JPS6135579A - 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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- JPS6135579A JPS6135579A JP15558284A JP15558284A JPS6135579A JP S6135579 A JPS6135579 A JP S6135579A JP 15558284 A JP15558284 A JP 15558284A JP 15558284 A JP15558284 A JP 15558284A JP S6135579 A JPS6135579 A JP S6135579A
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- Japan
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- electrode
- superconductive
- recess
- superconductive electrode
- resist
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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９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Ｊｆｌ（ＳｉＯ）４に請口５が形成され、開口
内のトンネルバリア層６を介して鉛−ビスマス合金など
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Ｓ
ｉＯ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Ｊｆｌ（ＳｉＯ）４に請口５が形成され、開口
内のトンネルバリア層６を介して鉛−ビスマス合金など
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Ｓ
ｉＯ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１０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
Ｎ６を形成することが考えられる。
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
Ｎ６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ＳｉＯ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ＳｉＯ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を直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を直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上の部分とで電気的につながらな
いようにしなければならない。
内の部分と、絶縁層４上の部分とで電気的につながらな
いようにしなければならない。
このなめ、絶縁層４の膜厚を鉛合金層ｑ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りられる。
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りられる。
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ｖｆＴ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ｖｆＴ線する恐れがある。
逆に、鉛合金層８を５００Å以下に薄くすると鉛合金Ｎ
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。
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
に設けられ、かつ凹ｇ［を有する第１超伝導電極と、該
凹部上に設けられた第２超伝導電極と、該第２超伝導電
極表面に設けられたトンネルバリア層と、該トンネルバ
リア層上に設けられた第３超伝導電極とを有するジョセ
フソン接合素子によって実現される。
に設けられ、かつ凹ｇ［を有する第１超伝導電極と、該
凹部上に設けられた第２超伝導電極と、該第２超伝導電
極表面に設けられたトンネルバリア層と、該トンネルバ
リア層上に設けられた第３超伝導電極とを有するジョセ
フソン接合素子によって実現される。
上記第１超伝導電極（基部雪掻）に凹部を設け、ここに
第２超伝導電極（鉛合金層）を形成することにより、第
２超伝導電極を十分な厚さとし、しかも絶縁層（Ｓｉｎ
）を著しく厚くすることなく第２超伝導電極層の開口内
の部分と絶縁層上の部分とで十分な段差を設けることが
できる。
第２超伝導電極（鉛合金層）を形成することにより、第
２超伝導電極を十分な厚さとし、しかも絶縁層（Ｓｉｎ
）を著しく厚くすることなく第２超伝導電極層の開口内
の部分と絶縁層上の部分とで十分な段差を設けることが
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８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。
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基板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人の厚さにし、パターニングを行なって基部電極
としての第１超伝導電極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人の厚さにし、パターニングを行なって基部電極
としての第１超伝導電極３を形成する。
次いで第３図に示すようにレジスト１０、例えばＡＺ１
３５０Ｊ （シブレイ社！ｌりを塗布し、選択的に光１
１を照射した後３０°Ｃのトルエンに１５分間浸す。
３５０Ｊ （シブレイ社！ｌりを塗布し、選択的に光１
１を照射した後３０°Ｃのトルエンに１５分間浸す。
これによりレジスト１０の表面が硬化し、レジストの現
像液で現像を行うと第４図のようにひさしを持ったレジ
ストパターン１０′が形成される。
像液で現像を行うと第４図のようにひさしを持ったレジ
ストパターン１０′が形成される。
次いでＳ ｉ０４を蒸着すると、第５図のようにレジス
トのひさしの下の部分には蒸着粒子のまわり込みによっ
て前述したばり１２が生ずる。
トのひさしの下の部分には蒸着粒子のまわり込みによっ
て前述したばり１２が生ずる。
次いでアセトン中に浸すと、レジスト１０′とその上の
５ｉ０４が除去され第６図に示す構造となる。
５ｉ０４が除去され第６図に示す構造となる。
そしてこの５ｉ０４をマスクとして第１超伝導電極の表
面−を、反応ガスとしてＣＦ、とＯＪ−の混合ガスを用
い、ガス圧Ｌ ００ｒｒｒＴｏ ｒ ｒ、放電電力０．
０７Ｗ／ｃｎ！で反応性イオンエツチングにより５００
〜１５００人の深さにエツチングして凹部１４を形成す
る。
面−を、反応ガスとしてＣＦ、とＯＪ−の混合ガスを用
い、ガス圧Ｌ ００ｒｒｒＴｏ ｒ ｒ、放電電力０．
０７Ｗ／ｃｎ！で反応性イオンエツチングにより５００
〜１５００人の深さにエツチングして凹部１４を形成す
る。
次いで、レジスＩ・１３、例えばＡＺ１３５０Ｊを塗布
して選択的に光を照射し１．トルエンに浸してレジスト
表面を硬化させた後現像を行なって第７図に示すように
レジストをパターニングする。
して選択的に光を照射し１．トルエンに浸してレジスト
表面を硬化させた後現像を行なって第７図に示すように
レジストをパターニングする。
次いでＡｒ雰囲気中で第１超伝導電極の表面をスパッタ
クリーニングして表面の自然酸化物層を除去した後、鉛
−インジウムー金の合金を蒸着して第２超伝導電極１５
を形成し、その表面に熱酸化又はプラズマ酸化によりト
ンネルバリア層１６を形成する。
クリーニングして表面の自然酸化物層を除去した後、鉛
−インジウムー金の合金を蒸着して第２超伝導電極１５
を形成し、その表面に熱酸化又はプラズマ酸化によりト
ンネルバリア層１６を形成する。
第２超伝導電極１５を蒸着した際、第１超伝導電極３に
凹部１４が形成されているので、５ｉ０１２の開口部に
おける実効的な高さが大きいので上下の第２超伝導電極
層が十分に分離される。
凹部１４が形成されているので、５ｉ０１２の開口部に
おける実効的な高さが大きいので上下の第２超伝導電極
層が十分に分離される。
トンネルバリア層１６の形成後、次いで鉛−ビスマス合
金を蒸着して第３超伝導電極１７を形成し、レジスト１
３を除去して第１図の構造が完成する。
金を蒸着して第３超伝導電極１７を形成し、レジスト１
３を除去して第１図の構造が完成する。
以上説明したように、本発明によれば第１超伝導電極（
基部電極）に凹部を設け、この四部に第２超伝導電極を
形成するので、絶縁層（Ｓ ｉ Ｏ）の開口部における
段差が実質的に大きくなり、従って絶縁層の厚さを第２
超伝導電極の１０乃至２０倍のように厚くする必要がな
く、また第２超伝導電極を極端に薄くすることなく、第
１超伝導電極上の第２超伝導電極と、絶縁層上の第２Ｂ
３伝導電極とがつながらないようにすることができる。
基部電極）に凹部を設け、この四部に第２超伝導電極を
形成するので、絶縁層（Ｓ ｉ Ｏ）の開口部における
段差が実質的に大きくなり、従って絶縁層の厚さを第２
超伝導電極の１０乃至２０倍のように厚くする必要がな
く、また第２超伝導電極を極端に薄くすることなく、第
１超伝導電極上の第２超伝導電極と、絶縁層上の第２Ｂ
３伝導電極とがつながらないようにすることができる。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図乃至第
８図は第１図に示す素子の型造工程を順に示した断面図
、第９図および第１０図は従来の構造を示す断面図であ
る。 図において、２は酸化膜、３は第１超伝導電極。 ４は°絶縁層、１４は凹部、１５は第２超伝導電極。 １６はトンネルバリア層、１７は第３伝導電極を示す。 出願人 工業技術院長 川１）裕部 ネ１図 岸２Ｉ２］ 季３Ｉｌｉ２１ 阜４月 簿５０ 岑６の 坏 ７ｆｌ 湊Ｂ国 隼９呂 ）１０月
８図は第１図に示す素子の型造工程を順に示した断面図
、第９図および第１０図は従来の構造を示す断面図であ
る。 図において、２は酸化膜、３は第１超伝導電極。 ４は°絶縁層、１４は凹部、１５は第２超伝導電極。 １６はトンネルバリア層、１７は第３伝導電極を示す。 出願人 工業技術院長 川１）裕部 ネ１図 岸２Ｉ２］ 季３Ｉｌｉ２１ 阜４月 簿５０ 岑６の 坏 ７ｆｌ 湊Ｂ国 隼９呂 ）１０月
Claims (1)
- 絶縁物上に設けられ、かつ凹部を有する第１超伝導電
極と、該凹部上に設けられた第２超伝導電極と、該第２
超伝導電極表面に設けられたトンネルバリア層と、該ト
ンネルバリア層上に設けられた第３超伝導電極とを有す
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 |
|---|---|---|---|
| JP15558284A JPS6135579A (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 |
|---|---|---|---|
| JP15558284A JPS6135579A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | ジヨセフソン接合素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6135579A true JPS6135579A (ja) | 1986-02-20 |
| JPH0481356B2 JPH0481356B2 (ja) | 1992-12-22 |
Family
ID=15609189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15558284A Granted JPS6135579A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | ジヨセフソン接合素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6135579A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58145177A (ja) * | 1982-02-23 | 1983-08-29 | Nec Corp | ジヨセフソン接合素子の製造方法 |
| JPS58145172A (ja) * | 1982-02-23 | 1983-08-29 | Nec Corp | ジヨセフソン接合素子 |
-
1984
- 1984-07-27 JP JP15558284A patent/JPS6135579A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58145177A (ja) * | 1982-02-23 | 1983-08-29 | Nec Corp | ジヨセフソン接合素子の製造方法 |
| JPS58145172A (ja) * | 1982-02-23 | 1983-08-29 | Nec Corp | ジヨセフソン接合素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0481356B2 (ja) | 1992-12-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |