JPH03165078A - コンタクト構造及びその製造方法 - Google Patents
コンタクト構造及びその製造方法Info
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- JPH03165078A JPH03165078A JP1305445A JP30544589A JPH03165078A JP H03165078 A JPH03165078 A JP H03165078A JP 1305445 A JP1305445 A JP 1305445A JP 30544589 A JP30544589 A JP 30544589A JP H03165078 A JPH03165078 A JP H03165078A
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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。
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
本発明は電気的特性に異方性のある酸化物超伝導体薄膜
と、常伝導体とのコンタクト構造及びその製造方法に関
するものであも 従来の技術 近年発見された酸化物超伝導体GL 液体窒素温度以
上の臨界温度を示すことにより、実用的価値が非常に大
きい材料であり、その電気筒 磁気的特性カミ その結
晶方位に強く依存する異方性を示すことが特徴であも しかしこれら酸化物超伝導体の応用に際して(よ外部回
路との接続が不可欠である戟 従来これらの酸化物超伝
導薄膜素子への電流端子、あるいは電圧端子となる他の
金属材料の接続に際して(よ電気的異方性について考慮
されていなかっ九発明が解決しようとする課題 酸化物超伝導体は 第3図に示すように層状ペロブスカ
イト構造と呼ばれる導伝性のCu−0の面6と、絶縁性
の薄膜が交互にC軸方向に積層した構造をとるた八 こ
のC軸方向の抵抗値it c軸に垂直に(Cu−0面
6方向に)測定した抵抗値よりかなり大きな値をとも また超伝導状態で最大流し得る零電圧電流(臨界電流)
Lc軸に゛垂直な方向で測定した場合と、C軸方向で測
定した場合でtL C軸方向で測定した値が非常に小
さなものとなる(C軸方向に超伝導状態で流せる電流が
小さい)。
と、常伝導体とのコンタクト構造及びその製造方法に関
するものであも 従来の技術 近年発見された酸化物超伝導体GL 液体窒素温度以
上の臨界温度を示すことにより、実用的価値が非常に大
きい材料であり、その電気筒 磁気的特性カミ その結
晶方位に強く依存する異方性を示すことが特徴であも しかしこれら酸化物超伝導体の応用に際して(よ外部回
路との接続が不可欠である戟 従来これらの酸化物超伝
導薄膜素子への電流端子、あるいは電圧端子となる他の
金属材料の接続に際して(よ電気的異方性について考慮
されていなかっ九発明が解決しようとする課題 酸化物超伝導体は 第3図に示すように層状ペロブスカ
イト構造と呼ばれる導伝性のCu−0の面6と、絶縁性
の薄膜が交互にC軸方向に積層した構造をとるた八 こ
のC軸方向の抵抗値it c軸に垂直に(Cu−0面
6方向に)測定した抵抗値よりかなり大きな値をとも また超伝導状態で最大流し得る零電圧電流(臨界電流)
Lc軸に゛垂直な方向で測定した場合と、C軸方向で測
定した場合でtL C軸方向で測定した値が非常に小
さなものとなる(C軸方向に超伝導状態で流せる電流が
小さい)。
つまり電気職 磁気的特性カミ その結晶方位に強く依
存する異方性を示す。
存する異方性を示す。
一人 一般に酸化物超伝導体薄膜を成膜する場合、第3
図に示すようなC軸配向した膜は比較的得られ易く、ま
た薄膜の面内に大きな零電圧電流が得られるた八 素子
動作の安定性の点からも有用であも ところがこの様なC軸配向した超伝導体薄膜に対し電極
を配線する場淑 従来は配向膜にAu、Ag等を真空蒸
着しており、第4図(a)に示すような接合面では 基
体2上の酸化物超伝導体薄膜1上に設けた金属電極4か
収 酸化物超伝導薄膜1のC軸方向に対し電流が流れて
おり、コンタクト抵抗は大きく、比較的小さな電流によ
って接合部分の超伝導状態がやぶれてしまったこの問題
点Cヨ コンタクト部分の面積に依存し素子を微細化
した場合に顕著になも そこで本発明は 接触抵抗が小さく、接合部分の臨界電
流値が大きなコンタクト構造を提供することを目的とす
も 課題を解決するための手段 本発明(よ 前記課題を解決するためのコンタクト構造
と、その製造方法であ4 すなわ板 少なくとも面内の一方向の臨界電流密度力文
面に垂直な方向の臨界電流密度より大きな値を持つ酸
化物超伝導体薄膜において、例えば第4図(b)のよう
に酸化物超伝導体薄膜1の断面に対し 金属電極4を接
触させ形成することを特徴とする、 超伝導体と常伝導
体のコンタクト構造である。
図に示すようなC軸配向した膜は比較的得られ易く、ま
た薄膜の面内に大きな零電圧電流が得られるた八 素子
動作の安定性の点からも有用であも ところがこの様なC軸配向した超伝導体薄膜に対し電極
を配線する場淑 従来は配向膜にAu、Ag等を真空蒸
着しており、第4図(a)に示すような接合面では 基
体2上の酸化物超伝導体薄膜1上に設けた金属電極4か
収 酸化物超伝導薄膜1のC軸方向に対し電流が流れて
おり、コンタクト抵抗は大きく、比較的小さな電流によ
って接合部分の超伝導状態がやぶれてしまったこの問題
点Cヨ コンタクト部分の面積に依存し素子を微細化
した場合に顕著になも そこで本発明は 接触抵抗が小さく、接合部分の臨界電
流値が大きなコンタクト構造を提供することを目的とす
も 課題を解決するための手段 本発明(よ 前記課題を解決するためのコンタクト構造
と、その製造方法であ4 すなわ板 少なくとも面内の一方向の臨界電流密度力文
面に垂直な方向の臨界電流密度より大きな値を持つ酸
化物超伝導体薄膜において、例えば第4図(b)のよう
に酸化物超伝導体薄膜1の断面に対し 金属電極4を接
触させ形成することを特徴とする、 超伝導体と常伝導
体のコンタクト構造である。
さらにこのコンタクト構造の製造方法(よ 酸化物超伝
導体薄膜の断面を、少なくとも酸化物超伝導体薄膜を有
する基板を破断することによる力χあるいは前記酸化物
超伝導薄膜を機械的に削ることにより形成すること、ま
たは酸化物超伝導体薄膜の断面を、物理的エツチング、
あるいは化学的エツチングによって形成することにより
達成できも 作用 発明者らL 少なくとも面内の一方向の臨界電流密度
カミ 面に垂直な方向の臨界電流密度より大きな値を持
つ酸化物超伝導体薄膜において、酸化物超伝導体薄膜の
断面に対し 金属電極を接触させ形成すると、薄膜表面
に金属電極を接触させた場合に比べ コンタクト抵抗が
小さく、接合の臨界電流密度も大きくなることを見いだ
した実施例 本発明は酸化物超伝導体薄膜の断面く 金属電極を接触
させた構造を有すも この電極の材料としてはAu、
Ag、 Pt、 Pd、 Cu、 AI、
Cr、Ta等が挙げられ 特に限定するものではなり
〜 特に 酸化物超伝導体薄膜とコンタクト構造を形成する
金属電極の材料カミ 少なくともAu、Ag、Pt、P
d、Cuのうち一つを含む合金とすると、いずれも良好
なオーミックコンタクトを形成でき、そのコンタクト抵
抗L txto−マΩ・cm”以下になム また コ
ンタクト接合の臨界電流密度もほぼ面内臨界電流密度に
近くなも一人 酸化物超伝導体薄膜にたいし ALCr
、Ta等を金属電極として用い直接コンタクトを形成す
ると、コンタクト抵抗が非常に大きくなるのに対し 酸
化物超伝導薄膜と金属電極の間に少なくともAu、Ag
、Pt、 Pd、Cuのうち一つを含む合金からなる
緩衝層を介し 他のA I。
導体薄膜の断面を、少なくとも酸化物超伝導体薄膜を有
する基板を破断することによる力χあるいは前記酸化物
超伝導薄膜を機械的に削ることにより形成すること、ま
たは酸化物超伝導体薄膜の断面を、物理的エツチング、
あるいは化学的エツチングによって形成することにより
達成できも 作用 発明者らL 少なくとも面内の一方向の臨界電流密度
カミ 面に垂直な方向の臨界電流密度より大きな値を持
つ酸化物超伝導体薄膜において、酸化物超伝導体薄膜の
断面に対し 金属電極を接触させ形成すると、薄膜表面
に金属電極を接触させた場合に比べ コンタクト抵抗が
小さく、接合の臨界電流密度も大きくなることを見いだ
した実施例 本発明は酸化物超伝導体薄膜の断面く 金属電極を接触
させた構造を有すも この電極の材料としてはAu、
Ag、 Pt、 Pd、 Cu、 AI、
Cr、Ta等が挙げられ 特に限定するものではなり
〜 特に 酸化物超伝導体薄膜とコンタクト構造を形成する
金属電極の材料カミ 少なくともAu、Ag、Pt、P
d、Cuのうち一つを含む合金とすると、いずれも良好
なオーミックコンタクトを形成でき、そのコンタクト抵
抗L txto−マΩ・cm”以下になム また コ
ンタクト接合の臨界電流密度もほぼ面内臨界電流密度に
近くなも一人 酸化物超伝導体薄膜にたいし ALCr
、Ta等を金属電極として用い直接コンタクトを形成す
ると、コンタクト抵抗が非常に大きくなるのに対し 酸
化物超伝導薄膜と金属電極の間に少なくともAu、Ag
、Pt、 Pd、Cuのうち一つを含む合金からなる
緩衝層を介し 他のA I。
Cr、Ta等の金属電極を接触させると、良好なオーミ
ックコンタクトを形成でき、そのコンタクト抵抗klx
lO−’Ω・cm”以下になも またコンタクト接合の
臨界電流密度もほぼ面内臨界電流密度に近くなる。
ックコンタクトを形成でき、そのコンタクト抵抗klx
lO−’Ω・cm”以下になも またコンタクト接合の
臨界電流密度もほぼ面内臨界電流密度に近くなる。
さらにこのコンタクト構造の製造方法として、酸化物超
伝導体薄膜の断面を、少なくとも基板の破翫 あるいは
前記酸化物超伝導薄膜を機械的に削ることにより形成す
ると、人 レジストなどの有機物の汚染のない断面を形
成でき、この断面に対し 前記コンタクト構造を形成す
ると良好なオーミックコンタクトを形成でき、そのコン
タクト抵抗5 1xlO−”Ω・cm”以下になも ま
たコンタクト接合の臨界電流密度もほぼ面内臨界電流密
度に近くなも また 酸化物超伝導体薄膜の断面を、少なくともイオン
ミリン久 スパッタエツチングなどの物理的エツチング
、あるいは反応性イオンエツチング等の化学的エツチン
グによって形成すると、微細加工が可能となり、単位面
積中に存在する断面を増加でき、コンタクト抵抗を低減
できもとくく イオンミリングなどへ 物理的エツチン
グでは被エツチング材料の構成元素に対するエツチング
レートの差が小さいた数 エツチング表面への不純物の
析出が少なく、清浄な断面が形成でき、良好なコンタク
ト構造を形成できも以下具体的実施例を挙げて、本発明
をより詳細に説明すも 具体的実施例 第1図は本発明の実施例を示す概略図であムまfMgo
基板を基体2に用(\ rfマグネトロンスパッタリン
グ法によって成膜した厚さ300nmのB i−8r−
Ca−Cu−0を酸化物超伝導体薄膜lとし九 この酸化物超伝導体薄膜1g&c軸配向しており、第3
図のように基板に対しCu −0面6が積層した構造を
とっていも この薄膜の面に垂直な方向の臨界電流密度
(表 面内の臨界電流密度にくらべ 1000分の1程
小さかっ九 第1図はこの薄膜を1.基体2ごと破断し その断面5
にAuを真空蒸着により成膜した金属電極4を設けたも
のの断面図を模式的に示していもこのコンタクト構造に
おいて、酸化物超伝導体薄膜lとAuの金属電極4は良
好なオーミックコンタクトを形成し そのコンタクト抵
抗Llx10−7Ω・am”以下であっ島 また コンタクト接合の臨界電流密度もほぼ面内臨界電
流密度に一致し九 第2図は第1図で用いたものと同じ酸化物超伝導体薄膜
1を用(\ この薄膜に対し ネガレジスト及び、Ar
イオンミリングによって、矩形のパターンをエツチング
し 断面5を形成したの板スパッタリングによって、p
tの緩衝層3及びAIの金属電極4を成膜したものであ
も このコンタクト構造の製造方法(よ コンタクトの形状
を任意にでき、また大きさも10μm”と小さくでき九 このコンタクト構造においてL 良好なオーミックコン
タクトを形成で叡 そのコンタクト抵抗k lXl0
−’Ω・cm”以下であったまた コンタクト接合の臨
界電流密度L はぼ面内臨界電流密度に近い値であっ九 なお本実施例の説明において(友 金属電極の材料とし
てAuを用いたが、Ag、PtS PdS cUでも有
効であり九 ざらへ 緩衝層の材料としてPtを用いた力tAu、A
g、Pd、Cuを用いても同様に有効であっ九 さらく 酸化物超伝導体薄膜の断面を形成するのく 基
板の破臥 イオンミリングを用いたカミ他の機械的に削
る方法 例えばダイアモンド絃カッターなどによっても
有効であり、また物理的エツチング方法であるスパッタ
エツチング、化学的エツチング方法である反応性プラズ
マエツチングによっても有効であった 発明の詳細 な説明したようへ 面内の一方向の臨界電流密度力文
面に垂直な方向の臨界電流密度より大きな値を持つ酸化
物超伝導体薄膜に対するコンタクト電極の形成方法とし
て、この酸化物超伝導体薄膜の断面に対し Au、A
gS PtS Pd、Cuのうち一つを含む合金よりな
る金属電極を接触させコンタクト構造を形成するき、薄
膜表面に金属電極を接触させた場合に比べ 良好なオー
ミックコンタクトを形成でき、そのコンタクト抵抗LI
XIO−’Ω・Cm”以下になることを見いだしたまた
コンタクト接合の臨界電流密度もほぼ面内臨界電流密
度に近くなることを見いだした また酸化物超伝導体薄
膜にたいし AIS Cr、Ta等を金属電極として用
い直接コンタクトを形成すると、コンタクト抵抗が非常
に大きくなるのに対し 酸化物超伝導薄膜と金属電極の
間に Au、Ag、Pt、Pd、Cuのうち一つを含む
合金からなる緩衝層を介し 他のAI、Cr、Ta等の
金属電極を接触させると、良好なオーミックコンタクト
を形成でき、そのコンタクト抵抗k lX10−7Ω
・0m11以下になることを見いだした また コンタ
クト接合の臨界電流密度もほぼ面内臨界電流密度に近く
なることを見いだしち酸化物超伝導体薄膜の応用のひと
つとしてジョセフソン素子などを構成要素とするエレク
トロニクス素子が考えられる力i 本発明のコンタクト
構造ζよ 超伝導素子と他の周辺回路をつなぐ要素技術
として、必要不可欠のものである。この点で本発明へ
超伝導応用に対する実用的効果は非常に犬である。
伝導体薄膜の断面を、少なくとも基板の破翫 あるいは
前記酸化物超伝導薄膜を機械的に削ることにより形成す
ると、人 レジストなどの有機物の汚染のない断面を形
成でき、この断面に対し 前記コンタクト構造を形成す
ると良好なオーミックコンタクトを形成でき、そのコン
タクト抵抗5 1xlO−”Ω・cm”以下になも ま
たコンタクト接合の臨界電流密度もほぼ面内臨界電流密
度に近くなも また 酸化物超伝導体薄膜の断面を、少なくともイオン
ミリン久 スパッタエツチングなどの物理的エツチング
、あるいは反応性イオンエツチング等の化学的エツチン
グによって形成すると、微細加工が可能となり、単位面
積中に存在する断面を増加でき、コンタクト抵抗を低減
できもとくく イオンミリングなどへ 物理的エツチン
グでは被エツチング材料の構成元素に対するエツチング
レートの差が小さいた数 エツチング表面への不純物の
析出が少なく、清浄な断面が形成でき、良好なコンタク
ト構造を形成できも以下具体的実施例を挙げて、本発明
をより詳細に説明すも 具体的実施例 第1図は本発明の実施例を示す概略図であムまfMgo
基板を基体2に用(\ rfマグネトロンスパッタリン
グ法によって成膜した厚さ300nmのB i−8r−
Ca−Cu−0を酸化物超伝導体薄膜lとし九 この酸化物超伝導体薄膜1g&c軸配向しており、第3
図のように基板に対しCu −0面6が積層した構造を
とっていも この薄膜の面に垂直な方向の臨界電流密度
(表 面内の臨界電流密度にくらべ 1000分の1程
小さかっ九 第1図はこの薄膜を1.基体2ごと破断し その断面5
にAuを真空蒸着により成膜した金属電極4を設けたも
のの断面図を模式的に示していもこのコンタクト構造に
おいて、酸化物超伝導体薄膜lとAuの金属電極4は良
好なオーミックコンタクトを形成し そのコンタクト抵
抗Llx10−7Ω・am”以下であっ島 また コンタクト接合の臨界電流密度もほぼ面内臨界電
流密度に一致し九 第2図は第1図で用いたものと同じ酸化物超伝導体薄膜
1を用(\ この薄膜に対し ネガレジスト及び、Ar
イオンミリングによって、矩形のパターンをエツチング
し 断面5を形成したの板スパッタリングによって、p
tの緩衝層3及びAIの金属電極4を成膜したものであ
も このコンタクト構造の製造方法(よ コンタクトの形状
を任意にでき、また大きさも10μm”と小さくでき九 このコンタクト構造においてL 良好なオーミックコン
タクトを形成で叡 そのコンタクト抵抗k lXl0
−’Ω・cm”以下であったまた コンタクト接合の臨
界電流密度L はぼ面内臨界電流密度に近い値であっ九 なお本実施例の説明において(友 金属電極の材料とし
てAuを用いたが、Ag、PtS PdS cUでも有
効であり九 ざらへ 緩衝層の材料としてPtを用いた力tAu、A
g、Pd、Cuを用いても同様に有効であっ九 さらく 酸化物超伝導体薄膜の断面を形成するのく 基
板の破臥 イオンミリングを用いたカミ他の機械的に削
る方法 例えばダイアモンド絃カッターなどによっても
有効であり、また物理的エツチング方法であるスパッタ
エツチング、化学的エツチング方法である反応性プラズ
マエツチングによっても有効であった 発明の詳細 な説明したようへ 面内の一方向の臨界電流密度力文
面に垂直な方向の臨界電流密度より大きな値を持つ酸化
物超伝導体薄膜に対するコンタクト電極の形成方法とし
て、この酸化物超伝導体薄膜の断面に対し Au、A
gS PtS Pd、Cuのうち一つを含む合金よりな
る金属電極を接触させコンタクト構造を形成するき、薄
膜表面に金属電極を接触させた場合に比べ 良好なオー
ミックコンタクトを形成でき、そのコンタクト抵抗LI
XIO−’Ω・Cm”以下になることを見いだしたまた
コンタクト接合の臨界電流密度もほぼ面内臨界電流密
度に近くなることを見いだした また酸化物超伝導体薄
膜にたいし AIS Cr、Ta等を金属電極として用
い直接コンタクトを形成すると、コンタクト抵抗が非常
に大きくなるのに対し 酸化物超伝導薄膜と金属電極の
間に Au、Ag、Pt、Pd、Cuのうち一つを含む
合金からなる緩衝層を介し 他のAI、Cr、Ta等の
金属電極を接触させると、良好なオーミックコンタクト
を形成でき、そのコンタクト抵抗k lX10−7Ω
・0m11以下になることを見いだした また コンタ
クト接合の臨界電流密度もほぼ面内臨界電流密度に近く
なることを見いだしち酸化物超伝導体薄膜の応用のひと
つとしてジョセフソン素子などを構成要素とするエレク
トロニクス素子が考えられる力i 本発明のコンタクト
構造ζよ 超伝導素子と他の周辺回路をつなぐ要素技術
として、必要不可欠のものである。この点で本発明へ
超伝導応用に対する実用的効果は非常に犬である。
施例の概略医 第3図はC軸配向酸化物超伝導体薄膜の
臨界電流密度の異方性を示す概略医 第4図(a)、
(b)はC軸配向酸化物超伝導体薄膜に対してコンタク
トを形成した際の各々従来の構成と本発明の構成との電
流分布図であも1・・・酸化物超伝導体薄膜 2・・・
基体3・・・緩衝層 4・・・金属電極 5・・・断献
6・・・Cu−0面
臨界電流密度の異方性を示す概略医 第4図(a)、
(b)はC軸配向酸化物超伝導体薄膜に対してコンタク
トを形成した際の各々従来の構成と本発明の構成との電
流分布図であも1・・・酸化物超伝導体薄膜 2・・・
基体3・・・緩衝層 4・・・金属電極 5・・・断献
6・・・Cu−0面
Claims (5)
- (1)少なくとも面内の一方向の臨界電流密度が、前記
面に垂直な方向の前記臨界電流密度より大きな値を持つ
酸化物超伝導体薄膜において、前記酸化物超伝導体薄膜
の断面に対し、金属電極を接触させ形成することを特徴
とするコンタクト構造。 - (2)金属電極の材料が、Au、Ag、Pt、Pd、C
uの内少なくとも一つを含む合金であることを特徴とす
る、請求項1記載のコンタクト構造。 - (3)酸化物超伝導体薄膜と金属電極の間にAu、Ag
、Pt、Pd、Cuの内少なくとも一つを含む合金から
なる緩衝層を介し、前記金属電極と接触させることを特
徴とする、請求項1記載のコンタクト構造。 - (4)酸化物超伝導体薄膜の断面形成が、少なくとも前
記酸化物超伝導体薄膜を形成した基板を破断することに
よるか、あるいは前記酸化物超伝導薄膜を機械的に削る
ことによるコンタクト構造の製造方法。 - (5)酸化物超伝導体薄膜の断面を、物理的エッチング
、あるいは化学的エッチングの何れかによって形成する
ことを特徴とする、コンタクト構造の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1305445A JPH03165078A (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | コンタクト構造及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1305445A JPH03165078A (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | コンタクト構造及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03165078A true JPH03165078A (ja) | 1991-07-17 |
Family
ID=17945228
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1305445A Pending JPH03165078A (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | コンタクト構造及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03165078A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5304817A (en) * | 1991-05-24 | 1994-04-19 | Nec Corporation | Superconductive circuit with film-layered josephson junction and process of fabrication thereof |
US20140079264A1 (en) * | 2012-09-15 | 2014-03-20 | Dei Headquarters, Inc. | Ruggedizied Sound System |
-
1989
- 1989-11-24 JP JP1305445A patent/JPH03165078A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5304817A (en) * | 1991-05-24 | 1994-04-19 | Nec Corporation | Superconductive circuit with film-layered josephson junction and process of fabrication thereof |
US20140079264A1 (en) * | 2012-09-15 | 2014-03-20 | Dei Headquarters, Inc. | Ruggedizied Sound System |
US9185478B2 (en) * | 2012-09-15 | 2015-11-10 | Definitive Technology, Llc | Ruggedized sound system |
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