JP2003031862A - 高温超伝導体接合装置の製造方法 - Google Patents
高温超伝導体接合装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温超伝導体接合装置の製造方法に関し、制
御性、再現性および均一性のよい高温超伝導体接合を作
製する。 【解決手段】 高温超伝導体電極の接合界面の結晶構造
を変化させて障壁層５とした表面改質型接合および超伝
導回路の完成後に、加熱手段６を用いて接合作製中にお
ける最高温度あるいはそれ以上の温度で決められた時間
熱処理を行う。
御性、再現性および均一性のよい高温超伝導体接合を作
製する。 【解決手段】 高温超伝導体電極の接合界面の結晶構造
を変化させて障壁層５とした表面改質型接合および超伝
導回路の完成後に、加熱手段６を用いて接合作製中にお
ける最高温度あるいはそれ以上の温度で決められた時間
熱処理を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高温超伝導体接合装
置の製造方法に関するものであり、例えば、高温超伝導
回路装置を構成するジョセフソン接合を表面改質型接合
を形成する際の臨界電流値を再現性良く任意に設定する
ための工程に特徴のある高温超伝導体接合装置の製造方
法に関するものである。
置の製造方法に関するものであり、例えば、高温超伝導
回路装置を構成するジョセフソン接合を表面改質型接合
を形成する際の臨界電流値を再現性良く任意に設定する
ための工程に特徴のある高温超伝導体接合装置の製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の高温超伝導接合の作製方法には、
大きく分けて二つの方法がある。一つは、絶縁体あるい
は常伝導体を下部電極層上に堆積させ、上部電極層をそ
の上に堆積させることで接合を形成する方法である。
大きく分けて二つの方法がある。一つは、絶縁体あるい
は常伝導体を下部電極層上に堆積させ、上部電極層をそ
の上に堆積させることで接合を形成する方法である。
【０００３】この方法で作製される接合の特性制御は、
障壁層となる材料の抵抗率を変化させるか、あるいはそ
の障壁層の厚さを変化させることにより実現していた。
しかしながら、この接合は、下部電極層と障壁層との濡
れ性等により障壁層を均一な厚さで成膜することが困難
であるため、接合特性の均一性の悪化が著しいという問
題があり、大規模な高温超伝導回路に用いるには望まし
くないといえる。
障壁層となる材料の抵抗率を変化させるか、あるいはそ
の障壁層の厚さを変化させることにより実現していた。
しかしながら、この接合は、下部電極層と障壁層との濡
れ性等により障壁層を均一な厚さで成膜することが困難
であるため、接合特性の均一性の悪化が著しいという問
題があり、大規模な高温超伝導回路に用いるには望まし
くないといえる。
【０００４】一方、下部電極層に損傷を与え接合界面を
非晶質化し、熱処理を行い非晶質化層を再結晶化して障
壁層を形成したのち、上部電極層を堆積することにより
表面改質型接合と称する接合を形成することが提案され
ているので、図７乃至図１０を参照して説明する。な
お、図においては、図示を簡単にするために単一の接合
を図示する。
非晶質化し、熱処理を行い非晶質化層を再結晶化して障
壁層を形成したのち、上部電極層を堆積することにより
表面改質型接合と称する接合を形成することが提案され
ているので、図７乃至図１０を参照して説明する。な
お、図においては、図示を簡単にするために単一の接合
を図示する。
【０００５】まず、図７を参照して、従来のランプエッ
ジ型の表面改質型接合の製造工程を説明する。 図７（ａ）参照 まず、ＭｇＯ基板３１上に、スパッタリング法を用いて
ＹＢａ1.95Ｌａ0.05Ｃｕ3 Ｏx 組成のＬａ−ＹＢＣＯ下
部電極層３２及びＰｒＧａＯ3 層３３を順次堆積させ
る。
ジ型の表面改質型接合の製造工程を説明する。 図７（ａ）参照 まず、ＭｇＯ基板３１上に、スパッタリング法を用いて
ＹＢａ1.95Ｌａ0.05Ｃｕ3 Ｏx 組成のＬａ−ＹＢＣＯ下
部電極層３２及びＰｒＧａＯ3 層３３を順次堆積させ
る。
【０００６】図７（ｂ）参照
次いで、レジストパターン３４をマスクとしてＡｒイオ
ン３５を用いてイオンミリングを施すことによってラン
プエッジ（ｒａｍｐ−ｅｄｇｅ）を形成するとともに、
ランプエッジ部におけるＬａ−ＹＢＣＯ下部電極層３２
の表面にダメージを与えて非晶質層３６を形成する。
ン３５を用いてイオンミリングを施すことによってラン
プエッジ（ｒａｍｐ−ｅｄｇｅ）を形成するとともに、
ランプエッジ部におけるＬａ−ＹＢＣＯ下部電極層３２
の表面にダメージを与えて非晶質層３６を形成する。
【０００７】図７（ｃ）参照
次いで、例えば、１×１０-4ＰａのＡｒ＋Ｏ2 雰囲気中
で６８０℃で熱処理することによって、非晶質層３６を
再結晶化して再結晶化層３７とする。
で６８０℃で熱処理することによって、非晶質層３６を
再結晶化して再結晶化層３７とする。
【０００８】図７（ｄ）参照
次いで、レーザアブレーション法を用いて、例えば、７
５０℃の成膜温度でＬａ−ＹＢＣＯ下部電極層３８を堆
積させる。この７５０℃のＬａ−ＹＢＣＯ下部電極層３
８の堆積工程においては再結晶化層３７はさらに薄くな
って臨界電流特性を示す厚さと接合抵抗を有する障壁層
３９となる。
５０℃の成膜温度でＬａ−ＹＢＣＯ下部電極層３８を堆
積させる。この７５０℃のＬａ−ＹＢＣＯ下部電極層３
８の堆積工程においては再結晶化層３７はさらに薄くな
って臨界電流特性を示す厚さと接合抵抗を有する障壁層
３９となる。
【０００９】次に、図８を参照して、従来のメサ型の表
面改質型接合の製造工程を説明する。 図８（ａ）参照 まず、ＭｇＯ基板４１上に、スパッタリング法を用いて
ＹＢａ1.95Ｌａ0.05Ｃｕ3 Ｏx 組成のＬａ−ＹＢＣＯ下
部電極層４２を堆積させたのち、Ａｒイオン４３を照射
することによってＬａ−ＹＢＣＯ下部電極層４２の表面
にダメージを与えて非晶質層４４を形成する。
面改質型接合の製造工程を説明する。 図８（ａ）参照 まず、ＭｇＯ基板４１上に、スパッタリング法を用いて
ＹＢａ1.95Ｌａ0.05Ｃｕ3 Ｏx 組成のＬａ−ＹＢＣＯ下
部電極層４２を堆積させたのち、Ａｒイオン４３を照射
することによってＬａ−ＹＢＣＯ下部電極層４２の表面
にダメージを与えて非晶質層４４を形成する。
【００１０】図８（ｂ）参照
次いで、例えば、１×１０-4ＰａのＡｒ＋Ｏ2 雰囲気中
で６８０℃で熱処理することによって、非晶質層４４を
再結晶化して再結晶化層４５とする。
で６８０℃で熱処理することによって、非晶質層４４を
再結晶化して再結晶化層４５とする。
【００１１】図８（ｃ）参照
次いで、レジストパターン４６をマスクとしてＡｒイオ
ン３５を用いてイオンミリングを施すことによって再結
晶化層４５をエッチングしてメサ構造を構成した後、再
び、スパッタリング法を用いてメサ構造の側部にＰｒＧ
ａＯ3 層４７を堆積させる。
ン３５を用いてイオンミリングを施すことによって再結
晶化層４５をエッチングしてメサ構造を構成した後、再
び、スパッタリング法を用いてメサ構造の側部にＰｒＧ
ａＯ3 層４７を堆積させる。
【００１２】図８（ｄ）参照
次いで、レジストパターン４６を除去したのち、レーザ
アブレーション法を用いて、例えば、７５０℃の成膜温
度でＬａ−ＹＢＣＯ下部電極層４８を堆積させる。この
７５０℃のＬａ−ＹＢＣＯ下部電極層４８の堆積工程に
おいては再結晶化層４５はさらに薄くなって臨界電流特
性を示す厚さと接合抵抗を有する障壁層４９となる。
アブレーション法を用いて、例えば、７５０℃の成膜温
度でＬａ−ＹＢＣＯ下部電極層４８を堆積させる。この
７５０℃のＬａ−ＹＢＣＯ下部電極層４８の堆積工程に
おいては再結晶化層４５はさらに薄くなって臨界電流特
性を示す厚さと接合抵抗を有する障壁層４９となる。
【００１３】この様な表面改質型接合の特性は、いずれ
のタイプにおいても試料内において比較的均一であるこ
とから、高温超伝導回路に用いる接合として期待されて
いる。
のタイプにおいても試料内において比較的均一であるこ
とから、高温超伝導回路に用いる接合として期待されて
いる。
【００１４】この方法で所望の臨界電流密度および規格
化抵抗を有する接合を作製する際、下部電極への損傷条
件および再結晶化の際の熱処理条件および上部電極成膜
条件といった、複数の接合作成上の条件を調整する必要
であることが、アプライド・スーパーコンダクティビテ
ィ・カンファレンス（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｕｐｅｒｃｏ
ｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ＩＥＣ
−０６，２０００）において定量的に開示されており、
周知の事実となっている（必要ならば、ＩＥＥＥ Ｔｒ
ａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｕｐｅ
ｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ｍａｒｃｈ，２００１参
照）。
化抵抗を有する接合を作製する際、下部電極への損傷条
件および再結晶化の際の熱処理条件および上部電極成膜
条件といった、複数の接合作成上の条件を調整する必要
であることが、アプライド・スーパーコンダクティビテ
ィ・カンファレンス（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｕｐｅｒｃｏ
ｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ＩＥＣ
−０６，２０００）において定量的に開示されており、
周知の事実となっている（必要ならば、ＩＥＥＥ Ｔｒ
ａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｕｐｅ
ｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ｍａｒｃｈ，２００１参
照）。
【００１５】例えば、表面改質型接合の臨界電流値を制
御するためには、下部電極層の接合界面にダメージを与
える際のＡｒイオンの加速電圧およびイオン照射時間に
よって、接合界面に形成される障壁層の厚さが異なるこ
とになる。
御するためには、下部電極層の接合界面にダメージを与
える際のＡｒイオンの加速電圧およびイオン照射時間に
よって、接合界面に形成される障壁層の厚さが異なるこ
とになる。
【００１６】図９（ａ）参照
図９（ａ）に示すように、加速電圧が高くなるほど、障
壁層は厚くなり、黒丸で示す臨界電流が小さくなるとと
もに白丸で示す接合抵抗は大きくなる。
壁層は厚くなり、黒丸で示す臨界電流が小さくなるとと
もに白丸で示す接合抵抗は大きくなる。
【００１７】図９（ｂ）参照
また、図９（ｂ）に示すように、エッチング時間、即
ち、イオン照射時間が長くなるほど、障壁層は厚くな
り、臨界電流が小さくなるとともに接合抵抗は大きくな
る。
ち、イオン照射時間が長くなるほど、障壁層は厚くな
り、臨界電流が小さくなるとともに接合抵抗は大きくな
る。
【００１８】図１０（ａ）及び（ｂ）参照
また、上部電極層を形成する前処理として熱処理工程を
行っているが, この熱処理工程における酸素圧力が高
く、温度が高い場合には作製された接合の障壁層は薄く
なり、臨界電流密度は大きくなる。
行っているが, この熱処理工程における酸素圧力が高
く、温度が高い場合には作製された接合の障壁層は薄く
なり、臨界電流密度は大きくなる。
【００１９】図１０（ｃ）参照
また、上部電極層の堆積温度が高い場合にも、接合の障
壁層は薄くなり接合の臨界電流密度は非常に大きくなる
といった傾向にある。
壁層は薄くなり接合の臨界電流密度は非常に大きくなる
といった傾向にある。
【００２０】さらに、表面改質型接合の再現性について
接合作製条件との関係が、インターナショナル・シンポ
ジウム・オン・スーパーコンダクテイビティ（Ｉｎｔｅ
ｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｓｕ
ｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ、ＦＤ−２４、２００
０）において示されている。ダメージを与える際のイオ
ン加速電圧が高く、イオン照射時間が短いほど再現性が
乏しくなることが示されている。
接合作製条件との関係が、インターナショナル・シンポ
ジウム・オン・スーパーコンダクテイビティ（Ｉｎｔｅ
ｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｓｕ
ｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ、ＦＤ−２４、２００
０）において示されている。ダメージを与える際のイオ
ン加速電圧が高く、イオン照射時間が短いほど再現性が
乏しくなることが示されている。
【００２１】一方、応用物理学会学術講演会（応用物理
学会学術講演会講演予稿集６Ｐ−ＺＬ−３，２０００）
においては、接合界面の加熱処理時の酸素圧力と接合特
性の均一性について明確に示されており、低酸素圧力下
における加熱処理により接合界面の平坦性を向上させ、
接合特性の均一性を向上させていることが示されてい
る。
学会学術講演会講演予稿集６Ｐ−ＺＬ−３，２０００）
においては、接合界面の加熱処理時の酸素圧力と接合特
性の均一性について明確に示されており、低酸素圧力下
における加熱処理により接合界面の平坦性を向上させ、
接合特性の均一性を向上させていることが示されてい
る。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】超伝導回路における接
合の臨界電流値および抵抗値は、その値が設計値通りに
作製されることが回路動作を保証する上では重要であ
る。しかし、現在の状況では前記の通り、表面改質型接
合の特性は接合作製直後には作製時の処理条件により既
に決まっているため、設計値に近い臨界電流値を有する
接合を作製することはできるものの、最終的な接合特性
の調整はすることができないという問題がある。
合の臨界電流値および抵抗値は、その値が設計値通りに
作製されることが回路動作を保証する上では重要であ
る。しかし、現在の状況では前記の通り、表面改質型接
合の特性は接合作製直後には作製時の処理条件により既
に決まっているため、設計値に近い臨界電流値を有する
接合を作製することはできるものの、最終的な接合特性
の調整はすることができないという問題がある。
【００２３】この様な超伝導回路において接合の臨界電
流値の設計値からのずれは、回路の動作を著しく阻害す
ることになるため、高温超伝導回路において、設計値よ
り臨界電流値の高い接合においては、動作温度を調整す
ることにより臨界電流値を設計値に調整している。
流値の設計値からのずれは、回路の動作を著しく阻害す
ることになるため、高温超伝導回路において、設計値よ
り臨界電流値の高い接合においては、動作温度を調整す
ることにより臨界電流値を設計値に調整している。
【００２４】一方、設計値より低い臨界電流の場合にお
いても、動作温度を低温側に調整することで対処できる
ものの、冷却機構も含めた装置全体の冷却能力に限りが
ある場合がほとんどであるため, 回路動作温度を調整す
ることは本質的な解決にはならない。従って, 超伝導回
路においては接合の特性を調整する技術が必要となる。
いても、動作温度を低温側に調整することで対処できる
ものの、冷却機構も含めた装置全体の冷却能力に限りが
ある場合がほとんどであるため, 回路動作温度を調整す
ることは本質的な解決にはならない。従って, 超伝導回
路においては接合の特性を調整する技術が必要となる。
【００２５】従来の方法では、複数の接合作製条件によ
り接合特性の制御を行っていたが、接合が完成した時に
は既に接合特性が定まってしまっている。根本的に接合
特性の制御には複数の接合作製条件の調整が必要不可欠
となるため、結果として接合の特性制御が複雑となり、
接合特性の制御性の向上を困難にしている一つの原因と
なっているといえる。
り接合特性の制御を行っていたが、接合が完成した時に
は既に接合特性が定まってしまっている。根本的に接合
特性の制御には複数の接合作製条件の調整が必要不可欠
となるため、結果として接合の特性制御が複雑となり、
接合特性の制御性の向上を困難にしている一つの原因と
なっているといえる。
【００２６】これに加え、前記のようにダメージを与え
る際のイオン加速電圧とイオン照射時間の関係が接合特
性の再現性に大きく影響を与えていることや、接合界面
の熱処理時における酸素圧力が試料内における接合特性
の均一性に大きく影響を及ぼしていることから、接合特
性の制御性、再現性および均一性をすべて考慮して、接
合特性制御のための接合作製条件の組み合わせを決める
ことは難しいといえる。
る際のイオン加速電圧とイオン照射時間の関係が接合特
性の再現性に大きく影響を与えていることや、接合界面
の熱処理時における酸素圧力が試料内における接合特性
の均一性に大きく影響を及ぼしていることから、接合特
性の制御性、再現性および均一性をすべて考慮して、接
合特性制御のための接合作製条件の組み合わせを決める
ことは難しいといえる。
【００２７】したがって、本発明は、従来技術の欠点を
克服し、超伝導接合および超伝導回路を熱処理する方法
を適用し、制御性、再現性および均一性のよい接合を作
製する方法および接合特性の調整方法を提案し、その方
法を実現する装置の基本構造を提案することを目的とし
ている。
克服し、超伝導接合および超伝導回路を熱処理する方法
を適用し、制御性、再現性および均一性のよい接合を作
製する方法および接合特性の調整方法を提案し、その方
法を実現する装置の基本構造を提案することを目的とし
ている。
【００２８】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成図であり、この図１を参照して本発明における課題を
解決するための手段を説明する。なお、図において、符
号１はＭｇＯ等の基板であり、符号３はＰｒＧａＯ3 等
の上下の高温超伝導体電極層２，４の短絡を防止する絶
縁層である。
成図であり、この図１を参照して本発明における課題を
解決するための手段を説明する。なお、図において、符
号１はＭｇＯ等の基板であり、符号３はＰｒＧａＯ3 等
の上下の高温超伝導体電極層２，４の短絡を防止する絶
縁層である。
【００２９】図１参照
上記の目的を達成するために、本発明は、高温超伝導体
電極の接合界面の結晶構造を変化させて障壁層５とした
ジョセフソン接合を用いた超伝導回路を作製する方法に
おいて、接合および超伝導回路の完成後に、ヒーター等
の加熱手段６を用いて接合作製中における最高温度ある
いはそれ以上の温度で決められた時間熱処理を行うこと
を特徴とする。また、接合特性の所望の値への制御・調
整は、熱処理中の接合抵抗を観測することで実現してい
る。
電極の接合界面の結晶構造を変化させて障壁層５とした
ジョセフソン接合を用いた超伝導回路を作製する方法に
おいて、接合および超伝導回路の完成後に、ヒーター等
の加熱手段６を用いて接合作製中における最高温度ある
いはそれ以上の温度で決められた時間熱処理を行うこと
を特徴とする。また、接合特性の所望の値への制御・調
整は、熱処理中の接合抵抗を観測することで実現してい
る。
【００３０】上記の方法では、常に同じ作製条件で再現
性および均一性の優れた臨界電流のない障壁層５の厚い
接合を作製し、完成した後に熱処理により障壁層５の厚
さを調整することにより、所望の接合の臨界電流密度お
よび規格化抵抗を得ることができる。即ち、所望する接
合の臨界電流値によらず、接合の各作製工程における作
製条件を変化させることなく接合を作製できるため、接
合作製条件を定める際に、特性制御を考慮する必要がな
くなり、接合特性の均一性および再現性にのみ着目した
接合作製が可能となるといった利点がある。
性および均一性の優れた臨界電流のない障壁層５の厚い
接合を作製し、完成した後に熱処理により障壁層５の厚
さを調整することにより、所望の接合の臨界電流密度お
よび規格化抵抗を得ることができる。即ち、所望する接
合の臨界電流値によらず、接合の各作製工程における作
製条件を変化させることなく接合を作製できるため、接
合作製条件を定める際に、特性制御を考慮する必要がな
くなり、接合特性の均一性および再現性にのみ着目した
接合作製が可能となるといった利点がある。
【００３１】また、高温超伝導回路においては、接合の
臨界電流値が設計値より低くなった場合には、前記の方
法を用いることにより回路全体の臨界電流値を増加さ
せ、調整することができる利点がある。
臨界電流値が設計値より低くなった場合には、前記の方
法を用いることにより回路全体の臨界電流値を増加さ
せ、調整することができる利点がある。
【００３２】この場合、レーザ光等のエネルギービーム
を用いることにより、回路中に存在する任意の接合の特
性のみを変化させ調整することができる利点もある。こ
れら接合特性の制御および調整は、接合あるいは超伝導
回路完成後に熱処理を行うことで実現しているが、この
熱処理中に接合抵抗を観測することにより、障壁層５の
厚さの変化も観測することになる。即ち、接合の超伝導
特性を間接的に観測しつつ特性制御ができるといった利
点を有する。
を用いることにより、回路中に存在する任意の接合の特
性のみを変化させ調整することができる利点もある。こ
れら接合特性の制御および調整は、接合あるいは超伝導
回路完成後に熱処理を行うことで実現しているが、この
熱処理中に接合抵抗を観測することにより、障壁層５の
厚さの変化も観測することになる。即ち、接合の超伝導
特性を間接的に観測しつつ特性制御ができるといった利
点を有する。
【００３３】また、最終的な熱処理条件を超伝導電流が
流れない状態を保つように設定することによって、表面
改質型接合により抵抗素子を形成しても良いものであ
り、それによって、従来のＡｕ抵抗体に比べて小面積で
大きな抵抗値を有する抵抗体を構成することができる。
流れない状態を保つように設定することによって、表面
改質型接合により抵抗素子を形成しても良いものであ
り、それによって、従来のＡｕ抵抗体に比べて小面積で
大きな抵抗値を有する抵抗体を構成することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】ここで、図２及び図３を参照し
て、本発明の第１の実施の形態の表面改質型接合の製造
工程を説明する。 図２（ａ）参照 まず、単結晶のＭｇＯ基板１１上に、スパッタリング法
を用いて、厚さが１００〜２００ｎｍ、例えば、２００
ｎｍのＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 組成のＹＢＣＯ下部電極層
１２、及び、厚さが２００〜６００ｎｍ、例えば、４０
０ｎｍのＰｒＧａＯ3 層１３を順次堆積させる。なお、
ＹＢＣＯ下部電極層１２の堆積工程においてスパッタリ
ング法を用いることによって、表面モフォロジーが良好
になり、平坦性に優れた膜が得られる。
て、本発明の第１の実施の形態の表面改質型接合の製造
工程を説明する。 図２（ａ）参照 まず、単結晶のＭｇＯ基板１１上に、スパッタリング法
を用いて、厚さが１００〜２００ｎｍ、例えば、２００
ｎｍのＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 組成のＹＢＣＯ下部電極層
１２、及び、厚さが２００〜６００ｎｍ、例えば、４０
０ｎｍのＰｒＧａＯ3 層１３を順次堆積させる。なお、
ＹＢＣＯ下部電極層１２の堆積工程においてスパッタリ
ング法を用いることによって、表面モフォロジーが良好
になり、平坦性に優れた膜が得られる。
【００３５】図２（ｂ）参照
次いで、レジストパターン１４をマスクとしてＡｒイオ
ン１５を用いてイオンミリングを施すことによってラン
プエッジを形成する。なお、図示を省略しているが、こ
のイオンミリング工程においても、ＹＢＣＯ下部電極層
１２の露出傾斜面の表面にダメージによる非晶質層が形
成される。
ン１５を用いてイオンミリングを施すことによってラン
プエッジを形成する。なお、図示を省略しているが、こ
のイオンミリング工程においても、ＹＢＣＯ下部電極層
１２の露出傾斜面の表面にダメージによる非晶質層が形
成される。
【００３６】図２（ｃ）参照
次いで、ランプエッジ部に対して１００〜１３００Ｖ、
例えば、５００Ｖの加速電圧でＡｒイオン１６を、５〜
３０分、例えば、２０分間照射することによって、ＹＢ
ＣＯ下部電極層１２の露出傾斜面の表面に厚さが、例え
ば、１０〜２０ｎｍの非晶質層１７が形成される。な
お、このイオン照射工程によって、ＹＢＣＯを構成する
Ｃｕ原子が飛散し、非晶質層１７の組成比は、大凡、
Ｙ：Ｂａ：Ｃｕ≒１：１：１となる。
例えば、５００Ｖの加速電圧でＡｒイオン１６を、５〜
３０分、例えば、２０分間照射することによって、ＹＢ
ＣＯ下部電極層１２の露出傾斜面の表面に厚さが、例え
ば、１０〜２０ｎｍの非晶質層１７が形成される。な
お、このイオン照射工程によって、ＹＢＣＯを構成する
Ｃｕ原子が飛散し、非晶質層１７の組成比は、大凡、
Ｙ：Ｂａ：Ｃｕ≒１：１：１となる。
【００３７】図３（ｄ）参照
次いで、例えば、５０％のＯ2 を含む１０ＰａのＡｒ雰
囲気中で、６００〜８００℃、例えば、６００℃の温度
で熱処理を、１５分〜２時間、例えば、３０分間行うこ
とによって非晶質層１７を再結晶化して再結晶化層１８
を形成する。この再結晶化層１８は、ペロブスカイト構
造ではなく、立方晶構造となる。
囲気中で、６００〜８００℃、例えば、６００℃の温度
で熱処理を、１５分〜２時間、例えば、３０分間行うこ
とによって非晶質層１７を再結晶化して再結晶化層１８
を形成する。この再結晶化層１８は、ペロブスカイト構
造ではなく、立方晶構造となる。
【００３８】図３（ｅ）参照
次いで、成膜速度の大きなレーザアブレーション法を用
いて、例えば、５０％のＯ2 を含む１０ＰａのＡｒ雰囲
気中で、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X がｃ軸配向する温度以上
の温度、例えば、７００℃の温度でＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-X を堆積させ、所定の形状にパターニングすることに
よって、ＹＢＣＯ上部電極層１９を形成する。
いて、例えば、５０％のＯ2 を含む１０ＰａのＡｒ雰囲
気中で、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X がｃ軸配向する温度以上
の温度、例えば、７００℃の温度でＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-X を堆積させ、所定の形状にパターニングすることに
よって、ＹＢＣＯ上部電極層１９を形成する。
【００３９】図４（ａ）参照
図４（ａ）は、図３（ｅ）の段階における表面改質型接
合の電流−電圧特性であり、図に示すように超伝導電流
が流れない状態にある。これは、再結晶化層１８の厚さ
が１０〜２０ｎｍ程度と厚く、且つ、接合抵抗が大きい
ので超伝導接合になっていないためである。
合の電流−電圧特性であり、図に示すように超伝導電流
が流れない状態にある。これは、再結晶化層１８の厚さ
が１０〜２０ｎｍ程度と厚く、且つ、接合抵抗が大きい
ので超伝導接合になっていないためである。
【００４０】再び、図３（ｆ）参照
次いで、ＭｇＯ基板１１をヒーター２０上に載置して、
例えば、５０％のＯ2を含む１０ＰａのＡｒ雰囲気中
で、ＹＢＣＯ上部電極層１９の堆積温度以上の温度で、
例えば、７２０℃の温度で熱処理を、１５分〜２時間、
例えば、３０分間行うことによって再結晶化層１８の厚
さを３ｎｍ以下にして障壁層２１とする。
例えば、５０％のＯ2を含む１０ＰａのＡｒ雰囲気中
で、ＹＢＣＯ上部電極層１９の堆積温度以上の温度で、
例えば、７２０℃の温度で熱処理を、１５分〜２時間、
例えば、３０分間行うことによって再結晶化層１８の厚
さを３ｎｍ以下にして障壁層２１とする。
【００４１】図４（ｂ）参照
図４（ｂ）は、図３（ｆ）の段階における表面改質型接
合の電流−電圧特性であり、図に示すように臨界電流特
性が現れる。これは、熱処理によって、再結晶化層１８
の厚さが３ｎｍ以下と薄くなるとともに、接合抵抗が小
さくなったためであり、この熱処理における、熱処理温
度、時間、雰囲気中の酸素分圧等を制御することによっ
て障壁層２１の厚さ及び接合抵抗を任意の値に設定する
ことができ、それによって、任意の値の臨界電流値に設
定することができる。この場合、雰囲気中の酸素分圧を
ある程度高くしているので、ＹＢＣＯ中のＯ 2 が遊離し
て超伝導電極の劣化が生ずることはない。
合の電流−電圧特性であり、図に示すように臨界電流特
性が現れる。これは、熱処理によって、再結晶化層１８
の厚さが３ｎｍ以下と薄くなるとともに、接合抵抗が小
さくなったためであり、この熱処理における、熱処理温
度、時間、雰囲気中の酸素分圧等を制御することによっ
て障壁層２１の厚さ及び接合抵抗を任意の値に設定する
ことができ、それによって、任意の値の臨界電流値に設
定することができる。この場合、雰囲気中の酸素分圧を
ある程度高くしているので、ＹＢＣＯ中のＯ 2 が遊離し
て超伝導電極の劣化が生ずることはない。
【００４２】この様に、本発明の第１の実施の形態にお
いては、上部電極層の形成後にアニールを行うことによ
って、接合に超伝導接合特性を付与しているので、上部
電極層の接合形成時までの製造条件を緩和することがで
きるので、所望する接合の臨界電流値によらず、接合の
各作製工程における作製条件を変化させることなく接合
を作製でき、したがって、接合作製条件を定める際に、
特性制御を考慮する必要がなくなり、接合特性の均一性
および再現性にのみ着目した接合作製が可能になる。
いては、上部電極層の形成後にアニールを行うことによ
って、接合に超伝導接合特性を付与しているので、上部
電極層の接合形成時までの製造条件を緩和することがで
きるので、所望する接合の臨界電流値によらず、接合の
各作製工程における作製条件を変化させることなく接合
を作製でき、したがって、接合作製条件を定める際に、
特性制御を考慮する必要がなくなり、接合特性の均一性
および再現性にのみ着目した接合作製が可能になる。
【００４３】また、超伝導接合の特性決定は、最終段階
のアニール条件を制御することによって行っているの
で、再現性良く所定の値の臨界電流値を有する高温超伝
導体接合を形成することができる。
のアニール条件を制御することによって行っているの
で、再現性良く所定の値の臨界電流値を有する高温超伝
導体接合を形成することができる。
【００４４】次に、図５を参照して、本発明の第２の実
施の形態の製造工程を説明する。 図５参照 上記の第１の実施の形態における図２（ａ）乃至図３
（ｅ）の工程と全く同様の工程で、超伝導電流の流れな
い厚さの再結晶化層からなる障壁層２１を有する高温超
伝導体接合を形成したのち、ＭｇＯ基板１１をヒーター
２０上に載置して、例えば、５０％のＯ2 を含む１０Ｐ
ａのＡｒ雰囲気中で、ＹＢＣＯ上部電極層１９の堆積温
度以上の温度で、例えば、７２０℃の温度で熱処理を行
う。
施の形態の製造工程を説明する。 図５参照 上記の第１の実施の形態における図２（ａ）乃至図３
（ｅ）の工程と全く同様の工程で、超伝導電流の流れな
い厚さの再結晶化層からなる障壁層２１を有する高温超
伝導体接合を形成したのち、ＭｇＯ基板１１をヒーター
２０上に載置して、例えば、５０％のＯ2 を含む１０Ｐ
ａのＡｒ雰囲気中で、ＹＢＣＯ上部電極層１９の堆積温
度以上の温度で、例えば、７２０℃の温度で熱処理を行
う。
【００４５】この熱処理工程において、ＹＢＣＯ下部電
極層１２とＹＢＣＯ上部電極層１９との間に電圧源２２
から所定の電圧を印加し、ＹＢＣＯ下部電極層１２とＹ
ＢＣＯ上部電極層１９との間に流れる電流を電流計２３
によって測定することによって接合抵抗を観測しながら
熱処理を行うものであり、所定の接合抵抗が得られた時
点で熱処理を終了するものである。
極層１２とＹＢＣＯ上部電極層１９との間に電圧源２２
から所定の電圧を印加し、ＹＢＣＯ下部電極層１２とＹ
ＢＣＯ上部電極層１９との間に流れる電流を電流計２３
によって測定することによって接合抵抗を観測しながら
熱処理を行うものであり、所定の接合抵抗が得られた時
点で熱処理を終了するものである。
【００４６】これは、接合の単位断面積当たりの接合抵
抗、即ち、規格化接合抵抗の値と臨界電流密度が、図９
及び図１０から明らかなように熱処理条件に依存してい
るためであり、規格化抵抗値を所定の値にすることによ
って、所定の値の臨界電流密度を有する高温超伝導接合
を形成することができる。
抗、即ち、規格化接合抵抗の値と臨界電流密度が、図９
及び図１０から明らかなように熱処理条件に依存してい
るためであり、規格化抵抗値を所定の値にすることによ
って、所定の値の臨界電流密度を有する高温超伝導接合
を形成することができる。
【００４７】なお、この様な接合抵抗値を観測しながら
の熱処理は、上記の図３（ｆ）の熱処理工程後に行って
も良いものであり、それによって、実際に得られた臨界
電流密度の値が熱処理条件によって規定された臨界電流
密度の値より低い場合に、その臨界電流密度の値を設定
値に調整することができる。
の熱処理は、上記の図３（ｆ）の熱処理工程後に行って
も良いものであり、それによって、実際に得られた臨界
電流密度の値が熱処理条件によって規定された臨界電流
密度の値より低い場合に、その臨界電流密度の値を設定
値に調整することができる。
【００４８】次に、図６を参照して、本発明の第３の実
施の形態の製造工程を説明する。 図６参照 上記の第１の実施の形態における図３（ｆ）の熱処理工
程後に、例えば、５０％のＯ2 を含む１０ＰａのＡｒ雰
囲気中で、障壁層２１の近傍にレーザ光２４を局所的に
照射して、障壁層２１の厚さを変化させて、臨界電流密
度を局所的に制御するものであり、それによって、高温
超伝導回路装置を互いに異なった臨界電流密度を有する
ジョセフソン接合素子によって構成することができる。
施の形態の製造工程を説明する。 図６参照 上記の第１の実施の形態における図３（ｆ）の熱処理工
程後に、例えば、５０％のＯ2 を含む１０ＰａのＡｒ雰
囲気中で、障壁層２１の近傍にレーザ光２４を局所的に
照射して、障壁層２１の厚さを変化させて、臨界電流密
度を局所的に制御するものであり、それによって、高温
超伝導回路装置を互いに異なった臨界電流密度を有する
ジョセフソン接合素子によって構成することができる。
【００４９】以上、本発明の各実施の形態を説明した
が、本発明は各実施の形態に記載した構成及び条件に限
られるものではなく、各種の変更が可能である。例え
ば、上記の各実施の形態においては、基板として、ＹＢ
ＣＯと格子整合するとともに低誘電率のＭｇＯを用いて
るが、ＭｇＯに限られるものではなく、ＭｇＯと同様に
ＹＢＣＯと格子整合するとともに低誘電率のＬＳＡＴ、
即ち、〔ＬａＡｌＯ3 〕0.3 〔Ｓｒ（Ａｌ，Ｔａ）
Ｏ3 〕0.7 を用いても良いものである。
が、本発明は各実施の形態に記載した構成及び条件に限
られるものではなく、各種の変更が可能である。例え
ば、上記の各実施の形態においては、基板として、ＹＢ
ＣＯと格子整合するとともに低誘電率のＭｇＯを用いて
るが、ＭｇＯに限られるものではなく、ＭｇＯと同様に
ＹＢＣＯと格子整合するとともに低誘電率のＬＳＡＴ、
即ち、〔ＬａＡｌＯ3 〕0.3 〔Ｓｒ（Ａｌ，Ｔａ）
Ｏ3 〕0.7 を用いても良いものである。
【００５０】さらに、基板としては、ＬＳＡＴ以外にＹ
ＢＣＯと格子整合するＳｒＴｉＯ3を用いても良いが、
この場合には、誘電率が他の材料に比べて大きくなる。
ＢＣＯと格子整合するＳｒＴｉＯ3を用いても良いが、
この場合には、誘電率が他の材料に比べて大きくなる。
【００５１】また、上記の各実施の形態においては、下
部電極層と上部電極層との間の短絡を防止するための絶
縁層としてＰｒＧａＯ3 を用いているが、ＰｒＧａＯ3
に限られるものではなく、ＬＳＡＴ，Ｓｒ（Ａｌ，Ｔ
ａ）Ｏ3 ，Ｓｒ（Ａｌ，Ｎｂ）Ｏ3 ，ＳｒＴｉＯ3 ，Ｃ
ｅＯ2 等を用いても良いものである。この場合、ＣｅＯ
2 は、ＹＢＣＯにＯ2 を供給するという特徴がある。
部電極層と上部電極層との間の短絡を防止するための絶
縁層としてＰｒＧａＯ3 を用いているが、ＰｒＧａＯ3
に限られるものではなく、ＬＳＡＴ，Ｓｒ（Ａｌ，Ｔ
ａ）Ｏ3 ，Ｓｒ（Ａｌ，Ｎｂ）Ｏ3 ，ＳｒＴｉＯ3 ，Ｃ
ｅＯ2 等を用いても良いものである。この場合、ＣｅＯ
2 は、ＹＢＣＯにＯ2 を供給するという特徴がある。
【００５２】また、上記の各実施の形態においては、下
部電極層及び上部電極層としてＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X を
用いているが、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X に限られるもので
はなく、ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X を用いても良いもので
ある。なお、ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X におけるＲＥはＰ
ｒ及びＣｅ以外のランタノイド元素であり、これが単独
或いは複数混合してＲＥ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３の比
で含まれるものである。
部電極層及び上部電極層としてＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X を
用いているが、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X に限られるもので
はなく、ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X を用いても良いもので
ある。なお、ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X におけるＲＥはＰ
ｒ及びＣｅ以外のランタノイド元素であり、これが単独
或いは複数混合してＲＥ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３の比
で含まれるものである。
【００５３】また、上記の各実施の形態においては、ダ
メージによって非晶質層を形成する際に、Ａｒイオンを
用いているが、Ａｒイオンに限られるものではなく、例
えば、Ｏ2 イオンを用いても良いものである。このＯ2
イオンを用いた場合には、ダメージは入りにくくなるも
のの、表面のモフォロジーは向上する。
メージによって非晶質層を形成する際に、Ａｒイオンを
用いているが、Ａｒイオンに限られるものではなく、例
えば、Ｏ2 イオンを用いても良いものである。このＯ2
イオンを用いた場合には、ダメージは入りにくくなるも
のの、表面のモフォロジーは向上する。
【００５４】また、上記の各実施の形態においては、再
結晶化の際の雰囲気として、５０％のＯ2 を含むＡｒガ
スを用いているが、Ｏ2 の含有比率は任意であり、１０
０％Ｏ2 雰囲気中でアニールを行っても良いものであ
り、さらには、Ｏ2 の代わりにＯ3 を混合させたＡｒガ
ス雰囲気中でアニールを行っても良いものである。
結晶化の際の雰囲気として、５０％のＯ2 を含むＡｒガ
スを用いているが、Ｏ2 の含有比率は任意であり、１０
０％Ｏ2 雰囲気中でアニールを行っても良いものであ
り、さらには、Ｏ2 の代わりにＯ3 を混合させたＡｒガ
ス雰囲気中でアニールを行っても良いものである。
【００５５】また、上記の第１の実施の形態において
は、図３（ｅ）の工程においては、超伝導電流が全く流
れない条件で上部電極層を堆積しているが、この堆積工
程或いは図３（ｄ）のアニール工程において若干の超伝
導電流が流れても良いものでああり、最終的段階のアニ
ール工程で設定が得られるようにアニール条件を設定す
れば良い。
は、図３（ｅ）の工程においては、超伝導電流が全く流
れない条件で上部電極層を堆積しているが、この堆積工
程或いは図３（ｄ）のアニール工程において若干の超伝
導電流が流れても良いものでああり、最終的段階のアニ
ール工程で設定が得られるようにアニール条件を設定す
れば良い。
【００５６】また、上記の第２の実施の形態において
は、接合抵抗値を観測しながら熱処理を行い、超伝導接
合特性を付与しているが、この段階で超伝導接合特性を
付与せず、所定の抵抗値を有する抵抗素子としても良い
ものであり、それによって、通常のＡｕ抵抗体に比べて
小面積で大きな抵抗値を有する抵抗素子を構成すること
ができる。なお、この場合、抵抗素子とする接合以外の
接合に対しては、レーザ光を選択的に照射して超伝導接
合特性を付与すれば良い。
は、接合抵抗値を観測しながら熱処理を行い、超伝導接
合特性を付与しているが、この段階で超伝導接合特性を
付与せず、所定の抵抗値を有する抵抗素子としても良い
ものであり、それによって、通常のＡｕ抵抗体に比べて
小面積で大きな抵抗値を有する抵抗素子を構成すること
ができる。なお、この場合、抵抗素子とする接合以外の
接合に対しては、レーザ光を選択的に照射して超伝導接
合特性を付与すれば良い。
【００５７】また、上記の第３の実施の形態において
は、超伝導接合特性を付与するためにレーザ光を照射し
ているが、レーザ光に限られるものではなく、電子ビー
ム或いはキセノンランプ光等のフラッシュランプ光等の
他のエネルギービームを照射しても良いものである。
は、超伝導接合特性を付与するためにレーザ光を照射し
ているが、レーザ光に限られるものではなく、電子ビー
ム或いはキセノンランプ光等のフラッシュランプ光等の
他のエネルギービームを照射しても良いものである。
【００５８】また、上記の第３の実施の形態において
は、エネルギービームを局所的に照射しているが、基板
全体に照射して、全ての接合に超伝導接合特性を付与し
ても良いものであり、それによって、ヒーター等の加熱
手段は不要になる。
は、エネルギービームを局所的に照射しているが、基板
全体に照射して、全ての接合に超伝導接合特性を付与し
ても良いものであり、それによって、ヒーター等の加熱
手段は不要になる。
【００５９】また、エネルギービームを照射する際に
も、上記第２の実施の形態と同様に下部電極層と上部電
極層との間に電圧を印加し、下部電極層と上部電極層と
の間に流れる電流を測定することによって、規格化接合
抵抗値を観測しながらエネルギービーム照射を行うよう
にしても良いものである。
も、上記第２の実施の形態と同様に下部電極層と上部電
極層との間に電圧を印加し、下部電極層と上部電極層と
の間に流れる電流を測定することによって、規格化接合
抵抗値を観測しながらエネルギービーム照射を行うよう
にしても良いものである。
【００６０】また、上記の各実施の形態においてはラン
プエッジ型の接合として説明しているが、ランプエッジ
型の接合に限られるものではなく、図８に示したメサ型
の接合等の他の構造の接合にも適用されるものである。
プエッジ型の接合として説明しているが、ランプエッジ
型の接合に限られるものではなく、図８に示したメサ型
の接合等の他の構造の接合にも適用されるものである。
【００６１】ここで、再び、図１を参照して、本発明の
詳細な特徴を説明する。 再び、図１参照 （付記１） 高温超伝導体下部電極層２をイオンを用い
たエッチングによりその表面に損傷を与えたのち、高温
超伝導体上部電極層４の成膜時より低酸素圧力或いは同
じ酸素圧力中で且つ高温熱処理を行う工程、高温超伝導
体上部電極層４を堆積することにより超伝導電流が流れ
ないだけ十分に厚い障壁層５を有する高温超伝導体接合
を形成する工程を備えたことを特徴とする高温超伝導体
接合装置の製造方法。 （付記２） 上記高温超伝導体接合に熱処理を施すこと
により、上記障壁層５の厚さを制御し、超伝導臨界電流
密度および接合断面積あたりの接合抵抗を制御すること
を特徴とする付記１記載の高温超伝導体接合装置の製造
方法。 （付記３） 上記高温超伝導体接合に熱処理を施す工程
が、高温超伝導体上部電極層４の堆積工程の直後に行う
臨界電流特性付与工程であることを特徴とする付記２記
載の高温超伝導体接合装置の製造方法。 （付記４） 上記高温超伝導体接合に熱処理を施す工程
が、臨界電流特性付与工程後に行う高温超伝導体接合の
特性を適正値あるいは設計値に調整する工程であること
を特徴とする付記２記載の高温超伝導体接合装置の製造
方法。 （付記５） 上記高温超伝導体接合装置を構成する一部
の高温超伝導体接合にエネルギービームを照射して熱処
理を行うことにより、高温超伝導体接合の特性を局所的
に調節する工程を有することを特徴とする付記１乃至４
のいずれか１に記載の高温超伝導体接合装置の製造方
法。 （付記６） 上記高温超伝導体接合に熱処理を施す工程
が、超伝導電流が流れない状態を保持しつつ、熱処理あ
るいはエネルギービームの照射のいずれかによる局所的
な熱処理により接合抵抗のみを変化させて抵抗値を制御
する工程であることを特徴とする付記２乃至５のいずれ
か１に記載の高温超伝導体接合装置の製造方法。 （付記７） 上記高温超伝導体接合に熱処理を施す工程
において、熱処理中の接合抵抗を観測することにより、
高温超伝導体接合の臨界電流密度および規格化抵抗ある
いは抵抗体の抵抗値を調整することを特徴とする付記２
乃至６のいずれか１に記載の高温超伝導体接合装置の製
造方法。
詳細な特徴を説明する。 再び、図１参照 （付記１） 高温超伝導体下部電極層２をイオンを用い
たエッチングによりその表面に損傷を与えたのち、高温
超伝導体上部電極層４の成膜時より低酸素圧力或いは同
じ酸素圧力中で且つ高温熱処理を行う工程、高温超伝導
体上部電極層４を堆積することにより超伝導電流が流れ
ないだけ十分に厚い障壁層５を有する高温超伝導体接合
を形成する工程を備えたことを特徴とする高温超伝導体
接合装置の製造方法。 （付記２） 上記高温超伝導体接合に熱処理を施すこと
により、上記障壁層５の厚さを制御し、超伝導臨界電流
密度および接合断面積あたりの接合抵抗を制御すること
を特徴とする付記１記載の高温超伝導体接合装置の製造
方法。 （付記３） 上記高温超伝導体接合に熱処理を施す工程
が、高温超伝導体上部電極層４の堆積工程の直後に行う
臨界電流特性付与工程であることを特徴とする付記２記
載の高温超伝導体接合装置の製造方法。 （付記４） 上記高温超伝導体接合に熱処理を施す工程
が、臨界電流特性付与工程後に行う高温超伝導体接合の
特性を適正値あるいは設計値に調整する工程であること
を特徴とする付記２記載の高温超伝導体接合装置の製造
方法。 （付記５） 上記高温超伝導体接合装置を構成する一部
の高温超伝導体接合にエネルギービームを照射して熱処
理を行うことにより、高温超伝導体接合の特性を局所的
に調節する工程を有することを特徴とする付記１乃至４
のいずれか１に記載の高温超伝導体接合装置の製造方
法。 （付記６） 上記高温超伝導体接合に熱処理を施す工程
が、超伝導電流が流れない状態を保持しつつ、熱処理あ
るいはエネルギービームの照射のいずれかによる局所的
な熱処理により接合抵抗のみを変化させて抵抗値を制御
する工程であることを特徴とする付記２乃至５のいずれ
か１に記載の高温超伝導体接合装置の製造方法。 （付記７） 上記高温超伝導体接合に熱処理を施す工程
において、熱処理中の接合抵抗を観測することにより、
高温超伝導体接合の臨界電流密度および規格化抵抗ある
いは抵抗体の抵抗値を調整することを特徴とする付記２
乃至６のいずれか１に記載の高温超伝導体接合装置の製
造方法。
【００６２】
【発明の効果】本発明によれば、成膜工程において超伝
導接合特性を付与せずに、成膜工程後のアニール工程に
よって超伝導接合特性を付与しているので、所望する接
合の臨界電流値によらず、接合の各作製工程における作
製条件を変化させることなく接合を作製できるため、接
合作製条件を定める際に、特性制御を考慮する必要がな
くなり、それによって、所定の臨界電流密度等を有する
高温超伝導接合を精度良く且つ再現性良く形成すること
ができ、ひいては、高温超伝導回路装置の高性能化及び
信頼性向上に寄与するところが大きい。
導接合特性を付与せずに、成膜工程後のアニール工程に
よって超伝導接合特性を付与しているので、所望する接
合の臨界電流値によらず、接合の各作製工程における作
製条件を変化させることなく接合を作製できるため、接
合作製条件を定める際に、特性制御を考慮する必要がな
くなり、それによって、所定の臨界電流密度等を有する
高温超伝導接合を精度良く且つ再現性良く形成すること
ができ、ひいては、高温超伝導回路装置の高性能化及び
信頼性向上に寄与するところが大きい。
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の途中までの製造工
程の説明図である。
程の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の図２以降の製造工
程の説明図である。
程の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における電流−電圧
特性の説明図である。
特性の説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の製造工程の説明図
である。
である。
【図６】本発明の第３の実施の形態の製造工程の説明図
である。
である。
【図７】従来のランプエッジ型の表面改質型接合の製造
工程の説明図である。
工程の説明図である。
【図８】従来のメサ型の表面改質型接合の製造工程の説
明図である。
明図である。
【図９】従来のランプエッジ型の表面改質型接合の特性
のＡｒイオン照射条件依存性の説明図である。
のＡｒイオン照射条件依存性の説明図である。
【図１０】従来のランプエッジ型の表面改質型接合の特
性の熱処理条件及び上部電極層堆積条件依存性の説明図
である。
性の熱処理条件及び上部電極層堆積条件依存性の説明図
である。
１ 基板
２ 高温超伝導体電極層
３ 絶縁層
４ 高温超伝導体電極層
５ 障壁層
６ 加熱手段
１１ ＭｇＯ基板
１２ ＹＢＣＯ下部電極層
１３ ＰｒＧａＯ3 層
１４ レジストパターン
１５ Ａｒイオン
１６ Ａｒイオン
１７ 非晶質層
１８ 再結晶化層
１９ ＹＢＣＯ上部電極層
２０ ヒーター
２１ 障壁層
２２ 電圧源
２３ 電流計
２４ レーザ光
３１ ＭｇＯ基板
３２ Ｌａ−ＹＢＣＯ下部電極層
３３ ＰｒＧａＯ3 層
３４ レジストパターン
３５ Ａｒイオン
３６ 非晶質層
３７ 再結晶化層
３８ Ｌａ−ＹＢＣＯ上部電極層
３９ 障壁層
４１ ＭｇＯ基板
４２ Ｌａ−ＹＢＣＯ下部電極層
４３ Ａｒイオン
４４ 非晶質層
４５ 再結晶化層
４６ レジストパターン
４７ ＰｒＧａＯ3 層
４８ Ｌａ−ＹＢＣＯ上部電極層
４９ 障壁層
Claims (5)
- 【請求項１】 高温超伝導体下部電極層をイオンを用い
たエッチングによりその表面に損傷を与えたのち、高温
超伝導体上部電極層の成膜時より低酸素圧力或いは同じ
酸素圧力中で且つ高温熱処理を行う工程、高温超伝導体
上部電極層を堆積することにより超伝導電流が流れない
だけ十分に厚い障壁層を有する高温超伝導体接合を形成
する工程を備えたことを特徴とする高温超伝導体接合装
置の製造方法。 - 【請求項２】 上記高温超伝導体接合に熱処理を施すこ
とにより、上記障壁層の厚さを制御し、超伝導臨界電流
密度および接合断面積あたりの接合抵抗を制御すること
を特徴とする請求項１記載の高温超伝導体接合装置の製
造方法。 - 【請求項３】 上記高温超伝導体接合装置を構成する一
部の高温超伝導体接合にエネルギービームを照射して熱
処理を行うことにより、高温超伝導体接合の特性を局所
的に調節する工程を有することを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の高温超伝導体接合装置の製造方法。 - 【請求項４】 上記高温超伝導体接合に熱処理を施す工
程が、超伝導電流が流れない状態を保持しつつ、熱処理
あるいはエネルギービームの照射のいずれかによる局所
的な熱処理により接合抵抗のみを変化させて抵抗値を制
御する工程であることを特徴とする請求項２または３に
記載の高温超伝導体接合装置の製造方法。 - 【請求項５】 上記高温超伝導体接合に熱処理を施す工
程において、熱処理中の接合抵抗を観測することによ
り、高温超伝導体接合の臨界電流密度および規格化抵抗
あるいは抵抗体の抵抗値を調整することを特徴とする請
求項２乃至４のいずれか１項に記載の高温超伝導体接合
装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001215033A JP2003031862A (ja) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | 高温超伝導体接合装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001215033A JP2003031862A (ja) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | 高温超伝導体接合装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003031862A true JP2003031862A (ja) | 2003-01-31 |
Family
ID=19049747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001215033A Withdrawn JP2003031862A (ja) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | 高温超伝導体接合装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003031862A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015146208A1 (ja) * | 2014-03-28 | 2015-10-01 | 住友重機械工業株式会社 | Ｓｎｓ型ジョセフソン接合素子の製造方法及びｓｎｓ型ジョセフソン接合素子製造装置 |
| WO2017029714A1 (ja) * | 2015-08-18 | 2017-02-23 | 住友重機械工業株式会社 | Ｓｎｓ型ジョセフソン接合素子の製造方法及びｓｎｓ型ジョセフソン接合素子製造装置 |
-
2001
- 2001-07-16 JP JP2001215033A patent/JP2003031862A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015146208A1 (ja) * | 2014-03-28 | 2015-10-01 | 住友重機械工業株式会社 | Ｓｎｓ型ジョセフソン接合素子の製造方法及びｓｎｓ型ジョセフソン接合素子製造装置 |
| JP2015192071A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 住友重機械工業株式会社 | Ｓｎｓ型ジョセフソン接合素子の製造方法及びｓｎｓ型ジョセフソン接合素子製造装置 |
| WO2017029714A1 (ja) * | 2015-08-18 | 2017-02-23 | 住友重機械工業株式会社 | Ｓｎｓ型ジョセフソン接合素子の製造方法及びｓｎｓ型ジョセフソン接合素子製造装置 |
| JPWO2017029714A1 (ja) * | 2015-08-18 | 2018-05-31 | 住友重機械工業株式会社 | Ｓｎｓ型ジョセフソン接合素子の製造方法及びｓｎｓ型ジョセフソン接合素子製造装置 |
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