JPS59119779A - ジヨセフソン集積回路装置 - 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】 （ａ）　　発明の技術分野 本発明はジョセフソン集積回路装置に係シ、特に該集積
回路に於ける配線間のクロス・トークを低減せしめる構
造に関する。

（ｂ）　　従来技術と問題点 庇 ジョセフソン集積回路装置内の配線は、外伝尋物質から
なる下部電極層、上部電極層、制御信号線層によって形
成される。

そして従来構造（こ於ては、これらの超伝導層からなる
配線が絶縁層のみを介して平行ｌこ成るいは交差して引
きまわされていた。そのためこれらの配線が近接して配
設された際には、容量結合及び磁界結合によシ配線間に
信号のクロス・トークを生じ、回路動作の信頼性が損わ
れるという問題があった。

（Ｃ）　　発明の目的 本発明はジョセフソン集積回路装置に於ける隣接する超
伝導配線間の容量結合及び磁界結合を低減せしめる構造
を提供するものであシ、その目的とするところは配線間
のクロス・トークを減少セしめて回路動作のイ言頼性を
向上せしめるにある。

（ｄ）　　発明の構成 即ち本発明はジョセフソン集積回路装置（こ於て隣接す
る超伝導配線間ζこ、超伝導物質からなジグランド・プ
レーンに接続された磁場遮蔽電極が配設されてなること
を特徴とする。

（ｅ）　　発明の実施例 以下本発明を実施例について、図を用い詳細に直角に又
差する第１の従来構造の要部断面図、第２図は第１の従
来構造ｌこ対応する本発明の第１実施例ｔこ於ける要部
断面図（イ）及びそのグランド・プレーンとの異なるコ
ンタクト位置を示す透視上面図（ロ）及び（ハ）、第３
図は配線が平行ζこ配設される第２．第３の従来構造を
示す要部断面図（イ）及び（ロ）、第４図は第２．第３
の従来構造に対応する本発明の第２．第３の実施例に於
ける要部断面図（イ）及び（ロ）第５図（イ）及び（ロ
）は磁場遮蔽電極の機能説明図、第６図は第２の従来構
造に対応する本発明の異なる実施例に於ける要部断面図
である。

そしてこれらの図１こ於て、１はシリコン（Ｓｔ）り板
、２は熱酸化膜、３はニオブ（Ｎｂ）等の超伝導体から
なるグランド・プレーン、４は酸化ニオブ（Ｎｂｙ　Ｏ
ｓ　）Ｍ’を下部に有する一酸化シリコン（Ｓｉｎ）膜
からなる第１の絶縁膜、５け例えば鉛（ｐｂ　）−イン
ジウム（Ｉｎ）−金（Ａｕ　）・合金からなる下部電極
、６はｐｂとＩｎの混合酸化物（ｐｂｏ・Ｉｎ２０ｇ）
からなるトンネル酸化膜、７はＳｉＯ等からなる第２の
絶縁膜、８は鉛（Ｐｂ）−ビスマス（Ｂｉ）・合金等か
らなる上部電極、９，９ａ、９ｂは下部電極と同層のｐ
ｂ−Ｉｎ−Ａｕ・合金からなる第１の超伝導配線、１０
はＳｉＯ等からなる第３の絶縁膜、１１はｐｂ−Ｉｎ−
Ａｕ・合金等からなる制御信号線、１１′は信号線層で
形成された第２の超伝導配線、１２は電極コンタクト窓
、１３は下部電極層で形成されたコンタクト電極、１４
は上部電極層で形成された磁場遮蔽電極、１４′は下部
電極層で形成された磁場遮蔽１！極、ＪＭはジョセフソ
ン・メモリ素子を示している。

本発明の構造に於ては、例えば従来第１図番こ示すよう
に下部電極層からなる第１の超伝導配線９と制御信号線
層からなる第２の超伝導配線１１が第３の絶縁膜１０を
介して直交する構造に対して例えば第２図（イ）に示す
ように前記第１の超伝導配線９と第２の超伝導配線１１
の間に、第１の超伝導配線９を覆うように上部電極層か
らなる磁場遮蔽電極１４が配設される。なお該上部電極
層即ちＰｂ−Ｂ１・合金からなる磁場遮蔽電極１４は直
にＮｂからなるグランド・プレーン３に対して良好な超
伝導接続が出来ないので、同図のよう−こ第１の絶縁膜
３の電極コンタクト窓１２を介してグランド・プレーン
３に接続する下部電極層からなるコンタクト電極１３に
トンネル酸化膜６を介して接続し、これによってグラン
ド・プレーン３との良好な超伝導接続を行う。

上記実施例の構造に於て前記電極コンタクト窓１２の形
成位置は第２図（ロ）若しくは（ハ）に示すように、第
２の超伝導配線１１の下部成るいはその下部からずれた
位置のいずれでも良い。

又本発明に於て、従来第３図（イ）に示すように同層で
ある例えば下部電極層からなる二本の第１の超伝導配線
９ａと９ｂが平行に隣接して配設される構造、若しくは
第３図（ロ）に示すように下部電極層からなる第１の超
伝導配線９と制御信号線層からなる第２の超伝導配線１
１が、第３の絶縁膜ｌＯを介して平行に配設される構造
に対しては、例えば第４図（イ）成るいは（ロ）に示す
ような磁場遮蔽電極１４が設けられる・即ち第３図（イ
）の構造（こ対しては、例えば第４図（イ）に示すよう
に超伝導配線９ａと９ｂ上ｌこ第２の絶縁膜７を介して
両配線９ａと９ｂを分離遮蔽する一体の上部電極電極層
からなる磁場遮蔽電極１４が配設される。なお該磁場遮
蔽電極１４は前記実施例同様トンネル酸化ＦＡ６Ｅｔび
コンタクト電極１３を介してグランド・プレーン３１？
Ｊ続される。

又第３図（ロ）の構造に対しては、例えば第４図（ロ）
に示すように下部電極層からなる第］の超伝導配線９上
に第２の絶縁膜７を介して該第１の超伝導配線９を覆い
、且つ前記実施例同様トンネル酸化膜６及びコンタクト
電極１３を介してグランド・プレーン３Ｉこ接続する上
部電極層からなる磁場遮蔽電極１４が配設される。

第５図は上記実施例による磁場遮蔽効果を示す模式図で
、第５図（イ）のように遮蔽電極を設けない状態に於て
通電された超伝導配線９ａの周囲に形成され超伝導配線
例えば９ｂｌこ影響を与えていた磁力線Ｍが、第５図（
ロ）に示すようζこ、配置９ａ、９ｂ間にグランド・プ
レーン３に接続する磁場遮蔽Ｎ極１４を設けることをこ
より、膝磁場遮蔽電極１４１こ囲まれた領域ｔこ閉じ込
められ、超伝導配線９ｂは該磁力線の影響から開放され
る。

なおこのように磁場の遮蔽効果が得られるのは超伝導状
態ｌこ於て超伝導体が示す磁場を反発するマイスナー効
果によるものである。従って第４図（ロ）の実施例のよ
うｌこ一方の配線９ｂ上のみを磁場遮蔽電極１４で覆っ
た構造でも同様な効果を有する。

又隣接する両配線若しくは一方の配線の所望の個所を磁
場遮蔽Ｎ極で部分的に覆った構造でも効果がある。

更に又第６図に示すように平行する超伝導配線９ａ、９
ｂの間に該配線に沿って、グランド・プレーン３に接続
する該超伝導配線９ａ、９ｂと同層の超伝導体からなる
磁場遮蔽電極１４′を設けただけでも効果がある。

以上の実施例に於ては、超伝導配線ｔ−覆う磁場遮蔽電
極をＰｂ−Ｂ１・合金からなる上部電極層ζこまって形
成したためｌこ、該磁場遮蔽電極とグランド・プレーン
との超伝導接続がＰｂ−Ｉｎ−Ａｕ・合金からなるコン
タクト電極層その上面のＰｂＯ・Ｉｎ２Ｏ３からなるト
ンネル酸化膜を介してなされた。

該磁場遮蔽電極は上記に限らすＰｂ−Ｉｎ−Ａｕ・合金
からなる制御線層成るいは同種の合金からなる特別な層
で形成しでも良い。そしてその際はコンタクト電極上の
トンネル酸化膜は不要である。

（ｆ）　　発明の詳細 な説明したように本発明によれば、隣接する超伝導配線
間の容量結合及び磁界結合が減殺され超伝導配線間のク
ロス・トークが防止される。

従って本発明によればジせセフソン集積回路装置の誤動
作が防止され、その信頼性は向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の従来構造のジせセフソン集積回路装置の
要部断面図、第２図は第１の従来構造に対応する本発明
の一実施例に於ける要部断面図（イ）３の従来構造を示
す要部断面図（イ）及び（口入第４図は第２．第３の従
来構造に対応する本発明の第２．第３の実施例に於ける
要部断面図（イ）及び（ロ）、第５図（イ）及び（ロ）
は磁場遮蔽電極の機能説明図、第６図は第２の従来構造
に対応する本発明の異なる実施例に於ける要部断面図で
ある。 図をこ於て、１はシリコン基板、２は熱酸化膜、３はグ
ランド・プレーン、４は第１の絶縁膜、５は下部電極、
６はトンネル酸化膜、７は第２の絶縁膜、８は上部電極
、９．９ａ、９ｂは下部電極と同層の第１の超伝導配線
、１０は第３の絶縁膜、１１は制御信号線、１１′は信
号線層で形成された第２の超伝導配線、１２け電極コン
タクト窓、１３はコンタクト電極、１４は上部電極層で
形成された磁場遮蔽電極、１４′は下部電極層で形成さ
れた磁場遮蔽電極、ＪＭはジョセフソン・メモリ素子を
示す。 第　／［￥１ （’Ｏ）（ハノ 峯　５　図 半　４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　隣接する超伝導配線間ｔこ、超伝導物質からなジグ
   ランド・プレーンに接続された磁場遮蔽電極２、上記磁
   場遮蔽電極が隣接する超伝導配線の一方の一部又は全面
   を覆う構造を有してなることを３、上記磁場遮蔽電極が
   隣接する超伝導配線の両方の一部又は全面を覆う構造を
   有してなることを