JPH1126824A - 超電導量子干渉素子 - Google Patents
超電導量子干渉素子Info
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- JPH1126824A JPH1126824A JP9179894A JP17989497A JPH1126824A JP H1126824 A JPH1126824 A JP H1126824A JP 9179894 A JP9179894 A JP 9179894A JP 17989497 A JP17989497 A JP 17989497A JP H1126824 A JPH1126824 A JP H1126824A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い測定の信頼性で正常に動作可能なＳＱＵ
ＩＤを提供すること。 【解決手段】 ＳＱＵＩＤ本体２４のジョセフソン接合
部２２ａ，ｂで挟まれた一側部分で検出コイル２０が直
接結合されたＳＱＵＩＤ１０はＳＱＵＩＤ本体２４にバ
イアス電流を流す第１及び第２の電流用電極２７ａ，
ｂ；出力電圧を取り出す第１及び第２の電圧用電極２９
ａ，ｂ；第１の電流用及び電圧用電極２７ａ，２９ａを
ＳＱＵＩＤ本体２４の一側部分で接続する第１の導体部
２６；並びに第２の電流用及び電圧用電極２７ｂ，２９
ｂをＳＱＵＩＤ本体２４の他側部分で接続する第２の導
体部３２を備え、第１の導体部２６一端部が一側部分の
中心でＳＱＵＩＤ本体２４と接続し、第１の電流用及び
電圧用電極２７ａ，２９ａが検出コイル２０外側に設け
られた第１の導体部２６他端部と接続し、第１の導体部
２６と検出コイル２０とが接続して交差し、量子干渉効
果が明瞭に維持される。
ＩＤを提供すること。 【解決手段】 ＳＱＵＩＤ本体２４のジョセフソン接合
部２２ａ，ｂで挟まれた一側部分で検出コイル２０が直
接結合されたＳＱＵＩＤ１０はＳＱＵＩＤ本体２４にバ
イアス電流を流す第１及び第２の電流用電極２７ａ，
ｂ；出力電圧を取り出す第１及び第２の電圧用電極２９
ａ，ｂ；第１の電流用及び電圧用電極２７ａ，２９ａを
ＳＱＵＩＤ本体２４の一側部分で接続する第１の導体部
２６；並びに第２の電流用及び電圧用電極２７ｂ，２９
ｂをＳＱＵＩＤ本体２４の他側部分で接続する第２の導
体部３２を備え、第１の導体部２６一端部が一側部分の
中心でＳＱＵＩＤ本体２４と接続し、第１の電流用及び
電圧用電極２７ａ，２９ａが検出コイル２０外側に設け
られた第１の導体部２６他端部と接続し、第１の導体部
２６と検出コイル２０とが接続して交差し、量子干渉効
果が明瞭に維持される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微小な磁場等を検
出するために用いられる超電導量子干渉素子(Supercond
ucting Quantum Interference Device；以下「ＳＱＵＩ
Ｄ」という）に関する。
出するために用いられる超電導量子干渉素子(Supercond
ucting Quantum Interference Device；以下「ＳＱＵＩ
Ｄ」という）に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導体は電磁気的に種々の特異的な性
質を有しているため、その用途は多岐にわたっている。
特に、エレクトロニクスの分野では、超電導体は、微小
な磁場等を検出することができるＳＱＵＩＤという形で
広く用いられている。ＳＱＵＩＤは、ジョセフソン接合
部が超電導体に介設されたＳＱＵＩＤ本体を備え、超電
導状態において量子化された磁束を、巨視的な量子力学
的干渉効果として観測することができるようになってい
る。
質を有しているため、その用途は多岐にわたっている。
特に、エレクトロニクスの分野では、超電導体は、微小
な磁場等を検出することができるＳＱＵＩＤという形で
広く用いられている。ＳＱＵＩＤは、ジョセフソン接合
部が超電導体に介設されたＳＱＵＩＤ本体を備え、超電
導状態において量子化された磁束を、巨視的な量子力学
的干渉効果として観測することができるようになってい
る。
【０００３】しかし、典型的なＳＱＵＩＤ本体は薄膜状
に形成され、数１０ｐＨ〜１００ｐＨ程度のインダクタ
ンスを有しており、また、その面積は０．０１ｍｍ2程
度と小さい。このため、ＳＱＵＩＤ本体単体では磁束を
高い感度で検出することができないので、ＳＱＵＩＤに
は、検出コイルを有する磁気結合回路部が付加され、Ｓ
ＱＵＩＤ本体に磁束信号を効率よく伝達することができ
るよう図っている。
に形成され、数１０ｐＨ〜１００ｐＨ程度のインダクタ
ンスを有しており、また、その面積は０．０１ｍｍ2程
度と小さい。このため、ＳＱＵＩＤ本体単体では磁束を
高い感度で検出することができないので、ＳＱＵＩＤに
は、検出コイルを有する磁気結合回路部が付加され、Ｓ
ＱＵＩＤ本体に磁束信号を効率よく伝達することができ
るよう図っている。
【０００４】磁気結合回路部の性能は、検出コイルで検
出した磁束に対してＳＱＵＩＤ本体に磁束信号が伝達さ
れる程度によって決まるが、その性能を向上させるた
め、検出コイルの大面積化を図った薄膜トランス形、マ
ルチループ形の磁気結合回路部が従来から開示されてい
る。
出した磁束に対してＳＱＵＩＤ本体に磁束信号が伝達さ
れる程度によって決まるが、その性能を向上させるた
め、検出コイルの大面積化を図った薄膜トランス形、マ
ルチループ形の磁気結合回路部が従来から開示されてい
る。
【０００５】薄膜トランス形では、大面積化が可能な検
出コイルが、入力コイルを介してＳＱＵＩＤ本体と磁気
的に結合している。マルチループ形では、検出コイルを
並列に接続することにより、検出面積を大きくすること
ができるようになっている。しかし、薄膜トランス型又
はマルチループ型のＳＱＵＩＤを作製するとき、超電導
体、絶縁体及び超電導体の順で構成される多層構造を形
成するため、多くの工程が必要とされる。
出コイルが、入力コイルを介してＳＱＵＩＤ本体と磁気
的に結合している。マルチループ形では、検出コイルを
並列に接続することにより、検出面積を大きくすること
ができるようになっている。しかし、薄膜トランス型又
はマルチループ型のＳＱＵＩＤを作製するとき、超電導
体、絶縁体及び超電導体の順で構成される多層構造を形
成するため、多くの工程が必要とされる。
【０００６】これらに対して、直接結合形と呼ばれてい
る磁気結合回路を有するＳＱＵＩＤが、アプライド・フ
ィジックス・レター(Appl.Phys.Lett.)，６３（１
６），２２７１頁（１９９３年）、アプライド・フィジ
ックス・レター，６７（５），７０９頁（１９９５
年）、及びアプライド・フィジックス・レター，６５
（２６），３３８０頁（１９９４年）に開示されてい
る。図３及び図４を参照すると、ＳＱＵＩＤ６０，８０
に備えられた直接結合形の磁気結合回路は、薄膜トラン
ス形のような入力コイルを介することなく、検出コイル
６２がＳＱＵＩＤ本体６４と磁気的に直接結合してい
る。直接結合形では、ＳＱＵＩＤ本体６４に磁束信号が
伝達される程度は低いものの、その磁気結合回路部を一
回の成膜プロセスでＳＱＵＩＤ本体６４とが同時に作製
されることができる。
る磁気結合回路を有するＳＱＵＩＤが、アプライド・フ
ィジックス・レター(Appl.Phys.Lett.)，６３（１
６），２２７１頁（１９９３年）、アプライド・フィジ
ックス・レター，６７（５），７０９頁（１９９５
年）、及びアプライド・フィジックス・レター，６５
（２６），３３８０頁（１９９４年）に開示されてい
る。図３及び図４を参照すると、ＳＱＵＩＤ６０，８０
に備えられた直接結合形の磁気結合回路は、薄膜トラン
ス形のような入力コイルを介することなく、検出コイル
６２がＳＱＵＩＤ本体６４と磁気的に直接結合してい
る。直接結合形では、ＳＱＵＩＤ本体６４に磁束信号が
伝達される程度は低いものの、その磁気結合回路部を一
回の成膜プロセスでＳＱＵＩＤ本体６４とが同時に作製
されることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図３に示したＳＱＵＩ
Ｄ６０を詳細に述べると、検出コイル６２とＳＱＵＩＤ
本体６４が形成された基板上６６には、導体部６８，７
０が形成され、それらの一端部がそれぞれＳＱＵＩＤ本
体６４と接続し、それらの他端部はそれぞれ分岐してい
る。導体部６８の分岐した一方の他端部及び導体部７０
の分岐した一方の他端部には、ＳＱＵＩＤ本体６０にバ
イアス電流を流すための電流用電極部６９ａ，６９ｂが
一体的に接続されている。また、導体部６８の分岐した
他方の他端部及び導体部７０の分岐した他方の他端部に
は、被測定磁束に応じた出力電圧を取り出すための電圧
用電極部７１ａ，７１ｂが一体的に接続されている。こ
のような電流用電極部６９ａ，６９ｂ及び電圧用電極部
７１ａ，７１ｂ上のそれぞれには、ボンディングパッド
７２ａ，７２ｂ，７４ａ，７４ｂが形成されている。基
板６６は、周縁部にボンディングパッド３６ａ，３６
ｂ，３８ａ，３８ｂが設けられたチップキャリア１２上
に載置されている。そして、基板６２上のボンディング
パッド７２ａ，７２ｂ，７４ａ，７４ｂが、チップキャ
リア１２上のボンディングパッド３６ａ，３６ｂ，３８
ａ，３８ｂに、電気伝導性に優れたリード線７６ａ，７
６ｂ，７８ａ，７８ｂを介して接続されている。これに
より、ＳＱＵＩＤ６０が外部と電気的に接続されて、Ｓ
ＱＵＩＤ本体２４にバイアス電流を流したり、ＳＱＵＩ
Ｄ本体２４で発生した電圧を取り出すことができる。
Ｄ６０を詳細に述べると、検出コイル６２とＳＱＵＩＤ
本体６４が形成された基板上６６には、導体部６８，７
０が形成され、それらの一端部がそれぞれＳＱＵＩＤ本
体６４と接続し、それらの他端部はそれぞれ分岐してい
る。導体部６８の分岐した一方の他端部及び導体部７０
の分岐した一方の他端部には、ＳＱＵＩＤ本体６０にバ
イアス電流を流すための電流用電極部６９ａ，６９ｂが
一体的に接続されている。また、導体部６８の分岐した
他方の他端部及び導体部７０の分岐した他方の他端部に
は、被測定磁束に応じた出力電圧を取り出すための電圧
用電極部７１ａ，７１ｂが一体的に接続されている。こ
のような電流用電極部６９ａ，６９ｂ及び電圧用電極部
７１ａ，７１ｂ上のそれぞれには、ボンディングパッド
７２ａ，７２ｂ，７４ａ，７４ｂが形成されている。基
板６６は、周縁部にボンディングパッド３６ａ，３６
ｂ，３８ａ，３８ｂが設けられたチップキャリア１２上
に載置されている。そして、基板６２上のボンディング
パッド７２ａ，７２ｂ，７４ａ，７４ｂが、チップキャ
リア１２上のボンディングパッド３６ａ，３６ｂ，３８
ａ，３８ｂに、電気伝導性に優れたリード線７６ａ，７
６ｂ，７８ａ，７８ｂを介して接続されている。これに
より、ＳＱＵＩＤ６０が外部と電気的に接続されて、Ｓ
ＱＵＩＤ本体２４にバイアス電流を流したり、ＳＱＵＩ
Ｄ本体２４で発生した電圧を取り出すことができる。
【０００８】しかし、かかる場合、ボンディングパッド
７２ａ，７２ｂは、検出コイル６２の内側にあるため、
リード線７６ａ，７６ｂは検出コイル６２をまたぐこと
となる。このため、リード線７６ａ，７６ｂが上方から
力を受けた場合、例えば、モールド装置により、ＳＱＵ
ＩＤ６０がパッケージ内に密封され外部雰囲気から遮断
される場合、リード線７６ａ，７６ｂが検出コイル６２
と接触することがあり、ＳＱＵＩＤ６０の正常な動作の
妨げとなるおそれがある。
７２ａ，７２ｂは、検出コイル６２の内側にあるため、
リード線７６ａ，７６ｂは検出コイル６２をまたぐこと
となる。このため、リード線７６ａ，７６ｂが上方から
力を受けた場合、例えば、モールド装置により、ＳＱＵ
ＩＤ６０がパッケージ内に密封され外部雰囲気から遮断
される場合、リード線７６ａ，７６ｂが検出コイル６２
と接触することがあり、ＳＱＵＩＤ６０の正常な動作の
妨げとなるおそれがある。
【０００９】また、図４に示されるＳＱＵＩＤ８０で
は、導体部７０が検出コイル６２の外縁部に接続され、
ボンディングパッド７２ａ，７２ｂが検出コイル６２の
外側に配置されている。このため、電流が検出コイル６
２を通ってＳＱＵＩＤ本体６４に流れるようになる。
は、導体部７０が検出コイル６２の外縁部に接続され、
ボンディングパッド７２ａ，７２ｂが検出コイル６２の
外側に配置されている。このため、電流が検出コイル６
２を通ってＳＱＵＩＤ本体６４に流れるようになる。
【００１０】しかし、図示のように、導体部７０の接続
位置がＳＱＵＩＤ本体６４に対して非対称であるため、
ジョセフソン接合部２２ａ，２２ｂに流れる電流も非対
称となる。したがって、量子干渉効果が複雑になって、
量子干渉効果を明瞭に観測することができず、測定の信
頼性が欠ける。
位置がＳＱＵＩＤ本体６４に対して非対称であるため、
ジョセフソン接合部２２ａ，２２ｂに流れる電流も非対
称となる。したがって、量子干渉効果が複雑になって、
量子干渉効果を明瞭に観測することができず、測定の信
頼性が欠ける。
【００１１】そこで、本発明は、高い測定の信頼性をも
って正常に動作可能なＳＱＵＩＤを提供することを目的
とする。
って正常に動作可能なＳＱＵＩＤを提供することを目的
とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のＳＱＵＩＤは、
上記課題を解決するためになされたもので、基体と、被
測定磁束を検出するための検出コイルと、２つのジョセ
フソン接合部が介設され、ジョセフソン接合部により挟
まれた一側の部分で検出コイルと直接結合されるＳＱＵ
ＩＤ本体と、ＳＱＵＩＤ本体にバイアス電流を流すため
の第１の電流用電極及び第２の電流用電極と、被測定磁
束に応じた出力電圧を取り出すための第１の電圧用電極
及び第２の電圧用電極と、第１の電流用電極及び第１の
電圧用電極を、ＳＱＵＩＤ本体の一側の部分で接続する
ための第１の導体部と、第２の電流用電極及び第２の電
圧用電極を、ＳＱＵＩＤ本体の他側の部分で接続するた
めの第２の導体部とを備えるＳＱＵＩＤにおいて、検出
コイル、ＳＱＵＩＤ本体、第１及び第２の電流用電極、
第１及び第２の電圧用電極、並びに第１及び第２の導体
部が、基体上に超電導膜により形成されており、第１の
導体部の一端部が、一側の部分の中心でＳＱＵＩＤ本体
と接続し、検出コイルの外側に設けられた第１の電流用
電極及び第１の電圧用電極が、第１の導体の他端部と接
続し、第１の導体部と検出コイルとが接続して交差して
いることを特徴としている。
上記課題を解決するためになされたもので、基体と、被
測定磁束を検出するための検出コイルと、２つのジョセ
フソン接合部が介設され、ジョセフソン接合部により挟
まれた一側の部分で検出コイルと直接結合されるＳＱＵ
ＩＤ本体と、ＳＱＵＩＤ本体にバイアス電流を流すため
の第１の電流用電極及び第２の電流用電極と、被測定磁
束に応じた出力電圧を取り出すための第１の電圧用電極
及び第２の電圧用電極と、第１の電流用電極及び第１の
電圧用電極を、ＳＱＵＩＤ本体の一側の部分で接続する
ための第１の導体部と、第２の電流用電極及び第２の電
圧用電極を、ＳＱＵＩＤ本体の他側の部分で接続するた
めの第２の導体部とを備えるＳＱＵＩＤにおいて、検出
コイル、ＳＱＵＩＤ本体、第１及び第２の電流用電極、
第１及び第２の電圧用電極、並びに第１及び第２の導体
部が、基体上に超電導膜により形成されており、第１の
導体部の一端部が、一側の部分の中心でＳＱＵＩＤ本体
と接続し、検出コイルの外側に設けられた第１の電流用
電極及び第１の電圧用電極が、第１の導体の他端部と接
続し、第１の導体部と検出コイルとが接続して交差して
いることを特徴としている。
【００１３】このような構成では、第１の電流用電極部
及び第１の電圧用電極部が、検出コイルの外側にあるの
で、上記のように、リード線が検出コイルをまたぐ必要
はなく、ＳＱＵＩＤの正常な動作が確保される。さら
に、第１の導体部からＳＱＵＩＤ本体に流れる電流を対
称的にすることができる。このため、ジョセフソン接合
部を通る電流を等しくすることができ、第１の電圧用電
極と第２の電圧用電極との間の電圧により検出される量
子干渉効果は明瞭に現れ、測定の信頼性が向上する。
及び第１の電圧用電極部が、検出コイルの外側にあるの
で、上記のように、リード線が検出コイルをまたぐ必要
はなく、ＳＱＵＩＤの正常な動作が確保される。さら
に、第１の導体部からＳＱＵＩＤ本体に流れる電流を対
称的にすることができる。このため、ジョセフソン接合
部を通る電流を等しくすることができ、第１の電圧用電
極と第２の電圧用電極との間の電圧により検出される量
子干渉効果は明瞭に現れ、測定の信頼性が向上する。
【００１４】また、検出コイルに流れるバイアス電流は
少ないが、対称に流れるように、検出コイル、ＳＱＵＩ
Ｄ本体及び第１の導体が、それぞれ、基体上の所定の軸
線について対称に配置されていることが望ましい。
少ないが、対称に流れるように、検出コイル、ＳＱＵＩ
Ｄ本体及び第１の導体が、それぞれ、基体上の所定の軸
線について対称に配置されていることが望ましい。
【００１５】また、検出コイルが複数設けられ、互いに
並列に接続されていることを特徴としてもよい。これに
よって、単一の検出コイルに比べて、並列接続の検出コ
イルを通ってＳＱＵＩＤ本体に伝達される磁束信号が増
す傾向にある。
並列に接続されていることを特徴としてもよい。これに
よって、単一の検出コイルに比べて、並列接続の検出コ
イルを通ってＳＱＵＩＤ本体に伝達される磁束信号が増
す傾向にある。
【００１６】また、基体が段部を有する基板であり、ジ
ョセフソン接合部が段部に形成されるようにＳＱＵＩＤ
が設けられていることを特徴としもよい。
ョセフソン接合部が段部に形成されるようにＳＱＵＩＤ
が設けられていることを特徴としもよい。
【００１７】これによって、ＳＱＵＩＤ本体及び検出コ
イルが同時に形成される場合に、ジョセフソン接合部が
同時に形成されるので、ＳＱＵＩＤの歩留まりが高ま
り、素子の信頼性が向上する。
イルが同時に形成される場合に、ジョセフソン接合部が
同時に形成されるので、ＳＱＵＩＤの歩留まりが高ま
り、素子の信頼性が向上する。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同
一又は相当部分には同一符号を付すこととする。
適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同
一又は相当部分には同一符号を付すこととする。
【００１９】図１は、本発明のＳＱＵＩＤの実施形態を
示した斜視図である。このＳＱＵＩＤ１０は、いわゆる
直流ＳＱＵＩＤ（ｄｃ−ＳＱＵＩＤ）と呼ばれるもので
あって、チップキャリア１２上に載置された基板（基
体）１４上に超電導薄膜により形成されている。基板１
４は段部１６を有しており、その上段面１８には、被測
定磁束を検出して磁束信号へ変換する薄膜状の検出コイ
ル２０が矩形状に形成されている。
示した斜視図である。このＳＱＵＩＤ１０は、いわゆる
直流ＳＱＵＩＤ（ｄｃ−ＳＱＵＩＤ）と呼ばれるもので
あって、チップキャリア１２上に載置された基板（基
体）１４上に超電導薄膜により形成されている。基板１
４は段部１６を有しており、その上段面１８には、被測
定磁束を検出して磁束信号へ変換する薄膜状の検出コイ
ル２０が矩形状に形成されている。
【００２０】また、基板１４上には、薄膜状の超電導体
を介して２つのジョセフソン接合２２ａ，２２ｂが設け
られた環状のＳＱＵＩＤ本体２４が形成されている。よ
り詳細に述べると、このＳＱＵＩＤ本体２４は、段部１
６を介して超電導体が接続されることにより形成されて
いる。これにより、段部１６上の超電導体には、結晶粒
界を利用した弱結合が形成されて、ジョセフソン接合２
２ａ，２２ｂとして機能する。さらに、ＳＱＵＩＤ本体
２４は、ジョセフソン接合部２２ａ，２２ｂにより挟ま
れた上段面１８上の一側の部分で検出コイル２０に直接
結合されている。これにより、本実施形態のＳＱＵＩＤ
１０は、いわゆる直接結合型の磁気結合回路部を有する
ＳＱＵＩＤとなっている。
を介して２つのジョセフソン接合２２ａ，２２ｂが設け
られた環状のＳＱＵＩＤ本体２４が形成されている。よ
り詳細に述べると、このＳＱＵＩＤ本体２４は、段部１
６を介して超電導体が接続されることにより形成されて
いる。これにより、段部１６上の超電導体には、結晶粒
界を利用した弱結合が形成されて、ジョセフソン接合２
２ａ，２２ｂとして機能する。さらに、ＳＱＵＩＤ本体
２４は、ジョセフソン接合部２２ａ，２２ｂにより挟ま
れた上段面１８上の一側の部分で検出コイル２０に直接
結合されている。これにより、本実施形態のＳＱＵＩＤ
１０は、いわゆる直接結合型の磁気結合回路部を有する
ＳＱＵＩＤとなっている。
【００２１】さらに、本実施形態では、上段面１８上の
ＳＱＵＩＤ本体２４の一側の部分で、第１の導体部２６
の一端部が接続されている。また、その他端部は検出コ
イル２０の外側で分岐して設けられ、第１の導体部２６
と検出コイル２０とが接続して交差するようになる。一
方、下段面３０上のＳＱＵＩＤ本体２４の他側の部分で
は、第２の導体部３２の一端部が接続されている。ま
た、その他端部も分岐して設けられている。
ＳＱＵＩＤ本体２４の一側の部分で、第１の導体部２６
の一端部が接続されている。また、その他端部は検出コ
イル２０の外側で分岐して設けられ、第１の導体部２６
と検出コイル２０とが接続して交差するようになる。一
方、下段面３０上のＳＱＵＩＤ本体２４の他側の部分で
は、第２の導体部３２の一端部が接続されている。ま
た、その他端部も分岐して設けられている。
【００２２】第１の導体部２６の分岐した一方の他端部
及び第２の導体部３２の分岐した一方の他端部には、Ｓ
ＱＵＩＤ本体２４にバイアス電流を流すための電流用電
極部２７ａ，２７ｂが一体的に接続されている。また、
第１の導体部２６の分岐した他方の他端部及び第２の導
体部３２の分岐した他方の他端部には、被測定磁束に応
じた出力電圧を取り出すための電圧用電極部２９ａ，２
９ｂが一体的に接続されている。このような電流用電極
部２７ａ，２７ｂ及び電圧用電極部２９ａ，２９ｂ上の
それぞれには、ボンディングパッド２８ａ，２８ｂ，３
４ａ，３４ｂが形成されている。
及び第２の導体部３２の分岐した一方の他端部には、Ｓ
ＱＵＩＤ本体２４にバイアス電流を流すための電流用電
極部２７ａ，２７ｂが一体的に接続されている。また、
第１の導体部２６の分岐した他方の他端部及び第２の導
体部３２の分岐した他方の他端部には、被測定磁束に応
じた出力電圧を取り出すための電圧用電極部２９ａ，２
９ｂが一体的に接続されている。このような電流用電極
部２７ａ，２７ｂ及び電圧用電極部２９ａ，２９ｂ上の
それぞれには、ボンディングパッド２８ａ，２８ｂ，３
４ａ，３４ｂが形成されている。
【００２３】このような構成において、上段面１８及び
下段面３０のボンディングパッド２８ａ，２８ｂ，３４
ａ，３４ｂは、チップキャリア１２上に形成されたボン
ディングパッド３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂに、金
やアルミニウムのような電気伝導性に優れたリード線４
０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂを介して接続され、外部
との電気的な接続が可能となるが、上述したように、ボ
ンディングパッド２８ａ，２８ｂは、検出コイル２０及
びＳＱＵＩＤ本体２４の外部に配置されている。したが
って、リード線４０ａ，４０ｂは、検出コイル２０及び
ＳＱＵＩＤ本体２４と電気的に接触することはないた
め、ＳＱＵＩＤ１０の正常な動作が確保される。
下段面３０のボンディングパッド２８ａ，２８ｂ，３４
ａ，３４ｂは、チップキャリア１２上に形成されたボン
ディングパッド３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂに、金
やアルミニウムのような電気伝導性に優れたリード線４
０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂを介して接続され、外部
との電気的な接続が可能となるが、上述したように、ボ
ンディングパッド２８ａ，２８ｂは、検出コイル２０及
びＳＱＵＩＤ本体２４の外部に配置されている。したが
って、リード線４０ａ，４０ｂは、検出コイル２０及び
ＳＱＵＩＤ本体２４と電気的に接触することはないた
め、ＳＱＵＩＤ１０の正常な動作が確保される。
【００２４】本実施形態をより詳細に述べると、検出コ
イル２０、ＳＱＵＩＤ本体２４及び第１の導体部２６
が、基板１４上の所定の軸線Ａに対して対称に接続され
ている。かかる場合、第１の導体部２６の一端部が、Ｓ
ＱＵＩＤ本体の一側の部分の中心で接続することとな
る。この結果、直流の定電流源を用いて、ボンディング
パッド３６ａ，３８ａ間に最大電流値以上のバイアス電
流を、ジョセフソン接合部２２ａ，２２ｂに均等に流す
ことができる。
イル２０、ＳＱＵＩＤ本体２４及び第１の導体部２６
が、基板１４上の所定の軸線Ａに対して対称に接続され
ている。かかる場合、第１の導体部２６の一端部が、Ｓ
ＱＵＩＤ本体の一側の部分の中心で接続することとな
る。この結果、直流の定電流源を用いて、ボンディング
パッド３６ａ，３８ａ間に最大電流値以上のバイアス電
流を、ジョセフソン接合部２２ａ，２２ｂに均等に流す
ことができる。
【００２５】つぎに、このＳＱＵＩＤの作製方法につい
て説明するが、本発明のＳＱＵＩＤはこれに限定されな
いことはいうまでもない。
て説明するが、本発明のＳＱＵＩＤはこれに限定されな
いことはいうまでもない。
【００２６】まず、一辺が２０ｍｍである正方形のチタ
ン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）基板を用意する。
つぎに、フォトリソグラフィの技術を用いて基板上に所
望のマスクパターンを形成する。この状態で、アルゴン
等のような不活性ガスを導入してプラズマを発生させる
ことができるイオン源を備えたイオンビームエッチング
装置内に、基板を配置する。その後、イオン源から不活
性ガスイオンを引き出して、基板のエッチング（イオン
ミリング）を所定時間行い、０．１５μｍの段差を形成
する。
ン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）基板を用意する。
つぎに、フォトリソグラフィの技術を用いて基板上に所
望のマスクパターンを形成する。この状態で、アルゴン
等のような不活性ガスを導入してプラズマを発生させる
ことができるイオン源を備えたイオンビームエッチング
装置内に、基板を配置する。その後、イオン源から不活
性ガスイオンを引き出して、基板のエッチング（イオン
ミリング）を所定時間行い、０．１５μｍの段差を形成
する。
【００２７】つぎに、レーザ蒸着法を用いて、上記の段
差を形成した基板上にＨｏＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xからなる超
電導薄膜を形成する。なお、この超電導薄膜は、上記材
料にからなるものに限定されず、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x等
他の希土類系酸化物超電導体、ビスマス（Ｂｉ）系又は
タリウム（Ｔｌ）系酸化物超電導体からなるものであっ
てもよい。その後、この超電導薄膜を、フォトリソグラ
フィの技術を用いて所望のマスクパターンを形成する。
つぎに、上述したイオンビームエッチング装置を用い
て、超電導薄膜のエッチングを行うと、図１に示される
ような、検出コイル、ＳＱＵＩＤ本体、第１及び第２の
導体部、第１及び第２の電流用電極並びに第１及び第２
の電圧用電極を、１回の超電導薄膜成膜工程で同時に形
成することができる。
差を形成した基板上にＨｏＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xからなる超
電導薄膜を形成する。なお、この超電導薄膜は、上記材
料にからなるものに限定されず、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x等
他の希土類系酸化物超電導体、ビスマス（Ｂｉ）系又は
タリウム（Ｔｌ）系酸化物超電導体からなるものであっ
てもよい。その後、この超電導薄膜を、フォトリソグラ
フィの技術を用いて所望のマスクパターンを形成する。
つぎに、上述したイオンビームエッチング装置を用い
て、超電導薄膜のエッチングを行うと、図１に示される
ような、検出コイル、ＳＱＵＩＤ本体、第１及び第２の
導体部、第１及び第２の電流用電極並びに第１及び第２
の電圧用電極を、１回の超電導薄膜成膜工程で同時に形
成することができる。
【００２８】その後、金又は銀の蒸着によりボンディン
グパッドを形成し、この基板を例えばガラスエポキシか
らなるチップキャリアに配置して、ワイヤボンディング
装置（図示せず）によるリード線の接続を行い、本実施
形態のＳＱＵＩＤを得ることができる。
グパッドを形成し、この基板を例えばガラスエポキシか
らなるチップキャリアに配置して、ワイヤボンディング
装置（図示せず）によるリード線の接続を行い、本実施
形態のＳＱＵＩＤを得ることができる。
【００２９】本発明のＳＱＵＩＤは上記第１実施形態に
限定されない。図２は、本発明のＳＱＵＩＤの第２実施
形態を概略的に示す上面図である。このＳＱＵＩＤ５０
は、検出コイル２０ａ〜２０ｃが基板１４上に並列に複
数配置されている点以外は、上記第１実施形態と基本的
に同じである。このように、検出コイル２０ａ〜２０ｃ
が並列に複数配置されていることにより、第１実施形態
のコイル２０に比べ、検出コイルで検出した磁束に対し
てＳＱＵＩＤ本体２４に磁束信号が効率よく伝達され
る。したがって、第１実施形態の検出コイル２０に比べ
て、磁束の検出感度が高まる傾向にある。
限定されない。図２は、本発明のＳＱＵＩＤの第２実施
形態を概略的に示す上面図である。このＳＱＵＩＤ５０
は、検出コイル２０ａ〜２０ｃが基板１４上に並列に複
数配置されている点以外は、上記第１実施形態と基本的
に同じである。このように、検出コイル２０ａ〜２０ｃ
が並列に複数配置されていることにより、第１実施形態
のコイル２０に比べ、検出コイルで検出した磁束に対し
てＳＱＵＩＤ本体２４に磁束信号が効率よく伝達され
る。したがって、第１実施形態の検出コイル２０に比べ
て、磁束の検出感度が高まる傾向にある。
【００３０】以上、好適な実施形態に従って本発明のＳ
ＱＵＩＤを説明したが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。ＳＱＵＩＤ本体にバイアス電流を対称的に
流すことができるものであれば、それらの形状は、上記
のような矩形状のものに限定されない。
ＱＵＩＤを説明したが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。ＳＱＵＩＤ本体にバイアス電流を対称的に
流すことができるものであれば、それらの形状は、上記
のような矩形状のものに限定されない。
【００３１】また、ジョセフソン接合部は、本発明の趣
旨を逸脱しない限り、上記に限定されない。例えば、そ
れは、いわゆるバイクリスタル基板型の人工結晶粒界、
バイエピタキシャル型の人工結晶粒界又はランプエッジ
型の人工結晶粒界により形成されてもよい。
旨を逸脱しない限り、上記に限定されない。例えば、そ
れは、いわゆるバイクリスタル基板型の人工結晶粒界、
バイエピタキシャル型の人工結晶粒界又はランプエッジ
型の人工結晶粒界により形成されてもよい。
【００３２】
【発明の効果】本発明のＳＱＵＩＤによれば、リード線
が検出コイルと接触することなく、検出コイルの外側か
ら、ＳＱＵＩＤ本体に対称に電流が流れる。したがっ
て、ＳＱＵＩＤの正常な動作が確保される。また、両ジ
ョセフソン接合部に流れる電流を等しくすることができ
るので、量子干渉効果は明瞭に現れ、測定の信頼性が向
上する。
が検出コイルと接触することなく、検出コイルの外側か
ら、ＳＱＵＩＤ本体に対称に電流が流れる。したがっ
て、ＳＱＵＩＤの正常な動作が確保される。また、両ジ
ョセフソン接合部に流れる電流を等しくすることができ
るので、量子干渉効果は明瞭に現れ、測定の信頼性が向
上する。
【００３３】また、検出コイル、ＳＱＵＩＤ本体及び第
１の導体が、それぞれ、基体上の軸線と対称に配置され
ていることにより、分岐して検出コイル２０に流れるバ
イアス電流は均等になるので、測定の信頼性はさらに向
上する。
１の導体が、それぞれ、基体上の軸線と対称に配置され
ていることにより、分岐して検出コイル２０に流れるバ
イアス電流は均等になるので、測定の信頼性はさらに向
上する。
【００３４】また、検出コイルが互いに並列に接続して
複数設けられていることによって、検出コイルで検出し
た磁束に対してＳＱＵＩＤ本体に磁束信号が効率よく伝
達されるようになる。したがって、単一の検出コイルに
比べて、磁束の検出感度が高まる傾向にある。
複数設けられていることによって、検出コイルで検出し
た磁束に対してＳＱＵＩＤ本体に磁束信号が効率よく伝
達されるようになる。したがって、単一の検出コイルに
比べて、磁束の検出感度が高まる傾向にある。
【００３５】また、基体が段部を有する基板であり、ジ
ョセフソン接合部が段部に形成されるようにＳＱＵＩＤ
本体が設けられていることが望ましい。これにより、Ｓ
ＱＵＩＤ本体及び検出コイルが同時に形成される場合
に、ジョセフソン接合部も同時に形成されるので、ＳＱ
ＵＩＤの歩留まりが高まり、素子の信頼性が向上する。
ョセフソン接合部が段部に形成されるようにＳＱＵＩＤ
本体が設けられていることが望ましい。これにより、Ｓ
ＱＵＩＤ本体及び検出コイルが同時に形成される場合
に、ジョセフソン接合部も同時に形成されるので、ＳＱ
ＵＩＤの歩留まりが高まり、素子の信頼性が向上する。
【図１】本発明のＳＱＵＩＤの一実施形態を概略的に示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図２】本発明のＳＱＵＩＤの他の実施形態を概略的に
示す上面図である。
示す上面図である。
【図３】ＳＱＵＩＤ本体の内側にボンディングパッドが
設けられている従来の直接結合形のＳＱＵＩＤを示す概
略斜視図である。
設けられている従来の直接結合形のＳＱＵＩＤを示す概
略斜視図である。
【図４】検出コイルを通ってＳＱＵＩＤ本体に流れる電
流が非対称になっている従来の直接結合形のＳＱＵＩＤ
を示す概略斜視図である。
流が非対称になっている従来の直接結合形のＳＱＵＩＤ
を示す概略斜視図である。
１０，５０…ＳＱＵＩＤ、１２…チップキャリア、１４
…基板、１６…段部、１８…上段面、２０，２０ａ〜２
０ｃ…検出コイル、２２ａ，２２ｂ…ジョセフソン接合
部、２４…ＳＱＵＩＤ本体、２６…第１の導体部、２７
ａ，２７ｂ…電流用電極、２８ａ，２８ｂ，３４ａ，３
４ｂ，３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂ…ボンディング
パッド、２９ａ，２９ｂ…電圧用電極、３０…下段面、
３２…第２の導体部、４０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂ
…リード線、Ａ…軸線。
…基板、１６…段部、１８…上段面、２０，２０ａ〜２
０ｃ…検出コイル、２２ａ，２２ｂ…ジョセフソン接合
部、２４…ＳＱＵＩＤ本体、２６…第１の導体部、２７
ａ，２７ｂ…電流用電極、２８ａ，２８ｂ，３４ａ，３
４ｂ，３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂ…ボンディング
パッド、２９ａ，２９ｂ…電圧用電極、３０…下段面、
３２…第２の導体部、４０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂ
…リード線、Ａ…軸線。
Claims (4)
- 【請求項１】 基体と、 被測定磁束を検出するための検出コイルと、 ２つのジョセフソン接合部が介設され、前記ジョセフソ
ン接合部により挟まれた一側の部分で前記検出コイルと
直接結合される超電導量子干渉素子本体と、 前記超電導量子干渉素子本体にバイアス電流を流すため
の第１の電流用電極及び第２の電流用電極と、 被測定磁束に応じた出力電圧を取り出すための第１の電
圧用電極及び第２の電圧用電極と、 前記第１の電流用電極及び前記第１の電圧用電極を、前
記超電導量子干渉素子本体の前記一側の部分で接続する
ための第１の導体部と、 前記第２の電流用電極及び前記第２の電圧用電極を、前
記超電導量子干渉素子本体の他側の部分で接続するため
の第２の導体部と、を備える超電導量子干渉素子におい
て、 前記検出コイル、前記超電導量子干渉素子本体、前記第
１及び第２の電流用電極、前記第１及び前記第２の電圧
用電極、並びに前記第１及び第２の導体部が、前記基体
上に超電導膜により形成されており、 前記第１の導体部の一端部が、前記一側の部分の中心で
前記超電導量子干渉素子本体と接続し、 前記検出コイルの外側に設けられた前記第１の電流用電
極及び前記第１の電圧用電極が、前記第１の導体の他端
部と接続し、 前記第１の導体部と前記検出コイルとが接続して交差し
ている、ことを特徴とする超電導量子干渉素子。 - 【請求項２】 前記検出コイル、前記超電導量子干渉素
子本体及び前記第１の導体が、それぞれ、前記基体上の
所定の軸線について対称に配置されていることを特徴と
する請求項１に記載の超電導量子干渉素子。 - 【請求項３】 前記検出コイルが複数設けられ、互いに
並列に接続していることを特徴とする請求項１又は２に
記載の超電導量子干渉素子。 - 【請求項４】 前記基体が段部を有する基板であり、前
記ジョセフソン接合部が前記段部に形成されるように前
記超電導量子干渉素子本体が設けられていることを特徴
とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超電導量子
干渉素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9179894A JPH1126824A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | 超電導量子干渉素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9179894A JPH1126824A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | 超電導量子干渉素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1126824A true JPH1126824A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16073771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9179894A Pending JPH1126824A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | 超電導量子干渉素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1126824A (ja) |
-
1997
- 1997-07-04 JP JP9179894A patent/JPH1126824A/ja active Pending
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