JPS5864076A - 弱結合接合形ジヨセフソン素子の製法 - Google Patents

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、絶縁性基板上に形成された超伝導体薄膜に弱
結合接合部とし・ての幅狭な部がそれを挾んで第１及び
第２の超伝導体薄膜を形成すべく形成されてなる構成を
有する弱結合接合形ジョセフソン素子の製法の改良に関
する。

斯種弱結合接合形ジョセフソン素子の製法として従来、
第１図を伴なって以下述べる製法が提案されている。

即ち、例えばす７アイヤ、水晶等でなる絶縁性基板、シ
リコンでなる基板本体の表面に酸化シリコン皺膜を形成
してなる絶縁性基′ＩＩｉ勢の絶縁性基＆１を予め用意
しく第１図Ａ　）　、而してその絶縁性基板１上に例え
ばＮｂ、Ｇｏ、　Ｎｂ５ＳＴ１ｓＮｂ、Ａ／　、　Ｎｂ
Ｎ　等ノＮｂ　化合物、ＶｓＧａ　、ｖ、ｓｔ　　等の
Ｖ化合物等でなる超伝導体温Ｊ［２を蒸着法、スパッタ
リング法等によって形成する（第１図Ｂ）。

次に超伝導体薄膜２に対する、フォトリソグラフィ技術
、電子ビームリソグラフィ技術を用いて形成されたマス
クを用いた、スパッタリングエツチング処理、反応性ス
パッタリングエツチング処理等のドライエツチング処理
により、超伝導体薄膜２に弱結合接合部として幅狭な郁
３を、それを挾んで第１及び第２の超伝導体温ゝ膜４及
び５を形成すべく、形成する（第１図Ｏ）。

この場合幅狭な部３を例えば１μｍ以下の幅及び長さを
有する線状パターンに形成すると共に６、超伝導体温Ｊ
［４及び５を例えば方形パターンに形成する。

然る后絶紗性基板１上に超伝導体薄膜４及び５上に夫々
延長せるＭ・、Ａｕ等の導電性材でなる電極パッド６及
び７を、例えば、蒸着処理、スパッタリング処理等によ
り絶縁性基板、１、及び超伝導体薄膜４及び５上に延長
せる導電性層を形成し、次でその導電性層に対するマス
タを用いたエツチング処理をなして形成しく第１図Ｄ）
、斯くて目的とする弱結合接合形ジョセフソン素子を得
る〇 以上が従来提案されている弱結合接合形ジョセフソン素
子の製法であるが、斯る従来の製法の場合、弱結合接合
部としての幅狭な部３を超伝導体温ＭＩＡ２に対するド
ライエツチング処理により形成する様にしているので、
その暢狭な部３を、他のエツチング溶液を用いたウェッ
トエツチング等に比し、盾望に応じ微細なパターンに形
成することが出来るという特徴を有するものである。

然し乍ら斯（幅狭な部３を超伝導体薄膜２に対するドラ
イエツチング処理により形成する場合、そのドライエツ
チング処理時、超伝導体薄膜２の幅狭なｓ３となる領域
の周りの領域が、そのドライエツチング処理時に於ける
イオン粒子によって衝撃を受は乍らエツチングされるの
で、幅狭な部３が今述べたイオン粒子の衝撃の影響を受
けて形成され、この為幅狭な部３が、超伝導体薄膜２の
一部で形成されていることにより、幅狭な＠３が１成さ
れる前の超伝導体薄膜２の転移温度を有しているものと
して予定されているにも拘らず、その転移温度に比し格
段的に低い転移温度を有するものとして得られるもので
ある。

従って上述せφ、従来の製法の場合、絶縁性基板１上に
超伝導体薄膜２を、上述せるＮｂ　化合物、■化合物等
の転移温度の比較的高い材料で形成し、これによって弱
結合接合部としての暢狭な部３を、超伝導体薄膜４及び
５と共に転移温度の比較的高いものとして形成し、依っ
て目的とせる弱結合接合形ジョセフソン素子を比較的高
い温度で動作し得るものとして得んとしても、その目的
とせる弱結合接合形ジョセフソン素子を比較的高い温度
で動作し得るものとして形成することが出来ないという
欠点を有しでいた。尚弱結合接合形ジョセフソン素子を
出来物る限り高い温度で動作し得るものとして得れば、
それに応じて弱結合接合形ジョセフソン素子の冷却手段
を小型、簡易化し得るので、斯く弱結合接合形ジョセフ
ソン素子はこれを出来物る高い温度で動作し得るものと
して得る事とするものである。

一方本発明者等は叙上に鑑み、且一般に超伝導体薄膜が
、イオン粒子の衝撃の影響を受けてたことにより、イオ
ン粒子の衝撃の影響を受けた前に比し低い転移温度を有
するものとして得られている場合、そのイオン粒子の衝
撃の影響を受けた超伝導体薄膜に対する４００〜５００
℃根度以上の温度（超伝導体薄膜がＮｂ　５Ｇｅでなる
場合、４５０〜６５０℃程度の温度）での加熱処理をな
せば、そのイオン粒子の衝撃の影響を受けた超伝導体薄
膜の転移温度を、イオン粒子の衝撃の影響を受けた前の
転移温度の８５Ｘ程度迄回ｉせしめ得ることが知られて
いることに鑑み、第１図にて上述せる従来の製法によっ
て、超伝導体温Ｍ２に幅狭な部３を形成して後、その幅
狭な部５の転移温度を幅狭な部３が形成される前の超伝
導体薄膜２の転移温度に向って回復せしめるべく、全体
に対する４００〜５００℃程度以上の温度での加熱処理
をなし、目的とせる弱結合接合形ジョセフソン素子を得
ることを試みた。

然し乍ら、斯くする場合、絶縁性基板１と幅狭なｓ３と
の間でのそれ等の材料の相互拡散により幅狭なｓ３が材
質的に変質し、よって幅狭な１１Ｓ５の転移温度を幅狭
な部３が形成される前の超伝導体Ｗａ２の転移温度に向
っである程度回復せしめ得ても未だ十分回復せしめ得な
いものであった。又絶縁性基板１と超伝導体薄膜４及び
５との間でのそれ等の材料の相互拡散、及び超伝導体薄
膜４及び５と電極パッド６及び７との間でのそれ等の材
料の相互拡散により、超伝導体薄膜４及び５、及び電極
パッド６及び７も又材質的に変質し、それ等が所期の特
性より劣化せるものとなった。依って、第１図にて上述
せる従来の製法によって、超伝導体薄膜２に−狭な’ｙ
ｉ５ｓを形成して后、上述せる加熱処理をなし、目的と
せる弱結合接合形ジョセフンン素子を得る場合、目的と
せる奥Ｍ台接合形ジョセフソン素子を比較的高い温度で
所期の特性を有するものとして動作することが出来るも
のとして得ることが出来ないという欠点ｆを有していた
。

依って本発明は上述せる欠点のない新規な弱結合接合形
ジョセフソン累、子の製法を提案せんとするもので、以
下峰達する所より明らかとなるであろう。

本発明による弱結合接合形ジョセ７ノン素子の製法の一
例に於ては、詳細説明はこれを省略するも、第１図にて
上述せる従来の製法をとるも、即ち第１図人にて上述せ
る如、くに予め絶縁性基板１を用意し、而してその絶縁
性基板１上に第１図Ｂにて上述せる如くに超伝導体薄膜
２を形成し、次に第１図Ｂにて上述せる如くに超伝導体
８１１２に対するドライエツチング処理によりその超伝
導体温！Ｍ２に弱結合接合部としての幅狭な部５をそれ
を挾んで超伝導体薄膜４及び５を形成すべく形成し、次
に第１図りにて上述せる如くに絶縁性基板１上に超伝導
体薄膜４及び５上に夫々延長連結せる電極パッド６及び
７を形成するも、次に第２図人に示す如く、絶縁性基板
１上に、超伝導体薄膜４及び５、及び電極パッド６及び
７を債って連結延長しているか幅狭な部６のみを外部に
臨Ｉせる窓８を有する。電子線尋に対してマスク作用を
有するマスク層９を形成する。：この場合マスク層９は
、これを電子線等を反射或いは吸収し得、且爾后除去可
能な材料であれば、如何なる材料を以ってでも、それ自
体は公知の方法によって形成し得、例えばフォトレジス
ト材、電子線レジスト材等のレジスト材や、幅狭な部３
、超伝導体薄膜４及び５、及び電極パッド６及びＩが工
、ツチングされないエツチング液で選択的に除去可能な
金属を以って形成し得る。尚マスク層９の窓８が幅狭な
部３のみを外部に臨ませているとせるその意味は、窓８
が厳密に幅狭な部５のみを外部に臨ませているというこ
とのみを意味するのではなく、図示の如く、超伝導体薄
膜４及び５の幅狭な部３の近傍の僅かな領域をも外部に
臨ませている場合も意味するものである。

次に第２図Ｂに示す如く、絶縁性基板１の上方よりの符
号１０で示すレーザビーム又は電子ビームの照射をなし
て、マスク層９の窓８に臨んでいる幅狭な部３のみを加
熱するという、幅狭な部３のみに対するアニール処理を
なす。

とせる弱結合接合形ジョセフソン素子を得る。

以上が本発明による弱結合接合形ジョセフソン素子の製
法の実施例であるが、斯る製法によれば、＠１図にて上
述せる従来の製法の場合と同様に、弱結合接合部として
の幅狭な部６を超伝導体温［２に対するドライエツチン
グ処理により形成する様にしているので、その幅狭な部
６を他のエツチング溶液を用いたウェットエツチング処
理等に比し、所望に応じ微細なパターンに形成すること
が出来る特徴を有するものである。

又上述せる本発明の製法によれば、弱結合接合部として
の幅狭なｓ３を超伝導体薄膜２に対するドライエツチン
グ処理により形成して后、その幅狭・な部３のみに対す
るレーザビーム又は電子ビーム１０を用いたアニール処
理をなして偏狭な部３のみを加熱しているものであり、
そしてその加熱がレーザビーム又は電子ビーム１０によ
りなされてるので、幅狭な部３のろの加熱を絶縁性基＆
１と幅狭な部３との間でのそれ等の材料の相互拡散を不
必要に生せしめることなしになし得、依って幅狭な部３
を材質的に不必要に変質せしめることがなく、この為幅
狭な部３の転移温度を、幅狭な部６が形成される前の超
伝導体薄膜２の転移温度に向って十分回復せしめ得るも
のである。

又上述せ木本発明によれば、暢狭な部６のみが加熱され
るとしても超伝導体薄膜４及び５、及び１！Ｌ極パツド
６及び７が加熱されないので、それ等が材質的に変質す
ることがなく、従って超伝導体薄膜４及び５、及び電極
パッド６及び７が所期の特性より劣化することがないも
のである。

依って上述せる本発明の製法によれば、目的とせる弱結
合接合形ジョセフソン素子を比較的高い温度で所期の特
性を有して動作することが出来るものとして得ることが
出来る大なる％徴を有するものである。

尚上述せる本発明の製法に於て、−狭なｓ５のみに対す
るアニール処理を、レーザビームを用いてなす場合は、
そのアニール処理を大気中でなし得るので、そのアニー
ル処理を容易、簡便になし得るものである。

尚上述に於ては本発明の一例を示したに冒まり、本発明
の精神を脱することなしに種々の変型変更をなし得るで
あろう。

【図面の簡単な説明】

訳１図Ａ−Ｄは従来の弱結合接合形ジョセフソン素子の
製法を示すＩＩＩＩ次の工程に於ける路線的斜視図、第
２図Ａ−０は本発明による弱結合接合形ジョセフソン素
子の製法の実施例を示す順次の工程に於ける路線的斜視
図である。 図中、１は絶縁性基板、２．４及び５は超伝導体薄膜、
５は幅狭な部、６及び７は電極パッド、８は窓、９はマ
スク層、１０はレーザビーム又は電子ビームを夫々示す
。 出績人　　日本電Ｏｉ電話公社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁性基板上に超伝導体薄膜を形成する菖１の工程と、
   該超伝導体薄膜に対するドライエツチング処理により当
   咳超伝導体薄膜に弱結合接合部としての幅狭な部をそれ
   を挾んで亀１及び第２の超伝導体薄膜を形成すべく形成
   する嬉２の工程とを含む弱結合接合形ジ璽セフソン素子
   の製法に於て、上記第２の工程后、上記Ｓ狭な部のみに
   対するレーザビーム又は電子ビームを用いたアニール処
   理をなすことを特徴とする弱結合接合形ジ田セフソン累
   子の製法。