JPH0149025B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0149025B2
JPH0149025B2 JP59155583A JP15558384A JPH0149025B2 JP H0149025 B2 JPH0149025 B2 JP H0149025B2 JP 59155583 A JP59155583 A JP 59155583A JP 15558384 A JP15558384 A JP 15558384A JP H0149025 B2 JPH0149025 B2 JP H0149025B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
opening
lead alloy
sio
tunnel barrier
Prior art date
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Expired
Application number
JP59155583A
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English (en)
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JPS6135577A (ja
Inventor
Takeshi Imamura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP15558384A priority Critical patent/JPS6135577A/ja
Publication of JPS6135577A publication Critical patent/JPS6135577A/ja
Publication of JPH0149025B2 publication Critical patent/JPH0149025B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/10Junction-based devices
    • H10N60/12Josephson-effect devices

Landscapes

  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超伝導電極間にトンネルバリア層がは
さまれたジヨセフソン接合を有する素子に関す
る。
〔従来の技術〕
ジヨセフソン接合素子を用いて集積回路を製造
する場合に素子特性、特に臨界電流密度の均一化
を図ることが重要である。
鉛合金を用いてジヨセフソン接合素子を製造す
る場合に、臨界電流のばらつきの原因の一つとし
て接合面積のばらつきがあげられる。
一般にジヨセフソン接合素子は、第6図に示す
ようにシリコン基板1上に形成された酸化膜2上
に鉛合金やニオブなどからなる基部電極3が設け
られ、その上に形成された絶縁層(SiO)4に開
口5が形成され、開口内のトンネルバリア層6を
介して鉛−ビスマス合金から成る対向電極7が設
けられている。ここに示されるように絶縁層6の
開口5の形成時には後述するようにSiOのばり
4′が残りこのばり4′の残り具合によつて接合面
積がばらつくことになる。
そこで、接合面積のばらつきをなくすために第
7図に示すように基部電極3上の開口5内に鉛−
インジウム−金から成る鉛合金層8を設け、その
上にトンネルバリア層6を形成することが考えら
れる。
このようにすればトンネルバリア層が形成され
る接合面積は開口5のSiOのばりに関りなく一定
の面積にすることができる。
またこのような構造にすると、鉛合金層8、ト
ンネルバリア層6、対向電極7を真空装置内で連
続的に形成することができるので、トンネルバリ
ア層6が汚染されない利点もある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、このような構造においては鉛合金層8
が開口5内の部分と、絶縁層4上の部分とで電気
的につながらないようにしなければならない。
このため、絶縁層4の膜厚を鉛合金層8の10乃
至20倍以上にすれば、鉛合金層8の開口内の部分
と絶縁層4上の部分がつながることは避けられ
る。
しかし、対向電極7が酸化膜2に接する箇所に
おいて段差が大きくなつて対向電極が点Pにおい
て断線したり、対向電極上に絶縁膜を介して設け
られる図示しない制御線がこの段差部で断線する
恐れがある。
逆に、鉛合金層8を500Å以下に薄くすると、
鉛合金層8は開口5内に一様には形成されずに島
状になり、接合品質が悪くなり、素子特性が悪化
する。
〔問題を解決するための手段〕
本発明はこのような問題を解決するもので、絶
縁物上に基部電極と、該基部電極に形成され、か
つ開口部を有する導体分離層と、該開口内に形成
された超伝導体層と、該超伝導体表面に形成され
たトンネルバリア層と、該トンネルバリア層上に
形成された対向電極とを備え、該導体分離層の開
口部の側面はオーバーハング状の部分を有してな
ることを特徴とするジヨセフソン接合素子によつ
て実現される。
〔作用〕
上記導体分離層に設けられた開口部の側面の少
なくとも一部をオーバーハング状にすることによ
り、鉛合金層(超伝導体層)を十分な厚さで、し
かも絶縁層(SiO)を著しく厚くすることなく鉛
合金層(超伝導体層)の開口部内の部分と絶縁層
(導体分離層)上の部分を十分に切り離すことが
できる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。第2図乃至第5図および第1図は本発明に
よるジヨセフソン接合素子の製造工程を順に示し
た断面図である。
第2図に示すようにシリコン基板1を熱酸化し
て酸化膜2を形成し、その上にニオブまたは窒化
ニオブなどの高融点超伝導材料をスパツタ又は蒸
着により2000〜3000Åの厚さに被着し、パターニ
ングを行なつて基部電極3を形成する。次いで第
3図に示すようにその上にSiO層11を蒸着によ
り1500Åの厚さに、Si層12をスパツタ等により
1000Åの厚さに、SiO層13を蒸着により1000Å
の厚さにそれぞれ形成する。
次いでこの上に図示しないレジストを塗布し、
選択的に光を照射して現像し、開口部を形成し、
これをマスクにして反応性イオンエツチングによ
りSiO層11,13およびSi層12をそれぞれエ
ツチングして第4図に示すように開口部14を形
成する。
SiO層11,13のエツチングは、反応ガスと
してCHFを用い、ガス圧15mTorr、放電電力
0.15W/cm2、時間3分で行なつた。
一方、Si層12のエツチングは、反応ガスとし
てCF4+O2(5%体積)を用い、ガス圧100m
Torr、放電電力0.07W/cm2、時間約10分で行な
つた。
これにより図に示すようにSi層12の開口面積
がSiO層13の開口面積より広くなり、SiO層1
3がせり出したオーバハング形状を呈する。
次いでその上にレジストを塗布し、パターニン
グを行ない第5図に示すようにレジスト層15を
形成する。
次いでAr雰囲気中で基部電極3の表面をスパ
ツタクリーニングして表面の自然酸化膜を除去す
る。
次いで鉛合金層8(例えばPb−In−Au)を約
1000Åの厚さに蒸着により形成した後、熱酸化又
はプラズマ酸化によりトンネルバリア層6を形成
する。
鉛合金層8を形成する際、基部電極3と後に形
成される対向電極との層間絶縁層膜の役割を果た
すSiO層11−Si層12−SiO層13(導体分離
層と称す)はオーバハング状の部分があるので開
口14内の部分とSiO層13上の部分とで鉛金属
層8は完全に断ち切ることができる。
次いで連続して鉛合金層(例えばPb−Bi)を
形成し、レジスタ15を除去することにより第1
図に示すように対向電極7が形成される。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば基部電極と
対向電極の間に設けられる導体分離層の接合部に
おける開口部の側面にオーバーハング形状の部分
が設けられるので、絶縁層の厚さを鉛合金層の10
〜20倍のように厚くする必要がなく、また鉛合金
層を極端に薄くすることなく、鉛合金層を断ち切
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2
図乃至第5図は第1図に示す素子の製造工程を順
に示した断面図、第6図および第7図は従来の構
造を示す断面図である。 図において2は絶縁物(酸化膜)、3は基部電
極、6はトンネルバリア層、7は対向電極、8は
鉛合金層、11,13はSiO層、12はSi層を示
す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 絶縁物上に基部電極と、該基部電極に形成さ
    れかつ開口部を有する導体分離層と、該開口内に
    形成された超伝導体層と、該超伝導体層表面に形
    成されたトンネルバリア層と、該トンネルバリア
    層上に形成された対向電極とを備え、該導体分離
    層の開口部の側面はオーバーハング状の部分を有
    してなることを特徴とするジヨセフソン接合素
    子。
JP15558384A 1984-07-27 1984-07-27 ジヨセフソン接合素子 Granted JPS6135577A (ja)

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JP15558384A JPS6135577A (ja) 1984-07-27 1984-07-27 ジヨセフソン接合素子

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JP15558384A JPS6135577A (ja) 1984-07-27 1984-07-27 ジヨセフソン接合素子

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Publication Number Publication Date
JPS6135577A JPS6135577A (ja) 1986-02-20
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ID=15609213

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15558384A Granted JPS6135577A (ja) 1984-07-27 1984-07-27 ジヨセフソン接合素子

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JPS6135577A (ja) 1986-02-20

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