Способ формирования микромостиков из высокотемпературных сверхпроводников Советский патент 1993 года по МПК H01L39/22 

Изобретение относится к области электроники, в частности к сверхпроводниковой электронике.

Цель изобретения - повышение воспроизводимости характеристик микромостиков и получение структур с заданными свойствами.

Поставленная цель достигается следующим образом. В способе формирования пленочного микромостика, включающем нанесение пленки ВТСП-материалэ и формирование путем фотолитографии дорожки со слабой связью, дорожку покрывают слоем фоторезиста, который затем удаляют в области слабой связи путем экспонирования поперек дорожки сфокусированным электронным лучом с последующим его проявлением, причем оставшаяся часть фоторезиста используется в качестве маски при имплантации ионов Н+. которую проводят для подавления сверхпроводимости в области слабой связи.

В результате облучения ионами Н+ сверхпроводимость в области слабой связи подавляется за счет внесения ионами радиационных дефектов и изменения химического состава пленок. Энергия ионов и доза облучения определяются в зависимости от толщины сверхпроводящей пленки. Использование ионов Н+ обусловлено тем, что в качестве маски используется фоторезист, имеющий малую тормозную способность.

Сравнивая предложенный способ с прототипом, можно отметить, что предложенный способ отличается тем, что формирование слабой связи осуществляется путем имплантации ионов Н+, причем в качестве маски при этом используется слой фоторезиста,

в котором с помощью экспонирования сфокусированным электронным лучом и последующего проявления поперек дорожки формируется щель толщиной около 1 мкм.

На фиг.1 схематически изображена пленочная структура микромостика, где 1 - токовые контактные площадки, 2-потенциальные контактные площадки, 3 - область слабой связи.

На фиг.2 представлена схема подавления сверхпроводимости в области слабой связи, где 1 - подложка (MgO, ЗгТЮз, YSZ, сапфир), 2 - ВТСП-пленка, 3 - фоторезист, 4 - ионы Н+, 5 - область слабой связи.

Предлагаемый способ формирования пленочного микромостика из высокотемпературного сверхпроводника реализован следующим образом.

Пленки YBaCuO наносились ионно-луче- вым распылением композитной керамической мишени стехиометрического состава на установке вакуумного напыления УВН на подложки из MgO, ЗгТЮз, YSZ и имели характеристики с Тс 90-92 К, Тс 1-2 К. После формирования с помощью фотолитографии дорожки шириной 10-50 мкм с контактами для проведения измерений четырехэондовым методом на поверхность структуры наносился слой фоторезиста и вскрывались окна под контактные площадки. Ширина дорожки определялась, исходя из условия стабильности пленки и ее свойств при химическом травлении. Затем в колонне электронного микроскопа JeoJ-35 сфокусированным электронным лучом диаметром 0,5 мкм (минимально возможный диаметр фокусировки) производилось экспонирование фоторезиста поперек дорожки из сверхпроводника в месте формирования слабой связи. После удаления проявленного фоторезиста ширина вскрытой линии была равна примерно 1 мкм и полученную структуру облучали ионами Н+ с энергией 40-80 кэВ и дозой 10-10 . При этом оставшийся фоторезист служил в качестве маски. Энергия ионов Н определялась тормозной способностью фоторези- стивной маски толщиной 0,5-1 мкм. Доза определялась требованием получения необходимых характеристик микромостиков. Для предотвращения облучения вскрытых контактных площадок они закрывались металлической фольгой.

Измерения вольт-амперных характеристик полученного микромостика под воздействием СВЧ-излучения проводились до имплантации ионов Н+ и после имплантации. Появление ступеней тока - биений с нулевой частотой СВЧ-излучения и собственного джозефсоновского излучения микромостика наблюдались только после имплантации ионов.

В работе использовалась программа TRIM-86 для моделирования профилей имплантации, распределения дефектов, среднего проецированного пробега Rp и страгглинга Rp ионов Н+ с различной энергией в системе

фоторезист - пленка YBaCuO.

Таким образом, использование предлагаемого способа формирования пленочного микромостика из высокотемпературного сверхпроводника обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: повышается воспроизводимость характеристик микромостиков за счет того, что слабая связь формируется не на границе раздела двух зерен, формирование которых представляет собой случайный процесс, а в результате подавления сверхпроводимости в области слабой связи путем имплантации ионов Н+ и появляется воз- можность получения структур с заданными

свойствами с помощью изменения дозы облучения и энергии ионов.

Формула изобретения Способ формирования пленочных микромостиков из высокотемпературных сверхпроводников, включающий нанесение пленки высокотемпературного сверхпроводника, формирование путем фотолитографии дорожки, нанесение фоторезиста, экспонирование фоторезиста в местах

слабой связи, проявление и удаление экспонированных участков фоторезиста, формирование слабой связи, удаление оставшегося фоторезиста, отличающий- с я тем, что, с целью повышения воспроизводимости результатов и получения структур с заданными свойствами, фоторезист наносят на дорожку, сформированную в пленке высокотемпературного сверхпроводника экспонирование фоторезиста производят сфокусированным электронным лучом поперек дорожки, а слабую связь формируют путем имплантации ионов Н+ в сверхпроводящую пленку.

Использование: сверхпроводниковая электроника. Цель: повышение воспроизводимости характеристик микромостиков, получение структур с заданными свойствами. Сущность изобретения: в способе формирования пленочного микромостика, включающем нанесение пленки ВТСП-ма- териала и формирование путем фотолитографии дорожки со слабой связью, сверхпроводимость в области слабой связи подавляют с помощью имплантации ионов Н. При этом на пленку ВТСП-материала предварительно наносят слой фоторезиста, который затем удаляют в области слабой связи путем экспонирования поперек дорожки сфокусированным электронным лучом с последующим его проявлением, причем оставшаяся часть фоторезиста используется в качестве маски при имплантации ионов. 2 ил. w И

. 2