JPS58147085A - ジヨセフソン集積装置 - Google Patents
ジヨセフソン集積装置Info
- Publication number
- JPS58147085A JPS58147085A JP57028162A JP2816282A JPS58147085A JP S58147085 A JPS58147085 A JP S58147085A JP 57028162 A JP57028162 A JP 57028162A JP 2816282 A JP2816282 A JP 2816282A JP S58147085 A JPS58147085 A JP S58147085A
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- JP
- Japan
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- layer
- resistance
- xsix
- wiring
- integrated device
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/10—Junction-based devices
- H10N60/12—Josephson-effect devices
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（１）発明の技術分野
本発明はジ１セフソン集積回路ｌ装置に関するものであ
り特にジ会セ７ソン素子配線、負荷抵抗。
り特にジ会セ７ソン素子配線、負荷抵抗。
ダンピング抵抗にアモルフォス超電導体を用い九ジ１セ
フンン集積回路装置に関するものである０（２） 技
術の背景 ジ謬セフソン集積回路装置は極低温−（１体ヘリクム温
度、約４°Ｋ）における超電導を利用したものである。
フンン集積回路装置に関するものである０（２） 技
術の背景 ジ謬セフソン集積回路装置は極低温−（１体ヘリクム温
度、約４°Ｋ）における超電導を利用したものである。
腋ジ膠セフソン集積回路Ｉ＆ｔにおいて不可欠な負荷抵
抗及びダンピング抵抗用材料として必要な条件として 第１に超電導との間にトンネル接合が形成され。
抗及びダンピング抵抗用材料として必要な条件として 第１に超電導との間にトンネル接合が形成され。
接触抵抗が少なく且つ、お互いのマイグレーシ冒ンが少
ないこと、第２はサーマルサイクルに対して安定で経時
変化が少ないこと、縞３にジ■セフソン素子の常伝導電
子のトンネル抵抗と同じ程度の値を持つ抵抗膜が容易に
作製しうることかあげられる。
ないこと、第２はサーマルサイクルに対して安定で経時
変化が少ないこと、縞３にジ■セフソン素子の常伝導電
子のトンネル抵抗と同じ程度の値を持つ抵抗膜が容易に
作製しうることかあげられる。
（３）従来技術と問題点
従来のジ曹セフソン集積装置の一実施例の概略断面図を
第１図に示す。
第１図に示す。
ｊｌ１図によればシリコン基板１上に二酸化シリコンが
配設されており、＊に該二酸化シリコン上にグランドプ
レーン（Ｎｂ）３． Ｎｂ、０．層４．８１０層５が配
設されている。［８１０層５上にはＡｎＩ！ｌＩからな
る抵抗７が形成されておシ、又Ａｎ＋Ｉｎ＋Ｐｂからな
る下儒電＠６．その上に８１０の窓層１０゜トンネル用
酸化膜９が形成されておシ、咳窓層１０とトンネル用酸
化膜９上にＰｂ ＋ Ａｎ ＋ Ｐｂからなる上側電極
１１が形成されている。該上側電極上にはＳＩＯからな
る配線絶縁層１２が形成され該絶縁層１２上にＩｎ＋Ｐ
ｂ＋Ａｎからなる配線が形成されている。
配設されており、＊に該二酸化シリコン上にグランドプ
レーン（Ｎｂ）３． Ｎｂ、０．層４．８１０層５が配
設されている。［８１０層５上にはＡｎＩ！ｌＩからな
る抵抗７が形成されておシ、又Ａｎ＋Ｉｎ＋Ｐｂからな
る下儒電＠６．その上に８１０の窓層１０゜トンネル用
酸化膜９が形成されておシ、咳窓層１０とトンネル用酸
化膜９上にＰｂ ＋ Ａｎ ＋ Ｐｂからなる上側電極
１１が形成されている。該上側電極上にはＳＩＯからな
る配線絶縁層１２が形成され該絶縁層１２上にＩｎ＋Ｐ
ｂ＋Ａｎからなる配線が形成されている。
上述かられかるように従来のジ習セツノン集積回路装置
においてはジ曹セ７ソン素子配線には鉛合金系が使用さ
れており、負荷抵抗及びダンピング抵抗等の抵抗にはＡ
ｎＩｎｌが使用されており該ＡｎＩｎｌは金とインジウ
ムを基板加熱において積層蒸着で作製したＡｎＩｎ、が
用いられている。鉛合金を基礎素材とする場合、鉛が軟
金属であるために動作温度と室温の間の熱サイクルに際
して基板と鉛合金との熱膨張率の差に起因して歪み、破
損を招きジ冒セフソン集積装置の劣化を引き起す。
においてはジ曹セ７ソン素子配線には鉛合金系が使用さ
れており、負荷抵抗及びダンピング抵抗等の抵抗にはＡ
ｎＩｎｌが使用されており該ＡｎＩｎｌは金とインジウ
ムを基板加熱において積層蒸着で作製したＡｎＩｎ、が
用いられている。鉛合金を基礎素材とする場合、鉛が軟
金属であるために動作温度と室温の間の熱サイクルに際
して基板と鉛合金との熱膨張率の差に起因して歪み、破
損を招きジ冒セフソン集積装置の劣化を引き起す。
第１図に示したように基礎素材として耐熱性の優れたニ
オブ（Ｎｂ）を用いた場合、トンネル障壁用絶縁物とし
ては冷、０．が用いられているがＮｂ、０．の誘電率が
２９であるので接合容量ＣＪが鉛合金の接合容量Ｃ５と
比較して大きくなり高速伝搬性の点で問題がある。この
点を改善するためにトンネル障壁用絶縁物にｔＢ の小
さな材料例えば８１０＊ （’ｓ＝ ４．５ ）、 Ａ
ＬＯ（４ｇ ＝ ８ ）等が用いられている。しかしな
がらジｌセフソン素子の下側電極と異種の材料であるた
めにコンタクト性に問題がある。
オブ（Ｎｂ）を用いた場合、トンネル障壁用絶縁物とし
ては冷、０．が用いられているがＮｂ、０．の誘電率が
２９であるので接合容量ＣＪが鉛合金の接合容量Ｃ５と
比較して大きくなり高速伝搬性の点で問題がある。この
点を改善するためにトンネル障壁用絶縁物にｔＢ の小
さな材料例えば８１０＊ （’ｓ＝ ４．５ ）、 Ａ
ＬＯ（４ｇ ＝ ８ ）等が用いられている。しかしな
がらジｌセフソン素子の下側電極と異種の材料であるた
めにコンタクト性に問題がある。
（４）発明の目的
上記欠点に鑑み本発明の第１の目的は耐熱サイクル性に
優れたジ璽セフソン集積装置を提供することである。
優れたジ璽セフソン集積装置を提供することである。
本発明の第２の目的はジ−セフノン集積装置の抵抗材料
と下側電極（素子）との間のコンタクト性を改良し且つ
マイグレーシ１ンによる素子性能劣化の少ないジ磨セフ
ソン集積装置を提供することである。
と下側電極（素子）との間のコンタクト性を改良し且つ
マイグレーシ１ンによる素子性能劣化の少ないジ磨セフ
ソン集積装置を提供することである。
（５）発明の構成
本発明の目的は、ジ薦セフソン集積装置において、ジ箇
セ７ソン素子、配線、抵抗部が７モル７ｔス超伝導体Ｎ
ｏ、−、Ｓｉ、の組成からなることを特徴とするジ璽セ
７ソン集積装置によって達成される。特に本発明によれ
ばジ曹セフソン素子。
セ７ソン素子、配線、抵抗部が７モル７ｔス超伝導体Ｎ
ｏ、−、Ｓｉ、の組成からなることを特徴とするジ璽セ
７ソン集積装置によって達成される。特に本発明によれ
ばジ曹セフソン素子。
配線がＭｏ （，６５１Ｓｔ ｏ、３ｇからなシ、抵抗
部がＭｏ。、、５８１０．．５からなることが好ましい
。
部がＭｏ。、、５８１０．．５からなることが好ましい
。
（６） 発明の実施例
以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
第２図は本発明の一実施例の概略断面図を示す。
８２図において参照符号１’、 ２’、 ３’、 ４’
、 ５’は第１図のシリコン基板１．８ｉ０＊層２．Ｎ
ｂ層３゜Ｎｂ、Ｏ，層４．ＳｉＯ層５ に対応するもの
で会知の構成である。該ＳＩＯ層５′りにＰＭＭＰのレ
ジストでパターニングされたダンピング抵抗部にアーク
メルトで準備されたアモルフォス超伝導体ＭＯｏ、４ｓ
ｓｔｏ、ｓｓのターゲットを用いてＡｒスパッター（Ａ
ｒ圧１０ ｓｍ ｔｏｒｒ ）で厚みが約４００〜１０
０ＯＡ付漕させ、アモルフォス超伝導体ＭＯｏ、４ｓ
ｓｔｏ、！１５からなるダンピング抵抗部７′を形成し
９次に同様の方法でＭｏ□、、３ ｓｔｏ、１５５から
なる負荷抵抗部７″を形成する。
、 ５’は第１図のシリコン基板１．８ｉ０＊層２．Ｎ
ｂ層３゜Ｎｂ、Ｏ，層４．ＳｉＯ層５ に対応するもの
で会知の構成である。該ＳＩＯ層５′りにＰＭＭＰのレ
ジストでパターニングされたダンピング抵抗部にアーク
メルトで準備されたアモルフォス超伝導体ＭＯｏ、４ｓ
ｓｔｏ、ｓｓのターゲットを用いてＡｒスパッター（Ａ
ｒ圧１０ ｓｍ ｔｏｒｒ ）で厚みが約４００〜１０
０ＯＡ付漕させ、アモルフォス超伝導体ＭＯｏ、４ｓ
ｓｔｏ、！１５からなるダンピング抵抗部７′を形成し
９次に同様の方法でＭｏ□、、３ ｓｔｏ、１５５から
なる負荷抵抗部７″を形成する。
次にアークメルトで準備された”ｏ、ｓｓ ８１，３２
のターゲットを用いてｅ Ａｒスパッター（Ａｒ圧１０
■ｔｏｒｒ ）で約２０００〜３０００Ａ の厚みに
積層を行ない下側電極を形成する。第３図にアモルファ
ス超伝導体りよ−、Ｓ１１の超伝導転移温度Ｔｏと８１
濃度の関係を示したように、前述のＭｏ０．、、 Ｓ１
ｇ、６．５は’ｒｃ＝ ２．１°にであシジ欝セフンン
集積装置が作動する液体ヘリウム温度（約４”Ｋ）では
抵抗を有する常伝導状態であり、一方画。、１１ Ｓｉ
ｏ、３ｍの場合はＴ。＝７°にであシ 超伝導状態にあ
る。
のターゲットを用いてｅ Ａｒスパッター（Ａｒ圧１０
■ｔｏｒｒ ）で約２０００〜３０００Ａ の厚みに
積層を行ない下側電極を形成する。第３図にアモルファ
ス超伝導体りよ−、Ｓ１１の超伝導転移温度Ｔｏと８１
濃度の関係を示したように、前述のＭｏ０．、、 Ｓ１
ｇ、６．５は’ｒｃ＝ ２．１°にであシジ欝セフンン
集積装置が作動する液体ヘリウム温度（約４”Ｋ）では
抵抗を有する常伝導状態であり、一方画。、１１ Ｓｉ
ｏ、３ｍの場合はＴ。＝７°にであシ 超伝導状態にあ
る。
抵抗部７′及び７′を形成後、熱酸化あるいは酸素雰囲
気中での高周波放電による酸化によシトンネル用酸化膜
としてＳｉＯ（＃、＝５．７）層７０’を形成する。次
に上側電極（対向電極）１１′ 及びその上方の配Ｉ
Ｉ（制御線）１３′もジ曹セフソン集積装置が作動する
約４°Ｋ で超伝導状態を示すＭｏ ｏ、ａｓ ｓｔ
０．３１をＡｒスパッターで積層する。本発明に係るジ
■セ７ソン集積回路装置によればジ會セフソン素子、配
線（制御線）がアモルファス超伝導体Ｍｎ、−、Ｓｔ−
から構成されているので耐熱性サイクル性に優れている
。なぜならアモルファスという結晶構造の特性に起因し
１機械的にも耐熱的にも結晶性のものよ多数倍はすぐれ
ているからであシ、又同時にトンネル障壁用絶縁物とし
て下側電極の表面酸化膜を利用することが可能で６９、
該酸化膜は誘電率ε８が小さく高速伝搬性が優れている
。更にジ曹セフソン集積装置が作動する液体ヘリウム温
度で常伝導であるアモルファス超伝導体Ｍｏ ｏ、４５
ｓｔ ｏ、ａ１５ で構成しうるので耐熱サイクル
性がよく、素子との接触性がよく、及びマイグレーシ嘗
ン（相互拡散）による素子性能の劣化が小さい。
気中での高周波放電による酸化によシトンネル用酸化膜
としてＳｉＯ（＃、＝５．７）層７０’を形成する。次
に上側電極（対向電極）１１′ 及びその上方の配Ｉ
Ｉ（制御線）１３′もジ曹セフソン集積装置が作動する
約４°Ｋ で超伝導状態を示すＭｏ ｏ、ａｓ ｓｔ
０．３１をＡｒスパッターで積層する。本発明に係るジ
■セ７ソン集積回路装置によればジ會セフソン素子、配
線（制御線）がアモルファス超伝導体Ｍｎ、−、Ｓｔ−
から構成されているので耐熱性サイクル性に優れている
。なぜならアモルファスという結晶構造の特性に起因し
１機械的にも耐熱的にも結晶性のものよ多数倍はすぐれ
ているからであシ、又同時にトンネル障壁用絶縁物とし
て下側電極の表面酸化膜を利用することが可能で６９、
該酸化膜は誘電率ε８が小さく高速伝搬性が優れている
。更にジ曹セフソン集積装置が作動する液体ヘリウム温
度で常伝導であるアモルファス超伝導体Ｍｏ ｏ、４５
ｓｔ ｏ、ａ１５ で構成しうるので耐熱サイクル
性がよく、素子との接触性がよく、及びマイグレーシ嘗
ン（相互拡散）による素子性能の劣化が小さい。
上記の説明から本発明の特徴は明白であるが。
言いかえればジ■セフンン集積装置においてジＩセ７ソ
ン累子、配線、負荷抵抗部、ダンピング抵抗部を、アモ
ルファス超伝導体Ｍｏ、−、８１，の組成を変えて超伝
導転移温度Ｔ。を変化させることを利用して同一の材料
で構成したものと言える。
ン累子、配線、負荷抵抗部、ダンピング抵抗部を、アモ
ルファス超伝導体Ｍｏ、−、８１，の組成を変えて超伝
導転移温度Ｔ。を変化させることを利用して同一の材料
で構成したものと言える。
（７）発明の効果
以上詳細に説明したことがら明らかなように本発明に係
るジ謬セ７ソン集積装置によれば耐熱サイクル性、ジ■
セ７ソン素子と抵抗部の接触性を向上させ且つマイグレ
ーシ曹ンによる素子ｔ［の劣化を防止する効果を有する
。
るジ謬セ７ソン集積装置によれば耐熱サイクル性、ジ■
セ７ソン素子と抵抗部の接触性を向上させ且つマイグレ
ーシ曹ンによる素子ｔ［の劣化を防止する効果を有する
。
第１図は従来のジ璽セ７ンン集積装置の一実施例を示す
概略断面図であシ、第２図は本発明に係る一実施例を示
す概略断面図であシ、第３図はアモルファス超伝導体Ｍ
ｏ、−、８１：Ｉ：の超伝導転移温度Ｔ。とＳｉ濃度の
囲体を示した図である。 １．１′・・・シリコン基板 ２．２′・・・ＳｔＯ
，層’３．３’・・・陽暦、（グランドプレーン）４、
４’−Ｎｂ１０１層 ５．５’−８１０層６．６′
・・・下側電極（ベース電極）７・・・抵抗部 ７
′・・・ダンピング抵抗部７１・・・負荷抵抗部 ８・・・グランドプレーンコンタクト ９・・・トンネル用駿化膜 １０．ＩＱ’・・・８１
０層１１、１１’−・・上側電極 １２．１２’
−８ｉＯ保１ｉＩＪｌ［１２”・・・ｓｉｏ層 １
３．１３’・・・配線（制御線）特許出願人 富士通株式会社 特許出顯代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士西舘和之 弁理士 内 １）幸 男 弁理士 山 口 昭 之 第１図 １ 第２図 ６′− ７′
概略断面図であシ、第２図は本発明に係る一実施例を示
す概略断面図であシ、第３図はアモルファス超伝導体Ｍ
ｏ、−、８１：Ｉ：の超伝導転移温度Ｔ。とＳｉ濃度の
囲体を示した図である。 １．１′・・・シリコン基板 ２．２′・・・ＳｔＯ
，層’３．３’・・・陽暦、（グランドプレーン）４、
４’−Ｎｂ１０１層 ５．５’−８１０層６．６′
・・・下側電極（ベース電極）７・・・抵抗部 ７
′・・・ダンピング抵抗部７１・・・負荷抵抗部 ８・・・グランドプレーンコンタクト ９・・・トンネル用駿化膜 １０．ＩＱ’・・・８１
０層１１、１１’−・・上側電極 １２．１２’
−８ｉＯ保１ｉＩＪｌ［１２”・・・ｓｉｏ層 １
３．１３’・・・配線（制御線）特許出願人 富士通株式会社 特許出顯代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士西舘和之 弁理士 内 １）幸 男 弁理士 山 口 昭 之 第１図 １ 第２図 ６′− ７′
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 ジ讃セフノン集積装置において、ジ璽セ７ソン素
子、配線、抵抗部がア倚ルアオス超伝導体ＭｏエイＳ１
１の組成からなることを特徴とするジＩセフソン集積装
置。 ２、前記ジｌセフソン素子、配線がＭＯｏ、ｓｓ Ｓｔ
ｏ、３゜からなシ、前記抵抗部がＭｏ □、４５８１
ｇ、５ｇからなることを特徴とする特許請求の範囲第４
項記載のジ１セフンン集積装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57028162A JPS58147085A (ja) | 1982-02-25 | 1982-02-25 | ジヨセフソン集積装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57028162A JPS58147085A (ja) | 1982-02-25 | 1982-02-25 | ジヨセフソン集積装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58147085A true JPS58147085A (ja) | 1983-09-01 |
Family
ID=12241053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57028162A Pending JPS58147085A (ja) | 1982-02-25 | 1982-02-25 | ジヨセフソン集積装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58147085A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60154613A (ja) * | 1984-01-25 | 1985-08-14 | Hitachi Ltd | 極低温用半導体装置 |
| CN105702849A (zh) * | 2016-02-01 | 2016-06-22 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 台阶区域覆盖有超导覆盖层的超导电路结构及其制备方法 |
-
1982
- 1982-02-25 JP JP57028162A patent/JPS58147085A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60154613A (ja) * | 1984-01-25 | 1985-08-14 | Hitachi Ltd | 極低温用半導体装置 |
| CN105702849A (zh) * | 2016-02-01 | 2016-06-22 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 台阶区域覆盖有超导覆盖层的超导电路结构及其制备方法 |
| CN105702849B (zh) * | 2016-02-01 | 2018-09-07 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 台阶区域覆盖有超导覆盖层的超导电路结构及其制备方法 |
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