JPS61181178A - ジヨセフソン接合素子とその製造方法 - Google Patents
ジヨセフソン接合素子とその製造方法Info
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- JPS61181178A JPS61181178A JP60021575A JP2157585A JPS61181178A JP S61181178 A JPS61181178 A JP S61181178A JP 60021575 A JP60021575 A JP 60021575A JP 2157585 A JP2157585 A JP 2157585A JP S61181178 A JPS61181178 A JP S61181178A
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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
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0912—Manufacture or treatment of Josephson-effect devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- 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】
(産業上の利用分野)
本発明は、良好な接合特性を有し、かつ極めて製造し易
いジョセフソン接合素子およびその製造方法に関する。
いジョセフソン接合素子およびその製造方法に関する。
(従来の技術)
本発明者は先に、ジョセフソン接合素子の弱結合部を極
限まで短縮してその特性を改善することを可能とし、し
かも容易に同一特性の素子を大量生産し得る準平面型ジ
ョセフソン接合素子を提案したく特公昭55−7712
号)。この後本発明者は上記ジョセフソン接合素子の改
良発明として、第9図に示されるように基板1上に2つ
の帯状の超伝導体薄膜を絶縁体層を介して交差させ、こ
の交差領域の相対する各縁において絶縁体層の厚み側面
を横切って上下の超伝導体薄膜2.3を一つの線状の弱
結合部5で結合させたジョセフソン接合素子を提案した
(特公昭59−2391号)。
限まで短縮してその特性を改善することを可能とし、し
かも容易に同一特性の素子を大量生産し得る準平面型ジ
ョセフソン接合素子を提案したく特公昭55−7712
号)。この後本発明者は上記ジョセフソン接合素子の改
良発明として、第9図に示されるように基板1上に2つ
の帯状の超伝導体薄膜を絶縁体層を介して交差させ、こ
の交差領域の相対する各縁において絶縁体層の厚み側面
を横切って上下の超伝導体薄膜2.3を一つの線状の弱
結合部5で結合させたジョセフソン接合素子を提案した
(特公昭59−2391号)。
このジョセフソン接合素子は、マスク合せの精度がそれ
ほど高くなくても下部超伝導体薄膜2と上部超伝導体薄
膜3との重なり面積が所定の値となり、素子の特性(静
電容量)の均一な素子を極めて容易につくることができ
る。また、本発明者は、第10図に示されるように2つ
の帯状の超伝導体薄膜2.3を絶縁体層を介して交差さ
せ、絶縁体層の厚み側面を横切って上下の超伝導体薄膜
2.3を弱結合部5により結合させたジョセフソン接合
素子を提案した(特公昭59−16430号)。
ほど高くなくても下部超伝導体薄膜2と上部超伝導体薄
膜3との重なり面積が所定の値となり、素子の特性(静
電容量)の均一な素子を極めて容易につくることができ
る。また、本発明者は、第10図に示されるように2つ
の帯状の超伝導体薄膜2.3を絶縁体層を介して交差さ
せ、絶縁体層の厚み側面を横切って上下の超伝導体薄膜
2.3を弱結合部5により結合させたジョセフソン接合
素子を提案した(特公昭59−16430号)。
このジョセフソン接合素子は、上記特公昭59−239
1号記載のジョセフソン接合素子の場合と同じ利益を得
ることができるとともに、上部下部の超伝導体薄膜を弱
結合する弱結合部5のリソグラフィに関してもマスク合
せにそれほど高精度は要求されない。
1号記載のジョセフソン接合素子の場合と同じ利益を得
ることができるとともに、上部下部の超伝導体薄膜を弱
結合する弱結合部5のリソグラフィに関してもマスク合
せにそれほど高精度は要求されない。
(発明が解決しようとする問題点)
上記特公昭59−2391号に記載されたジョセフソン
接合素子においては、3μm程度の幅の上部下部の超伝
導体薄膜の交差部分に0.5μm程度の線幅の弱結合部
を設ける必要があり、マスク合せに高精度が要求される
等の製造工程に難点があった。また、上記特公昭59−
16430号に記載されたジョセフソン接合素子におい
ては、上部下部の超伝導体薄膜2.3の上方以外の部分
に存在する弱結合材料(第10図斜線部分5′)が、ジ
ョセフソン接合の抵抗値を下げて接合の良さを表わすフ
ァクターであるI−RJ 積を小さくして、特性を劣化
する。
接合素子においては、3μm程度の幅の上部下部の超伝
導体薄膜の交差部分に0.5μm程度の線幅の弱結合部
を設ける必要があり、マスク合せに高精度が要求される
等の製造工程に難点があった。また、上記特公昭59−
16430号に記載されたジョセフソン接合素子におい
ては、上部下部の超伝導体薄膜2.3の上方以外の部分
に存在する弱結合材料(第10図斜線部分5′)が、ジ
ョセフソン接合の抵抗値を下げて接合の良さを表わすフ
ァクターであるI−RJ 積を小さくして、特性を劣化
する。
(問題点を解決するための手段)
上記問題点は、絶縁体層を介して交差された上部下部2
つの帯状の超伝導体薄膜上に弱結合材料がかぶさった基
板表面に、ドライエツチングを施して、絶縁体層および
上部下部2つの帯状の超伝導体薄膜の側壁部分以外の弱
結合材料を除去することにより解決される。
つの帯状の超伝導体薄膜上に弱結合材料がかぶさった基
板表面に、ドライエツチングを施して、絶縁体層および
上部下部2つの帯状の超伝導体薄膜の側壁部分以外の弱
結合材料を除去することにより解決される。
上部および下部超伝導体薄膜を形成する材料としてはN
b、Ta、W、La、PbSSn、In。
b、Ta、W、La、PbSSn、In。
AAなどの金属あるいはそれ・らの合金など超伝導性を
示す各種の超伝導物質を用いることができる。
示す各種の超伝導物質を用いることができる。
これら超伝導体薄膜の厚さは例えば数百〜数千人程度の
厚さである。絶縁体層は5iOz などの絶縁物質又は
半導体をスパッタリングあるいは蒸着することにより、
あるいは超伝導体薄膜の表面を・酸化性雰囲気中にさら
すことにより形成される。
厚さである。絶縁体層は5iOz などの絶縁物質又は
半導体をスパッタリングあるいは蒸着することにより、
あるいは超伝導体薄膜の表面を・酸化性雰囲気中にさら
すことにより形成される。
この絶縁体層の厚さは例えば50Aないし数千A程度に
選ばれる。弱結合材料としては前記各種超伝導物質、C
uなどのノーマル金属、テルルや不純物をドープした半
導体、ビスマス等を用いることができる。この弱結合材
料は基板全面にわたって百〜数千人程度の厚さに設けら
れる。下部超伝導体薄膜の側壁部分および絶縁体層と上
部超伝導体薄膜とからなる積層体の側壁部分以外に積層
された弱結合材料を除去するドライエツチングとしては
、ガスプラズマエツチング、スパッタエツチング、イオ
ンビームエツチングを使用することができるが、いずれ
のドライエツチング法を用いる場合においても、深さ方
向のエツチング速度が横方向のエツチング速度よりも速
いいわゆる異方性エツチング特性を使用する必要がある
。従って、ガスプラズマエツチングを用いる場合におい
ては放電電極が平行に対向したものを使用するのがよい
。側壁部分に残される弱結合材料の厚さは種々のエツチ
ング条件を変化することにより制御することができるが
、スパッタエツチングを用いる場合はアルゴン等の雰囲
気のガス圧を変化することにより制御することができる
。
選ばれる。弱結合材料としては前記各種超伝導物質、C
uなどのノーマル金属、テルルや不純物をドープした半
導体、ビスマス等を用いることができる。この弱結合材
料は基板全面にわたって百〜数千人程度の厚さに設けら
れる。下部超伝導体薄膜の側壁部分および絶縁体層と上
部超伝導体薄膜とからなる積層体の側壁部分以外に積層
された弱結合材料を除去するドライエツチングとしては
、ガスプラズマエツチング、スパッタエツチング、イオ
ンビームエツチングを使用することができるが、いずれ
のドライエツチング法を用いる場合においても、深さ方
向のエツチング速度が横方向のエツチング速度よりも速
いいわゆる異方性エツチング特性を使用する必要がある
。従って、ガスプラズマエツチングを用いる場合におい
ては放電電極が平行に対向したものを使用するのがよい
。側壁部分に残される弱結合材料の厚さは種々のエツチ
ング条件を変化することにより制御することができるが
、スパッタエツチングを用いる場合はアルゴン等の雰囲
気のガス圧を変化することにより制御することができる
。
(作 用)
本発明においては絶縁体層を介して交差する上部下部の
2つの帯状の超伝導体薄膜が設けられた基板全面にわた
って弱結合部を形成する材料の層が設けられたのち、基
板表面にドライエツチングを施してこれによって絶縁体
層および上部下部超伝導体薄膜の側壁以外に被着した弱
結合材料を除去するようにしたので、弱結合部を形成す
るフォトリソグラフィ技術も電子ビームリソグラフィ技
術も必要としない。そのため、マスク合せに係る問題は
全く発生しない。また、上部下部の超伝導体薄膜の上方
以外に存在する弱結合材料がジョセフソン接合の抵抗を
下げることがない。
2つの帯状の超伝導体薄膜が設けられた基板全面にわた
って弱結合部を形成する材料の層が設けられたのち、基
板表面にドライエツチングを施してこれによって絶縁体
層および上部下部超伝導体薄膜の側壁以外に被着した弱
結合材料を除去するようにしたので、弱結合部を形成す
るフォトリソグラフィ技術も電子ビームリソグラフィ技
術も必要としない。そのため、マスク合せに係る問題は
全く発生しない。また、上部下部の超伝導体薄膜の上方
以外に存在する弱結合材料がジョセフソン接合の抵抗を
下げることがない。
(実施例)
以下、本発明を図面を用いて説明する。第1a図および
第1b図から第6a図および第6b図は本発明のジョセ
フソン接合素子の製造方法を説明する平面および側面図
である。
第1b図から第6a図および第6b図は本発明のジョセ
フソン接合素子の製造方法を説明する平面および側面図
である。
(I)まず、基板1上にフォトリソグラフィ又は電子ビ
ームリソグラフィにより下部超伝導体薄膜が設けられる
部分が除かれたレジストマスクM+を作成する(第1a
図及び第1b図)。
ームリソグラフィにより下部超伝導体薄膜が設けられる
部分が除かれたレジストマスクM+を作成する(第1a
図及び第1b図)。
(n)次に、このマスクM1 を通して超伝導物質を数
百ないし数千穴の厚さにスパッタリング又は蒸着し、次
にマスクを取除いて帯状のパターン(下部超伝導体薄膜
2)を残す。このパターンの両端は外部接続を容易にす
るために拡大されている(第2a図及び第2b図)。
百ないし数千穴の厚さにスパッタリング又は蒸着し、次
にマスクを取除いて帯状のパターン(下部超伝導体薄膜
2)を残す。このパターンの両端は外部接続を容易にす
るために拡大されている(第2a図及び第2b図)。
(II[)次いでこの下部超伝導体薄膜2に交差して帯
状の窓をもつレジストマスクM2を配置しく第3a図及
び第3b図)、 (rV)3102 などの絶縁物質又は半導体物質を5
0人ないし数千穴の厚さにスパッタリング又は蒸着し、
それから超伝導物質を数百ないし数千穴の厚さにスパッ
タリング又は蒸着し、その後マスクを取除いて帯状のパ
ターン(絶縁体層4と上部超伝導物質3とからなる帯状
積層体6)を残す(第4a図及び第4b図)。
状の窓をもつレジストマスクM2を配置しく第3a図及
び第3b図)、 (rV)3102 などの絶縁物質又は半導体物質を5
0人ないし数千穴の厚さにスパッタリング又は蒸着し、
それから超伝導物質を数百ないし数千穴の厚さにスパッ
タリング又は蒸着し、その後マスクを取除いて帯状のパ
ターン(絶縁体層4と上部超伝導物質3とからなる帯状
積層体6)を残す(第4a図及び第4b図)。
(V)全面をスパッタクリーニングして酸化物を超伝導
体表面から取除いた後、全面に弱結合材料5′を数百へ
の厚さにスパッタリング又は蒸着する(第5a図及び第
5b図)。
体表面から取除いた後、全面に弱結合材料5′を数百へ
の厚さにスパッタリング又は蒸着する(第5a図及び第
5b図)。
(VT)基板全面にわたってドライエツチングを行い、
前記下部超伝導体薄膜2および前記積層体6の側壁部分
以外に積層した弱結合材料を除去する。
前記下部超伝導体薄膜2および前記積層体6の側壁部分
以外に積層した弱結合材料を除去する。
工程(rV)までは特公昭59−16430号に開示さ
れた方法と全く同じであり、同様の利益を得ることがで
きる。即ち、下部超伝導体薄膜2表面を損傷する恐れが
ない。また、スパッタクリーニングの際絶縁体層4の厚
み側面の整形が行われる。
れた方法と全く同じであり、同様の利益を得ることがで
きる。即ち、下部超伝導体薄膜2表面を損傷する恐れが
ない。また、スパッタクリーニングの際絶縁体層4の厚
み側面の整形が行われる。
上述された工程においては、絶縁物質又は半導体物質を
スパッタリング又は蒸着して絶縁体層が形成されるが、
この絶縁体層が比較的薄い場合(通常200Å以下)に
はピンホールを生じて超伝導ショートを生じることがあ
る。このピンホールを閉塞するには絶縁体層を酸化すれ
ばよい。
スパッタリング又は蒸着して絶縁体層が形成されるが、
この絶縁体層が比較的薄い場合(通常200Å以下)に
はピンホールを生じて超伝導ショートを生じることがあ
る。このピンホールを閉塞するには絶縁体層を酸化すれ
ばよい。
絶縁物質又は半導体物質をスパッタクリーニング又は蒸
着して絶縁体層をつ(る代りに、マスクM2の窓を通し
て露出している超伝導体薄膜2の表面を酸化雰囲気にさ
らに酸化して絶縁体層としてもよい。
着して絶縁体層をつ(る代りに、マスクM2の窓を通し
て露出している超伝導体薄膜2の表面を酸化雰囲気にさ
らに酸化して絶縁体層としてもよい。
第7図および第8図は本発明のジョセフソン接合素子の
拡大平面図および拡大断面図である。これら図面からも
弱結合材料5′は下部超伝導体薄膜2および積層体6の
側壁部分のみに設けられていることがわかる。弱結合材
料5′が上部と下部超伝導体層3.2間で露出する絶縁
体層4の厚み側面を横切って設けられた箇所にジョセフ
ソン接合が形成される。即ち、この箇所に設けられた弱
結合材料5′のみが弱結合部5を形成している。
拡大平面図および拡大断面図である。これら図面からも
弱結合材料5′は下部超伝導体薄膜2および積層体6の
側壁部分のみに設けられていることがわかる。弱結合材
料5′が上部と下部超伝導体層3.2間で露出する絶縁
体層4の厚み側面を横切って設けられた箇所にジョセフ
ソン接合が形成される。即ち、この箇所に設けられた弱
結合材料5′のみが弱結合部5を形成している。
(発明の効果)
本発明は、弱結合部の形成にフォトリングラフィ技術も
電子ビームリソグラフィも必要としないので、マスク合
せに高精度が要求される等の製造工程の難点が除去され
る。従って極めて容易にジョセフソン接合素子を製造す
ることができる。また、第10図斜線部分には弱結合材
料が設けられないのでジョセフソン接合の抵抗値が低下
することがなく、良好な特性 (高1. RJ積)のジョセフソン接合素子を得ること
ができる。
電子ビームリソグラフィも必要としないので、マスク合
せに高精度が要求される等の製造工程の難点が除去され
る。従って極めて容易にジョセフソン接合素子を製造す
ることができる。また、第10図斜線部分には弱結合材
料が設けられないのでジョセフソン接合の抵抗値が低下
することがなく、良好な特性 (高1. RJ積)のジョセフソン接合素子を得ること
ができる。
第1a図および第1b図から第6a図および第6b図は
本発明の製造方法を説明する図、第7図および第8図は
本発明のジョセフソン接合素子を示すそれぞれ平面図お
よび断面図、第9図および第10図は従来のジョセフソ
ン接合素子の平面図である。 1・・・・・・基板、2・・・・・・下部超伝導体薄膜
、3・・・・・・上部超伝導体薄膜、4・・・・・・絶
縁体層、5・・・・・・弱結合部、5′・・・・・・弱
結合材料、6・・・・・・積層体。 第10図 第20図 第40図 第9図 第1O図
本発明の製造方法を説明する図、第7図および第8図は
本発明のジョセフソン接合素子を示すそれぞれ平面図お
よび断面図、第9図および第10図は従来のジョセフソ
ン接合素子の平面図である。 1・・・・・・基板、2・・・・・・下部超伝導体薄膜
、3・・・・・・上部超伝導体薄膜、4・・・・・・絶
縁体層、5・・・・・・弱結合部、5′・・・・・・弱
結合材料、6・・・・・・積層体。 第10図 第20図 第40図 第9図 第1O図
Claims (2)
- (1)帯状の下部超伝導体薄膜、この下部超伝導体薄膜
に交差して配され、絶縁体層の上方に上部超伝導体薄膜
が積層された帯状積層体および前記下部超伝導体薄膜と
前記上部超伝導体薄膜とを結ぶ弱結合部からなるジョセ
フソン接合素子において、前記弱結合部を形成する弱結
合材料が、前記下部超伝導体薄膜と前記帯状積層体の側
壁部分のみに設けられていることを特徴とするジョセフ
ソン接合素子。 - (2)基板上に帯状の下部超伝導体薄膜を形成し、絶縁
体層の上方に上部超伝導体薄膜が積層された帯状積層体
を前記下部超伝導体薄膜に交差して形成し、 基板全面にわたって弱結合部を形成する弱結合材料を積
層し、次に この弱結合材料が表層に積層された基板表面にドライエ
ッチングを施し、前記下部超伝導体薄膜および前記積層
体の側壁部分を除いて前記積層された弱結合材料を除去
するジョセフソン接合素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60021575A JPS61181178A (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | ジヨセフソン接合素子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60021575A JPS61181178A (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | ジヨセフソン接合素子とその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61181178A true JPS61181178A (ja) | 1986-08-13 |
Family
ID=12058827
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60021575A Pending JPS61181178A (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | ジヨセフソン接合素子とその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61181178A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63226981A (ja) * | 1987-03-16 | 1988-09-21 | Fujitsu Ltd | 超伝導集積回路装置およびその製造方法 |
JPS63261769A (ja) * | 1987-04-18 | 1988-10-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 酸化物超電導材料の作製方法 |
US6682621B2 (en) * | 2000-08-21 | 2004-01-27 | National Institute For Materials Science | Method of forming high temperature superconducting josephson junction |
MD174Z (ro) * | 2009-05-19 | 2010-10-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Material semiconductor |
MD323Z (ro) * | 2009-12-29 | 2011-08-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Microfir termoelectric în izolaţie de sticlă |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58134484A (ja) * | 1982-02-05 | 1983-08-10 | Rikagaku Kenkyusho | ジヨセフソン接合素子の製造方法 |
-
1985
- 1985-02-06 JP JP60021575A patent/JPS61181178A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58134484A (ja) * | 1982-02-05 | 1983-08-10 | Rikagaku Kenkyusho | ジヨセフソン接合素子の製造方法 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63226981A (ja) * | 1987-03-16 | 1988-09-21 | Fujitsu Ltd | 超伝導集積回路装置およびその製造方法 |
JPS63261769A (ja) * | 1987-04-18 | 1988-10-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 酸化物超電導材料の作製方法 |
JPH0577313B2 (ja) * | 1987-04-18 | 1993-10-26 | Handotai Energy Kenkyusho | |
US6682621B2 (en) * | 2000-08-21 | 2004-01-27 | National Institute For Materials Science | Method of forming high temperature superconducting josephson junction |
US6839578B2 (en) | 2000-08-21 | 2005-01-04 | National Institute For Materials Science | Method of forming high temperature superconducting Josephson junction |
MD174Z (ro) * | 2009-05-19 | 2010-10-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Material semiconductor |
MD323Z (ro) * | 2009-12-29 | 2011-08-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Microfir termoelectric în izolaţie de sticlă |
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