WO2024133569A1 - Superconductor radiofrequency connection component - Google Patents

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WO2024133569A1
WO2024133569A1 PCT/EP2023/087116 EP2023087116W WO2024133569A1 WO 2024133569 A1 WO2024133569 A1 WO 2024133569A1 EP 2023087116 W EP2023087116 W EP 2023087116W WO 2024133569 A1 WO2024133569 A1 WO 2024133569A1
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WO
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layer
connection component
microstructure
electronic connection
state
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/087116
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French (fr)
Inventor
Juan TRASTOY QUINTELA
Salvatore MESORACA
Aurélien LAGARRIGUE
Javier VILLEGAS
Javier BRIATICO
Original Assignee
Thales
Centre National De La Recherche Scientifique
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Filing date
Publication date
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    • 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
    • H10N60/01—Manufacture or treatment
    • H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/20—Multistable switching devices, e.g. memristors
    • H10N70/24—Multistable switching devices, e.g. memristors based on migration or redistribution of ionic species, e.g. anions, vacancies

Definitions

  • the present invention relates to the field of transmission and reception of radio frequency (RF) signals and in particular to a connection component integrated into a transmission device and intended for operation as a switch and/or attenuator. More particularly, the invention relates to a component made with a superconducting material for a transmission device operating at cryogenic temperatures.
  • RF radio frequency
  • RF signal transmission devices made by microstructures and nanostructures on a substrate generally comprise a plurality of signal transmission tracks. Each transmission track constitutes a waveguide to confine and guide electromagnetic waves from a transmission point to a reception point.
  • transmission devices include a network of connection components between the different microstructures that compose it, allowing its operation to be configured.
  • RF switches RF switch in English.
  • RF switches are used to enable or disable transmission in a chosen transmission path. This allows you to control the flow of information by activating one transmission track and deactivating other transmission tracks.
  • deactivation of a transmission trace is achieved by shorting it to electrical ground through a dedicated RF switch.
  • RF attenuators are also cited as an example of connection components. These are components making it possible to reduce the power of a signal transmitted by a transmission track without distortion of the electromagnetic wave.
  • connection components commonly used are PIN type diodes (from the English Positive Intrinsic Negative diodes).
  • This technology requires the injection of a bias current (of the order of 10mA for each diode) through the diode in a continuous manner.
  • the bias currents of the PIN diode network induce energy losses through thermal dissipation by the Joule effect.
  • a first known solution concerns the production of connection components using MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) electromechanical microsystems.
  • MEMS Micro-Electro-Mechanical System
  • This solution has the disadvantage of a considerable degradation of insulation performance and insertion losses for low temperatures.
  • the manufacturing process for MEMS components is complex and expensive.
  • MEMS connection components in turn require bias current during operation of the transmission device.
  • a second known solution concerns the production of connection components using GaN HEMT type transistors. This solution has the disadvantage of poor isolation in the blocking state for high frequencies. This makes GaN HEMT technology incompatible with radio frequency (RF) signal transmission devices.
  • RF radio frequency
  • a third known solution concerns the production of connection components using structures based on Germanium Telluride. This material has a crystalline phase and an amorphous phase depending on the applied temperature. To switch from one phase to another, it is necessary to use a succession of heating and cooling stages. Thus, this solution has the disadvantage of a considerable increase in energy consumption due to heating and cooling cycles. In addition, the heating temperature can reach 200°C which makes this solution incompatible in the context of operation at cryogenic temperatures.
  • the invention proposes a configurable connection component to control the flow of signals in an RF signal transmission device.
  • the component according to the invention is produced by a stack of layers comprising a layer of a superconducting cuprate type material.
  • the superconducting cuprate layer has three configurable conductivity states: the first state is a superconducting state, the second state is an insulating state and the third state is an intermediate resistive state.
  • the different states of conductivity are persistent and reversible.
  • the component according to the invention does not require the application of a supply voltage (or current) to maintain its conductivity state.
  • the remanence of the conductivity states of the connection component according to the invention thus makes it possible to resolve the problem of energy consumption due to the polarization of the connection components in an RF signal transmission device.
  • the device according to the invention makes it possible to obtain switch operation by switching between the superconducting state (on switch) and the insulating state (blocking switch).
  • Superconductivity provides a better on-state connection than semiconductor materials used in state-of-the-art solutions.
  • the device according to the invention makes it possible to operate as an attenuator by varying its electrical resistance continuously when it is in the intermediate resistive state.
  • the device according to the invention also has the advantage of stability of the physical phase (solid, liquid, gas) since it remains in the solid state for all conductivity states.
  • the invention further relates to a method of manufacturing a waveguide on a substrate comprising at least one connection component according to the invention.
  • the manufacturing process is compatible with microelectronic integrated circuit manufacturing techniques. This has the advantage of ease of implementation of the process by production lines in the semiconductor industry. Thus, the method according to the invention has reduced implementation and manufacturing costs compared to the alternative solutions previously discussed.
  • the subject of the invention is a configurable electronic connection component, produced on a substrate, and intended for operation as a switch and/or attenuator, said electronic component comprising a stack of layers comprising:
  • Said first layer having a variable resistivity depending on the molar fraction of oxygen in said first material so as to obtain one of the following conductivity states: a superconducting state or an insulating state or an intermediate resistive state.
  • the first material to exhibit persistent conductivity states.
  • the first material has reversible states of conductivity.
  • the first material is in the solid state for each conductivity state.
  • the thickness of the first layer is between 50 nm and 700 nm.
  • the thickness of the second layer is between 2 nm and 50 nm.
  • the electronic component further comprises a fourth layer of a dielectric material confined between the second layer and the third layer.
  • the thickness of the fourth layer is greater than 100 nm.
  • the first material is YBa2Cu3O?-5 or Bi 2 Sr 2 CaiCu 2 O8-5 or NdBa 2 Cu3O7-5, with the variation of the mole fraction of oxygen in the first layer.
  • the second material is chosen from aluminum or silver or Yttrium or Gold or Molybdenum or Silicon.
  • the substrate is made of sapphire or MgO or SrTiO3 or silicon.
  • the electronic component further comprises a buffer layer confined between the substrate and the first layer when the substrate is made of silicon.
  • the buffer layer is made of cerium oxide or of zirconia stabilized with yttrium.
  • the stack of layers forms a parallelepiped having a base length greater than 10 pm.
  • the invention also relates to a device for transmitting radio frequency signals produced on a substrate comprising:
  • a first microstructure configured to propagate a radio frequency signal
  • a second microstructure connected to an electrical ground voltage; - an electronic connection component according to the invention such that: o the first microstructure is connected to the second microstructure via the first layer of the component; o the control electrode is configured to receive a control signal making it possible to control the conductivity states of the first layer.
  • the transmission device further comprises control means configured to generate the control signal according to two configurations: a first configuration making it possible to obtain the superconducting state of the first layer of so as to short-circuit the first microstructure with the second microstructure; and a second configuration making it possible to obtain the insulating state of the first layer so as to electrically isolate the first microstructure from the second microstructure.
  • the electronic component having a switch function.
  • the transmission device further comprises control means configured to generate the control signal so as to vary the variable resistivity of the electronic component over a range of values corresponding to the intermediate resistive state.
  • the electronic component having an attenuator function.
  • the first microstructure and the second microstructure each comprise:
  • the invention also relates to a method of manufacturing a device for transmitting radio frequency signals comprising the following steps: a) manufacturing at least a first microstructure and a second microstructure and at least a first layer connecting said microstructures .
  • the first layer being made of a first material of the superconducting cuprate type.
  • Each stack of the first, second and third layer forming a configurable electronic connection component connecting two adjacent guide structures.
  • step a) comprises the following sub-steps: i- deposit an intermediate layer of the first superconducting cuprate type material distributed on a substrate; ii- deposit an intermediate metal layer on the intermediate layer of the first material; iii- selectively etch the metal layer to produce at least two power electrodes; iv- selectively etch the layer of the first material to: o produce, for each power electrode, a guide structure composed of the first material; o and produce, between at least two adjacent guide structures, at least a first layer connecting said two adjacent guide structures; each microstructure comprising: a guide structure made with the first material and a power electrode.
  • Figure 1 a illustrates a perspective view of a first embodiment of the connection component according to the invention.
  • FIG. 1 b Figure 1 b illustrates a sectional view of the first embodiment of the connection component according to the invention.
  • Figure 1 c illustrates a top view of the first embodiment of the connection component according to the invention.
  • Figure 2a illustrates a sectional view of a second embodiment of the connection component according to the invention.
  • Figure 2b illustrates a sectional view of a third embodiment of the connection component according to the invention.
  • Figure 3a illustrates a perspective view of a first embodiment of an RF signal transmission device comprising a connection component according to the invention.
  • Figure 3b illustrates a top view of the first embodiment of an RF signal transmission device comprising a connection component according to the invention.
  • Figure 4 illustrates a perspective view of a second embodiment of an RF signal transmission device comprising a connection component according to the invention.
  • Figure 5 illustrates the variation in the attenuation of an RF signal transmission device when the connection component according to the invention operates as an attenuator.
  • Figure 6 illustrates a method of manufacturing the first embodiment of an RF signal transmission device
  • FIG. 1 a illustrates a perspective view of a first embodiment of the connection component 10 according to the invention in a reference frame (x, y, z).
  • the connection component 10 is produced by a stack of thin layers on a SUB substrate.
  • the axis of component A is the axis perpendicular to the horizontal plane (x,y) formed by the upper surface of the substrate SUB.
  • the connection component 10 comprises the following layers starting from the substrate, in the direction of the axis of component A: a first layer C1 made of a superconducting material; a second layer C2 made of a material more electronegative than the superconducting material and a third layer C3 made of an electrically conductive material.
  • the substrate is made of sapphire or MgO or SrTiO3 or silicon.
  • the connection component 10 can be produced via a process compatible with the manufacturing processes of the semiconductor industry.
  • the first layer C1 constitutes the active zone of the connection component 10.
  • the first layer C1 is made of a first material of the superconducting cuprate type.
  • Superconducting cuprates are “high critical temperature superconductors” consisting of layers of copper oxide CuO 2 alternating with layers of charge reservoirs which are oxides of other metals.
  • high critical temperature superconductor is meant a material having a relatively high critical superconductivity temperature T c compared to conventional superconductors (greater than 30K).
  • a superconducting cuprate type material has a variable resistivity depending on the mole fraction of oxygen in the chemical composition of said material.
  • the sensitivity of resistivity to the mole fraction of oxygen is significantly higher in cuprates compared to other superconducting materials. For a given operating temperature, this characteristic makes it possible to obtain in the first layer C1, the following states of conductivity: a superconducting state or an insulating state or an intermediate resistive state.
  • the superconducting state corresponds to almost zero electrical resistance of the first layer C1.
  • the insulating state corresponds to a very high electrical resistance of the first layer C1.
  • the resistance is continuously variable depending on the variation in the mole fraction of oxygen in the chemical composition of the first material.
  • the conductivity states of the first superconducting cuprate type material are remanent states. Thus, the conductivity state is maintained without the need for continuous application of a supply voltage (or current).
  • the connection component 10 is non-volatile and its energy consumption is reduced.
  • the conductivity states of the first superconducting cuprate type material are reversible states. This allows you to switch from one conductivity state to another.
  • the conductivity states of the first material of the superconducting cuprate type always correspond to a solid physical state. This stability of the physical state of the first material allows its integration into a component with a stack of thin layers.
  • the first layer C1 is made with YBa2Cu3O?-5 (or YBCO) or Bi 2 Sr 2 CaiCu 2 O8-5 or NdBa 2 Cu3O7-5, with 5 a positive real having the variation in the mole fraction of oxygen in the first layer C1.
  • YBa2Cu3O?-5 or YBCO
  • Bi 2 Sr 2 CaiCu 2 O8-5 or NdBa 2 Cu3O7-5 with 5 a positive real having the variation in the mole fraction of oxygen in the first layer C1.
  • the first material is in the superconducting state.
  • a second limit value when 5 is greater than a second limit value, the first material is in the superconducting state.
  • the first material is in the intermediate resistive state.
  • the first limit value is equal to 0.3 and the second limit value is equal to 0.6.
  • connection component 10 The sensitivity of the resistivity of the first material to the mole fraction of oxygen in its chemical composition is used to produce the configurable active zone of the connection component 10.
  • the second layer C2 is deposited directly on the first layer C1.
  • the second layer C2 is made of a second material that is more electronegative than the first material.
  • the electronegativity of a material is its ability to attract negative charge carriers.
  • the second layer C2 is made with aluminum or silver or Yttrium or Gold or Molybdenum or silicon.
  • the third layer C3 is deposited on the second layer C2.
  • the third layer C3 is made of an electrically conductive material to form a control electrode EL3 receiving a control voltage V c .
  • the control voltage V c is in the form of a square pulse defined by an amplitude and an application duration.
  • the first layer C1 has a width 11 and a length L1; the second layer C2 has a width I2 and a length L2; and the third layer C3 has a width I3 and a length L3.
  • the sizing example illustrated has equal widths 11, I2 and I3 to simplify the manufacturing process.
  • the conductivity of the first layer C1 increases with the width 11 of said layer.
  • the length L1 of the first layer C1 is greater than those of the layers C2 and C3 so as to obtain two ends of the first layer C1 which exceed the stack of layers C1/C2/C3.
  • the first end forms a first connection electrode EL1.
  • the second end forms a first connection electrode EL2.
  • connection component 10 is intended for operation as a switch.
  • the control voltage V c has a sufficiently high amplitude and/or duration to cause the switch to switch.
  • first layer C1 between extreme conductivity states a superconducting state or an insulating state. This gives us configurable switch operation.
  • the control electrode EL3 plays the role of the gate; the connection electrodes EL1 and EL2 play the role of the source and the drain.
  • connection component 10 is intended for operation as an attenuator.
  • the control voltage V c has an amplitude and/or duration chosen in order to gradually vary the resistivity of the first layer C1 through the three conductivity states. This results in operation as a continuously variable impedance attenuator.
  • Figure 1 b illustrates a sectional view in the plane (x,z) of the first embodiment of the connection component 10.
  • the first layer C1 has a thickness e1
  • the second layer C2 has a thickness e2
  • the third layer has a thickness e3.
  • the thickness e1 of the first layer C1 is greater than 50 nm to ensure mechanical robustness of the layer deposited by epitaxy. Indeed, if the first layer C1 is not sufficiently thick, it would present mechanical fragilities. In addition, this makes it possible to maintain the critical superconductivity temperature T c of the first layer at a high value.
  • the thickness e1 of the first layer C1 is less than 700 nm to avoid obtaining a rough upper surface. Indeed, if the upper surface of the first layer C1 is rough, the interface between the first layer C1 and the second layer C2 would present surface adhesion defects during deposition. These defects reduce the electrical performance of the connection component and reduce its mechanical robustness. Moreover, surface defects in the form of growths can create a local concentration of electric fields with risks of destruction of the layer. In addition, the growths can create discontinuities in the second layer C2. The discontinuities induce short circuits at the interface between the two layers C1 and C2.
  • the thickness e2 of the second layer C2 is greater than 2 nm to ensure sufficient power of attraction of oxygen ions. This is necessary to carry out the function of “pumping” oxygen ions from the first layer C1. In addition, a second C2 layer that is too thin has an irregular structure during deposition with a risk of creating areas of mechanical and electrical fragility.
  • the thickness e2 of the second layer C2 is less than an upper limit value to avoid obtaining irreversible conductivity states. Indeed, if the second layer C2 is too thick, said layer will have a very high potential for attracting oxygen ions. The control voltage risks becoming ineffective for controlling the state of conductivity of the first layer C1. There is thus a risk of remaining stuck in a state of insulating conductivity for a very thick second C2 layer.
  • the dimensioning of the second layer thus depends on the electronegativity of the second material which constitutes it. For example, in the case of silver, the thickness e2 of the C2 layer is between 2nm and 50nm. In the case of aluminum, which is more electronegative than silver, the thickness e2 of the C2 layer is between 2nm and 10nm.
  • Figure 1 c illustrates a top view of the first embodiment of the connection component 10.
  • the stack of layers C1/C2/C3 has a “mesa” structure resting on the first layer C1 with an equal width for the three layers which constitute said structure.
  • the length L1 of the first layer C1 is greater than those of the second and third layers in order to produce the two connection electrodes EL1 and EL2.
  • FIG. 2a illustrates a sectional view of a second embodiment of the connection component 11.
  • the stack of layers of the connection component 11 further comprises a fourth layer C4 of dielectric material .
  • the fourth layer is confined between the second layer C2 and the third layer C3.
  • the advantage of inserting the fourth layer C4 in dielectric is to avoid the injection of intense currents into from the control electrode EL3 in the structure of the connection component 11.
  • said dielectric layer plays a role similar to the oxide layer at the gate of a CMOS transistor. This layer thus increases the reliability of the component and its technological robustness and thus extends its lifespan.
  • the fourth layer C4 is made of silicon dioxide, aluminum oxide or silicon nitride.
  • the thickness e4 of the fourth layer C4 is greater than 100 nm to protect the first layer C1 and the second layer C2 from strong currents coming from the control electrode during the application of a control voltage.
  • FIG. 2b illustrates a sectional view of a third embodiment of the connection component 12.
  • the SUB substrate is made of silicon in this embodiment.
  • the stack of layers of the connection component 12 further comprises a buffer layer CT confined between the substrate SUB and the first layer C1.
  • the transition layer CT makes it possible to adapt the crystal lattice of the first material of the first layer C1 with that of the substrate during growth by epitaxy.
  • the CT buffer layer is made of cerium oxide or zirconia stabilized with yttrium.
  • the buffer layer CT makes it possible to chemically isolate the first layer C1 from the substrate SUB.
  • connection component comprises the following stack of layers from the substrate: the buffer layer CT, the first layer C1 in superconducting material, the second layer C2 in material more electronegative than that of the first layer, the fourth layer C4 in dielectric, the third layer C3 forming the control electrode.
  • Figure 3a illustrates a perspective view of a first embodiment of an RF signal transmission device, denoted 1, comprising at least one connection component according to the invention.
  • the device 1 for transmitting radiofrequency signals is made on the substrate SUB.
  • the device 1 comprises: a first microstructure 20 configured to propagate a radio frequency signal Vs, two microstructures of electrical mass 30 and 30' each being connected to the overall electrical mass of the device 1, and a plurality of connection components 10 according to the invention.
  • the first microstructure 20 constitutes a transmission track and the two microstructures 30 and 30' constitute ground tracks.
  • the transmission track 20 is arranged between the two ground tracks 30 and 30'.
  • the device 1 comprises four connection components 10.
  • the transmission track 20 is connected to the first adjacent ground track 30 through two connection components 10.
  • the transmission track 20 is connected to the second adjacent ground track 30' through two connection components 10.
  • the substrate is made of sapphire or MgO or SrTiO3 or silicon.
  • the device 1 further comprises control means (not shown here) for generating the control signals (V c i, V c2 V c3 V c4 ) associated respectively with each connection component 10.
  • control means for generating the control signals (V c i, V c2 V c3 V c4 ) associated respectively with each connection component 10.
  • the different connection components 10 make it possible to activate or deactivate the transmission of the signal Vs through the transmission track 20.
  • the connection components 10 are configured by the control signals to an insulating resistive state
  • the transmission track 20 is electrically isolated from adjacent ground tracks 30 and 30'. Transmission is activated and the signal Vs is then propagated through the transmission track 20 towards the reception point.
  • the connection components 10 are configured by the control signals to a superconductive resistive state
  • the transmission track 20 is electrically connected to the adjacent ground tracks 30 and 30'. Transmission is deactivated and the signal Vs is not propagated through the transmission track 20 towards the reception point.
  • connection components 10 make it possible to attenuate the signal Vs transmitted through the transmission track 20.
  • the connection components 10 are configured by the control signals to an intermediate resistive state.
  • the impedance of the connection components 10 is continuously variable in the range of values defining the intermediate resistive state. This makes it possible to control the attenuation of the amplitude of the transmitted signal Vs.
  • Figure 3b illustrates a top view of the first embodiment of an RF signal transmission device comprising a plurality of connection components 10. We limit our to presenting the transmission device 1 on a single side according to the direction of propagation PROP for the sake of simplification.
  • the transmission track 20 comprises a guide structure 20 made of an electrically conductive material.
  • the guide structure 20 serves to confine and propagate the electromagnetic waves of the propagated signal Vs towards the reception point according to the propagation direction PROP.
  • the transmission track 20 further comprises a supply electrode 22 made of an electrically conductive material deposited on the guide structure 20.
  • the supply electrode 22 is deposited at the end of transmission track 20 on the side of the reception point.
  • the supply electrode 22 is configured to supply the propagated signal Vs to a reception terminal not shown here. Symmetrically, when the supply electrode 22 is deposited at the end of the transmission track 20 on the side of the transmission point, it is configured to receive the propagated signal Vs generated by a transmission terminal.
  • the ground track 30 comprises a guide structure 31 made of a conductive material and a power supply electrode 32 configured to receive the electrical ground voltage of the device.
  • the 30’ mass track is identical to the 30 mass track.
  • connection component 10 to connect a first structure 20 to a second adjacent structure 30 via a connection component 10, said component is arranged in the following manner: the first connection electrode EL1 is placed in contact with the guide structure 21 of the first structure 20 and the second connection electrode EL2 is brought into contact with the guide structure 31 of the first structure 30.
  • the connection between the first structure 20 and the second adjacent structure 30' on the other side is carried out in the same way.
  • the guide structures 21, 31 and 31' are made with the same superconducting material used to make the first layer C1 of each connection component 10. This makes it possible to exploit superconductivity of the first material for more efficient transmission. In addition, this makes it possible to produce the first layer C1 of each connection component and the guide structures 21, 31 and 31' from the same layer of superconducting material. The manufacturing process of the device 1 for transmitting radiofrequency signals is thus simplified and costs are reduced.
  • Figure 4 illustrates a perspective view of a second embodiment of a device 2 for transmitting RF signals comprising a connection component 10 according to the invention.
  • the transmission device 2 comprises a transmission track 20, a connection component 10 according to the invention and a microstructure 40 in the form of a “mesa”.
  • the microstructure 40 is produced by stacking a first layer 41 made with the first superconducting material, and a metal layer 42 forming a power electrode.
  • the transmission track 20 of the second embodiment is identical to that of the first embodiment.
  • the microstructure 40 is connected to the transmission track 20 through the connection component 10.
  • the first connection electrode EL1 is brought into contact (or in continuity) with the guide structure 21 and the second connection electrode EL2 is brought into contact (or in continuity) with the first layer 41 of the microstructure 40.
  • the transmission track 20, the connection component 10 and the microstructure 40 are produced on a first face SUB_a of the substrate SUB.
  • the transmission device 2 further comprises a metallic ground plane 50 deposited on the opposite face SUB_b of the substrate SUB.
  • the substrate is made of sapphire or MgO or SrTiO3 or silicon.
  • the power supply electrode of the structure 40 is electrically connected to the ground plane 50 for example via a wire 51 produced by the so-called “wire bonding” technique.
  • connection components 10 are configured by the control signals to an intermediate resistive state.
  • the impedance of the connection components 10 is continuously variable in the range of values defining the intermediate resistive state. This makes it possible to control the attenuation of the amplitude of the transmitted signal Vs.
  • Figure 5 illustrates the variation in the attenuation of the RF signal transmission device 10 when the connection component 10 is configured for operation as an attenuator.
  • connection component 10 When the connection component 10 is configured in a superconducting state ES, the connection track 20 is short-circuited with the electrical ground and an attenuation greater than 40 dB and up to 50 dB is observed.
  • the connection component resistance is of the order of 1 m ⁇ .
  • the connection component 10 presents better performance compared to PIN diodes and structures based on germanium telluride while consuming less energy.
  • connection component 10 When the connection component 10 is configured to an intermediate resistive state ER, the resistance covers a wide range of variation going from 1 mQ to 80Q. This provides access to a continuum of resistor values to configure attenuation precisely.
  • connection component 10 When the connection component 10 is configured in an insulating state El, the connection track 20 is isolated from the electrical ground and an attenuation of less than 3dB is observed.
  • the connection component resistance is around 100Q.
  • the connection component 10 has insulation comparable to PIN diodes while consuming less energy.
  • Figure 6 illustrates a manufacturing method of the first embodiment of the transmission device 10 described previously.
  • a SUB substrate in the form of a wafer.
  • the first sectional view corresponds to the cutting axis AA at the end of the transmission track such as illustrated in Figure 3b.
  • the second sectional view corresponds to the sectional axis BB at the level of a connection component as illustrated in Figure 3b.
  • the first step (i) consists of depositing an intermediate layer C1 Jnt of the first superconducting cuprate type material distributed over the entire surface of the substrate SUB.
  • the deposition of the intermediate layer C1Jnt in superconducting cuprate is carried out by epitaxial growth for example.
  • the second step (ii) consists of depositing an intermediate metal layer C1Jnt over the entire upper surface of the intermediate layer C1Jnt of the first material.
  • the deposition of the CMYK intermediate metal layer is carried out by cathodic sputtering or by chemical vapor deposition for example.
  • the third step (iii) consists of selectively etching the metal layer to produce the power supply electrodes 22, 32 at the level of the axis A-A.
  • the intermediate CMYK metallic layer is removed by etching the rest of the surface as illustrated in the section along the B-B axis.
  • the engraving can be carried out using an ion beam etching technique, for example.
  • the fourth step (iv) consists of selectively etching the layer of the first material to produce, for each power supply electrode, a guide structure 21, 31 and 31' with the first superconducting material.
  • the section along the axis A-A shows the separation between the different guide structures 31, 21 and 31 '.
  • this step makes it possible to produce, between at least two adjacent guide structures 21, 31 and 31', at least a first layer C1 connecting said two adjacent guide structures 21, 31 and 31' as illustrated in the view in cut according to B-B.
  • the fifth step (v) consists of reducing the thickness of the first layers C1 by ion beam etching offering more etching precision. This is an optional step to obtain a flat surface. This step also makes it possible to ensure homogeneity of the variation of the oxygen ions in the first layers C1.
  • the sixth step (vi) consists of depositing, on each first layer C1, a second layer C2 made of a second material more electronegative than the first material.
  • the seventh step (vii) consists of depositing, on each second layer C2, a third layer C3 of an electrically conductive material in order to form the control electrodes EL3 of each connection component 10.
  • a configurable electronic connection component 10 connecting two adjacent guide structures.

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Abstract

The invention relates to a configurable electronic connection component produced on a substrate and intended to operate as a switch and/or an attenuator. The electronic component comprises a stack of layers comprising: a first layer made of a first cuprate superconductor, a second layer made of a second material which is more electronegative than the first material and deposited on the first layer; a third layer made of an electrically conductive material deposited on the second layer to form a control electrode; the first layer exhibiting variable resistivity depending on the mole fraction of oxygen in the first material.

Description

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Titre de l’invention : Composant de connexion radiofréquence supraconducteur Title of the invention: Superconducting radio frequency connection component
[0001] La présente invention concerne le domaine de la transmission et réception des signaux radiofréquences (RF) et en particulier un composant de connexion intégré dans un dispositif de transmission et destiné à un fonctionnement en interrupteur et/ou en atténuateur. Plus particulièrement, l’invention concerne un composant réalisé avec un matériau supraconducteur pour un dispositif de transmission fonctionnant à des températures cryogéniques. The present invention relates to the field of transmission and reception of radio frequency (RF) signals and in particular to a connection component integrated into a transmission device and intended for operation as a switch and/or attenuator. More particularly, the invention relates to a component made with a superconducting material for a transmission device operating at cryogenic temperatures.
[0002] Les dispositifs de transmission de signaux RF réalisés par des microstructures et des nanostructures sur un substrat comprennent d’une manière générale une pluralité de pistes de transmission de signaux. Chaque piste de transmission constitue un guide d’onde pour confiner et guider des ondes électromagnétiques d’un point d’émission vers un point de réception. D’une manière générale, les dispositifs de transmission comprennent un réseau de composants de connexions entre les différentes microstructures qui le composent permettant de configurer son fonctionnement. [0002] RF signal transmission devices made by microstructures and nanostructures on a substrate generally comprise a plurality of signal transmission tracks. Each transmission track constitutes a waveguide to confine and guide electromagnetic waves from a transmission point to a reception point. Generally speaking, transmission devices include a network of connection components between the different microstructures that compose it, allowing its operation to be configured.
[0003] A titre d’exemple de composants de connexion, on cite les interrupteurs RF (RF switch en Anglais). Les interrupteurs RF (ou commutateurs RF) servent à activer ou désactiver la transmission dans une piste de transmission choisie. Cela permet de contrôler le flux d’information en activant une piste de transmission et en désactivant les autres pistes de transmission. À titre d’exemple de mode de fonctionnement des interrupteurs RF, la désactivation d’une piste de transmission est réalisée en la court- circuitant avec la masse électrique à travers un interrupteur RF dédié. [0003] As an example of connection components, we cite RF switches (RF switch in English). RF switches (or RF switches) are used to enable or disable transmission in a chosen transmission path. This allows you to control the flow of information by activating one transmission track and deactivating other transmission tracks. As an example of how RF switches operate, deactivation of a transmission trace is achieved by shorting it to electrical ground through a dedicated RF switch.
[0004] On cite en outre comme exemple de composants de connexion les atténuateurs RF. Il s’agit de composants permettant de réduire la puissance d’un signal transmis par une piste de transmission sans distorsion de l’onde électromagnétique. [0004] RF attenuators are also cited as an example of connection components. These are components making it possible to reduce the power of a signal transmitted by a transmission track without distortion of the electromagnetic wave.
[0005] Dans le domaine de la transmission radiofréquence, les composants de connexion communément utilisés sont les diodes de type PIN (de l’anglais Positive Intrinsic Negative diodes). Cette technologie nécessite l’injection d’un courant de polarisation (de l’ordre de 10mA pour chaque diode) à travers la diode d’une manière continue. Les courants de polarisation du réseau de diodes PIN induisent des pertes d’énergie par dissipation thermique par effet Joule. [0005] In the field of radio frequency transmission, the connection components commonly used are PIN type diodes (from the English Positive Intrinsic Negative diodes). This technology requires the injection of a bias current (of the order of 10mA for each diode) through the diode in a continuous manner. The bias currents of the PIN diode network induce energy losses through thermal dissipation by the Joule effect.
[0006] Plus particulièrement, dans le contexte d’un dispositif de transmission fonctionnant à des températures cryogéniques, cette dissipation thermique pose un problème. En effet, il est nécessaire de maintenir le dispositif de transmission à une température de fonctionnement basse à l’aide d’un système de refroidissement. Les courants de polarisation des composants de connexion chauffent le dispositif de transmission ce qui augmente la consommation énergétique du système de refroidissement. L’énergie dépensée par le système de refroidissement pour compenser les pertes thermiques associées à la polarisation des composants de connexion représente une grande partie du budget énergétique global de refroidissement. [0006] More particularly, in the context of a transmission device operating at cryogenic temperatures, this heat dissipation poses a problem. Indeed, it is necessary to maintain the transmission device at a low operating temperature using a cooling system. Bias currents from the connection components heat the transmission device which increases the energy consumption of the cooling system. The energy spent by the cooling system to compensate for thermal losses associated with polarization of connecting components represents a large portion of the overall cooling energy budget.
[0007] Ainsi, il existe un besoin pour réduire la consommation énergétique due à la polarisation des composants de connexion dans un dispositif de transmission des signaux RF et plus particulièrement dans le contexte d’un fonctionnement à des températures cryogéniques. [0007] Thus, there is a need to reduce the energy consumption due to the polarization of the connection components in a device for transmitting RF signals and more particularly in the context of operation at cryogenic temperatures.
[0008] Nous allons commencer par introduire les solutions connues par l’Homme de l’art présentant des technologies alternatives aux diodes PIN pour réaliser des composants de connexion. [0008] We will begin by introducing the solutions known to those skilled in the art presenting alternative technologies to PIN diodes for producing connection components.
[0009] Une première solution connue concerne la réalisation de composant de connexion par des microsystèmes électromécaniques MEMS (de l’anglais Micro- Electro-Mechanical System). Cette solution présente l’inconvénient d’une dégradation considérable des performances en matière d’isolation et de pertes d’insertion pour les basses températures. De plus, le procédé de fabrication des composants MEMS est complexe et coûteux. De plus, les composants de connexion MEMS nécessitent à leur tour un courant de polarisation pendant le fonctionnement du dispositif de transmission. [0009] A first known solution concerns the production of connection components using MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) electromechanical microsystems. This solution has the disadvantage of a considerable degradation of insulation performance and insertion losses for low temperatures. In addition, the manufacturing process for MEMS components is complex and expensive. Additionally, MEMS connection components in turn require bias current during operation of the transmission device.
[0010] Une deuxième solution connue concerne la réalisation de composant de connexion par des transistors de type GaN HEMT. Cette solution présente l’inconvénient d’une mauvaise isolation à l’état bloquant pour les hautes fréquences. Cela rend la technologie GaN HEMT incompatible avec les dispositifs de transmission des signaux radiofréquences (RF). [0010] A second known solution concerns the production of connection components using GaN HEMT type transistors. This solution has the disadvantage of poor isolation in the blocking state for high frequencies. This makes GaN HEMT technology incompatible with radio frequency (RF) signal transmission devices.
[0011] Une troisième solution connue concerne la réalisation de composant de connexion par des structures à base de Tellurure de Germanium. Ce matériau présente une phase cristalline et une phase amorphe selon la température appliquée. Pour basculer d’une phase à une autre, il est nécessaire de recourir à une succession d’étapes de chauffage et de refroidissement. Ainsi, cette solution présente l’inconvénient d’une augmentation considérable de la consommation énergétique à cause des cycles de chauffage et refroidissement. De plus, la température de chauffage peut atteindre 200°C ce qui rend cette solution incompatible au contexte d’un fonctionnement à des températures cryogéniques. [0011] A third known solution concerns the production of connection components using structures based on Germanium Telluride. This material has a crystalline phase and an amorphous phase depending on the applied temperature. To switch from one phase to another, it is necessary to use a succession of heating and cooling stages. Thus, this solution has the disadvantage of a considerable increase in energy consumption due to heating and cooling cycles. In addition, the heating temperature can reach 200°C which makes this solution incompatible in the context of operation at cryogenic temperatures.
[0012] Pour pallier les limitations des solutions existantes en ce qui concerne la limitation de la consommation énergétique induite par les composants de connexion dans un dispositif de transmission des signaux RF, l’invention propose un composant de connexion configurable pour contrôler le flux des signaux dans un dispositif de transmission de signaux RF. Le composant selon l’invention est réalisé par un empilement de couches comprenant une couche en un matériau de type cuprate supraconducteur. La couche en cuprate supraconducteur présente trois états de conductivités configurables : le premier état est un état supraconducteur, le second état est un état isolant et le troisième état est un état résistif intermédiaire. Les différents états de conductivité sont rémanents et réversibles. Ainsi, le composant selon l’invention ne nécessite pas l’application d’une tension (ou courant) d’alimentation pour maintenir son état de conductivité. La rémanence des états de conductivité du composant de connexion selon l’invention permet ainsi de résoudre le problème de la consommation énergétique due à la polarisation des composants de connexion dans un dispositif de transmission des signaux RF. [0012] To overcome the limitations of existing solutions with regard to limiting the energy consumption induced by the connection components in an RF signal transmission device, the invention proposes a configurable connection component to control the flow of signals in an RF signal transmission device. The component according to the invention is produced by a stack of layers comprising a layer of a superconducting cuprate type material. The superconducting cuprate layer has three configurable conductivity states: the first state is a superconducting state, the second state is an insulating state and the third state is an intermediate resistive state. The different states of conductivity are persistent and reversible. Thus, the component according to the invention does not require the application of a supply voltage (or current) to maintain its conductivity state. The remanence of the conductivity states of the connection component according to the invention thus makes it possible to resolve the problem of energy consumption due to the polarization of the connection components in an RF signal transmission device.
[0013] Le dispositif selon l’invention permet l’obtention d’un fonctionnement en interrupteur en basculant entre l’état supraconducteur (interrupteur passant) et l’état isolant (interrupteur bloquant). La supraconductivité offre une meilleure connexion à l’état passant que les matériaux semiconducteurs utilisés dans les solutions de l’état de l’art. [0014] Le dispositif selon l’invention permet l’obtention d’un fonctionnement en atténuateur en faisant varier sa résistance électrique d’une manière continue lorsqu’il est à l’état résistif intermédiaire. [0013] The device according to the invention makes it possible to obtain switch operation by switching between the superconducting state (on switch) and the insulating state (blocking switch). Superconductivity provides a better on-state connection than semiconductor materials used in state-of-the-art solutions. The device according to the invention makes it possible to operate as an attenuator by varying its electrical resistance continuously when it is in the intermediate resistive state.
[0015] Le dispositif selon l’invention présente en outre l’avantage d’une stabilité de la phase physique (solide, liquide, gaz) puisqu’il reste à l’état solide pour tous les états de conductivité. [0015] The device according to the invention also has the advantage of stability of the physical phase (solid, liquid, gas) since it remains in the solid state for all conductivity states.
[0016] L’invention concerne en outre un procédé de fabrication d’un guide d’onde sur un substrat comprenant au moins un composant de connexion selon l’invention. Le procédé de fabrication est compatible avec les techniques de fabrication de circuits intégrés microélectroniques. Cela présente l’avantage d’une simplicité d’implémentation du procédé par les chaînes de production de l’industrie du semiconducteur. Ainsi, le procédé selon l’invention présente des coûts d’implémentation et de fabrication réduits par rapport aux solutions alternatives préalablement discutées. [0016] The invention further relates to a method of manufacturing a waveguide on a substrate comprising at least one connection component according to the invention. The manufacturing process is compatible with microelectronic integrated circuit manufacturing techniques. This has the advantage of ease of implementation of the process by production lines in the semiconductor industry. Thus, the method according to the invention has reduced implementation and manufacturing costs compared to the alternative solutions previously discussed.
[0017] L’invention a pour objet un composant électronique de connexion configurable, réalisé sur un substrat, et destiné à un fonctionnement en interrupteur et/ou en atténuateur, ledit composant électronique comprenant un empilement de couches comprenant : [0017] The subject of the invention is a configurable electronic connection component, produced on a substrate, and intended for operation as a switch and/or attenuator, said electronic component comprising a stack of layers comprising:
- une première couche en un premier matériau de type cuprate supraconducteur, - a first layer made of a first superconducting cuprate type material,
- une deuxième couche en un second matériau plus électronégatif que le premier matériau et déposée sur la première couche; - a second layer made of a second material more electronegative than the first material and deposited on the first layer;
- une troisième couche en un matériau électriquement conducteur et déposée sur la seconde couche formant une électrode de contrôle;- a third layer made of an electrically conductive material and deposited on the second layer forming a control electrode;
Ladite première couche présentant une résistivité variable selon la fraction molaire de l’oxygène dans ledit premier matériau de manière à obtenir l’un parmi les états de conductivité suivants : un état supraconducteur ou un état isolant ou un état résistif intermédiaire. Said first layer having a variable resistivity depending on the molar fraction of oxygen in said first material so as to obtain one of the following conductivity states: a superconducting state or an insulating state or an intermediate resistive state.
Le premier matériau présentant des états de conductivité rémanents. The first material to exhibit persistent conductivity states.
[0018] Selon un aspect particulier de l’invention, le premier matériau présente des états de conductivité réversibles. [0019] Selon un aspect particulier de l’invention, le premier matériau est à l’état solide pour chaque état de conductivité. [0018] According to a particular aspect of the invention, the first material has reversible states of conductivity. [0019] According to a particular aspect of the invention, the first material is in the solid state for each conductivity state.
[0020] Selon un aspect particulier de l’invention, l’épaisseur de la première couche est comprise entre 50 nm et 700 nm. [0020] According to a particular aspect of the invention, the thickness of the first layer is between 50 nm and 700 nm.
[0021] Selon un aspect particulier de l’invention, l’épaisseur de la deuxième couche est comprise entre 2 nm et 50 nm. [0021] According to a particular aspect of the invention, the thickness of the second layer is between 2 nm and 50 nm.
[0022] Selon un aspect particulier de l’invention, le composant électronique comprend en outre une quatrième couche en un matériau diélectrique confinée entre la deuxième couche et la troisième couche. According to a particular aspect of the invention, the electronic component further comprises a fourth layer of a dielectric material confined between the second layer and the third layer.
[0023] Selon un aspect particulier de l’invention, l’épaisseur de la quatrième couche est supérieure à 100nm. [0023] According to a particular aspect of the invention, the thickness of the fourth layer is greater than 100 nm.
[0024] Selon un aspect particulier de l’invention, le premier matériau est le YBa2Cu3O?-5 ou Bi2Sr2CaiCu2O8-5 ou NdBa2Cu3O7-5, avec 5 la variation de la fraction molaire de l’oxygène dans la première couche. [0024] According to a particular aspect of the invention, the first material is YBa2Cu3O?-5 or Bi 2 Sr 2 CaiCu 2 O8-5 or NdBa 2 Cu3O7-5, with the variation of the mole fraction of oxygen in the first layer.
[0025] Selon un aspect particulier de l’invention, le deuxième matériau est choisi parmi l’aluminium ou l’argent ou l’Yttrium ou l’Or ou le Molybdène ou le Silicium. [0025] According to a particular aspect of the invention, the second material is chosen from aluminum or silver or Yttrium or Gold or Molybdenum or Silicon.
[0026] Selon un aspect particulier de l’invention, le substrat est réalisé en saphir ou en MgO ou en SrTiO3 ou en Silicium. [0026] According to a particular aspect of the invention, the substrate is made of sapphire or MgO or SrTiO3 or silicon.
[0027] Selon un aspect particulier de l’invention, le composant électronique comprend en outre une couche tampon confinée entre le substrat et la première couche lorsque le substrat est réalisé en Silicium. According to a particular aspect of the invention, the electronic component further comprises a buffer layer confined between the substrate and the first layer when the substrate is made of silicon.
[0028] Selon un aspect particulier de l’invention, la couche tampon est réalisée en oxyde de cérium ou en zircone stabilisée à l'yttrium. According to a particular aspect of the invention, the buffer layer is made of cerium oxide or of zirconia stabilized with yttrium.
[0029] Selon un aspect particulier de l’invention, l’empilement de couches forme un parallélépipède ayant une base de longueur supérieure à 10pm. [0029] According to a particular aspect of the invention, the stack of layers forms a parallelepiped having a base length greater than 10 pm.
[0030] L’invention a également pour objet un dispositif de transmission de signaux radio fréquence réalisé sur un substrat comprenant : [0030] The invention also relates to a device for transmitting radio frequency signals produced on a substrate comprising:
- une première microstructure configurée pour propager un signal radiofréquence; - a first microstructure configured to propagate a radio frequency signal;
- une seconde microstructure connectée à une tension de masse électrique ; - un composant électronique de connexion selon l’invention tel que : o la première microstructure est connectée à la seconde microstructure par l’intermédiaire de la première couche du composant ; o l’électrode de contrôle est configurée pour recevoir un signal de contrôle permettant de commander les états de conductivité de la première couche. - a second microstructure connected to an electrical ground voltage; - an electronic connection component according to the invention such that: o the first microstructure is connected to the second microstructure via the first layer of the component; o the control electrode is configured to receive a control signal making it possible to control the conductivity states of the first layer.
[0031] Selon un aspect particulier de l’invention, le dispositif de transmission comprend en outre des moyens de contrôle configurés pour générer le signal de contrôle selon deux configurations : une première configuration permettant d’obtenir l’état supraconducteur de la première couche de manière à mettre en court-circuit la première microstructure avec la seconde microstructure ; et une seconde configuration permettant d’obtenir l’état isolant de la première couche de manière à isoler électriquement la première microstructure de la seconde microstructure. Le composant électronique ayant une fonction d’interrupteur. [0031] According to a particular aspect of the invention, the transmission device further comprises control means configured to generate the control signal according to two configurations: a first configuration making it possible to obtain the superconducting state of the first layer of so as to short-circuit the first microstructure with the second microstructure; and a second configuration making it possible to obtain the insulating state of the first layer so as to electrically isolate the first microstructure from the second microstructure. The electronic component having a switch function.
[0032] Selon un aspect particulier de l’invention, le dispositif de transmission comprend en outre des moyens de contrôle configurés pour générer le signal de contrôle de manière à faire varier la résistivité variable du composant électronique sur une plage de valeurs correspondant à l’état résistif intermédiaire. Le composant électronique ayant une fonction d’atténuateur. [0032] According to a particular aspect of the invention, the transmission device further comprises control means configured to generate the control signal so as to vary the variable resistivity of the electronic component over a range of values corresponding to the intermediate resistive state. The electronic component having an attenuator function.
[0033] Selon un aspect particulier de l’invention, la première microstructure et la seconde microstructure comprennent chacun : [0033] According to a particular aspect of the invention, the first microstructure and the second microstructure each comprise:
- une structure de guidage réalisée avec le premier matériau de type cuprate supraconducteur; - a guide structure made with the first superconducting cuprate type material;
- une couche métallique déposée sur la structure de guidage formant une électrode d’alimentation. - a metal layer deposited on the guide structure forming a power electrode.
[0034] L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’un dispositif de transmission de signaux radio fréquence comprenant les étapes suivantes : a) fabriquer au moins une première microstructure et une seconde microstructure et au moins une première couche reliant lesdites microstructures. la première couche étant en un premier matériau de type cuprate supraconducteur. b) déposer, sur chaque première couche, une deuxième couche en un second matériau plus électronégatif que le premier matériau. c) déposer, sur chaque deuxième couche, une troisième couche en un matériau électriquement conducteur. [0034] The invention also relates to a method of manufacturing a device for transmitting radio frequency signals comprising the following steps: a) manufacturing at least a first microstructure and a second microstructure and at least a first layer connecting said microstructures . the first layer being made of a first material of the superconducting cuprate type. b) deposit, on each first layer, a second layer of a second material more electronegative than the first material. c) deposit, on each second layer, a third layer of an electrically conductive material.
Chaque empilement de la première, deuxième et troisième couche formant un composant électronique de connexion configurable reliant deux structures de guidage adjacentes. Each stack of the first, second and third layer forming a configurable electronic connection component connecting two adjacent guide structures.
[0035] Selon un aspect particulier de l’invention, l’étape a) comprend les sous-étapes suivantes : i- déposer une couche intermédiaire du premier matériau de type cuprate supraconducteur répartie sur un substrat; ii- déposer une couche métallique intermédiaire sur la couche intermédiaire du premier matériau ; iii- graver sélectivement la couche métallique pour réaliser au moins deux électrodes d’alimentation; iv- graver sélectivement la couche du premier matériau pour: o réaliser, pour chaque électrode d’alimentation, une structure de guidage composée du premier matériau ; o et réaliser, entre au moins deux structures de guidage adjacentes, au moins une première couche reliant lesdites deux structures de guidage adjacentes; chaque microstructure comprenant : une structure de guidage réalisée avec le premier matériau et une électrode d’alimentation. According to a particular aspect of the invention, step a) comprises the following sub-steps: i- deposit an intermediate layer of the first superconducting cuprate type material distributed on a substrate; ii- deposit an intermediate metal layer on the intermediate layer of the first material; iii- selectively etch the metal layer to produce at least two power electrodes; iv- selectively etch the layer of the first material to: o produce, for each power electrode, a guide structure composed of the first material; o and produce, between at least two adjacent guide structures, at least a first layer connecting said two adjacent guide structures; each microstructure comprising: a guide structure made with the first material and a power electrode.
[0036] D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit en relation aux dessins annexés suivants. Other characteristics and advantages of the present invention will appear better on reading the description which follows in relation to the following appended drawings.
[0037] [Fig. 1 a] la figure 1 a illustre une vue en perspective d’un premier mode de réalisation du composant de connexion selon l’invention. [0037] [Fig. 1 a] Figure 1 a illustrates a perspective view of a first embodiment of the connection component according to the invention.
[0038] [Fig. 1 b] la figure 1 b illustre une vue en coupe du premier mode de réalisation du composant de connexion selon l’invention. [0039] [Fig. 1 c] la figure 1 c illustre une vue de dessus du premier mode de réalisation du composant de connexion selon l’invention. [0038] [Fig. 1 b] Figure 1 b illustrates a sectional view of the first embodiment of the connection component according to the invention. [0039] [Fig. 1 c] Figure 1 c illustrates a top view of the first embodiment of the connection component according to the invention.
[0040] [Fig. 2a] la figure 2a illustre une vue en coupe d’un deuxième mode de réalisation du composant de connexion selon l’invention. [0040] [Fig. 2a] Figure 2a illustrates a sectional view of a second embodiment of the connection component according to the invention.
[0041 ] [Fig. 2b] la figure 2b illustre une vue en coupe d’un troisième mode de réalisation du composant de connexion selon l’invention. [0041] [Fig. 2b] Figure 2b illustrates a sectional view of a third embodiment of the connection component according to the invention.
[0042] [Fig. 3a] la figure 3a illustre une vue en perspective d’un premier mode de réalisation d’un dispositif de transmission de signaux RF comprenant un composant de connexion selon l’invention. [0042] [Fig. 3a] Figure 3a illustrates a perspective view of a first embodiment of an RF signal transmission device comprising a connection component according to the invention.
[0043] [Fig. 3b] la figure 3b illustre une vue de dessus du premier mode de réalisation d’un dispositif de transmission de signaux RF comprenant un composant de connexion selon l’invention. [0043] [Fig. 3b] Figure 3b illustrates a top view of the first embodiment of an RF signal transmission device comprising a connection component according to the invention.
[0044] [Fig. 4] la figure 4 illustre une vue en perspective d’un second mode de réalisation d’un dispositif de transmission de signaux RF comprenant un composant de connexion selon l’invention. [0044] [Fig. 4] Figure 4 illustrates a perspective view of a second embodiment of an RF signal transmission device comprising a connection component according to the invention.
[0045] [Fig. 5] la figure 5 illustre la variation de l’atténuation d’un dispositif de transmission de signaux RF lorsque le composant de connexion selon l’invention fonctionne en atténuateur. [0045] [Fig. 5] Figure 5 illustrates the variation in the attenuation of an RF signal transmission device when the connection component according to the invention operates as an attenuator.
[0046] [Fig. 6] la figure 6 illustre un procédé de fabrication du premier mode de réalisation d’un dispositif de transmission de signaux RF [0046] [Fig. 6] Figure 6 illustrates a method of manufacturing the first embodiment of an RF signal transmission device
[0047] La figure 1 a illustre une vue en perspective d’un premier mode de réalisation du composant de connexion 10 selon l’invention dans un repère (x, y, z). Le composant de connexion 10 est réalisé par un empilement de couches minces sur un substrat SUB. L’axe du composant A est l’axe perpendiculaire au plan horizontal (x,y) formé par la surface supérieure du substrat SUB. Le composant de connexion 10 comprend les couches suivantes en partant du substrat, selon la direction de l’axe du composant A : une première couche C1 en un matériau supraconducteur ; une deuxième couche C2 en un matériau plus électronégatif que le matériau supraconducteur et une troisième couche C3 en un matériau électriquement conducteur. [0048] Avantageusement, le substrat est réalisé en saphir ou en MgO ou en SrTiO3 ou en Silicium. Ainsi, le composant de connexion 10 est réalisable via un procédé compatible avec les procédés de fabrication de l’industrie du semiconducteur. [0047] Figure 1 a illustrates a perspective view of a first embodiment of the connection component 10 according to the invention in a reference frame (x, y, z). The connection component 10 is produced by a stack of thin layers on a SUB substrate. The axis of component A is the axis perpendicular to the horizontal plane (x,y) formed by the upper surface of the substrate SUB. The connection component 10 comprises the following layers starting from the substrate, in the direction of the axis of component A: a first layer C1 made of a superconducting material; a second layer C2 made of a material more electronegative than the superconducting material and a third layer C3 made of an electrically conductive material. Advantageously, the substrate is made of sapphire or MgO or SrTiO3 or silicon. Thus, the connection component 10 can be produced via a process compatible with the manufacturing processes of the semiconductor industry.
[0049] La première couche C1 constitue la zone active du composant de connexion 10. La première couche C1 est réalisée en un premier matériau de type cuprates supraconducteurs. Les cuprates supraconducteurs sont des « supraconducteurs à haute température critique » constitués de couches d’oxyde de cuivre CuO2 alternant avec des couches de réservoirs de charges qui sont des oxydes d’autres métaux. On entend par « supraconducteur à haute température critique » un matériau présentant une température critique de supraconductivité Tc relativement élevée par rapport aux supraconducteurs conventionnels (supérieure à 30K). The first layer C1 constitutes the active zone of the connection component 10. The first layer C1 is made of a first material of the superconducting cuprate type. Superconducting cuprates are “high critical temperature superconductors” consisting of layers of copper oxide CuO 2 alternating with layers of charge reservoirs which are oxides of other metals. By “high critical temperature superconductor” is meant a material having a relatively high critical superconductivity temperature T c compared to conventional superconductors (greater than 30K).
[0050] D’une manière générale, un matériau de type cuprates supraconducteurs présente une résistivité variable selon la fraction molaire de l’oxygène dans la composition chimique dudit matériau. La sensibilité de la résistivité à la fraction molaire de l’oxygène est nettement supérieure dans les cuprates en comparaison aux autres matériaux supraconducteurs. Pour une température de fonctionnement donnée, cette caractéristique permet d’obtenir dans la première couche C1 , les états de conductivité suivants : un état supraconducteur ou un état isolant ou un état résistif intermédiaire. [0050] Generally speaking, a superconducting cuprate type material has a variable resistivity depending on the mole fraction of oxygen in the chemical composition of said material. The sensitivity of resistivity to the mole fraction of oxygen is significantly higher in cuprates compared to other superconducting materials. For a given operating temperature, this characteristic makes it possible to obtain in the first layer C1, the following states of conductivity: a superconducting state or an insulating state or an intermediate resistive state.
[0051] L’état supraconducteur correspond à une résistance électrique quasi nulle de la première couche C1 . L’état isolant correspond à une résistance électrique très élevée de la première couche C1 . Dans l’état résistif intermédiaire, la résistance est variable d’une manière continue selon la variation de la fraction molaire de l’oxygène dans la composition chimique du premier matériau. The superconducting state corresponds to almost zero electrical resistance of the first layer C1. The insulating state corresponds to a very high electrical resistance of the first layer C1. In the intermediate resistive state, the resistance is continuously variable depending on the variation in the mole fraction of oxygen in the chemical composition of the first material.
[0052] Les états de conductivité du premier matériau de type cuprates supraconducteurs sont des états rémanents. Ainsi, l’état de conductivité est maintenu sans la nécessité d’une application continue d’une tension d’alimentation (ou courant). Le composant de connexion 10 est non volatile et sa consommation énergétique est réduite. [0053] Les états de conductivité du premier matériau de type cuprates supraconducteurs sont des états réversibles. Cela permet de basculer d’un état de conductivité à un autre. The conductivity states of the first superconducting cuprate type material are remanent states. Thus, the conductivity state is maintained without the need for continuous application of a supply voltage (or current). The connection component 10 is non-volatile and its energy consumption is reduced. The conductivity states of the first superconducting cuprate type material are reversible states. This allows you to switch from one conductivity state to another.
[0054] Les états de conductivité du premier matériau de type cuprates supraconducteurs correspondent toujours à un état physique solide. Cette stabilité de l’état physique du premier matériau permet son intégration dans un composant à empilement de couches minces. The conductivity states of the first material of the superconducting cuprate type always correspond to a solid physical state. This stability of the physical state of the first material allows its integration into a component with a stack of thin layers.
[0055] A titre d’exemples non limitatifs, la première couche C1 est réalisée avec le YBa2Cu3O?-5 (ou YBCO) ou Bi2Sr2CaiCu2O8-5 ou NdBa2Cu3O7-5, avec 5 un réel positif présentant la variation de la fraction molaire de l’oxygène dans la première couche C1. Pour une température de fonctionnement donnée, lorsque 5 est inférieure à une première valeur limite, le premier matériau est à l’état supraconducteur. Pour une température de fonctionnement donnée, lorsque 5 est supérieure à une seconde valeur limite, le premier matériau est à l’état supraconducteur. Lorsque 5 est comprise entre la première valeur limite et la seconde valeur limite, le premier matériau est à l’état résistif intermédiaire. A titre d’exemple, pour une couche C1 en YBCO à une température de fonctionnement T=70K, la première valeur limite est égale à 0,3 et la seconde valeur limite est égale à 0,6. [0055] As non-limiting examples, the first layer C1 is made with YBa2Cu3O?-5 (or YBCO) or Bi 2 Sr 2 CaiCu 2 O8-5 or NdBa 2 Cu3O7-5, with 5 a positive real having the variation in the mole fraction of oxygen in the first layer C1. For a given operating temperature, when 5 is less than a first limit value, the first material is in the superconducting state. For a given operating temperature, when 5 is greater than a second limit value, the first material is in the superconducting state. When 5 is between the first limit value and the second limit value, the first material is in the intermediate resistive state. For example, for a YBCO layer C1 at an operating temperature T=70K, the first limit value is equal to 0.3 and the second limit value is equal to 0.6.
[0056] La sensibilité de la résistivité du premier matériau à la fraction molaire de l’oxygène dans sa composition chimique est exploitée pour réaliser la zone active configurable du composant de connexion 10. [0056] The sensitivity of the resistivity of the first material to the mole fraction of oxygen in its chemical composition is used to produce the configurable active zone of the connection component 10.
[0057] La deuxième couche C2 est déposée directement sur la première couche C1 . La deuxième couche C2 est réalisée par un deuxième matériau plus électronégatif que le premier matériau. L’électronégativité d’un matériau est sa capacité à attirer des porteurs de charges négatives. A titre d’exemples non limitatifs, la deuxième couche C2 est réalisée avec l’aluminium ou l’argent ou l’Yttrium ou l’Or ou le Molybdène ou le silicium. The second layer C2 is deposited directly on the first layer C1. The second layer C2 is made of a second material that is more electronegative than the first material. The electronegativity of a material is its ability to attract negative charge carriers. As non-limiting examples, the second layer C2 is made with aluminum or silver or Yttrium or Gold or Molybdenum or silicon.
[0058] La troisième couche C3 est déposée sur la deuxième couche C2. La troisième couche C3 est réalisée par un matériau électriquement conducteur pour former une électrode de contrôle EL3 recevant une tension de contrôle Vc. A titre d’exemple, la tension de contrôle Vcest sous forme d’impulsion carrée définie par une amplitude et une durée d’application. The third layer C3 is deposited on the second layer C2. The third layer C3 is made of an electrically conductive material to form a control electrode EL3 receiving a control voltage V c . As for example, the control voltage V c is in the form of a square pulse defined by an amplitude and an application duration.
[0059] Nous allons dans ce qui suit expliquer le mécanisme de fonctionnement de l’empilement des couches C1/C2/C3 pour obtenir un composant de connexion 10 configurable. Lorsqu’une tension de contrôle Vc positive est appliquée à l’électrode de contrôle EL3, un champ électrique est créé à travers l’empilement des couches C1/C2/C3. Le champ électrique induit la création de lacunes d’oxygène et induit un mouvement des ions d’oxygène négatifs du réseau cristallin de la première couche C1 vers l’interface avec la deuxième couche C2. La deuxième couche C2 est plus électronégative que la première couche C1 ; donc les ions d’oxygène négatifs provenant de la première couche C1 sont absorbés par la deuxième couche C2. Ainsi, la fraction molaire de l’oxygène dans la première couche C1 est modifiée. Il en résulte une augmentation de la résistivité de la première couche C1 par l’action de la tension de contrôle Vc appliquée sur l'électrode de contrôle EL3. Inversement, lorsqu’une tension de contrôle Vc négative est appliquée à l’électrode de contrôle EL3, la résistivité de la première couche C1 diminue par le mécanisme inverse. [0059] In the following we will explain the operating mechanism of the stacking of layers C1/C2/C3 to obtain a configurable connection component 10. When a positive control voltage V c is applied to the control electrode EL3, an electric field is created across the stack of layers C1/C2/C3. The electric field induces the creation of oxygen vacancies and induces a movement of negative oxygen ions from the crystal lattice of the first layer C1 towards the interface with the second layer C2. The second layer C2 is more electronegative than the first layer C1; therefore the negative oxygen ions coming from the first layer C1 are absorbed by the second layer C2. Thus, the mole fraction of oxygen in the first layer C1 is modified. This results in an increase in the resistivity of the first layer C1 by the action of the control voltage V c applied to the control electrode EL3. Conversely, when a negative control voltage V c is applied to the control electrode EL3, the resistivity of the first layer C1 decreases by the opposite mechanism.
[0060] Comme illustré, la première couche C1 présente une largeur 11 et une longueur L1 ; la deuxième couche C2 présente une largeur I2 et une longueur L2 ; et la troisième couche C3 présente une largeur I3 et une longueur L3. L’exemple de dimensionnement illustré présente des largeurs 11 , I2 et I3 égales pour simplifier le procédé de fabrication. Pour un état de conductivité donnée, la conductivité de la première couche C1 augmente avec la largeur 11 de ladite couche. La longueur L1 de la première couche C1 est supérieure à celles des couches C2 et C3 de manière à obtenir deux extrémités de la première couche C1 qui dépassent l’empilement des couches C1/C2/C3. La première extrémité forme une première électrode de connexion EL1. La seconde extrémité forme une première électrode de connexion EL2. On obtient ainsi un composant de connexion 10 présentant une électrode de contrôle EL3 destinée à recevoir la tension de contrôle Vcet deux électrodes de connexion EL1 et EL2. As illustrated, the first layer C1 has a width 11 and a length L1; the second layer C2 has a width I2 and a length L2; and the third layer C3 has a width I3 and a length L3. The sizing example illustrated has equal widths 11, I2 and I3 to simplify the manufacturing process. For a given conductivity state, the conductivity of the first layer C1 increases with the width 11 of said layer. The length L1 of the first layer C1 is greater than those of the layers C2 and C3 so as to obtain two ends of the first layer C1 which exceed the stack of layers C1/C2/C3. The first end forms a first connection electrode EL1. The second end forms a first connection electrode EL2. We thus obtain a connection component 10 having a control electrode EL3 intended to receive the control voltage V c and two connection electrodes EL1 and EL2.
[0061] On décrit le cas où le composant de connexion 10 est destiné à un fonctionnement en interrupteur. La tension de contrôle Vc présente une amplitude et/ou une durée suffisamment élevée afin d’entrainer le basculement de la première couche C1 entre les états de conductivité extrêmes : un état supraconducteur ou un état isolant. On obtient ainsi, un fonctionnement en interrupteur configurable. Par analogie avec le fonctionnement d’un transistor CMOS, l’électrode de contrôle EL3 joue le rôle de la grille ; les électrodes de connexion EL1 et EL2 jouent le rôle de la source et du drain. [0061] We describe the case where the connection component 10 is intended for operation as a switch. The control voltage V c has a sufficiently high amplitude and/or duration to cause the switch to switch. first layer C1 between extreme conductivity states: a superconducting state or an insulating state. This gives us configurable switch operation. By analogy with the operation of a CMOS transistor, the control electrode EL3 plays the role of the gate; the connection electrodes EL1 and EL2 play the role of the source and the drain.
[0062] On décrit le cas où le composant de connexion 10 est destiné à un fonctionnement en atténuateur. La tension de contrôle Vc présente une amplitude et/ou une durée choisie afin de faire varier graduellement la résistivité de la première couche C1 à travers les trois états de conductivité. On obtient ainsi, un fonctionnement en atténuateur à impédance variable en continu. [0062] We describe the case where the connection component 10 is intended for operation as an attenuator. The control voltage V c has an amplitude and/or duration chosen in order to gradually vary the resistivity of the first layer C1 through the three conductivity states. This results in operation as a continuously variable impedance attenuator.
[0063] Pour mieux comprendre le dimensionnement du composant de connexion 10, la figure 1 b illustre une vue en coupe dans le plan (x,z) du premier mode de réalisation du composant de connexion 10. La première couche C1 a une épaisseur e1 , la deuxième couche C2 a une épaisseur e2 et la troisième couche a une épaisseur e3. [0063] To better understand the dimensioning of the connection component 10, Figure 1 b illustrates a sectional view in the plane (x,z) of the first embodiment of the connection component 10. The first layer C1 has a thickness e1 , the second layer C2 has a thickness e2 and the third layer has a thickness e3.
[0064] Avantageusement, l’épaisseur e1 de la première couche C1 est supérieure à 50nm pour assurer une robustesse mécanique de la couche déposée par épitaxie. En effet, si la première couche C1 n’est pas suffisamment épaisse, elle présenterait des fragilités mécaniques. De plus, cela permet de maintenir la température critique de supraconductivité Tc de la première couche à une valeur élevée. Advantageously, the thickness e1 of the first layer C1 is greater than 50 nm to ensure mechanical robustness of the layer deposited by epitaxy. Indeed, if the first layer C1 is not sufficiently thick, it would present mechanical fragilities. In addition, this makes it possible to maintain the critical superconductivity temperature T c of the first layer at a high value.
[0065] Avantageusement, l’épaisseur e1 de la première couche C1 est inférieure à 700nm pour éviter d’obtenir une surface supérieure rugueuse. En effet, si la surface supérieure de la première couche C1 est rugueuse, l’interface entre la première couche C1 et la deuxième couche C2 présenterait des défauts d’adhérence surfacique lors du dépôt. Ces défauts réduisent la performance électrique du composant de connexion et réduisent sa robustesse mécanique. D’ailleurs, les défauts surfaciques sous forme d’excroissances peuvent créer une concentration locale des champs électriques avec des risques de destruction de la couche. De plus, les excroissances peuvent créer des discontinuités dans la deuxième couche C2. Les discontinuités induisent des court-circuits au niveau de l’interface entre les deux couches C1 et C2. [0066] Avantageusement, l’épaisseur e2 de la deuxième couche C2 est supérieure à 2nm pour assurer un pouvoir d’attraction des ions oxygène suffisant. Cela est nécessaire pour réaliser la fonction de « pompage » d’ions oxygène à partir de la première couche C1 . De plus, une deuxième couche C2 trop fine présente une structure irrégulière pendant le dépôt avec un risque de création de zones de fragilité mécanique et électrique. Advantageously, the thickness e1 of the first layer C1 is less than 700 nm to avoid obtaining a rough upper surface. Indeed, if the upper surface of the first layer C1 is rough, the interface between the first layer C1 and the second layer C2 would present surface adhesion defects during deposition. These defects reduce the electrical performance of the connection component and reduce its mechanical robustness. Moreover, surface defects in the form of growths can create a local concentration of electric fields with risks of destruction of the layer. In addition, the growths can create discontinuities in the second layer C2. The discontinuities induce short circuits at the interface between the two layers C1 and C2. Advantageously, the thickness e2 of the second layer C2 is greater than 2 nm to ensure sufficient power of attraction of oxygen ions. This is necessary to carry out the function of “pumping” oxygen ions from the first layer C1. In addition, a second C2 layer that is too thin has an irregular structure during deposition with a risk of creating areas of mechanical and electrical fragility.
[0067] Avantageusement, l’épaisseur e2 de la deuxième couche C2 est inférieure à une valeur limite supérieure pour éviter d’obtenir des états de conductivité irréversibles. En effet, si la deuxième couche C2 est trop épaisse, ladite couche aura un très fort potentiel d’attraction des ions d’oxygène. La tension de contrôle risque de devenir inefficace pour contrôler l’état de conductivité de la première couche C1 . Il y a ainsi un risque de rester bloqué dans un état de conductivité isolant pour une deuxième couche C2 très épaisse. Le dimensionnement de la deuxième couche dépend ainsi de l’électronégativité du deuxième matériau qui la constitue. A titre d’exemple, dans le cas de l’argent, l’épaisseur e2 de la couche C2 est comprise entre 2nm et 50nm. Dans le cas de l’aluminium plus électronégatif que l’argent, l’épaisseur e2 de la couche C2 est comprise entre 2nm et 10nm. Advantageously, the thickness e2 of the second layer C2 is less than an upper limit value to avoid obtaining irreversible conductivity states. Indeed, if the second layer C2 is too thick, said layer will have a very high potential for attracting oxygen ions. The control voltage risks becoming ineffective for controlling the state of conductivity of the first layer C1. There is thus a risk of remaining stuck in a state of insulating conductivity for a very thick second C2 layer. The dimensioning of the second layer thus depends on the electronegativity of the second material which constitutes it. For example, in the case of silver, the thickness e2 of the C2 layer is between 2nm and 50nm. In the case of aluminum, which is more electronegative than silver, the thickness e2 of the C2 layer is between 2nm and 10nm.
[0068] La figure 1 c illustre une vue de dessus du premier mode de réalisation du composant de connexion 10. L’empilement des couches C1/C2/C3 présente une structure en « mésa » reposant sur la première couche C1 avec une largeur égale pour les trois couches qui constituent ladite structure. D’une manière générale, plus la largeur de la structure est grande, moins la structure est résistive. Avantageusement, la largeur des trois couches 11 =12=13 est choisie égale à 10pm. La longueur L1 de la première couche C1 est supérieure à celles de la deuxième et troisième couches afin de réaliser les deux électrodes de connexion EL1 et EL2. [0068] Figure 1 c illustrates a top view of the first embodiment of the connection component 10. The stack of layers C1/C2/C3 has a “mesa” structure resting on the first layer C1 with an equal width for the three layers which constitute said structure. Generally speaking, the greater the width of the structure, the less resistive the structure is. Advantageously, the width of the three layers 11 = 12 = 13 is chosen equal to 10 pm. The length L1 of the first layer C1 is greater than those of the second and third layers in order to produce the two connection electrodes EL1 and EL2.
[0069] La figure 2a illustre une vue en coupe d’un deuxième mode de réalisation du composant de connexion 11. Dans ce mode de réalisation, l’empilement de couches du composant de connexion 11 comprend en outre une quatrième couche C4 en matériau diélectrique. La quatrième couche est confinée entre la deuxième couche C2 et la troisième couche C3. L’avantage de l’insertion de la quatrième couche C4 en diélectrique est d’éviter l’injection de courants intenses à partir de l’électrode de contrôle EL3 dans la structure du composant de connexion 11 . Par analogie, ladite couche en diélectrique joue un rôle similaire à la couche d’oxyde au niveau de la grille d’un transistor CMOS. Cette couche augmente ainsi la fiabilité du composant et sa robustesse technologique et prolonge ainsi sa durée de vie. A titre d’exemple, la quatrième couche C4 est réalisée en dioxyde de silicium, oxyde d’aluminium ou nitrure de silicium. Avantageusement, l’épaisseur e4 de la quatrième couche C4 est supérieure à 100nm pour protéger la première couche C1 et la deuxième couche C2 des courants forts provenant de l’électrode de contrôle pendant l’application d’une tension de contrôle. [0069] Figure 2a illustrates a sectional view of a second embodiment of the connection component 11. In this embodiment, the stack of layers of the connection component 11 further comprises a fourth layer C4 of dielectric material . The fourth layer is confined between the second layer C2 and the third layer C3. The advantage of inserting the fourth layer C4 in dielectric is to avoid the injection of intense currents into from the control electrode EL3 in the structure of the connection component 11. By analogy, said dielectric layer plays a role similar to the oxide layer at the gate of a CMOS transistor. This layer thus increases the reliability of the component and its technological robustness and thus extends its lifespan. For example, the fourth layer C4 is made of silicon dioxide, aluminum oxide or silicon nitride. Advantageously, the thickness e4 of the fourth layer C4 is greater than 100 nm to protect the first layer C1 and the second layer C2 from strong currents coming from the control electrode during the application of a control voltage.
[0070] La figure 2b illustre une vue en coupe d’un troisième mode de réalisation du composant de connexion 12. Le substrat SUB est réalisé en silicium dans ce mode de réalisation. L’empilement de couches du composant de connexion 12 comprend en outre une couche tampon CT confinée entre le substrat SUB et la première couche C1. La couche de transition CT permet de réaliser une adaptation de la maille cristalline du premier matériau de la première couche C1 avec celle du substrat lors de la croissance par épitaxie. Avantageusement, la couche tampon CT est réalisée en oxyde de cérium ou en zircone stabilisée à l'yttrium. De plus, la couche tampon CT permet d’isoler chimiquement la première couche C1 du substrat SUB. [0070] Figure 2b illustrates a sectional view of a third embodiment of the connection component 12. The SUB substrate is made of silicon in this embodiment. The stack of layers of the connection component 12 further comprises a buffer layer CT confined between the substrate SUB and the first layer C1. The transition layer CT makes it possible to adapt the crystal lattice of the first material of the first layer C1 with that of the substrate during growth by epitaxy. Advantageously, the CT buffer layer is made of cerium oxide or zirconia stabilized with yttrium. In addition, the buffer layer CT makes it possible to chemically isolate the first layer C1 from the substrate SUB.
[0071] Nous avons décrit le deuxième mode de réalisation et le troisième mode de réalisation d’une manière séparée par souci de clarté. Un quatrième mode de réalisation est envisageable dans lequel le composant de connexion comprend l’empilement de couches suivant à partir du substrat : la couche de tampon CT, la première couche C1 en matériau supraconducteur, la deuxième couche C2 en matériau plus électronégatif que celui de la première couche, la quatrième couche C4 en diélectrique, la troisième couche C3 formant l’électrode de contrôle. [0071] We have described the second embodiment and the third embodiment separately for the sake of clarity. A fourth embodiment is possible in which the connection component comprises the following stack of layers from the substrate: the buffer layer CT, the first layer C1 in superconducting material, the second layer C2 in material more electronegative than that of the first layer, the fourth layer C4 in dielectric, the third layer C3 forming the control electrode.
[0072] La figure 3a illustre une vue en perspective d’un premier mode de réalisation d’un dispositif de transmission de signaux RF, noté 1 , comprenant au moins un composant de connexion selon l’invention. [0072] Figure 3a illustrates a perspective view of a first embodiment of an RF signal transmission device, denoted 1, comprising at least one connection component according to the invention.
[0073] Le dispositif 1 de transmission de signaux radiofréquence est réalisé sur le substrat SUB. Le dispositif 1 comprend : une première microstructure 20 configurée pour propager un signal radiofréquence Vs , deux microstructures de masse électrique 30 et 30’ chacune étant connectée à la masse électrique globale du dispositif 1 , et une pluralité de composants de connexion 10 selon l’invention. La première microstructure 20 constitue une piste de transmission et les deux microstructures 30 et 30’ constituent des pistes de masse. La piste de transmission 20 est disposée, entre les deux pistes de masse 30 et 30’. A titre illustratif et sans perte de généralité, le dispositif 1 comprend quatre composants de connexion 10. La piste de transmission 20 est connectée à la première piste de masse 30 adjacente à travers deux composants de connexion 10. La piste de transmission 20 est connectée à la seconde piste de masse 30’ adjacente à travers deux composants de connexion 10. The device 1 for transmitting radiofrequency signals is made on the substrate SUB. The device 1 comprises: a first microstructure 20 configured to propagate a radio frequency signal Vs, two microstructures of electrical mass 30 and 30' each being connected to the overall electrical mass of the device 1, and a plurality of connection components 10 according to the invention. The first microstructure 20 constitutes a transmission track and the two microstructures 30 and 30' constitute ground tracks. The transmission track 20 is arranged between the two ground tracks 30 and 30'. By way of illustration and without loss of generality, the device 1 comprises four connection components 10. The transmission track 20 is connected to the first adjacent ground track 30 through two connection components 10. The transmission track 20 is connected to the second adjacent ground track 30' through two connection components 10.
[0074] Avantageusement, le substrat est réalisé en saphir ou en MgO ou en SrTiO3 ou en silicium. Advantageously, the substrate is made of sapphire or MgO or SrTiO3 or silicon.
[0075] Le dispositif 1 comprend en outre des moyens de contrôle (non représentés ici) pour générer les signaux de contrôle (Vci, Vc2 Vc3 Vc4) associés respectivement à chaque composant de connexion 10. A titre d’exemple, les différents composants de connexion 10 permettent d’activer ou désactiver la transmission du signal Vs à travers la piste de transmission 20. Lorsque les composants de connexion 10 sont configurés par les signaux de contrôle à un état résistif isolant, la piste de transmission 20 est isolée électriquement des pistes de masse adjacentes 30 et 30’. La transmission est activée et le signal Vs est alors propagé à travers la piste de transmission 20 vers le point de réception. Lorsque les composants de connexion 10 sont configurés par les signaux de contrôle à un état résistif supraconducteur, la piste de transmission 20 est connectée électriquement aux pistes de masse adjacentes 30 et 30’. La transmission est désactivée et le signal Vs n’est pas propagé à travers la piste de transmission 20 vers le point de réception. [0075] The device 1 further comprises control means (not shown here) for generating the control signals (V c i, V c2 V c3 V c4 ) associated respectively with each connection component 10. By way of example , the different connection components 10 make it possible to activate or deactivate the transmission of the signal Vs through the transmission track 20. When the connection components 10 are configured by the control signals to an insulating resistive state, the transmission track 20 is electrically isolated from adjacent ground tracks 30 and 30'. Transmission is activated and the signal Vs is then propagated through the transmission track 20 towards the reception point. When the connection components 10 are configured by the control signals to a superconductive resistive state, the transmission track 20 is electrically connected to the adjacent ground tracks 30 and 30'. Transmission is deactivated and the signal Vs is not propagated through the transmission track 20 towards the reception point.
[0076] Alternativement, les différents composants de connexion 10 permettent d’atténuer le signal Vs transmis à travers la piste de transmission 20. Les composants de connexion 10 sont configurés par les signaux de contrôle à un état résistif intermédiaire. Ainsi, l’impédance des composants de connexion 10 est variable en continu dans la plage de valeurs définissant l’état résistif intermédiaire. Cela permet de contrôler l’atténuation de l’amplitude du signal transmis Vs. [0077] La figure 3b illustre une vue de dessus du premier mode de réalisation d’un dispositif de transmission de signaux RF comprenant une pluralité de composants de connexion 10. Nous nous limitons à présenter le dispositif de transmission 1 d’un seul côté selon le sens de propagation PROP par souci de simplification. Alternatively, the different connection components 10 make it possible to attenuate the signal Vs transmitted through the transmission track 20. The connection components 10 are configured by the control signals to an intermediate resistive state. Thus, the impedance of the connection components 10 is continuously variable in the range of values defining the intermediate resistive state. This makes it possible to control the attenuation of the amplitude of the transmitted signal Vs. [0077] Figure 3b illustrates a top view of the first embodiment of an RF signal transmission device comprising a plurality of connection components 10. We limit ourselves to presenting the transmission device 1 on a single side according to the direction of propagation PROP for the sake of simplification.
[0078] La piste de transmission 20 comprend une structure de guidage 20 réalisée en un matériau électriquement conducteur. La structure de guidage 20 sert à confiner et propager les ondes électromagnétiques du signal propagé Vs vers le point de réception selon la direction de propagation PROP. The transmission track 20 comprises a guide structure 20 made of an electrically conductive material. The guide structure 20 serves to confine and propagate the electromagnetic waves of the propagated signal Vs towards the reception point according to the propagation direction PROP.
[0079] La piste de transmission 20 comprend en outre une électrode d’alimentation 22 en un matériau électriquement conducteur déposée sur la structure de guidage 20. Dans le cas illustré, l’électrode d’alimentation 22 est déposée au niveau de l’extrémité de piste de transmission 20 du côté du point de réception. L’électrode d’alimentation 22 est configurée pour fournir le signal propagé Vs à un terminal de réception non représenté ici. Symétriquement, lorsque l'électrode d’alimentation 22 est déposée au niveau de l’extrémité de piste de transmission 20 du côté du point d’émission, elle est configurée pour recevoir le signal propagé Vs généré par un terminal d’émission. The transmission track 20 further comprises a supply electrode 22 made of an electrically conductive material deposited on the guide structure 20. In the case illustrated, the supply electrode 22 is deposited at the end of transmission track 20 on the side of the reception point. The supply electrode 22 is configured to supply the propagated signal Vs to a reception terminal not shown here. Symmetrically, when the supply electrode 22 is deposited at the end of the transmission track 20 on the side of the transmission point, it is configured to receive the propagated signal Vs generated by a transmission terminal.
[0080] La piste de masse 30 comprend une structure de guidage 31 en un matériau conducteur et une électrode d'alimentation 32 configurée pour recevoir la tension de masse électrique du dispositif. La piste de masse 30’ est identique à la piste de masse 30. The ground track 30 comprises a guide structure 31 made of a conductive material and a power supply electrode 32 configured to receive the electrical ground voltage of the device. The 30’ mass track is identical to the 30 mass track.
[0081] D’une manière générale, pour connecter une première structure 20 à une seconde structure 30 adjacente par l’intermédiaire d’un composant de connexion 10, ledit composant est agencé de la manière suivante : la première électrode de connexion EL1 est mise en contact avec la structure de guidage 21 de la première structure 20 et la seconde électrode de connexion EL2 est mise en contact avec la structure de guidage 31 de la première structure 30. La connexion entre la première structure 20 et la seconde structure 30’ adjacente de l’autre côté est réalisée de la même manière. [0081] Generally speaking, to connect a first structure 20 to a second adjacent structure 30 via a connection component 10, said component is arranged in the following manner: the first connection electrode EL1 is placed in contact with the guide structure 21 of the first structure 20 and the second connection electrode EL2 is brought into contact with the guide structure 31 of the first structure 30. The connection between the first structure 20 and the second adjacent structure 30' on the other side is carried out in the same way.
[0082] Avantageusement, les structures de guidage 21 , 31 et 31 ’ sont réalisées avec le même matériau supraconducteur utilisé pour réaliser la première couche C1 de chaque composant de connexion 10. Cela permet d’exploiter la supraconductivité du premier matériau pour une transmission plus efficace. De plus, cela permet de réaliser la première couche C1 de chaque composant de connexion et les structures de guidages 21 , 31 et 31 ’ à partir de la même couche du matériau supraconducteur. Le procédé de fabrication du dispositif 1 de transmission de signaux radiofréquence est ainsi simplifié et les coûts sont réduits. [0082] Advantageously, the guide structures 21, 31 and 31' are made with the same superconducting material used to make the first layer C1 of each connection component 10. This makes it possible to exploit superconductivity of the first material for more efficient transmission. In addition, this makes it possible to produce the first layer C1 of each connection component and the guide structures 21, 31 and 31' from the same layer of superconducting material. The manufacturing process of the device 1 for transmitting radiofrequency signals is thus simplified and costs are reduced.
[0083] La figure 4 illustre une vue en perspective d’un second mode de réalisation d’un dispositif 2 de transmission de signaux RF comprenant un composant de connexion 10 selon l’invention. [0083] Figure 4 illustrates a perspective view of a second embodiment of a device 2 for transmitting RF signals comprising a connection component 10 according to the invention.
[0084] Le dispositif de transmission 2 comprend une piste de transmission 20, un composant de connexion 10 selon l’invention et une microstructure 40 sous forme de « mésa ». La microstructure 40 est réalisée par l’empilement d’une première couche 41 réalisée avec le premier matériau supraconducteur, et d’une couche métallique 42 formant une électrode d’alimentation. La piste de transmission 20 du second mode de réalisation est identique à celle du premier mode de réalisation. The transmission device 2 comprises a transmission track 20, a connection component 10 according to the invention and a microstructure 40 in the form of a “mesa”. The microstructure 40 is produced by stacking a first layer 41 made with the first superconducting material, and a metal layer 42 forming a power electrode. The transmission track 20 of the second embodiment is identical to that of the first embodiment.
[0085] La microstructure 40 est connectée à la piste de transmission 20 à travers le composant de connexion 10. La première électrode de connexion EL1 est mise en contact (ou en continuité) avec la structure de guidage 21 et la seconde électrode de connexion EL2 est mise en contact (ou en continuité) avec la première couche 41 de la microstructure 40. The microstructure 40 is connected to the transmission track 20 through the connection component 10. The first connection electrode EL1 is brought into contact (or in continuity) with the guide structure 21 and the second connection electrode EL2 is brought into contact (or in continuity) with the first layer 41 of the microstructure 40.
[0086] La piste de transmission 20, le composant de connexion 10 et la microstructure 40 sont réalisés sur une première face SUB_a du substrat SUB. Le dispositif de transmission 2 comprend en outre un plan de masse 50 métallique déposé sur la face opposée SUB_b du substrat SUB. Avantageusement, le substrat est réalisé en saphir ou en MgO ou en SrTiO3 ou en silicium. L’électrode d’alimentation de la structure 40 est connectée électriquement au plan de masse 50 par exemple par l’intermédiaire d’un fil 51 réalisé par la technique dite de « wire bonding ». The transmission track 20, the connection component 10 and the microstructure 40 are produced on a first face SUB_a of the substrate SUB. The transmission device 2 further comprises a metallic ground plane 50 deposited on the opposite face SUB_b of the substrate SUB. Advantageously, the substrate is made of sapphire or MgO or SrTiO3 or silicon. The power supply electrode of the structure 40 is electrically connected to the ground plane 50 for example via a wire 51 produced by the so-called “wire bonding” technique.
[0087] Ainsi, il est possible d’activer ou désactiver la transmission à travers la piste de transmission 20 en configurant l’état de conductivité du composant de connexion 10 entre un état isolant ou supraconducteur. [0088] Alternativement, il est possible d’atténuer le signal Vs transmis à travers la piste de transmission 20. Les composants de connexion 10 sont configurés par les signaux de contrôle à un état résistif intermédiaire. Ainsi, l’impédance des composants de connexion 10 est variable en continu dans la plage de valeurs définissant l’état résistif intermédiaire. Cela permet de contrôler l’atténuation de l’amplitude du signal transmis Vs. [0087] Thus, it is possible to activate or deactivate transmission through the transmission track 20 by configuring the conductivity state of the connection component 10 between an insulating or superconducting state. [0088] Alternatively, it is possible to attenuate the signal Vs transmitted through the transmission track 20. The connection components 10 are configured by the control signals to an intermediate resistive state. Thus, the impedance of the connection components 10 is continuously variable in the range of values defining the intermediate resistive state. This makes it possible to control the attenuation of the amplitude of the transmitted signal Vs.
[0089] A titre d’exemple, la figure 5 illustre la variation de l’atténuation du dispositif de transmission 10 des signaux RF lorsque le composant de connexion 10 est configuré pour un fonctionnement en atténuateur. [0089] By way of example, Figure 5 illustrates the variation in the attenuation of the RF signal transmission device 10 when the connection component 10 is configured for operation as an attenuator.
[0090] Lorsque le composant de connexion 10 est configuré à un état supraconducteur ES, la piste de connexion 20 est court-circuitée avec la masse électrique et on observe une atténuation supérieure à 40 dB et allant jusqu’à 50 dB. La résistance de composant de connexion est de l’ordre de 1 mQ. Ainsi, le composant de connexion 10 présente une meilleure performance par rapport aux diodes PIN et aux structures à base de Tellurure de germanium tout en consommant moins d’énergie. [0090] When the connection component 10 is configured in a superconducting state ES, the connection track 20 is short-circuited with the electrical ground and an attenuation greater than 40 dB and up to 50 dB is observed. The connection component resistance is of the order of 1 mΩ. Thus, the connection component 10 presents better performance compared to PIN diodes and structures based on germanium telluride while consuming less energy.
[0091] Lorsque le composant de connexion 10 est configuré à un état résistif intermédiaire ER, la résistance couvre une large plage de variation allant de 1 mQ à 80Q. Cela permet d’accéder à un continuum de valeurs de résistance pour configurer l’atténuation avec précision. [0091] When the connection component 10 is configured to an intermediate resistive state ER, the resistance covers a wide range of variation going from 1 mQ to 80Q. This provides access to a continuum of resistor values to configure attenuation precisely.
[0092] Lorsque le composant de connexion 10 est configuré à un état isolant El, la piste de connexion 20 est isolée de la masse électrique et on observe une atténuation inférieure à 3dB. La résistance de composant de connexion est de l’ordre de 100Q. Ainsi, le composant de connexion 10 présente une isolation comparable aux diodes PIN tout en consommant moins d’énergie. [0092] When the connection component 10 is configured in an insulating state El, the connection track 20 is isolated from the electrical ground and an attenuation of less than 3dB is observed. The connection component resistance is around 100Q. Thus, the connection component 10 has insulation comparable to PIN diodes while consuming less energy.
[0093] La figure 6 illustre un procédé de fabrication du premier mode de réalisation du dispositif de transmission 10 décrit préalablement. On part d’un substrat SUB sous forme de galette (wafer en anglais). Pour faciliter la compréhension du déroulement du procédé, on illustre pour chaque étape une ou deux vues en coupe du résultat de l’étape réalisée. La première vue en coupe correspond à l’axe de coupe A-A au niveau de l’extrémité de la piste de transmission telle qu'illustrée sur la figure 3b. La seconde vue en coupe correspond à l’axe de coupe B-B au niveau d’un composant de connexion tel qu’illustré sur la figure 3b. [0093] Figure 6 illustrates a manufacturing method of the first embodiment of the transmission device 10 described previously. We start from a SUB substrate in the form of a wafer. To facilitate understanding of the progress of the process, one or two sectional views of the result of the step carried out are illustrated for each step. The first sectional view corresponds to the cutting axis AA at the end of the transmission track such as illustrated in Figure 3b. The second sectional view corresponds to the sectional axis BB at the level of a connection component as illustrated in Figure 3b.
[0094] La première étape (i) consiste à déposer une couche intermédiaire C1 Jnt du premier matériau de type cuprate supraconducteur réparti sur toute la surface du substrat SUB. Le dépôt de la couche intermédiaire C1Jnt en cuprate supraconducteur est réalisé par croissance épitaxiale par exemple. The first step (i) consists of depositing an intermediate layer C1 Jnt of the first superconducting cuprate type material distributed over the entire surface of the substrate SUB. The deposition of the intermediate layer C1Jnt in superconducting cuprate is carried out by epitaxial growth for example.
[0095] La deuxième étape (ii) consiste à déposer une couche métallique intermédiaire CMJnt sur toute la surface supérieure de la couche intermédiaire C1Jnt du premier matériau. Le dépôt de la couche métallique intermédiaire CMJnt est réalisé par pulvérisation cathodique ou par dépôt chimique en phase vapeur par exemple. The second step (ii) consists of depositing an intermediate metal layer C1Jnt over the entire upper surface of the intermediate layer C1Jnt of the first material. The deposition of the CMYK intermediate metal layer is carried out by cathodic sputtering or by chemical vapor deposition for example.
[0096] La troisième étape (iii) consiste à graver sélectivement la couche métallique pour réaliser les électrodes d’alimentation 22, 32 au niveau de l’axe A-A. La couche métallique intermédiaire CMJnt est supprimée par gravure du reste de la surface tel qu’illustré sur la coupe selon l’axe B-B. La gravure est réalisable par une technique de gravure par faisceau d’ions (ion beam etching en anglais) à titre d’exemple. [0096] The third step (iii) consists of selectively etching the metal layer to produce the power supply electrodes 22, 32 at the level of the axis A-A. The intermediate CMYK metallic layer is removed by etching the rest of the surface as illustrated in the section along the B-B axis. The engraving can be carried out using an ion beam etching technique, for example.
[0097] La quatrième étape (iv) consiste à graver sélectivement la couche du premier matériau pour réaliser, pour chaque électrode d’alimentation, une structure de guidage 21 , 31 et 31 ’ avec le premier matériau supraconducteur. La coupe selon l’axe A-A montre la séparation entre les différentes structures de guidage 31 , 21 et 31 ’. Simultanément, cette étape permet de réaliser, entre au moins deux structures de guidage 21 , 31 et 31 ’ adjacentes, au moins une première couche C1 reliant lesdites deux structures de guidage adjacentes 21 , 31 et 31 ’ tel qu’illustré par la vue en coupe selon B-B. The fourth step (iv) consists of selectively etching the layer of the first material to produce, for each power supply electrode, a guide structure 21, 31 and 31' with the first superconducting material. The section along the axis A-A shows the separation between the different guide structures 31, 21 and 31 '. Simultaneously, this step makes it possible to produce, between at least two adjacent guide structures 21, 31 and 31', at least a first layer C1 connecting said two adjacent guide structures 21, 31 and 31' as illustrated in the view in cut according to B-B.
[0098] La cinquième étape (v) consiste à réduire l’épaisseur des premières couches C1 par gravure par faisceau d’ions offrant plus de précision de gravure. Il s’agit d’une étape optionnelle pour obtenir une surface plane. Cette étape permet en outre d’assurer une homogénéité de la variation des ions d’oxygène dans les premières couches C1 . [0099] La sixième étape (vi) consiste à déposer, sur chaque première couche C1 , une deuxième couche C2 en un second matériau plus électronégatif que le premier matériau. The fifth step (v) consists of reducing the thickness of the first layers C1 by ion beam etching offering more etching precision. This is an optional step to obtain a flat surface. This step also makes it possible to ensure homogeneity of the variation of the oxygen ions in the first layers C1. The sixth step (vi) consists of depositing, on each first layer C1, a second layer C2 made of a second material more electronegative than the first material.
[0100] La septième étape (vii) consiste à déposer, sur chaque deuxième couche C2 une troisième couche C3 en un matériau électriquement conducteur afin de former les électrodes de commande EL3 de chaque composant de connexion 10. On obtient ainsi avec chaque empilement des premières, deuxièmes et troisièmes couches, un composant électronique de connexion 10 configurable, reliant deux structures de guidage adjacentes. [0100] The seventh step (vii) consists of depositing, on each second layer C2, a third layer C3 of an electrically conductive material in order to form the control electrodes EL3 of each connection component 10. We thus obtain with each stack of the first , second and third layers, a configurable electronic connection component 10, connecting two adjacent guide structures.
[0101] L’ensemble des étapes du procédé selon l’invention est compatible avec les techniques usuelles de fabrication microélectronique dans l’industrie des semiconducteurs. Cela permet de réduire le coût d’implémentation et de mise en oeuvre du procédé de fabrication selon l’invention. [0101] All of the steps of the process according to the invention are compatible with the usual microelectronics manufacturing techniques in the semiconductor industry. This makes it possible to reduce the cost of implementation and implementation of the manufacturing process according to the invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Composant électronique de connexion (10) configurable, réalisé sur un substrat (SUB), et destiné à un fonctionnement en interrupteur et/ou en atténuateur, ledit composant électronique (1 ) comprenant un empilement de couches comprenant : 1. Configurable electronic connection component (10), made on a substrate (SUB), and intended for operation as a switch and/or attenuator, said electronic component (1) comprising a stack of layers comprising:
- une première couche (C1 ) en un premier matériau de type cuprate supraconducteur, - a first layer (C1) made of a first superconducting cuprate type material,
- une deuxième couche (C2) en un second matériau plus électronégatif que le premier matériau et déposée sur la première couche (C1 ) ; - a second layer (C2) made of a second material more electronegative than the first material and deposited on the first layer (C1);
- une troisième couche (C3) en un matériau électriquement conducteur et déposée sur la seconde couche (C2) formant une électrode de contrôle; ladite première couche (C1 ) présentant une résistivité variable selon la fraction molaire de l’oxygène dans ledit premier matériau de manière à obtenir l’un parmi les états de conductivité suivants : un état supraconducteur (ES) ou un état isolant (El) ou un état résistif intermédiaire (ER); le premier matériau présentant des états de conductivité rémanents. - a third layer (C3) made of an electrically conductive material and deposited on the second layer (C2) forming a control electrode; said first layer (C1) having a variable resistivity depending on the mole fraction of oxygen in said first material so as to obtain one of the following conductivity states: a superconducting state (ES) or an insulating state (El) or an intermediate resistive state (ER); the first material exhibiting residual conductivity states.
2. Composant électronique de connexion (10) selon la revendication 1 dans lequel le premier matériau présente des états de conductivité réversibles. 2. Electronic connection component (10) according to claim 1 in which the first material has reversible conductivity states.
3. Composant électronique de connexion (10) selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2 dans lequel le premier matériau est à l’état solide pour chaque état de conductivité. 3. Electronic connection component (10) according to any one of claims 1 or 2 in which the first material is in the solid state for each conductivity state.
4. Composant électronique de connexion (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’épaisseur de la première couche (C1 ) est comprise entre 50 nm et 700 nm. 4. Electronic connection component (10) according to any one of the preceding claims in which the thickness of the first layer (C1) is between 50 nm and 700 nm.
5. Composant électronique de connexion (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’épaisseur de la deuxième couche (C2) est comprise entre 2 nm et 50 nm. 5. Electronic connection component (10) according to any one of the preceding claims in which the thickness of the second layer (C2) is between 2 nm and 50 nm.
6. Composant électronique de connexion (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre une quatrième couche (C4) en un matériau diélectrique confinée entre la deuxième couche (C2) et la troisième couche (C3). 6. Electronic connection component (10) according to any one of the preceding claims further comprising a fourth layer (C4) made of a dielectric material confined between the second layer (C2) and the third layer (C3).
7. Composant électronique de connexion (10) selon la revendication précédente dans lequel l’épaisseur de la quatrième couche (C4) est supérieure à 100nm. 7. Electronic connection component (10) according to the preceding claim in which the thickness of the fourth layer (C4) is greater than 100nm.
8. Composant électronique de connexion (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le premier matériau est le YBa2Cu3O7-5 ou Bi2Sr2CaiCu2O8-5 ou NdBa2Cu3O7-5, avec 5 la variation de la fraction molaire de l’oxygène dans la première couche (C1 ). 8. Electronic connection component (10) according to any one of the preceding claims in which the first material is YBa 2 Cu 3 O 7 -5 or Bi 2 Sr 2 CaiCu2O8-5 or NdBa 2 Cu 3 O7-5, with 5 the variation of the mole fraction of oxygen in the first layer (C1).
9. Composant électronique de connexion (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le deuxième matériau est choisi parmi l’aluminium ou l’argent ou l’Yttrium ou l’Or ou le Molybdène ou le Silicium. 9. Electronic connection component (10) according to any one of the preceding claims in which the second material is chosen from aluminum or silver or Yttrium or Gold or Molybdenum or Silicon.
10. Composant électronique de connexion (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le substrat (SUB) est réalisé en saphir ou en MgO ou en SrTiO3 ou en Silicium. 10. Electronic connection component (10) according to any one of the preceding claims in which the substrate (SUB) is made of sapphire or MgO or SrTiO3 or silicon.
1 1. Composant électronique de connexion (10) selon la revendication précédente comprenant en outre une couche tampon (CT) confinée entre le substrat (SUB) et la première couche (C1 ) lorsque le substrat (SUB) est réalisé en Silicium. 1 1. Electronic connection component (10) according to the preceding claim further comprising a buffer layer (CT) confined between the substrate (SUB) and the first layer (C1) when the substrate (SUB) is made of silicon.
12. Composant électronique de connexion (10) selon la revendication précédente dans lequel la couche tampon est réalisée en oxyde de cérium ou en zircone stabilisée à l'yttrium. 12. Electronic connection component (10) according to the preceding claim wherein the buffer layer is made of cerium oxide or yttrium-stabilized zirconia.
13. Composant électronique de connexion (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes tel que l’empilement de couches forme un parallélépipède ayant une base de longueur supérieure à 10pm. 13. Electronic connection component (10) according to any one of the preceding claims such that the stack of layers forms a parallelepiped having a base of length greater than 10 pm.
14. Dispositif (1 ) de transmission de signaux radio fréquence réalisé sur un substrat (SUB) comprenant : - une première microstructure (20) configurée pour propager un signal radiofréquence (Vs) ; 14. Device (1) for transmitting radio frequency signals produced on a substrate (SUB) comprising: - a first microstructure (20) configured to propagate a radio frequency signal (Vs);
- une seconde microstructure (30, 30’) connectée à une tension de masse électrique (Vgnd) ; - a second microstructure (30, 30’) connected to an electrical ground voltage (Vgnd);
- un composant électronique de connexion (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes tel que : o la première microstructure (20) est connectée à la seconde microstructure (30, 30’) par l’intermédiaire de la première couche (C1 ) du composant ; o l’électrode de contrôle est configurée pour recevoir un signal de contrôle (Vc) permettant de commander les états de conductivité de la première couche (C1 ) ; - an electronic connection component (10) according to any one of the preceding claims such that: o the first microstructure (20) is connected to the second microstructure (30, 30') via the first layer (C1) of the component; o the control electrode is configured to receive a control signal (Vc) making it possible to control the conductivity states of the first layer (C1);
15. Dispositif (1 ) de transmission de signaux radio fréquence selon la revendication 14 comprenant en outre des moyens de contrôle configurés pour générer le signal de contrôle (Vc) selon deux configurations : une première configuration permettant d’obtenir l’état supraconducteur de la première couche (C1 ) de manière à mettre en court-circuit la première microstructure avec la seconde microstructure ; et une seconde configuration permettant d’obtenir l’état isolant de la première couche (C1 ) de manière à isoler électriquement la première microstructure de la seconde microstructure ; le composant électronique (10) ayant une fonction d’interrupteur. 15. Device (1) for transmitting radio frequency signals according to claim 14 further comprising control means configured to generate the control signal (Vc) according to two configurations: a first configuration making it possible to obtain the superconducting state of the first layer (C1) so as to short-circuit the first microstructure with the second microstructure; and a second configuration making it possible to obtain the insulating state of the first layer (C1) so as to electrically isolate the first microstructure from the second microstructure; the electronic component (10) having a switch function.
16. Dispositif (1 ) de transmission de signaux radio fréquence selon la revendication 14 comprenant en outre des moyens de contrôle configurés pour générer le signal de contrôle (Vc) de manière à faire varier la résistivité variable du composant électronique (10) sur une plage de valeurs correspondant à l’état résistif intermédiaire (ER) ; le composant électronique (10) ayant une fonction d’atténuateur. 16. Device (1) for transmitting radio frequency signals according to claim 14 further comprising control means configured to generate the control signal (Vc) so as to vary the variable resistivity of the electronic component (10) over a range values corresponding to the intermediate resistive state (ER); the electronic component (10) having an attenuator function.
17. Dispositif (1 ) de transmission de signaux radio fréquence selon l’une quelconque des revendications 14 à 16 dans lequel la première microstructure (20) et la seconde microstructure (30, 30’) comprennent chacun : une structure de guidage (21 ,31 ,31 ’) réalisée avec le premier matériau de type cuprate supraconducteur; une couche métallique déposée sur la structure de guidage (21 ,31 ,31 ’) formant une électrode d’alimentation (22, 32, 32’); 17. Device (1) for transmitting radio frequency signals according to any one of claims 14 to 16 in which the first microstructure (20) and the second microstructure (30, 30') each comprise: a guide structure (21,31,31') made with the first superconducting cuprate type material; a metal layer deposited on the guide structure (21,31,31') forming a power electrode (22, 32, 32');
18. Procédé (P1) de fabrication d’un dispositif (1 ) de transmission de signaux radio fréquence comprenant les étapes suivantes : d) fabriquer au moins une première microstructure (20) et une seconde microstructure (30, 30’) et au moins une première couche (C1 ) reliant lesdites microstructures (20, 30, 30’) ; la première couche (C1 ) étant en un premier matériau de type cuprate supraconducteur ; e) déposer, sur chaque première couche (C1 ), une deuxième couche (C2) en un second matériau plus électronégatif que le premier matériau ; f) déposer, sur chaque deuxième couche (C2), une troisième couche (C3) en un matériau électriquement conducteur ; chaque empilement de la première, deuxième et troisième couche formant un composant électronique de connexion (1 ) configurable reliant deux structures de guidage adjacentes ; 18. Method (P1) for manufacturing a device (1) for transmitting radio frequency signals comprising the following steps: d) manufacturing at least a first microstructure (20) and a second microstructure (30, 30') and at least a first layer (C1) connecting said microstructures (20, 30, 30'); the first layer (C1) being made of a first superconducting cuprate type material; e) deposit, on each first layer (C1), a second layer (C2) made of a second material more electronegative than the first material; f) deposit, on each second layer (C2), a third layer (C3) of an electrically conductive material; each stack of the first, second and third layer forming a configurable electronic connection component (1) connecting two adjacent guide structures;
19. Procédé (P1 ) de fabrication d’un dispositif (1 ) de transmission de signaux radio fréquence selon la revendication 18 dans lequel l’étape a) comprend les sous- étapes suivantes : v- déposer une couche intermédiaire (C1Jnt) du premier matériau de type cuprate supraconducteur répartie sur un substrat (SUB) ; vi- déposer une couche métallique intermédiaire (CMJnt) sur la couche intermédiaire (C1_int) du premier matériau ; vii- graver sélectivement la couche métallique pour réaliser au moins deux électrodes d’alimentation (22, 32); viii- graver sélectivement la couche du premier matériau pour: o réaliser, pour chaque électrode d’alimentation, une structure de guidage (21 ,31 ,31 ’) composée du premier matériau ; o et réaliser, entre au moins deux structures de guidage (21 ,31 ,31 ’) adjacentes, au moins une première couche (C1) reliant lesdites deux structures de guidage adjacentes (21 ,31 ,31 ’) ; chaque microstructure (20,30,30’) comprenant : une structure de guidage (21 ,31 ,31 ’) réalisée avec le premier matériau et une électrode d’alimentation (22, 32, 32’). 19. Method (P1) for manufacturing a device (1) for transmitting radio frequency signals according to claim 18 in which step a) comprises the following sub-steps: v- depositing an intermediate layer (C1Jnt) of the first superconducting cuprate material distributed on a substrate (SUB); vi- deposit an intermediate metallic layer (CMJnt) on the intermediate layer (C1_int) of the first material; vii- selectively etch the metal layer to produce at least two power supply electrodes (22, 32); viii- selectively etch the layer of the first material to: o produce, for each supply electrode, a guide structure (21,31,31') composed of the first material; o and produce, between at least two adjacent guide structures (21,31,31'), at least a first layer (C1) connecting said two adjacent guide structures (21,31,31'); each microstructure (20,30,30') comprising: a guide structure (21,31,31') made with the first material and a power electrode (22, 32, 32').
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2612337A1 (en) * 1987-03-09 1988-09-16 Thomson Csf Superconducting material, method of production and application to electronic components
US5155658A (en) * 1992-03-05 1992-10-13 Bell Communications Research, Inc. Crystallographically aligned ferroelectric films usable in memories and method of crystallographically aligning perovskite films
US20030042481A1 (en) * 2001-08-29 2003-03-06 D-Wave Systems, Inc. Trilayer heterostructure josephson junctions
WO2014104333A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 株式会社フジクラ Connection structure of oxide superconducting wires, method for producing same, and superconducting device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2612337A1 (en) * 1987-03-09 1988-09-16 Thomson Csf Superconducting material, method of production and application to electronic components
US5155658A (en) * 1992-03-05 1992-10-13 Bell Communications Research, Inc. Crystallographically aligned ferroelectric films usable in memories and method of crystallographically aligning perovskite films
US20030042481A1 (en) * 2001-08-29 2003-03-06 D-Wave Systems, Inc. Trilayer heterostructure josephson junctions
WO2014104333A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 株式会社フジクラ Connection structure of oxide superconducting wires, method for producing same, and superconducting device

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