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公開番号2025096002
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-26
出願番号2023212435
出願日2023-12-15
発明の名称超伝導デバイスおよびその製造方法
出願人日本電気株式会社
代理人個人,個人
主分類H10N 60/00 20230101AFI20250619BHJP()
要約【課題】バンプボンドを構成する第1、第2の金属バンプ間への金属間化合物の発生を抑制する超伝導デバイスおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】超伝導の特性を用いた超伝導デバイスであって、機能回路が設けられた第1の超伝導回路チップ1に形成された第1の金属バンプ2と該第1の超伝導回路チップ1に接続される第2の超伝導回路チップ3に形成された第2の金属バンプ4との接合部の界面に拡散防止層5が形成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
超伝導の特性を用いた超伝導デバイスであって、
機能回路が設けられた第１の超伝導回路チップに形成された第１の金属バンプと該第１の超伝導回路チップに接続される第２の超伝導回路チップに形成された第２の金属バンプとの接合部の界面に拡散防止層が形成されていることを特徴とする超伝導デバイス。
続きを表示（約 840 文字）【請求項２】
前記第１の金属バンプおよび第２の金属バンプが超伝導材料である請求項１に記載の超伝導デバイス。
【請求項３】
前記拡散防止層の厚みは前記第１および第２の金属バンプのコヒーレンス長さ以下である請求項２に記載の超伝導デバイス。
【請求項４】
前記第１の金属バンプと第２の金属バンプとの平面視における形状が互いに異なる請求項１に記載の超伝導デバイス。
【請求項５】
前記第１の金属バンプと第２の金属バンプとの互いに向かい合う面の一方が凸、他方が凹である請求項１に記載の超伝導デバイス。
【請求項６】
前記第１の金属バンプと第２の金属バンプとの接合面および側面の少なくとも一部に拡散防止層を備える請求項１に記載の超伝導デバイス。
【請求項７】
前記第１の金属バンプと第２の金属バンプとを異なる材料により構成した請求項１に記載の超伝導デバイス。
【請求項８】
超伝導の特性を用いた超伝導デバイスの製造方法であって、
機能回路が設けられた第１の超伝導回路チップに形成された第１の金属バンプと該第１の超伝導回路チップに接続される第２の超伝導回路チップに形成された第２の金属バンプとの接合部の界面に拡散防止層を形成する工程を有することを特徴とする超伝導デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記拡散防止層を形成する工程は、前記第１の金属バンプと第２の金属バンプとの少なくともいずれかの表面に形成されている酸化膜をこれらの接合面を除く領域で除去する工程である、請求項８に記載の超伝導デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記拡散防止層を形成する工程は、酸化膜で覆われていない前記第１の金属バンプと第２の金属バンプとの少なくともいずれかの表面におけるこれらの接合面に酸化膜を形成する工程である、請求項８に記載の超伝導デバイスの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、超伝導デバイスおよびその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、それぞれが機能回路を備える第１、第２の量子チップを接続するバンプボンドに関連する技術が開示されている。
前記バンプボンドは、第１のチップ側に設けた、例えばＡｌ（アルミニウム）により構成された第１のバンプパッドと、第２のチップ側に設けた、例えばＩｎ（インジウム）により構成された第２のバンプパッドとを圧接した構成を有する。
また前記バンプパッドには、前記Ａｌ、Ｉｎの他、Ｎｉ（ニオブ）、Ｓｎ（錫）など超伝導性を有する材料が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２０１９－５０４５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載されたバンプボンドにあっては、前記第１のバンプパッドと第２のバンプパッドとに異なる金属を採用した場合、これらの接合面に異種金属間の金属間化合物が生じることがある。
前記第１、第２のバンプパッドには、いずれも超伝導性を有する材料が採用されるものの、前記金属間化合物がこれらの超伝導性材料と同様の超伝導性を有するとは限らない。
また前記金属間化合物は、圧接の際の温度、圧力等の条件（圧接時のみならず、その前後の圧力温度変化の履歴を含む）によってさまざまな特性を有する可能性があることから、たとえ超伝導性を有していても、その超伝導特性のばらつきを所定範囲に抑制することは容易ではない。
【０００５】
この発明は、超伝導デバイスを構成する複数の超伝導チップの接続に用いられるバンプボンドへの金属間化合物の発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明にかかる超伝導デバイスは、超伝導の特性を用いた超伝導デバイスであって、機能回路が設けられた第１の超伝導回路チップに形成された第１の金属バンプと該第１の超伝導回路チップに接続される第２の超伝導回路チップに形成された第２の金属バンプとの接合部の界面に拡散防止層が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明にかかる超伝導デバイスの製造方法は、超伝導の特性を用いた超伝導デバイスの製造方法であって、機能回路が設けられた第１の超伝導回路チップに形成された第１の金属バンプと該第１の超伝導回路チップに接続される第２の超伝導回路チップに形成された第２の金属バンプとの接合部の界面に拡散防止層を形成する工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１、第２の金属バンプ間との接合に伴う金属間化合物の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の最小構成例にかかる超伝導デバイスの断面図である。
本発明の第１実施形態にかかる超伝導デバイスを部材毎に分離して表現した断面図である。
図２の超伝導デバイスのバンプパッドの変形例１を示す断面図である。
図２の超伝導デバイスのバンプパッドの変形例２を示す断面図である。
図２の超伝導デバイスのバンプパッドの変形例３における加工前の状態の断面図である。
図２の超伝導デバイスのバンプパッドの変形例３における加工後の状態の断面図である。
本発明の第２実施形態にかかる超伝導デバイスの断面図である。
本発明の第３実施形態にかかる超伝導デバイスの断面図である
本発明の第４実施形態にかかる超伝導デバイスの断面図である。
本発明の第５実施形態にかかる超伝導デバイスの断面図である。
第１～第５実施形態にかかる金属バンプの断面形状の変形例を示す端面図である。
本発明の各実施形態で使用される拡散防止層の構成材料の特性を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の最小構成例に係る超伝導デバイスについて、図１を参照して説明する。
この超伝導デバイスは、超伝導の特性を用いた超伝導デバイスであって、機能回路が設けられた第１の超伝導回路チップ１に形成された第１の金属バンプ２と該第１の超伝導回路チップ１に接続される第２の超伝導回路チップ３に形成された第２の金属バンプ４との接合部の界面に拡散防止層５が形成されていることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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