NL8202511A - Werkwijze voor de vervaardiging van josephson-overgangen. - Google Patents

Description

* 4 -1- 22584/JF/mv

Korte aanduiding: Werkwijze voor de vervaardiging van Josephson-over-gangen.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de vervaar-5 diging van een Josephson-tunnelovergang.

In recente jaren is het noodzakelijk geworden een grote hoeveel-heid informatie te behandelen en zeer snel technologische berekeningen uit te voeren. Vanwege deze reden worden computers nu uitgebreid gebruikt voor het verwerken van dergelijke gegevens. Het is nu gewenst zeer snelle 10 schakelelementen te ontwikkelen, teneinde te bewerkstelligen dat computers gegevens sneller kunnen verwerken. Een van dergelijke schakelelementen is een Josephson-overgang en van Josephson-overgangen verdient een Josephson-tunnelovergang het meest de voorkeur aangezien deze uitstekende scha-kelkarakteristieken heeft. De Josephson-tunnelovergang staat bekend als 15 een uitermate snel schakelelement. De Josephson-tunnelovergang kan bij een gering vermogensverbruik werken en bij een uitermate grotere snelheid in vergelijking met een siliciumhalfgeleider, die gewoonlijk in computers als een schakelelement wordt gebruikt.

De Josephson-tunnelovergang heeft een eenvoudige opbouw en omvat 20 een basiselectrode, een tegenelectrode en een isolerende barriere laag gesandwiched tussen de basis- en de tegenelectrode, welke barriere laag een dikte van 30 tot en met 70 Angstrdm heeft.

Een kenmerkend voorbeeld van Josephson-overgangen maakt gebruik van of lood of een loodlegering als een basismateriaal en een onderzoek 25 aan gelntegreerde overgangen is nu uitgevoerd onder gebruikmaking van een dergelijk basismateriaal. De Josephson-overgang vervaardigd van lood of een loodlegering heeft het voordeel dat deze goede reproduceerbaarheids-karakteristieken heeft. Aangezien echter een loodlegering een relatief laag smeltpunt heeft en zacht is, zijn de overgangskarakteristieken ervan onder-30 hevig aan degradatie door een temperatuurverschil of thermische cyclering tussen een aanstuurtemperatuur (4,2 K in vloeibaar helium) en een kamer-temperatuur. Bovendien is een fijne verwerking of bewerking van een loodlegering vrij moeilijk vanwege de zachte aard ervan. Anderzijds hebben supergeleidersy vervaardigd van of niobium (Nb) of een niobiumverbinding 35 een hoog smeltpunt en zijn hard. Derhalve heeft een dergelijke super- geleider goede anti-thermische cycleringseigenschappen en kan fijn worden verwerkt of bewerkt. Een probleem van deze supergeleider is dat deze nog geen overgangskarakteristieken heeft gehad, die geschikt zijn voor een ge- 82025 1 1

ι I

4 ϊ » -2- " 22584/JF/rav integreerde overgangstruktuur. Overeenkomstig is nu een studie met betrekking tot overgangsvervaardigingstechnieken met betrekking tot supergeleiders van niobium of niobiumverbindingen uitgevoerd. "Niobium oxide-barrier tunnel junction” is gepubliceerd door Ronald F. Broom e.a. in "IEEE trans-5 actions on Electron Devices, vol. ED-27, no. October, 1980, biz. 1198-2007". Zij beschrijven de vervaardiging en electrische karakteristieken van niobiumoxide-barriere tunnelovergangen. Eveneens is de oxidatie van loodfilro door h.f. sputter etsen in zuurstof plasma gepubliceerd door J.H. Greiner in "Journal of Applied Physics Vol. 45, No. 1, Januari 1974, 10 biz, 23-37. Een werkwijze voor het vormen van dunne oxide lagen door sputter-etsen in een laag-vermogen h.f. zuurstofontlading (h.f.-oxidatie) is erin beschreven.

Het is· een doel van deze uitvinding te voorzien in een werkwijze voor de vervaardiging van een Josephson-tunnelovergang met een basis-.

15 electrode van Nb, Nb-verbinding of V-verbinding, waarin een overgangs-oppervlak van de basiselectrode wordt onderworpen aan reiniging, ten einde glad en vrij van beschadiging te zijn en wordt onderworpen aan oxidatie voor het vormen van een oxidebarriere, waarop een tegenelectrode wordt gevormd, waardoor de Josephson-overgang uitstekende overgangskarakteris-20 tieken kan hebben.

Een ander doel is te voorzien in een dergelijke werkwijze, waar-bij de tunnelovergang een geringe lekstroom heeft.

Een verder doel is te voorzien in een dergelijke werkwijze, waar-bij de Josephson-overgang uitstekende thermische cycleringseigenschappen 25 heeft en eenvoudig kan worden vererkt of bewerkt, zodat kan worden voorzien in een gelntegreerde overgangsstruktuur.

Conventioneel wordt bij de vervaardiging van een Josephson-tunnelovergang aider gebruik making van of Pb of Nb, wanneer de tunnelbarriere dient te worden gevormd na de vorming van een omhooggebracht patroon, 30 een overgangsoppervlak van een basiselectrode schoongemaakt door een sputterreinigingswerkwijze onder gebruikmaking van argon (Ar)-ionen.

Een uitgebreide studie met betrekking tot Josephson-overgangen, die gebruik maken van Pb, is tot nu toe uitgevoerd. In het geval van Josephson-overgangen, die gebruik maken van Nb, zijn goede electrische karakteristieken 35 niet bereikt door de Ar-sputterreiniging. Bij de conventionele Ar-sputter-reinigingswerkwijze wordt gemeend dat goede overgangseigenschappen niet worden bereikt, vanwege beschadiging van het overgangsoppervlak en de vorming van lagere oxides, die dienen als de tunnelbarriere. In het geval 82025 1 1 1 ^ 7 ' r * * f . * -3- ' 22584/JF/mv van Josephson-overgangen, die gebruik maken van Pb, is een uitgebreide studie tot nu toe uitgevoerd met betrekking tot de oxidatie van een eerste supergeleiderfilm of basiselectrode voor het vormen van een oxidebarriere-film daarop na de sputterreiniging. Bij de vorming van een oxidebarriere 5 door middel van een plasraa-oxidatie onder gebruik making yan een mengselgas van zuurstof en argon, hangt de oxidefilm af van een oxidatiesnelheid en hoe lang het duurt voordat het ingebrachte mengselgas een vooraf bepaalde druk in een kamer bereikt. Bij de plasma-oxidatie worden, ten .einde de invloed van een initieSle oxidefilm te vermijden, de conditie voor het Ar-10 sputteren en de oxidatiesnelheid zo bepaald, dat de oxidebarrierefilm tot een dikte wordt gestuurd, die gesohikt is voor een supergeleidende stroom.

De dikte van de oxidebarriere wordt dus correct gestuurd. Anderzijds zijn in het geval van Josephson-overgangen, die gebruik maken van Nb, oxidatie-condities voor geschikte besturing van de dikte van de oxidebarriere nog 15 niet gevonden.

In overeenstemming met een eerste aspect van de uitvinding wordt voorzien in een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort, die het ken-merk heeft, dat deze de volgende stappen umvati het op een substraat vormen van een basiselectrode-film van een eerste supergeleider-metaal, het 20 onderwerpen van een oppervl&k van de basiselectrode aan sputterreiniging in de aanwezigheid van uit de groep, bestaande uit gefluorideerde kool-waterstof (CnF^^ : n = 1—4), trifluormethaan (CHF^), trichloorfluor-methaantCCl^F), trifluorbroonmethaan (CBrF^), dichloorfluormethaan (CCljFg)» trifluorethaan (CgH.^) en pentafluorethaan (C^HF^), gekozen 25 gehalogeneerde koolwaterstof, het oxideren van het gereinigde oppervlak van de basiselectrode in de aanwezigheid van een mengselgas van zuurstof en edelgas voor het vormen van een oxidelaag op de basiselectrode en het op de oxidelaag vormen van een tegenelectrode-film van een tweede supergeleider-metaal.

30 In overeenstemming met een tweede aspect van de uitvinding wordt voorzien in een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort. die het kenmerk heeft, dat deze de volgende stappen omvat: het op een substraat vormen van een basiselectrode-film van een eerste supergeleidermetaal, het onderwerpen van een oppervlak van de basiselectrode aan sputterreiniging in de aanwe-35 zlgheid van een verdunningsgas en uit de groep, bestaande uit gefluorideerde koolwaterstof (CnF2n+2 : n = 1 — 4), trifluormethaan (CHF^), trichloor-fluormethaanCCCl^F), triiluorbroommethaan (CBrF^), dichloordifluormethaan (CClgFg), trifluorethaan ·** pentafluorethaan (CgHFg), gekozen gehalogeneerde koolwaterstof, het oxideren van het gereinigde oppervlak * ί; , ·*

If- -4- 22584/JF/mv van de basiselectrode in de aanwezigheid van een mengselgas van zuurstof en edelgas voor het vormen van een oxidelaag op de basiselectrode en het op de oxidelaag vormen van een tegenelectrode-film van een tweede supergeleider-metaal.

5 In overeenstemming met een derde aspect van de uitvinding wordt voorzien in een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort, die het ken- merk heeft, dat deze de volgende stappen omvat: het op een substraat vormen van een basiselectrode-film van een eerste supergeleider- metaal, het tegelijkertijd onderwerpen van een oppervlak van de basiselec- 10 trode aan sputterreiniging en oxidatie in de aanwezigheid van een mengselgas van een verdunningsgas, zuurstof en uit de groep, bestaande uit gefluorideerde koolwaterstof (CnF2n+2 : n = 1 - A), tri-fluormethaan (CHF3), trichloorfluormethaan{CCl3F), trifluorbroommethaan (CBrF3), dichloordifluormethaan (CClgFg), trifluorethaan en Penta” 15 fluorethaan (CLHF-), gekozen gehalogeneerde koolwaterstof, zodat een oxide-laag op de basiselectrode wordt gevormd en het op de oxidelaag vormen van een tegenelectrode-film van een tweede supergeleider-metaal.

De uitvinding' za37nu aan de hand van de tekening nader worden be-schreven, in welke tekening: 20 Fig. 1A tot en met 1G toeliehtende schetsen zijn, die de vormings- stappen van een Josephson-overgang volgens de onderhavige uitvinding tonen;

Fig. 2 een deelaanzicht in perspectief van de Josephson-overgang is;

Fig. 3 een grafiek is, die V/I-karakteristieken van de Joseph- 25 son-overgang toont;

Fig. 4 een schets is, die het verband toont tussen een depositie kool-stoffilm en de sputtertijdsduur; en

Fig.5 een grafiek is, die V/I-karakteristieken van de Josephson-overgang toont.

30 Een werkwijze voor de vervaardiging van een Josephson-tunnelover- gang volgens de onderhavige uitvinding maakt gebruik van een fotobewerkings-techniek. De vormingsstappen van de Josephson- overgang door de fotobewerking zijn getoond in fig. 1A tot en met 1G.

Fig. 1A toont de stap van het vormen van een supergeleider-film.

35 die dient als een basiselectrode voor de Josephson-overgang.

Een substraat 10 van silicium heeft op het oppervlak ervan een door een thermische oxidatie werkwijze gevorade geoxideerde siliciumfilm. Het substraat kan zijn vervaardigd van saffier.Een film 12 van supergeleider- 8202511 ' t . a ♦ ; » ; i -5- 22584/JF/mv metaal, zoals Nb is bijvoorbeeld door sputteren gevormd op het substraat 10, welke eerste supergeleider-film 12 dient als eeri basiselectrode.

Fig. 1B toont de stap van het patroongeven aan de supergeleider-film 12. De basiselectrode 12 wordt sequentieel onderworpen aan foto-5 resistbedekking, belichting, ontwikkeling en etsen. Het gebruikte ets-middel is samengesteld uit fluorwaterstof (HF), salpeterzuur en laticzuur. Verwijzingscijfer 14 geeft de fotoresist aan. Het resulterende patroon van de basiselectrode 12 heeft een breedte van 20 micrometer.

Fig. 1C toont het patroon van de basiselectrode 12, waarvan de 10 fotoresist 14 is verwijderd.

Fig. 1D toont de stap van het vormen van een omhooggebracht patroon.

Een gedeelte van het substraat 10 en een gedeelte van de basiselectrode 12 worden bedakt met een fotoresist-figuurmal 16. De figuurmal 16 kan worden vervangen door een andere geschikte bedekking of maskering, 15 Fig. 1E toont de stap van het vormen van een tunnelbarriere-film 18 op de basiselectrode 12. Volgens een belangrijk kenmerk van de onderhavige uitvinding wordt de basiselectrode 12 onderworpen aan sputteren in de aan-wezigheid van fluorbevattend koolwaterstof om eerst gereinigd en bescha-digingsvrij te zijn. Vervolgens wordt het aldus gereinigd oppervlak van 20 de basiselectrode 12 onderworpen aan oxidatie voor het vormen van een oxidefilm of barriere 18 van goede kwaliteit daarop.

Fig. 1F toont de stap van het vormen van een tweede supergeleider-film 20 van lood (Pb) om de Josephson-tunnelovergang te verschaffen, welke tweede supergeleider-film 20 dient als een boven- of tegenelectrode.

25 De tegenelectrode kan worden vervaardigd van hetzelfde materiaal als de basiselectrode 12.

Fig. 1G toont de resulterende Josephson-tunnelovergang, waarvan de naar boven gebrachte foto-resist-figuurmal 16 is verwijderd.

De aldus verkregen Josephson-tunnelovergang is dus opgebouwd uit 30 de basiselectrode 12, de tegenelectrode 20 en de tussen de basis- en tegenelectrode 12 en 20 aangebrachte oxide-tunnelbarriere 18.

Fig. 2 toont een kenmerkend voorbeeld van dergelijke Josephson-overgangen. De isolerende oxidebarriere 18 heeft een dikte van 30 tot en met 70 Angstrom. Wanneer electrische stroom I passeert door de Josephson-35 overgang bij een temperatuur beneden een supergeleidende overgangstempe-ratuur in de richting aangegeven door pijlen in fig. 2 ontwikkelt zich een spanning V tussen de tegenelectrode 20 en de basiselectrode 12. Fig. 3 toont een grSfiek, die V/I-karakteristieken van een voorbeeld van de Jo- 82025 1 1 » V. · » 1 -6- 22584/JF/mv sephson-overgang illustreren. Wanneer de basiselectrode 12 en de tegenelec-trode 20 worden verbonden met een voedingsbron, passeert initieel stroom door de Josephson-overgang zelfs bij een spanning nul. In dit gebied worden supergeleiderelectronen afgegeven door een tunneleffect en naar deze condi-5 tie wordt verwezen als een nul-spanningstoestand.Wanneer echter stroom boven een vooraf bepaalde waarde (de maximale Josephsonstroom) vloeit door de Josephson-overgang, gaat de Josephson-overgang over naar de resistieve toestand. In dit gebied worden normaal geleidende electronen afgegeven door een tunneleffect en naar deze conditie wordt verwezen als een begrensde 10 resistieve toestand. Een schakelwerking van de Josephson-overgang wordt bewerkstelligd door de overgang ervan van de nul-spanningstoestand naar de begrensde resistieve toestand. Wanneer in de begrensde resistieve toestand stroom verder vloeit door de Josephson-overgang neemt de spanning lineair toe. Naar de soortelijke weerstand in deze begrensde resistieve toestand 15 wordt verwezen als overgangsweerstand R^. Wanneer de stroom in de begrensde resistieve toestand wordt verminderd, wordt de spanning in hoofdzaak op de spleetspanning van de Josephson-overgang gehouden, ongeacht de vermindering van de stroom. Wanneer de stroom verder wordt verminderd neemt de spanning lineair af. Naar deze weerstand beneden de spleetspanning wordt verwezen 20 als de subspleetweerstand RSQ.

De Josephson-tunnelovergang vertoont niet-lineaire V/I-karakteris-tieken zoals hierboven beschreven. Deze karakteristieken hangen in grote mate af van de kwaliteit van de supergeleider-electroden en tunnelbarriere van de Josephson-overgang. De subspleetspanning reflecteert de supergeleid-25 baarheid van de electroden bij grenslagen daarvan. De supergeleidende eigenschappen van de electroden kunnen eenvoudig nadelig worden bexnvloed door de kristalliseerbaarheid van de electroden en de doteerstoffen daarin.

De supergeleidende stroom hangt in grote mate af van de dikte van de tunnelbarriere die uitermate dun is en ligt in de grootte orde van 30 tot 30 en met 70 AngstrSm. Electrische karakteristieken van de Josephson-overgang worden bepaald door de kwaliteit van de tunnelbarriere en de uniformiteit van de dikte ervan.

De Josephson-overgang met een lage subspleetweerstand zal lekstroom ontwikkelen. De aanwezigheid van een dergelijke lekstroom is het gevolg van 35 de degradatie van de grenslagen van de Josephson-overgang en de foutieve tunnelbarriere. Een ideale Josephson-tunnelovergang wordt dus gedefinieerd als een die de twee supergeleider-metaalfilms of -electroden bevat, die een perfecte kristalliseerbaarheid heeft en de tunnelbarriere met uniforme 8202511 \· 1 — L * It ,- ., Λ- - ' -7- 22584/JF/mv dikte heeft gesandwiched tussen de twee supergeleider-films.

In het algemeen wordt de klasse of kwaliteit van de Josephson-overgang vertegenwoordigd door de mate van de lekstroom. In het bijzonder wordt de kwaliteit van de Josephson-overgang vertegenwoordigd door of het 5 product Vm of Ij en of de verhouding tussen RSQ en R^. Hoe groter IT.R_n (V ) of R0_/R,m wordt, des te minder wordt de lekstroom, om daardoor

J ou m ou NN

de Josephson-overgang te verbeteren.

Niobium, niobium-legeringen en vanadium-verbindingen kunnen worden gebruikt als de basis-electrode. De niobium-legeringen bevatten Nb-Al, 10 Nb-Ge, Nb-Sn en Nb-Ga. Niobium-verbindingen bevatten Nb-C-N en Nb-N. Pb-In en V-Si kunnen eveneens worden gebruikt als de basiselectroden. Een film van een dergelijk materiaal wordt gevormd op het substraat door bijvoorbeeld een electronenbundel -depositie-werkwijze of een sputteringwerkwijze om te voorzien in de basiselectrode.

15 In de onderhavige uitvinding is het omgevingsgas, waarin de reiniging van het overgangsoppervlak van de basiselectrode wordt uitgevoerd fluor bevattend koolwaterstof. Deze oppervlhkte reininging wordt voorafgaand aan de vorming van de tunnelbarriere uitgevoerd. Als het omgevingsgas van fluor bevattend koolwaterstof of gehalogeneerde koolwaterstof kan 20 CF^, CgFgji C^Fg, C^F^q, CHFg, CgHF, C^F, CCl^, CClgF en CBrFg worden gebruikt. De sputterreininging van het overgangsoppervlak voorafgaand aan de vorming van de tunnelbarriere wordt uitgeyoerd onder gebruikmaking als omgevingsgas van fluor bevattend koolwaterstof en/of koolwaterstof, • bevattende fluor, chloor en broom. De sputterreiniging wordt uitgevoerd 25 onder gebruik making van een laagspanningsontlading. De fluor bevattende koolwaterstof verschaft F-radicalen. De F-radicalen reageren chemisch met niobium of vanadium van het overgangsoppervlak teneinde vluchtig NbF_ - , o en VF_ te verschaffen. Het aldus opgewekte NbF_ en VFC scheidt zich af 5 5 b van het overgangsoppervlak, zodat de oppervlakreiniging door middel van 30 deze ets-bewerking wordt bewerkstelligd. Dit etsen door middel van de bovenstaande chemische reactie is in vergelijking met Ar-ionen sputteren veel sneller. Een 100 tot en met 150 Angstrom dikke verontreinigde laag op het overgangsoppervlak wordt in 30 tot en met 50 minuten geetst. Der-halve is beschadiging van het overgangsoppervlak tot een minimaal niveau 35 beperkt. In het geval van fluor-bevattende koolwaterstofontlading, wordt koolstof aangebracht op het gereinigde overgangsoppervlak. Aangezien het overgangsoppervlak met koolstof wordt bedekt, wordt voorkomen dat dit in contact komt met zuurstof ten tijde van gasuitwisseling in de vacuumkamer.

_ . Λ • .

-8- 22584/JF/mv I . I · . *

De dikte van de koolstofafzetting op het overgangsoppervlak hangt af van het gasgehalte, partiele druk, ontladingstijd en ontladingsspanning van de fluor bevattende koolwaterstof en hangt eveneens van de soort ervan af.

Teneinde de ontlading bij een lage spanning te bewerkstelligen 5 is de vereiste totale druk van het gas rond 0,01 Torr. Wanneer in het algemeen koolwaterstof, dat fluor bevat, wordt gebruikt bij het sputteren, neerat de hoeveelheid koolstof afzetting toe. Derhalve worden, teneinde de fluor bevattende koolwaterstof in het omgevingsgas te verdunnen een edelgas, zoals Ar, He, Ne, Kr en Xe en eveneens N2 CO, CO^ en methaan ge-10 bruikt. Wanneer ontlading wordt bewerkstelligd in een atmosfeer van een raengselgas van fluor bevattend koolwaterstof, verdund door Ar, He, Ne, Kr,

Xe, etc., neemt de afzettingshoeveelheid koolstof af bij een toeneming van de ontladingsspanning. De reden is dat de afgezette koolstof wordt gesputterd door ionen van het inwendige gas. Teneinde overgangskarakteris-15 tieken met een uniforme kwaliteit te verier!jgen, is het noodzakehjk de afgezette koolstof op een vooraf bepaalde dikte te regelen. Wanneer de sporten fluor bevattend koolwaterstof en verdunningsgas, hun gehalte en de sputteringsgasdruk zijn bepaald, dan hangt de afzetttingshoeveelheid van de koolstof af van de ontladingsspanning en de ontladingstijd. In het 20 algemeen wordt wanneer de ontladingsspanning op een constant niveau wordt gehouden, de afzettingshoeveelheid koolstof vergroot bij een verlertging van de ontladingstijd. Bij een toeneming van de ontladingsspanning echter bereikt de dikte van de afgezette koolstof een vooraf bepaald niveau en wordt op dit verzadigde niveau gehandhaafd. Het is echter niet wenselijk 25 de afgezette hoeveelheid koolstof te regelen door het variSren van de ontladingsspanning, omdat de vergrote ontladingsspanning beschadiging van het overgangsoppervlak veroorzaakt. Wanneer het gehalte van fluor bevattend koolwaterstof wordt verlaagd door het verminderen van de partiele druk, is een lange tijd voor het reiningen vereist, omdat de etssnelheid 30 van het overgangsoppervlak wordt verlaagd. Anderzijds is het zeer effectief zuurstof in het mengselgas van fluor bevattend koolwaterstof en verdunningsgas te brengen ten tijde van de sputterreiniging.

Zuurstofgas reageert met de op net overgangsoppervlak afgezette koolstof om Co of C02 op te wekken, waardoor de afgezette koolstof wordt ver-35 wijderd. Wanneer detdepositie van koolstof en verwijdering van koolstof in een evenwichtsconditie zijn, wordt de depositie hoeveelheid of koolstof-dikte ongeacht de ontladingstijd op constant niveau gehouden.

Wanneer biyoorbeeld de ontlading wordt uitgevoerd in een mengsel- 8202511 =*.' •-j*'.·- ri<. . ~ ~-ί.Λ - “>' ~-^·'-· IH- « ———= — —- »· —-------

. /: : : I

-9- 22584/JF/rav jtf gas van Ar, 7,5 % CF. en 2% 0? bij een spanning van 200 Volt bij een druk £;-: van 0,015 Torr wordt een koolstof film van 20 tot en met 40 Angstrom ge- g vormd op het overgangsoppervlak van Nb-Al in een minuut en zelfs wanneer , de ontlading daarna wordt voortgezet, wordt de dikte van de afgezette kool-5 stof niet wezenlijk veranderd. Het overgangsoppervlak van de Nb-Al film > wordt echter gedurende het verstrijken van de ontladingstijd geetst. De Γ ·· toevoeging van zuurstofgas dient dus niet alleen voor het regelen van de ·.

hoeveelheid koolstof op het overgangsoppervlak, maar eveneens voor het rege- 1¾ len van de etssnelheid op een constant niveau. i:-;- 10 3h de onderhavige uitvinding wordt de tunnelbarriere gevormd op Me ilr het gereinigde overgangsoppervlak van de eerste supergeleider-film of basis-electrode door oxidatie onmiddellijk na het hierboven beschreven reinigen. Six

·*. 'V

Wanneer het met koolstof bedekte overgangsoppervlak wordt geoxideerd door zuurstof, reageert een deel van het zuurstof met een deel van de 15 koolstof op het overgangsoppervlak om CO of C02 op te wekken, waardoor een deel van de koolstof wordt verwijderd, Een ander deel van de zuurstof dif-fundeert in de koolstof op het overgangsoppervlak om met de actieve atomen -h; van Nb of V te reageren teneinde oxides van Nb of V te vormen. De zuurstof voor het verschaffen van de oxides van Nb of V nadert langzaam het super-20 geleider-metaal van de basiselectrode om de ractie tot gevolg te hebben.

In het geval, dat de oxidebarriere wordt gevormd nadat het overgangsoppervlak van het supergeleider-metaal wordt onderworpen a an Ar-ionen sputter-reiniging, reageert zuurstof onmiddellijk nadat het wordt ingebracht met */f

Nb of V, om daardoor lagere oxides, zoals NbO, Nb^O of V0^ te verschaffen.

25 Volgens de onderhavige uitvinding dient de afgezette koolstof voor het regelen van de oxidatiesnelheid van ,Nb of V, zodat hogere oxiden, zoals Nb_0g en V_0_ die een isolator met een stabiele aard vormen, op het over- d O CO r.-~ gangsoppervlak worden gevormd en dat de lage oxiden, zoals NbO, Nb20 of V02 niet op het overgangsoppervlak worden gevormd. Aldus kan de tunnel-30 barriere met een grote kwaliteit worden verschaft.

De afgezette koolstof op het overgangsoppervlak speelt een belang-rijke rol bij de vorming van de stabiele barriere. De oxidatiecondities van de sputterreiniging volgens de uitvinding versahillen beduidend van die van het Ar-sputterreinigen doordat de eerst genoemde gebruik maakt van 35 de afgezette koolstof.

Bij de vorming van de Nb-overgang, wordt het overgangsoppervlak, dat onderworpen is geweest aan sputterreiniging in argon-atmosfeer,. geoxideerd in de atmosfeer van argongas, dat rond 4% zuurstof bij een druk van 8202511

I I

* -1.0- 22584/JF/mv.

0,0045 torr een ontladingsspanning van 30 tot en met 40 volt bevat, waar-door een tunnelbarriere met een vooraf bepaalde dikte wordt gevorad.

Anderzijds wordt volgens de onderhavige uitvinding het overgangsoppervlak dat onderworpen is geweest aan sputterreininging in een atmosfeer van 5 mengselgas van fluorbevattend koolwaterstof en edelgas geoxideerd in een atmosfeer van argongas, dat 4 tot en met 20% zuurstof bij een druk van 0,005 tot en met 0,08 torr bij een ontladingsspanning V^g van 40 tot en met 150 volt bevat, waardoor de oxidebarriere wordt gevorad. De oxidatie-condities -ran de onderhavige werkwijze, namelijk de zuurstofconcentratie, 10 de gasdruk en de ontladingsspanning beslaan dus brede bereiken in vergehj-king met de oxidatiecondities van de conventionele werkwijze, waarbij het overgangsoppervlak wordt onderworpen aan Ar-sputterreiniging. Deze oxidatiecondities volgens de onderhavige uitvinding dienen voor het voraen van de optimale oxidebarriere. De reden hiervoor wordt gedacht te zijn,dat de af-15 gezette koolstof dient voor het vormen van stabiele oxides, zoals Nb_0,-

£ D

en VgOg ορ-het overgangsoppervlak gedurende de oxidatie, aangezien de afgezette koolstof de diffusie van de zuurstof regelt.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt de sputterreiniging van het overgangsoppervlak en de oxidatie van het gereinigde overgangsoppervlak 20 in een continue stap uitgevoerd, zodat de oxidetunnelbarriere op het gereinigde overgangsoppervlak wordt gevorad. Wanneer het sputteren wordt uitgevoerd in een atmosfeer van fluor bevattende koolwaterstof, edelgas en zuurstof en wanneer het zuurstofgehalte wordt vergroot tot meer dan 25 %, reageert een deel van de afgezette koolstof met een deel van de zuurstof om te worden 25 verwijderd en de rest van de actieve zuurstof reageert met het supergelei-der-metaal teneinde de oxidebarriere te vormen. Aangezien echter het 100 tot 150 AngstrGm dikke buitenoppervlak van de aldus gevorade oxidebarriere doteerstoffen bevat, wordt dit verontreinigde buitenoppervlak verwijderd door F-radicaaletsen. De reiniging van het overgangsoppervlak en de oxida-30 tie van het overgangsoppervlak kunnen dus gelijktijdig worden uitgevoerd in een continue stap voor het vormen van de oxidebarriere. Het is voor de voraing van de oxidebarriere met stabiele isolatie-eigenschappen noodzakelijk dat Nb of V van het overgangsoppervlak langzaam wordt geoxideerd en dat de ontladingscondities en het zuurstof gehalte zodanig worden 35 gekozen, dat de oxidatie van het overgangsoppervlak iets sneller is dan de verwijdering van de afgezette koolstof door de zuurstof. De uitvinding zal nu gedetailleerd worden beschreven met betrekking tot specifieke . voorkeursuitvoeringsvormen daarvan, waarbij dient te worden begrepen dat 8202511 ··%: · ^ -11- 22584/JF/rav

* I

deze voorbeelden alleen illustratief zijn bedoeld en dat de uitvinding niet is bedoeld beperkt te zijn tot de hierin genoerade materialen, condities, procesparameters en dergelijke. Alle delen en percentages hebben betrekking op het gewicht, tenzij anderszins aangegeven.

5 Voorbeeld 1.

Niobium en aluminium werden gesmolten door een TDoogsmeltwerkwijze ten einde een Nb-25,1 atoom procent legering te vervaardigen. Een sehijf met een diameter van 100millimeter werd vervaardigd van de legering. De Nb-25,1 atocm procent Al-legering werd afgezet op een geoxideerd oppervlak van een 10 siliciumsubstraat, gehouden op 670°C door gelijkstroonr-magnetronsputteren in een argonatmosfeer bij een druk van 0,01 Torr voor het vormen van een Nb-Al- film, dienende als een basiselectrode. De film was 3500 Angstri5m dik. De super- geleidende overgangstemperatuur (T ) werd gemeten door middel van een c electrische soortelijke weerstand van de Nb-Al-film, onder gebruik making 15 . van een vier-raeetkoppenwerkwijze. De Nb-Al-film had een T-temperatuur van 16,1 Kelvin. Daarna, teneinde de. Nb-Al-film een patroon te geven, werd de film sequentieel onderworpen aan resistbedekking, beliehting, ontwikke-ling en etsen. Een gebruikt etsmiddel was samengesteld uit een mengsel van de fluorwaterstof, salpeterzuur en lacticzuur. Daarna werd een omhoogbrengings-20 fotoresistfiguurmal aangebracht op een deel van het substraat en een deel van de van een patroon voorziene Nb-Al-film. Het overgangsgebied van de Nb-Al-film werd niet bedekt met de fotoresistfiguurmal. Daarna werd het Nb-Al-film oppervlak gesputterd in een atmosfeer van tetrafluormethaan (CF^) om dit te reinigen en werd daarna onderworpen aan plasma-oxidatie 25 voor het vormen van een oxidelaag of barriere daarop. De hierboven be-schreven sputterreiniging werd uitgevoerd bij een druk van 1 tot en met 0,001 Torn bij een kathodespanning van 150 Volt gedurende 2 minuten.

De sputterreiniging werd uitgevoerd bij een kathodespanning V^SB van 300 Volt gedurende 2 minuten. Daarna werd de gereinigde Nb-Al-film geoxideerd 30 door plasmaoxidatie voor het vormen van de oxidebarriere daarop. De plasma-oxidatie werd uitgevoerd in een atmosfeer van argon en 4' volume procent' zuurstof bij een druk van 0,03 Torr, bij een kathodespanning V^g van 50 gedurende 8 minuten.

Daarna werd een loodfilm aangebracht op de oxidebarriere voor het 35 vormen van een tegenelectrode, waardoor een Josephson-overgang werd ver- schaft. De aldus verkregen Josephson-overgang was samengesteld uit de Nb-Al-basiselectrode (breedte : 2 micrometer, dikte 3500 X). de tegenelectrode van lood, en de Nb- Al-oxidebarriere gesandwiched tussen de basis- en tegen- 82025 1 1 ( ί * -12- 22584/JF/mv electrode. Zes Josephson-overgangen nummers 12 tot en met 17 in tabel 1 werden op deze wijze vervaardigd.

Josephson-overgang nummer 11 werd volgens de hierboven beschreven procedure vervaardigd, met uitzondering dat de sputterreiniging werd uitge-5 voerd in een argonatmosfeer.

Josephson-overgangen nummers 18 en 19 werden vervaardigd volgens de hierboven gegeven procedure, met uitzondering dat de oxidatie van de Nb-Al-film voor het vormen van oxidebarriere daarop werd uitgevoerd door middel van een natuurlijke oxidatiewerkwijze. Deze natuurlijke oxidatie-10 werkwijze werd uitgevoerd in een atmosfeer van argon en 20 volume procent 0g gedurende 10 uren bij een atmosferische druk bij kamertemperatuur.

Tabel 1 toont V/I-karakteristieken van de Nb-Al/Pb-tunnelover-gangen nummers 11 tot en met 19 en de fabricagecondities daarvan. Zeajn geklassificeerd in een tunneltype, een brugtype en een deeltjetunneltype 15 in overeenstemraing methun V/I-karakteristieken. De spleetspanning en RgG^NN’ rePresentatief' voor de kwaliteit van de overgang, werden verkre-gen door middel van de V/I-karakteristieken. Zoals kan worden gezien aan de hand van tabel 1, zijn de Josephson-overgangen, onderworpen aan de sputterreiniging in de aanwezigheid van tetrafluormethaan (CF^) en opvolgend 20 aan de plasma-oxidatie, van het tunnel type. De spleetspanning en hangen af van de druk van CF^. De Josephson-overgangen met uitstekende overgangseigenschappen werden verkregen onder gebruik making van de CF^-druk van 0,5 tot en met 0,05 Torr. Wanneer de CF^-druk beneden 0,05 Torr was, was de gasspanning 3,2 millivoltdt is vermoedelijk vanwege het 25 feit dat de druk zo laag is, dat de energie van de sputterdeeltjes hoog genoeg worden om beschadiging van het overgangsoppervlak te veroor-zaken, waardoor de supergeleidende eigenschappen worden gedegradeerd. Wanneer anderzijds de CF^-druk o,5 Torr overschrijdt, wordt de hoeveel-heid van de afgezette koolstof bovenmatig vergroot. Bij gevolg wordt 30 vermoedelijk het etseffect nadelig belnvloed, zodat de verontreinigde laag van het overgangsoppervlak niet volledig kan worden verwijderd.

TABEL I.

820 25 1 1 _13- 22584/JF/mv i η ο) o in σ\ o m · o 04 o c <ΰ - * η ο ο ιη η. c ο« ^ ο~ «η η 3 >>

Η -Ρ I

η ® ο m 00 « ο <Ν Ο β φ * * i-ι ο in . rH CO. ^ co .-4 60 φ r« ο ο 04 ο ο 30«, η σ in in 5L, >, 1 * Η CQ +5 ο Η 0) ιη _ βφ μ ΙΟ 0004 Ο 00 C Q. * Γ' Η Ο in W 3 >> η β Ο* Η ^

0) I

§ ι—! 6 Ο) 3 Η β φ «> Λ βιη οοοι ο οο cp, * ο Η » in ιη 3 S η η Ρ Ο Η p -Ρ β φ ε ι •Η 1-4 .

SU η Ο) η Φτ* »004 Ο 00 β φ “ 00 ο*-4 ο in ιη β α ^ * Η 3 £ Εΰ !Η -Ρ ιη ρ!] ιη 4*1 % Ο 04 Ο 00 φ * ** η ο m m β φ m Η §& Η

J

ω (μ eg ο φ < α Ε-* 04 φ >> .

ι-4 Η Ο 04 Ο 00 ο,Ρ Μ 1 m ιη >,Η Η Ρ Φ 60 α 3 β β 3 PQ Ρ Η Ο Ο ^ ® ui Η Ο Η 3* Φ . .

4*1 go.'1 CQ $ α 6ΐ) a c β α φ 3 τι 61 3 Ρ β Ρ Κ φ Φ τΗ > β β Ο β φ φ ιη ω ο. +3 φ Λ) > β β ε -¾ £ ® s «18 s φ 5 Ν 2 § 2 . % -g ° § # δ * i ΐ 5 c ο 1 -α ^ ι. #ΦΦθ,φβ φο"·> β ο β > β ·· x ,8 5βΛ«Η»^ ξ g 2 β°^Λ3ρ^·Η<ΐΜθΗΕ;·2··ΗΦ^ 0 g W < Φ Ο, Ζ β SHE-· S *Η I, 0 ®Τί·^^π"£*Ασΐρί? Φ.. tn'— tw-w uj ·—' Ρ φ >m (η ^ ρ ^ -Ρ β Λ Φ Ρ Ν.

pew φ η φ s ow_j3_.ofl^'ti^,¥ m υ ρ ο 8 « ρ ϋ 0^^3^^3^^^04 ¾ « φ w 30ι!>*γ·5Ρ3£>,γ'>·ΗΦ ΙΟ > Ό ·Η 1-ϊ ιβφβ Η Η «

IlI fiis g^Eia ssaa;sas ϊ 8 82025 1 1

V

-14- 22584/JF/mv * i

Voorbeeld 2.

Nb-Al/Pb-overgangen werden op dezelfde wijze als beschreven in voorbeeld 1 vervaardigd, met uitzondering dat bij het sputterreinigen gehalogeneerde koolwaterstoffen, zoals hexafluorethaan c„F,, octafluor- 2 o 5 propaan C^Fg, decafluorbutaan C^F^, trifluormethaan CHF^, pentafluor-ethaan CgHF^, trifluorpropaan CgH^Fg, trichloorfluormethaan CCl^F, CF4-50 vol. % CC13F, C3Fg - 80 vol. % CBrF en (¾ - 20 vol. £ CFy werden gebruikt. De sputterreiniging werd uitgevoerd bij een druk van 0,02 Torr bij een kathodespanning V^g van 150 Volt gedurende 5 minuten. 10 Daama werd de gereinigde Nb-Al-film geoxideerd door plasmaoxidatie voor het vormen van een oxidebarriere daarop. De plasma-oxidatie werd uitgevoerd in een atmosfeer van argon en 4 volume procent zuurstof bij een druk van 0,03 Torr bij een kathodespanning V^gg van 150 Volt gedurende 5 minuten. Een loodfilm werd aangebracht op de oxidebarriere voor het 15 vormen van een tegenelectrode.

Tabel 2- 1 en tabel 2-2 tonen V/I-karakteristieken van tunnelover-gangen nummers 21 tot en met 30 en de soort gehalogeneerde koolwaterstoffen, die bij de sputterreiniging-zijn gebruikt. De druk van de gehalogeneerde koolwaterstoffen was 0,02 Torr, zoals kan worden gezien aan de 20 hand van tabel 2-1 en tabel 2-2. De spleetspanning en rsq/Rnjj werden verkregen door middel van de V/I-karakteristieken en de Josephson-overgangen nummers 21 tot en met 30 waren van het tunneltype.

TABELLEN 2-1 en 2-2 25 82025 1 1 -15- 22584/JF/mv t t ‘ TABEL 2-1

Experiment nummer 1 __21 22 23 24 25

Sputterreinigingsgas C2F6 ^3^8 ^4F10 CHF3 C2HF5

Fluorkoolwaterstof bij een druk van 0,02 Torr

Een electrische karakteristiek van de Nb-Al/Pb-tunnelovergang_

Spleetspanning (mV) ^,1 ^,0 3,9 4,0 4,1

Overgangskwaliteit RSg/RNN 10’7 8’8 8’2 7’8 9’3 TABEL 2-2

Experiment nummer _26 27 28_29_30

Sputterreinigingsgas ^2®3F3 CCJt^F CF4+ C3Fg+ ^2Fg+ ' ~ 50 80% 20%

Fluorkoolwaterstof bij een vol. % vol. % vol. % druk van 0.02 Torr CCJI3F CBrF3 CF4

Een electrische karakteristiek van de Nb-Al/Pb-tunnelovergang

Spleetspanning (mV) 3,9 3,8 3,9 3,8 4,0

Overgangskwaliteit rsg/rNN 6,7 8,4 9,1 8,7 9,0 82025 1 1 * i ·> -16- 22584/JF/mv

Voorbeeld 3

Nb-Al/Pb-overgangen werden op dezelfde wijze als in voorbeeld 1 beschreven vervaardigd, met uitzondering dat bij de sputterreiniging in pjaats can CF^ eeu mengselgas van CF^ en een verdunningsgas werd ge-5 bruikt. Het daarbij gebruikte verdunningsgas was helium, neon, argon en koolmonoxide. De sputterreiniging werd uitgevoerd bij een druk van 0,02 Torr bij een kathodespanning V^SB van 200 Volt gedurende 10 minuten.

Tabel 3-1 toont het gehalte van CF^ in helium en V/I-karakte-ristieken van Nb-Al/Pb-tunnelovergangen van nummers 31 tot en met 36.

10 Tabel 3-2 toont het gehalte van. CFg in neon en V/I-karakteristieken van Nb-Al-/Pb-tunnelovergangen van nummers 37 tot en met 42.

Tabel 3-3 toont het gehalte van CF^ in argon en V/I-karakteris-tieken van Nb-Al/Pb-tunnelovergangen van nummers 43 tot en met 48. Tabel 3-4 toont het gehalte van CF^ in koolmonixide en V/I-karakteristieken 15 van Nb-Al/Pb-tunnelovergangen van nummers 49 tot en met 54. De gereinigde film werd geoxideerd door plasraa-oxidatie voor het vormen van een oxide-barriere daarop, De plasma-oxidatie werd uitgevoerd in een atmosfeer van argon en 4 vol. % zuurstof bij een druk van 0,02 Torr. Daarna werd een loodfilm aangebracht op de oxidebarriere om een Josephson-overgang te v 20 verschaffen.

Zoals kan worden gezien aan de hand van de tabellen 3-1 tot en met 3-4, zijn de Josephson-overgangen, onderworpen aan de sputterreini-gingen in aanwezigheid van een mengselgas van 5 tot en met 40 volume procent CF^ en een verdunningsgas, zoals helium, neon, argon, kool-25 mondxide en vervolgens aan de plasma-oxidatie, van het tunneltype.

Zoals te zienaan de hand van de gegevens in de tabellen 3-1 tot en met 3-4, werden josephson-overgangen met uitstekende overgangseigenschap-pen verkregen onder gebruikmaking van het mengselgas met het CF^-gehalte van5 tot en met 40 vol.56. Zoals kan worden gezien aan de hand van de ta-30 bellen 3-1 tot en met 3-4 is Rgg/Rj^ van de overgangen boven 8,5. Josephson overgangen zijn van het tunneltype. Wanneer het CF^-gehalte beneden 5 vol. % was, hadden de overgangen geen goede overgangseigenschappen. De reden hier-voor is dat de reiniging van het overgangsoppervlak niet volledig is. Wanneer anderzijds het CF^-gehalte 40 vol. % overschrijdt, is de hoeveelheid 35 van de afgezette koolstof bovenmatig vergroot, zodat goede overgangseigenschap- pen niet worden verkregen. Bij gevolg wordt het etseffect vermoedelijk na-delig beinvloed, zodat de verontreinigde laag op het overgangsoppervlak niet volledig kan worden verwijderd.

8202511 ·> _ » > -17- 22584/JF/mv

Nb-Ai/Pb-overgangen werden op dezelfde wijze als in dit voorbeeld beschreven bereid, met uitzondering dat xenon, krypton, methaan en kool-dioxide werden gebruikt als verdunningsgas in het mengselgas en dat niobium-nitride (Nb-N) of een Nb-Sn-legering werd gebruikt als de basiselektrode.

5 De overgangen werden onderworpen aan de sputterreiniging in aanwe- zigheid van het mengselgas met het CF^-gehalte van 5 tot 40 vol. % en ver-volgens aan de plasma-oxidatie. De waarden van rsg^rnn»verkregen door middel van de V-I karakteristieken,was boven 8.

Nb-AX/Pb-overgangen werden op dezelfde wijze als in dit voorbeeld 10 beschreven , vervaardigd, met uitzondering dat in plaats van CF^ tri- fluormethaan (CHF^) of hexafluorethaan (C^Fg) werden gebruikt bij het sput-terreinigen.

Het Nb-A£ filmoppervlak werd gesputterd in een atmosfeer van een mengselgas van CHF^ of CgFg en verdunningsgas, zoals helium, neon, argon, 15 koolmonoxide, kooldioxide en methaan, om dit te reinigen en werd daarna onderworpen aan de plasma-oxidatie voor het vormen van een oxidebarriere daar-op. Daarna werd een loodfilm aangebracht op de oxidebarriere om een Josephson-overgang te verschaffen. De aldus verkregen Josephson-overgangen vertoonden overgangskarakteristieken, die gelijksoortig waren aan die van de overgangen, 20 onderworpen aan de sputterreiniging in aanwezigheid van CF^ en het verdunningsgas .

TABEL 3-1

Experiment nummer 25 _31_32_33_ CF^-gehalte in helium (vol. %) 2 5 15 V/I-karakteristieken e'en-deeltje tunneltype tunneltype tunneltype 30 Spleetspanning (mV) 3,2 3,8 3,9 RSq/Rm 3 8,5 11

Experiment nummer _34_35_36_ 35 CF^-gehalte in helium (vol. %) 40 60 100 V/I-karakteristieken tunneltype tunneltype tunneltype

Spleetspanning (mV) 3,8 3,7 3,6 82 025 1 1 9 8 8 >. t -18- 22584/JF/mv t ' '*· _TABEL 3-2_

Experiment nummer ._37_38_39 CF^-gehalte 5 in neon (vol. %) 2 5 10 V/I-karakteristieken e^en-deeltje tunneltype tunneltype tunneltype

Spleetspanning (mV) 2,9 3,7 3,8 RSG/RNN 4 9 12 10 _

Experiment nummer _40_41_42 CF^-gehalte 15 in neon (vol. %) 20 40 70 V/I-karakteristleken tunneltype tunneltype tunneltype

Spleetspanning 3,9 3,8 3,6 rsg/rnn 10 9 8 20 _TABEL 3-3_

Experiment nummer _43_44_45 CF^-gehalte 2^ in argon (vol. %) 2 5 10 V/l-karakteristieken een-deeltje tunneltype tunneltype tunneltype Spleetspanning (mV) 2,9 3,7 3,9 rsg/rm 4 9-5 13 30

Experiment nummer _46_47_48 CF^-gehalte in argon (vol. %) 20 40 70 35 V/I-karakteristieken tunneltype tunneltype tunneltype

Spleetspanning (mV) 3,9 3,9 3,9 RSG/RNN 11 9 9 82025 1 1 ·* * 0 -19- 22584/JF/mv TABEL 3-4

Experiment nummer ’_;_49_50_51 5 CF^-gehalte in koolmonoxide (vol. %) 2 5 10 V/I-karakteristieken een-deeltje tunneltype tunneltype tunneltype Spleetspanning (mV) 3,1 3,7 3,9 to 3,8 8,5 11,5

Experiment nummer _52_53_54 15 CF^-gehalte in koolmonoxide (vol. %) 20 40 70 V/l-karakteristieken tunneltype tunneltype tunneltype

Spleetspanning (mV) 3,9 3,7 3,6 RSG/RNN 9,7 9 8 20 _______

Voorbeeld 4

Een schijf met een diameter van 100 milimeter werd vervaardigd van Nb met een zuiverheid van 99,99 %. Nb werd aangebracht op een geoxi-o deerd oppervlak van een siliciumsubstraat door gelijkstroom-magnetron-sput-teren in een argonatmosfeer voor het vormen van een Nb-film, dienende als een basiselectrode. Nb/Pb-overgangen werden op dezelfde wijze,als in voorbeeld 1 beschreven f vervaardigd, met uitzondering dat het sputteren werd uitgevoerd in een atraosfeer van argon, CF^ en zuurstof.

De Nb-film werd gesputterd in een atmosfeer van een mengselgas van argon- 7,5 volume procent CF^ of een mengselgas van argon- 7,5 volume procent CF^ - 4 volume procent zuurstof voor het reinigen van het oppervlak ervan. De boven beschreven sputterreiniging werd uitgevoerd bij een druk 2g van 0,03 Torr bij een kathodespanning V^g van 150 Volt gedurende verschil-lende tijden voor de overgangen.

Daama werd het gereinigde Nb-filmoppervlak onderworpen aan plasma-oxidatie voor het vormen van een oxidebarriere daarop. De plasma-oxidatie werd gedurende vijf minuten uitgevoerd in een atmosfeer van argon en 5 vol.

82025 1 1 ·* > -20- 22584/JF/mv procent zuurstof bij een druk van 0,03 Torn bij een kathodespanning

C5B

van 50 Volt. Daarna werd een loodfilm aangebracht op de oxidebarriere, teneinde de Josephson-overgang te verschaffen.

Tabel 4 toont een V/I-karakteristieken van de Nb/pp_tunnelovergangen nummers 55 tot en met 60 en de vervaardigingscondities daarvan. V /1- karakte’is-tieken van de -'Rb/Pb-tunnelovergangen werden vertegenwoordigd door zowel het product van overgangsoppervlak A en als Vm dj*RSG )· Bike overgang heeft een spleetspanning van 2,7 millivolt.Fig. 4 toont een betrekking tussen de sputtertijd en de dikte van de afgezette koolstoffilm, gemeten door een elliprometrische werkwijze^ In fig. 4 vertegenwoordigd een beneden-of verzadigingskromme een mengselgas van argon- 7,5 volume prooent CF^-4 volume procent zuurstof en een bovenkromme vertegenwoordigt een mengselgas van argon- 7,5 volume procent CF^. Wanneer het sputterreinigen werd uitgevoerd bij een atmosfeer van argon en 7,5 volume procent CF^ voor het reiningen van het Nb-filmoppervlak, werd de hoeveelheid van de op afgezette koolstof/ae Nb-film vergroot bij een toeneming van de sputtertijd. Wanneer anderzijds het sputterreinigen werd uitgevoerd bij een atmosfeer van argon, 7,5 volume procent CF^en 40 volume procent zuurstof voor het reinigen van het Nb-filraoppervlak, naderde de hoeveelheid v-an de afgezette koolstof de verzadigingskromme. In deze verzadigingsconditie was de dikte van de afgezette koolstoffilm rond 20 Angstrom.

Zoals kan worden gezien aan de hand van tabel 4, vertonen de aan de sputterreiniging in de aanwezigheid van een mengselgas van argon*-7,5 vol. % CFjj-4 vol. % zuurstof gedurende 15 tot en met 25 minuten onderworpen de Josephson- overgangen nagenoeg.gelijksoortige overgangskarakteristieken. Dit is ver-moedelijk zo vanwege het feit dat de hoeveelheid van de afgezette koolstof in de verzadigingstoestand is. De toevoeging van zuurstof dient voor het regelen van de soortelijke weerstand van de overgang, omdat een constante hoeveelheid van de koolstof kan worden afgezet door de toevoeging van een optimale hoeveelheid zuurstof in of C^Fg, ongeacht de sputtertijd.

Fig. 5 toont V/I-karakteristieken van Nb/Pb-tunnelovergang nummer 58, die geen knie in de V/I-kromme toont en minder lekstroom heeft, het-geen voordelig is.

Eveneens werden Nb/Pb-tunnelovergangen op dezelfde wijze als hierboven in dit voorbeeld beschreven vervaardigd, met uitzondering dat het zuurstofgehalte werd gevarieerd. Wanneer het zuurstofgehalte beneden 14 volume procent was, was de waarde van de supergeleidende stroom I.

J

niet nul. Wanneer het zuurstofgehalte 35 volume procent overschreed· ver- 8202511

« I

-21- 22584/JF/mv toonden de aan de sputterreiniging en vervolgens aan de plasma-oxidatie on-derworpen Josephson-overgangen een-deeltje tunneltype. De reden hiervoor is dat de oxidatie van het Nb-filmoppervlak bovenmatige voortgaat vanwege een bovenraatig zuurstofgehalte. Nb/Pb-tunnelovergangen, onderworpen aan 5 de sputterreiniging in de aanwezigheid van een mengselgas van argon-CF^-5 tot en met 35 vol. % zuurstof en vervolgens niet onderworpen aan plasma-oxidatie hebben een geoxideerde barriere met een dikte van 20 tot en met 30 Angstrdm.

10 TABEL 4

Experiment nuramer __55 56 57_58_59_60

Sputter-reinigings- Argon + 7,5 vol. % Argon + 7,5 vol. % CF^ + 15 CF,, vervolgens on- 4 vol·. % zuurstof, zonder derworpen aan de plas- plasma-oxidatie ma-oxidatie

Sputtertijden 15 20 25 15 20 25 20 (min) V/I-karakteris- tieken A.RNN (Λ ./Μ2) 7x1ο1» 2x10^ 6xl03 4,8x10s 4,8x10s 4,8x10s V (mV) 26 24 22 29 29 29 25 m_

Voorbeeld 5

Nb/Pb-tunnelovergangen werden op dezelfde manier als in voorbeeld 1 beschreven vervaardigd, met uitzondering dat niobium met een zuiverheid van

Of) 99,99 % werd gebruikt als een basiselectrode. Het Nb-filmoppervlak werd gedurende 20 minuten gesputterd in eenatmosfeer van argon en 10 vol. % CF^ bij een druk van 0,03 Torr bij een kathodespanning VCSB van 20 tot en met 400 Volt om dit te reinigen en daarna werd de gereinigde Nb-film onderworpen aan plasma-oxidatie voor het vormen van een oxidebarriere daarop. De plasma-35 oxidatie werd gedurende 5 minuten uitgevoerd bij een kathodespanning VcgB van 50 Volt, in een atmosfeer van een mengselgas van argon en 5 vol. % zuurstof bij een druk van 0,03 Torr. Daarna werd een loodfilm aangebracht op de oxidebarriere om te voorzien in een tegenelectrode.

82025 1 1 f -22- 22584/JF/mv

Tabel 5 toont V/I-karakteristieken van de Nb/Pb-tunnelovergangen nummers 51 tot en met 67 en kathodespanning van het sputterreinigen.

De Nb/Pb-Josephson-overgangen zijn van het tunneltype en hebben een spleet-spanning van rond 2,7 millivolt.Wanneer VCSB beneden 50 Volt bij het sputter-5 reinigen was, kon een verontreinigde laag op het overgangsoppervlak niet volledig worden verwijderd. Wanneer VCSB 300 Volt overschreed, werd de energie van sputterdeeltjes voldoende groot an beschadiging van het overgangsoppervlak te veroorzaken, waardoor de supergeleidende eigenschappen werden gedegradeerd. Eveneens hadden. de Nb/Pb-tunnelovergangen, onderworpen 10 aan sputterreiniging in een atmosfeer van argon - 7„vol· % CgFg - 3 vol. % zuurstof of een atmosfeer van argon- 5 vol. % C_FQ - 5 vol. - % stikstof overgangskarakteristieken, die gelijksoortig waren aan die van de hierboven in dit voorbeeld beschreven overgangen.Verder vertoonden de tun-nel-overgangen, onderworpen aan sputterreiniging bij een kathodespanning 15 VCSB van 50 tot en met 250 Volt en ondergebruik making van respectievelijk Nb-Al, Nb-N en Nb-Sn als een basiselectrode, gelijksoortige uitstekende tunnel-overgang-eigenschappen.

82025 1 1 ' If * * -23- 22584/JF/mv TABEL 5

Experiment nummer _61_62_63__64 ______ 5 Sputterreinigen VCSB (V) 20 50 100 150 VVI-karakteris- Eerudeeltje · Tunnel- Tunnel-: Tunnel- tieken tunneltype type type type 10 RSG/RNN 3,7 6,4 12,2 17,8

Vta (mV) 0 4,3 19 27 15

Experiment nummer •_ 65_66_67 ^Sputterreinigen 2° vCSB (V) 200 300 400 V/I-karakteris- Tunnel- Tunnel- Tunnel- frieksn type type type 25 rSG/rNN 16,0 8,4 —

Vm (mV) 30 9,5 —

Voorbeeld 6 3q Nb- 25»2 atoom % Ge, Nb- 24,9 atoom % Sn, Nb-25,2 atoom % Ga, V-24,6 atoom % Si werden vervaardigd door een boogsmeltwerkwijze voor het vormen van een schijf met een diameter van 100 millimeter. De legering ervan O 0 werd aangebracht op een saffiersubstraat, dat op 600 tot en met 900 c werd gehouden door gelijkstroom-magnetronsputteren in een argonatmosfeer 35 bij een druk van 0,045 tot en met 0,2 Torr voor het vormen van een film, dienende als een basiselectrode. De film had een dikte van 4000 Angstrom. Eveneens werden respectievelijk Nb en Nb-15 atoom % C aangebracht op ge-oxideerde oppervlakken van siliciumsubstraten door gelijkstroona-magnetron-sputteren in een argon en 2o volume % N atmosfeer bij een druk van 82 025 1 1 2

•V

-24- 22584/JF/rav * > 0,01 Torr voor het vormen van respectievelijk een Nb-N-film en Nb-C-N-filra, dienende als een basiselectrode. Elke film had een dikte van 4000 AngstrOm.

Pb-10 atoom % In werd aangebracht op een geoxideerd oppervlak van een siliciumsubstraat door gelijkstroomi magnetronsputteren voor het vormen 5 van een Pb-In-film, dienende als een basiselectrode. Elk van deze basiselec-troden werd op dezelfde wijze als beschreven in voorbeeld 1 gesputterd.

De sputterreiniging werd gedurende 20 minuten uitgevoerd in een atmosfeer van een mengselgas van argon- 10 volume % CgFg - 5 volume % zuurstof bij een druk van 0,025 Torr bij een kathodespanning V^g van 130 Volt, waarna 10 het gereinigde oppervlak van de basiselectrode werd geoxideerd door plasraaoxidatie voor het vormen van de oxidebarriere daarop. De plasma-oxidatie werd gedurende 5 minuten uitgevoerd in een atmosfeer van argon en 4 volume % zuurstof bij een druk van 0,025 Torr bij een kathodespanning VCSB van 50 Volt voor het vormen van een oxidebarriere daarop. Daarna 15 werd een loodfilm aangebracht op de oxidebarriere voor het vormen van een tegenelectrode.

Tabel 6 toont V/I-karakteristieken van tunnelovergangen nummers 68 tot en met 74.

-Tabel 6- 20 82025 1 1 » 1« -25- 22584/JF/mv * ,-¾.

TABEL 6

Experiment nummer _68_69_70_71

Materiaal van ds.. testa,3lfl.g.tir9te Nb-Ge Nb-Sn Nb-Ga V-Si

Supergeleidende overgangstemperatuur van de basiselectrode

Tc (K) 21,5 15,6 ' 17,7 15,4 V/I-karakteristieken ________ Tunnel- Tunnel- - Tunnel- Tunnel- type type type type rSg/rNN 8,1 12 8,4 10,3

Vm (mV) 18 22 17 20

Experiment nummer _72._73_74

Materiaal van de basiselectrode Nb-N Nb-C-N Pb-In

Supergeleidende ove'rgangs tempera tuur van de basiselectrode

Tc (K) 15,9 15,3 7,8 V/I- karakteris tieken _ Tunnel- Tunnel- Tunnel- type type type rSg/rNN 15,6 11,6 14,5

Vm (mV) 29 24 26 820 25 1 1 -26- 22584/JF/mv

Voorbeeld 7

Nb/Pb-tunnelovergangen werden op dezelfde wijze als beschreven in voorbeeld 1 vervaardigd, met uitzondering dat Nb met een zuiverheid van 99»99 % werd aangebracht op een geoxideerd oppervlak van een siliciumsub-5 straat,dat op 400°C werd gehouden door gelijkstroom-magnetron-sputte-ren voor het vormen van een Nb-film, dienende als een basiselectrode.

De Nb-film werd gedurende 20 minuten gesputterd in een atmosfeer van een mengselgas van argon, 7,5 volume %CF^ en 1 volume % zuurstof bij een kathode-spanning VCSB van 130 Volt. Daarna werden de gereinigde oppervlakken van 10 de Nb-films geoxideerd door plasma-oxidatie in een atmosfeer van argon en zuurstof onder verschillende condities (totale gasdruk, zuurstofgehalte,

VcSB’ sputtertijd) voor het vormen van verschillende oxidebarrieres. Daarna werd een loodfilm aangebracht op de oxidebarriere an te voorzien in een tegenelectrode.

15 Tabel 7-1 toont een totale gasdruk in de plasma-oxidatie en V/I- karakteristieken van tunnelovergangen nummer 75 tot en met 80.

Tabel 7-2 toont een zuurstofgehalte (volume %) in de plasma-oxidatie en een V/I-karakteristieken van tunnelovergangen nummers 81 tot en met 86.

Tabel 7-3 toont de kathodespanning in de plasma-oxidatie en 20 V/I-karakteristieken van tunnelovergangen nummers 87 tot en met 92.

Tabel 7-4 toont de sputtertijd in de plasma-oxidatie en V/I-karakteristieken van tunnelovergangen nummers 93 tot en met 95.

Zoals kan worden gezien aan de hand van de tabellen 7-1 tot en met 7-4 zijn de Josephson-overgangen die gedurende 1 tot en met 20 minuten 25 'worden onderworpen aan de plasma-oxidatie bij een totale druk van 0,005 tot en met 0,006 Torr met het zuurstofgehalte van 4 tot en met 20 volume % bij een kathodespanning V^gg van 40 tot en met 150 Volt van het tunneltype.

-Tabellen- 8202511 -27- 22584/JF/mv TABEL 7-1

Experiment nummer _75_76_77_78

Oxidatie: 5

Vp_„ 100 Volt tijd 7 s Argon + 8 volume % 0_ totale gaadruk 0>003 0>()05 0>01 0,03 ^V/I-karakteristieken: Kort- Tunnel- Tunnel- Tunnel- 10 sluiting type type _ type rsg/rnn — 8,5 π

Vm (mV) - 14 18 30 15

Experiment nummer _79_80_ gxidatia; V „ 100 Volt tijd 7 s-20 Argon + 8 volume % Op totale gasdruk (Torr) 0,06 0,1 V/I-karakteristieken Tunnel- een-deeltje type tunnel-type 25 rsg^rnn ^

Vm (mV) 22 2 30 82025 1 1 -28- 22584/JF/mv TABEL 7-2

Experiment nummer _81_82_83_84 5 Oxidatie:, VC8B 100 Volt fcij*d 7 s '

Ar&cJn + 0 gemengd gas zuurstof gehalte (V°i. %) 2 4 8 12 10 V/I-karakteristieken kort- Tunnel- Tunnel- Tunnel- sluiting type * type ‘ type RSG/RNN “ 9,8 17 16

Vm (mV) ” 19 30 28 15 ’

Experiment nummer _85_86_

Oxidatie: 20 VCSB 100 Volt tijd 7 s Argon + 0 gemengd gas zuurstof gehalte (ϊ01·*> 20 30 25 V/I-karakteristieken Tunnel- Tunnel- type type rsg/rnn ^ ^

Vm (mV) 20 0 3Q - 82025 1 1 ·> -29- 22584/JF/rav * > TABEL 7-3

Experiment nummer __JT7_88_89_90 ς

Oxidatie:

Argon + 8 Vol. %0p bij 0,03 Torr

Kathodespanning 20 40 80 100 10 V/T-karakteristieken: Kort- Tunnel- Tunnel- Tunnel- sluiting type. type type RSg/RNN “ 14 20 17

Vm (mV) - 21 32 30 15 ---—

Experiment nummer _91 92 2o Oxidatie:

Argon + 8 Vol. % 0« bij 0,03 Torr

Kathodespanning VCSB 150 300 25 V/T-ka rakteris tieken Tunnel-. Brug- . type type RSg/RNN 11

Vm (mV) 18 — 30 82 025 1 1 35 -¾.

t ·> -30- 22584/JF/mv TABEL 7-4

Experiment nummer _93__94_95_96

Qxitiatia:

Argon + 8 % 0, bij 0,03 Torr

Kathodespanning VCSB 80 Volt plasma-oxidatie tijd (min) 13 7 10 V/1-karakteris tieken: kort- Tunnel- Tunnel- Tunnel- ' — sluiting type type type

Rgg/Rjljj -* 10 20 22 15 Vm (mV) - 17 32 34

Experiment nummer _97_98 20

Oxidatie;

Argon + 8 % Op bij 0,03 Torr

Kathodespanning 25 ''CSB80VOU

Plasma-oxidatie 20 30 tijd (min) V/I-karakterisfcieken Tunnel- Tunnel- type type rsg/rnn ^

Vm (mV) 25 0 8202511

Claims (32)

1. Werkwijze voor de vervaardiging van een JoSephson-tunnelover-gang, met het kenmerk, dat deze de volgende stappen omvat: het op een 5 substraat vormen van een basiselectrode-film van een eerste supergeleider-metaal, het onderwerpen van een oppervlak van de basiselectrode aan sputter-reiniging in de aanwezigheid van uit de groep, bestaande uit gefluorideer-de koolwaterstof (CnF2n+2 ·* n = 1— 4), trifluorinethaan (CHF^), trichloor-fluonnethaan(CCl^F), trifluorbroommethaan (CBrF^)» dichloordifluormethaan 10 (CClgFg), trifluorethaan (CgH^) en pentafluorethaan (CgHF,.), gekozen gehalogeneerde koolwaterstof, het oxideren van het gereinigde oppervlak van de basiselectrode in de aanwezigheid van een mengselgas van zuurstof en edelgas voor het vormen van een oxidelaag op de basiselectrode en het op de oxidelaag vormen van een tegenelectrode-film van een tweede 15 supergeleider-metaal.

2. Werkwijze volgens conlcusie 1, met het kenmerk, dat het substraat is vervaardigd van silieium en een geoxideerd oppervlak heeft, waarop de basiselectrode wordt gevormd.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het sub-20 straat is vervaardigd van saffier.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het eerste supergeleider-metaalten minste een metaal, gekozen uit de groep, bestaande uit Nb, Nb-Al, Nb-Ge, Nb-Sn, Nb-Ga, V-Si, Nb-C-N, Nb-N en Pb-In is.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het tweede 25 supergeleider-metaal ten minste een metaal, gekozen uit de groep, bestaande uit'Nb, Nb-Al, Nb-Ge, Nb-Sn, Nb-Ga, V-Si, Nb-C-N, Nb-N, Pb en Pb-In is.

6. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de gehalogeneerde koolwaterstof wordt gekozen uit de groep, bestaande uit tetrafluor-methaan (CF^) - 50 volume % trichloorfluormethaan (CCl^F), hexafluorethaan 30 (C^g) -20 volume % tetrafluormethaan (CF^) en octafluorpropaan (C^Fg) - 80 volume % trifluorbroomethaan (CBrF^).

7. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het edelgas, ge-bruikt voor hetmengselgas bij de oxidatie wordt gekozen uit de groep, bestaande uit helium, argon, neon, xenon en krypton.

8. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de gehalo geneerde koolwaterstof bij het sputterreinigen op een druk van 0,5 tot en met 0,005 Torr is.

9. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het sputter- 82 0 25 1 1 ·* ‘ S' t· t - 32. 22584/JF/mv reinigen wordt uitgevoerd bij een kathodespanning van 50 tot en met 300 Volt.

10. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de oxidatie van het gereinigde oppervlak van de basiselectrode wordt uitgevoerd door 5 een plasma-oxidatiewerkwijze.

11. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de oxidatie van het gereinigde oppervlak van de basiselectrode wordt uitgevoerd door een natuurlijke oxidatiewerkwijze, waarbij een temperatuur op kamertem-peratuur is.

12. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het mengsel- gas van zuurstof en edelgas bij de oxidatie op 0,005 tot en met 0,08 Torr is.

13. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het mengsel-gas bij de oxidatie 4 tot en met 20 volume % zuurstof bevat.

14. Werkwijze voor de vervaardiging van een .Josephson-tunnelover- gang, met het kenmerk, dat deze de volgende stappen omvat: het op een substraat vormen van een basiselectrode-film van een eerste supergeleider-metaal, het onderwerpen van een oppervlak van de basiselectrode aan sputterrei-niging in de aanwezigheid van een verdunningsgas en uit de groep, bestaande uit 20 gefluorideerde koolwaterstof(CnFg^5 ns1“4)> trifluormethaan (CHF^), trichloor-fluormethaan CCCl^F), trifluorbroommethaan (CBrF^), dichloordifluormethaan (CClgFg), trifluorethaan (CgH^F^) en pentafluorethaan (C2HF^), gekozen gehalogeneerde koolwaterstof, het oxideren van het gereinigde oppervlak van de basiselectrode in de aanwezigheid van een mengselgas van zuurstof 25 en edelgas voor het vormen van een oxidelaag op de basiselectrode en het op de oxidelaag vormen van een tegenelectrode-film van een tweede supergeleider-raetaal.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het sub- 30 straat is vervaardigd van silicium en een geoxideerd oppervlak heeft, waarop de basiselectrode wordt gevormd.

16. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het substraat is vervaardigd van saffier.

17. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het eerste 35 supergeleider-metaal ten minste een metaal,gekozen uit de groep, bestaande uit Nb, Nb-Al, Nb-Ge, Nb-Sn, Nb-Ga, V-Si, Nb-C-N, Nb-N en Pb-In is.

18. Werkwize volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het tweede supergeleider-metaal ten minste een metaal, gekozen uit de groep, bestaande 8202511 • , ' * Jr ί" ^ ·* -33- 22584/JF/mv uit Nb, Nb-Al, Nb-Ge, Nb-Sn, Nb-Ga, V-Si, Nb-C-N, Nb-N, Pb en Pb-In is.

19. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de gehalo-geneerde koolwaterstof wordt gekozen uit de groep, bestaande uit tetra-fluormethaan (CF^) - 50 volume % trichloorfluormethaan (CCIgF), hexafluor-5 ethaan (C^Fg) - 20 volume % tetrafluormethaan (CF^) en octafluorpropaan (C^Fg) - 80 volume % trifluorbroomethaan (CBrF^).

20. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het edelgas, gebruikt voor het mengselgas bij de oxidatie wordt gekozen uit de groep, bestaande uit helium, argon, neon, xenon en krypton.

21. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de _gehalo- geneerde koolwaterstof bij het sputterreinigen op een druk van 0,5 tot en met 0,005 Torr is, waarbij het sputterreinigen wordt uitgevoerd bij een katho-despanning van 50 tot en met 300 Volt.

22. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de oxidatie 15 van het gereinigde oppervlak van de basiselectrode wordt uitgevoerd door een plasma-oxidatiewerkwijze.

23. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de oxidatie van het gereinigde oppervlak van de basiselectrode wordt uitgevoerd ..: door een natuurlijke oxidatiewerkwijze, waarbij een temperatuur op kamer- 20 temperatuur is.

24. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het mengsel-gas bij de oxidatie 4 tot en met 20 volume % zuurstof bevat.

25· Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het ver-dunningsgas wordt gekozen uit de groep, bestaande uit helium, neon, 25 argon, krypton, xenon, koolmonoxide, kooldioxide, methaan en stikstof.

26. Werkwijze voor de vervaardiging van een Josephson-tunnel-overgang, met het kenmerk, dat deze de volgende stappen omvat: het op een substraat vormen van een basiselectrode-film van een eerste supergeleider-metaal, het tegelijkertijd onderwerpen van een oppervlak van de basiselec- 30 trode aan sputterreiniging en oxidatie in de aanwezigheid van een mengselgas van een verdunningsgas, zuurstof en uit de groep, bestaande uit gefluorideerde koolwaterstof (CnF2n+2 : n = 1-4 ), tri-fluormethaan (CHF^), trichloorfluormethaan (CCl^F), trifluorbroommethaan (CBrF^), dichloordifluormethaan (CC^Fg), trifluorethaan (CgH^F^) en penta-35 fluorethaan (C^HF^J, gekozen gehalogeneerde koolwaterstof, zodat een oxide-laag op de basiselectrode wordt gevormd en het op de oxidelaag vormen van een tegenelectrode-film van een tweede supergeleider-metaal.

27. Werkwijze volgens conclusie 26, met het kenmerk, dat het eerste 82025 1 1 • ·* -34- 22584/JF/mv supergeleider-metafil ten minste een metaal, gekozen uifc de groep, bestaande uit Nb, Nb-Al, Nb-Ge, Nb-Sn, Nb-Ga, V-Si, Nb-C-N, Nb-N en Pb-In is.

28. Werkwijze volgens conclusie 26, met het kenmerk, dat het tweede supergeleider-metaal ten minste een metaal, gekozen uit de groep, bestaan-5 de uit Nb, Nb-Al, Nb-Ge, Nb-Sn, Nb-Ga, V-Si, Nb-C-N, Nb-N, Pb en Pb-In is.

29· Werkwijze volgens conclusie 26, met het kenmerk, dat het ver-dunningsgas wordt gekozen uit de groep, bestaande uit helium, neon, argon, krypton, xenon, koolmonoxide, kooldioxide, methaan en stikstof.

30. Werkwijze volgens conclusie 26, met het kenmerk, dat het mengsel-10 gas bij de oxidatie 4 tot en met 20 volume % zuurstof bevat, waarbij het meng-selgas 4 tot en met 20 volume % zuurstof bevat, waarbij de totale druk van het mengselgas 0,005 tot en met 0,06 Torr is en waarbij het sputterreinigen en de oxidatie gedurende 1 tot en met 20 minuten wordt uitgevoerd bij een ka-thodespanning van 40 tot en met 150 Volt.

31. Josefchsonrtunnelovergang, verkregen door toepassing van de werkwijze volgens een of meer van de voorafgaande conclusies.

32. Josephson-tunnelovergang, verkregen onder toepassing van de werkwijze volgens een of meer van de voorafgaande conclusies. Eindhoven, juni 1982. 82025 11