JPH03228363A

JPH03228363A - 電子デバイス用抵抗体

Info

Publication number: JPH03228363A
Application number: JP2022166A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Yamamoto; 敬介山本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-02-02
Filing date: 1990-02-02
Publication date: 1991-10-09

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、ＨＥＭＴ、（Ｈｉｇｈ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　
ＭｏｂｉｌｉｔｙＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）　　ジョセフ
ソンコンピューター等で用いられる低温で動作するデバ
イスにおいて、安定なすなわち温度依存度の小さい電子
デバイス用抵抗体に関する。

［従来の技術］現在、スーパーコンピューター等では、スイッチング速
度が２００ｐｓ前後の高速論理ゲートが使用されつつあ
る。この高速素子の性能を生かすためには、論理ゲート
間の配線遅延の短縮とひずみの少ない高速信号伝送系が
要求される。かかる配線遅延の短縮のためには、装置を
高密度化し、配線長を短（している。

また、これらの問題を解決するために、消費電力の少な
いジョセフソン論理素子や、ＨＥＭＴ等が実用化されつ
つある。これらは、極低温あるいは液体窒素で冷却して
動作するものである。これらデバイスの抵抗体としては
、従来は、ジョセフソン素子ではＭｏやＡｕＩｎｚ等が
使われ、ＨＥＭＴ等では半導体中の不純物拡散によって
作製されていた。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記従来例では、低温冷却下で目的の抵
抗率を得るために、その抵抗率の温度依存性について考
慮しなければならなかった。即ち、抵抗体が金属であれ
ば、温度の減少とともに抵抗率は減少し、抵抗体が半導
体中の不純物拡散であれば、温度の減少とともに抵抗率
が増加する。このために、低温で動作させるデバイスに
おいては、あらかじめ抵抗体の温度関数を考慮した上で
のデバイス設計が必要であった。

さらに、抵抗体の温度依存性が大きいと、低温で動作中
に配線等の発熱部分が生じ、それはデバイス自体の僅か
な温度変化で発生し、その結果抵抗体の抵抗率が太き（
変化し、デバイスの誤動作につながる。

すなわち、本発明の目的とするところは、■、抵抗体の
温度依存性をあらかじめ考慮する必要がある点、 ■、抵抗体の温度依存性が大きいとデバイスの誤作動に
つながる点、といったような問題点を解消した、低温時における温度
依存性の小さな電子デバイス用抵抗体を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明の特徴と
するところは、半導体もしくは超伝導体を用いた電子デ
バイス用抵抗体の一部又は全部が、平均粒径２００Å以
下の金属微粒子凝集体から成ることにある。

また、上記金属微粒子として特に、パラジウム金属を用
いることをも特徴とするものである。

本発明者は、鋭意研究の結果、金属微粒子の凝集体、特
に、粒径２００Å以下のパラジウム微粒子においては、
低温領域でのその電気抵抗の温度依存、すなわち温度変
化に対する抵抗率の変化が殆んどないことを発見した。

また、微粒子にすることで、一般の抵抗体に比べて高抵
抗の設計ができ、さらには、その表面積が非常に大きい
ので、仮にこの抵抗体が発熱しても、その放熱面積が大
きいことにより急激な温度上昇も軽減できる。

なお、このような金属微粒子を作製するにあたっては、
粒径コントロールが容易で、１００Å以下でも再現性が
良好なガス中蒸発法、スパッタリング法等を用いること
ができる。

以上のような本発明の抵抗体を、ＨＥＭＴ、超伝導デバ
イス等の低温動作デバイスに用いると、優れた効果を発
揮することができる。

［実施例］以下、本発明の実施例を用いて、具体的に詳述する。

表１１糺１第１図は、本実施例に係る低温動作素子の断面を示す。

基板１として、表面を熱処理して酸化させたシリコン基
板を用いた。その基板１上に、パラジウム微粒子の堆積
体２を形成する。また、このパラジウム微粒子の抵抗率
を測定するための電極３を設ける。

かかるパラジウム微粒子の堆積は次のように行う。第２
図は、微粒子堆積用真空装置の一例を示す。この装置は
、微粒子生成室７．微粒子堆積室９およびこの２室を接
続する縮小拡大ノズル８を基本構成とし、６はＡｒガス
の導入系、　１１は排気系、５は微粒子生成室７に配置
された金属微粒子の蒸発源、４は基板１を設置して回転
する試料ステージである。また、１０は微粒子の堆積の
開始／終了を行って、堆積厚さを制御するためのシャッ
ターである。

かかる装置を用い、表面が熱酸化したシリコン基板１を
ステージ４にセットした後、排気系１１で装置内を真空
度１Ｏ−７Ｔｏｒｒ程度になるまで排気し、Ａｒガスを
微粒子生成室７に８０ＳＣ（１：Ｍ導入した。このとき
、微粒子生成室７の圧力は８　Ｘ　１Ｏ−２Ｔｏｒｒ、
微粒子堆積室９の圧力は３　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ、縮
小拡大ノズル８の径は５ｍｍφ、縮小拡大ノズル８とス
テージ４に設けた試料間の距離は２００　ｍｍとした。

次に、カーボン製るつぼ等の蒸発源５よりパラジウムを
蒸発させて生成した微粒子を、縮小拡大ノズル８より吹
き出させて試料４上に堆積させた。この時の粒径は１０
０〜４００人で、平均粒径は２００人であることが電界
電子放射形の走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）で確認さ
れた。尚、堆積厚は、約２＃Ｌｍに条件設定した。

このようにして作製した抵抗体に、第１図のように、通
常の真空蒸着によりＡｕ電極３を設けて、通常の４端子
法により電気抵抗を測定した。

かかる測定結果を第３図に示す。本図から明らかなよう
に、約３００に〜４．２にの範囲で抵抗率の変化が小さ
（、変動率もこの温度範囲で９％以下であった。

また、４．２に〜７７Ｋ（液体窒素沸点温度）領域にお
いては、抵抗の変動率は０．１％以下であった。

支血旦ユ本実施例では、２接合５ＱＵＩＤを作製した。第４図に
作製した２接合５ＱＵＩＤを示す。

１２は基板であり、その上に通常のリソグラフィーによ
り超伝導薄膜１３を作製し、次に、絶縁体１４を作製し
、トンネル酸化膜１５を形成後、超伝導体１６を作製し
た。その後、実施例１と同条件で、１７のパラジウム微
粒子の抵抗体を形成した。

このようにして作製した２接合５ＱＩＪＩＤを、液体Ｈ
ｅで冷却して素子の特性を測ったところ、充分にＳ／Ｎ
感度の高い５ＱＵＩＤができた。これは、抵抗体として
Ｍｏを用いたものより、かなり高いＳ／Ｎ感度であった
。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の電子デバイス用抵抗体に
よれば、低温時における温度変化に依存しない抵抗体を
実現できた。さらに、この抵抗体を用いた低温動作デバ
イスでは、雑音の少ない高感度の素子が形成できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る抵抗体の一実施例を示す模式的
断面図である。第２図は、微粒子の作製原理と堆積方法とを示すための
真空装置の概略図である。第３図は、パラジウム微粒子の温度−抵抗率曲線である
。第４図は、実施例２で作製した２接合５ＱＵＩＤの模式
図である。１．１２・・・基板　　　　　　１３・・・超伝導薄膜
２．１７・・・微粒子（抵抗体）１４・・・絶縁体３・
・・電極　　　　　　　１５・・・トンネル酸化膜４・
・・ステージ　　　　　１６・・・超伝導体５・・・蒸
発源６・・・導入ガス（Ａｒ）７・・・微粒子生成室８・・・微小拡大ノズル９・・・微粒子堆積室ｌＯ・・・シャッター１１・・・排気系

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体もしくは、超伝導体を用いた電子デバイス
に用いる抵抗体において、少なくともその一部が平均粒
径２００Å以下の金属微粒子凝集体からなることを特徴
とする電子デバイス用抵抗体。
（２）前記金属微粒子凝集体がパラジウム金属からなる
ことを特徴とする請求項１記載の電子デバイス用抵抗体
。