JPH01283885A - ジョセフソン素子およびその製造方法 - 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、酸化物超電導体を用いたジョセフソン素子お
よびその製造方法に関するものである。

従来の技術 高温超電導体として、ム１５型２元系化合物として窒化
ニオブ（ＮｂＮ）やゲルマニウムニオブ（ＮＪＧａ）　
　などが知られていた。これらの材料の超電導転移温度
はたかだか２４°にであった。

一方、ペロプスカイト系３元化合物は、さらに高い転移
温度が期待され、Ｂａ−Ｌａ−０ｕ−０系の高温超電導
体が提案された（　Ｊ、Ｇ、Ｂｅｄｎｏｒｚ　ａｎｄＫ
、ム、　Ｍｕｌｌｅｒ　、ツァイトシュリフトフェアフ
ィジーク（Ｚｅｔｓｓｈｒｉｆｔ　ｆｕｒ　ｐｈｙｓｉ
ｋ　Ｂ　）　−ＣｏｎｄｅｎｓｅｄＭａｔｔｅｒ　６４
，１８９−１９３（１９８６））。

さらに、Ｙ−Ｂａ−Ｏｕ−０系がより高温の超電導体で
あることが最近提案された。（Ｍ、に、Ｎｕ等、フィジ
カルレピューレターズ（Ｐｈ７８ｉｃａｌＲｅｖｉｅｗ
　Ｌａｔｔｅｒｓ　）Ｖｏｌ、５８．Ｎｏ９，９０ｓ−
Ｙ　−Ｂａ　−Ｃｕ　−０系の材料の超電導機構の詳細
は明らかではないが、転移温度が液体窒素温度以上に高
くなる可能性があり、高温超電導体として従来の２元系
化合物より、よシ有望な特性が期待される。

超電導現象を利用した素子としてジョセフソン接合素子
が知られている、この分野に関する従来技術は電気学会
ライオエレクトロニクス常温専門委員全編の「ジョセフ
ソン効果く基礎と応用〉」電気学会発行コロナ社発売（
昭和６３年）に体系的かつ詳細に記述されている。

ジョセフソン接合には非常に薄い（数１０ム）絶縁層と
は・さんで両側に超電導体を配置したトンネル接合型や
、−本の超電導体を一部細か＜（１μｍ）くびれさせた
ブリッジ型、超電導材料の鋭い針を用いた点接触型があ
り、これらの作成方法では上記の文献に詳細に報告され
ているが、いずれのタイプでも超微細加工技術を必要と
し、際成性が悪いため歩留が低く、多数のジョセフソン
接合素子を集積化することは著しく困難であった。

発明が解決しようとする課題 従来のジョセフソン接合は構造的に作シにくく、トンネ
ル型では絶縁層の界面の均一性やピンホールの問題、点
接触型では振動や温度変化に弱いという課題があった。

ブリッジ型は作りやすいと言われるが、１μｍ以下の加
工技術が要求される。

特に良好なシャピロステップを得ようとすると０．１μ
ｍ程度の幅の長さのブリッジを形成する必要があった。

ところが高温超電導体としてしられている複合酸化物、
例えばＬａ、Ｓｒ、Ｃｕ、Ｏ系やＹ　、　Ｂａ　、　Ｃ
ｕ　、　Ｏ系の材料はセラミック状、薄膜状いずれの場
合でも１μｍ前後の微結晶の集合体で空孔率が大きく、
１０μｍの微細加工も困難とされ、ジョセフソン接合の
形成できないという課題があった。

課題を解決するための手段 水筒−の発明のジョセフソン素子では、二つの金属酸化
物超電導薄膜をコンタクト窓を開けた層間膜を挟んで積
層し、前記コンタクト窓部のみにおいて、前記二つの金
属酸化物超電導薄膜どおしを接触させることによシ、前
記層間膜の厚み程度の短い弱結合タイプのジョセフソン
素子を実現するものである。

また、本第二の発明のジョセフソン素子の製造方法では
、基体上あるいは基体上の緩衝膜上に形成された第一の
金属酸化物超電導薄膜上に、層間膜を堆積、エツチング
を行いコンタクト窓を形成し、その上に第二の金属酸化
物超電導薄膜を堆積し、エツチングを行うが、その際に
、前記層間膜のエツチング後および、第二の金属酸化物
超電導薄膜のエツチング後に、前記それぞれの金属酸化
物超電導薄膜の結晶化温度以下の温度で酸素雰囲気中の
熱処理を行いジョセフソン素子を製造するものである。

更に、本第三の発明のジョセフソン素子の製造方法では
、基体上に形成された第一の金属酸化物薄膜上に層間膜
を堆積、エツチングを行いコンタクト窓を形成し、その
上に、第二の金属酸化物薄膜を堆積し、エツチングを行
い、その後、前記金属酸化物薄膜の結晶化温度以上の温
度で酸素雰囲気中の熱処理を行い、前記第一および第二
の金属酸化物薄膜を超電導薄膜としてジョセフソン素子
を製造するものである。

作用 本第−の発明のジョセフソン素子は、二つの金属酸化物
超電導薄膜が層間膜を挟んで分離されており、かつ、層
間膜のコンタクト部分のみで接続されているため、コン
タクト窓部分の金属酸化物超電導薄膜が弱結合ジョセフ
ソン接合を形成する。

しかもその接合長さが、層間膜厚と同程度となるため、
極めて短いジョセフソン接合が可能となる。

特に高臨界温度を示す金属酸化物超電導薄膜の場合には
一般に、コヒーレント長が従来のＮｂ等のものより約１
桁短ぐ数ｎｍであるので、ジョセフソン接合長もこの長
さ程度でなければならない。

本第−の発明では、層間膜厚を数ｎｍ程度にすれば良く
、これは容易に実現可能である。

本第二の発明のジョセフソン素子の製造方法において、
層間膜のコンタクト窓エツチング後、および、第二の金
属酸化物超電導体のエツチング加工後に、酸素雰囲気中
で、金属酸化物超電導薄膜の結晶化温度以下の温度で熱
処理を施すと、各エツチング加工後の金属酸化物超電導
薄膜の劣化が回復され、層間膜のコンタクト窓を通して
の第一および第二の金属酸化物超電導薄膜が良好な弱結
合を形成するという作用がある。

本第三の発明のジョセフソン素子の製造方法に於て、第
１および第２の金属酸化物薄膜を層間膜を挟んで形成し
た後に、酸素雰囲気中で、金属酸化物薄膜の結晶化温度
以上の温度で熱処理を行う方法では、エツチング等の加
工ダメージがあっても、全エツチング加工工程が終了し
た後で、酸素雰囲気中で再結晶化させて超電導薄膜と成
し、コンタクト部分の、第１および第２の金属酸化物薄
膜を良好な−続きの超電導薄膜と成し、弱結合ジョセフ
ソン接合を容易に製造することを可能とするものである
。

実施例 本発明を図面とともに説明する。

本第−の発明の一実施例を示す斜視図および断面図を第
１図および第２図に示す。両図において、基体１上に第
１の金属酸化物超電導薄膜２が形成されており、金属酸
化物超電導薄膜２上に、層間膜３が堆積されている。し
かも層間膜３は、コンタクト窓５（第２図）が形成され
ており、かつ第２の金属酸化物超電導薄膜４が、コンタ
クト窓６の部分のみで金属酸化物超電導薄膜２と直接に
接触する様に配置されている。ジョセフソン接合は、超
電導薄膜２と、４で構成され、コンタクト窓５の部分の
超電導薄膜４が弱結合部となる。この長さ、即ち、層間
膜３の膜厚がジョセフソン特性を決定する重要なパラメ
ータとなる。高い臨界温度を示す金属酸化物超電導薄膜
の場合、コヒーレント長が数十ｎｕと短いので、層間膜
３の厚さを同程度とすることによシこの条件は容易に実
現できる。また、超電導体間に絶縁体を挟むトンネル型
の場合には、絶縁体の厚さを精度よく制御する必要があ
るために製造が困難であるのに対し、本発明によれば、
弱結合型であるため層間膜の膜厚制御の精度はトンネル
型程必要ではなく製造が容易である。

金属酸化物超電導薄膜として、銅を含む金属酸化物は、
銅の３ｄ軌道と酸素２ｐ軌道との相互作用によシ、電子
の局在化と電導チャネルの生起とが起り得て、その銅酸
素間距離及び、それを取りまく構成原子の配置により、
高臨界温度を示す超電導体や、絶縁体あるいは半導体的
挙動を示す。

中でも、ム−Ｂ−Ｃｕ−０またはム−Ｂ−（ｕ−Ｏ−Ｓ
またはム−Ｂ−Ｃｕ　−０−３−ｙの複合化合物で、ム
はＳｃ、Ｙ、ＬａおよびＬａ系列元素（原子番号５７．
θ０，６２〜７１）のうち少なくとも一種、ＢはＢａ　
、ＳｒなどＩＩａ族元素のうちの少なくとも一種、かつ
Ａ、Ｂ元素とＣｕ元素人十Ｂ の濃度は０．５≦□≦２．６　である金属複合化ｕ 金物は、臨界温度９０に程度の高い値を示す材料であり
、それ故に、コヒーレント長も大略ｓ　ｏ　ｎｍ〜ｓｎ
ｍと極めて短いために、従来の方法によるものでは良好
な特性の素子を実現するのが困難であっだが、本発明の
実施により、極めて再現性良く弱結合型あるいは場合に
よってはトンネル型のジョセフソン素子が実現できた。

また、銅を含む金属複合化合物として、主体分がＢｉ−
Ｓｒ−１ａ−Ｃｕ−０複合化合物では、その結晶構造は
明確にはなっていないが、８０〜１２０に程度の臨界温
度を示し、コヒーレント長は、前記人−Ｂ−Ｃｕ−０系
の金属複合化合物よりも短い値を示すことが多い。この
材料の場合にも同様に本発明の実施により著るしい効果
が見られた。

更に、銅を含む金属複合化合物として、ＴＩ　−Ｃａ−
Ｂａ−Ｃｕ−０複合化合物の場合には、約１２０に程度
の臨界温度を示す材料であり、コヒーレント長は、前記
Ｂｉ　−Ｓｒ　−ＯＮ　−Ｃｕ　−０系複合化合物と同
程度かそれ以下の値を示している様であった。また、同
様に、本発明の実施により、本材料にとっても有効であ
ることが確認できた。

以上は、基体上に直接金属酸化物超電導薄膜を形成した
実施例を列挙したが、何もこれに限定することなく、基
体上に、緩衝膜、例えば、白金または銀またはロジウム
から成る金属薄膜または、フッ化カルシウムまたはフッ
化マグネシウム、フッ化ストロンチウム等のフッ素化合
物薄膜あるいは、酸化マグネシウム、チタン酸ストロン
チウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム等の酸化
物薄膜等を被覆した上に金属酸化物超電導薄膜を形成し
たものを用いても同様に効果があることを確認した。特
に、緩衝膜を用いる場合には、基体の選択の自由度が上
がる。これは、緩衝膜のない場合に、金属酸化物超電導
薄膜と反応しやすくそのままでは使用できない基体の場
合でも、緩衝膜で、被覆することで基体の金属酸化物超
電導体への拡散を抑制し、かつ、緩衝膜が、前記三者間
の格子不整合の緩和、に役立ち、または、前記三者間の
熱膨張係数の差を緩和することが期待される。例えば、
ＳｉやＧａ　Ａｓ等といった半導体基体上に本発明のジ
ョセフソン素子を形成する場合には、基体が反応性のた
めに基体上に直接金属酸化物超電導薄膜を形成すること
は困難であるのだ対し、前記の緩衝膜を被覆した基体を
用いることにより良好なジョセフソン素子を作製するこ
とが可能なことを発明者らは確認している。

層間膜についても、白金、銀、ロジウムからなる金属薄
膜、またはフッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フ
ッ化ストロンチウムなどのフッ化物薄膜あるいは酸化マ
グネシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化ジルコニウ
ム、酸化アルミニウム、酸化工オブ等の酸化物超電導薄
膜を用いれば、層間膜上に第二の金属酸化物超電導薄膜
を形成することが可能であり、良好な特性を示すことを
発明者らは確認している。

次に本第二の発明の一実施例を、第３図に示す工程図を
もとに説明する。まず、基体１に金属酸化物超電導薄膜
２を、高周波プレチーマグネトロンスパッタ法、反応性
電子ビーム蒸着法、反応性イオンビーム蒸着法等により
形成する（２Ｌ）。次に、通常のフォトリソグラフィー
あるいは電子ビーム描画法等により、レジストパターン
を形成して工ッチングを行いその後レジストを除去する
（ｂ）ｏエツチングは、ムｒイオンばリングや反応性イ
オンエツチング、スパッタエツチング等々の技術が用い
られる。ウェットエツチングも材質によっては用いるこ
とが可能である。また、集束性イオンビームエツチング
法を用いることによりレジストパターンを形成する工程
やレジスト除去工程等を不用とすることもできる。その
後、層間膜３をスパッタ法や、電子ビーム蒸着法、イオ
ンビーム蒸着法等を用いて堆積させる（Ｃ）。堆積した
層間膜３をフォトリングラフイー等やエツチングプロセ
スを用いて不要な部分を除去する。この時、コンタクト
窓５も同時に形成することができる。エツチング処理後
、酸素雰囲気中で、金属酸化物超電導薄膜２の結晶化温
度以下の温度で熱処理を施す（ｄ）。

この熱処理により、酸化物超電導薄膜２の構造を変えず
に酸素濃度調整が行なえ、エツチング処理時の劣化を回
復することが出来ることを発明者らは見出した。次に、
この上に、第二の金属酸化物超電導薄膜４を（ａ）と同
様な方法で堆積させる（ｅ）０この時、基体１の温度は
、金属酸化物超電導薄膜２の結晶化温度以下の温度にす
る必要がある。これを、又、フォトリソグラフィー等と
、エツチング技術等を用いて金属酸化物超電導薄膜４を
パターン加工する。最後に（ｄ）工程で行ったと同様に
、酸素雰囲気中で、結晶化温度以下の温度で熱処理を行
ない、金属酸化物超電導薄膜２および４のエツチング時
の劣化を回復させてジョセフソン素子を完成させる（ｆ
）。

本方法によれば、エツチング加工時の劣化を、酸素中熱
処理を施して回復させることが可能であり、またその時
の金属酸化物超電導薄膜２および４の構造変化を防ぐこ
とが可能であり、微細なコンタクト窓５を形成して精度
良くジョセフソン接合を作ったり微細配線との共存も可
能である。

本第三の発明のジョセフソン素子の製造方法を、第４図
に示す工程図をもとに説明する。まず、基体１に、超電
導を呈す組成の金属酸化物薄膜１２を堆積する。金属酸
化物薄膜１２はこの時点で超電導を示さな、くても良い
。また、アモルファス薄膜でも多元系積層膜でもかまわ
ない（ＩＬ）。次に本第二の発明の実施例で述べた様な
微細加工技術を用いて金属酸化物薄膜１２をパターン加
工する（ｂ）。

この上に積層膜３を堆積させる（０）。金属酸化物薄膜
１２にパターン加工を施し、不要部分をエツチングし、
同時にコンタクト窓５を開ける（ｄ）。続いて、この上
に再度、金属酸化物薄膜１４を堆積させ（６）、微細加
工を施し、パターン加工をする（００最後にこれを金属
酸化物薄膜１２．１４の結晶化温度以上の温度で酸素中
熱処理を行なう。金属酸化物薄膜１２．１４はこの熱処
理により結晶化が行なわれ、それぞれ金属酸化物超電導
薄膜２２および２４となる。コンタクト窓６の部分の薄
膜も結晶化して接続される。こうしてコンタクト窓部分
か弱結合となるジョセフソン素子が製造できる。

この方法では、′熱処理温度が高く再結晶化させるだめ
製造が容易であるという特長を有している。

本発明の説明を良く理解させるために以下に具体実施例
をあげて述べる。

（具体実施例り 第１〜３図に基づき具体的な実施例を述べる。

基体１には酸化マグネシウム（１ｏｏ）面を用いた。焼
結したＹ　Ｂａ２　Ｃｕ４．５０ｙターゲツトの高周波
プレナーマグネトロンスバッタにより、金属酸化物超電
導薄膜２を堆積させた（第３図（ａ））。この場合、ム
ｒガスと０２ガスの分圧比３：２、全圧０．４Ｐ＆、高
周波電力１５０Ｗ、スパッタリング時間０．５時間、薄
膜の膜厚２５０ｎｍ、基体温度６５０℃であった。得ら
れた金属酸化物超電導薄膜２は約８０にで零抵抗を示し
た。７７．３にでの臨界電流密度は約１０４ム／−であ
った。次にフォトリングラフイー゛によりレジストパタ
ーンを金属酸化物超電導薄膜２上に形成し、それをエツ
チングマスクとしてムｒイオンミリングによりエツチン
グした（第３図中））。イオンミリングの条件は、ガス
圧ｌＸ１０　　Ｔｏｒｒ、加速電圧５５０Ｖ、イオン電
流密度ｏ、ｓｍム／−、エツチング時間は約１Ｑ分であ
った。この上に層間膜３としてフッ化カルシウムを用い
電子ビーム蒸着法を用いて約５０ｎｍ堆積させた（第３
図（Ｃ））。層間膜３をフォトリソグラフィーとムｒイ
オンミリング法を用いてエツチングを行った。コンタク
ト窓６の寸法は５μｍ０とした。エツチング時間は約３
分とした。エツチング後は露出した金属酸化物超電導薄
膜２が若干エツチングされていた。この状態では、金属
酸化物超電導薄膜２の零抵抗温度は約３０に程度と劣化
していた。これを酸素雰囲気中で、結晶化温度（約６５
０℃）以下の３００’Ｃで３時間熱処理を行った（第３
図（ｄ））。酸素圧は１気圧、酸素流量は３１／分とし
た。熱処理後の金属酸化物超電導薄膜２の零抵抗温度は
約８０Ｋまで回復し、臨界電流密度も約１０ム／−に回
復した。これの上に更に、金属酸化物超電導薄膜４を第
３図（ＩＬ）と同様にして堆積した。金属酸化物超電導
薄膜４の膜厚も約２５０ｎｍであった（第３図（ｅ））
。これを微細加工技術を用いて金属酸化物超電導薄膜４
のパターンエツチングを行った。エツチングに要した時
間は約１０分で、層間膜３が露出した時点でエツチング
を終了した。エツチング後の金属酸化物超電導薄膜２は
露出表面が若干エツチングされた様子であり、零抵抗温
度が約３０Ｋまで劣化していた。酸素雰囲気中３００’
Ｃで３時間の熱処理を再び施した（第３図（０）ところ
、零抵抗温度が約８０Ｋまで復活した。この様にして製
造したジロセフソン素子の７７．３Ｋにおける臨界電流
は約０．５ｍムであった。この値は、コンタクト窓面積
２．５Ｘ１０　　ａＩＰよシ期待される値約２．６ｍム
の約稀の値である。これは恐ら（Ｙ１Ｂａ２Ｇｕ５０７
−δ超電導体の電流異方性を反影しているものと考えら
れる。第５図には、製造したジョセフノン素子の７７．
３にでの電流電圧特性を示す。電圧測定は、金属酸化物
超電導薄膜２と４からそれぞれ端子を出し行った。同図
に示す様に、超電導電流が観測され直流ジョセフソン効
果を確認した。またその素子に２０　ＧＨｚのマイクロ
波照射を行ったところ第６図に示す様な電圧のステップ
が現われた。ステップ電圧は約４１μマであシ、シャピ
ロステップと呼ばれている電圧ステップｈｆ／（２ｅ）
の値と一致するので、交流ジョセフソン効果が観測でき
ていることが確認できた。ここで、ｈはブランク定数（
１，０５５Ｘ１０　　Ｊ−８）、ｆは周波数（Ｈｚ）ｅ
は電荷素置（１，６０２Ｘ１０　　Ｇ）　であシ、ｈ／
（２６）＝２．０７Ｘ１０　　（Ｖ／Ｈ２）である。コ
の様にして、本第二の発明の実施により、水筒−の発明
の一実施例である５μｍの面積を有し、長さ約５０ｎｍ
の弱結合型ジジセフソン素子が製造できた。

（具体実施例■） 第４図に示す工程図に従い、本第三の発明の具体的な実
施例を説明する。基体１には、表面に緩衝膜としてフッ
化カルシウムを約０．１μｍ被覆したシリコン単結晶（
１００）面基板を用いた。

焼結したＥｒ　Ｂａ２　Ｃｕ４，５０ｙ　ターゲットの
高周波プレナーマグネトロンスパッタにより、金属酸化
物薄膜１２を基体１上に堆積させた（第４図（ａ））。

この場合ムｒガスの圧力は０．６　Ｐａ　、スパッタリ
ング電力１ｓｏｂ、スパッタリング時間約３０分、薄膜
の膜厚２５０ｎｍ、基体温度２５０’Ｃであった。この
状態では薄膜１２はアモルファス状で超電導は示さなか
った。その後、フォトリングラフイー技術でレジストパ
ターンを形成した後、０ＩＪ２ガスを用いた反応性イオ
ンエツチングを行ないパターン形成を行なった（第４図
中））。次に、層間膜３として白金を用い、マグネトロ
ンスパッタで約５０１ｍ堆積させた（第４図（Ｃ））。

それをフォトリソグラフィー技術および、ムｒイオンエ
ツチング技術を用いてパターン形成を行った（第４図（
ｄ））。この時、１０μｍのコンタクト窓５も同時に形
成した。エツチングの終了は、不要な部分の層間膜３が
なくなった時点で判定した。この上に再にもう一度、ｌ
ＣｒＢａ２Ｃｕ４，５０ｙターゲツトを用いて、プレナ
ーマグネトロンスパッタにより金属酸化物薄膜１４を２
６０ｎｍ厚さに堆積させた（第４図（ｅ））。その後金
属酸化物薄膜１４をフォトリソグラフィー技術とＯｈガ
スを用いた反応性イオンエツチングを行ない、またはム
ｒ＋０２雰囲気中でスパッタエツチングを行ないパター
ン形成した（第４図（０）。エツチングの終了は、層間
膜３の白金が露出しだ時点を検出して行なった。これを
酸素雰囲気中で、Ｈｒ　Ｂａ２　Ｃｕ５０７−δ薄膜の
結晶化温度よシも高い、８５０℃の温度で３時間熱処理
を行なった。酸素圧は１気圧で、流量は６１／分とした
（第４図（ｇ））。熱処理後の金属酸化物薄膜は、粒成
長がみられ、表面に０．３μｍ程度の凹凸が観測された
が、それぞれ超電導を示し、金属酸化物超電導薄膜２２
．２４となっていた。出来た素子は約８５にで零抵抗を
示した。７７．３にでの素子の直流特性は第５図に示す
様な特性であった。臨界電流は約０．３ｍＡであった。

マイクロ波を照射した時の交流ジョセフソン効果も第６
図と同様にして確認できた。

なお以上二つの具体実施例の説明では、金属酸化物超電
導薄膜をＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系を用いて行ったが、これ
に限定される訳でないのは前記実施例中で述べた通りで
ある。また、層間膜についても同様に、実施例中で述べ
た様な材料が使用できるのはいうまでもない。

発明の効果 本発明の実施によシ、従来では製造困難であった高臨界
温度で動作する短い弱結合型ジョセフソン素子の製造が
可能となり、例えば液体窒素温度（７７，３Ｋ）で使用
できる様になったことは、冷却の簡便さにより、従来で
は使用されなかった分野にもコスト的、技術的に使用さ
れることが考えられ、本発明の効果は絶大といえる。ま
た、本発明のジョセフソン素子は積層構造をしており、
集積化の点においてもすぐれている。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明第一の発明のジョセフソ
ン素子の一実施例を示す斜視図および断面図、第３図お
よび第４図はそれぞれ本発明の第二および第三の発明の
ジョセフソン素子の製造方法の一実施例を示す工程図、
第５図および第６図は、本発明の第一の発明のジョセフ
ソン素子の動作特性を示す図で、第５図は素子の電流・
電圧特性図、第６図はマイクロ波をジョセフソン素子に
照射した時の電流・電圧特性図である。 １・・・・・・基体、２，４，１２，１４，２２．２４
・・・・・・金属酸化物超電導薄膜、３・・・・・・層
間膜、６・・・・・・コンタクト窓。 １−　墓　　体 第２図　　　　　　　　５・−コンタクト露Ｉ−基体 ３−　層Ｍ職 区　　− ｄ　　　　　　　　−Ｑ　　　　　　　Ｏヘ　　　　　
　　ヘ　　　　　　　　ヘ　　　　　　　　　　ヘ〕　
　　　　　０　　　　　　鴨　　　　　　　ｈ＋／、　
　　　　　　　　　　。 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）基体上に形成された第一の金属酸化物超電導薄膜
   と、前記金属酸化物超電導薄膜上に形成された接合窓を
   有する層間膜および第二の金属酸化物超電導薄膜とを有
   し、前記層間膜の前記接合窓部分のみにおいて前記第一
   および第二の金属酸化物超電導薄膜が接触する様構成さ
   れたことを特徴とするジョセフソン素子。 （２）金属酸化物超電導薄膜の材料として銅を含む金属
   複合化合物であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のジョセフソン素子。 （３）銅を含む金属複合化合物として、Ａ−Ｂ−Ｃｕ−
   ＯまたはＡ−Ｂ−Ｃｕ−Ｏ−ＳまたはＡ−Ｂ−Ｃｕ−Ｏ
   −Ｓ−ｙの複合化合物を用いたことを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載のジョセフソン素子。 ここに、ＡはＳｃ、Ｙ、ＬａおよびＬａ系列元素（原子
   番号５７〜７１、但し５８、５９、６１を除く）のうち
   すくなくとも一種、Ｂは、Ｂａ、ＳｒなどIIａ族元素の
   うちのすくなくとも一種、かつＡ、Ｂ元素とＣｕ元素の
   濃度は ０．５≦▲数式、化学式、表等があります▼≦２．５ （４）銅を含む金属複合化合物として、主体分がＢｉ−
   Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ又はＴｌ−Ｃａ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ
   複合化合物であることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載のジョセフソン素子。 （５）基体として、少なくとも一表面を緩衝膜により被
   覆した基体を用いることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のジョセフソン素子。 （６）層間膜として、白金または銀またはロジウムから
   成る金属薄膜またはフッ化カルシウムまたはフッ化マグ
   ネシウム、フッ化ストロンチウムなどのフッ化物薄膜、
   あるいは、酸化マグネシウム、チタン酸ストロンチウム
   、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化工オブ等
   の酸化物薄膜であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のジヨセフソン素子。 （７）基体上に形成された第一の金属酸化物超電導膜を
   エッチング加工した後に層間膜を堆積し、前記層間膜を
   エッチング加工してコンタクト窓を形成した後、酸素雰
   囲気中で、前記第一の金属酸化物超電導膜の結晶化温度
   以下の温度で加熱処理を施した後、第二の金属酸化物超
   電導薄膜を堆積し、エッチング加工した後、酸素雰囲気
   中で、前記第二の金属酸化物超電導薄膜の結晶化温度以
   下の温度で加熱処理を施すことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のジョセフソン素子の製造方法。 （８）基体上に形成された第一の金属酸化物薄膜をエッ
   チング加工した後に層間膜を堆積し、前記層間膜をエッ
   チング加工してコンタクト窓を形成した後、第二の金属
   酸化物薄膜を堆積し、エッチング加工した後、酸素雰囲
   気中で前記第一および第二の金属酸化物薄膜の結晶化温
   度以上の温度で加熱処理を施し、前記第一および第二の
   金属酸化物薄膜に超電導特性を生ぜしめることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のジョセフソン素子の製
   造方法。