特開 2023-150930 エアブリッジと超伝導回路装置及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023150930

(43)【公開日】2023-10-16

(54)【発明の名称】エアブリッジと超伝導回路装置及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H10N 60/01 20230101AFI20231005BHJP

   H01L 21/768 20060101ALI20231005BHJP

   H01L 21/3205 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

H01L39/24 F

H01L21/90 N

H01L21/88 N

H01L21/88 M

H01L39/24 C

H01L39/24 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022060283

(22)【出願日】2022-03-31

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）２０２０年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「高効率・高速処理を可能とするＡＩチップ・次世代コンピューティングの技術開発／次世代コンピューティング技術の開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100080816

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 朝道

(74)【代理人】

【識別番号】100098648

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 潔人

(72)【発明者】

【氏名】多田 あゆ香

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 哲朗

【テーマコード（参考）】

4M113

5F033

【Ｆターム（参考）】

4M113AC06

4M113AC45

4M113BA02

4M113BA04

4M113BC01

4M113BC05

4M113BC12

4M113CA12

4M113CA13

4M113CA14

4M113CA16

4M113CA17

5F033GG01

5F033GG02

5F033GG03

5F033HH07

5F033HH08

5F033HH17

5F033HH18

5F033HH21

5F033HH32

5F033HH33

5F033HH40

5F033JJ01

5F033JJ07

5F033JJ08

5F033JJ17

5F033JJ18

5F033JJ21

5F033JJ32

5F033JJ33

5F033JJ40

5F033KK07

5F033KK08

5F033KK17

5F033KK18

5F033KK21

5F033KK32

5F033KK33

5F033KK40

5F033MM17

5F033NN21

5F033PP15

5F033QQ08

5F033QQ09

5F033QQ18

5F033QQ19

5F033QQ74

5F033QQ75

5F033RR04

5F033RR22

5F033RR30

5F033SS21

(57)【要約】

【課題】橋脚部の強度を高めることで簡易な構成により全体の強度を向上可能としたエアブリッジの提供。
【解決手段】基板上、対向配置され間隙を第３の導体が延設される第１、第２の導体とそれぞれ当接する第１、第２の橋台と、前記第１、第２の橋台からそれぞれ立ち上がり、橋桁部を空中で支持する第１、第２の橋脚部と、を有し、前記橋桁部が前記第３の導体を跨ぐ構成の導電部材よりなるエアブリッジであって、前記第１、第２の橋台と前記第１、第２の橋脚部の基部とがそれぞれ交わる第１、第２の縁部を上から見た形状が、各橋台の両側辺と各縁部とが交わる端部同士を接続する仮想線に対して一側に突設した凸形状とされる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上、対向配置され間隙を第３の導体が延設される第１、第２の導体とそれぞれ当接する第１、第２の橋台と、前記第１、第２の橋台からそれぞれ立ち上がり、橋桁部を空中で支持する第１、第２の橋脚部と、を有し、前記橋桁部が前記第３の導体を跨ぐ構成の導電部材よりなるエアブリッジであって、
前記第１、第２の橋台と前記第１、第２の橋脚部の基部とがそれぞれ交わる第１、第２の縁部を上から見た形状が、
各橋台の両側辺と各縁部とが交わる端部同士を接続する仮想線に対して一側に突設した凸形状とされる、エアブリッジ。

【請求項2】

前記第１、第２の橋台と前記第１、第２の橋脚部の基部とがそれぞれ交わる前記第１、第２の縁部を上から見た形状が、
前記各橋台の両側辺が前記各橋脚部と交わる前記端部同士を接続する前記仮想線を超えて、前記各橋台の前記縁部の対向辺と反対側に張り出した凸状曲線である、請求項１に記載のエアブリッジ。

【請求項3】

前記第１、第２の橋台と前記第１、第２の橋脚部の基部とが交わる前記第１、第２の縁部を上から見た形状が、
前記各橋台の両側辺が前記橋脚部と交わる前記端部同士を接続する前記仮想線から手前の前記各橋台の前記縁部の対向辺側に張り出した凸状曲線である、請求項１に記載のエアブリッジ。

【請求項4】

前記第１、第２の橋脚部は各々、
前記基部の前記縁部に対応した凸形状が上方で緩和された構成とされ、前記橋脚部の横断面は平坦である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエアブリッジ。

【請求項5】

少なくとも前記橋桁部がメッシュ構造とされる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエアブリッジ。

【請求項6】

対向配置される第１、第２の導体と、前記第１、第２の導体の間を延設される第３の導体と、を含み、前記第１乃至第３の導体が超伝導部材からなる超伝導回路装置であって、
前記第１の導体と前記第２の導体間を前記第３の導体を跨いで架橋される超伝導部材からなるエアブリッジとして、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のエアブリッジを備えた超伝導回路装置。

【請求項7】

基板上、対向配置される第１、第２の導体であって間隙を第３の導体が延設される前記第１、第２の導体とそれぞれ当接する第１、第２の橋台からそれぞれ立ち上がり、橋桁部を空中で支持する第１、第２の橋脚部を有し、前記橋桁部が前記第３の導体を跨ぐ構成の導電部材よりなるエアブリッジを含む超伝導回路装置の製造方法であって、
（Ａ）前記基板上の超伝導配線パタンの上に形成された犠牲層に、前記第１、第２の橋台を形成する位置に一側に突設した凸形状の開口底部を有するビアを形成し、
（Ｂ）前記犠牲層上に、前記エアブリッジの構成部材である超伝導膜を成膜し、
（Ｃ）前記エアブリッジの構成部材である前記超伝導膜をパターニングしたのち、前記犠牲層を除去することで、
前記第１、第２の橋台と前記第１、第２の橋脚部の基部とがそれぞれ交わる第１、第２の縁部を上から見た形状が、各橋台の両側辺と各縁部とが交わる端部同士を接続する仮想線に対して前記一側に突設した凸形状とされる前記エアブリッジを作製してなる、
超伝導回路装置の製造方法。

【請求項8】

前記第１、第２の橋台と前記第１、第２の橋脚部の基部とがそれぞれ交わる前記第１、第２の縁部の各縁部を上から見た形状が、
前記各橋台の両側辺が前記橋脚部と交わる端部同士を接続する前記仮想線を超えて、前記各橋台の前記縁部の対向辺と反対側に張り出した凸状曲線である、請求項７に記載の超伝導回路装置の製造方法。

【請求項9】

前記第１、第２の橋台と前記第１、第２の橋脚部の基部とが交わる前記第１、第２の縁部の各縁部を上から見た形状が、
前記各橋台の両側辺が前記橋脚部と交わる端部同士を接続する前記仮想線から手前の前記各橋台の前記縁部の対向辺側に張り出した凸状曲線である、請求項７に記載の超伝導回路装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エアブリッジと超伝導回路装置及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

超伝導量子回路は、超伝導金属を用いて作成されたインダクタとキャパシタ、及びジョセフソン接合を一つ以上含むループを有するSQUID(Super Quantum Interference Device)から構成される超伝導共振器を基本素子とする。ジョセフソン接合とは、薄い絶縁膜を超伝導体で挟んだトンネル接合であり、非線形インダクタとして振る舞う。SQUIDに対して電流制御部から制御ラインに電流（直流又はマイクロ波電流）を流しSQUIDループを貫く磁束を変調することで超伝導共振器の共振周波数を変化させることができる。超伝導量子回路において、信号線路と、該信号線路を挟んで並列配置された一対のグランドパタンとからなるコプレーナ線路（コプレーナ導波路：coplanar waveguide）が用いられる。１つの超伝導量子回路チップ内にSQUIDが複数配設される構成が用いられる場合、SQUIDを貫く磁場を形成する印加電流が、当該磁場印加対象のSQUIDだけでなく他のSQUIDにも印加されてしまう、というクロストークが問題となる。これは、超伝導量子回路チップ内に配置したコプレーナ線路のグランド面が分断され電荷の分布（電流）が生じることもその原因と考えられている。これを防ぐために、例えばエアブリッジが用いられる。例えば特許文献１、２等には、基板上の配線層(導体層)において、配線を跨いで両側の配線を接続するエアブリッジ構造として、コプレーナ導波路の信号線の両側のグランド面を超伝導体で接続するエアブリッジを配置する構造が開示されている。

【0003】

図９（Ａ）、（Ｂ）は、関連技術のエアブリッジを模式的に説明する図であり、図９（Ａ）はＺ軸方向から見たＸＹ面での模式平面図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のＡ－Ａ線に沿った模式断面図である。図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、エアブリッジ１３０は、導体（信号導体）１２１の両側に間隙を置いて配置されたグランド導体（グランドパタン）１２２Ａ、１２２Ｂにそれぞれ当接する第１、第２の橋台１３１Ａ、１３１Ｂから立ち上がる第１、第２の橋脚部１３２Ａ、１３２Ｂが橋桁部１３３の両端を空中に支持することで橋桁部１３３が信号導体１２１を跨ぐ中空構造を有している。超伝導量子回路（チップ）において、信号導体１２１、グランド導体１２２Ａ、１２２Ｂ、エアブリッジ１３０の各部は超伝導部材からなり、基板１は例えばシリコン（Si）からなる。なお、図９では、エアブリッジ１３０の各部に橋梁の構造に対応する名前を付けているが、これらの名前はいずれも構成の説明のための一例である。また、図９の例では、第１、第２の橋脚部１３２Ａ、１３２Ｂと橋桁部１３３が所定の角度（鈍角、ただし９０度も含む）で交差する構成として図示しているが、第１、第２の橋脚部１３２Ａ、１３２Ｂと橋桁部１３３は太鼓橋のように連続曲線でアーチを構成してもよい。

【0004】

図９のエアブリッジは、作製プロセス中にブリッジが消失したり崩落したりして、チップの歩留まりが悪い。

【0005】

なお、上記したクロストーク低減以外にも、例えばモノリシック型マイクロ波集積回路(Monolithic Microwave Integrated Circuit: MMIC）上に互いに交差する伝送線路を形成する場合、配線間の寄生容量を低減させる目的で、層間絶縁物として、空気を用いたエアブリッジ配線が広く使われている。特許文献３には、MMICチップにおいて、長尺のエアブリッジ自体に撓みに対する機械的強度を持たせる構成として、エアブリッジの全体形状は上に凸のアーチ型をなしており、エアブリッジの橋脚部の横断面形状が下に凸状に湾曲している構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第６４３７６０７号公報

【特許文献2】特表２０２０－５３２８６６号公報

【特許文献3】特開２００８－２７０６１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献３では、エアブリッジ自体に撓みに対する機械的強度を増すための構成として、橋脚部の横断面形状が下に凸状に湾曲した構成を開示しているが、このような構成は製造が複雑化し時間を要する。

【0008】

本開示は、橋脚部の強度を高めることで、簡易な構成により全体の強度を向上可能としたエアブリッジと超伝導回路装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の一の側面によれば、基板上、対向配置され間隙を第３の導体が延設される第１、第２の導体とそれぞれ当接する第１、第２の橋台と、前記第１、第２の橋台からそれぞれ立ち上がり橋桁部を空中で支持する第１、第２の橋脚部を有し、前記橋桁部が前記第３の導体を跨ぐ構成の導電部材よりなるエアブリッジであって、前記第１、第２の橋台と前記第１、第２の橋脚部の基部とがそれぞれ交わる第１、第２の縁部を上から見た形状が、 各橋台の両側辺と各縁部とが交わる端部同士を接続する仮想線に対して一側に突設した凸形状とされるエアブリッジが提供される。

【0010】

本開示の別の側面によれば、対向配置される第１、第２の導体と、前記第１、第２の導体の間を延設される第３の導体と、を含み、前記第１乃至第３の導体が超伝導部材からなる超伝導回路装置であって、前記第１の導体と前記第２の導体間を前記第３の導体を跨いで架橋される超伝導部材からなるエアブリッジとして、上記一の側面のエアブリッジを備えた超伝導回路装置が提供される。

【0011】

本開示のさらに別の側面によれば、基板上、対向配置され間隙を第３の導体が延設される第１、第２の導体と当接する第１、第２の橋台からそれぞれ立ち上がり、橋桁部を空中で支持する第１、第２の橋脚部を有し、前記橋桁部が前記第３の導体を跨ぐ構成の導電部材よりなるエアブリッジを含む超伝導回路装置の製造方法であって、
（Ａ）前記基板上の超伝導配線パタンの上に形成された犠牲層に、前記第１、第２の橋台を形成する位置に一側に突設した凸形状の開口底部を有するビアを形成し、
（Ｂ）前記犠牲層上に、前記エアブリッジの構成部材である超伝導膜を成膜し、
（Ｃ）前記エアブリッジの構成部材である前記超伝導膜をパターニングしたのち、前記犠牲層を除去することで、
前記第１、第２の橋台と前記第１、第２の橋脚部の基部とがそれぞれ交わる第１、第２の縁部を上から見た形状が、各橋台の両側辺と各縁部とが交わる端部同士を接続する仮想線に対して前記一側に突設した凸形状とされる前記エアブリッジを作製してなる、超伝導回路装置の製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、橋脚部の強度を高めることで、簡易な構成により全体の強度を向上可能としたエアブリッジを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】（Ａ）、（Ｂ）は実施形態の構成を模式的に示す模式平面図と模式断面図である。

【図2】（Ａ）乃至（Ｅ）は実施形態の製造工程の一例を模式的に示す図である。

【図3】（Ｆ）乃至（Ｈ）は実施形態の製造工程の一例を模式的に示す図である。

【図4】（Ａ）乃至（Ｃ）は実施形態の構成を模式的に示す図である。

【図5】（Ａ）乃至（Ｃ）は比較例の構成を模式的に示す図である。

【図6】（Ａ）乃至（Ｃ）は別の実施形態の構成を模式的に示す図である。

【図7】実施形態の超伝導回路の構成の一例を模式的に示す図である。

【図8】別の実施形態の構成の一例を模式的に示す図である。

【図9】（Ａ）、（Ｂ）は関連技術の構成を模式的に示す模式平面図と模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

いくつかの実施形態について図面を参照して説明する。図１（Ａ）乃至（Ｃ）は、一実施形態のエアブリッジ３０を説明する図である。図１（Ａ）はＺ軸方向から見たＸＹ面での模式平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ－Ａ線に沿った模式断面図である。図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ図９の（Ａ）、（Ｂ）に対応している。図１（Ａ）、（Ｂ）を参照すると、基板１上に対向配置された第１、第２の導体２２Ａ、２２Ｂの間に、第３の導体（信号導体）２１が配設された構造とされる。第１、第２の導体２２Ａ、２２Ｂは、基板１上の配線層に形成されたグランド面（グランドパタン）からなる。第１、第２の導体２２Ａ、２２Ｂ、第３の導体２１は、超伝導部材からなる。エアブリッジ３０は、第１、第２の導体２２Ａ、２２Ｂにそれぞれ当接して接合される第１、第２の橋台３１Ａ、３１Ｂの縁部３４Ａ、３４Ｂからそれぞれ立ち上がり、橋桁部３３を空中で支持する第１、第２の橋脚部３２Ａ、３２Ｂを有する。橋桁部３３は、第３の導体２１の上方でこれを跨ぐ。第１、第２の橋台３１Ａ、３１Ｂと第１、第２の橋脚部３２Ａ、３２Ｂの基部とが交わる縁部（境界）３４Ａ、３４Ｂを上から見た形状は、第１、第２の橋台３１Ａ、３１Ｂの両側辺と縁部３４Ａ、３４Ｂが交わる端部同士を接続する仮想線に対してそれぞれに対向する第２、第１の橋台３１Ｂ、３１Ａ側に向けて張り出した凸形状とされる。凸形状は好ましくは凸状曲線とされ、第１、第２の橋台３１Ａ、３１Ｂを上から見た平面形状は、Ｄ字型とされる。エアブリッジ３０も超伝導部材で構成される。

【0015】

橋桁部３３の横断面の形状は、ほぼ矩形とされている。ただし、製造に由来する湾曲等はあってよいことは勿論である。なお、図１（Ｂ）では、単に説明のため、橋桁部３３の両端で第１、第２の橋脚部３２Ａ、３２Ｂが所定角度で交わる構成として図示されているが、なだらかな連続曲線によるアーチ状であってもよいことは勿論である。

【0016】

図１（Ｂ）において、基板１は、シリコンからなる。ただし、ゲルマニウムやサファイアや化合物半導体材料（IＶ族（GeSn等）、III-V族（GaAs，GaN，GaP，GaSb，InAs，InP，InS等）、II-VI族（ZnS, ZnSe））等の他の電子材料を用いてもよい。単結晶である方が望ましいが、多結晶やアモルファスであってもよい。

【0017】

超伝導導体は、ニオブ（Ｎｂ）等の超伝導材料から構成される。なお、超伝導材料としては、ニオブ（Ｎｂ）に限らず、ニオブ窒化物、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、鉛（Ｐｂ）、錫（Ｓｎ）、レニウム（Ｒｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）、チタン窒化物、タンタル（Ｔａ）、タンタル窒化物、及び、これらのうちの少なくともいずれかを含む超伝導特性を示す合金であってもよい。

【0018】

例えば第１、第２の導体２２Ａ、２２Ｂ、第３の導体（信号導体）２１をＮｂとし、エアブリッジ３０（第１、第２の橋台３１Ａ、３１Ｂ、第１、第２の橋脚部３２Ａ、３２Ｂ、橋桁部３３）をＮｂとは別の部材、例えばＡｌとしてもよい。

【0019】

エアブリッジ３０の長さは、第１、第２の導体２２Ａ、２２Ｂ間の間隔に対応した値に設定される。非限定的な例として、第３の導体（信号導体）２１の幅を約２～２４μｍ（micrometer）程度、第１の導体２２Ａと第３の導体２１、第２の導体２２Ｂと第３の導体２１の間隔を約１０μｍ程度、エアブリッジ３０の第１、第２の橋台３１Ａ、３１Ｂの幅を約３０μｍ程度、長さを約４０μｍ程度、第１、第２の橋脚部３２Ａ、３２Ｂ間の距離を約３０乃至７０μｍ程度としてもよい。なお、エアブリッジ３０の高さは実装（設計）に固有のパラメータであり、例えば後述される犠牲層の膜厚で設定される。

【0020】

図２、図３は、実施形態の量子チップを半導体プロセスを用いて製造する場合のエアブリッジ３０の製造に関係する工程の一例を模式的に示した工程断面図である。なお、単に図面作成の都合で図２と図３に分図されている。

【0021】

図２（Ａ）を参照すると、基板１（シリコン）全面に、Ｎｂ等の超伝導導体膜２を成膜し、露光・現像（フォトリソグラフィ）／エッチングにより配線パタンを形成する。図２（Ａ）において、２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、図１（Ａ）の第１の導体２２Ａ、第２の導体２２Ｂ、第３の導体（信号導体）２１にそれぞれ対応する。

【0022】

次に、図２（Ｂ）を参照すると、基板１全面に犠牲層４を形成（塗布）する。犠牲層４は例えばフォトレジスト（有機ポリイミド等）からなる。犠牲層４は二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等であってもよい。

【0023】

次に、図２（Ｃ）を参照すると、犠牲層４にビア（ブラインドビア）をパタン形成するためのフォトマスク５のマスクパタンを模式的に示している。エアブリッジ３０の第１、第２の橋台（コンタクト部）３１Ａ、３１Ｂを形成するため、犠牲層４に、底面がＤ型形状のビアが形成される。このため、フォトマスク５には、エアブリッジ３０の第１、第２の橋台（コンタクト部）３１Ａ、３１Ｂの形成位置に、Ｄ型形状の開口（アパーチャ）５Ａ、５Ｂが対向配置されている。開口５Ａ、５Ｂは対向する側がそれぞれ円弧状に突設したＤ型形状とされているが、Ｄ型に制限されるものでなく、任意の凸状の曲線形状であってよいことは勿論である。

【0024】

次に、図２（Ｄ）を参照すると、このフォトマスク５を用いた犠牲層４（フォトレジスト）の露光・現像により、超伝導導体膜２にまで達するビア６Ａ、６Ｂが形成される。ビア６Ａ、６Ｂの底面の形状は、図２（Ｃ）の開口５Ａ、５Ｂに対応する。犠牲層４がＳｉＯ_２の場合、フォトマスク５を用いた犠牲層４の露光・現像とエッチングにより、ビア６Ａ、６Ｂが形成される。

【0025】

次に、図２（Ｅ）を参照すると、基板１の加熱処理等により犠牲層４をリフローする。なお、犠牲層４がＳｉＯ_２の場合、例えば異方性ドライエッチングにより、犠牲層４の角落としを行うことで、図２（Ｅ）のような形状の犠牲層４を得る。

【0026】

次に、図３（Ｆ）を参照すると、基板１上に、エアブリッジとなる超伝導部材（超伝導導体膜）３をスパッタ等で成膜する。非限定的な例として、超伝導部材３は例えばアルミニウム（Ａｌ）からなる。超伝導部材３の膜厚は例えば数百nm（nanometer）乃至１μｍ以下としてもよい

【0027】

続いて、図３（Ｇ）を参照すると、フォトレジスト７を塗布し、フォトレジスト７をエアブリッジのパタンに露光・現像する。

【0028】

エアブリッジの上に残されたフォトレジスト７をマスクとしてＡｌをエッチングすることにより、超伝導導体膜２からなる配線上にエアブリッジ３０が形成される。

【0029】

図３（Ｈ）を参照すると、フォトレジスト７、犠牲層４（フォトレジスト）をアッシング（例えば酸素プラズマアッシング）等で除去し、残りのフォトレジストを有機溶剤（液体）で除去することで、３次元のエアブリッジ３０が形成される。

【0030】

図４（Ａ）は、実施形態のエアブリッジ３０を模式的に示す斜視図である。符号３５Ａで示す破線は、第１の橋台３１Ａにおいて、第１の橋台３１Ａの両側辺と縁部３４Ａの両端点との交点同士を接続する仮想線である。図４（Ａ）に示すように、第１の橋台３１Ａの縁部３４Ａ（第１の橋台３１Ａと第１の橋脚部３２Ａの基部とが交わる縁（境界））は、仮想線３５Ａに対して、第１の橋台３１Ａとは反対側（もう一方の第２の橋台３１Ｂ側）に突設している（張り出している）。

【0031】

第１の橋台３１Ａの縁部３４Ａから立ち上がる第１の橋脚部３２Ａの表面（傾斜部の表面）は、第１の橋脚部３２Ａの底辺でもある縁部３４Ａの形状に対応して中央側が凹んでいる。第１の橋脚部３２Ａの表面の中央部での凹みの具合は、第１の橋脚部３２Ａの高さが増すにしたがって緩和され、第１の橋脚部３２Ａ（傾斜部）の最上部ではほぼ平坦に近づいている。これは、エアブリッジ３０の製造工程の説明で参照した図２（Ｄ）のビア６Ａ、６Ｂの底面の形状と、図２（Ｅ）のリフロー後の犠牲層４の側面の形状に対応している。第２の橋台３１Ｂ、第２の橋脚部３２Ｂについても同様である。このため、橋桁部３３のＢ－Ｂ線の断面（横断面）は、図４（Ｃ）に模式断面図として示すように、ほぼ矩形型とされる。

【0032】

図４（Ｂ）は、第１の橋台３１Ａの縁部３４Ａの裏面側の犠牲層の残滓４１Ａを説明する図である。第１の橋台３１Ａの縁部３４Ａの裏面、第１の橋脚部３２Ａの裏面が、反対側の第２の橋台３１Ｂ、第２の橋脚部３２Ｂ側に凸状に突出している。このため、図３（Ｈ）のフォトレジスト７、犠牲層４の除去工程において、第１、第２の橋台３１Ａ、３１Ｂの縁部３４Ａ、３４Ｂの裏が凸型であることから、該領域に有機溶剤が入りこみやすく、出ていきやすいことから、残滓４１Ａは残り難くなっている。ウエハ上のフォトレジスト残留物等は、超伝導量子回路素子における誘電損失の原因となるため、できるだけ残留物がでない方がよい。

【0033】

図５（Ａ）、（Ｂ）は、比較例として、図９（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明した関連技術のエアブリッジ１３０を模式的に示す斜視図と、第１の橋台１３１Ａの縁部１３４Ａの裏面側の犠牲層の残滓１４１Ａを説明する図である。図５（Ａ）に示すように、第１の橋台１３１Ａの縁部１３４Ａは、第１の橋台１３１Ａの両側辺の端点同士を結ぶ直線とされ、図４（Ａ）の破線で示す仮想線３５Ａに対応している。図３（Ｈ）のフォトレジスト・犠牲層除去工程において、第１、第２の橋台１３１Ａ、１３１Ｂの縁部１３４Ａ、１３４Ｂの裏や、第１、第２の橋脚部１３２Ａ、１３２Ｂの裏面には、犠牲層の残留物である残滓１４１Ａ、１４１Ｂは残りやすい。このため、フォトレジスト／犠牲層の残滓除去処理に時間を要する。

【0034】

図５（Ｃ）は、図５（Ａ）の橋桁部１３３のＢ－Ｂ線の模式断面図である。図４（Ｃ）と図５（Ｃ）から、図４（Ａ）の実施形態の橋桁部３３の横断面は、図５（Ａ）の関連技術の橋桁部１３３の横断面とほぼ同一形状とされる。

【0035】

図４（Ａ）の構成によれば、エアブリッジ３０の根本である第１、第２の橋脚部３２Ａ、３２Ｂの強度を増す構成とし、エアブリッジ３０の全体の強度を増す構成としている。これは、図４（Ａ）の第１、第２の橋脚部３２Ａ、３２Ｂの見かけの断面２次モーメントが、図５（Ａ）の平板型の第１、第２の橋脚部１３２Ａ、１３２Ｂよりも大幅に大きいことによる。

【0036】

図６は、別の実施形態を説明する図である。図６（Ａ）、（Ｃ）は、図４（Ａ）、（Ｃ）に対応している。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）を上から（Ｚ軸方向）みた模式平面図である。図６（Ｂ）を参照すると、３５Ａの破線は、第１の橋台３１Ａにおいて、第１の橋台３１Ａの両側辺と縁部３４Ａの両端点との交点同士を結ぶ仮想線である。第１の橋台３１Ａの縁部３４Ｃ（第１の橋台３１Ａと第１の橋脚部３２Ａとの縁（境界））は、仮想線３５Ａに対して、手前側（第１の橋台３１Ａの自由端である対向辺側）に突設している（張り出している）。これは、第１の橋台３１Ａの縁部３４Ｃは、仮想線３５Ａに対して曲線状に凹んでいるともいえる。

【0037】

第１の橋台３１Ａの縁部３４Ａから立ち上がる第１の橋脚部３２Ａの表面（傾斜部の表面）は、橋脚部３２Ａの底辺でもある縁部３４Ａの形状に対応して、中央が張り出しており（凸状とされ）、その張り出し具合は、第１の橋脚部３２Ａの高さが増すにしたがって緩和され、第１の橋脚部３２Ａ（傾斜部）の最上部ではほぼ平坦に近づいている。これは、エアブリッジ３０の製造工程の説明で参照した図２（Ｄ）のビア６Ａ、６Ｂの底面の形状と、図２（Ｅ）のリフロー後の犠牲層４の側面の形状に対応している。このため、橋桁部３３のＢ－Ｂ線の断面（横断面）は、図６（Ｃ）に模式断面図として示すように、ほぼ矩形型とされる。第２の橋台３１Ｂ、第２の橋脚部３２Ｂについても同様である。

【0038】

この変形例では、第１の橋台３１Ａの縁部３４Ａの裏面、第１の橋脚部３２Ａの裏面が、凹んでいるため、図３（Ｈ）のフォトレジスト、犠牲層除去工程において、第１、第２の橋台３１Ａ、３１Ｂの縁部３４Ａ、３４Ｂの裏や、第１、第２の橋脚部３２Ａ、３２Ｂの裏面は、フォトレジスト７、犠牲層４の残留物である残滓４１Ａは残りやすいといえる。しかし、図５（Ａ）の構成よりも、第１、第２の橋脚部３２Ａ、３２Ｂの強度を増す構成とされる。これは、第１、第２の橋脚部３２Ａ、３２Ｂの見かけの断面２次モーメントが、図５（Ａ）の平板型の第１、第２の橋脚部１３２Ａ、１３２Ｂよりも大幅に大きいことによる。

【0039】

図７は、実施形態のエアブリッジ３０を備えた超伝導量子回路の平面回路の一部を示す模式平面図である。図７において、二つのエアブリッジ３０－１、３０－２は、二つの導体２２Ａ、２２Ｂ間に、導体２１－１、２１－２をそれぞれ跨いで架橋されている。エアブリッジ３０－１、３０－２は、図１等を参照して説明した実施形態の構成とされる。すなわち、エアブリッジ３０－１の第１、第２の橋台３１－１Ａ、３１－１Ｂを上から見た平面形状はＤ字型とされ、エアブリッジ３０－２の第１、第２の橋台３１－２Ａ、３１－２Ｂを上から見た平面形状もＤ字型とされる。導体２２Ａ、２２Ｂ、導体２１－１、２１－２は、前述したように、Ｎｂ等の超伝導部材からなる。エアブリッジ３０－１、３０－２は超伝導部材で構成され、例えば前述したようにＡｌ等で構成してもよい。

【0040】

SQUID１０において、各ジョセフソン接合（JJ1、JJ2）は、基板上に形成したＮｂ等の第１の超伝導配線と接続する第１のＡｌ膜と、第１のＡｌ膜上に形成した絶縁膜（第１のＡｌ膜を酸化して得られるＡｌ酸化膜）と、その上に一部重なるように形成した第２のＡｌ膜を有し、第２のＡｌ膜はＮｂ等の第２の超伝導配線と接続している構成とされる。すなわち、Ｎｂ等の超伝導部材の配線パタンが形成された基板（シリコン）上にレジストを塗布し露光・現像し基板（シリコン）１の上方にレジストブリッジを設け、レジストブリッジをマスクとして基板を傾けて１回目のＡｌを蒸着し、第１のＡｌ膜のパタンが形成される。酸化用チャンバーでＡｌ表面を酸化させ、次に、基板を逆に傾けてＡｌを蒸着することで第２のＡｌ膜のパタンが形成される。この結果、１回目の斜め蒸着による第１のＡｌ膜のパタンと、２回目の斜め蒸着による第２のＡｌ膜のパタンの重なり部分が形成され、この重なり部分が、それぞれジョセフソン接合ＪＪ１、ＪＪ２となる。なお、図７において、配線１１、１２は、１回目と２回目の斜め蒸着による第１、第２のＡｌ膜の配線パタンであり、Ｎｂ等の第１の超伝導配線２１―１、２１－２にそれぞれ接続する構成とされている。なお、図７の構成は、実施形態のエアブリッジ３０を、ＳＱＵＩＤ１０を含む超伝導回路チップに適用した一例を模式的に示す図であるが、超伝導回路チップはかかる構成に制限されるものでないことは勿論である。

【0041】

図８（Ａ）乃至（Ｃ）は、実施形態のエアブリッジ３０の別の構成の一例を示す模式平面図である。図８（Ａ）の例では、少なくとも橋桁部３３をメッシュ構造としている。図８（Ａ）では、６角形のメッシュ３６としているが、他のメッシュ形状であってもよいことは勿論である。例えば図８（Ｂ）の例では、橋桁部３３において、複数の丸型開口がメッシュ３６を形成している。なお、図８（Ｂ）の例では、３個の丸型開口が例示されているが、開口の個数は３に制限されるものでないことは勿論である。なお、メッシュサイズは、図示されたものに制限されるものでなく、さらに小さくても、あるいは大きくてもよいことは勿論である。図８（Ｂ）において、開口部の形状は円形に制限されるものでなく、メッシュ（開口部）３６の形状は、四角形、ひし形や楕円形等であってもよいことは勿論である。

【0042】

また、エアブリッジ３０の幅（第３の導体２１を覆う長さ）は図示のものより大としてもよい。例えば図８（Ｃ）に模式的に示すように、第１の橋台３１－１Ａ～３１－４Ａ、第２の橋台３１－１Ｂ～３１－４Ｂが、上から見た平面形状がＤ字型とされる複数本のエアブリッジを、エアブリッジ長手方向に直交するラテラルメンバ（横木部材）３７で、所定間隔で接続することで、格子状のメッシュ３６を構成している。図８（Ｃ）において、橋脚は３２－１Ａ～３２－４Ａ（３２－１Ｂ～３２－４Ｂ）の４本とされているが、橋脚の本数は４本に制限されるものでなく、また横木部材３７の本数は５本に制限されるものでないことは勿論である。なお、図８（Ｃ）において、第３の導体（信号導体）の線幅と、格子状のメッシュ３６の大きさの関係は、図８（Ｃ）に示した例に制限されるものでないことは勿論である。

【0043】

図８（Ａ）乃至（Ｃ）において、エアブリッジ３０のメッシュ構造は、図３のフォトレジスト７の露光・現像、エッチング工程で、超伝導導体膜２の橋脚部の対応部分にメッシュパタン形成するようにしてもよい。

【0044】

エアブリッジ３０の橋桁部３３をメッシュ構造とすることで、橋桁部３３の重量の軽量化に有効である。橋桁部３３に開口を設けることで、第３の導体２１とその上層のエアブリッジ３０との間で実質的にオーバーラップする面積が削減される寄生容量の削減に寄与するともいえる。

【0045】

実施形態のエアブリッジは、相対する第１、第２の導体（グランド）間の第１の導体（信号導体）を跨いで相互接続する構成に制限されるものでなく、交差する二つの信号配線に対して、一方の信号配線を、他方の信号配線を跨ぐ構成としてもよいことは勿論である。

【0046】

また、実施形態のエアブリッジ３０は、超伝導量子回路（量子デバイス）に制限される、MMIC等にも適用可能であることは勿論である。

【0047】

なお、上記の特許文献１－３の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各付記の各要素、各実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ乃至選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。

【符号の説明】

【0048】

１ 基板
２ 超伝導導体膜
２Ａ、２２Ａ、２２Ａ－１、２２Ａ－２ 第１の導体（グランドパタン）
２Ｂ、２２Ｂ、２２Ｂ－１、２２Ｂ－２ 第２の導体（グランドパタン）
２Ｃ、２１、２１－１、２１－２ 第３の導体（信号導体）
３ 超伝導部材（超伝導導体膜）
４ 犠牲層
５ フォトマスク
５Ａ、５Ｂ 開口
６Ａ 第１のビア
６Ｂ 第２のビア
７ フォトレジスト
１０ ＳＱＵＩＤ
１１ 第１のＡｌ（Ａｌ膜）
１２ 第２のＡｌ（Ａｌ膜）
３０、３０－１、３０－２ エアブリッジ
３１Ａ、３１－１Ａ～３１－４Ａ 第１の橋台
３１Ｂ、３１－１Ｂ～３１－４Ｂ 第２の橋台
３２Ａ、３２－１Ａ～３２－４Ａ 第１の橋脚部
３２Ｂ、３２－１Ｂ～３２－４Ｂ 第２の橋脚部
３３ 橋桁部
３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ 縁部
３５Ａ、３５Ｂ 仮想線
３６ メッシュ（開口部）
３７ ラテラルメンバ（横木部材）
４１Ａ、４１Ｂ フォトレジスト／犠牲層の残滓
１２１ 導体（信号導体）
１２２Ａ、１２２Ｂ グランド導体（グランドパタン）
１３０ エアブリッジ
１３１Ａ 第１の橋台
１３１Ｂ 第２の橋台
１３２Ａ 第１の橋脚部
１３２Ｂ 第２の橋脚部
１３３ 橋桁部
１３４Ａ、１３４Ｂ 縁部
１４１Ａ、１４１Ｂ フォトレジスト／犠牲層の残滓

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】