DE3220251A1 - Process for producing at least one Josephson tunnel element with connecting leads - Google Patents
Process for producing at least one Josephson tunnel element with connecting leadsInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Herstellung mindestens eines Josephson-Process for the production of at least one Josephson
Tunnelelementes mit Anschlußleitun#en Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung mindestens eines Josephson-Tunnelelementes, insbesondere ftlr Logik- und Speicherschaltungen, das eine auf einem Substrat abgeschiedene supraleitende Schicht einer Bz elektrode, eine Schicht einer Gegenelektrode aus einem supraleitenden Material mit einer sehr geringen Spannungsrelaxation und mit einer mindestens so hohen Sprungtemperatur wie die von Niob sowie eine Schicht einer Tunnelbarriere zwischen den Elektrodenschichten enthält, bei welchem Verfahren zunächst auf dem Substrat eine Lochmaske vorbestimmter Dicke und mit einer dem mindestens einen zu erzeugenden Tunnelelement angepaßten Lochstruktur angeordnet wird, bei dem anschließend in einem ununterbrochenen Vakuuiprozeß die Schichten der Elektroden durch schräges Aufdampfen aufgebracht werden und zwischen diesen Aufdampfschritten die Schicht der Tunnelbarriere ausgebildet wird, und bei dem Anschlußleitungen für das mindestens eine Tunnelelement erstellt werden. Ein solches Verfahren ist Gegenstand der deutschen Patentanmeldung P 31 28 982.7.Tunnel element with connection lines The invention relates to a method for producing at least one Josephson tunnel element, in particular for logic and memory circuits, which is a superconducting Layer of a Bz electrode, a layer of a counter electrode made of a superconducting Material with a very low stress relaxation and at least so high transition temperature like that of niobium and a layer of a tunnel barrier contains between the electrode layers, in which method initially on the Substrate a shadow mask of predetermined thickness and with one of the at least one to generating tunnel element adapted hole structure is arranged, in which subsequently in a continuous vacuum process the layers of the electrodes by oblique Vapor deposition are applied and the layer between these vapor deposition steps the tunnel barrier is formed, and in the connection lines for the at least a tunnel element can be created. Such a procedure is the subject of the German Patent application P 31 28 982.7.
Dieses vorgeschlagene Verfahren unterscheidet sich von der sogenannten Schwebemasken-Lithographie, wie sie z.B. aus der Veröffentlichung "SQUID '80 - Superconducting Quantum Interterence Devices and their AppliGationsnf Berlin 1980, Seiten 399 bis 415 hervorgeht, im wesentlichen dadurch, daß ein Loch die Funktion der bei dem bekannten Verfahren vorgesehenen schwebenden Maskenteile übernimmt. Mit der Verwendung einer solchen besonderen Lochmaske und des besonderen Materials für die Gegenelektrode läßt sich dann die Sauberkeit bei der Herstellung der Schichten des Josephson-Tunnelelementes bedeutend erhöhen. Die Löcher der Maske lassen sich nämlich besser reinigen als die unter Brücken einer Schwebemaske liegenden Oberflächenteile. Außerdem erfährt die Schicht der Tunnelbarriere keine wesentlichen Veränderungen bei den ständig unter Hochvakuumbedingungen durchzuführenden Verfahrensschritten; insbesondere tritt keine Interdiffusion mit der sie abdeckenden Schicht der Gegenelektrode auf. Derartige Veränderungen der Tunnelbarrierenschicht werden als eine Ursache ftlr die Erhöhung der Leckströme der nach dem bekannten Schwebemaskenverfahren hergestellten Josephson-Tunnelelemente angesehen. Die Reproduzierbarkeit sowie die Kennlinien der nach dem vorgeschlagenen Verfahren hergestellten Tunnelelemente werden also gegenüber den bisher bekannten Elementen wesentlich verbessert. Da außerdem die Tunnelbarrieren nicht unter Brücken wie bei dem bekannten Schwebemaskenverfahren, sondern direkt in den Löchern ausgebildet werden, ist ihre Herstellung besonders einfach. Dabei können die Abstände zwischen den benachbarten Löchern sehr klein gehalten werden, so daß eine hohe Integrationsdichte, d.h. eine große Anzahl von Tunnelelementen pro Flächeneinheit, zu erreichen ist. Das vorgeschlagene Verfahren eignet sich deshalb besonders gut zur Herstellung hochintegrierter Logikschaltungen.This proposed method differs from the so-called Floating mask lithography, e.g. from the publication "SQUID '80 - Superconducting Quantum Interterence Devices and their Applicationsnf Berlin 1980, pages 399 bis 415 is apparent, essentially in that a hole the function which takes over the floating mask parts provided in the known method. With the use of such a special shadow mask and the special material the cleanliness in the production of the layers can then be ensured for the counter electrode significantly increase the Josephson tunnel element. The holes in the mask can be namely, cleaning better than the parts of the surface lying under bridges of a floating mask. In addition, the layer of the tunnel barrier does not experience any significant changes in the process steps to be carried out constantly under high vacuum conditions; in particular, there is no interdiffusion with the layer of the counter electrode that covers it on. Such changes in the tunnel barrier layer are believed to be a cause for increasing the leakage currents of those produced according to the known floating mask process Josephson tunnel elements viewed. The reproducibility and the characteristics the tunnel elements produced according to the proposed method are therefore significantly improved compared to the previously known elements. Since the Tunnel barriers not under bridges as with the known floating mask method, but are formed directly in the holes, their production is special simple. The distances between the adjacent holes can be very small so that a high integration density, i.e., a large number of Tunnel elements per unit area, can be achieved. The proposed procedure is therefore particularly suitable for the production of highly integrated logic circuits.
Mit Lochmasken gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren hergestellte Josephsön-Tunnelelemente besitzen Je- doch keine Anschlüsse,falls man sich bei dem Aufdampfen der Schichten auf die Drehung um eine einige Achse beschränkt. Dies bedeutet, daß in einem nachfolgenden Lithographieschritt durch Beschichten, Entwickien und Ätzen diese Anschlüsse an die Elemen#gesondert herzustellen sind. FUr diesen Lithographieschritt müssen aber die Vakuumbedingungen unterbrochen werden. Der verfahrenstechnische Aufwand ist dementsprechend groß.Josephsön tunnel elements produced with shadow masks according to the proposed method each have but no connections, in case you are at the vapor deposition of the layers are limited to rotation about a certain axis. This means that in a subsequent lithography step by coating, developing and etching these connections to the elements # must be made separately. For this lithography step but the vacuum conditions must be interrupted. The procedural one The effort involved is correspondingly great.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, das vorgeschlagene Verfahren zu vereinfachen. Insbesondere soll eine Unterbrechung der Vakuumbedingungen zur Herstellung der Anschlußleitungen vermieden werden können.The object of the present invention is therefore the proposed Simplify procedures. In particular, an interruption in the vacuum conditions is intended can be avoided to produce the connecting lines.
Diese Aufgabe wird für das Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß a) auf das Substrat eine Lochmaske aufgebracht wird, welche neben der dem Tunnelelement entsprechenden Lochstruktur mit den Anschlußleitungen angepaßten, kanalartigen Öffnungen versehen wird, wobei zwischen dem mindestens einen Loch der Lochstruktur und den zugeordneten Öffnungen der Anschlußleitungen Jeweils eine Brücke mit einer von der Aufdampfrichtung abhängigen Ausdehnung ausgebildet wird, und daß b) die Ausbildung der Schicht der Tunnelbarriere in zumindest weitgehend senkrechter Richtung bezüglich der Oberfläche des Substrates erfolgt.This object is achieved according to the invention for the method of the type mentioned at the outset solved in that a) a shadow mask is applied to the substrate, which next to the hole structure corresponding to the tunnel element with the connecting lines adapted, channel-like openings is provided, wherein between the at least a hole of the hole structure and the associated openings of the connecting lines In each case one bridge is formed with an expansion that is dependent on the direction of vapor deposition is, and that b) the formation of the layer of the tunnel barrier in at least largely perpendicular direction with respect to the surface of the substrate takes place.
Die mit diesen Verfahrensschritten nach der Erfindung verbundenen Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, daß die Anschlußleitungen im selben Arbeitsgang mit den Tunnelelementen hergestellt werden können; d.h. der Aufwand für einen weiteren Lithographieschritt wird vermieden. Die vorzusehenden Aufdampfrichtungen sind dabei ohne Schwierigkeiten einzustellen. Ein sogenanntes walignment-Problem" tritt deshalb nicht auf. Ferner gewährleisten die Brücken zwischen einem Loch zur Ausbildung des Tunnelelementes und den zugeordneten Öffnungen zur Ausbildung der Anschlußleitungen* daß unter ihnen keine als Tunnelbarrieren dienenden Schichten ausgebildet werden. Man erhält somit auf einfache Weise unter jeder Brücke einen Kurzschluß zwischen der jeweils als Anschlußleitung dienenden Leiterbahn und einer Elektrode des Tunnelelementes.Those associated with these process steps according to the invention Advantages are in particular to be seen in the fact that the connecting lines in the same Operation can be made with the tunnel elements; i.e. the effort for another Lithography step is avoided. The vapor deposition directions to be provided are included adjust without difficulty. A so-called "walignment problem" therefore occurs not on. Furthermore, the bridges ensure between a hole to form the Tunnel element and the associated openings to form the connection lines * that no layers serving as tunnel barriers are formed below them. A short circuit between each bridge is thus obtained in a simple manner each serving as a connecting line conductor track and an electrode of the tunnel element.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens nach der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous embodiments of the method according to the invention go from the subclaims.
Zur weiteren Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Figur 1 ein Ausschnitt aus einer Lochmaske für das Verfahren nach der Erfindung veranschaulicht ist. In Figur 2 sind die wesentlichen Schritte dieses Verfahrens in einem Querschnitt.For a further explanation of the method according to the invention, refer to Reference is made to the drawing, in which Figure 1 shows a section of a shadow mask for the method according to the invention is illustrated. In Figure 2 are the essentials Steps of this procedure in a cross-section.
durch ein Josephson-Tunnelelement mit Lochmaske angedeutet. Figur 3 zeigt eine Lochmaske zur erfindungsgemäßen Erstellung eines Dreifach-Interferometers.indicated by a Josephson tunnel element with a perforated mask. figure 3 shows a perforated mask for creating a triple interferometer according to the invention.
Aus der Aufsicht der Fig. 1 ist ein Ausschnitt einer Lochmaske 2 ersichtlich, die zur erfindungsgemäßen Herstellung eines Josephson-Tunnelelementes mit Anschlußleitungen dient. Die Lochmaske weist ein rechteckiges Loch 3 auf, dessen Längsseiten 4 eine Länge 1 und dessen Breitseiten 5 eine Breite b haben. Die Abmessungen des Loches hängen insbesondere von der Geometrie des zu erstellenden Josephson-Elementes und dem jeweiligen Winkel ab, unter dem die Elektrodenschichten dieses Elementes schräg aufgedampft werden. Dabei ist angenommen, daß das Aufdampfen in Richtung der größten Abmessung des Loches 3, also in Ausdehnungsrichtung der Längsseiten 4 vorgenommen wird. Außerdem weist die Lochmaske 2 zwei kanalartige, sich in Aufdampfungsrichtung erstreckende Öffnungen 6 und 7 auf, die zur Erstellung der Anschlußleitungen fUr das Josephson-Tunnelelement dienen. Diese kanalartigen Öffnungen 6 und 7 haben beispielsweise etwa die gleiche Breite b wie das Loch 3 des Tunnelelementes. Sie sind von diesem Loch jeweils über eine Brücke 8 bzw. 9 getrennt. Dabei ist die Breitseite 10 weder dieser Öffnungen von der zugewandten Breitseite 5 des Loches 3 mit einem vorbestimmten Abstand a entfernt.A section of a perforated mask 2 can be seen from the top view of FIG. for the production of a Josephson tunnel element with connection lines according to the invention serves. The shadow mask has a rectangular hole 3, the longitudinal sides 4 of which a Length 1 and its broad sides 5 a width b to have. The dimensions of the hole depend in particular on the geometry of the Josephson element to be created and the angle at which the electrode layers of this element be vaporized at an angle. It is assumed that the vapor deposition in the direction the largest dimension of the hole 3, that is, in the direction of extent of the long sides 4 is made. In addition, the perforated mask 2 has two channel-like ones in the vapor deposition direction extending openings 6 and 7, which are used to create the connecting lines for serve the Josephson tunnel element. These channel-like openings 6 and 7 have for example about the same width b as the hole 3 of the tunnel element. You are from this Hole separated by a bridge 8 and 9 respectively. The broadside 10 is neither these openings from the facing broad side 5 of the hole 3 with a predetermined Distance a away.
Wie in der Figur ferner durch gestrichelte Linien 11 und 12 angedeutet sein soll, ist die Lochmaske 2 zwischen den Linien 11 und 12 unterhöhlt. Die Brücken 8 und 9 stellen somit Teile einer Schwebemaske dar.As also indicated in the figure by dashed lines 11 and 12 should be, the shadow mask 2 between the lines 11 and 12 is undercut. The bridges 8 and 9 thus represent parts of a floating mask.
Bei der Herstellung eines Josephson-Tunnelelementes mit Anschlußleitungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird von dem Herstellungsverfahren ausgegange, wie es in der eingangs genannten deutschen Patentanmeldung P 31 28 982.7 beschrieben ist. Dementsprechend umfaßt das Verfahren im wesentlichen zwei Verfahrensschritte, nämlich zunächst den Aufbau der Lochmaske 2 und daran anschließend die Ausbildung des Tunnelelementes mit Anschlußleitungen. Beide Verfahrensschritte sind in dem in Fig. 2 dargestellten Querschnitt längs der in Fig. 1 mit Il-Il bezeichneten Schnittlinie schematisch angedeutet. In dem ersten Verfahrens schritt wird die Lochmaske 2 auf einem Substrat 14 erstellt, das mehrschichtig aufgebaut ist und beispielsweise einen Trägerkörper aus Silizium enthält, auf dem eine dünne Schicht aus einem supraleitenden Material wie z. B. aus Niob aufgedampft ist. Diese Grundebene ist ihrerseits mit einer dünnen Isolierschicht, beispielsweise aus Si, SiO oder SiO2 abgedeckt. Zur Ausbildung der Lochmaske 2 wird auf dieser Isolierschicht des Substrates 14 zunächst ein in der Figur nicht dargestellter Sockel, beispielsweise aus Polysilizium, aufgebracht. Dieser Sockel wird dann noch mit einer Deckschicht, beispielsweise aus Aluminium, versehen.Anschließend wird in bekannter Weise diese Deckschicht mit einem Fotolack bedeckt, der durch eine Maske kontaktbelichtet wird, die eine den geometrischen Formen des herzustellenden Josephson-Tunnelelsmentes und dessen Anschlußleitungen angepaßte Lochstruktur hat. Nach dem Entwickeln der belichteten Teile des Fotolacks wird dann eine Lochstruktur in der Lackschicht von gleicher Geometrie wie die Lochstruktur der Maske erhalten. In den Lacklöchern wird dann die Deckschicht aus Aluminium beispielsweise durch Plasmaätzen entfernt, so daß sich die aus den Figuren 1 und 2 ersichtliche Struktur der Lochmaske 2 ergibt. Die verbleibenden Lackschichten können danach in einem Trockenätzprozeß oder in einem Lösungsmittel ebenfalls entfernt werden.During the production of a Josephson tunnel element with connecting lines according to the method according to the invention, the starting point is the manufacturing method, as described in the aforementioned German patent application P 31 28 982.7 is. Accordingly, the process essentially comprises two process steps, namely first the structure of the shadow mask 2 and then the training of the tunnel element with connecting lines. Both procedural steps are in the The cross section shown in FIG. 2 along that in FIG. 1 with Il-Il indicated section line indicated schematically. In the first step the shadow mask 2 is created on a substrate 14 which is constructed in several layers is and contains, for example, a carrier body made of silicon on which a thin Layer of a superconducting material such as. B. is vapor-deposited from niobium. These The ground plane is in turn covered with a thin insulating layer, for example made of Si, SiO or SiO2 covered. To form the shadow mask 2 is on this insulating layer of the substrate 14 initially a base not shown in the figure, for example made of polysilicon applied. This base is then covered with a top layer, for example made of aluminum. This is then made in a known manner Cover layer covered with a photoresist, which is contact-exposed through a mask, one of the geometric shapes of the Josephson tunnel element to be produced and whose connecting lines have adapted hole structure. After developing the exposed parts of the photoresist then create a hole structure in the resist layer of the same geometry as the hole structure of the mask obtained. In the paint holes then the aluminum cover layer is removed, for example by plasma etching, so that the structure of the perforated mask 2 shown in FIGS. 1 and 2 results. The remaining lacquer layers can then in a dry etching process or in a solvent can also be removed.
Anschließend wird das Material des Sockels in dem Loch 3 sowie in den kanalartigen Öffnungen 6 und 7 in einem Trockenätzprozeß weggeätzt. Dabei wird vorteilhaft das in Fig. 1 angedeutete Unterätzprofil erzeugt, wobei die schwebenden Brücken 8 und 9 ausgebildet werden.Then the material of the base is in the hole 3 as well as in the channel-like openings 6 and 7 etched away in a dry etching process. It will advantageously produced the undercut profile indicated in FIG. 1, the floating Bridges 8 and 9 are formed.
Mit der so erhaltenen Lochmaske 2, deren Brücken 8 und 9 in einer Höhe h gegenüber der Substratoberfläche angeordnet sind, werden anschließend unter Hochvakuumbedingungen die Schichten des zu erstellenden Josephson-Tunnelelementes und seiner Anschlußleitungen aufgebracht. Hierzu wird zunächst* wie in der Figur durch gepfeilte Linien 16 angedeutet ist, auf das Substrat 14 bis auf durch die Brücken 8 und 9 abgeschattete Bereiche eine Schicht 17 aus dem Material für aine Basiselektrode, insbesondere aus Niob, aufgedampft. Die Aufdampfrichtung des Materials dieser Schicht bildet dabei mit der Ebene der zu bedampfenden Oberfläche des Substrates einen Winkel ob , wobei die Aufdampfrichtung in der Ausdehnungsrichtung des Loches 3 bzw. der Öffnungen 6 und 7 liegt. Zur anschließenden Ausbildung einer Tunnelbarrieren-Schicht können beispielsweise besondere Schichten aus geeigneten Materialien wie Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder Siliziumkarbid auf die Schicht 17 der Basiselektrode aufgedampft werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist Jedoch angenommen* daß die Tunnelbarriereflschicht durch Oxidation hergestellt wird. Hierzu wird das Substrat 14 mit seiner Schicht 17 einem Beschuß mit Sauerstoffionen ausgesetzt, wobei die in der Figur durch gepfeilte Linien 19 dargestellten Teilchenstrahlen vorteilhaft zumindest weitgehend senkrecht bezüglich der zu beschichtenden Oberfläche ausgerichtet sind. Auf der bereits abgeschiedenen Schicht 17 aus dem Basiselektrodenmaterial wird so eine Oxidschicht 20 erhalten, wobei die durch die Brücken 8 und 9 abgeschatteten Flächenteile ausgespart sind. Nach Abschluß der Oxidation wird schließlich, wie in der Figur durch gepfeilte Linien 22 angedeutet ist, eine als Gegenelektrode dienende Schicht 23 aufgedampft. Die Bedampfungsrichtung für das Material der Gegenelektrode bildet dabei zweckmäßig mit der Bedampfungsebene einen Winkel von 1800 -wobei die Bedampfungarichtung vorteilhaft in der gleichen Ebene wie die Bedampfungsrichtung fUr das Basiselektrodenmaterial liegt. Als Material der Gegenelektrodenschicht 23 wird vorzugsweise ein supraleitendes Material gewählt, das zum einen eine Sprungtemperatur hat, die mindestens so hoch wie die des Materials der Schicht 17 der Basiselektrode ist. Außerdem soll dieses Material mit dem Material der Schicht 20 bei seinem Aufbringen praktisch nicht reagieren. Darüber hinaus werden vorteilhaft als Materialien für die beiden Elektroden Materialien gewählt, die nur eine sehr geringe Spannungsrelaxation zeigen.With the thus obtained shadow mask 2, the bridges 8 and 9 in one Height h opposite the substrate surface are then below The layers of the Josephson tunnel element to be created under high vacuum conditions and its connecting lines applied. To do this, * as in the figure is indicated by arrow lines 16, to the substrate 14 except for by the Bridges 8 and 9 shaded areas a layer 17 of the material for aine Base electrode, in particular made of niobium, vapor-deposited. The direction of vapor deposition of the material this layer forms with the plane of the surface of the substrate to be vaporized an angle ob, the evaporation direction being in the direction of extension of the hole 3 or the openings 6 and 7 is located. For the subsequent formation of a tunnel barrier layer For example, special layers made of suitable materials such as silicon oxide, Silicon nitride or silicon carbide vapor-deposited on the layer 17 of the base electrode will. According to the embodiment, however, it is assumed that the tunnel barrier layer is produced by oxidation. For this purpose, the substrate 14 with its layer 17 exposed to a bombardment with oxygen ions, the one indicated by the arrow in the figure Lines 19 shown particle beams advantageously at least largely perpendicular are aligned with respect to the surface to be coated. On the already separated Layer 17 of the base electrode material is thus obtained an oxide layer 20, the areas shaded by bridges 8 and 9 are left out. After completion of the oxidation, as shown in the figure by arrow lines 22 is indicated, a layer 23 serving as a counter electrode vaporized. Forms the direction of vapor deposition for the material of the counter electrode It is advisable to make an angle of 1800 with the steaming plane, with the steaming direction advantageously in the same plane as the direction of vapor deposition for the base electrode material lies. The material of the counter electrode layer 23 is preferably a superconducting one Material selected that on the one hand has a transition temperature that is at least as high like that of the material of the layer 17 of the base electrode. Also this is supposed to Material practically does not react with the material of the layer 20 when it is applied. In addition, materials are advantageous as materials for the two electrodes chosen, which show only a very low stress relaxation.
Wie aus Fig. 2 ferner hervorgeht, läßt sich durch eine geeignete Wahl der Ausdehnung a der Brücken 8 und 9 in Aurdampfungßrichtung, der entsprechenden Länge 1 des Loches 3 sowie des Aufdampfwinkels oL bei gegebener Höhe h der Brücken 8 und 9 über der Substrataberfläche arreichen, daß sich unter den Brücken die Schichten 17 und 23 aus den Materialien der beiden Elektroden überlappen.As can also be seen from FIG. 2, by a suitable choice the extension a of the bridges 8 and 9 in the vaporization direction, the corresponding Length 1 of the hole 3 and the evaporation angle oL for a given height h of the bridges 8 and 9 above the substrate surface area that the layers are located under the bridges 17 and 23 made of the materials of the two electrodes overlap.
Da in dem mit 25 bezeichneten Uberlappungsbereichen keine Oxidationsschicht 20 ausgebildet ist, liegen dort die beiden Schichten 17 und 23 unmittelbar aneinander, so daß sich ein Kurzschluß ergibt. Diese Bereiche 25 stellen die Verbindung zwischen den einzelnen Elektroden 17 und 23 des in einem Bereich 26 in dem Loch 3 ausgebildeten Josephson-Tunnelelementes 27 und zwischen den als Anschlußleitungen 28 bzw. 29 in den kanalartigen Öffnungen 6 und 7 aufgedampften Schichten 17 und 23 dar. Zwar sind diese Schichten der Anschlußleitungen durch die Oxidationsschicht 20 in den Bereichen der kanalartigen Öffnungen 6 und 7 getrennt; da Jedoch zwischen ihnen ein großflächiger josephson-Ubergang ausgebildet ist, tragen sie beide zur Stromfuhrung bei.Since there is no oxidation layer in the overlapping areas designated by 25 20 is formed, there the two layers 17 and 23 lie directly against one another, so that there is a short circuit. These areas 25 provide the connection between the individual electrodes 17 and 23 of the formed in a region 26 in the hole 3 Josephson tunnel element 27 and between the connecting lines 28 and 29 in the channel-like Openings 6 and 7 vapor-deposited layers 17 and 23. It is true that these layers of connecting lines are through the oxidation layer 20 separated in the areas of the channel-like openings 6 and 7; however between They both contribute to a large-scale josephson transition Power supply at.
Vorteilhaft wird der Bedampfungswinkelsb für für eine vorgegebene Höhe h so eingestellt, daß eine Ausdehnung c der Kurzschlußbereiche 25 in Aufdampfrichtung erhalten wird, die mindestens halb so groß wie die entsprechende Ausdehnung a der Brücken 8 und 9, Jedoch kleiner als a ist, d.h. daß gilt: a> c ># a/2. Zweckmäßig sollte außerdem für das Loch 3 der Maske 2 eine solche Länge 1 vorgesehen werden, daß sich eine entsprechende Ausdehnung d des Josephson-Tunnelelementes 22 ergibt, die mindestens ein Drittel der Länge 1 beträgt, d.h.The vaporization angle b is advantageous for a given one Height h set so that an extension c of the short-circuit regions 25 in the vapor deposition direction is obtained that is at least half as large as the corresponding extension a of Bridges 8 and 9, but smaller than a, i.e. that the following applies: a> c> # a / 2. Appropriate a length 1 should also be provided for the hole 3 of the mask 2, that there is a corresponding expansion d of the Josephson tunnel element 22, which is at least one third of the length 1, i.e.
daß gilt: d>/1/3. Bei diesen Verhältnissen ist.that applies: d> / 1/3. With these conditions.
eine saubere Ausbildung des Josephson-Tunnelelementes und seiner. Anschlußleitungen gewährleistet.a clean formation of the Josephson tunnel element and its. Connection lines guaranteed.
Bei den Darstellungen gemäß den Fig. 1 und 2 zur Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung wurde davon ausgegangen, daß mit diesem Verfahren in einem ununterbrochenen Vakuumprozeß die Elektrodenschichten und die Tunnelbarrierenschicht sowie die entsprechenden Anschlußleitungen nur eines einzigen Josephson-Tunnelelementes hergestellt werden sollen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es Jedoch in vorteilhafter Weise ebenso möglich, auch eine Vielzahl von solchen Elementen gleichzeitig zu erstellen. Ein Ausfüh- rungsbeispiel einer Lochmaske zur Ausbildung eines Interferometers mit beispielsweise 3 Josephson-Tunnelelementen geht aus Fig. 3 hervor. Der in der Figur in Aufsicht gezeigte Teil der entsprechenden, mit 31 bezeichneten Lochmaske weist drei im wesentlichen gleiche, parallel zueinander angeordnete, durch gestrichelte Linien 32 bis 34 umgrenzte Bereiche auf, die jeweils im wesentlichen dem in Fig. 1 gezeigten Ausschnitt aus einer Lochmaske entsprechen. Mit Fig. 1 übereinstimmende Teile sind deshalb mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the representations according to FIGS. 1 and 2 to explain the method according to the invention it was assumed that with this method in an uninterrupted Vacuum process the electrode layers and the tunnel barrier layer as well as the corresponding Connection lines can only be made of a single Josephson tunnel element should. However, with the method according to the invention it is advantageous it is also possible to create a large number of such elements at the same time. An execution example of a shadow mask to form a Interferometers with, for example, 3 Josephson tunnel elements can be seen from FIG. 3. The part of the corresponding, denoted by 31, shown in plan view in the figure Shadow mask has three essentially identical, parallel to one another arranged through dashed lines 32 to 34 demarcated areas, each substantially correspond to the detail shown in Fig. 1 from a shadow mask. With Fig. 1 coinciding Parts are therefore given the same reference numerals.
Jeder dieser Bereiche umfaßt somit auch zwei kanalartige Öffnungen 6 und 7, die in Bedampfungsrichtung verlaufen. Diese Öffnungen 6 und 7 sind über quer zu ihnen bzw. zu der Aufdampfungsrichtung ausgerichtete Querkanäle 35 bzw. 36 untereinander verbunden. Zur Erstellung von Anschlußleitungen des gesamten Dreifach-Interferometers sind außerdem in Aufdampfungsrichtung weisende Anschlußkanäle 37 und 38 vorgesehen.Each of these areas thus also includes two channel-like openings 6 and 7, which run in the steaming direction. These openings 6 and 7 are over transverse channels 35 or 36 connected to each other. For creating connecting lines for the entire triple interferometer connection channels 37 and 38 pointing in the vapor deposition direction are also provided.
Die mit e bezeichnete Ausdehnung der Querkanäle 35 und 36 in Aufdampfungsrichtung wird vorteilhaft so groß gewählt, daß sich bei der vorgesehenen schrägen Aufdampfung der beiden Elektrodenschichten diese auch innerhalb dieser Kanäle überlappen, um so die Ausbildung von nicht-leitenden Bereichen zwischen den aufgedampften Schichten zu vermeiden.The extension of the transverse channels 35 and 36, denoted by e, in the vapor deposition direction is advantageously chosen so large that the intended inclined vapor deposition of the two electrode layers these also overlap within these channels in order to thus the formation of non-conductive areas between the vapor-deposited layers to avoid.
Neben der anhand der Figuren beschriebenen Herstellung von Anschlußleitungen zu Josephson-Tunnelelementen lassen sich im gleichen Arbeitsgang unter ununterbrochenen Vakuumbedingungen zusätzliche Kontrolleitungen in entsprechender Weise gleichzeitig ausbilden.In addition to the production of connecting lines described with reference to the figures to Josephson tunnel elements can be uninterrupted in the same operation Vacuum conditions additional control lines in a corresponding manner at the same time form.
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| DE3220251A DE3220251C2 (en) | 1982-05-28 | 1982-05-28 | Process for the production of at least one Josephson tunnel element with connecting lines |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE3220251A DE3220251C2 (en) | 1982-05-28 | 1982-05-28 | Process for the production of at least one Josephson tunnel element with connecting lines |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE3220251A1 true DE3220251A1 (en) | 1983-12-01 |
| DE3220251C2 DE3220251C2 (en) | 1985-09-05 |
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Family Applications (1)
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-
1982
- 1982-05-28 DE DE3220251A patent/DE3220251C2/en not_active Expired
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Also Published As
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|---|---|
| DE3220251C2 (en) | 1985-09-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |