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
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- opening
- lead alloy
- sio
- tunnel barrier
- Prior art date
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- Expired
Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/10—Junction-based devices
- H10N60/12—Josephson-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。
さまれたジヨセフソン接合を有する素子に関す
る。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15558384A JPS6135577A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | ジヨセフソン接合素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15558384A JPS6135577A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | ジヨセフソン接合素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6135577A JPS6135577A (ja) | 1986-02-20 |
| JPH0149025B2 true JPH0149025B2 (ja) | 1989-10-23 |
Family
ID=15609213
Family Applications (1)
| 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6135577A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3488474B1 (en) * | 2016-09-15 | 2020-04-29 | Google LLC | Capping layer for reducing ion mill damage |
-
1984
- 1984-07-27 JP JP15558384A patent/JPS6135577A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6135577A (ja) | 1986-02-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |