JPH01143369A - 超伝導接続体装置およびその製造方法 - Google Patents

超伝導接続体装置およびその製造方法

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JPH01143369A
JPH01143369A JP62302243A JP30224387A JPH01143369A JP H01143369 A JPH01143369 A JP H01143369A JP 62302243 A JP62302243 A JP 62302243A JP 30224387 A JP30224387 A JP 30224387A JP H01143369 A JPH01143369 A JP H01143369A
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JP
Japan
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superconducting
wiring
film
critical current
connector device
Prior art date
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Pending
Application number
JP62302243A
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English (en)
Inventor
Shuichi Kameyama
亀山 周一
Yukiharu Uraoka
行治 浦岡
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、2つ以上の層状構造を有する超伝導体薄膜を
用いた配線網の超伝導接続体装置に関するもので、特に
化合物等の超伝導体薄膜を組入れた接続体装置の構造な
らびにその製造方法に係るものである。
従来の技術 従来、比較的高温の臨界転移温度を有する超伝導体とし
て、窒化ニオブ(N b N)やゲルマニウムニオブ(
Nb3Ge)などが知られていたが、これらの素材の超
伝導転移温度はたかだか240にであった。さらに高い
転移温度が期待されるものとして、ペロブスカイト系3
元化合物のBa−La−Cu−0系などが提案されてい
た。しかしながら、最近の研究によれば、Y−Ba−C
u−0系の材料が液体窒素温度を越える可能性が示唆さ
れ(M、  K、  Wu  等、フィジカル レビュ
ー レターズ(Pysical  Review  L
etters) Vol、  5B、No、9、PP、
 908−910(1987))、現実に、900に以
上の転移温度を有する超伝導化合物が報告されてきてい
る。
発明が解決しようとする問題点 半導体素子の高集積化は、メモリーの大容量化、信号処
理の高速化という点から非常に重要であることは良く知
られている。ところが、それらをつなぐ配線に間しては
、その中を通る電流密度が減少しない限り、微細化が困
難であるという問題があった。また、集積回路半導体装
置内で形成された受動性の配線を流れる電流は、一般に
、能動素子の電流スイチングによって、電流の方向とそ
の量が制御されている。一方、超伝導の受動性の配線を
用いた場合には、その抵抗値を局所的に、増大、減少さ
せることによって、配線中を流れる電流を遮断、流入さ
せ、回路の結合を変化させることができるので、配線部
において、局所的に抵抗値を制御できれば、1つの回路
装置の接続を意図的に変えることができるので、回路機
能の2重性、高機能性を実現することができる。
問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために本発明は、基体上に形成さ
れた、臨界電流の異なる2つ以上の層を有する超伝導膜
からなるリボン状薄膜の配線において、臨界電流の大き
い方の超伝導膜が分断されていて、臨界電流の小さい方
の超伝導膜のみで接続配線されている部分を有し、この
部分の臨界電流を制御することによって、この部分の抵
抗を大きくさせ、配線の超伝導電流パスを開閉すること
を特徴とする超伝導接続体装置と、さらには、基体上に
、第1の超伝導膜を形成する工程と、前記第1の超伝導
膜よりも臨界電流の大きい第2の超伝導膜を形成する工
程と、前記第1および第2の超伝導膜をリボン状薄膜の
配線を形成する工程と、臨界電流の大きい方の超伝導膜
が分断されていて、臨界電流の小さい方の超伝導膜のみ
で接続配線されている部分を形成する工程とを用い、前
記超伝導膜が分断されている部分の臨界電流を制御する
ことによって、この部分の抵抗を大きくさせ、配線の超
伝導電流パスを開閉することを特徴とする超伝導接続体
装置の製造方法とを提供する。
作用 本発明の方法において、例えば、サファイア等の絶縁性
基体に転移温度の低いBa−La−Cu−0系の第1N
目の超伝導薄膜を形成し、さらに、この超伝導薄膜の上
に転移温度の高いY−Ba−Cu−0系の第2N目の超
伝導薄膜を形成し、この2層膜を超伝導配線用の薄膜と
して使用する場合を想定する。この2N薄膜をパターニ
ングして、例えば、リボン状主配線Aを形成し、さらに
、この配線の端部を分岐させ、2つの分岐配線B、  
Cを形成し、分岐配線Bの第2N目のY−Ba−Cu 
−0系の超伝導薄膜の一部分をエツチングにて分断させ
、第1N目の薄膜だけで形成された配線部分Gを形成す
る。いま、基体系の温度を第1層目の超伝導薄膜よりも
低い温度(20K)で配線を使用した場合、分岐配線B
、 Cの両方が超伝導の配線として使用できるが、基体
系の温度を第1層目の超伝導薄膜よりも高い温度で、か
つ、第2層目の超伝導薄膜よりも低い温度(70K)で
配線を使用した場合、第1層目の薄膜だけで形成された
配線部分Gが、常伝導状態となるので、分岐配線Bを超
伝導電流パスとして使用できなくさ°せることかできる
。この様にして、基体系の温度を変えることによって超
伝導電流のパスを開閉することができ、さらには、回路
系の接続をも変えることができる。例えば、回路配線網
を記憶回路とし、臨界電流を制御することによって、回
路の接続を変え、記憶内容を書き換えることも可能とな
る。また、第2の超伝導薄膜の一部分をエツチングにて
分断させた部分Gの幅は、微細化の点から、膜の両端か
らの電子の波動の干渉がない大きさまで小さくすること
が好ましい。
本発明において、配線の接続を変える他の好ましい方法
として、磁場を用いる方法が有る。例えば、第1層目の
超伝導薄膜として、第2層目の超伝導薄膜よりも臨界磁
場の小さい材料を採用すれば、第1N目の薄膜だけで形
成された配線部分Gにたいして、第1N目の薄膜だけが
、常伝導になる磁場を印加することによって、分岐配線
Bが超伝導電流パスとして使用できなくなるようにさせ
ることができる。したがって、磁場を変えることによっ
て超伝導電流のパスを開閉することができ、さらには、
回路系の接続をも変えることができる。
この方法は、基体の温度を変えることにより電流パスを
変える方法よりも、さらに高速性を得られることが特徴
である。
実施例 以下、本発明の方式による超伝導配線を用いた接続体装
置の構造を、第1の実施例として、第1図(A)、 (
B)を参照して詳細に説明する。
第1図(A)は本発明による超伝導接続体装置の実体図
を示している。結晶性のサファイア(α−AI203)
の基体100上に、700−10000Cの基体温度で
形成された第1の超伝導膜となるBa−La−Cu−0
系結晶の厚さ約700ナノ・メータのリボン状薄膜11
0と、ざらに、この上に第2の超伝導膜となるY−Ba
−Cu−0系結晶の厚さ約700ナノ・メータの薄膜1
15とからなる主配線A、分岐配線B、  Cが形成さ
れていて、さらには、分岐配線Bには、第2の超伝導膜
115が分断された部分Gが形成されている。
この様な構成において、第1の超伝導膜の転移温度(臨
界温度)を約30K、第2の超伝導膜の臨界温度を約9
0にとすると、基体の温度を20にで配線網を使用した
場合、主配線A、分岐配線B。
Cはいずれも超伝導状態で使用できる。しかしながら、
基体の温度を70にで配線網を使用した場合、主配線A
、分岐配線Cはいずれも超伝導状態で使用できるが、分
岐配線Bは、第2の超伝導膜115が分断された部分G
が形成されていて、第1の超伝導膜が常伝導になってい
るため、超伝導配線としては用いることができない。第
1図(B)は、第1図(A)のX、7間の破線部の断面
構造を示している。このようにして本発明の構造を採用
すれば、基体の温度を変えることにより、配線網の接続
状態を変化させることができる。なお、基体100とし
てはシリコン単結晶等の他の基体を用いることも可能で
ある。
本発明の方式による超伝導配線を用いた超伝導接続体装
置の製造方法を、第2の実施例として、第2図(A) 
−(C)を参照して詳細に説明する。
ただし、この図は、第1図(A)のX、  Y間の断面
図に相当する部分を示している。
第2図(A)のごとく、結晶性のサファイア(a  A
 1203) (D基体100上に、700−1000
°Cの基体温度で、第1の超伝導膜となる厚さ約700
ナノ・メータのBa−La−Cu−0系の薄膜110、
第2の超伝導膜となる厚さ約700ナノ・メータのY−
Ba−Cu−0系の薄膜115を、順次、堆積した。
第2図(B)のごとく、通常のホトエツチングにより、
レジスト・パターン12OA、120Bを形成し、これ
をマスクとして、第2の超伝導膜115が分断された部
分Gを形成した。
第2図(C)のごとく、レジスト・パターン12OA、
120Bを除去した後、全面にシリコン酸化膜による絶
縁膜130を堆積した。
以上のように、本発明の製造方法によれば、両方の超伝
導薄膜が超伝導性を示す温度(例えば、20K)いおい
て、主配線A、分岐配線B、 Cは超伝導電流のパスと
して使用できた。しかしながら、この温度において、基
体面に対して、垂直な方向に強い磁場をかけることによ
り、第1の超伝導膜110だけが常伝導状態になったの
で、分岐配線Bの超伝導電流パスが遮断された。この場
合、第2の超伝導膜115が分断された部分Gの第1の
超伝導膜110は、超伝導状態となっている第2の超伝
導膜で磁気シールドされていないので分断された部分G
の第1の超伝導膜110が効率良く、常伝導性を示した
。また、本発明の実施例では、2層の超伝導膜を用いた
が、場合によっては、3層以上の構成を用いても良く、
各層のそれぞれの臨界磁場を違えておけば、配線の結合
状態を様々に変えることができる。
発明の効果 本発明による構造と製造方法によれば、超伝導配線を用
いた回路において、その抵抗値を局所的−11= に、増大、減少させることによって、配線中を流れる電
流を遮断、流入させ、回路の結合を変化させることがで
きるので、1つの回路装置の接続を意図的に変えること
ができ、これにより、回路機能の2重性、高機能性を実
現する超伝導接続体装置の提供が可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)は本発明による接続体の第1の実施例の斜
視図、同(B)は同(A)のX−Y線断面図、第2図(
A)〜(C)は本発明による製造方法の第2の実施例を
示す一連の工程断繭図である。 100・・・基体、110・・・第1の超伝導膜、11
5・・・第2の超伝導膜、120・・・レジスト絶縁膜
、130・・・絶縁膜・

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基体上に形成された、臨界電流の異なる2つ以上
    の層を有する超伝導膜からなるリボン状薄膜の配線にお
    いて、臨界電流の大きい方の超伝導膜が分断され、臨界
    電流の小さい方の超伝導膜のみで接続配線されている部
    分を有し、この部分の臨界電流を制御することによって
    、この部分の抵抗を大きくさせ、配線の超伝導電流パス
    を開閉することを特徴とする超伝導接続体装置。
  2. (2)リボン状薄膜の配線網において、リボン状薄膜の
    主配線の端部が、2つ以上に分岐され、少なくとも、1
    つの分岐配線において臨界電流の大きい方の超伝導膜が
    分断され、臨界電流の小さい、方の超伝導膜のみで接続
    配線されている部分を有し、この部分の臨界電流を制御
    することによって、この部分の抵抗を大きくさせ、配線
    網の超伝導電流パスを切り替えることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の超伝導接続体装置。
  3. (3)臨界電流の小さい方の超伝導膜のみで接続配線さ
    れている部分の温度を変化させて、この部分の臨界電流
    を制御することを特徴とする特許請求の範囲第1項また
    は第2項いずれか記載の超伝導接続体装置。
  4. (4)臨界電流の小さい方の超伝導膜のみで接続配線さ
    れている部分に磁場を印加して、この部分の臨界電流を
    制御することを特徴とする特許請求の範囲第1項または
    第2項いずれか記載の超伝導接続体装置。
  5. (5)超伝導接続体装置を構成する回路配線網の、少な
    くとも、その一部分の臨界電流の小さい方の超伝導膜の
    みで接続配線されている部分の臨界電流を制御すること
    によって、回路の接続を変えることを特徴とする特許請
    求の範囲第2項記載の超伝導接続体装置。
  6. (6)回路配線網を記憶回路の一部として構成し、臨界
    電流を制御することによって、回路の接続を変え、記憶
    内容を書き換えることを特徴とする特許請求の範囲第5
    項記載の超伝導接続体装置。
  7. (7)基体上に、第1の超伝導膜を形成する工程と、前
    記第1の超伝導膜よりも臨界電流の大きい第2の超伝導
    膜を形成する工程と、前記第1および第2の超伝導膜を
    リボン状薄膜の配線を形成する工程と、臨界電流の大き
    い方の超伝導膜が分断され、臨界電流の小さい方の超伝
    導膜のみで接続配線されている部分を形成する工程とを
    用い、前記超伝導膜が分断されている部分の臨界電流を
    制御することによって、この部分の抵抗を大きくさせ、
    配線の超伝導電流パスを開閉することを特徴とする超伝
    導接続体装置の製造方法。
  8. (8)リボン状薄膜の配線網を形成する工程において、
    リボン状薄膜の主配線の端部を、2つ以上に分岐配線さ
    せ、少なくとも、1つの前記分岐配線において臨界電流
    の大きい方の超伝導膜が分断され、臨界電流の小さい方
    の超伝導膜のみで接続配線されている部分を形成し、前
    記超伝導膜が分断されている部分の臨界電流を制御する
    ことによって、この部分の抵抗を大きくさせ、配線網の
    超伝導電流パスを切り替えることを特徴とする特許請求
    の範囲第7項記載の超伝導接続体装置の製造方法。
JP62302243A 1987-11-30 1987-11-30 超伝導接続体装置およびその製造方法 Pending JPH01143369A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023220076A1 (en) * 2022-05-10 2023-11-16 PsiQuantum Corp. Tapered connectors for superconductor circuits

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