Способ формирования микромостиков из высокотемпературных сверхпроводников

 

Использование: сверхпроводниковая электроника. Цель: повышение воспроизводимости характеристик микромостиков, получение структур с заданными свойствами . Сущность изобретения: в способе формирования пленочного микромостика, включающем нанесение пленки ВТСП-материала 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИК (я)ю Н 01 L 39/22

ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГOCflATEHT CCCP) f

/ /»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4948170/25 (22) 26.06.91 (46) 30.05.93. Saon. N. 20 (71) Минский радиотехнический институт . (72) А.Il.достанко. А.В.Погребнякое, Ю.Г,Укадер и 8.8.Sàpàíoâ (73) Минский радиотехнический институт (56) tpaa J. Appl Phys., vol. 28, ЬЬ 12, 1989, с.

2213-2215.

Appl. Phys. Lee., vol. 54(14). 1989, рр. 13681370.

СРХТ, том.3, и 11, 1990, стр. 2650-2660. (54) СЯОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПЛЕНОЧНЫХ МИКРОМОСТИКОВ ИЗ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ (57) Использование: сверхпровадниковэя электроника. Цель: повышение воспроизвоИзобретение 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-материала и формирование путем фотолитографии дорожки со слабой связью, дорожку покрывают слоем фаторезиста, который затем удаляют в области слабой связи путем экспонирования поперек дорожки сфокусированным электронным лучом с последующим его проявлением, причем оставшаяся часть фотореэиста используется в качестве маски при имплан„„50„„1819358 А3 димости характеристик микромостиков, получение структур с заданными свойствами. Сущность изобретения: в способе формирования пленочного микромостика, включающем нанесение пленки ВТСП-материала 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 сфокусировэнным электронным лучом с последующим его проявлением, причем оставшаяся часть фоторезиста используется в качестве маски при имплантации ионов. 2 ил, тэции 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. Использованиее 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, 1819358 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 (Mg0, ЯгТ!Оз, YSZ, сапфир), 2 — ВТСП-пленка, 3 — фоторезист, 4 — ионы Н, 5 — область слабой связи.

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

Пленки УВаСиО наносились ионно-лучевым распылением композитной керамической мишени стехиометрического состава на установке вакуумного напыления УВН на подложки из MgO, ЯгТ10з, YSZ и имели характеристики с T = 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 "JeoI-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 фотореэиста ширина вскрытой линии была равна примерно 1 мкм и полученную структуру облучали ионами Н с энергией 40 — 80 кэВ и дозой 10 — 10 см .

При этом оставшийся фотореэист служил в качестве маски, Энергия ионов Н определялась тормозной способностью фоторезистивной маски толщиной 0,5 — 1 мкм. Доза определялась требованием получения необходимых характеристик микромостиков.

Для предотвращения облучения вскрытых контактных площадок они закрывались металлической фольгой.

50 изводят сфокусированным электронным лучом поперек дорожки, а слабую связь формируют путем имплантации ионов Н в сверхпроводящую пленку, 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, 10 В работе использовалась программа

TRIM-8б для моделирования профилей имплантации, распределения дефектов, среднего проецированного пробега Rp и страгглинга

Rp ионов Н с различной энергией в системе

15 фоторезист — пленка УВаСи0.

Таким образом, использование предлагаемого способа формирования пленочного микромостика из высокотемпературного сверхпроводника обеспечивает по сравне20 нию 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

30 свойствами с помощью изменения дозы облучения и энергии ионов.

Формула изобретения

Способ формирования пленочных микромостиков из высокотемпературных сверх35 проводников, включающий нанесение пленки высокотемпературного сверхпроводника, формирование путем фотолитографии дорожки, нанесение фоторезиста, экспонирование фоторезиста в местах

40 слабой связи, проявление и удаление экспонированных участков фоторезиста, формирование слабой связи, удаление оставшегося фоторезиста, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения воспроиз45 водимости результатов и получения структур с заданными свойствами, фоторезист наносят на дорожку, сформированную в пленке высокотемпературного сверхпроводника экспонирование фоторезиста про1819358

Я (..я

Составитель А. Достанко

Техред М.Моргентал Корректор С. Патрушева

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 1953 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5