JPS6135577A - ジヨセフソン接合素子 - Google Patents
ジヨセフソン接合素子Info
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- JPS6135577A JPS6135577A JP15558384A JP15558384A JPS6135577A JP S6135577 A JPS6135577 A JP S6135577A JP 15558384 A JP15558384 A JP 15558384A JP 15558384 A JP15558384 A JP 15558384A JP S6135577 A JPS6135577 A JP S6135577A
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- Japan
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- Granted
Links
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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
- H10N60/10—Junction-based devices
- H10N60/12—Josephson-effect devices
Landscapes
- 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〕
本発明は超伝導電極間にトンネルバリア層がはさまれた
ジョセフソン接合を有する素子に関する。
ジョセフソン接合を有する素子に関する。
ジョセフソン接合素子を用いて集積回路を製造する場合
に素子特性、特に臨界電流密度の均一化を図ることが重
要である。
に素子特性、特に臨界電流密度の均一化を図ることが重
要である。
鉛合金を用いてジョセフソン接合素子を製造する場合に
、臨界電流のばらつきの原因の一つとして接合面積のば
らつきがあげられる。
、臨界電流のばらつきの原因の一つとして接合面積のば
らつきがあげられる。
一般にジョセフソン接合素子は、第６図に示すようにシ
リコン基板１上に形成された酸化膜２上−に鉛合金やニ
オブなどからなる基部電極３が設けられ、その上に形成
された絶縁１（ＳｉＯ）４に開口５が形成され、開口内
のトンネルバリアＮ６を介して鉛−ビスマス合金から成
る対向電極７が設けられている。ここに示されるように
絶縁層６の開口５の形成時には後述するようにＳｉＯの
ぼり４′が残りこのぼり４′の残り具合によって接合面
積がばらつくことになる。
リコン基板１上に形成された酸化膜２上−に鉛合金やニ
オブなどからなる基部電極３が設けられ、その上に形成
された絶縁１（ＳｉＯ）４に開口５が形成され、開口内
のトンネルバリアＮ６を介して鉛−ビスマス合金から成
る対向電極７が設けられている。ここに示されるように
絶縁層６の開口５の形成時には後述するようにＳｉＯの
ぼり４′が残りこのぼり４′の残り具合によって接合面
積がばらつくことになる。
そこで、接合面積のばらつきをなくすために第７図に示
すように基部電極３上の開口５内に鉛−インジウムー金
から成る鉛合金層８を設け、その上にトンネルバリアＭ
６を形成することが考えられる。
すように基部電極３上の開口５内に鉛−インジウムー金
から成る鉛合金層８を設け、その上にトンネルバリアＭ
６を形成することが考えられる。
このようにすればトンネルバリア層が形成される接合面
積は開口５の３ ｉ ０のぼりに関りなく一定の面積に
することができる。
積は開口５の３ ｉ ０のぼりに関りなく一定の面積に
することができる。
またこのような構造にすると、鉛合金層８．トンネルバ
リア層６．対向電極７を真空装置内で連続的に形成する
ことができるので、トンネルバリア層６が汚染されない
利点もある。
リア層６．対向電極７を真空装置内で連続的に形成する
ことができるので、トンネルバリア層６が汚染されない
利点もある。
しかし、このような構造においては鉛合金層８が開口５
内の部分と、絶縁層４上の部分とで電気このため、絶縁
Ｎ４の膜厚を鉛合金層８の１０乃至２０倍以上にすれば
、鉛合金層８の開口内の部分と絶縁層４上の部分がつな
がることは避けられる。
内の部分と、絶縁層４上の部分とで電気このため、絶縁
Ｎ４の膜厚を鉛合金層８の１０乃至２０倍以上にすれば
、鉛合金層８の開口内の部分と絶縁層４上の部分がつな
がることは避けられる。
しかし、対向電極７が酸化膜２に接する箇所において段
差が大きくなって対向電極が点Ｐにおいて断線したり、
対向電極上に絶縁膜を介して設けられる図示しない制御
線がこの段差部で断線する恐れがある。
差が大きくなって対向電極が点Ｐにおいて断線したり、
対向電極上に絶縁膜を介して設けられる図示しない制御
線がこの段差部で断線する恐れがある。
逆に、鉛合金Ｆｉ８を５００Å以下に薄くすると、鉛合
金層８は開口５内に一様には形成されずに島状になり、
接合品質が悪くなり、素子特性が悪化する。
金層８は開口５内に一様には形成されずに島状になり、
接合品質が悪くなり、素子特性が悪化する。
本発明はこのような問題を解決するもので、絶縁物上に
基部電極と、該基部電極に形成され、かつ開口部を有す
る導体分離層と、該開口内に形成された超伝導体層と、
該超伝導体層表面に形成されたトンネルバリア層と、該
トンネルバリア層上に形成された対向電極とを備え、該
導・体、分離層の開口部の側面はオーバーハング状の部
分を有してなることを特徴とするジョセフソン接合素子
によって実現される。
基部電極と、該基部電極に形成され、かつ開口部を有す
る導体分離層と、該開口内に形成された超伝導体層と、
該超伝導体層表面に形成されたトンネルバリア層と、該
トンネルバリア層上に形成された対向電極とを備え、該
導・体、分離層の開口部の側面はオーバーハング状の部
分を有してなることを特徴とするジョセフソン接合素子
によって実現される。
上記導体分離層に設けられた開口部の側面の少なくとも
一部をオーバーハング状にすることにより、鉛合金層（
超伝導体Ｎ）を十分な厚さで、しかも絶縁Ｎ（Ｓｉｎ）
を著しく厚くすることなく鉛合金Ｎ（超伝導体層）の開
口部内の部分と絶縁ＪＷ（導体分離層）上の部分を十分
に切り離すことができる。
一部をオーバーハング状にすることにより、鉛合金層（
超伝導体Ｎ）を十分な厚さで、しかも絶縁Ｎ（Ｓｉｎ）
を著しく厚くすることなく鉛合金Ｎ（超伝導体層）の開
口部内の部分と絶縁ＪＷ（導体分離層）上の部分を十分
に切り離すことができる。
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
２図乃至第５図および第１図は本発明によるジョセフソ
ン接合素子の製造工程を順に示した断面図である。
２図乃至第５図および第１図は本発明によるジョセフソ
ン接合素子の製造工程を順に示した断面図である。
第２図に示すようにシリコン括板１を熱酸化して酸化膜
２を形成し、その上にニオブまたは窒化ニオブなどの高
融点超伝導材料をスパッタ又は蒸着により２０００〜３
０００人の厚さに被着し、パターニングを行なって基部
電極３を形成する。
２を形成し、その上にニオブまたは窒化ニオブなどの高
融点超伝導材料をスパッタ又は蒸着により２０００〜３
０００人の厚さに被着し、パターニングを行なって基部
電極３を形成する。
次いで第３図に示すようにその上に５ｉＯＪＷ１１を蒸
着により１５００人の厚さに、Ｓｉ層工２をスパッタ等
により１０００人の厚さに、５ｉＯＩｉ１３を蒸着によ
り１０００人の厚さにそれぞれ形成する。
着により１５００人の厚さに、Ｓｉ層工２をスパッタ等
により１０００人の厚さに、５ｉＯＩｉ１３を蒸着によ
り１０００人の厚さにそれぞれ形成する。
次いでこの上に図示しないレジストを塗布し、選択的に
光を照射して現像し、開口部を形成し、これをマスクに
して反応性イオンエツチングにより５ｉＯＮ１１．１３
およびＳｔ層１２をそれぞれエソ・チングして第４図に
示すように開口部１４を形成する。
光を照射して現像し、開口部を形成し、これをマスクに
して反応性イオンエツチングにより５ｉＯＮ１１．１３
およびＳｔ層１２をそれぞれエソ・チングして第４図に
示すように開口部１４を形成する。
５ｉ０７ｆｉｌｌ、１３のエツチングは、反応ガスとし
てＣＨＦ を用い、ガス圧１５ｍＴｏ ｒ ｒ。
てＣＨＦ を用い、ガス圧１５ｍＴｏ ｒ ｒ。
放電電力０．１５ Ｗ ／ ＣＴＡ、時間３谷で行なっ
た。
た。
一方、Ｓ １Ｊｉｔｌ ２のエツチングは、反応ガスと
してＣＦ、＋Ｏ工（５％体禎）を用い、ガス圧１００ｍ
Ｔｏｒｒ、放電電力０．０７ Ｗ／ｃｎｌ、時間約１０
分で行なった。
してＣＦ、＋Ｏ工（５％体禎）を用い、ガス圧１００ｍ
Ｔｏｒｒ、放電電力０．０７ Ｗ／ｃｎｌ、時間約１０
分で行なった。
これにより図に示すようにＳ １層・１．２の開口面積
がＳｉ０層１３の開口面積より広くなり、Ｓｉ０層１３
がせり出したオーバハング形状を呈する。
がＳｉ０層１３の開口面積より広くなり、Ｓｉ０層１３
がせり出したオーバハング形状を呈する。
次いでその上にレジストを塗布し、パターニングを行な
い第５図に示すようにレジスト層１５を形成する。
い第５図に示すようにレジスト層１５を形成する。
次いでＡｒ雰囲気中で基部電極３の表面をスパッタクリ
ーニングして表面の自然酸化膜を除去する。
ーニングして表面の自然酸化膜を除去する。
次いで鉛合金Ｎ８ （例えばＰ ｂ −１ｎ−Ａｕ）を
約１０００人の厚さに蒸着により形成した後、熱酸化又
はプラズマ酸化によりトンネルバリア層６を形成する。
約１０００人の厚さに蒸着により形成した後、熱酸化又
はプラズマ酸化によりトンネルバリア層６を形成する。
鉛合金層８を形成する際、基部電極３と後に形成される
対向電極との眉間絶縁層膜の役割を果たすＳｉＯ眉１ｌ
−３ｉ層１２−３ｉＯ屓１３（導体分離層と称す）はオ
ーバハング状の部分があるので開口１４内の部分と５ｉ
ＯＪＦｉｌａ上の部分とで鉛金属層８は完全に断ち切る
ことができる。
対向電極との眉間絶縁層膜の役割を果たすＳｉＯ眉１ｌ
−３ｉ層１２−３ｉＯ屓１３（導体分離層と称す）はオ
ーバハング状の部分があるので開口１４内の部分と５ｉ
ＯＪＦｉｌａ上の部分とで鉛金属層８は完全に断ち切る
ことができる。
次いで連続して鉛合金層（例′えばＰｂ−Ｂｉ）を形成
し、レジスタ１５を除去することにより第１図に示すよ
うに対向電極７が形成される。
し、レジスタ１５を除去することにより第１図に示すよ
うに対向電極７が形成される。
以上説明したように本発明によれば基部電極と対向電極
の間に設けられる導体分離層の接合部における開口部の
側面にオーバーハング形状の部分が設けられるので、絶
縁層の厚さを鉛合金層の１０〜２０倍のように厚くする
必要がなく、また鉛合金層を極端に薄くすることなく、
鉛合金層を断ち切ることができる。
の間に設けられる導体分離層の接合部における開口部の
側面にオーバーハング形状の部分が設けられるので、絶
縁層の厚さを鉛合金層の１０〜２０倍のように厚くする
必要がなく、また鉛合金層を極端に薄くすることなく、
鉛合金層を断ち切ることができる。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図乃至第
５図は第１図に示す素子の製造工程を順に示した断面図
、第６図および第７図は従来の構造を示す断面図である
。 図において２は絶縁物（酸化膜）、３は基部電極、６は
トンネルバリア層、７は対向電極、８は鉛合金層、１１
，１３．はＳｉ０層、１２はＳｉ層を示す。 出願人 工業技術院、長 周囲 裕部 孕１ ｌ −餐２図 乎３圀 滓４凹 一篠５１
５図は第１図に示す素子の製造工程を順に示した断面図
、第６図および第７図は従来の構造を示す断面図である
。 図において２は絶縁物（酸化膜）、３は基部電極、６は
トンネルバリア層、７は対向電極、８は鉛合金層、１１
，１３．はＳｉ０層、１２はＳｉ層を示す。 出願人 工業技術院、長 周囲 裕部 孕１ ｌ −餐２図 乎３圀 滓４凹 一篠５１
Claims (1)
- 絶縁物上に基部電極と、該基部電極に形成されかつ開
口部を有する導体分離層と、該開口内に形成された超伝
導体層と、該超伝導体層表面に形成されたトンネルバリ
ア層と、該トンネルバリア層上に形成された対向電極と
を備え、該導体分離層の開口部の側面はオーバーハング
状の部分を有してなることを特徴とするジョセフソン接
合素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15558384A JPS6135577A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | ジヨセフソン接合素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15558384A JPS6135577A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | ジヨセフソン接合素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6135577A true JPS6135577A (ja) | 1986-02-20 |
| JPH0149025B2 JPH0149025B2 (ja) | 1989-10-23 |
Family
ID=15609213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15558384A Granted JPS6135577A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | ジヨセフソン接合素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6135577A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190042720A (ko) * | 2016-09-15 | 2019-04-24 | 구글 엘엘씨 | 이온 밀 손상을 줄이기 위한 캐핑층 |
-
1984
- 1984-07-27 JP JP15558384A patent/JPS6135577A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190042720A (ko) * | 2016-09-15 | 2019-04-24 | 구글 엘엘씨 | 이온 밀 손상을 줄이기 위한 캐핑층 |
| US10957841B2 (en) | 2016-09-15 | 2021-03-23 | Google Llc | Capping layer for reducing ion mill damage |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0149025B2 (ja) | 1989-10-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |