JPS61289681A - 超伝導トンネル接合素子の製作方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、超伝導トンネル接合素子の製作方法に関し
、特に同一真空槽内で一度も大気中にさらしたりするこ
となくエツジ接合型の超伝導トンネル接合を製作する方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は、従来の工、フジ接合型の超伝導トンネル接合
素子の断面図を示したものである０図において、１，３
は鉛（Ｐｂ）、ニオブ（Ｎｂ）等の超伝導金属膜、２は
シリコン（Ｓｌ）、シリコンモノオキサイド（Ｓ　１０
）又は厚い金属酸化膜等の絶縁層、４は薄い金属酸化膜
（〜数十人）、アモルファスシリコン（ａ−３ｌ）等か
らなるトンネル障壁、５はシリコン（Ｓｔ）、ガラス（
Ｓｉ０重）等からなる基板である。

従来のエツジ接合型の超伝導トンネル接合素子の製作方
法を以下に記す。

真空槽内において基板５上に超伝導金属膜３、例えばＮ
ｂを蒸着し、さらにその表面に例えば陽極酸化法により
絶縁層２．ここでは酸化ニオブ（Ｎｂ＊Ｏｓ）を形成す
る０次に基板を真空槽外に取り出し、レジストでエツジ
部分をパターニングし、エツチング技術により超伝導金
属１１３．絶縁層２をエツチングして超伝導金属膜３に
エツジを形成する０次に再び基板を真空槽内に戻し超伝
導金属１１！３のエツジ部分の表面の自然酸化膜や前段
階までの製作過程の残留物等を取り除くためにスパッタ
クリーニングを行なう、そして例えばプラズマ酸化等の
方法を用いて超伝導金属膜３のエツジ部分の表面を酸化
してトンネル障壁４を形成する。さらに超伝導金属膜１
を蒸着してエツジ接合型の超伝導トンネル接合素子を製
作する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の超伝導トンネル接合素子の製作方法では真空槽内
において一連の動作を行なうことができず、エツジ接合
型のトンネル接合を形成する前段階で汚染された超伝導
金属膜のエツジ部分の表面をスパッタクリーニングする
必要があり、そのために素子がスパッタクリーニングに
よってダメージを受け、素子特性が劣化したり、素子特
性の均一性が得にくいといった問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、超伝導金属膜、絶縁層の蒸着及びトンネル障
壁の形成を同一真空槽内で一度も真空を破ることなく丘
ない、超伝導金属膜表面を清浄に保ったままトンネル障
壁を形成することのできる超伝導トンネル接合素子の製
作方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る超伝導トンネル接合素子の製作方法は、
基板上に段差部を設けることによって超伝導金属膜にエ
ツジを形成し、さらに絶縁層を基板に対して角度をもた
せて段差の高い方から蒸着することにより、超伝導金属
膜のエツジ部分以外の部分に選択的に絶縁層を形成する
ものである。

〔作用〕

この発明においては、基板上に段差部を設け、絶縁層を
該基板に対して角度を持たせて蒸着するようにしたこと
から、超伝導金属膜のエツジ部分及び絶縁層は同一真空
槽内で一度も真空を破らずに連続的に形成され、従来の
スパッタクリーニングの過程は不要となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例によるエツジ接合型超伝導ト
ンネル接合素子の製作方法を模式的に示したもので、（
ａ）、　（ｂ）、　（０）の順で製作過程を示している
０図において、１．３はニオブ（Ｎｂ）、鉛（Ｐｂ）等
の超伝導金属膜、２はシリコンモノオキサイド（Ｓｉｎ
）、　シリコン（Ｓ　ｉ）又は厚い金属酸化膜等の絶縁
膜、４は金属酸化膜、アモルファスシリコン（ａ−５ｔ
）等のトンネル障壁、５はシリコン（Ｓｔ）、ガラス（
Ｓｌｏｚ）等からなる基板、６は基板５上に形成され、
Ｓｔ、５１０８等からなる段差部、７は絶縁層２の蒸着
方向を示している。

次に製作方法について説明する。

本製作方法では、基板５上例えばＳｉ基板上にＣＶＤ、
電子ビーム蒸着法等でＳｌを堆積させた後エツチング又
はリフトオフ法により段差部６を形成する０段差部６は
〜５０００人程度で６る。該段差部６を形成後、上記基
板５上に第１の超伝導金属膜３、例えばＮｂを〜４００
０人程度、電子ビーム蒸着等の蒸着法により蒸着する。

これにより第１の超伝導金属膜３に段差部６の厚さ分だ
け段差ができエツジを形成する（以上の過程を第１図・
＜８）に示す）。

次に基板５を傾は段差部６の高い方から、即ち矢印７の
方向から絶縁層２１例えばＳｉを電子ビーム蒸着等の蒸
着法により〜２０００人程度蒸電子る。

蒸着方向７が基板５に対して段差部６の方に傾いている
ため、第１の超伝導金属３のエツジ部分は、絶縁層２に
覆われることがなく、その表面は清浄な状態に保たれる
（以上の過程を第１図（ｂ）に示す）トンネル障壁４は
例えば露出している第１の超伝導金属膜３のエツジ部分
をプラズマ酸化法等の方法によって酸化して形成する。

該トンネル障壁４を形成した後その上に第２の超伝導金
属膜１、例えばＮｂを〜７０００人程度電６ビーム蒸着
法等の蒸着法により蒸着し、エツジ接合型の超伝導トン
ネル接合素子を製作する（以上の過程を第１図（Ｃ）に
示す）。

このように、本実施例の製作方法においては、すべての
処理を同一真空層内で一度も真空を破ることはなく行な
うことができるため、超伝導金属膜のエツジ部分の表面
は汚染されることがなくなリ、スパッタクリーニングの
必要はなくなる。その結果、素子特性の向上及びその均
一性の向上を図ることができる。

また、接合面積は段差部６の高さ、絶縁層２の蒸着方向
７及び素子分離時の超伝導金属膜１の巾で制御すること
ができ、素子の分離はレジストをマスクとしたエツチン
グ技術により行なう。

なお、上記実施例では基板５上に段差部６を蒸着によっ
て形成する方法について説明したが、エツチング技術に
よ、て基板５自身をエツチングすることにより形成して
もよく、上記実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、基板上に段差部を設
け、絶縁層を基板に対して角度を持たせて蒸着すること
により、同一真空槽内で、超伝導金属膜のエツチングの
表面を清浄に保ったままエツジ接合型のトンネル接合素
子を製作することができるので、素子特性及びその均一
性が向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ〜（Ｃ）は本発明の一実施例によるエツジ
接合型超伝導トンネル接合素子の製作方法を示す模式図
、第２図は従来のエツジ接合型の超伝導トンネル接合素
子の断面図である。 １・・・第２の超伝導金属膜、２・・・絶縁膜、３・・
・第１の超伝導金属膜、４・・・トンネル障壁、５・・
・基板、６・・・段差部、７・・・絶縁層の蒸着方向。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エッジ接合型の超伝導トンネル接合素子の製作方
   法において、基板上に段差部を設け、該段差部及び上記
   基板上に第１の超伝導金属膜を蒸着し、該金属膜上に絶
   縁層を上記基板に対して所定角度をなす方向から蒸着し
   、上記第１の超伝導金属膜のエッジ部分にトンネル障壁
   を形成し、該障壁及び上記絶縁層の上に第２の超伝導金
   属膜を蒸着したことを特徴とする超伝導トンネル接合素
   子の製作方法。