、接合臨界電流が増大し、分路抵抗素子の抵抗を大きくすることが必要となる。以下で詳細に説明するが、第１抵抗素子１８の面抵抗を大きくすると、回路のインダクタンスを低いまま保ちつつ、そのサイズを極力小さくすることができる。第１抵抗素子に可能な他の用途には、伝送線抵抗素子としての使用、またはバイアス抵抗素子以外のあらゆる抵抗素子としての使用が含まれる。
【００１６】
　第２抵抗素子２０は、その面抵抗値が高いことから、電流バイアス回路エレメントに対するバイアス抵抗素子として用いられ、電流バイアスは、回路の入力電圧から設定される。第１抵抗素子１８と同様、第２抵抗素子２０を小型化し、その占有する面積を極力小さくするために、その面抵抗を大きくする必要がある。
【００１７】
　ジョセフソン接合２３は、第２接地絶縁層２２上に設けられる。ジョセフソン接合２３は、ニオブ・ベース層２４とニオブ対向電極２５との間に挟まれたアルミニウム−酸化アルミニウム（Ａｌ*ＡｌＯx）膜２６で構成されている。ベース層２４および対向電極２５を臨界温度まで冷却すると、これらは超伝導状態に入り、最大超電流（臨界電流）が可能となることは、当業者には理解される。
【００１８】
　第１および第２酸化物絶縁層２７、３０は、種々の受動および能動超伝導デバイス間に電気的絶縁を設け、一方第１および第２相互接続部２８、３２は超伝導ループに用いることができる超伝導電気相互接続を設ける。第１および第２酸化物絶縁層２７、３０は、二酸化シリコンで構成され、その厚さは好ましくはそれぞれ２００ｎｍおよび４５０ｎｍである。第１および第２酸化物絶縁層２７、３０は、ジョセフソン接合２３と第１および第２相互接続部２８、３２との間に電気的絶縁を設ける。
【００１９】
　第１相互接続部２８および第２相互接続部３２は、ニオブ配線層で構成され、その厚さは好ましくはそれぞれ３００ｎｍおよび６００ｎｍであり、外部端子（図示せず）および内部デバイス間に電気的連通を設ける。これら相互接続部は、ウエハの回路エレメントの接続も行う。
【００２０】
　超伝導素子１０の動作中、ジョセフソン接合２３は、超伝導素子１０の能動デバイスとして機能し、第１および第２抵抗素子１８、２０は受動デバイスとして機能する。本発明のジョセフソン接合２３は、臨界電流密度を６ないし８ｋＡ／ｃｍ2に高め、その結果、回路の高速性を高めることができる。第１抵抗素子１８の面抵抗は３ないし５オーム／□であり、超伝導素子製造プロセス中に導入される窒素ガスの量を変化させることによって調節することができ、臨界電流の増大に伴って、必要に応じて抵抗率が更に高い材料となる。
【００２１】
　次に、図２を参照しながら、超伝導素子１０の製造方法について説明する。３４において、厚さ約１５０ｎｍのニオブ膜を、シリコン基板１２上にスパッタ堆積し、接地層１４を形成する。接地層１４上にフォトリソグラフィ・パターン・マスクを被着し、次に反応性イオン・エッチングによって接地層１４をエッチングする。
【００２２】
　３６において、エッチングした接地層１４上にフォトレジスト・マスクを被着する。続いて、マスクした接地層１４に陽極処理を行い、厚さが約１４４ｎｍの、酸素と化学的に結合したニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）から成る層、即ち、第１接地絶縁層１６を形成する。接地層１４の陽極処理は、例えば、陽極酸化によって行えば、第１接地絶縁層１６を形成することが可能であることは当業者には理解される。
【００２３】
　３８において、気体窒素（Ｎ2）をスパッタリング環境に導入しながら、厚さが約９５ｎｍのモリブデン（Ｍｏ）膜を接地層１４上にスパッタ堆積する。モリブデンおよびＮ2は化学的に結合し、窒化モリブデン（ＭｏＮx）を形成する。窒素の濃度を調節するには、スパッタ堆積中の気体窒素（Ｎ2）の流量を変化させる。窒化モリブデン膜上にフォトリソグラフィ・パターン・マスクを被着し、次いで窒化モリブデン膜を反応性イオン・エッチングによってエッチングして、第１抵抗素子１８を形成する。ＭｏＮxをスパッタ堆積する方法については、図３を参照しながら説明する。
【００２４】
　４０において、第１抵抗素子１８、第１接地絶縁層１６および接地層１４上に、フォトレジスト・マスクを被着する。厚さが約１４０ｎｍの窒化ニオブ（ＮｂＮx）を接地層１４上にスパッタ堆積する。続いて、フォトレジスト・マスクをリフト・オフし、第２抵抗素子２０を形成する。窒化ニオブ膜の窒素濃度も、スパッタ堆積中にＮ2の流量を変化させることによって調節する。
【００２５】
　４２において、厚さ約１５０ｎｍの二酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜を、露出している層、即ち、第２抵抗素子２０、第１抵抗素子１８、第１接地絶縁層１６、接地層１４、およびシリコン基板１２上に被着する。次に、ＳｉＯ2膜上にフォトリソグラフィ・パターン・マスクを被着し、続いて反応性イオン・エッチングによってエッチングし、第２接地絶縁層２２を形成する。この反応性イオン・エッチングによって、第１抵抗素子１８、第２抵抗素子２０、および第１接地絶縁層１６の一部が露出する。
【００２６】
　４４において、厚さが約１５０ｎｍのニオブ膜を第２接地絶縁層２２上に堆積し、ベース層２４を形成する。４６において、厚さが約８ｎｍのアルミニウム−酸化アルミニウム（Ａｌ−ＡｌＯx）化合物を、ベース層２４上にスパッタ堆積し、Ａｌ−ＡｌＯx膜２６を形成する。具体的には、Ａｌ−ＡｌＯx膜２６を形成するには、最初にベース層２４上にアルミニウムを８ｎｍだけスパッタ堆積し、シリコン基板１２を別個のチャンバ（図示せず）に移転し、約８ｍＴｏｒｒで３０分間アルミニウムを酸化させる。
【００２７】
　４８において、厚さが約１００ｎｍのニオブ膜を、Ａｌ−ＡｌＯｘ膜２６上にスパッタ堆積して、対向電極２５を形成する。
　５０において、対向電極２５およびＡｌ−ＡｌＯx膜２６上にフォトリソグラフィ・マスクを被着し、続いて反応性イオン・エッチングによってこれらをエッチングする。更に具体的には、Ａｌ−ＡｌＯx膜２６のエッチングには、ＨＦ、ＨＮＯ3および脱イオン化水から成る酸性溶液を用いる。５２において、ベース層２４上にフォトリソグラフィ・マスクを被着し、続いて反応性イオン・エッチングによってこれをエッチングする。対向電極２５およびベース層２４の反応性イオン・エッチングによって、ジョセフソン接合２３が形成される。
【００２８】
　５４において、厚さが約２００ｎｍの二酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜を、露出している層、即ち、第２接地絶縁層２２、ベース層２４および対向電極２５上にスパッタ堆積する。ＳｉＯ2膜上にフォトリソグラフィ・パターン・マスクを被着し、続いて反応性イオン・エッチングによってこれをエッチングし、第１酸化物絶縁層２７を形成する。反応性イオン・エッチングによって、ベース層２４の一部が露出する。
【００２９】
　５６において、厚さが約３００ｎｍのニオブ配線層を、露出している層、即ち、第１酸化物絶縁層２７、ベース層２４および対向電極２５上にスパッタ堆積する。ニオブ配線層上にフォトリソグラフィ・パターン・マスクを被着し、続いて反応性イオン・エッチングによってこれをエッチングし、第１相互接続部２８を形成する。反応性イオン・エッチングの後、第１相互接続部２８は、ベース層２４の露出した部分、ならびに対向電極２５および第１酸化物絶縁層２７の一部分を被覆する。
【００３０】
　５８において、厚さが約４５０ｎｍのＳｉＯ2膜を、露出している層、即ち、第１酸化物絶縁層２７、第１相互接続部２８および対向電極２５上にスパッタ堆積する。ＳｉＯ2膜上にフォトリソグラフィ・パターン・マスクを被着し、続いて反応性イオン・エッチングによってこれをエッチングし、第２酸化物絶縁層３０を形成する。反応性イオン・エッチングの後、第２酸化物絶縁層３０は、第１相互接続部２８の一部および対向電極２５を露出させる。
【００３１】
　６０において、厚さが約６００ｎｍのニオブ配線層を、露出している層、即ち、第２酸化物絶縁層３０、第１相互接続部２８および対向電極２５上にスパッタ堆積する。ニオブ配線層上にフォトリソグラフィ・パターン・マスクを被着し、続いて反応性イオン・エッチングによってこれをエッチングし、第２相互接続部３２を形成する。反応性イオン・エッチングの後、第２相互接続部３２は第２酸化物絶縁層３０を露出させる。
【００３２】
　図３を参照しながら、ＭｏＮx膜をスパッタ堆積するプロセスを更に詳しく説明する。全体的に６２で示すスパッタリング・システムのような、従来のスパッタリング・システム内部に、シリコン基板１２（接地層１４および第１接地絶縁層１６を有する）を配置する。モリブデン・ターゲット６４は、好ましくは純度９９．９５％の８インチ（２０．３２センチメートル）のモリブデン・ターゲットであり、スパッタリング・システム６２内部のシリコン基板１２から約５．７５インチ（１４．６０５センチメートル）下に配置する。いずれのガスを導入する前にも、スパッタリング・システム６２を２×１０-7Ｔｏｒｒ未満の圧力に減圧する。次いで、流速約１７ｓｃｃｍのＡｒガスをシステムに導入する。直流電源によって、２アンペアの電流をモリブデン・ターゲット６４に印加する。その結果、Ａｒ原子が正に荷電され、３３５Ｖのターゲット電圧が発生する。希ガスのイオンが、励起したモリブデン・ターゲット６４および自由モリブデン原子に衝撃を与え、これらはシリコン基板１２に移送され、ここで堆積が行われる。また、堆積中、Ｎ2も流速０．２ないし０．４ｓｃｃｍでスパッタリング・システム６２に導入して、ＡｒおよびＮ2の全圧力が４．１ｍＴｏｒｒとなるようにして、シリコン基板１２上にＭｏＮx膜を形成する。Ｎ2の流速によって膜内の窒素濃度が決まるので、超伝導素子の用途仕様に応じてこれを制御する。
【００３３】
　流速３０ｓｃｃｍ、圧力２５ｍＴｏｒｒのＳＦ6ガスを用いると、ＲＦチャンバの電力を７５Ｗとして、エッチング時間が１ないし２分で、反応性イオン・エッチングを行うことができる。このエッチングは、シリコン基板１２を除去しマスクした後に別個に行われる。
【００３４】
　図４Ａおよび図４Ｂは、スパッタリング・システム６２がＤＣマグネトロン・スパッタリングを行ってＭｏＮxをスパッタ堆積し、本発明の好適な実施形態による第１抵抗素子１８を形成することを可能にするために、図３のスパッタリング・システム６２においてモリブデン・ターゲット６４のほぼ後ろに配置したマグネット・パッケージの具体例を示す。即ち、ＤＣマグネトロン・スパッタリングでは、ターゲットを励起しつつ、モリブデン・ターゲット６４に磁場を印加することが当業者には理解される。この磁場は、ターゲット電子が希ガスのイオンと衝突するまで、ターゲット表面付近でターゲット電子を閉じ込める。その結果、モリブデン・ターゲット６４と衝突する希ガスのイオンが多くなり、膜堆積率が上昇する。
【００３５】
　図３のスパッタリング・システム３３をＤＣマグネトロン・スパッタリング用の図４Ａまたは図４Ｂいずれかのマグネット・パッケージを含むように改良すると、極片６８、６８’に取り付けられた複数の永久磁石６６、６６’上にモリブデン・ターゲット６４が配置される。永久磁石６６、６６’の磁場７０は、モリブデン・ターゲット６４の表面付近で励起電子を閉じ込める。シリコン基板１２の位置決め、ならびに希ガスおよびＮ2の導入は、図３について先に説明したように行う。図４Ａおよび図４Ｂの極片６８、６８’および永久磁石６６、６６’は、円形または矩形とすることができる。
【００３６】
　図５および図６を参照して、ＤＣマグネトロン・スパッタリング堆積中における第１抵抗素子１８の面抵抗とＮ2の流速との関係を示す。Ｎ2に種々の流速を用いて１００ｎｍのＭｏＮxを０．８６ｎｍ／秒の速度で作成した。図示のように、流速を約０．２ないし０．４ｓｃｃｍとすれば、４゜Ｋにおいて約３ないし５オーム／□の面抵抗が得られることがわかった。
【００３７】
　以上のように、本発明は、超伝導集積回路１０、およびその製造方法を提供し、４゜Ｋにおける面抵抗が３ないし５オーム／□で、厚さが約９５ｎｍのＭｏＮxの第１抵抗素子１８を設けることによって、臨界電流密度を６ないし８ｋＡ／ｃｍ2に高めた。第１抵抗素子１８を有する超伝導集積回路１０を設けることによって、回路の高密度化およびゲート・フットプリントの小型化がもたらされる。
【００３８】
　これまでの説明は、本発明の好適な実施形態についてであったが、本発明は、特許請求の範囲およびその意味から逸脱することなく、改良、変更、または変形も可能である。
　例えば、パルス・レーザ堆積またはダイオード・スパッタリングを代わりに用いても、種々の層を堆積することができる。
【００３９】
　また、代わりに、ＭｏＮxを第１抵抗素子１８だけでなく、第２抵抗素子２０にも用いてもよい。即ち、ＭｏＮxの面抵抗を５オーム／□に増大させると、５オーム／□の抵抗素子を０．２オーム／□の抵抗素子と共に用いた場合、１２．５オーム／□のＮｂＮx抵抗素子が不要となる。その結果、抵抗が５オーム／□のＭｏＮxがバイアス抵抗素子として用いられ、抵抗が０．２オーム／□のＭｏＮxが伝送線抵抗素子および別の非バイアス抵抗素子として用いられる。バイアス抵抗素子は、対応するＮｂＮx抵抗素子よりもサイズが多少大きくなるが、回路全体のサイズは殆どの回路設計パラメータの範囲に収まる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の好適な方法論によって製造した超伝導の側断面図。
【図２】図１に示した超伝導を製造するための本発明の好適な方法論のフロー図。
【図３】本発明の好適な方法論におけるスパッタリング・システムの使用例。
【図４Ａ】図３のスパッタリング・システムにおいて利用可能なマグネット・パッケージの一例を示す図
【図４Ｂ】図３のスパッタリング・システムにおいて利用可能なマグネット・パッケージの一例を示す図。
【図５】図１の超伝導の製造中におけるＮ2の流速と第１抵抗素子の面抵抗との間の関係を示す表。
【図６】図５におけるデータに基づいた、Ｎ2流速対面抵抗の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４１】
１０…超伝導集積回路
１２…シリコン基板
１４…ニオブ接地層
１６…第１接地絶縁層
１８…窒化モリブデン抵抗素子
２２…第２接地絶縁層
２３…ジョセフソン接合
２７…第１酸化物絶縁体
２８…ニオブ相互接続部
３０…第２酸化物絶縁体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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