JPH08340133A - Contact structure between superconductive layers and method of manufacturing the same - Google Patents

Contact structure between superconductive layers and method of manufacturing the same

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JPH08340133A
JPH08340133A JP7142841A JP14284195A JPH08340133A JP H08340133 A JPH08340133 A JP H08340133A JP 7142841 A JP7142841 A JP 7142841A JP 14284195 A JP14284195 A JP 14284195A JP H08340133 A JPH08340133 A JP H08340133A
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superconducting
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superconducting layer
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Abstract

PURPOSE: To provide the title contact structure between superconductive layers and method of manufacturing the same capable of realizing the reduction of the contact area of said contact structure using edge junction step. CONSTITUTION: The first superconductive layer 11 is processed by ion beam edging step making beam incident angle of 30 deg. so as to form an edge 16 making a gentle oblique angle of 7 deg.' and another edge 17 making a steep oblique angle of 30 deg.. In such a constitution, an edge junction part 18, i.e., the Josephson coupling made of the first superconductive layer 11 and the second superconductive layer 12 loosely coupled with each other is composed in the edge 16 through the intermediary of a tunnel barrier 15. Likewise, in the edge 17, another edge junction part 19 made of the first superconductive layer 11 and the second conductive layer 12 coupled with each other is composed, however, due to the steep oblique angle in the edge 17, the coverage of the first superdonductive layer 11 by the tunnel barrier 15 is made narrower thereby enabling excellent contact part to be composed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は超伝導層間のコンタクト
構造及びその製造方法に係り、特に高温超伝導体を用い
た回路における高温超伝導層同士のコンタクトの構造と
その製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a contact structure between superconducting layers and a method of manufacturing the same, and more particularly to a structure of a contact between high-temperature superconducting layers in a circuit using a high-temperature superconductor and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より知られている多層構造を有する
高温超伝導回路における高温超伝導層間のコンタクト構
造としては、層間絶縁層にコンタクトホールを開けて行
うことが一般的である(例えば、アプライド・フィジッ
クス・レターズ、第59巻第3051頁、1991)。
2. Description of the Related Art As a contact structure between high-temperature superconducting layers in a conventionally known high-temperature superconducting circuit having a multi-layer structure, it is general to form a contact hole in an interlayer insulating layer (for example, an applied structure). Physics Letters, Vol. 59, p. 3051, 1991).

【0003】図4はこの従来の高温超伝導層間のコンタ
クト構造の一例の断面図を示す。同図に示すように、基
板10上の第1の超伝導層11と第2の超伝導層12が
層間絶縁層13を挟んだ構造を有しているが、第1の超
伝導層11と第2の超伝導層12間の超伝導コンタクト
は、層間絶縁層13にコンタクトホール14を開け、そ
こで第1の超伝導層11と第2の超伝導層12を直接接
触させることにより行っている。
FIG. 4 is a sectional view showing an example of the conventional contact structure between high temperature superconducting layers. As shown in FIG. 1, the first superconducting layer 11 and the second superconducting layer 12 on the substrate 10 have a structure in which an interlayer insulating layer 13 is interposed. The superconducting contact between the second superconducting layers 12 is performed by opening a contact hole 14 in the interlayer insulating layer 13 and then bringing the first superconducting layer 11 and the second superconducting layer 12 into direct contact therewith. .

【0004】また、従来より図5の断面図に示すよう
に、コンタクトホールを第1の超伝導層11を含む深さ
に開け、第1の超伝導層11のエッジの傾斜面を用いて
コンタクトをとる方法が提案されている(特開平2−7
7177号公報)。すなわち、この従来のコンタクト構
造によれば、図5に示すように、ab面内に伸びた酸化
物超伝導層配線内に設けられた電気的コンタクト部にお
いて、コンタクトホール14を層間絶縁層12と第1の
超伝導層11に開け、第1の超伝導層11のab面に対
して斜めに切断された面で第2の超伝導層12を接触さ
せた構造である。
Further, conventionally, as shown in the sectional view of FIG. 5, a contact hole is formed at a depth including the first superconducting layer 11, and a contact is made by using an inclined surface of the edge of the first superconducting layer 11. Has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2-7)
No. 7177). That is, according to this conventional contact structure, as shown in FIG. 5, in the electrical contact portion provided in the oxide superconducting layer wiring extending in the ab plane, the contact hole 14 and the interlayer insulating layer 12 are formed. This is a structure in which the first superconducting layer 11 is opened, and the second superconducting layer 12 is brought into contact with the ab plane of the first superconducting layer 11 at a plane obliquely cut.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の従来
のコンタクト構造では、コンタクトホールのパターニン
グ工程と加工工程とが少なくとも必要であり、プロセス
が煩雑である。
However, the above conventional contact structure requires at least a contact hole patterning step and a processing step, and the process is complicated.

【0006】高温超伝導回路ではエッジ接合と呼ばれる
ジョセフソン接合がよく用いられる。図6はこのエッジ
接合の断面図を示す。同図に示すように、このエッジ接
合は下部電極21をその上の層間絶縁層23と共に加工
し、下部電極21のエッジ24を露出させ、このエッジ
24に常伝導体又は絶縁体からなるトンネルバリア25
を介して上部電極22を形成し、下部電極21と上部電
極22との間でジョセフソン効果を生ぜしめるタイプの
ジョセフソン接合である。
In a high-temperature superconducting circuit, a Josephson junction called an edge junction is often used. FIG. 6 shows a cross-sectional view of this edge bond. As shown in the figure, this edge junction processes the lower electrode 21 together with the interlayer insulating layer 23 thereabove to expose the edge 24 of the lower electrode 21, and at this edge 24, a tunnel barrier made of a normal conductor or an insulator is formed. 25
It is a Josephson junction of a type in which the upper electrode 22 is formed via the and the Josephson effect is generated between the lower electrode 21 and the upper electrode 22.

【0007】このエッジ接合を用いた回路においても、
下部電極21と上部電極22を超伝導ショートさせるコ
ンタクトが必要になる場合がある。この場合、下部電極
21と上部電極22は同一平面上にあるため、下部電極
21と上部電極22とのコンタクトにおいて図4及び図
5に示した従来のコンタクト構造におけるコンタクトホ
ール14を必ずしも設ける必要がないという特長があ
る。
Even in a circuit using this edge joining,
In some cases, a contact for superconducting a short circuit between the lower electrode 21 and the upper electrode 22 is required. In this case, since the lower electrode 21 and the upper electrode 22 are on the same plane, the contact between the lower electrode 21 and the upper electrode 22 must necessarily be provided with the contact hole 14 in the conventional contact structure shown in FIGS. There is a feature that there is no.

【0008】しかし、通常トンネルバリア25界面の汚
染を防止する目的で、トンネルバリア25と上部電極2
2は連続成膜、連続加工するため、下部電極21と上部
電極22との間にトンネルバリア25が存在し、平面上
のコンタクトや緩やかな斜面上でのコンタクトでは、ト
ンネルバリア25のためにコンタクトの臨界電流密度は
非常に小さくなり、必要とする程度の臨界電流密度を得
るためには、広いコンタクト面積が必要になる。
However, in order to prevent contamination at the interface of the tunnel barrier 25, the tunnel barrier 25 and the upper electrode 2 are usually used.
2 has continuous film formation and continuous processing, and therefore a tunnel barrier 25 exists between the lower electrode 21 and the upper electrode 22, and a contact for the tunnel barrier 25 is made in the case of a contact on a plane or a contact on a gentle slope. The critical current density is extremely small, and a wide contact area is required to obtain the required critical current density.

【0009】また、図5に示すコンタクトホール14の
斜面が急峻であると、コンタクトホール14に導入され
る部分の第2の超伝導層12の超伝導特性が低下し、結
果としてコンタクトホール14での臨界電流密度が減少
する。従って、この場合にも広いコンタクト面積が必要
になる。高温超伝導集積回路はインダクタンスを可能な
限り小さくしなければならない場合が多く、このため上
記の広いコンタクト面積の必要性は回路構成上重大な問
題となる。
If the slope of contact hole 14 shown in FIG. 5 is steep, the superconducting characteristics of second superconducting layer 12 at the portion introduced into contact hole 14 are reduced, and as a result, contact hole 14 Critical current density decreases. Therefore, also in this case, a large contact area is required. In many cases, high-temperature superconducting integrated circuits must have as small an inductance as possible, which makes the above-mentioned need for a large contact area a serious problem in circuit construction.

【0010】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
エッジ接合を用いた超伝導層間のコンタクト構造のコン
タクト面積の縮小及びプロセスの簡略化を実現し得る超
伝導層間のコンタクト構造及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points,
An object of the present invention is to provide a contact structure between superconducting layers and a method for manufacturing the same, which can reduce the contact area of the contact structure between the superconducting layers using the edge junction and simplify the process.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、第1の超伝導層に形成された第1のエッジ
上に、常伝導体若しくは絶縁体からなるトンネルバリア
を介して第2の超伝導層が結合されたエッジ接合を有す
ると共に、エッジ接合を構成する第1のエッジよりも急
峻な傾斜角を有する第2のエッジを第1の超伝導層に形
成し、第2のエッジ上に第2の超伝導層を配置したもの
である。
In order to achieve the above object, the present invention achieves the above object by providing a first superconducting layer formed on a first edge with a tunnel barrier made of a normal conductor or an insulator. Forming a second edge in the first superconducting layer, the second superconducting layer having a bonded edge junction, and a second edge having a steeper inclination angle than the first edge forming the edge junction; On the edge of the second superconducting layer.

【0012】また、本発明は第1及び第2のエッジは、
それぞれ第1の超伝導層の反対側面に形成されているこ
とを特徴とする。
Further, according to the present invention, the first and second edges are:
It is characterized in that each is formed on the opposite side of the first superconducting layer.

【0013】更に、本発明は第2のエッジ上のトンネル
バリアの膜厚を、第1のエッジ上のトンネルバリアの膜
厚よりも薄く形成されているように構成したものであ
る。
Further, the present invention is configured such that the film thickness of the tunnel barrier on the second edge is formed thinner than the film thickness of the tunnel barrier on the first edge.

【0014】また、請求項4記載の発明になるコンタク
ト構造の製造方法は、基板上に第1の超伝導層と層間絶
縁層とが順次に積層され、かつ、層間絶縁層上の所定領
域にレジストマスクが形成された基板を固定した状態
で、斜め上方からイオンビームを照射してイオンビーム
エッチングを行い、層間絶縁層及び第1の超伝導層上に
それぞれ互いに異なる傾斜の第1及び第2のエッジを形
成する第1の工程と、第1の工程により形成された第1
及び第2のエッジと層間絶縁層上に常伝導体若しくは絶
縁体からなるトンネルバリア層及び第2の超伝導層を連
続成膜する第2の工程と、第1及び第2のエッジを少な
くとも含む部分にトンネルバリア層及び第2の超伝導層
が配置されるよう連続加工を施す第3の工程とを含むよ
うにしたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a contact structure, a first superconducting layer and an interlayer insulating layer are sequentially laminated on a substrate, and a first superconducting layer and an interlayer insulating layer are formed in a predetermined region on the interlayer insulating layer. With the substrate on which the resist mask is formed being fixed, ion beam irradiation is performed by irradiating an ion beam from obliquely above, and the first and second layers having different inclinations from each other are formed on the interlayer insulating layer and the first superconducting layer. A first step of forming the edge of the first and the first step formed by the first step
And a second step of continuously forming a tunnel barrier layer and a second superconducting layer made of a normal conductor or an insulator on the second edge and the interlayer insulating layer; and at least the first and second edges. And a third step of performing continuous processing so that the tunnel barrier layer and the second superconducting layer are arranged in the portion.

【0015】ここで、上記第2の工程は、第1及び第2
のエッジのうち急峻な傾斜の方の第2のエッジに成長す
るトンネルバリアの膜厚が、緩やかな傾斜の方の第1の
エッジに成長するトンネルバリアの膜厚よりも薄くなる
方向に基板の角度を調整してトンネルバリアの成長を行
うことが、急峻な傾斜の第2のエッジ上のトンネルバリ
アの膜厚をより薄くできる点で望ましい。
Here, the second step includes the first and second steps.
Of the substrate in such a direction that the thickness of the tunnel barrier growing on the second edge of the steeply inclined edge becomes smaller than the thickness of the tunnel barrier growing on the first edge of the gentle slope. Adjusting the angle to grow the tunnel barrier is desirable in that the thickness of the tunnel barrier on the steeply inclined second edge can be reduced.

【0016】[0016]

【作用】エッジ接合の下部電極と上部電極のコンタクト
の場合、平面上又は緩やかな斜面上でのコンタクトでは
間にトンネルバリアが存在するため、コンタクトの臨界
電流密度はエッジ接合と同程度又はそれ以下になる。し
かし、エッジ接合を構成するエッジより傾斜が急峻な面
で下部電極と上部電極とがコンタクトする場合、トンネ
ルバリアは通常50nm以下であり、典型的な下部電極
の膜厚300nmに比べて十分に薄いため、トンネルバ
リアによる下部電極表面の被覆性はエッジ接合部に比べ
て低下する。
[Function] In the case of the contact between the lower electrode and the upper electrode of the edge junction, there is a tunnel barrier between the contacts on the plane or on the gentle slope, so that the critical current density of the contact is equal to or lower than that of the edge junction. become. However, when the lower electrode and the upper electrode are in contact with each other on a surface having a steeper slope than the edge forming the edge junction, the tunnel barrier is usually 50 nm or less, which is sufficiently thinner than the typical thickness of the lower electrode of 300 nm. Therefore, the coverage of the lower electrode surface with the tunnel barrier is lower than that of the edge junction.

【0017】このため、部分的に下部電極と上部電極が
直接接触する場所やトンネルバリアが他の部分より薄い
場所が発生する。高温超伝導層同士が完全にバリア無し
に結合した場合の臨界電流密度はエッジ接合の臨界電流
密度の100〜1000倍にも達する。従って、これら
の部分ではコンタクトの臨界電流密度は飛躍的に増加す
る。
For this reason, there are places where the lower electrode and the upper electrode are in direct contact with each other and where the tunnel barrier is thinner than other parts. The critical current density when the high-temperature superconducting layers are completely bonded without a barrier reaches 100 to 1000 times the critical current density of the edge junction. Therefore, the critical current density of the contact increases dramatically in these portions.

【0018】請求項1記載の発明では、エッジ接合を構
成する第1のエッジよりも急峻な傾斜角を有する第2の
エッジを第1の超伝導層に形成し、第2のエッジ上に第
2の超伝導層を配置するようにしたため、第1の超伝導
層の第2のエッジ上の第2の超伝導層とのコンタクト部
分ではコンタクトの臨界電流密度は飛躍的に増加させる
ことができる。
According to the first aspect of the present invention, a second edge having a steeper inclination angle than the first edge forming the edge junction is formed in the first superconducting layer, and the second edge is formed on the second edge. Since the two superconducting layers are arranged, the critical current density of the contact can be dramatically increased at the contact portion with the second superconducting layer on the second edge of the first superconducting layer. .

【0019】また、エッジ接合においては図6に示すよ
うに、基板20上に下部電極21が設けられ、更に下部
電極21上に層間絶縁層23が設けられ、これらに形成
された緩やかなエッジ24上にトンネルバリア25を介
して上部電極22が形成された構成であり、下部電極2
1と上部電極22とは同一平面上にある。このため、従
来のコンタクト構造のようなコンタクトホールを設ける
必要がなく、エッジ接合部と同様に下部電極21のエッ
ジ24上に上部電極22を配置することでコンタクトを
形成できる。この際、コンタクト部になるエッジの斜面
がエッジ接合部の斜面より急峻であれば、上記の効果が
期待できる。
In the edge joining, as shown in FIG. 6, a lower electrode 21 is provided on a substrate 20, an interlayer insulating layer 23 is further provided on the lower electrode 21, and a gentle edge 24 formed on these is formed. The upper electrode 22 is formed on the upper surface of the lower electrode 2 with a tunnel barrier 25 interposed therebetween.
1 and the upper electrode 22 are on the same plane. Therefore, there is no need to provide a contact hole as in the conventional contact structure, and a contact can be formed by arranging the upper electrode 22 on the edge 24 of the lower electrode 21 as in the case of the edge junction. At this time, if the slope of the edge serving as the contact portion is steeper than the slope of the edge joint, the above effect can be expected.

【0020】図6に示したエッジ接合の作成において
は、基板20を固定した状態でイオンビームを斜めから
照射して下部電極21の高温超伝導薄膜をエッチング
し、所望の傾斜を持ったエッジを形成する。図3はこの
ときのイオンビーム入射角と代表的な高温超伝導体であ
るイットリウム・バリウム・銅酸化物
In the formation of the edge junction shown in FIG. 6, the high temperature superconducting thin film of the lower electrode 21 is etched by obliquely irradiating the ion beam with the substrate 20 fixed, and an edge having a desired inclination is formed. Form. Fig. 3 shows the incident angle of the ion beam and the typical high-temperature superconductor, yttrium, barium, and copper oxide.

【0021】[0021]

【外1】 以下「YBCO」と記す)に実際に形成されるエッジの
傾斜角との関係を示す。
[Outside 1] The relationship with the inclination angle of the edge actually formed is shown in "YBCO" below.

【0022】図3の角度は基板から測定した角度であ
り、基板の法線方向が90°である。丸印の特性Iはエ
ッジがレジストマスクによってイオンビームから影にな
る側の傾斜角であり、比較的緩やかな傾斜角が得られる
ことからエッジ接合はこちら側のエッジに形成される。
一方、四角印の特性IIはその反対側のレジストマスクに
よってイオンビームから隠されないエッジの傾斜角であ
る。典型的な場合、エッジ接合部にはイオンビーム入射
角30°の場合のエッジ傾斜角7°の特性IIが用いられ
る。このとき、反対側(特性I)の傾斜角は約30°と
なり、エッジ接合部と比べて急峻である。
The angle shown in FIG. 3 is an angle measured from the substrate, and the normal direction of the substrate is 90 °. The characteristic I indicated by a circle is the inclination angle on the side where the edge is shaded by the resist mask from the ion beam. Since a relatively gentle inclination angle is obtained, the edge junction is formed on this side edge.
On the other hand, the characteristic II of the square mark is the inclination angle of the edge that is not hidden from the ion beam by the resist mask on the opposite side. In the typical case, the characteristic II of the edge inclination angle of 7 ° at the ion beam incident angle of 30 ° is used for the edge junction. At this time, the inclination angle on the opposite side (characteristic I) is about 30 °, which is steeper than that at the edge joint.

【0023】また、コンタクトを構成するエッジにエッ
ジ接合を構成するエッジよりトンネルバリアが薄く成長
する方向に基板角度を調整し、トンネルバリアの成長を
行うことにより、コンタクト部での下部電極に対するト
ンネルバリアの被覆性を一層低下させることができる。
Further, by adjusting the substrate angle in a direction in which the tunnel barrier grows thinner than the edge forming the edge junction with the edge forming the contact, and growing the tunnel barrier, the tunnel barrier to the lower electrode at the contact portion is formed. Can be further reduced.

【0024】以上のことから、エッジ接合を有する回路
ではエッジ接合部と反対面のより急峻なエッジ上にコン
タクトを形成することやトンネルバリア成膜時の基板角
度を調整することで、下部電極上のトンネルバリアの被
覆性を低下させることができ、臨界電流密度が高いより
優れた超伝導コンタクトがコンタクトホールを設けるこ
となしに得られる。
From the above, in a circuit having an edge junction, by forming a contact on a steeper edge opposite to the edge junction and adjusting a substrate angle at the time of forming a tunnel barrier, the lower electrode And the superior superconducting contact having a high critical current density can be obtained without providing a contact hole.

【0025】[0025]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面と共に説
明する。図1は本発明になる超伝導層間のコンタクト構
造の一実施例の断面図を示す。基板10上にエッジ接合
の下部電極である第1の超伝導層11が300nmの膜
厚で形成されている。第1の超伝導層11は、ビーム入
射角30°のイオンビームエッチングで加工され、図
中、左側に傾斜角7°の緩やかなエッジ16が形成さ
れ、右側に傾斜角30°の急峻なエッジ17が形成され
ている。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a contact structure between superconducting layers according to the present invention. A first superconducting layer 11 which is a lower electrode of an edge junction is formed on a substrate 10 to a thickness of 300 nm. The first superconducting layer 11 is processed by ion beam etching at a beam incident angle of 30 °, in which a gentle edge 16 with an inclination angle of 7 ° is formed on the left side and a steep edge with an inclination angle of 30 ° on the right side. 17 are formed.

【0026】それぞれのエッジ16及び17上には平坦
部での膜厚が20nmであるトンネルバリア15を介し
てエッジ接合の上部電極である第2の超伝導層12が4
00nmの膜厚で形成されている。また、第1の超伝導
層11上には層間絶縁層13が形成されている。ここ
で、第1及び第2の超伝導層11及び12は、YBCO
であり、基板10と層間絶縁層13はチタン酸ストロン
チウム(SrTiO、以下、「STO」と記す)であ
る。また、トンネルバリア15はプラセオジウム・バリ
ウム・銅酸化物
A second superconducting layer 12 which is an upper electrode of an edge junction is formed on each edge 16 and 17 through a tunnel barrier 15 having a film thickness of 20 nm in a flat portion.
It is formed with a film thickness of 00 nm. Further, the interlayer insulating layer 13 is formed on the first superconducting layer 11. Here, the first and second superconducting layers 11 and 12 are made of YBCO
The substrate 10 and the interlayer insulating layer 13 are made of strontium titanate (SrTiO 3 , hereinafter, referred to as “STO”). The tunnel barrier 15 is made of praseodymium / barium / copper oxide

【0027】[0027]

【外2】 であるが、ノーマルのYBCO等の他の常伝導体やST
O等の絶縁体を用いることもできる。
[Outside 2] However, other normal conductors such as normal YBCO and ST
An insulator such as O can also be used.

【0028】エッジ16にはトンネルバリア15を介し
て第1の超伝導層11と第2の超伝導層12が緩く結合
したエッジ接合部18、すなわちジョセフソン接合が構
成されている。一方、エッジ17にもトンネルバリア1
5を介して第1の超伝導層11と第2の超伝導層12が
結合したエッジ接合部19、すなわちジョセフソン接合
が構成されているが、これらはエッジ17の傾斜が急峻
であるため、トンネルバリア15による第1の超伝導層
11の被覆性が低く、第1の超伝導層11と第2の超伝
導層12との間の超伝導臨界電流密度はエッジ接合部1
8に比べてずっと大きくなる。このため、エッジ接合部
19は良好なコンタクト部を構成することとなる。
The edge 16 has an edge junction 18 in which the first superconducting layer 11 and the second superconducting layer 12 are loosely coupled via the tunnel barrier 15, that is, a Josephson junction. On the other hand, the tunnel barrier 1 is also on the edge 17.
An edge junction 19 in which the first superconducting layer 11 and the second superconducting layer 12 are coupled via the junction 5, ie, a Josephson junction, is formed. The coverage of the first superconducting layer 11 by the tunnel barrier 15 is low, and the superconducting critical current density between the first superconducting layer 11 and the second superconducting layer 12 is
It is much larger than 8. Therefore, the edge joint portion 19 constitutes a good contact portion.

【0029】次に、本発明になる超伝導層間のコンタク
ト構造の製造方法について説明する。図2は本発明にな
る超伝導層間のコンタクト構造の製造方法の一実施例の
工程説明図を示す。本実施例では、図2(a)におい
て、STOからなる基板10上に、YBCOからなる第
1の超伝導層11とSTOからなる層間絶縁層13がそ
れぞれ300nmの膜厚で積層され、更に層間絶縁層1
3上の所定領域にレジストマスク30が設けられてい
る。
Next, a method of manufacturing the contact structure between the superconducting layers according to the present invention will be described. FIG. 2 is a process explanatory view of one embodiment of a method for manufacturing a contact structure between superconducting layers according to the present invention. In this embodiment, in FIG. 2A, a first superconducting layer 11 made of YBCO and an interlayer insulating layer 13 made of STO are respectively laminated on a substrate 10 made of STO to a thickness of 300 nm. Insulation layer 1
A resist mask 30 is provided in a predetermined area on the substrate 3.

【0030】この構成の基板10を固定した状態で、イ
オンビーム入射角30°の条件で図2(a)に示す如
く、例えばアルゴン(Ar)イオンビーム31を照射す
ると、イオンビーム31がレジストマスク30を介さず
に直接衝突する層間絶縁層13とその下の第1の超伝導
層11は、図2(b)に示すように衝突時の衝撃により
削り取られて急峻な(傾斜角30°)エッジ17が形成
される。
When the substrate 10 having this structure is fixed and, for example, an argon (Ar) ion beam 31 is irradiated under the condition of an ion beam incident angle of 30 ° as shown in FIG. The interlayer insulating layer 13 that directly collides without passing through the first superconducting layer 11 and the first superconducting layer 11 thereunder are scraped off by the impact at the time of the collision as shown in FIG. An edge 17 is formed.

【0031】一方、レジストマスク30の影になる部分
にはレジストマスク30の存在により、層間絶縁層13
とその下の第1の超伝導層11には、図2(b)に示す
ように緩やかな(傾斜角7°)エッジ16が形成され
る。
On the other hand, due to the existence of the resist mask 30, the interlayer insulating layer 13 is formed in the shadow of the resist mask 30.
As shown in FIG. 2B, a gentle (sloping angle 7 °) edge 16 is formed in the first superconducting layer 11 thereunder.

【0032】続いて、公知の手段によりレジストマスク
30を除去した後、蒸着等により平坦部での膜厚が20
nmであるトンネルバリア15及び平坦部での膜厚が4
00nmである第2の超伝導層12を連続成膜する。そ
の後、図2(c)に示すように、イオンビームエッチン
グにより第2の超伝導層12及びトンネルバリア15を
連続加工する。
Subsequently, after the resist mask 30 is removed by a known means, the thickness of the flat portion is reduced to 20 by vapor deposition or the like.
The thickness of the tunnel barrier 15 and the flat portion is 4 nm.
A second superconducting layer 12 having a thickness of 00 nm is continuously formed. Then, as shown in FIG. 2C, the second superconducting layer 12 and the tunnel barrier 15 are continuously processed by ion beam etching.

【0033】このとき、緩やかなエッジ16上では第1
の超伝導層11と第2の超伝導層12との間にトンネル
バリア15が存在するため、エッジ接合部18が形成さ
れる。一方、エッジ接合部18を構成するエッジ16よ
り傾斜が急峻なエッジ17上では、第1の超伝導層11
と第2の超伝導層12の間のトンネルバリア15は20
nmと第1の超伝導層11の膜厚300nmに比べて十
分に薄いため、トンネルバリア15による表面の被覆性
は低下しており、よってエッジ17上には第1の超伝導
層11と第2の超伝導層12の間の臨界電流密度が大き
なコンタクト部19を形成できる。このようにして、図
1に示した断面構造のコンタクト構造が製造される。
At this time, the first on the gentle edge 16
Since the tunnel barrier 15 exists between the superconducting layer 11 and the second superconducting layer 12, the edge junction 18 is formed. On the other hand, on the edge 17 having a steeper slope than the edge 16 forming the edge junction 18, the first superconducting layer 11 is formed.
The tunnel barrier 15 between the second superconducting layer 12 and
nm and the film thickness of the first superconducting layer 11 is sufficiently smaller than 300 nm, the coverage of the surface by the tunnel barrier 15 is reduced, and therefore the first superconducting layer 11 and A contact portion 19 having a large critical current density between the two superconducting layers 12 can be formed. Thus, the contact structure having the cross-sectional structure shown in FIG. 1 is manufactured.

【0034】なお、トンネルバリア15の成膜時に基板
10を図2(b)中、例えば45°時計方向に回動する
と、エッジ接合部18となるエッジ16は蒸着源の方を
向くが、コンタクト部となるエッジ17は蒸着源から影
となるため、エッジ17上のトンネルバリア15の膜厚
はエッジ16上の膜厚よりも更に薄く成長させることが
でき、よって、エッジ17上でのトンネルバリア15に
よる第1の超伝導層11の被覆性を更に低下させること
ができる。このことにより、コンタクト部となるエッジ
接合部19での臨界電流密度は更に向上する。
When the substrate 10 is turned clockwise, for example, by 45 ° in FIG. 2B when the tunnel barrier 15 is formed, the edge 16 which becomes the edge joint portion 18 faces the evaporation source, but the contact Since the partial edge 17 is shaded from the vapor deposition source, the film thickness of the tunnel barrier 15 on the edge 17 can be made to be thinner than the film thickness on the edge 16, and thus the tunnel barrier on the edge 17 can be grown. The coverage of the first superconducting layer 11 with 15 can be further reduced. As a result, the critical current density at the edge junction 19 serving as a contact is further improved.

【0035】以上説明したように、本実施例によれば、
エッジ接合を用いた回路において、エッジ接合の反対側
にある急峻な斜面をコンタクト部として用いることがで
きる。また、本実施例はコンタクトホールを開口する必
要がないため、プロセスが簡単である。また、コンタク
トホールを設ける場合に比べてコンタクト面積を大幅に
縮小することができる。
As described above, according to this embodiment,
In the circuit using the edge junction, the steep slope on the opposite side of the edge junction can be used as the contact portion. In this embodiment, since it is not necessary to open a contact hole, the process is simple. Further, the contact area can be significantly reduced as compared with the case where a contact hole is provided.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第1の超伝導層に緩やかなエッジと急峻なエッジを形成
し、第1の超伝導層上に形成されるトンネルバリアの膜
厚を急峻なエッジ上で薄くできることから、急峻なエッ
ジ上でのトンネルバリアの被覆性を低下させることがで
き、よってこの急峻なエッジ上に臨界電流密度が高い優
れた第1及び第2の超伝導層間のコンタクト部を形成で
き、かつ、このコンタクト部をコンタクトホールを設け
ることなしに得られる。よって、本発明によれば、コン
タクトホールを用いる場合に比べてプロセスが簡単にな
り、また、コンタクト面積も縮小するため、回路の面積
も縮小でき、回路のインダクタンスも縮小できる。
As described above, according to the present invention,
A gentle edge and a steep edge are formed in the first superconducting layer, and the thickness of the tunnel barrier formed on the first superconducting layer can be reduced on the steep edge. The coverage of the tunnel barrier can be reduced, so that an excellent contact portion between the first and second superconducting layers having a high critical current density can be formed on the steep edge, and this contact portion is formed as a contact hole. Can be obtained without providing Therefore, according to the present invention, the process is simplified as compared with the case where a contact hole is used, and the contact area is reduced, so that the circuit area can be reduced and the circuit inductance can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の構造断面図である。FIG. 1 is a structural sectional view of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明製造方法の一実施例の工程説明図であ
る。
FIG. 2 is a process explanatory view of one embodiment of the production method of the present invention.

【図3】本発明の作用を説明するYBCOエッジ傾斜角
のイオンビーム入射角依存性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the dependence of the YBCO edge tilt angle on the ion beam incident angle for explaining the operation of the present invention.

【図4】従来の一例の構造断面図である。FIG. 4 is a structural cross-sectional view of an example of the related art.

【図5】従来の他の例の構造断面図である。FIG. 5 is a structural sectional view of another conventional example.

【図6】発明が解決すべき課題を説明するためのエッジ
接合の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of an edge joint for explaining a problem to be solved by the invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基板 11 第1の超伝導層 12 第2の超伝導層 13 層間絶縁層 15 トンネルバリア 16 緩やかなエッジ 17 急峻なエッジ 18 エッジ接合部 19 コンタクト部 30 レジストマスク 31 イオンビーム DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 11 1st superconducting layer 12 2nd superconducting layer 13 Interlayer insulating layer 15 Tunnel barrier 16 Gentle edge 17 Steep edge 18 Edge joining part 19 Contact part 30 Resist mask 31 Ion beam

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の超伝導層に形成された第1のエッ
ジ上に、常伝導体若しくは絶縁体からなるトンネルバリ
アを介して第2の超伝導層が結合されたエッジ接合を有
すると共に、前記エッジ接合を構成する前記第1のエッ
ジよりも急峻な傾斜角を有する第2のエッジを前記第1
の超伝導層に形成し、該第2のエッジ上に前記第2の超
伝導層を配置したことを特徴とする超伝導層間のコンタ
クト構造。
A first superconducting layer having an edge junction formed on a first edge formed on the first superconducting layer via a tunnel barrier made of a normal conductor or an insulator; A second edge having a steeper inclination angle than the first edge forming the edge junction is formed by the first edge.
And a second superconducting layer disposed on the second edge, the contact structure between the superconducting layers.
【請求項2】 前記第1及び第2のエッジは、それぞれ
前記第1の超伝導層の反対側面に形成されていることを
特徴とする請求項1記載の超伝導層間のコンタクト構
造。
2. A contact structure between superconducting layers according to claim 1, wherein said first and second edges are formed on opposite sides of said first superconducting layer, respectively.
【請求項3】 前記第2のエッジ上の前記トンネルバリ
アの膜厚は、前記第1のエッジ上の前記トンネルバリア
の膜厚よりも薄く形成されていることを特徴とする請求
項1記載の超伝導層間のコンタクト構造。
3. The tunnel barrier according to claim 1, wherein a thickness of the tunnel barrier on the second edge is smaller than a thickness of the tunnel barrier on the first edge. Contact structure between superconducting layers.
【請求項4】 基板上に第1の超伝導層と層間絶縁層と
が順次に積層され、かつ、該層間絶縁層上の所定領域に
レジストマスクが形成された前記基板を固定した状態
で、斜め上方からイオンビームを照射してイオンビーム
エッチングを行い、前記層間絶縁層及び前記第1の超伝
導層上にそれぞれ互いに異なる傾斜の第1及び第2のエ
ッジを形成する第1の工程と、 前記第1の工程により形成された前記第1及び第2のエ
ッジと前記層間絶縁層上に常伝導体若しくは絶縁体から
なるトンネルバリア層及び前記第2の超伝導層を連続成
膜する第2の工程と、 前記第1及び第2のエッジを少なくとも含む部分に前記
トンネルバリア層及び前記第2の超伝導層が配置される
よう連続加工を施す第3の工程とを含むことを特徴とす
る超伝導層間のコンタクト構造の製造方法。
4. A state in which a first superconducting layer and an interlayer insulating layer are sequentially laminated on a substrate, and the substrate on which a resist mask is formed in a predetermined region on the interlayer insulating layer is fixed, A first step of irradiating an ion beam from obliquely above to perform ion beam etching to form first and second edges having different inclinations on the interlayer insulating layer and the first superconducting layer, respectively. A second barrier layer formed of a normal conductor or an insulator and a second superconducting layer are continuously formed on the first and second edges formed in the first step and the interlayer insulating layer. And a third step of performing continuous processing so that the tunnel barrier layer and the second superconducting layer are arranged in a portion including at least the first and second edges. Contour between superconducting layers Manufacturing method of the door structure.
【請求項5】 前記第2の工程は、前記第1及び第2の
エッジのうち急峻な傾斜の方の前記第2のエッジに成長
する前記トンネルバリア層の膜厚が、緩やかな傾斜の方
の前記第1のエッジに成長する前記トンネルバリア層の
膜厚よりも薄くなる方向に前記基板の角度を調整して前
記トンネルバリア層の成長を行うことを特徴とする請求
項4記載の超伝導層間のコンタクト構造の製造方法。
5. The method according to claim 5, wherein the thickness of the tunnel barrier layer growing on the second edge of the first and second edges, which is steeply inclined, is gradually increased. 5. The superconducting device according to claim 4, wherein the growth of the tunnel barrier layer is performed by adjusting an angle of the substrate so as to be thinner than a film thickness of the tunnel barrier layer growing on the first edge. A method for manufacturing an interlayer contact structure.
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