JP2688369B2 - ジョセフソン接合素子の製造方法 - Google Patents
ジョセフソン接合素子の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、超伝導集積回路に用いられるジョセフソ
ン接合素子の製造方法に関するものである。
ン接合素子の製造方法に関するものである。
近年、超伝導現象を利用した論理回路は、低消費電力
であり、高密度集積化に適し、しかも非常に高速の動作
が期待されることから注目されている。とりわけ、超伝
導現象を利用した論理素子としてのジョセフソン素子
は、超高速のコンピュータへの応用を目指して各所で研
究が行なわれている。
であり、高密度集積化に適し、しかも非常に高速の動作
が期待されることから注目されている。とりわけ、超伝
導現象を利用した論理素子としてのジョセフソン素子
は、超高速のコンピュータへの応用を目指して各所で研
究が行なわれている。
従来、この種のジョセフソン接合素子の製造方法とし
ては、例えば、特願昭60-61244号またはAppl.Phy.Lette
rs.Vol.46 No.11 p.1098-1100が知られている。
ては、例えば、特願昭60-61244号またはAppl.Phy.Lette
rs.Vol.46 No.11 p.1098-1100が知られている。
図はジョセフソン接合素子の一例を示す側断面図で、
１は基板、２は下部電極、３はMgO,TaO2,ZrO2,a−Si,a
−Geなどの絶縁材料および半導体材料からなるトンネル
障壁、４は下部電極である。
１は基板、２は下部電極、３はMgO,TaO2,ZrO2,a−Si,a
−Geなどの絶縁材料および半導体材料からなるトンネル
障壁、４は下部電極である。
しかしながら、上記の従来のジョセフソン接合素子の
製造方法においては、ジョセフソン臨界電流にばらつき
が生じ、ジョセフソン臨界電流の再現性が乏しいという
問題点があった。
製造方法においては、ジョセフソン臨界電流にばらつき
が生じ、ジョセフソン臨界電流の再現性が乏しいという
問題点があった。
この発明は、上記の問題点を解決するためになされた
もので、臨界電流の再現性の高いジョセフソン接合素子
の製造方法を得ることを目的とする。
もので、臨界電流の再現性の高いジョセフソン接合素子
の製造方法を得ることを目的とする。
この発明に係るジョセフソン接合素子の製造方法は、
下部電極と上部電極の間に、絶縁材料または半導体材料
からなるトンネル障壁をスパッタ法により、基板加熱を
せずに堆積するジョセフソン接合素子の製造方法におい
て、前記ジョセフソン接合素子の臨界電流密度を製造ご
とに所定の値にするため、トンネル障壁を堆積する前の
下部電極の堆積工程から真空中または不活性ガス中で所
定の時間をおいて、トンネル障壁の堆積を行う直前にお
ける前記基板温度を製造ごとに所定の一定温度になった
らその温度でトンネル障壁の堆積を行うようにしたもの
である。
下部電極と上部電極の間に、絶縁材料または半導体材料
からなるトンネル障壁をスパッタ法により、基板加熱を
せずに堆積するジョセフソン接合素子の製造方法におい
て、前記ジョセフソン接合素子の臨界電流密度を製造ご
とに所定の値にするため、トンネル障壁を堆積する前の
下部電極の堆積工程から真空中または不活性ガス中で所
定の時間をおいて、トンネル障壁の堆積を行う直前にお
ける前記基板温度を製造ごとに所定の一定温度になった
らその温度でトンネル障壁の堆積を行うようにしたもの
である。
また、トンネル障壁を堆積する前の下部電極の堆積工
程から真空中で保持する時間を90分〜120分としたもの
である。
程から真空中で保持する時間を90分〜120分としたもの
である。
さらに、トンネル障壁を堆積する前の下部電極の堆積
工程から不活性ガス中で保持する時間を20分〜30分とし
たものである。
工程から不活性ガス中で保持する時間を20分〜30分とし
たものである。
また、トンネル障壁の堆積を行う直前において保持す
る基板温度を室温〜40℃としたものである。
る基板温度を室温〜40℃としたものである。
この発明においては、ジョセフソン接合素子を製造す
る際の、トンネル障壁の堆積における条件としての基板
の表面温度の変化を、製造ごとに同一の変化に保つこと
により、トンネル障壁の厚さが一定になるので、ジョセ
フソン臨界電流密度が同一に再現できる。
る際の、トンネル障壁の堆積における条件としての基板
の表面温度の変化を、製造ごとに同一の変化に保つこと
により、トンネル障壁の厚さが一定になるので、ジョセ
フソン臨界電流密度が同一に再現できる。
以下、トンネル障壁３としてMgOを用いた場合の実施
例を説明する。トンネル障壁３を堆積する前の工程であ
り、下部電極２の堆積において、これをスパッタにより
行った場合、基板１の表面温度は室温（15〜25℃）から
100℃上昇し、およそ120℃になる。したがって、トンネ
ル障壁３を所定の厚さで一定になるように堆積する際の
基板１の表面温度を所定の一定温度にするために、トン
ネル障壁３を堆積する前に室温（15〜25℃）近くまで十
分冷却する必要がある。つまり、トンネル障壁３を堆積
する直前の基板１の表面温度を室温から40℃の範囲で所
定の一定の温度にする。
例を説明する。トンネル障壁３を堆積する前の工程であ
り、下部電極２の堆積において、これをスパッタにより
行った場合、基板１の表面温度は室温（15〜25℃）から
100℃上昇し、およそ120℃になる。したがって、トンネ
ル障壁３を所定の厚さで一定になるように堆積する際の
基板１の表面温度を所定の一定温度にするために、トン
ネル障壁３を堆積する前に室温（15〜25℃）近くまで十
分冷却する必要がある。つまり、トンネル障壁３を堆積
する直前の基板１の表面温度を室温から40℃の範囲で所
定の一定の温度にする。
その冷却の方法として、次のような方法がある。
第１の方法は、トンネル障壁３を堆積する前の超伝導
薄膜である下部電極２の堆積工程から真空中で十分な時
間を置いて、トンネル障壁３の堆積を行う。典型的なそ
の時間は、90分から120分である。
薄膜である下部電極２の堆積工程から真空中で十分な時
間を置いて、トンネル障壁３の堆積を行う。典型的なそ
の時間は、90分から120分である。
第２の方法は、トンネル障壁３を堆積する前の下部電
極２の堆積工程から十分な時間を置くのに真空中でな
く、不活性ガス中で行う。典型的なその時間は、第１の
方法に比べて短くなり、20分から30分である。
極２の堆積工程から十分な時間を置くのに真空中でな
く、不活性ガス中で行う。典型的なその時間は、第１の
方法に比べて短くなり、20分から30分である。
以上説明したように、この発明は、下部電極と上部電
極の間に、絶縁材料または半導体材料からなるトンネル
障壁をスパッタ法により、基板加熱をせずに堆積するジ
ョセフソン接合素子の製造方法において、前記ジョセフ
ソン接合素子の臨界電流密度を製造ごとに所定の値にす
るため、トンネル障壁を堆積する前の下部電極の堆積工
程から真空中または不活性ガス中で所定の時間をおい
て、トンネル障壁の堆積を行う直前における前記基板温
度が製造ごとに所定の一定の温度になったらその温度
で、トンネル障壁の堆積を行うようにしたので、きわめ
て簡便な方法によって、超伝導集積回路のジョセフソン
接合として、トンネル障壁の厚さが一定となるため、Mg
O,TaO2,ZrO2,a−Si,a−Geなどの絶縁材料および半導体
材料を用いたジョセフソン接合を使用した場合に、従来
非常に困難であったジョセフソン臨界電流の再現生の向
上を計ることができる利点を有する。
極の間に、絶縁材料または半導体材料からなるトンネル
障壁をスパッタ法により、基板加熱をせずに堆積するジ
ョセフソン接合素子の製造方法において、前記ジョセフ
ソン接合素子の臨界電流密度を製造ごとに所定の値にす
るため、トンネル障壁を堆積する前の下部電極の堆積工
程から真空中または不活性ガス中で所定の時間をおい
て、トンネル障壁の堆積を行う直前における前記基板温
度が製造ごとに所定の一定の温度になったらその温度
で、トンネル障壁の堆積を行うようにしたので、きわめ
て簡便な方法によって、超伝導集積回路のジョセフソン
接合として、トンネル障壁の厚さが一定となるため、Mg
O,TaO2,ZrO2,a−Si,a−Geなどの絶縁材料および半導体
材料を用いたジョセフソン接合を使用した場合に、従来
非常に困難であったジョセフソン臨界電流の再現生の向
上を計ることができる利点を有する。
図面はジョセフソン接合素子の一例を示す側断面図であ
る。 図中、１は基板、２は下部電極、３はトンネル障壁、４
は上部電極である。
る。 図中、１は基板、２は下部電極、３はトンネル障壁、４
は上部電極である。
Claims (4)
- 【請求項１】下部電極と上部電極の間に、絶縁材料また
は半導体材料からなるトンネル障壁をスパッタ法によ
り、基板加熱をせずに堆積するジョセフソン接合素子の
製造方法において、前記ジョセフソン接合素子の臨界電
流密度を製造ごとに所定の値にするため、トンネル障壁
を堆積する前の下部電極の堆積工程から真空中または不
活性ガス中で所定の時間をおいて、トンネル障壁の堆積
を行う直前における前記基板温度が製造ごとに所定の一
定温度になったらその温度で、トンネル障壁の堆積を行
うことを特徴とするジョセフソン接合素子の製造方法。 - 【請求項２】トンネル障壁を堆積する前の下部電極の堆
積工程から真空中で保持する時間を90分〜120分とした
請求項１に記載のジョセフソン接合素子の製造方法。 - 【請求項３】トンネル障壁を堆積する前の下部電極の堆
積工程から不活性ガス中で保持する時間を20分〜30分と
した請求項１に記載のジョセフソン接合素子の製造方
法。 - 【請求項４】トンネル障壁の堆積を行う直前における基
板温度を室温〜40℃とした請求項１に記載のジョセフソ
ン接合素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1146278A JP2688369B2 (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | ジョセフソン接合素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1146278A JP2688369B2 (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | ジョセフソン接合素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0311676A JPH0311676A (ja) | 1991-01-18 |
| JP2688369B2 true JP2688369B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=15404108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1146278A Expired - Lifetime JP2688369B2 (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | ジョセフソン接合素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2688369B2 (ja) |
-
1989
- 1989-06-08 JP JP1146278A patent/JP2688369B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| （社）電子通信学会編「超伝導集積回路」（昭５８−３−２５）（株）コロナ社、Ｐ１０１−１１３ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0311676A (ja) | 1991-01-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |