JPS61271877A - Manufacture of josephson element - Google Patents

Manufacture of josephson element

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JPS61271877A
JPS61271877A JP60113825A JP11382585A JPS61271877A JP S61271877 A JPS61271877 A JP S61271877A JP 60113825 A JP60113825 A JP 60113825A JP 11382585 A JP11382585 A JP 11382585A JP S61271877 A JPS61271877 A JP S61271877A
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josephson
layer
pedestal
tunnel barrier
lower electrode
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JP60113825A
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Hiroshi Nakagawa
博 仲川
進 高田
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/01Manufacture or treatment
    • H10N60/0912Manufacture or treatment of Josephson-effect devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce internal stress when a Josephson structure is formed, by making a seat, which is formed on a substrate, thick, and making a lower superconducting layer formed thereon thin. CONSTITUTION:A seat forming material layer 21 is evaporated on the entire surface of a silicon substrate 20. Etching is performed in accordance with a pattern arranged on a horizontal plane. a seat 22 is formed at a specified position, where each Josephson element is formed. Nb is sputtered, and a lower superconducting layer 31 is formed. An Al film is sputtered thereon. Then oxygen is introduced, and Al2O3 film is formed. Thus a tunnel-barrier forming insulating layer 32 is obtained. After the oxygen is exhausted, Nb is further sputtered on the Al2O3 film, and an upper superconducting layer 33 is formed. Thus a Josephson junction structure 34 is obtained. A photoresist layer is attached on the upper surface of the upper superconductive layer 33. a remaining resist part 40 is made to remain, and the other part of the Josephson junction structure 34 undergoes dry etching. Thus a Josephson element 60 comprising a lower electrode 50, a tunnel barrier 51 and an upper electrode 53 is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ジ、ゼフンン素子の作成方法に関し、特に、
一つの大きなジョゼフソン接合構成体から個々の微小な
ジョゼフソン素子を所定パターンに即して切り出してい
く切り出し法における改良に関する。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Field of Application> The present invention relates to a method for producing a di-Zehun element, and in particular,
This invention relates to an improvement in a cutting method in which individual minute Josephson elements are cut out according to a predetermined pattern from one large Josephson junction structure.

〈従来の技術〉 ジョゼフソン素子は、周知のように、一般にシリコンS
iで代表される適当な基板の上に、下部電極(ベース・
エレクトロード)、トンネル障壁。
<Prior art> As is well known, Josephson elements are generally made of silicon S.
A lower electrode (base electrode) is placed on a suitable substrate represented by i.
Electrode), tunnel barrier.

上部電極(カウンタ・エレクトロード)を順に積層して
構成されるが、その製作手法は、大概して二つの流れに
分けることができる。
The upper electrode (counter electrode) is laminated in order, and the manufacturing method can be roughly divided into two methods.

一つは、半導体集積回路等の作成に関して比較的長い歴
史を持つリフト・オフ法に頼るものである。
One method relies on the lift-off method, which has a relatively long history in the production of semiconductor integrated circuits and the like.

しかしこの手法によると、各層形成ごとのフォト・レジ
スト露光、現像工程や、リフト・オフ時の残存レジスト
除去工程等にあって、その層の下に既に形成されていた
層部分に汚染を招く欠点があり、止むなくクリーニング
工程を付加しても、原子層オーダでのクリーニングは不
可能であるため、結局は作成された個々のジ璽ゼフソン
素子のトンネル障壁層に物理的、電気的性質のばら付き
や劣化を生じていた。
However, this method has the drawback that the photoresist exposure and development process for each layer formation, and the residual resist removal process during lift-off, can cause contamination of the layer that has already been formed below the layer. Even if a cleaning process is unavoidably added, it is impossible to clean on the atomic layer order, so in the end, variations in physical and electrical properties occur in the tunnel barrier layer of each Zeffson element. This caused sticking and deterioration.

これに対し、第二の手法として、各層の製作工程を真空
を破らずに連続して行なえ、ために原理的には相当に良
好なトンネル障壁を得ることのできるジョゼフソン素子
作成方法に、本出願人が特願昭57−80570号にて
開示した、いわば切り出し法がある。
On the other hand, as a second method, the fabrication process of each layer can be performed continuously without breaking the vacuum, and therefore, in principle, a fairly good tunnel barrier can be obtained. There is a so-called cutting method disclosed by the applicant in Japanese Patent Application No. 80570/1983.

その詳細は当該出願に係る特開昭57−178182号
公報中に詳しいが、ここで第3図に即し、簡単に説明す
る。
The details are detailed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 178182/1982, but a brief explanation will be given here with reference to FIG. 3.

まず第3図(A)に示されるように、シリコン基板11
の大域的面積部分、一般に全面の上に、鉛合金系とかニ
オブ系等、適当な超電導体材質の面状下部電極層12を
形成する。
First, as shown in FIG. 3(A), a silicon substrate 11
A planar lower electrode layer 12 made of a suitable superconductor material such as lead alloy or niobium is formed over a large area, generally the entire surface.

次いでその上に、連続して面状トンネル障壁層13、面
状上部電極層14を順に形成し、第3図(B)に示され
るように、一つの大きなジ、ゼフソン接合ともみなせる
構成体15を作ってしまう。
Next, a planar tunnel barrier layer 13 and a planar upper electrode layer 14 are successively formed thereon, and as shown in FIG. I end up making this.

特にこの際、最初に面状下部電極層12の作成のために
使用した装置1例えば真空蒸着装置とか高周波スパッタ
リング装置は、以降の各層の形成時においても同様に使
用し、各工程ごとに半完成品を当該装置内から出すこと
なく、換言すれば当該装置内の真空を破らずに、上記第
3図CB)までの工程を一連の連続工程とするように図
る。
In particular, at this time, the equipment 1, such as a vacuum evaporation equipment or high-frequency sputtering equipment, that was first used to create the planar lower electrode layer 12 is used in the same way when forming each subsequent layer, and each step is completed semi-finished. The steps up to FIG. 3 CB) are made into a series of continuous steps without taking the product out of the device, in other words, without breaking the vacuum inside the device.

従って、当該構成体15の内部のトンネル障壁層13は
、製作過程での汚染等の問題にさらされる余地がなく、
極めて均一で良好なものとなる。
Therefore, the tunnel barrier layer 13 inside the structure 15 is not exposed to problems such as contamination during the manufacturing process.
It becomes extremely uniform and good.

この従来法では、このようにして、トンネル障壁層13
の完全さを確保した上で、第3図(B)に示される当該
構成体15から、 (11々の微小なジョゼフソン素子
を切り出すようにしていた。もっとも、切り出しとは言
っても、物理的な切断加工ではなく、フォト・リソグラ
フィによる。
In this conventional method, the tunnel barrier layer 13
After ensuring the completeness of This is done by photolithography rather than traditional cutting.

すなわち、面状上部電極[114の全面上に適当なフォ
ト・レジスN8を塗布した後、完成した後の各ジョゼフ
ソン素子の下部電極に要する面積部分に相当するレジス
ト部分16を残すように、所定パターンに従って当該フ
ォト・レジスト1Bを露光し、現像処理する。
That is, after applying a suitable photoresist N8 on the entire surface of the planar upper electrode [114], a predetermined resist portion 16 is coated so as to leave a resist portion 16 corresponding to the area required for the lower electrode of each completed Josephson element. The photoresist 1B is exposed and developed according to the pattern.

その結果を示す第3図(C)中にあっては、この残存レ
ジスト部1Bは一個所しか示されていないが、一般に基
板11の上には多数個のジ璽ゼフソン素子が集積される
ので、当該残存レジスト部18も、これら多数のジョゼ
フソン素子群に予定の平面配置パターンに従って複数個
所に残されたものとなる。
Although only one remaining resist portion 1B is shown in FIG. 3(C) showing the result, since generally a large number of Zefson elements are integrated on the substrate 11, , the remaining resist portions 18 are also left at a plurality of locations in accordance with the planned planar arrangement pattern of the large number of Josephson element groups.

こうした後、望ましくはドライ・エツチングにより、面
状の上部、下部電極層、及びトンネル障壁層の不要部分
を取除いて第3図(D)に示される構造を得る。この時
点で残った各層の各残余部分12’、 13’、 14
’の中、下部電極のそれ12’は、最終的に作成すべき
素子に必要な下部電極に面積的にそのまま相当する部分
となる。
After this, unnecessary portions of the planar upper and lower electrode layers and the tunnel barrier layer are removed, preferably by dry etching, to obtain the structure shown in FIG. 3(D). Each remaining portion 12', 13', 14 of each layer remaining at this point
In ', the lower electrode 12' corresponds in area to the lower electrode necessary for the element to be finally produced.

しかし、上部電極の残余部分14’及び対応するトンネ
ル障壁層13の残余部分13′は、必要に応じてさらに
小面積化される。
However, the remaining portion 14' of the upper electrode and the corresponding remaining portion 13' of the tunnel barrier layer 13 may be further reduced in area if necessary.

その場合には、前工程の残存レジスト部18を除去し、
新たに塗布したレジストに対してパターニング処理し、
P!IJS図(E)に示されるように、上部電極に必要
な面積のレジスト部17を残した後、当該上都電MAy
a残余部分14′とトンネル障壁層残余部分13’のさ
らに不要な面積部分を除去して、第3図CF)に示され
る構造を得た後、残存レジスト部17を除去して、第3
図(G)に示されるように、所定面積のトンネルR壁I
3“と、同じく所定面積の上部電極14“を有する所要
構造のジョゼフソン素子18を得る。
In that case, remove the remaining resist portion 18 from the previous step,
Patterning is performed on the newly applied resist,
P! As shown in the IJS diagram (E), after leaving the resist portion 17 of the area required for the upper electrode, the upper Toden MAy
After removing unnecessary areas of the remaining portion 14' of the tunnel barrier layer 13' and the remaining portion 13' of the tunnel barrier layer to obtain the structure shown in FIG.
As shown in figure (G), tunnel R wall I of a predetermined area
3" and an upper electrode 14" having a predetermined area, a Josephson element 18 having the required structure is obtained.

(発明が解決しようとする問題点) 第3図に示したジョゼフソン素子作成法は、既述のよう
に、各ジョゼフソン素子18を所定パターンに従って切
り出す前の大きなジョゼフソン接合構成体15の段階で
は、確かに、良好で均一な面状トンネル障壁層13を得
ることができ、そのことは現に、当該ジョゼフソン接合
構成体15の電圧−電流特性等から確認されている。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, the Josephson element manufacturing method shown in FIG. It is true that a good and uniform planar tunnel barrier layer 13 can be obtained, and this has actually been confirmed from the voltage-current characteristics of the Josephson junction structure 15.

また、連続工程を採用し、途中工程でカフリーニング処
理が省ける等のことから、この従来法は生産性も高める
利点がある。
Furthermore, this conventional method has the advantage of increasing productivity because it employs a continuous process and cuff cleaning treatment can be omitted in the middle of the process.

しかし、この構成体15から切り出された各ジョゼフソ
ン素子を子細に点検した所、構成体15を形成した各層
の材質とか厚味の如何、特に下部電極のそれらの如何に
よっては、良好であったはずのトンネル障l1113”
に何等かの問題が生じたとしか思えない結果を示すもの
が現れた。
However, when each Josephson element cut out from this structure 15 was carefully inspected, it was found that it was in good condition depending on the material and thickness of each layer forming the structure 15, especially the lower electrode. The supposed tunnel failure l1113”
A result appeared that indicated that some kind of problem had occurred.

例えば第4図を見てみよう、第4図(^)は、第3図(
B)における段階での上下の面状電極層を層厚的200
OAのニオブNbで、トンネル障壁層を酸化アルミニウ
ム^I2O3で構成した構成体15から、上記従来の切
り出し法により、同一シリコン基板上に、各個あたり2
.5%O1口寸法のジョゼフソン素子を100個、直列
に作成して取った電流−電圧特性(1−V特性)で、オ
シロ・スコープ写真を正確にトレースしたものである。
For example, let's look at Figure 4. Figure 4 (^) is similar to Figure 3 (
The thickness of the upper and lower planar electrode layers in step B) is 200 mm.
From the structure 15 made of OA niobium Nb and the tunnel barrier layer made of aluminum oxide^I2O3, 2 pieces were cut out for each piece on the same silicon substrate by the above-mentioned conventional cutting method.
.. This is a current-voltage characteristic (1-V characteristic) obtained by fabricating 100 5% O 1-port Josephson elements in series, and is an accurate trace of an oscilloscope photograph.

してみるに、この素子列に得られた特性には。As a result, the characteristics obtained with this element array are as follows.

本来あるべき姿としてのこの種ジョゼフソン接合に期待
される固有のヒステリシス特性は、そのかけらも見られ
ない。
The inherent hysteresis characteristic expected of this type of Josephson junction, as it should be, is not seen at all.

例えば臨界電流値Ioという概念がなく、零電圧状態(
それ自体の存在も定かではない)から、ギャップ電圧V
gで規定されるはずの電圧状態への遷移は、だらだらと
オーミック的なカーブをたどっている。
For example, there is no concept of critical current value Io, and zero voltage state (
(its own existence is not certain), the gap voltage V
The transition to the voltage state that is supposed to be defined by g follows an ohmic curve.

また、ち該ギャップ電圧Vgも、上記材質のジョゼフソ
ン接合では1本来なら一個あたり 2.8mV程度とな
ることから、 100倍して約280mVと同図中には
記したものの、実際上、正確に読み取ることは不可能で
あり、また一般にニー(Knee)点と呼ばれる電圧状
態から零電圧状態乃至原点Oへの戻り始めの点も1本特
性中には存在しないと見ざるを得ない。
In addition, the gap voltage Vg is also approximately 2.8 mV per Josephson junction made of the above material, so although it is written in the figure as approximately 280 mV after multiplying by 100, in reality it is not accurate. It is impossible to read the voltage directly, and it must be considered that there is no point in the characteristic where the return from the voltage state to the zero voltage state or the origin O, which is generally called the knee point, begins.

第4図(B)は、第4図(A)の特性を取ったジ、ゼフ
ソン素子と同一の厚味、材質、製造方法を採用し、但し
、平面寸法のみを各個あたり1Ojlo1口に変えたも
のを、やはり同一シリコン基板上に 100個、直列に
作成して取った電流−電圧特性である。
Figure 4 (B) uses the same thickness, material, and manufacturing method as the Zefson element with the characteristics shown in Figure 4 (A), except that only the planar dimensions have been changed to 1 square inch per piece. The current-voltage characteristics were obtained by fabricating 100 devices in series on the same silicon substrate.

この特性では、一応、この種ジョゼフソン素子に固有の
ヒステリシス特性形状が生まれており、臨界電流値IO
は約560鯖と読め、ギャップ電圧Vgもある程度明確
に2801V程度と読めるし、ニ一点Pkの存在も認め
ることができる。
In this characteristic, a hysteresis characteristic shape unique to this type of Josephson element is created, and the critical current value IO
can be read as approximately 560 volts, the gap voltage Vg can be read with some degree of clarity as approximately 2801 V, and the existence of the second point Pk can also be recognized.

しかし、決して望ましいと言える程の特性ではない、ニ
一点Pkは、一般に鋭く折れ曲がっている程、望ましい
とされるが、図示の特性ではまだまだ甘<、aい弧を描
いているし、また、ニ一点Pkから原点0に向かう経路
部分の電圧軸に対する傾斜角も比較的、大きい、これは
トンネル障壁に本来的にはあってはならないオーミック
な性質が含まれていることを示唆している。
However, this is not a desirable characteristic. Generally speaking, the sharper the bend, the more desirable the point Pk is. The angle of inclination with respect to the voltage axis of the path from one point Pk to the origin 0 is also relatively large, which suggests that the tunnel barrier contains ohmic properties that should not originally exist.

このように、第3図に示されるような従来法によった場
合、一つの大きなジョゼフソン接合としての構成体15
の段階では極めて良好で均質なジ1ゼフソン・トンネル
障壁層が得られているのに、それから個々のジョゼフソ
ン素子を切り出すと、完成したジョゼフソン素子中から
はそうした長所が最早、失われている場合があるという
、一種、不可思議な結果が起きることがある。
In this way, when using the conventional method as shown in FIG. 3, the structure 15 as one large Josephson junction.
Although an extremely good and homogeneous di1 Zefson tunnel barrier layer is obtained at the stage of the process, when individual Josephson devices are cut out from it, these advantages are no longer present in the completed Josephson device. In some cases, mysterious results may occur.

本発明は、これを事実として認めた上で、その解決策を
提供せんとするものである。
The present invention recognizes this as a fact and attempts to provide a solution to this problem.

言い換えれば、本発明は、原理的には優れているrJ4
3図示のジョゼフソン作成方法にあって、その欠点を是
正し、長所のみを伸ばすために成されたものである。
In other words, the present invention is superior in principle to rJ4
This was done to correct the shortcomings and enhance only the strengths of Josephson's method of creation, as shown in Figure 3.

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明者は、まずもって種々
の観点から、上記切り出しによる特性劣化の原因を模索
した。
<Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, the present inventors first searched for the cause of the characteristic deterioration due to the above cut-out from various viewpoints.

その結果、分かったことは、上記のように大きなジョゼ
フソン接合構成体15から個々のジョゼフソン接合18
をフォト・リングラフィにより切り出したときに現れる
特性の劣化は、どうやら、構成体15を形成した時点で
、シリコン基板11との関係で当該構成体内に蓄積され
た機械的なストレス、すなわち内部応力がその一原因と
なっているのではないか、ということである。
As a result, it was found that individual Josephson junctions 18 can be separated from the large Josephson junction structure 15 as described above.
The deterioration in properties that appears when the structure 15 is cut out by photo-phosphorography is apparently due to mechanical stress accumulated within the structure in relation to the silicon substrate 11, that is, internal stress, at the time the structure 15 was formed. This may be one of the causes.

例えば、第3図(B)の段階までにおいて、基板11の
全面上に大きなジョゼフソン接合構成体15を形成する
と、場合によっては肉眼で分かる程に、基板に°反り°
°が生ずることがあった。これは顕かに、基板とこれに
直接している面状下部電極層との間に物理的な作用関係
が生じ、その結果として当該構成体内に極めて大きな応
力が蓄積されていることを示している。
For example, if a large Josephson junction structure 15 is formed on the entire surface of the substrate 11 up to the stage shown in FIG.
° may occur. This clearly indicates that there is a physical interaction between the substrate and the planar lower electrode layer that is directly connected to it, and as a result, extremely large stress is accumulated within the structure. There is.

従って、この仮説が正しいとすると、その後にフォト・
リソグラフィを適用して個々のジョゼフソン素子を切り
出す際には、基板面積に比して当該側々のジョゼフソン
素子の面積は極めて微小であるため、当然、基板の実質
的に殆どの面積部分に対して各層をエツチングするよう
になるので、当該エツチングにより残される素子両側が
物理的に開放されるに伴い、エネルギとして一気に開放
される内部応力は相当に大きなものとなり、その歪がト
ンネル障壁層に重大な物理的、電気的影響を及ぼすと理
解できるのである。
Therefore, if this hypothesis is correct, then photo
When cutting out individual Josephson elements by applying lithography, since the area of the Josephson elements on each side is extremely small compared to the substrate area, it is natural that substantially most of the area of the substrate will be cut out. On the other hand, since each layer is etched, both sides of the remaining element are physically opened by the etching, and the internal stress that is released all at once as energy becomes quite large, and the strain is applied to the tunnel barrier layer. This can be understood as having serious physical and electrical effects.

ここまで考え至ってから、再度、実際に幾つものジョゼ
フソン素子についてこうした観点から検討すると、この
仮説にはかなりの信憑性があるとの結果を得た。という
よりも、この内部応力開放現象が、全てではないにしろ
、作成されたジョゼフソン素子に特性劣化を及ぼす大き
な要因の少なくとも一つとなっているとは断言し得るよ
うである。逆にこれによれば、一つの大きなジョゼフソ
ン接合構成体から個々のジョゼフソン素子を切り出した
だけであるのに、その特性に劣化が生じたことを良く説
明できるのである。
After thinking up to this point, I actually examined several Josephson elements from this perspective and found that this hypothesis had considerable credibility. Rather, it seems possible to assert that this internal stress release phenomenon is at least one, if not all, of the major factors that cause characteristic deterioration in the fabricated Josephson element. On the contrary, according to this, even though individual Josephson elements are simply cut out from one large Josephson junction structure, it can be well explained that the characteristics deteriorate.

こうした観点に立った場合、当該ストレス低減のための
最も簡単な対策としては、基板上に形成する下部超電導
体層の厚味を薄くするという手法がある。すなわち、層
が薄ければ内部に蓄積される応力も小さくなるだろうと
いう考えである。
From this point of view, the simplest measure to reduce the stress is to reduce the thickness of the lower superconductor layer formed on the substrate. In other words, the idea is that the thinner the layer, the less stress will be accumulated inside.

しかし、例えば、上記Nb系ジョゼフソン素子では、下
部電極の厚味を1000λ以下にもすると、超電導体遷
移温度Tcが上昇するという現象が生ずることがある。
However, for example, in the Nb-based Josephson element, if the thickness of the lower electrode is set to 1000λ or less, a phenomenon may occur in which the superconductor transition temperature Tc increases.

こうした現象は、具体的な厚味値こそ変わるが、この材
料に限らずども生じ得る問題である。換1すれば、下部
電極の厚味には下限が設定されることが多いということ
である。
Although the specific thickness value varies, such a phenomenon is a problem that can occur not only with this material. In other words, a lower limit is often set for the thickness of the lower electrode.

従って、上記のように、単に内部応力の低減をのみ目的
として、下部電極を任意に薄くすることは、実際上、不
可能であることが分かる。
Therefore, as mentioned above, it is found that it is practically impossible to arbitrarily reduce the thickness of the lower electrode solely for the purpose of reducing internal stress.

本発明者は、こうした様々な方向からの知見に即し、従
来の切り出し法に対する改良として5次のような構成に
よるジョゼフソン素子作成法を提供する。
Based on the findings from these various directions, the present inventors provide a Josephson element manufacturing method having a 5-order configuration as an improvement over the conventional cutting method.

基板上にあって、将来、所求のジョゼフソン素子を形成
する所定個所に、該ジョゼフソン素子に要求される平面
寸法に対し、少なくともそれよりは小さくない平面寸法
を有し、かつ適当な厚味を有すると共に、該ジョゼフソ
ン素子の下部電極の一部をなす台座を形成する工程と: 該台座の形成された上記基板上の大域的面積部分上に、
下部a電導体層、トンネル障壁形成用絶縁層、上部超電
導体層を順に連続して積層し、一つの大きなジョゼフソ
ン接合構成体を形成する工程と; 該ジョゼフソン接合構成体を所望のパターンに応じてエ
ツチング加工し、上記台座上に、それぞれ上記所定の平
面寸法の下部電極、トンネル障壁、上部電極より成る上
記ジョゼフソン素子を作成する工程と; を有して成ることを特徴とするジョゼフソン素子の作成
方法。
At a predetermined location on the substrate where a desired Josephson element will be formed in the future, it has a plane dimension at least not smaller than the plane dimension required for the Josephson element, and has an appropriate thickness. forming a pedestal having a taste and forming a part of the lower electrode of the Josephson element; on a global area portion of the substrate where the pedestal is formed;
a step of sequentially laminating a lower a-conductor layer, an insulating layer for forming a tunnel barrier, and an upper superconductor layer to form one large Josephson junction structure; forming the Josephson junction structure into a desired pattern; a step of etching the Josephson element according to the above, and forming the Josephson element comprising the lower electrode, tunnel barrier, and upper electrode each having the predetermined planar dimensions on the pedestal; How to create elements.

(作 用) 上記本発明の要旨構成によれば、基板上に形成された台
座は、最終的に作成されたジョゼフソン素子の下部電極
の一部となるので、台座を十分に厚くすれば、その上に
形成される下部超電導体層の方は十分に薄くする設計が
可能となる。
(Function) According to the above-described gist of the present invention, the pedestal formed on the substrate becomes a part of the lower electrode of the Josephson element finally created, so if the pedestal is made sufficiently thick, The lower superconductor layer formed thereon can be designed to be sufficiently thin.

従って、完成したジョゼフソン素子の超電導体遷移温度
Tcの上昇という不都合を招くことなく、一つの大きな
ジョゼフソン接合構成体を形成した際の内部応力の問題
から逃れることができる。
Therefore, the problem of internal stress when forming one large Josephson junction structure can be avoided without incurring the disadvantage of increasing the superconductor transition temperature Tc of the completed Josephson device.

すなわち、厚い台座を形成するために当該台座形成用材
料層と基板との間に応力の蓄積関係が生まれ、その結果
、台座をエツチング等によって切り出したときに、この
台座に応力の開放に伴う歪が生じたとしても、その後に
この台座上に形成される下部電極用の超電導体層には、
この影響は既に済んでしまったことなので、全く及ばな
い。
In other words, in order to form a thick pedestal, stress is accumulated between the pedestal forming material layer and the substrate, and as a result, when the pedestal is cut out by etching or the like, the pedestal undergoes strain due to the release of stress. Even if this happens, the superconductor layer for the lower electrode formed on the pedestal will have
This effect has already passed, so it won't affect you at all.

そして、この下部電極用の下部超電導体層は、上記のよ
うに十分薄くても良いので、基板上の大域的面積部分、
例えば基板全面の上にそれが一連に面状に形成されたと
しても、そもそも、基板との間の物理的な作用関係によ
って−その内部に蓄積される応力は僅かなものとなり、
その後、素子形成のため、エツチング等による切り出し
工程を減ることによってその応力が開放されても1重大
な歪は発生することがない。
The lower superconductor layer for the lower electrode may be sufficiently thin as described above, so that the global area on the substrate
For example, even if it is formed in a series of planes on the entire surface of the substrate, the stress accumulated inside it will be small due to the physical relationship between it and the substrate.
Thereafter, even if the stress is released by reducing the cut-out process such as etching for device formation, no serious strain will occur.

また、例え、下部電極用超電導体層内に、ある程度、内
部応力が蓄積された状態にあっても、今度は十分な物理
的強度を持つ部材として既に形成されている台座がこの
応力を受ける機械的な抵抗物体として作用する。
Furthermore, even if a certain amount of internal stress is accumulated in the superconductor layer for the lower electrode, the pedestal, which has already been formed as a member with sufficient physical strength, will be exposed to this stress. Acts as a resistive object.

そのため、大きなジョゼフソン接合構成体から個々には
微小なジョゼフソン素子を適当なエツチング手段により
切り出したときにも、当該内部応力の開放の影響は生じ
ないか、少なくとも最小限度に抑えられ1作成された個
々のジョゼフソン素子におけるトンネル障壁層に悪影響
が及ぶことがない。
Therefore, even when individually minute Josephson elements are cut out from a large Josephson junction structure by appropriate etching means, the effect of the release of the internal stress does not occur, or at least is minimized and the fabrication process is as simple as possible. The tunnel barrier layer in each Josephson element is not adversely affected.

(実 施 例) 第1図には本発明に沿ったジョゼフソン素子の作成方法
の望ましい一実施例が示されている。
(Embodiment) FIG. 1 shows a preferred embodiment of a method for manufacturing a Josephson device according to the present invention.

まず、第1図(A)に示されるように、普通にはシリコ
ンSiで代表される適当な基板20の大域的面積部分(
一般に基板全面)上に、将来作成されるジョゼフソン素
子の物理的な支持基部ともなり。
First, as shown in FIG. 1(A), a global area portion (
(generally on the entire surface of the substrate), it also serves as a physical support base for future Josephson devices.

また下部電極の一部ともなる台座22を形成するため、
出発層として、台座形成用材料層21を蒸着、高周波ス
パッタリング等、適宜な手法により作成する。
In addition, in order to form the pedestal 22 which also becomes a part of the lower electrode,
As a starting layer, a pedestal forming material layer 21 is created by an appropriate method such as vapor deposition or high frequency sputtering.

ここにおける実施例では、上部、下部電極の材質にニオ
ブNbを、トンネル障壁の材質に酸化アルミニウム^1
203を選んだジョゼフソン素子を作成するものとして
説明する。
In this embodiment, niobium Nb is used as the material for the upper and lower electrodes, and aluminum oxide is used as the material for the tunnel barrier.
The following description assumes that a Josephson element with 203 selected is created.

この組合せのジョゼフソン素子は、特に第3図に示した
従来法によって作成した場合、シリコン基板との物理的
作用関係による内部応力開放の影響を受は易い。
The Josephson device of this combination, especially when manufactured by the conventional method shown in FIG. 3, is susceptible to internal stress release due to the physical interaction with the silicon substrate.

従って、上記台座形成用材料層21の材質は、この場合
、電極材質と同じNbに選ぶことが好ましい、但し、後
述の手順によってその上に形成される下部電極と電気的
1機械的に馴染みの良いものなら、他の材料製でも良い
Therefore, in this case, it is preferable that the material of the pedestal forming material layer 21 is selected to be Nb, which is the same as the electrode material. It may be made of other materials as long as they are of good quality.

次いで、この台座形成用材料層21を、各ジョゼフソン
素子の基板上の平面配置パターンに従って適当なエツチ
ング手法、望ましくはドライ・エツチングによりエツチ
ングし、将来、各ジョゼフソン素子を形成する所定個所
に、台座22を形成する。
Next, this pedestal forming material layer 21 is etched by an appropriate etching method, preferably dry etching, according to the planar arrangement pattern on the substrate of each Josephson element, and is etched at a predetermined location where each Josephson element will be formed in the future. A pedestal 22 is formed.

その結果を示す第1図(B)中では、この台座22は一
個しか示されていないが、もちろん、一般に基板21上
には多数個のジョゼフソン素子が形成されるので、この
台座22もその数分だけ、形成されることになる。
In FIG. 1(B) showing the results, only one pedestal 22 is shown, but of course, since a large number of Josephson elements are generally formed on the substrate 21, this pedestal 22 also has many Josephson elements. It will only take a few minutes to form.

台1%22の平面寸法節と厚味tbについては、最終的
にその上にジョゼフソン素子が完成した所で改めて説明
するが、厚味tbが厚いと、この台座と基板との間での
応力開放関係により、台座に物理的な歪が生ずることも
ある。
The planar dimensions and thickness tb of the base 1%22 will be explained once again when the Josephson element is finally completed on it, but if the thickness tb is thick, the gap between the base and the substrate will be Physical distortion may occur in the pedestal due to the stress relief relationship.

しかし、そうであっても、後述の工程により順次作成さ
れる各層構造には、この影響はもちろん、及ばない0台
座22が切り出され終わった時点で、この応力開放は既
に済んでしまった問題となるからである。
However, even if this is the case, this stress release has already been solved by the time the 0 pedestal 22 is cut out, which does not affect the layered structure that is successively created in the steps described below. Because it will be.

tJS1図(B)に示されるように、基板21の表面上
の所定個所に台座22が形成されたならば1次いで第1
図(C)に示されるように、望ましくは装置の真空を破
らず、同一の蒸着装置または高周波スパッタリング装置
で、連続的に下部超電導体層31、トンネル障壁形成用
絶縁層32.上部超電導体層33を基板21の大域的面
積部分上、一般に全面上に順に形成する。
tJS1 As shown in FIG.
As shown in Figure (C), preferably the lower superconductor layer 31, the tunnel barrier forming insulating layer 32, and the like are successively formed using the same evaporation device or high frequency sputtering device without breaking the vacuum of the device. An upper superconductor layer 33 is sequentially formed over a large area of substrate 21, generally over the entire surface.

例えば、Nbをスパッタして下部超電導体層31を形成
したならば、当該スパッタリング装置の真空を破らずに
、当該下部超電導体層31の上にアルミニウムA1膜を
スパッタし、次いで装置内に酸素を導入して当該A11
llを酸化することにより^120311Iを形成し、
これを将来、各ジョゼフソン素子のトンネル障壁とする
出発層としてのトンネル障壁形成用絶縁層32とする。
For example, if the lower superconductor layer 31 is formed by sputtering Nb, an aluminum A1 film is sputtered on the lower superconductor layer 31 without breaking the vacuum of the sputtering equipment, and then oxygen is introduced into the equipment. Introduced the relevant A11
By oxidizing ll, ^120311I is formed,
This will be used as a tunnel barrier forming insulating layer 32 as a starting layer to be used as a tunnel barrier for each Josephson element in the future.

酸素を排気した後、さらに、^1203 M4の上にN
bを同じ装置でスパッタし、上部超電導体層33を形成
して第1図(C)に示されるジョゼフソン接合構成体3
4を得る。
After exhausting the oxygen, add N on top of ^1203 M4.
b is sputtered using the same equipment to form the upper superconductor layer 33 to form the Josephson junction structure 3 shown in FIG. 1(C).
Get 4.

すなわち、この段階までで構成された当該構成体34は
、基板21の上に載った一つの大きなジョゼフソン接合
と考えることができる。
That is, the structure 34 configured up to this stage can be considered as one large Josephson junction placed on the substrate 21.

ここまでの工程において1台座22を形成したことを除
いては、既述してきた第3図に示される従来のジョゼフ
ソン素子作成法と同一の手法を採用しているので、当然
のことながら、ジョゼフソン接合構成体34におけるト
ンネル障壁層としての絶縁層32は、極めて均質で良好
な電気的、物理的特性を呈することができる。
Except for forming one pedestal 22 in the steps up to this point, the same method as the conventional Josephson element manufacturing method shown in FIG. The insulating layer 32 as a tunnel barrier layer in the Josephson junction structure 34 is extremely homogeneous and can exhibit good electrical and physical properties.

但し、上記工程までにおいて、本発明の場合には、台座
22が、将来、作成されたジョゼフソン素子の下部電極
の一部を構成するので1台座22の上に形成される下部
超電導体層31の厚味は、従来に比して十分に薄くする
ことができる。
However, in the case of the present invention, up to the above steps, since the pedestal 22 will constitute a part of the lower electrode of a Josephson element to be created in the future, the lower superconductor layer 31 formed on the pedestal 22 can be made sufficiently thinner than before.

例えば従来、下部電極に約2000A程度の厚味を必要
としたのなら、本発明を適用する場合には。
For example, if the thickness of the lower electrode was conventionally required to be about 2000A, then the present invention is applied.

台座22の厚味tbを約1500A程度にし、下部超電
導体層31の厚味は500A程度にまで薄くして差支え
ない、つまり、両者の厚味を合せて大体、従来素子にお
ける下部電極の厚味に等しくする等の設計が可能となる
The thickness tb of the pedestal 22 is about 1500A, and the thickness of the lower superconductor layer 31 can be made as thin as about 500A.In other words, the combined thickness of both is approximately the same as the thickness of the lower electrode in the conventional element. It becomes possible to design such that it is equal to .

この結果、台座22のない部分において、この下部超電
導体層31がシリコン基板20に対し、直接に接するに
しても、そもそも、このように下部超電導体層31を十
分に薄くできれば、その内部に大きな応力が蓄積される
おそれは殆どない、蓄積されるにしても僅かで済む。
As a result, even if the lower superconductor layer 31 is in direct contact with the silicon substrate 20 in the part where the pedestal 22 is not present, if the lower superconductor layer 31 can be made sufficiently thin in this way, there will be a large There is almost no risk that stress will accumulate, and even if it does, it will be minimal.

一方、トンネル障壁形成用絶縁層32の厚味は大体にし
て従来と同程度、例えば30A程度であって良く、また
上部超電導体層33の厚味も従来と同程度の2000人
程度であって良い、それら自体の間では問題となる応力
関係は発生しないと考えられるからである。
On the other hand, the thickness of the insulating layer 32 for forming a tunnel barrier may be approximately the same as the conventional one, for example, about 30A, and the thickness of the upper superconductor layer 33 may also be about 2000 mm, which is the same as the conventional one. Good, because it is thought that no problematic stress relationship will occur between them.

上記のようにして、一つの大きなジョゼフソン接合構成
体34が構成されたならば、各台座22の上に各ジョゼ
フソン素子が形成されるように、当該ジョゼフソン接合
構成体34に対して所定パターンに即した切り出しを行
なう。
Once one large Josephson junction structure 34 is constructed as described above, a predetermined position is set for the Josephson junction structure 34 so that each Josephson element is formed on each pedestal 22. Cut out according to the pattern.

そのために適宜一般的なフォト・リングラフィを援用す
るのであれば、上部超電導体F#33の上面に適当なフ
ォト・レジスト層を付した後、第1図(C)に仮想線で
示されるように、台座22のこの場合、略−同寸法面積
部分にのみ、パターン化残存レジスト部40を残し、こ
れをエツチング・マスクとしてジョゼフソン接合構成体
34の他の部分を望ましくはドライ・エツチングし、第
1図(D)に示されるように、台座22の上に順次積み
重ねられた下部電極51、トンネル障壁52、上部電極
53から成るジョゼフソン素子6oを得る。
If general photolithography is used as appropriate for this purpose, after applying a suitable photoresist layer to the upper surface of the upper superconductor F#33, as shown by the virtual line in FIG. 1(C), Then, leaving the patterned residual resist portion 40 only on a portion of the pedestal 22, in this case approximately the same size and area, and using this as an etching mask, other portions of the Josephson junction structure 34 are desirably dry etched; As shown in FIG. 1(D), a Josephson device 6o is obtained, which consists of a lower electrode 51, a tunnel barrier 52, and an upper electrode 53 stacked in sequence on a pedestal 22.

そしてさらに、トンネル障壁52、上部電極53につい
ては、これらをより小面積化する必要があるなら、第1
図(D)中に仮想線で示されるように、改めてパターン
化残存レジスト部41を形成し、これをエツチング・マ
スクとしてトンネル障壁52、上部電極53の不要部分
を除去し、第1図(E)に示されるような断面形状構成
のジョゼフソン素子60を得ても良い。
Furthermore, if it is necessary to reduce the area of the tunnel barrier 52 and the upper electrode 53, the first
As shown by the imaginary line in FIG. 1(D), a patterned remaining resist portion 41 is formed again, and unnecessary portions of the tunnel barrier 52 and the upper electrode 53 are removed using this as an etching mask. ) A Josephson element 60 having a cross-sectional configuration as shown in FIG.

第1図(C)に示される段階から第1図(D)、第1図
(E)に至る過程での切り出し、すなわちエツチングに
関しては、本発明の方法による限り、内部応力により、
得られたトンネル障壁52に悪影響が及ぶことはない、
先に述べた理由により、下部電極形成用の下部超電導体
fi31と基板20間の物理的な作用関係は1問題とな
る程の応力を発生するようなものではないからである。
As far as the method of the present invention is concerned, in the process from the stage shown in FIG. 1(C) to FIG. 1(D) and FIG. 1(E), due to internal stress,
The resulting tunnel barrier 52 is not adversely affected.
For the reason mentioned above, the physical relationship between the lower superconductor fi31 for forming the lower electrode and the substrate 20 is not such as to generate stress to the extent that it becomes a problem.

本発明の方法の有効性を具体的な特性例を挙げて実証す
る。
The effectiveness of the method of the present invention will be demonstrated by giving specific characteristic examples.

対比のため、台座22があることを除いては、先に従来
例の説明に関して取り挙げた第4図示特性に対応するジ
ョゼフソン素子と同寸法、同材質、同個数のジョゼフソ
ン素子群を本発明により作成したみた。
For comparison, a group of Josephson elements having the same dimensions, the same material, and the same number as the Josephson element corresponding to the characteristics shown in the fourth figure previously taken up in connection with the explanation of the conventional example, except for the presence of the pedestal 22, was used. It was created by invention.

すなわち、第2図(^)は、台座厚味1500A 、下
部電極厚味500A、従って第4図(A)に示される特
性を取ったジョゼフソン素子の下部電極厚味約2000
人と実効的に略C同厚の下部電極構造憂持つ2.5Jl
a10(r) Nb/ A 1203 / Nbジョゼ
フソン素子を同一シリコン基板上に100側、直列に形
成して取った電流−電圧特性を示している。これも従来
例に関する特性例と同様、オシロ・スコープ写真を極力
正確にトレースするべく努力した。
That is, in FIG. 2(^), the pedestal thickness is 1500A, the lower electrode thickness is 500A, and therefore the lower electrode thickness of the Josephson element with the characteristics shown in FIG. 4(A) is approximately 2000A.
2.5Jl has a lower electrode structure with approximately the same thickness as that of a person.
It shows the current-voltage characteristics obtained when a10(r)Nb/A1203/Nb Josephson elements were formed in series on the 100 side on the same silicon substrate. As with the characteristic examples related to conventional examples, we made efforts to trace the oscilloscope photographs as accurately as possible.

本図と第4図(A)とを比べてみると顕かなように、本
発明を適用したジョゼフソン素子列では、見本な程の改
善効果が認められる。
As can be seen from a comparison between this figure and FIG. 4(A), the Josephson element array to which the present invention is applied exhibits an exemplary improvement effect.

従来法によっただけでは全くにして所求のヒステリシス
特性からは程遠かった第4図(A)に示される特性が、
本発明を適用した結果としての第2図(A)に示される
特性では明確なヒステリシスを伴って現れ、ニ一点Pk
も明確に識別できる。しかも、かなり優秀な鋭さを持っ
ている。
The characteristic shown in Fig. 4 (A), which was far from the desired hysteresis characteristic only by the conventional method, was
The characteristics shown in FIG. 2(A) as a result of applying the present invention appear with clear hysteresis, and the two points Pk
can also be clearly identified. Moreover, it has excellent sharpness.

ちなみに、この第2図(A)においては、臨界電流io
は約20dと読め、ギャップ電圧Vgも略ダ理論値通り
の約280■Vと明確に読むことができる。
By the way, in this Figure 2 (A), the critical current io
can be read as approximately 20d, and the gap voltage Vg can also be clearly read as approximately 280V, which is approximately the theoretical value.

同様に、第2図(B)は、平面寸法のみ、10m0に変
えて、他は全く上記と同一の条件で取られた特性例を示
している。
Similarly, FIG. 2(B) shows an example of characteristics taken under the same conditions as above except that only the plane dimension was changed to 10 m0.

この特性例もまた、十分に満足できるものである。約8
00jAの臨界電流1oから電圧状態への遷移領域が殆
どオーミック成分のない現象として捕えられているし、
ニ一点Pkも略誓文字通りの“点”として見ることがで
きる程、鋭いものとなっている。ニ一点Pkから原点O
への戻り経路も、十分に電圧軸に近い、ギャップ電圧V
gはもちろん、理論値の約280■Vを示している。
This characteristic example is also fully satisfactory. Approximately 8
The transition region from the critical current 1o of 00jA to the voltage state is understood as a phenomenon with almost no ohmic component,
The second point Pk is so sharp that it can be seen as a literal "point". From point Pk to origin O
The return path to the gap voltage V is also sufficiently close to the voltage axis.
Of course, g shows the theoretical value of about 280V.

また、トンネル障壁が極めて良買であることは、臨界電
流Inの絶対値が第4図(B)に示されたものに比して
縮分と向上していることからも理解することができる。
Furthermore, the fact that the tunnel barrier is a very good buy can be understood from the fact that the absolute value of the critical current In has improved by a fraction compared to that shown in Figure 4 (B). .

上記実施例においては1作成すべきジョゼフソン素子を
Wb/ Al2O3/ Nb型としたが、もちろん、こ
れに限られるいわれはない0本発明の原理からすれば顕
かなように、基板との間の物理的な相互作用関係の結果
、下部電極乃至下部電極形成用の下部超電導体層との間
にストレスが生じ、これが開放されることによって切り
出されたジョゼフソン素子に特性上の問題を生ずるおそ
れのあるときには、いつでも本発明による台座構成をた
められずに使用することができる。
In the above embodiment, the Josephson element to be produced was of the Wb/Al2O3/Nb type, but of course there is no reason to limit it to this.As is obvious from the principle of the present invention, the As a result of the physical interaction relationship, stress is generated between the lower electrode and the lower superconductor layer for forming the lower electrode, and when this stress is released, it may cause problems in the characteristics of the cut Josephson device. At any time, the pedestal arrangement according to the invention can be used without hesitation.

また、台座22の平面寸法wbは、図示の実施例では略
?素子寸法と同程度となっているが、これより大きくな
っていても良い、場合によっては、下部電極相互を電気
的に導通させて良い関係にある複数のジョゼフソン素子
間では、一つの台座を共用することも可能である。
In addition, the planar dimension wb of the pedestal 22 is approximately ? The size is about the same as the element size, but it may be larger. In some cases, a single pedestal may be used between multiple Josephson elements whose lower electrodes are electrically connected to each other. It is also possible to share them.

そして、図中においては、この台座22をジョゼフソン
素子60の構成部分から外すように示しであるが、既に
述べてきたように、この台座は下部電極51の一部をな
すのであるから、台座22までを含めて一つのジョゼフ
ソン素子が構成されていると考えてももちろん良い。
In the figure, the pedestal 22 is shown to be removed from the component part of the Josephson element 60, but as already mentioned, since this pedestal forms a part of the lower electrode 51, the pedestal Of course, it may be considered that up to 22 elements constitute one Josephson element.

さらに、ジョゼフソン素子BOに対して一般的に配され
る保護層や配線層については、既存の手法をそのまま採
用して良く、そのため、第1図中にはこれらは示されて
いない。
Furthermore, existing techniques may be used as they are for protective layers and wiring layers that are generally arranged for the Josephson element BO, and therefore these are not shown in FIG.

最後に、参考までに述べれば、上記実施例におけるWb
/AlzO3/Nb系のジョゼフソン素子で下部電極構
造の総厚が略(2000人程度0場合、台座厚味wbが
その上に形成される下部電極形成用下部超電導体層の厚
味に対し、二倍程度以上ないと、台座を設けたことの効
果は有意のものとしては現れなかった。このことからす
れば、逆に、用いる材質の如何や厚味により、台座厚に
は最適な設計値を選び得ることが理解される。
Finally, for reference, Wb in the above embodiment
/AlzO3/Nb-based Josephson element, and the total thickness of the lower electrode structure is approximately 0 (approximately 2000), the pedestal thickness wb is relative to the thickness of the lower superconductor layer for forming the lower electrode formed thereon. The effect of providing a pedestal did not become significant unless it was more than twice as large.From this point of view, the optimal design value for the pedestal thickness depends on the material used and its thickness. It is understood that one can choose.

〈発明の効果〉 本発明によれば、切り出し法によるジ、ゼフソン作製法
の欠点を除去し、その長所のみを伸ばすことができる。
<Effects of the Invention> According to the present invention, it is possible to eliminate the drawbacks of the Zefson production method using the cutting method and to enhance only its advantages.

すなわち、トンネル障壁には極めて良好なものを得られ
るという原理をそのままに、内部応力開放による歪の発
生という問題を克服することができる。
That is, it is possible to overcome the problem of distortion caused by internal stress release while maintaining the principle that an extremely good tunnel barrier can be obtained.

しかも、既存の切り出し法に対して単に台座構成の追加
というだけの簡単な手法で上記のように大きな効果を得
ることができる。
Moreover, the above-mentioned great effect can be obtained by a simple method of simply adding a pedestal structure to the existing cutting method.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のジョゼフソン素子作製法の望ましい一
実施例の工程図、第2図は本発明方法により作成された
ジョゼフソン素子の二個に関する特性図、第3図は従来
の切り出し法によるジョゼフソン作製法の工程図、第4
図は第3図示の従来法により作成されたジョゼフソン素
子の二個に関する特性図、である。 図中、20は基板、21は台座形成用材料層、22は台
座、31は下部超電導体層、32はトンネル障壁形成用
絶縁層、33は上部超電導体層、34はジョゼフソン接
合構成体、50は下部電極、51はトンネル障壁、52
は上部電極、60は完成されたジョゼフソン素子、であ
る。 旨定代理人    工業技術院 電子技術総合研究所長
Fig. 1 is a process diagram of a preferred embodiment of the Josephson device manufacturing method of the present invention, Fig. 2 is a characteristic diagram of two Josephson devices fabricated by the method of the present invention, and Fig. 3 is a conventional cutting method. Process diagram of Josephson production method by
The figure is a characteristic diagram of two Josephson elements manufactured by the conventional method shown in Figure 3. In the figure, 20 is a substrate, 21 is a material layer for forming a pedestal, 22 is a pedestal, 31 is a lower superconductor layer, 32 is an insulating layer for forming a tunnel barrier, 33 is an upper superconductor layer, 34 is a Josephson junction structure, 50 is a lower electrode, 51 is a tunnel barrier, 52
is an upper electrode, and 60 is a completed Josephson device. Appointed representative Director, Electronics Technology Research Institute, Agency of Industrial Science and Technology

Claims (1)

【特許請求の範囲】 基板上にあって、将来、所求のジョゼフソン素子を形成
する所定個所に、該ジョゼフソン素子に要求される平面
寸法に対し、少なくともそれよりは小さくない平面寸法
を有し、かつ適当な厚味を有すると共に、該ジョゼフソ
ン素子の下部電極の一部をなす台座を形成する工程と; 該台座の形成された上記基板上の大域的面積部分上に、
下部超電導体層、トンネル障壁形成用絶縁層、上部超電
導体層を順に連続して積層し、一つの大きなジョゼフソ
ン接合構成体を形成する工程と; 該ジョゼフソン接合構成体を所望のパターンに応じてエ
ッチング加工し、上記台座上に、それぞれ上記所定の平
面寸法の下部電極、トンネル障壁、上部電極より成る上
記ジョゼフソン素子を作成する工程と: を有して成ることを特徴とするジョゼフソン素子の作成
方法。
[Claims] A predetermined location on the substrate where a desired Josephson device will be formed in the future has a planar dimension that is at least not smaller than the planar dimension required for the Josephson device. forming a pedestal having an appropriate thickness and forming a part of the lower electrode of the Josephson element;
sequentially stacking a lower superconductor layer, an insulating layer for forming a tunnel barrier, and an upper superconductor layer to form one large Josephson junction structure; forming the Josephson junction structure in a desired pattern; and etching to create the Josephson element comprising a lower electrode, a tunnel barrier, and an upper electrode each having the predetermined planar dimensions on the pedestal. How to create.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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