JPH01202876A - ジョセフソン接合素子の作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明はジョセフソン接合素子の作製方法に関し、さら
に詳しくは平坦で高集積化が可能なジョセフソン素子の
作製方法に関するものである。

（従来の技術〕 従来、ジョセフソン接合素子の作製方法は、まず基板の
全面に下部電極となる超伝導層、その上にトンネル障壁
層、さらにその上に上部電極となる超伝導層を形成する
。次に接合構成層の残すべき部分にフォトレジスト等で
第１のエツチングマスクを形成し、これで覆われていな
い接合構成層をエツチングで除去する。第１のエツチン
グマスクを除去した後、フォトレジスト等から成る接合
領域規定用の第２のエツチングマスクを形成し、これで
覆われていない部分の接合構成層の上部電極をエツチン
グで除去し、ジョセフソン接合を形成していた。

（発明が解決しようとする課題〕 以上説明したように、従来のジョセフソン接合素子の作
製方法では、基板上にいくつもの層をエツチングを繰り
返し行ないながら形成しなければならず、工程が非常に
多くプロセスが複雑である。

ま゛た、エツチング時のマスクの位置合わせに精度が要
求されるため、接合素子性能の制御性および歩止まりに
問題がある。

さらに、回路にするために配線層を形成すると、接合素
子上面の平坦性がなくなり、断線を起こしやすく、回路
の高集積化が困難であるなどの問題点を有していた。

本発明は上記の問題点を解決すべくなされたもので、少
ない工程で、より簡単にジョセフソン接合素子を作製す
る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〕

本発明は基板上の超伝導薄膜に電子ビームあるいはイオ
ンビームを照射し、超伝導薄膜に局所的な抵抗値変化を
引き起こさせる工程を有するジョセフソン接合素子の作
製方法である。

本発明によれば電子ビームあるいはイオンビームを用い
て基板上の一層の超伝導薄膜に局所的な抵抗値変化を起
こさせ、ジョセフソン接合素子を従来法より少ない工程
で簡単に作製できる。また同一基板上に複数の素子を形
成でき、あらためて配線層を形成しなくても超伝導薄膜
をそのまま配線に用いればよいので、平坦な素子を作製
できるとともに回路の高集積化が可能となる。

本発明に用いる基板の材料としては、ＭｇＯ単結晶、　
５ｒＴｉ０３単結晶、サファイア、その他ＹＳＺなどが
好ましい。また超伝導薄膜用材料としては、ＹＢａ２Ｃ
ｕ、０．−δ、　ＥｒＢａ２Ｃｕ３０ｔ−δなどの酸化
物材料が用いられる。超伝導薄膜に局所的な抵抗値変化
を与えるには、超伝導’ｊｌｒｉＡ上の所望部分に電子
ビームあるいはイオンビームを照射することにより簡単
に行われる。

本発明方法は、その制御性が良好のため、作製された素
子および回路の特性は極めて安定する。

〔実施例） 以下、本発明を実施例により図面を参照しながら説明す
る。

〔実施例１〕 第１図は本発明によるジョセフソン接合素子の作製方法
の１例で、トンネル型ジョセフソン接合素子の作製工程
を示したものである。

第１図−（１）において基板１はＭｇＯ単結晶であり、
この上にＹＢａ２Ｃｕ３０ｔ−δ（０，１≦δ＜　０．
５）超伝導薄膜２を形成した。形成方法はＲＦマグネト
ロンスパッタ法で、成膜後ｏ２中で８５０ｔ：、１時間
熱処理した。膜厚は４０００人である。

次にこの超伝導薄膜２の上に電子ビーム１０（出力５Ｋ
ｅＶ）を照射することにより、　５００人幅の５μｍ長
さの絶縁体層３を形成し、第１図−（２）。

（３）に示されるトンネル型ジョセフソン接合素子を作
製した。

〔実施例２〕 第２図は本発明の他の実施例であり、弱結合型ジョセフ
ソン接合素子の作製工程を示す。

第２図−（１）において基板４は５ｒＴｉＯ，単結晶で
あり、この上に実施例１と同様にＹＢａ２Ｃｕ、０．−
δ（０，１≦δ＜　０．５）超伝導薄膜５を形成した。

次に電子ビーム１１（出力３にｅＶ　）を超伝導薄膜５
上に照射した。電子ビーム照射直径は１５００人であり
、第２図−（２）に示すように、超伝導薄膜を残すこと
により弱結合型ジョセフソン接合素子を作製した。

（実施例３） 第３図は、第３の実施例で弱結合型ジョセフソン接合素
子の作製方法を示したものである。第３図−（１）にお
いて実施例１と同様にサファイア基板７上に超伝導薄膜
８　（ＥｒＢａ２ＣｕａＯｙ−δ）を積層し、次で超伝
導薄膜８に電子ビーム１２（出力５〜２０にｅＶ　）を
照射し、第３図−（２）に示すように１０００人の幅、
３ｍｍ長さの絶縁体層９を形成した。さらにスパッタ法
により超伝導薄膜８の全面上に超伝導薄膜８°を形成し
、第３図−（３）に示す弱結合型ジョセフソン接合素子
を作製した。

〔実施例４〕 イオンビームを用いた場合の弱結合型ジョセフソン接合
素子の作製工程を示す。

第２図−（１）において基板４はＭｇＯ単結晶であり、
この上にＨｏＢａ２Ｃｕ３０．−δ（０，１≦δ＜　０
．５）超伝導薄膜５を形成した。形成方法は、基板温度
６０Ｇ”Ｃ，ＲＦマグネトロンスパッタ法で成膜した。

成膜後０２中で８５０℃、３時間熱処理した。熱処理後
の膜厚は７０００人であった。

次に、Ｎｉ元素を７にｅＶのイオンビーム１１として超
伝導薄膜５の所定の位置に打込んだ。Ｎｉイオンの注入
量は約２Ｘ　１０”ケ／ｃｍ’である。このＮ３イオン
は約５０００人程度の深さまで注入されており、注入部
分６は超伝導性を示さない（同図−（２））。このＮｉ
イオンビームを超伝導薄膜５の表面に線状に照射して弱
結合型ジョセフソン接合素子を作製した。絶縁層６の幅
は約２０００人であり、長さは７μｍである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によるジョセフソン接合素子
の作製方法により、少ない工程で同一基板上に複数の素
子を形成でき、さらに平坦化が可能であるため集積回路
にした時も断線の恐れの少ない回路が得られ、高集積化
にも適用できる。

また制御性が良好なため作製された素子および回路の特
性は安定する。

【図面の簡単な説明】

第１図−（１）　、　（２）　、　（：］）は本発明に
よるトンネル型ジョセフソン接合素子の作製方法を説明
するための断面図、第２図−（１）、（２）および第３
図−（１）。 （２）　、　（３）は本発明による弱結合型ジョセフソ
ン接合素子の作製方法を説明するための断面図である。 １．４．７・・・・・・・・基板 ２．５，８，８°・・・超伝導薄膜 ３．６．９・・・・絶縁体層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、基板上の超伝導薄膜に電子ビームあるいはイオンビ
   ームを照射し、超伝導薄膜に局所的な抵抗値変化を引き
   起こさせる工程を有することを特徴とするジョセフソン
   接合素子の作製方法。