JPS58145177A - ジヨセフソン接合素子の製造方法 - Google Patents

ジヨセフソン接合素子の製造方法

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JPS58145177A
JPS58145177A JP57027613A JP2761382A JPS58145177A JP S58145177 A JPS58145177 A JP S58145177A JP 57027613 A JP57027613 A JP 57027613A JP 2761382 A JP2761382 A JP 2761382A JP S58145177 A JPS58145177 A JP S58145177A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
superconductor
layer
josephson junction
insulator
barrier layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP57027613A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshifusa Wada
和田 容房
「よし」田 卓克
Takukatsu Yoshida
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58145177A publication Critical patent/JPS58145177A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/01Manufacture or treatment
    • H10N60/0912Manufacture or treatment of Josephson-effect devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

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】 本発明は、論理回路や記憶装置を構成するスイッチング
素子、微小磁界測定子、電圧標準器などlこ用いられる
ジョセフソン接合素子の製造方法に関するものである。
従来開発されて来たジョセフソン接合素子は、超伝導体
として鉛合金、ニオブ、ニオブ化合物などの種々の超伝
導体が用いられており、主にリフトオフ技術により超伝
導体と絶縁体をパターニングして製造されている。通常
、リフトオフ技術によってパターニングを行う場合、リ
フトオフを容易にするためにレジストの断面形状は逆台
形状に形成されている。このようにレジストの断面形状
を逆台形状とすると、レジスト上に目的の超伝導体又は
絶縁体層とする薄膜を蒸着技術やスパッタ技術を用いて
成膜する時、成膜している物質が逆台形のレジストの傘
の下にまわり込むという問題がある。このまわり込み量
は、場合によっては1パm程度に達し、パターンの設計
を著しく困難にしていた。特にジョセフソン接合素子の
接合層の形成においては、接合層の面積が直接ジョセフ
ソン接合素子の電気的な特性に影響するため、ジ。
セフソン接合素子を用いた論理1m1Mや記憶rQj路
の設計を著しく困難にしていた。
本発明の目的は、ジョセフソン接合素子において、絶、
嫁体層が接合層へまわり込むことによる接合層の形状の
変動をなくシ、設計値からの寸法ずれを極小にした接合
層を形成するジョセフソン接合素子の製造方法を提供す
ること?こある。
本発明によれば、第1の超伝導体と、第2の超伝導体と
、これらの超伝導体の間に介在して超伝導トンネル効果
を生じさせる接合バリア層と、前記第1の超伝導体と前
記第2の超伝導体とを絶縁し前記接合バリア層を形成す
る開口部をMする絶縁体層とからなるジョセフソン接合
素子において、前記絶縁体層を形成した後、’AjJE
ピ接合バリア層を形成する開口部へすわり込んだ01J
記絶縁杯の薄層を取り除き、前記第1の超伝導体に接し
て前記接合バリア層を形成することを特徴とするジョセ
フソン接合素子の製造方法が得られる。
前記本発明によれば、設計値との寸法ずれの/J・さい
接合層を形成することができジョセフソン接合素子の電
気的な特性の設計値からのずれを少なくシ、かつ論理回
路、記憶回路等の設計が極めて容易になる。
以下図面により本発明のさらに詳細な説明を行なう。
第1図は、絶縁層が逆台形のレジストの傘の下にすわり
込むことを説明するための図で、接合層を形成する開口
部をリフトオフで作る時のレジストと絶縁層との断面を
、接合層を形成する領域の部分について示したものであ
る。図は、シリコンウェハー等をこ表面処理を行った基
板11上に第1の超伝導体12を形成し、レジストワー
クで接合1−を形成する開口部を形成するための逆台形
の形状のレジスト13をパターニングし、絶縁体層14
 、15を蒸着技術などで成膜した状態を示している。
絶縁体層14 、15を成膜している間に、逆台形のレ
ジスト13の傘の下に絶縁体層】4が図に示すように薄
い薄層16となってまわり込んでくる。この逆台形レジ
スト13を形成する時、逆台形レジスト13の尾根寸法
17は、マスクの形状寸法とほぼ同一寸法に設定できる
が、底寸法18は、逆台形レジスト13の加工方法に依
存して大きく変動するので、底寸法18を正確に設定す
ることは非常に困難である。
第2図は、本発明によるジョセフソン接合素子の製造方
法を説明するための図である。図は、ジョセフソン接合
素子の接合層の部分の構成のみに注目して基本となる構
造のみを示してあり、ジョセフソン接合素子を用いた回
路で通常用いられるアースm1.制御線などの部分は省
略しである。以下本発明によるジョセフソン接合素子の
基本的f、1′構造と製造方法の概略を説明する。従来
と同様にしの薄ノー16を取り除くために、イオンミリ
ング技術又はCF4などを用いたイオンエツチング技術
やスパック−エツチング技術やプラズー7エッチング技
術(アイ・イー・イー・イー・トランザクションスーオ
ン・エレクトロン・デバイス(IEJNETransa
ctions on Electron device
s )の第E D −”17巻の第10−@ノ第203
3貞から2034頁に記載)により、絶縁体の薄ra■
6をミリング又はエラ(5) の時、絶縁体J−14も同##80こミリング又はエツ
チングされるが、絶縁体ノー14の厚さは、絶縁体の薄
層16の与さに比して十分厚いので、超伝導体12と第
2超伝導体22とを絶縁するに十分な厚さの絶縁体l曽
16がミリング又はエツチング後に残され得る。
さらに試料表面に露出している第1の超伝導体にも、こ
の時同時にミリング又はエツチングされるので、スリン
グ又はエツチング後に十分な厚さが得られるように第1
の超伝導体12は十分厚くしておく。たたし、エツチン
グ後にCF4などのガスにより第1の超伝導体12の表
面に好ましくない物質が生じる場合には、さらに生じた
好すしくない物示すように形成して、ジョセフソン接合
素子か得られる。促って本発明をごよる製造方法で製造
したジョセフソン接合素子の接合バリア鳩21の寸法2
3(6) は設計で規定できる第1図の逆台形のレジストの屋根寸
法によって定まる接合バリア層の開口部の寸法とはゾ回
じ寸法となる。よって、ジョセフソン接合素子の電気的
な特性を規定する接合パリγ層21の大きさは、設計で
規定できる逆台形のレジスト13の屋根寸法17に対応
する絶縁体層14の開口部の寸法によって決まるので、
高い精度で規定することができる。従って、不発明によ
る製造方法で製造したジョセフソン接合素子の′1気的
な特性は、マスクパターンの設計により容易にかつ正確
に足めることかでき、本発明による製造方法で製造した
ジョセフソン接合素子を用いた論理回路や記憶装置の設
計が容易になる。
以上の説明において、実際のジョセフソン接合素子を用
いて回路を構成する場合必須であるアース面や、ジョセ
フソン接合索子をスイッチ、させるための制御線や負荷
抵抗などについて説明を加えなかったが、これらの機能
素子や機北部は、従来のジョセフソン接合系子と全く同
様の方法により製造できる。
第3図に本発明の製造方法で製造したジョセフソン接合
素子の好該しい実施例として、電流制御ケート回路の構
造を示す。図で第3図と同じ部分は、同一番号で示し第
1の実施例と同じ構造を取るのでここでは説明を省略す
る。表面を酸化処理したシリコン基板31の上にアース
面32をニオブなどの超伝導体で形成し、アース面の陽
極酸化とシリコン配置V物などでアース絶縁層33を形
成し、その上に第2図に示した第1の実施例のジョセフ
ソン接合素子を形成する。第2の超伝導体22を絶縁す
る象2の絶縁層34を必要部に形成し、その」二にジョ
セフソン接合索子のスイ・7チを制御する超伝導体から
なる制御線35.36を形成する。第1の超伝導体12
.第2の超伝導体22.制御線35 、36は、必要に
応じて他の回路へそれぞれ配線され、所望の回路が実現
される。
以上で説明したように、本発明によるジョセフソン接合
素子の製造方法は、接合バリア層を形成する?縁体用の
開口部の領域へまわり込んだ絶縁体の薄層により生ずる
接合バリア層の形状変化を防ぐために、絶縁体の薄層を
ミリング技術やエツチング技術によって取り除いた後、
第1の超伝導体I2に接しで接合バリア層を設けること
を特徴としており、接合バリア層の大きさが、設計で容
易にかつ正確に規定でき6絶縁体j−の開口部の大きさ
即ち逆台形レジストの屋根寸法で規定でさるという特徴
を持っている。従って不発明(こよるジョセフソン接合
素子の製造方法は、好ましい実施例で示した以外の電流
注入形ゲート回路などのジョセフソン接合系子を用いた
種々の回路に適用できるものCある。
以上、本究明の製置方法で製造したジョセフソン接合素
子及び好ましい実施例のジョセフソン接合索子で用いた
超伝導体としては、今日一般に用いられているニオブ、
鉛合釡、ニオブ合蛍なとの超伝導体か用いられ、絶縁層
及び接合バリア増としては、シリコンの酸化物、&伝導
体金属の酸化物などが用いられる。
なお、第1図から第3図に示した各部の大ささや厚さは
、模式的ζこ示したもので実際の寸法に約(9) 応するものではない。
以上本発明によれは、設計値からの寸法ずれを最小とし
た接合バリアを形成するジョセフソン接合索子の製造方
法が実現でき、本発明による製造方法で製造したジョセ
フソン接合素子は、・通気的特性の設計値からのずれか
最小となり、論理回路や記憶装置の設計を容易にするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は絶縁層が逆台形のレジストの傘f・にまわり込
むことを説明するためのレジストと絶#体層の断面図、
第2図(a)−(d)は本発明のジョセフソン接合素子
の製造方法を説明するだめの図、第3図は本発明の製造
方法で製造した好ましい実施例を示す電流制御ゲート回
路の図である。 図においで 11  基板、12・第1の超伝導体、13  逆台形
の形状のレシスl−1i4,15 ・絶縁体層、16 
 接合パリγ層の開口部の領域へまわり込んだ絶縁体の
薄層、17  逆台形レジストの屋根寸法、18  逆
台形(10) レジストの底寸渋、21  接合バリア層、22・・・
M2の超伝導体、23  接合バリア層の寸法、31 
 ノリコン基板、32  アース面、33・・・アース
絶縁層、34・第2の絶縁層、35.36・・・制御巌
代岬人−JT7T:+・ l’T  賭  晋(11) 罠Z図 と、づ 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1の超伝導体と、第2の超伝導体と、これらの超伝導
    体の間に介在して超伝導トンネル効果を生じさせる接合
    バリア層と、前記第1の超伝導体と前記第2の超伝導体
    とを絶縁し前記接合バリア層を形成する開口部を有する
    絶縁体層とからなるジョセフソン接合素子の製造におい
    て、前記絶縁体層を形成した後前記接合バリア層を形成
    する開口部の領域にまわり込んだ前記絶縁体の薄層を取
    り除き、前記第1の超伝導体に接して前記接合バリア層
    を形成することを特徴とするジョセフソン接合素子の製
    造方法。
JP57027613A 1982-02-23 1982-02-23 ジヨセフソン接合素子の製造方法 Pending JPS58145177A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6135579A (ja) * 1984-07-27 1986-02-20 Agency Of Ind Science & Technol ジヨセフソン接合素子
JPS63205975A (ja) * 1987-02-23 1988-08-25 Agency Of Ind Science & Technol ジヨセフソン接合素子の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6135579A (ja) * 1984-07-27 1986-02-20 Agency Of Ind Science & Technol ジヨセフソン接合素子
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JPH0556030B2 (ja) * 1987-02-23 1993-08-18 Kogyo Gijutsuin

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