JPH01296683A - ジョセフソン接合膜の形成方法 - Google Patents
ジョセフソン接合膜の形成方法Info
- Publication number
- JPH01296683A JPH01296683A JP63125915A JP12591588A JPH01296683A JP H01296683 A JPH01296683 A JP H01296683A JP 63125915 A JP63125915 A JP 63125915A JP 12591588 A JP12591588 A JP 12591588A JP H01296683 A JPH01296683 A JP H01296683A
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- Japan
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- film
- lower electrode
- nbox
- oxide
- forming
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
第１図（ａ） 〜（ｆ）は本実施例によるＮｂ／Ａ ｆ
ｏｘ／Ｎｂ接合膜の形成方法を説明するための模式的断
面図で、Ｎｂ／Ａ ｌｏｘ／Ｎｂ接合膜のトンネル障壁
層近傍が示しである。本形式方法においては、表面を熱
酸化したシリコン基板上に下部電極１１としてＮｂを厚
さ２００ｎｍ成膜する（第１図（ａ））。下部電極１１
を成膜後、２．ＯＸ １０””’Ｐａ程度の真空中で基
板に対して３００’Ｃ１Ｇｏ分間の熱処理を施こし、下
部電極１１上にニオブ酸化膜（ＮｂＯｘ） １２を成長
させる（第１図（ｂ））。基板温度を室温程度まで下げ
た後前記ＮｂＯｘ膜１２上にＡ１ｇ１４を厚さ ｆｉ、
ｌｚｍスパッタで成膜する。ＡｌＯｘの主成分である酸
化アルミニウム（Ａｌ□０３）の酸素分子１モル当たり
の生成熱が一２１１ｉ９ＫＣａｌであるのに対して、Ｎ
ｂＯｘの成分である五酸化ニオブ（Ｎｂ２０５）、二酸
化ニオブ（ＮｂＯ３）、−酸化ニオブ（ＮｂＯ）の酸素
分子１モル当たりの成膜はそれぞれ一１８２Ｋｃａ１１
−９５Ｋｃａｌ １−９７Ｋｃａｌ と小さいことから
ＮｂＯｘはＡＩが被着することによって還元される。し
かしＡ１スパッタ時の基板温度が室温程度であることか
らこの還元反応は充分に進まず、下部電極１１とＡＩ膜
１４の界面にはＮｂＯｘ膜１２の一部を還元することに
よって生じた第１のＡｌＯｘ膜１３とともに還元されず
に残ったＮｂＯｘ膜１２が第１図（ｃ）に示すように存
在する。次にＩＰａの酸素雰囲気中で６０時間の熱酸化
を行いＡＩ成膜４上面を酸化し第２のＡｌＯｘｌＯｘ膜
形５する（第１図（ｄ））。
ｏｘ／Ｎｂ接合膜の形成方法を説明するための模式的断
面図で、Ｎｂ／Ａ ｌｏｘ／Ｎｂ接合膜のトンネル障壁
層近傍が示しである。本形式方法においては、表面を熱
酸化したシリコン基板上に下部電極１１としてＮｂを厚
さ２００ｎｍ成膜する（第１図（ａ））。下部電極１１
を成膜後、２．ＯＸ １０””’Ｐａ程度の真空中で基
板に対して３００’Ｃ１Ｇｏ分間の熱処理を施こし、下
部電極１１上にニオブ酸化膜（ＮｂＯｘ） １２を成長
させる（第１図（ｂ））。基板温度を室温程度まで下げ
た後前記ＮｂＯｘ膜１２上にＡ１ｇ１４を厚さ ｆｉ、
ｌｚｍスパッタで成膜する。ＡｌＯｘの主成分である酸
化アルミニウム（Ａｌ□０３）の酸素分子１モル当たり
の生成熱が一２１１ｉ９ＫＣａｌであるのに対して、Ｎ
ｂＯｘの成分である五酸化ニオブ（Ｎｂ２０５）、二酸
化ニオブ（ＮｂＯ３）、−酸化ニオブ（ＮｂＯ）の酸素
分子１モル当たりの成膜はそれぞれ一１８２Ｋｃａ１１
−９５Ｋｃａｌ １−９７Ｋｃａｌ と小さいことから
ＮｂＯｘはＡＩが被着することによって還元される。し
かしＡ１スパッタ時の基板温度が室温程度であることか
らこの還元反応は充分に進まず、下部電極１１とＡＩ膜
１４の界面にはＮｂＯｘ膜１２の一部を還元することに
よって生じた第１のＡｌＯｘ膜１３とともに還元されず
に残ったＮｂＯｘ膜１２が第１図（ｃ）に示すように存
在する。次にＩＰａの酸素雰囲気中で６０時間の熱酸化
を行いＡＩ成膜４上面を酸化し第２のＡｌＯｘｌＯｘ膜
形５する（第１図（ｄ））。
第２のＡｌＯｘ膜上に上部電極１６としてＮｂを厚さ２
００ｎｍスパッタで成膜する（第１図（ｅ））。上部電
極成膜後基板に対して２５０℃、１２０分間の熱処理を
施こし前記ＮｂＯｘ膜１２を完全に還元し、第１のＡｌ
Ｏｘ膜１３を成長させる（第１図（ｆ））。
００ｎｍスパッタで成膜する（第１図（ｅ））。上部電
極成膜後基板に対して２５０℃、１２０分間の熱処理を
施こし前記ＮｂＯｘ膜１２を完全に還元し、第１のＡｌ
Ｏｘ膜１３を成長させる（第１図（ｆ））。
本実施例に示した酸化条件では、第１のＡｌＯｘ膜１３
、第２のＡｌＯｘｌＯｘ膜形５は、それぞれ０，６ｎｍ
ｓ Ｏ，７ｎｍ程度となり、トンネル障壁層の膜厚は両
者を合わせた約１．３ｎｍとなる。このトンネル障壁膜
厚を有するＮｂ／Ａ ｌｏｘ／Ｎｂ接合の臨界電流密度
は約１００ＯＡ ／ ｃｍ ２となる。
、第２のＡｌＯｘｌＯｘ膜形５は、それぞれ０，６ｎｍ
ｓ Ｏ，７ｎｍ程度となり、トンネル障壁層の膜厚は両
者を合わせた約１．３ｎｍとなる。このトンネル障壁膜
厚を有するＮｂ／Ａ ｌｏｘ／Ｎｂ接合の臨界電流密度
は約１００ＯＡ ／ ｃｍ ２となる。
また本発明において、熱処理を用いてＮｂＯｘを完全に
還元しているのは、ＮｂＯｘの主成分であるニオブ低級
酸化物−酸化ニオブ（ＮｂＯ） 、二酸化ニオブ（Ｎｂ
Ｏ□）が接合界面に存在すると電子通信学会技術報告Ｓ
ＣＥ ８３−３８．１９８３年にあるように接合特性
が劣化するからである。本実施例における前記熱処理は
、接合膜形成後に行なったが、ＡＩ膜１４成膜後、第２
のＡｌＯｘ膜１５成膜後、接合膜加工後等Ａｌ膜１４成
膜後なら任意の時点でよい。
還元しているのは、ＮｂＯｘの主成分であるニオブ低級
酸化物−酸化ニオブ（ＮｂＯ） 、二酸化ニオブ（Ｎｂ
Ｏ□）が接合界面に存在すると電子通信学会技術報告Ｓ
ＣＥ ８３−３８．１９８３年にあるように接合特性
が劣化するからである。本実施例における前記熱処理は
、接合膜形成後に行なったが、ＡＩ膜１４成膜後、第２
のＡｌＯｘ膜１５成膜後、接合膜加工後等Ａｌ膜１４成
膜後なら任意の時点でよい。
本実施例においては、下部電極１１表面を酸化する酸化
手段として２５０°Ｃ１６０分間の熱処理を用いたが、
外部から酸素を導入しての熱酸化、プラズマ酸化等の酸
化手段を用いることもできる。
手段として２５０°Ｃ１６０分間の熱処理を用いたが、
外部から酸素を導入しての熱酸化、プラズマ酸化等の酸
化手段を用いることもできる。
以上本実施例で述べた成膜方法を用いれば、下部電極１
１とＡ１膜１４の界面に均一な膜厚を有するピンホール
のない第１のＡ ｆｏｘ膜１３を形成でき、未酸化のＡ
１１４が下部電極１１中に拡散する超伝導体を用いた場
合やアーティフィシャルバリアとしてジルコニウム酸化
物、タンタル酸化物、イツトリウム酸化物等を用いた場
合も、本実施例で述べた形成方法を用いることで同様の
効果が得られる。
１とＡ１膜１４の界面に均一な膜厚を有するピンホール
のない第１のＡ ｆｏｘ膜１３を形成でき、未酸化のＡ
１１４が下部電極１１中に拡散する超伝導体を用いた場
合やアーティフィシャルバリアとしてジルコニウム酸化
物、タンタル酸化物、イツトリウム酸化物等を用いた場
合も、本実施例で述べた形成方法を用いることで同様の
効果が得られる。
（発明の効果）
以上説明したように本発明によるジョセフソン接合膜の
形成方法を用いれば、熱耐性の高いアーティフィシャル
バリア接合を形成できるという効果を有する。
形成方法を用いれば、熱耐性の高いアーティフィシャル
バリア接合を形成できるという効果を有する。
第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の詳細な説明するための
トンネル障壁層近傍の断面を示した模式的断面図。 第２図は従来の技術を説明するためのアーティフィシャ
ル接合膜の断面図。 図において、 １１・・・下部電極、 １２・・・ＮｂＯｘ膜にオブ酸化膜）、１３・・・第１
のＡｌＯｘ膜（第１のアルミニウム酸化膜） １４・・・Ａｌ膜（アルミニウム膜）、１５ ・・・第
２のＡｌ０Ｘ膜、 １６・・・上部電極、 ２１・・・基板、 ２２・・・下部電極、 ２３・・・金属膜、 ２４・・・トンネル障壁層、 ２５・・・上部電極、 特許出願人 工業技術院長 飯塚幸三 亭 １ 図 ／２・・・−・・ＮｂＯｘ膜 １３−−一 寥陽ＡＬＯＸ眼 １４・−・・・ Ａｌ膜 ／６ − − クヤ；２／ｌＡｔ０Ｘ月襲ｌ乙 −、、
−ｎ老ｐ１１劾 冬 Ｚ 図 ２Ｉ・・・・・・・蔦５に ２２・・・・・・下きＩ５電狐 ２３ 金扁隈 ２４・・・・・・・ トンイルＴ／弊壁・４旨２５・・
・・・・・且部喝４ホ
トンネル障壁層近傍の断面を示した模式的断面図。 第２図は従来の技術を説明するためのアーティフィシャ
ル接合膜の断面図。 図において、 １１・・・下部電極、 １２・・・ＮｂＯｘ膜にオブ酸化膜）、１３・・・第１
のＡｌＯｘ膜（第１のアルミニウム酸化膜） １４・・・Ａｌ膜（アルミニウム膜）、１５ ・・・第
２のＡｌ０Ｘ膜、 １６・・・上部電極、 ２１・・・基板、 ２２・・・下部電極、 ２３・・・金属膜、 ２４・・・トンネル障壁層、 ２５・・・上部電極、 特許出願人 工業技術院長 飯塚幸三 亭 １ 図 ／２・・・−・・ＮｂＯｘ膜 １３−−一 寥陽ＡＬＯＸ眼 １４・−・・・ Ａｌ膜 ／６ − − クヤ；２／ｌＡｔ０Ｘ月襲ｌ乙 −、、
−ｎ老ｐ１１劾 冬 Ｚ 図 ２Ｉ・・・・・・・蔦５に ２２・・・・・・下きＩ５電狐 ２３ 金扁隈 ２４・・・・・・・ トンイルＴ／弊壁・４旨２５・・
・・・・・且部喝４ホ
Claims (1)
- 超伝導体からなる下部電極と上部電極が前記下部電極
上に成膜された金属膜の表面を酸化することによって得
られるトンネル障壁層を介して結合したジョセフソン接
合膜の形成方法において、基板上に前記下部電極を成膜
後、酸化手段を施こして前記下部電極表面に前記下部電
極材料の酸化膜を単に基板を真空室中に放置することに
よって得られる以上の膜厚まで形成する工程、前記下部
電極材料からなる酸化膜上に前記下部電極材料より酸化
物の生成熱が大きい金属膜を成膜する工程、前記金属膜
上面を酸化する工程、酸化膜上に前記上部電極を成膜す
る工程、前記金属膜成膜後任意の時期に熱処理を施し、
前記下部電極材料からなる酸化物を還元し、前記下部電
極と前記金属膜の界面に前記金属膜の酸化膜を形成する
工程とを含むことを特徴とするジョセフソン接合膜の形
成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63125915A JPH01296683A (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | ジョセフソン接合膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63125915A JPH01296683A (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | ジョセフソン接合膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01296683A true JPH01296683A (ja) | 1989-11-30 |
Family
ID=14922076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63125915A Expired - Lifetime JPH01296683A (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | ジョセフソン接合膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01296683A (ja) |
-
1988
- 1988-05-25 JP JP63125915A patent/JPH01296683A/ja not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |