JPS59181072A - ジヨセフソン集積回路装置 - Google Patents
ジヨセフソン集積回路装置Info
- Publication number
- JPS59181072A JPS59181072A JP58053482A JP5348283A JPS59181072A JP S59181072 A JPS59181072 A JP S59181072A JP 58053482 A JP58053482 A JP 58053482A JP 5348283 A JP5348283 A JP 5348283A JP S59181072 A JPS59181072 A JP S59181072A
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- JP
- Japan
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- layer
- base electrode
- integrated circuit
- electrode
- insulating layer
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、ジョセフソン集積回路装置に関し。
特に熱サイクル性が強化されたジョセフソン集積回路装
置に関する。
置に関する。
技術の背景
情報処理技術の発展に伴い、電子計算機等の情報処理装
置に対してもより高速化、大容量化が図られつつある。
置に対してもより高速化、大容量化が図られつつある。
かかる情報処理装置を構成する機能素子の一つとして、
超電導現象を利用した所謂ジョセフソン素子の適用が試
みられている。
超電導現象を利用した所謂ジョセフソン素子の適用が試
みられている。
かかるジョセフソン素子は、シリコンあるいはガリウム
・砒素等の半導体材料を用いた素子に比較して、より高
速動作が可能であるという特長を備えている。
・砒素等の半導体材料を用いた素子に比較して、より高
速動作が可能であるという特長を備えている。
従来技術と問題点
ｍＪ素子としてジョセフソン素子を用いた集積回路素子
の一つとして、鉛（Ｐ’ｂ）合金を電極、導電路材料と
して用いて構成されたジョセフソン集積回路装置が提案
されている。
の一つとして、鉛（Ｐ’ｂ）合金を電極、導電路材料と
して用いて構成されたジョセフソン集積回路装置が提案
されている。
かかるジョセフソン集積回路装置の要部構成を第１図に
示す。
示す。
同図において、１１はシリコン（Ｓｉ）基板、１２は該
シリコン基板１１上に形成された厚さ１０００ （人〕
程の二酸化シリコン（ＳｉＯ）層、１３は該二酸化シリ
コンＮ１２上に形成された厚さ３０００ （人〕程のニ
オブ（Ｎｂ）からなるグランドプレーン、 １４は該グ
ランドプレーン１３の表面に形成された厚さ １００〔
人〕程の酸化ニオブ（ＮｂＯ）層、１５は該酸化ニオブ
層１上に形成された厚さ３０００ Ｃ人〕程の酸化シリ
コン（ＳｉＯ） Ｎである。
シリコン基板１１上に形成された厚さ１０００ （人〕
程の二酸化シリコン（ＳｉＯ）層、１３は該二酸化シリ
コンＮ１２上に形成された厚さ３０００ （人〕程のニ
オブ（Ｎｂ）からなるグランドプレーン、 １４は該グ
ランドプレーン１３の表面に形成された厚さ １００〔
人〕程の酸化ニオブ（ＮｂＯ）層、１５は該酸化ニオブ
層１上に形成された厚さ３０００ Ｃ人〕程の酸化シリ
コン（ＳｉＯ） Ｎである。
また１６は、前記酸化シリコン層１５上に選択的に形成
された厚さ２０００ （人〕程の鉛（Ｐｂ）−インジウ
ム（Ｉｎ）−金（’、Ａｕ）合金からなる基部電極、１
７は該基部電極１６の表面を選択的に覆う厚さ３０００
〔人〕程の酸化シリコン層、１８は前記基部電極１６の
表出部に形成された厚さ５０〔人〕程のトンネル絶縁膜
、１９は該トンネル絶縁膜１８を挟んで前記基部電極１
６に対向し且つ醇化シリコン層１７上に延在して形成さ
れた厚さ４０００ （人〕程の鉛（Ｐｂ）−ビスマス（
Ｂｉ）からなる上部電極である。
された厚さ２０００ （人〕程の鉛（Ｐｂ）−インジウ
ム（Ｉｎ）−金（’、Ａｕ）合金からなる基部電極、１
７は該基部電極１６の表面を選択的に覆う厚さ３０００
〔人〕程の酸化シリコン層、１８は前記基部電極１６の
表出部に形成された厚さ５０〔人〕程のトンネル絶縁膜
、１９は該トンネル絶縁膜１８を挟んで前記基部電極１
６に対向し且つ醇化シリコン層１７上に延在して形成さ
れた厚さ４０００ （人〕程の鉛（Ｐｂ）−ビスマス（
Ｂｉ）からなる上部電極である。
このような構造を有するジョセフソン集積回路装置にあ
っては、シリコン基板１１と鉛系合金からなる基部電極
１６との熱膨張係数が大幅に異なる（シリコン基板の熱
膨張率は鉛系合金の熱膨張率の１／ １００程度）。
っては、シリコン基板１１と鉛系合金からなる基部電極
１６との熱膨張係数が大幅に異なる（シリコン基板の熱
膨張率は鉛系合金の熱膨張率の１／ １００程度）。
このため、当該ジョセフソン集積回路装置に対して液体
ヘリウム温度（−２６９（’ｃ〕）と室温との間の熱サ
イクル（ザーマルザイクル）によって。
ヘリウム温度（−２６９（’ｃ〕）と室温との間の熱サ
イクル（ザーマルザイクル）によって。
前記基部電極１６が酸化シリコン層１５から剥離する所
謂ヒロック現象を生じ、電極間の短絡あるいは電極、配
線の断線を招来してしまう。
謂ヒロック現象を生じ、電極間の短絡あるいは電極、配
線の断線を招来してしまう。
従って、当該ジョセフソン集積回路装置の構成では、十
分に高い信頼性を得ることができなかった。
分に高い信頼性を得ることができなかった。
発明の目的
本発明は、このような従来のジョセフソン集積回路装置
の有する欠点を除去し、熱サイクルが加っても電極、配
線の剥離、および該剥離に基つく電極間の短絡あるいは
電極、配線の断線を招くことのないジョセフソン集積回
路装置を提供しようとするものである。
の有する欠点を除去し、熱サイクルが加っても電極、配
線の剥離、および該剥離に基つく電極間の短絡あるいは
電極、配線の断線を招くことのないジョセフソン集積回
路装置を提供しようとするものである。
発明の構成
このため５本発明によれば、シリコン基板と。
前記シリコン基板上に設けられた絶縁層と、前記絶縁層
上に設けられた鉛合金系超電導金属からなる基部電極と
を備え、前記絶縁層と基部電極との間に、厚さ３００〜
５００〔人〕の鉛合金系超電導金属の酸化物層が配設さ
れてなることを特徴とするジョセフソン集積回路装置が
提供される。
上に設けられた鉛合金系超電導金属からなる基部電極と
を備え、前記絶縁層と基部電極との間に、厚さ３００〜
５００〔人〕の鉛合金系超電導金属の酸化物層が配設さ
れてなることを特徴とするジョセフソン集積回路装置が
提供される。
以下２本発明を実施例をもって詳細に説明する。
発明の実施例
第２図は本発明の実施にががるジョセフソン集積回路装
置の要部断面図を示す。
置の要部断面図を示す。
図において、２１はシリコン（Ｓｉ）基板、２２は該シ
リコン基板２１上に熱酸化法あるいは気相成長法によっ
て形成された厚さ１’０００ Ｃ人〕程の二酸化シリコ
ン層である。また２３ば該二酸化シリコン層２２上にス
パックリング法等によって形成された厚さ３０００ Ｃ
人〕程のニオブ（Ｎｂ）から構成されるグランドプレー
ンである。
リコン基板２１上に熱酸化法あるいは気相成長法によっ
て形成された厚さ１’０００ Ｃ人〕程の二酸化シリコ
ン層である。また２３ば該二酸化シリコン層２２上にス
パックリング法等によって形成された厚さ３０００ Ｃ
人〕程のニオブ（Ｎｂ）から構成されるグランドプレー
ンである。
また、２４は前記グランドプレーン２３上に、陽極酸化
法等により形成された厚さ １００ Ｃ人〕程の酸化ニ
オブ（Ｎｂｏ ）層、２５は該酸化ニオブ層２４上に蒸
着法等により形成された厚さ３０００ （人〕程の酸化
シリコン（Ｓｉｎ）層である。
法等により形成された厚さ １００ Ｃ人〕程の酸化ニ
オブ（Ｎｂｏ ）層、２５は該酸化ニオブ層２４上に蒸
着法等により形成された厚さ３０００ （人〕程の酸化
シリコン（Ｓｉｎ）層である。
更に２６は本発明にかがる厚さ３００〜５００ （人
〕を有する酸化鉛（ＰｂＯ）Ｊ’！である。該酸化鉛層
２６は１例えば圧力１０ （Ｔｏｒｒ）程の酸素雰囲
気中において鉛を蒸着処理するか、あるいは圧力１゜（
Ｔｏｒｒ）程の雰囲気中において酸化鉛を蒸着するかあ
るいは１０ （Ｔｏｒｒ）程の雰囲気中で鉛を蒸着し
、その後酸素を導入することにより形成される。
〕を有する酸化鉛（ＰｂＯ）Ｊ’！である。該酸化鉛層
２６は１例えば圧力１０ （Ｔｏｒｒ）程の酸素雰囲
気中において鉛を蒸着処理するか、あるいは圧力１゜（
Ｔｏｒｒ）程の雰囲気中において酸化鉛を蒸着するかあ
るいは１０ （Ｔｏｒｒ）程の雰囲気中で鉛を蒸着し
、その後酸素を導入することにより形成される。
また２７は、前記酸化鉛層２６上に、 １０ （Ｔｏ
ｒｒ）程の雰囲気中における蒸着処理によって厚さ２０
００〔人〕程に形成された鉛（Ｐｂ）−インジウム（Ｉ
ｎ）−金（Ａｕ）層からなる基部電極である。ががる基
部電極２７の蒸着形成は前記酸化鉛層２６の形成に連続
して行なわれる。
ｒｒ）程の雰囲気中における蒸着処理によって厚さ２０
００〔人〕程に形成された鉛（Ｐｂ）−インジウム（Ｉ
ｎ）−金（Ａｕ）層からなる基部電極である。ががる基
部電極２７の蒸着形成は前記酸化鉛層２６の形成に連続
して行なわれる。
また２８ば、前記基部電極２７を選択的に覆って形成さ
れた厚さ３０００〔人〕程の酸化シリコン層であり、２
９は前記基部電極２７０表出部に形成された厚さ５０〔
人〕程の酸化鉛／酸化インジウムからなるトンネル絶縁
膜である。
れた厚さ３０００〔人〕程の酸化シリコン層であり、２
９は前記基部電極２７０表出部に形成された厚さ５０〔
人〕程の酸化鉛／酸化インジウムからなるトンネル絶縁
膜である。
更に、３０は前記トンネル絶縁膜２９を挟んで基部電極
２７に対向し且つ酸化シリコン層２８上に延在して形成
された厚さ４０００ （人〕程の鉛（Ｐｂ）−ビスマス
（Ｂｉ）からなる上部電極である。
２７に対向し且つ酸化シリコン層２８上に延在して形成
された厚さ４０００ （人〕程の鉛（Ｐｂ）−ビスマス
（Ｂｉ）からなる上部電極である。
かかる構造を有するジョセフソン集積回路装置にあって
は、基部電極２７と絶縁層２５との間に基部電極２７を
構成する材料の酸化物Ｍ２６が配設されることにより、
該基部電極２７と絶縁層２５との間の付着力が、該酸化
物層２６が配置されない場合に比較して２〜３倍増加す
る。
は、基部電極２７と絶縁層２５との間に基部電極２７を
構成する材料の酸化物Ｍ２６が配設されることにより、
該基部電極２７と絶縁層２５との間の付着力が、該酸化
物層２６が配置されない場合に比較して２〜３倍増加す
る。
また、基部電極２７を構成する鉛合金（Ｐｂ−Ｉｎ−Ａ
ｕ）は面心立方構造（ＦＣＣ）をとり、絶縁層２５に直
接接触させた場合には面心立方構造のすべり面である（
１１１）面が大部分を占める（１１１ ）の配向をもつ
多結晶構造をとる。ところが本発明にかかる酸化鉛（Ｐ
ｂＯ）層２６の存在によって、該酸化鉛層２６に接する
鉛合金層２７はすべり面（１１１）の占める割合の少い
多結晶構造を呈する。
ｕ）は面心立方構造（ＦＣＣ）をとり、絶縁層２５に直
接接触させた場合には面心立方構造のすべり面である（
１１１）面が大部分を占める（１１１ ）の配向をもつ
多結晶構造をとる。ところが本発明にかかる酸化鉛（Ｐ
ｂＯ）層２６の存在によって、該酸化鉛層２６に接する
鉛合金層２７はすべり面（１１１）の占める割合の少い
多結晶構造を呈する。
かかるすべり面（１１１）の占める割合の低下によって
、熱サイクルによるストレスに基づく転位のすべりが発
生しにくくなり、転位のすべりにより生ずるヒロックの
発生が減少する。
、熱サイクルによるストレスに基づく転位のすべりが発
生しにくくなり、転位のすべりにより生ずるヒロックの
発生が減少する。
発明の効果
以上のように１本発明によれば、基部電極と該基部電極
下に配置される絶縁層との間に、該基部電極を構成する
材料の酸化物層を配設することにより、液体ヘリウム温
度と常温との間にわたるような熱サイクルによっても基
部電極が（基板上の）絶縁層から剥離することを防止す
ることができ。
下に配置される絶縁層との間に、該基部電極を構成する
材料の酸化物層を配設することにより、液体ヘリウム温
度と常温との間にわたるような熱サイクルによっても基
部電極が（基板上の）絶縁層から剥離することを防止す
ることができ。
ジョセフソン集積回路の信頼性を高めることができる。
第１図は従来のジョセフソン集積回路装置の構成を示す
要部断面図、第２図は本発明によるジョセフソン集積回
路装置の構成を示す要部断面図である。 図において １１、２１−−−−−−−シリコン基板１２、２２−−
−−−−−二酸化シリコン層１３、２３−−−−−−−
グランドプレーン１４、２４−−−−−−一酸化二オブ
層１５、２５・−−−−−−−酸化シリコン層１６、２
７−−−−−−−−基部電極（鉛系）１７、２８−−−
−−−−一酸化シリコン層１８、２１−−−−− トン
ネル絶縁膜１９、３（Ｌ−−−一 上部電極 ２６ −−−一−−基部電極材料の酸化物層芽ｚ図
要部断面図、第２図は本発明によるジョセフソン集積回
路装置の構成を示す要部断面図である。 図において １１、２１−−−−−−−シリコン基板１２、２２−−
−−−−−二酸化シリコン層１３、２３−−−−−−−
グランドプレーン１４、２４−−−−−−一酸化二オブ
層１５、２５・−−−−−−−酸化シリコン層１６、２
７−−−−−−−−基部電極（鉛系）１７、２８−−−
−−−−一酸化シリコン層１８、２１−−−−− トン
ネル絶縁膜１９、３（Ｌ−−−一 上部電極 ２６ −−−一−−基部電極材料の酸化物層芽ｚ図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 シリコン基板と、前記シリコン基板上に設けられた絶縁
層と、前記絶縁層上に設けられた鉛合金系超電導金属か
らなる基部電極とを備え、前記絶縁層と基部電極との間
に、厚さ３００〜５００〔人〕の鉛合金系超電導金属の
酸化物層が配設されてなることを特徴とするジョセフソ
ン集積回路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58053482A JPS59181072A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | ジヨセフソン集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58053482A JPS59181072A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | ジヨセフソン集積回路装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59181072A true JPS59181072A (ja) | 1984-10-15 |
| JPS6258155B2 JPS6258155B2 (ja) | 1987-12-04 |
Family
ID=12944055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58053482A Granted JPS59181072A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | ジヨセフソン集積回路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59181072A (ja) |
-
1983
- 1983-03-31 JP JP58053482A patent/JPS59181072A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6258155B2 (ja) | 1987-12-04 |
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