JPS59101884A - 薄膜ポイントコンタクト素子の製造方法 - Google Patents
薄膜ポイントコンタクト素子の製造方法Info
- Publication number
- JPS59101884A JPS59101884A JP57211961A JP21196182A JPS59101884A JP S59101884 A JPS59101884 A JP S59101884A JP 57211961 A JP57211961 A JP 57211961A JP 21196182 A JP21196182 A JP 21196182A JP S59101884 A JPS59101884 A JP S59101884A
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- Japan
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- thin film
- electrode
- point contact
- contact element
- resist
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- Pending
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- 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】
本発明は、薄膜ポイントコンタクト素子の製造方法に関
するものである。
するものである。
従来より、ジョゼフソン電圧標準用のシ、 セ７ソン接
合として、機械的接触によるポイントコンタクトや、薄
膜を用いたトンネル接合形が用いられている。主に世界
各国の国立の研究所では、トンネル接合形が電圧標準と
して用ちられている。
合として、機械的接触によるポイントコンタクトや、薄
膜を用いたトンネル接合形が用いられている。主に世界
各国の国立の研究所では、トンネル接合形が電圧標準と
して用ちられている。
しかしながら、トンネル接合形はヒートサイクルに弱い
という欠点があり、また、常時液体Ｎ２中に保存しなけ
ればならない。このため実用上は非常に不便である。一
方、ポイントコンタクト形は、トンネル接合形に比べ、
ヒートサイクルには強いが、機械的な衝撃に弱いという
欠点がある。又、接合を作成するためには、種々の調整
が必要である。
という欠点があり、また、常時液体Ｎ２中に保存しなけ
ればならない。このため実用上は非常に不便である。一
方、ポイントコンタクト形は、トンネル接合形に比べ、
ヒートサイクルには強いが、機械的な衝撃に弱いという
欠点がある。又、接合を作成するためには、種々の調整
が必要である。
現在、ブリッジ形のジョセフノン素子の研究から、三次
元構造を持つ素子は、ブリッジ長が絶対零度における超
伝導体のコヒーレンス長の数倍程度の場合に、優れた特
性を示すことが分かつてきた。このようなことから、三
次元構造を持つ素子が研究され報告されている（例えば
、Ｗ、Ｔ、 Ｌｕｍ ａｎｄＶａｎ Ｄｕｚｅｒ ”Ｎ
ｅｗ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ａ ｓｕ
ｐｅｒｃｏｎｃｔｕｃｔｉｎｇｗｅａｋ １ｉｎｋ”
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ、 、 Ｖｏｌ、 ４６゜屋７ Ｊｕｌｙ １９７
５． ’ ｐｐ、 ３２１６−３２１８及び、Ｙ、 Ｔ
ＡＺＯａｎｄ Ｓ、 ＵＥＨＡＲＡ Ｊ’Ｎｂ ｗｅａ
ｋ １ｉｎｋｓ ｗｉ、ｔｈｔｈｒｅｅＤｉｍｅｎｓｉ
ｏｎａｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅ”Ｊ、Ｊ、Ａ、ＰＶｏｌ、
２０．１９８１゜ｐｐ ３３７−３４１ ） 。
元構造を持つ素子は、ブリッジ長が絶対零度における超
伝導体のコヒーレンス長の数倍程度の場合に、優れた特
性を示すことが分かつてきた。このようなことから、三
次元構造を持つ素子が研究され報告されている（例えば
、Ｗ、Ｔ、 Ｌｕｍ ａｎｄＶａｎ Ｄｕｚｅｒ ”Ｎ
ｅｗ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ａ ｓｕ
ｐｅｒｃｏｎｃｔｕｃｔｉｎｇｗｅａｋ １ｉｎｋ”
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ、 、 Ｖｏｌ、 ４６゜屋７ Ｊｕｌｙ １９７
５． ’ ｐｐ、 ３２１６−３２１８及び、Ｙ、 Ｔ
ＡＺＯａｎｄ Ｓ、 ＵＥＨＡＲＡ Ｊ’Ｎｂ ｗｅａ
ｋ １ｉｎｋｓ ｗｉ、ｔｈｔｈｒｅｅＤｉｍｅｎｓｉ
ｏｎａｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅ”Ｊ、Ｊ、Ａ、ＰＶｏｌ、
２０．１９８１゜ｐｐ ３３７−３４１ ） 。
とこにおいて、本発明は、ジ目セフソン接合部を薄膜の
ポイントコンタクトで形成する゛ものであって、従来素
子における欠点をなくシ、機械的に強く、長寿命で安定
に動作する薄膜ポイントコンタクト素子の製造方法を提
供しようとするものである。 ′ 本発明に係る方法は、ＲＦマグネトロンスパレタ装置を
用いてＮｂ薄膜を作成し、薄膜ポイントコンタクト素子
を電子ビーム露光法（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍｌｉ
ｔｈｏｇｒａｐｈｙ ）によシ作成する点にひとつの特
徴がある。
ポイントコンタクトで形成する゛ものであって、従来素
子における欠点をなくシ、機械的に強く、長寿命で安定
に動作する薄膜ポイントコンタクト素子の製造方法を提
供しようとするものである。 ′ 本発明に係る方法は、ＲＦマグネトロンスパレタ装置を
用いてＮｂ薄膜を作成し、薄膜ポイントコンタクト素子
を電子ビーム露光法（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍｌｉ
ｔｈｏｇｒａｐｈｙ ）によシ作成する点にひとつの特
徴がある。
第１図は本発明に係る方法によってつくられた薄膜ポイ
ントコンタクト素子の一例を示す構成斜視図である。こ
の図において、１は基板で、例えばＡｅＯ単結晶（サフ
ァイヤ）等が用いられる。
ントコンタクト素子の一例を示す構成斜視図である。こ
の図において、１は基板で、例えばＡｅＯ単結晶（サフ
ァイヤ）等が用いられる。
３
２はこの基板上に着膜された下部電極、３は下部電極２
上に酸化膜４を介して交差するようにつくられた上部電
極である。下部電極２及び上部電極３は、いずれも超伝
導金属、例えば罰で構成され、ともに膜厚は例えば３０
０ｎｍ程度の薄膜となっている。５は下部電極２と上部
電極３との間に形成されたポイントコンタクトである。
上に酸化膜４を介して交差するようにつくられた上部電
極である。下部電極２及び上部電極３は、いずれも超伝
導金属、例えば罰で構成され、ともに膜厚は例えば３０
０ｎｍ程度の薄膜となっている。５は下部電極２と上部
電極３との間に形成されたポイントコンタクトである。
第２図は、このように構成された素子の本発明による製
造方法を示すフローチャートである。
造方法を示すフローチャートである。
はじめに、サファイア基板上に、ＲＦマグネトロ第１表
次に７オトリソグラによシ、下部電極パターンをハシー
ンニングする（ステップ２）。ここで布薄膜のエツチン
グには、例えば高周波スノ（ツタエッチ又は弗硝酸水溶
液によるケミカルエッチを用いる。次にパターンニング
を終えた下部電極２の上に電子線レジストを塗布し、電
子ビーム露光装置Ｋよシ０．５〜１）１ｍｅ′のレジス
トノ（ターンを作成する（ステップ３）。次に、このレ
ジストノ＜ターンをマスクに下部Ｎｂ電極の表面を酸化
する（ステップ４）。酸化の方法としては、熱酸化、陽
極酸化、プラズマ酸化などが可能である。このときレジ
ストの付着力が弱いと、レジストがはがれ全面酸化され
てしまうので、プリベーク、ポストベークを十分に行う
と共に試料の表面をクリーンに保つことが必要である。
ンニングする（ステップ２）。ここで布薄膜のエツチン
グには、例えば高周波スノ（ツタエッチ又は弗硝酸水溶
液によるケミカルエッチを用いる。次にパターンニング
を終えた下部電極２の上に電子線レジストを塗布し、電
子ビーム露光装置Ｋよシ０．５〜１）１ｍｅ′のレジス
トノ（ターンを作成する（ステップ３）。次に、このレ
ジストノ＜ターンをマスクに下部Ｎｂ電極の表面を酸化
する（ステップ４）。酸化の方法としては、熱酸化、陽
極酸化、プラズマ酸化などが可能である。このときレジ
ストの付着力が弱いと、レジストがはがれ全面酸化され
てしまうので、プリベーク、ポストベークを十分に行う
と共に試料の表面をクリーンに保つことが必要である。
次に電子線レジストを除去する（ステ、プ５）。続いて
、リフトオフ法によって上部Ｎｂ電極３を作成する（ス
テップ６）。
、リフトオフ法によって上部Ｎｂ電極３を作成する（ス
テップ６）。
このステップ６においては、はじめに上部電極をパター
ンニングするためのレジストノ（ターンを作成し、次に
ＲＦスパッタエッチにより下部Ｎｂ電極表面のクリーニ
ングを行なう。このクリーニングは非常に重要であり、
特にクリーニング時間によ多素子の特性が大きく変化す
る。実験の結果によれば、クリーニング時間は、２〜４
分程度が最適であった。クリーニング終了後、真空を破
らずに続ケて、ＲＦマグネトロンスパッタによシ上部罰
電極の着膜を行ない、リフトオンする。
ンニングするためのレジストノ（ターンを作成し、次に
ＲＦスパッタエッチにより下部Ｎｂ電極表面のクリーニ
ングを行なう。このクリーニングは非常に重要であり、
特にクリーニング時間によ多素子の特性が大きく変化す
る。実験の結果によれば、クリーニング時間は、２〜４
分程度が最適であった。クリーニング終了後、真空を破
らずに続ケて、ＲＦマグネトロンスパッタによシ上部罰
電極の着膜を行ない、リフトオンする。
以上のように、ステップ１〜ステツプ６の工程を経て第
１図に示すような構造の薄膜ポイントコンタクト素子が
完成する。
１図に示すような構造の薄膜ポイントコンタクト素子が
完成する。
第３図は、本発明に係る方法によって作成した素子の、
４．２にでのＤＣＩ−Ｖ特性を示す線図である。
４．２にでのＤＣＩ−Ｖ特性を示す線図である。
この試料は、酸化膜厚が４００λ、クリーニング時間３
分、接合の面積は約１１．１ｍ２である１、■。（超伝
導臨界電流値）は、３ｍＡ、ノーマル抵抗ＲＮは、０．
３Ω程度である。
分、接合の面積は約１１．１ｍ２である１、■。（超伝
導臨界電流値）は、３ｍＡ、ノーマル抵抗ＲＮは、０．
３Ω程度である。
第４図は、９ＧＨ２のマイクロ波を照射したときのＩ−
Ｖ特性を示す線図で、電圧が、２．３．４ｍＶ 付近で
、それぞれマイクロ波のパワーを調整し、シャピロステ
ップを観測したものである。このような高い電圧まで明
確なシャピロステップが観測されることは、非常に高い
周波数まで素子が応答することを意味している。すなわ
ち、９ＧＨｚで４ｍＶまでステ、ブが観測されるという
ことは、約１８００ＧＨｚまで応答することに対応して
いる。トンネサ形以外の薄膜素子で、このような高い電
圧を得た例はこれまでにない。
Ｖ特性を示す線図で、電圧が、２．３．４ｍＶ 付近で
、それぞれマイクロ波のパワーを調整し、シャピロステ
ップを観測したものである。このような高い電圧まで明
確なシャピロステップが観測されることは、非常に高い
周波数まで素子が応答することを意味している。すなわ
ち、９ＧＨｚで４ｍＶまでステ、ブが観測されるという
ことは、約１８００ＧＨｚまで応答することに対応して
いる。トンネサ形以外の薄膜素子で、このような高い電
圧を得た例はこれまでにない。
本発明に係る方法によれば、次に列挙するような種々の
特長をもったポイントコンタクト素子が実現できる。
特長をもったポイントコンタクト素子が実現できる。
（ｉ） 接合部の長さＣＷｅａｋ １ｉｎｋ 長）
はＮｂの酸化膜の厚さで決まり、これを４００〜６００
λ と非常に短くできる。
はＮｂの酸化膜の厚さで決まり、これを４００〜６００
λ と非常に短くできる。
（１１） 三次元構造によシ放熱効果が大きく、ヒー
トサイクルに強い。従って長寿命で安定に動作する。
トサイクルに強い。従って長寿命で安定に動作する。
（ｉｉｉ） マイクロ波照射によシ高い出方電圧（４
ｍＶ。
ｍＶ。
２００ステツプ）が得られ、電圧標準用に応用ができる
。
。
（ｉｖ） 高周波まで応答し、サブミリ波領域まで使
え、検波、ミクサーに応用できる。
え、検波、ミクサーに応用できる。
第１図は本発明の方法によってつくられた薄膜ポイント
コンタクト素子の一例を示す構成斜視図、第２図は本発
明に係る方法を示すフローチャート、第３図及び第４図
は本発明の方法によってつくられた素子の特性の一例を
示す線図である、。 １・・・基板、２・・・下部電極、３・・・上部電極、
４・・・酸化膜、５・・・ポイントコンタクト。 オ ｌ 図 第２口 ステ、。 第４図
コンタクト素子の一例を示す構成斜視図、第２図は本発
明に係る方法を示すフローチャート、第３図及び第４図
は本発明の方法によってつくられた素子の特性の一例を
示す線図である、。 １・・・基板、２・・・下部電極、３・・・上部電極、
４・・・酸化膜、５・・・ポイントコンタクト。 オ ｌ 図 第２口 ステ、。 第４図
Claims (1)
- （１） 基板上にＲＦマグネトロンスノくツタ装置に
より下部電極を形成させ、この下部電極上に電子ビーム
露光法によシ微小なレジストノ（ターンを作成し、次に
このレジストノくターンをマスクとして前記下部電極表
面を酸化して酸化膜を作シ、次に前記レジストノくター
ンを除去し、リフトオフ用の上部電極）くターンを作り
、ＲＦスパッタによりクリーニング後、ＲＦマグネトロ
ンスパッタ装置により上部電極を作成し、リフトオンし
て製造される薄膜ポイントコンタクト素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57211961A JPS59101884A (ja) | 1982-12-02 | 1982-12-02 | 薄膜ポイントコンタクト素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57211961A JPS59101884A (ja) | 1982-12-02 | 1982-12-02 | 薄膜ポイントコンタクト素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59101884A true JPS59101884A (ja) | 1984-06-12 |
Family
ID=16614561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57211961A Pending JPS59101884A (ja) | 1982-12-02 | 1982-12-02 | 薄膜ポイントコンタクト素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59101884A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6188576A (ja) * | 1984-10-05 | 1986-05-06 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 薄膜ｓｑｕｉｄ |
-
1982
- 1982-12-02 JP JP57211961A patent/JPS59101884A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6188576A (ja) * | 1984-10-05 | 1986-05-06 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 薄膜ｓｑｕｉｄ |
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