JPH04317381A - 障壁型電子素子の製造方法 - Google Patents
障壁型電子素子の製造方法Info
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- JPH04317381A JPH04317381A JP3083972A JP8397291A JPH04317381A JP H04317381 A JPH04317381 A JP H04317381A JP 3083972 A JP3083972 A JP 3083972A JP 8397291 A JP8397291 A JP 8397291A JP H04317381 A JPH04317381 A JP H04317381A
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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。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はジョセフソン接合素子や
Ｓ／Ｉ／Ｎ（超伝導層／絶縁層／常伝導層）接合素子と
いった障壁型電子素子の製造方法に関するものである。
Ｓ／Ｉ／Ｎ（超伝導層／絶縁層／常伝導層）接合素子と
いった障壁型電子素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ジョセフソン接合素子の製造方法として
は、従来、例えば特開昭６３−２８３１７９号公報に開
示された技術がある。同公報には、基板上の第１の超伝
導体層の表面部にイオンを注入してバリア層を形成し、
次いでこのバリア層上に第２の超伝導体層を形成する製
造方法が示されている。
は、従来、例えば特開昭６３−２８３１７９号公報に開
示された技術がある。同公報には、基板上の第１の超伝
導体層の表面部にイオンを注入してバリア層を形成し、
次いでこのバリア層上に第２の超伝導体層を形成する製
造方法が示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のジョセフソン接合素子の製造方法には次のような課
題があった。つまり、第１の超伝導体層の表面並びにこ
れに積層されるバリア層の表面が大きく荒れることがあ
り、このため、薄く形成される障壁層に亀裂やピンホー
ル等の欠陥を生じることがある。また、バリア層が積層
される第１の超伝導体薄膜の表面は、イオン注入によっ
て物理的ダメージを受けている。従って、バリア層と各
層の接合としての機能が著しく損なわれてしまうことが
ある。このような欠陥を防止して良好な障壁層を形成す
るためには、各層を成膜するための真空蒸着装置に高価
な装置が必要とされ、しかも高度な技術が必要とされる
。このため、現在のところこのような障壁型電子素子に
ついては、期待されるような性能を持った実用的な素子
が実現されていない。
来のジョセフソン接合素子の製造方法には次のような課
題があった。つまり、第１の超伝導体層の表面並びにこ
れに積層されるバリア層の表面が大きく荒れることがあ
り、このため、薄く形成される障壁層に亀裂やピンホー
ル等の欠陥を生じることがある。また、バリア層が積層
される第１の超伝導体薄膜の表面は、イオン注入によっ
て物理的ダメージを受けている。従って、バリア層と各
層の接合としての機能が著しく損なわれてしまうことが
ある。このような欠陥を防止して良好な障壁層を形成す
るためには、各層を成膜するための真空蒸着装置に高価
な装置が必要とされ、しかも高度な技術が必要とされる
。このため、現在のところこのような障壁型電子素子に
ついては、期待されるような性能を持った実用的な素子
が実現されていない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解消するためになされたもので、第１の超伝導層を形
成し、この第１の超伝導層の表面にイオン注入法により
所定の元素を添加し、熱処理を加えてこの元素を第１の
超伝導層内部に拡散させて第１の超伝導層の表層部に障
壁層を形成し、この障壁層の表面を所定の厚さだけ除去
し、除去後のこの障壁層上に第２の超伝導層または常伝
導層を形成するものである。
を解消するためになされたもので、第１の超伝導層を形
成し、この第１の超伝導層の表面にイオン注入法により
所定の元素を添加し、熱処理を加えてこの元素を第１の
超伝導層内部に拡散させて第１の超伝導層の表層部に障
壁層を形成し、この障壁層の表面を所定の厚さだけ除去
し、除去後のこの障壁層上に第２の超伝導層または常伝
導層を形成するものである。
【０００５】また、第１の超伝導層を形成し、この第１
の超伝導層の表面に所定の元素を含む気体を接触させ、
熱処理を加えてこの元素を第１の超伝導層内部に拡散さ
せて第１の超伝導層の表層部に障壁層を形成し、この障
壁層の表面を所定の厚さだけ除去し、除去後のこの障壁
層上に第２の超伝導層または常伝導層を形成するもので
ある。
の超伝導層の表面に所定の元素を含む気体を接触させ、
熱処理を加えてこの元素を第１の超伝導層内部に拡散さ
せて第１の超伝導層の表層部に障壁層を形成し、この障
壁層の表面を所定の厚さだけ除去し、除去後のこの障壁
層上に第２の超伝導層または常伝導層を形成するもので
ある。
【０００６】また、第１の超伝導層を形成し、この第１
の超伝導層上に所定の元素を含む元素添加層を形成し、
熱処理を加えてこの元素を第１の超伝導層内部に拡散さ
せて第１の超伝導層の表層部に障壁層を形成し、拡散さ
れずに第１の超伝導層上に残った元素添加層を除去し、
露出した障壁層上に第２の超伝導層または常伝導層を形
成するものである。
の超伝導層上に所定の元素を含む元素添加層を形成し、
熱処理を加えてこの元素を第１の超伝導層内部に拡散さ
せて第１の超伝導層の表層部に障壁層を形成し、拡散さ
れずに第１の超伝導層上に残った元素添加層を除去し、
露出した障壁層上に第２の超伝導層または常伝導層を形
成するものである。
【０００７】
【作用】障壁層は超伝導体層が変質して形成される。ま
た、障壁層が一旦形成された後、物理的ダメージを受け
た障壁層の表面は除去され、平坦化される。
た、障壁層が一旦形成された後、物理的ダメージを受け
た障壁層の表面は除去され、平坦化される。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例による超伝導体
を用いた障壁型電子素子の製造方法を示す工程断面図で
ある。
を用いた障壁型電子素子の製造方法を示す工程断面図で
ある。
【０００９】まず、酸化物単結晶または多結晶の基板１
上にＹＢａＣｕＯ酸化物超伝導体薄膜２を形成する（図
１（ａ）参照）。この形成はＣＶＤ法、スパッタ法また
は蒸着法によって行われる。次に、酸化物超伝導体薄膜
２の表面にイオン注入装置を用いてＦｅイオンを注入す
る（同図（ｂ）参照）。次に、イオン注入された基板１
上の酸化物超伝導体薄膜２に対して、酸素または低分圧
酸素雰囲気のチューブ炉内において、８００℃で１時間
の熱処理を行う。この熱処理により、酸化物超伝導体薄
膜２の表面に注入されたＦｅイオンは薄膜２の内部方向
に拡散し、この結果、常伝導体であるＹＢａＣｕＦｅＯ
層が形成され、これが障壁層３になる（同図（ｃ）参照
）。この障壁層３の表面はイオン注入によって結晶格子
の破壊等の物理的ダメージを受けており、安定な障壁特
性を示さない。このため、物理的ダメージを受けている
障壁層３の表面をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）に
よって除去する。このエッチングは、Ａｒ雰囲気中にお
いて０．６ｍＴｏｒｒ の圧力、１７０Ｗの高周波電力
の条件下で行われる。この後、表面が除去された障壁層
３上に、酸化物超伝導体薄膜２の対向電極になるＹＢａ
ＣｕＯ酸化物超伝導体薄膜４を形成する（同図（ｄ）参
照）。この形成方法は酸化物超伝導体薄膜２と同じ方法
で行われる。この結果、ジョセフソン接合型素子が完成
される。
上にＹＢａＣｕＯ酸化物超伝導体薄膜２を形成する（図
１（ａ）参照）。この形成はＣＶＤ法、スパッタ法また
は蒸着法によって行われる。次に、酸化物超伝導体薄膜
２の表面にイオン注入装置を用いてＦｅイオンを注入す
る（同図（ｂ）参照）。次に、イオン注入された基板１
上の酸化物超伝導体薄膜２に対して、酸素または低分圧
酸素雰囲気のチューブ炉内において、８００℃で１時間
の熱処理を行う。この熱処理により、酸化物超伝導体薄
膜２の表面に注入されたＦｅイオンは薄膜２の内部方向
に拡散し、この結果、常伝導体であるＹＢａＣｕＦｅＯ
層が形成され、これが障壁層３になる（同図（ｃ）参照
）。この障壁層３の表面はイオン注入によって結晶格子
の破壊等の物理的ダメージを受けており、安定な障壁特
性を示さない。このため、物理的ダメージを受けている
障壁層３の表面をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）に
よって除去する。このエッチングは、Ａｒ雰囲気中にお
いて０．６ｍＴｏｒｒ の圧力、１７０Ｗの高周波電力
の条件下で行われる。この後、表面が除去された障壁層
３上に、酸化物超伝導体薄膜２の対向電極になるＹＢａ
ＣｕＯ酸化物超伝導体薄膜４を形成する（同図（ｄ）参
照）。この形成方法は酸化物超伝導体薄膜２と同じ方法
で行われる。この結果、ジョセフソン接合型素子が完成
される。
【００１０】本実施例による障壁型電子素子の製造方法
によれば、上記のように、障壁層３は酸化物超伝導体薄
膜２に注入されたイオンが熱拡散することによって形成
される。また、物理的ダメージを受けた障壁層３の表面
はエッチングにより除去され、かつ、平坦化される。こ
のため、積層する各層の表面荒さに起因し、障壁層に欠
陥が生じるといった従来の問題は解消される。しかも、
イオン注入によって物理的ダメージを受けた障壁層３の
表面はエッチングにより除去される。この結果、形成さ
れるジョセフソン接合は、その機能を十分に発揮するよ
うになり、期待する特性を持った障壁型素子が得られる
ようになる。しかも、従来のように高度な技術および高
度な製造装置を必要とすることなく、簡易に製造するこ
とが可能になる。
によれば、上記のように、障壁層３は酸化物超伝導体薄
膜２に注入されたイオンが熱拡散することによって形成
される。また、物理的ダメージを受けた障壁層３の表面
はエッチングにより除去され、かつ、平坦化される。こ
のため、積層する各層の表面荒さに起因し、障壁層に欠
陥が生じるといった従来の問題は解消される。しかも、
イオン注入によって物理的ダメージを受けた障壁層３の
表面はエッチングにより除去される。この結果、形成さ
れるジョセフソン接合は、その機能を十分に発揮するよ
うになり、期待する特性を持った障壁型素子が得られる
ようになる。しかも、従来のように高度な技術および高
度な製造装置を必要とすることなく、簡易に製造するこ
とが可能になる。
【００１１】また、上記製造方法においては、基板１上
にＹＢａＣｕＯ酸化物超伝導体薄膜２を形成し、この酸
化物超伝導体薄膜２に障壁層３を形成するようにしたが
、次のように製造しても良い。つまり、超伝導体基板を
別途に用意し、上記方法と同様な方法によってこの超伝
導体基板上に直接障壁層を形成する方法であっても良く
、上記実施例と同様な効果を奏する。
にＹＢａＣｕＯ酸化物超伝導体薄膜２を形成し、この酸
化物超伝導体薄膜２に障壁層３を形成するようにしたが
、次のように製造しても良い。つまり、超伝導体基板を
別途に用意し、上記方法と同様な方法によってこの超伝
導体基板上に直接障壁層を形成する方法であっても良く
、上記実施例と同様な効果を奏する。
【００１２】また、上記実施例では、超伝導体薄膜２に
Ｆｅイオンを注入する場合に説明したが、注入するイオ
ン元素はＦｅのほか、Ａｌ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｃｏであって
も良い。一般的に注入する元素としては、第１に、障壁
層が形成される超伝導体薄膜を構成する材料成分が挙げ
られる。例えば、超伝導体薄膜が酸化物超伝導体であれ
ば酸素、また、超伝導体薄膜がビスマス系超伝導体であ
ればストロンチウムや鉛などが該当する。第２に、障壁
層が形成される超伝導体薄膜と反応性の良い元素である
。例えば、超伝導体薄膜が酸化物超伝導体であれば、イ
ンジュウムなどが該当する。これらの元素のいずれを注
入しても、上記実施例と同様な効果を奏する。
Ｆｅイオンを注入する場合に説明したが、注入するイオ
ン元素はＦｅのほか、Ａｌ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｃｏであって
も良い。一般的に注入する元素としては、第１に、障壁
層が形成される超伝導体薄膜を構成する材料成分が挙げ
られる。例えば、超伝導体薄膜が酸化物超伝導体であれ
ば酸素、また、超伝導体薄膜がビスマス系超伝導体であ
ればストロンチウムや鉛などが該当する。第２に、障壁
層が形成される超伝導体薄膜と反応性の良い元素である
。例えば、超伝導体薄膜が酸化物超伝導体であれば、イ
ンジュウムなどが該当する。これらの元素のいずれを注
入しても、上記実施例と同様な効果を奏する。
【００１３】また、上記実施例において、超伝導体薄膜
２を多結晶構造にし、上記製造方法と同様にしてジョセ
フソン接合素子を形成すると、その接合状態は次のよう
になる。つまり、図２に示されるように、多結晶のＹＢ
ａＣｕＯ超伝導体薄膜２１上に形成される障壁層として
の絶縁層２２の厚さは、多結晶の超伝導体薄膜２１の表
面荒さによって一様ではなくなる。この際、実際に接合
障壁として機能するのは局所的に薄くなった微小部分で
ある。このため、形成される接合（図示の□部分）は素
子表面に点在し、素子全体ではこれら点在する接合が並
列に接続された接合になる。つまり、多結晶超伝導体薄
膜２１はジョセフソン接合として働く粒界弱結合（図示
の○部分）を持ち、障壁として働く部分が点在すること
により、粒界の弱結合の中で電流の流れる部分を限定す
ることが可能となる。従って、粒界の弱結合をジョセフ
ソン接合として利用することが出来る。この場合、粒界
のジョセフソン接合が熱拡散によって出来た障壁層によ
る接合に直列に接続された形をしている。
２を多結晶構造にし、上記製造方法と同様にしてジョセ
フソン接合素子を形成すると、その接合状態は次のよう
になる。つまり、図２に示されるように、多結晶のＹＢ
ａＣｕＯ超伝導体薄膜２１上に形成される障壁層として
の絶縁層２２の厚さは、多結晶の超伝導体薄膜２１の表
面荒さによって一様ではなくなる。この際、実際に接合
障壁として機能するのは局所的に薄くなった微小部分で
ある。このため、形成される接合（図示の□部分）は素
子表面に点在し、素子全体ではこれら点在する接合が並
列に接続された接合になる。つまり、多結晶超伝導体薄
膜２１はジョセフソン接合として働く粒界弱結合（図示
の○部分）を持ち、障壁として働く部分が点在すること
により、粒界の弱結合の中で電流の流れる部分を限定す
ることが可能となる。従って、粒界の弱結合をジョセフ
ソン接合として利用することが出来る。この場合、粒界
のジョセフソン接合が熱拡散によって出来た障壁層によ
る接合に直列に接続された形をしている。
【００１４】また、ジョセフソン結合は２つの超伝導体
が極めて弱く結合した構造を持つが、２つの超伝導体で
絶縁膜を挟んでいる場合は、超伝導キャリアが絶縁膜を
トンネルすることによって２つの超伝導体が結合した状
態になっている。このため、電流電圧特性はヒステリシ
スを持っていた。これに対して応用によってはヒステリ
シスを持たせたくない場合があり、この場合には次のよ
うな構造にすれば良い。つまり、２つの超伝導体の間に
挟む絶縁膜の代わりに金属または半導体を挟む構造を採
ることにより、この金属または半導体に両側の超伝導性
が染み出す近接効果が生じる。この近接効果により、両
側の２つの超伝導体が超伝導的に結合されるようになり
、その電流電圧特性は図３に示されるようにヒステリシ
スを持たないようになる。
が極めて弱く結合した構造を持つが、２つの超伝導体で
絶縁膜を挟んでいる場合は、超伝導キャリアが絶縁膜を
トンネルすることによって２つの超伝導体が結合した状
態になっている。このため、電流電圧特性はヒステリシ
スを持っていた。これに対して応用によってはヒステリ
シスを持たせたくない場合があり、この場合には次のよ
うな構造にすれば良い。つまり、２つの超伝導体の間に
挟む絶縁膜の代わりに金属または半導体を挟む構造を採
ることにより、この金属または半導体に両側の超伝導性
が染み出す近接効果が生じる。この近接効果により、両
側の２つの超伝導体が超伝導的に結合されるようになり
、その電流電圧特性は図３に示されるようにヒステリシ
スを持たないようになる。
【００１５】また、図１に示された障壁型電子素子の製
造方法においてはジョセフソン接合素子について説明し
たが、Ｓ／Ｉ／Ｎ接合素子についても同様な方法により
製造することが出来る。つまり、上記実施例と同様に基
板１上に酸化物超伝導体薄膜２を形成し、その表層部に
障壁層３を形成する。その後、障壁層３の表面をＲＩＥ
によって除去し、この障壁層３上に、Ｎｂ，Ａｕ，Ｐｔ
，Ａｇをスパッタ法または蒸着法により堆積し、常伝導
層を形成する。そして、この常伝導層を超伝導体薄膜２
に対向する電極とする。このようなＳ／Ｉ／Ｎ接合素子
の製造方法にあっても上記実施例と同様な効果を奏する
。
造方法においてはジョセフソン接合素子について説明し
たが、Ｓ／Ｉ／Ｎ接合素子についても同様な方法により
製造することが出来る。つまり、上記実施例と同様に基
板１上に酸化物超伝導体薄膜２を形成し、その表層部に
障壁層３を形成する。その後、障壁層３の表面をＲＩＥ
によって除去し、この障壁層３上に、Ｎｂ，Ａｕ，Ｐｔ
，Ａｇをスパッタ法または蒸着法により堆積し、常伝導
層を形成する。そして、この常伝導層を超伝導体薄膜２
に対向する電極とする。このようなＳ／Ｉ／Ｎ接合素子
の製造方法にあっても上記実施例と同様な効果を奏する
。
【００１６】このような本実施例によれば、超伝導体薄
膜２の表層部にイオン注入し、注入したイオンを拡散す
ることにより、前述のように、この表層部を常伝導化し
て障壁層にすることが可能である。さらに、注入するイ
オン量を制御することによって形成される障壁層のキャ
リア濃度は制御され、障壁層の状態を絶縁状態から金属
状態にまで自由に選ぶことが可能になる。従って、形成
される接合は、近接効果を利用した接合にも、トンネル
効果を利用した接合にもすることが可能である。図４は
本発明の第２の実施例を示す超伝導体を用いた障壁型電
子素子の製造方法を示す工程断面図である。
膜２の表層部にイオン注入し、注入したイオンを拡散す
ることにより、前述のように、この表層部を常伝導化し
て障壁層にすることが可能である。さらに、注入するイ
オン量を制御することによって形成される障壁層のキャ
リア濃度は制御され、障壁層の状態を絶縁状態から金属
状態にまで自由に選ぶことが可能になる。従って、形成
される接合は、近接効果を利用した接合にも、トンネル
効果を利用した接合にもすることが可能である。図４は
本発明の第２の実施例を示す超伝導体を用いた障壁型電
子素子の製造方法を示す工程断面図である。
【００１７】まず、上記の第１の実施例と同様にして、
酸化物単結晶または多結晶の基板１１上にＹＢａＣｕＯ
酸化物超伝導体薄膜１２を形成する（図４（ａ）参照）
。次に、基板１１上に形成された酸化物超伝導体薄膜１
２をチューブ炉内に入れ、この炉内にＡｌを含む有機金
属ガスを導入する。このような有機金属ガスとしては、
例えば、トリス（ジピバロイルメタナト）アルミニウム
Ａｌ（Ｃ１１Ｈ９ Ｏ２ ）３ などがある。次に、赤
外線ランプを用いて炉内部を５００℃に加熱し、ガスを
熱分解して炉内の酸化物超伝導体薄膜１２上にＡｌ膜１
３を０．１μｍの厚さだけ形成する（同図（ｂ）参照）
。これと同時に、加熱処理により、Ａｌ膜１３から酸化
物超伝導体薄膜１２の内部方向にＡｌ元素を拡散する。 この結果、酸化物超伝導体薄膜１２の表層部に常伝導体
である障壁層１４が形成される（同図（ｃ）参照）。次
に、この加熱処理によって拡散しきれなかったＡｌ膜１
３をＲＩＥによって除去し、障壁層１４を露出させる（
同図（ｄ）参照）。このＲＩＥは、上記第１の実施例に
おける処理条件と同じ条件下で行う。次に、この露出し
た障壁層１４上に酸化物超伝導体薄膜１２の対向電極に
なるＹＢａＣｕＯ酸化物超伝導体薄膜１５を形成する（
同図（ｅ）参照）。この結果、ジョセフソン接合素子が
形成される。
酸化物単結晶または多結晶の基板１１上にＹＢａＣｕＯ
酸化物超伝導体薄膜１２を形成する（図４（ａ）参照）
。次に、基板１１上に形成された酸化物超伝導体薄膜１
２をチューブ炉内に入れ、この炉内にＡｌを含む有機金
属ガスを導入する。このような有機金属ガスとしては、
例えば、トリス（ジピバロイルメタナト）アルミニウム
Ａｌ（Ｃ１１Ｈ９ Ｏ２ ）３ などがある。次に、赤
外線ランプを用いて炉内部を５００℃に加熱し、ガスを
熱分解して炉内の酸化物超伝導体薄膜１２上にＡｌ膜１
３を０．１μｍの厚さだけ形成する（同図（ｂ）参照）
。これと同時に、加熱処理により、Ａｌ膜１３から酸化
物超伝導体薄膜１２の内部方向にＡｌ元素を拡散する。 この結果、酸化物超伝導体薄膜１２の表層部に常伝導体
である障壁層１４が形成される（同図（ｃ）参照）。次
に、この加熱処理によって拡散しきれなかったＡｌ膜１
３をＲＩＥによって除去し、障壁層１４を露出させる（
同図（ｄ）参照）。このＲＩＥは、上記第１の実施例に
おける処理条件と同じ条件下で行う。次に、この露出し
た障壁層１４上に酸化物超伝導体薄膜１２の対向電極に
なるＹＢａＣｕＯ酸化物超伝導体薄膜１５を形成する（
同図（ｅ）参照）。この結果、ジョセフソン接合素子が
形成される。
【００１８】この第２の実施例においても前述の第１の
実施例と同様な効果を奏する。
実施例と同様な効果を奏する。
【００１９】なお、上記実施例の説明では、有機金属ガ
スをＡｌを含むものとして説明したが、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｚ
ｎ，Ｃｏを含む有機金属ガスであっても良く、上記実施
例と同様な効果を奏する。
スをＡｌを含むものとして説明したが、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｚ
ｎ，Ｃｏを含む有機金属ガスであっても良く、上記実施
例と同様な効果を奏する。
【００２０】また、上記実施例において酸化物超伝導体
薄膜１２を多結晶の構造のものにした場合には、図２に
示される構造と同様な構造になり、上記第１の実施例に
おける場合と同様な議論が成り立つ。また、障壁層１４
上に超伝導体ではなく、常伝導体を形成したＳ／Ｉ／Ｎ
構造素子についても上記実施例と同様な効果を奏する。
薄膜１２を多結晶の構造のものにした場合には、図２に
示される構造と同様な構造になり、上記第１の実施例に
おける場合と同様な議論が成り立つ。また、障壁層１４
上に超伝導体ではなく、常伝導体を形成したＳ／Ｉ／Ｎ
構造素子についても上記実施例と同様な効果を奏する。
【００２１】また、上記実施例においては、酸化物超伝
導体薄膜１２上に有機金属ガスを用いてＡｌ膜１３を形
成した場合について説明したが、スパッタリング法また
は真空蒸着法により同様なＡｌ膜を形成しても良く、上
記実施例と同様な効果を奏する。なお、この場合におい
て、Ａｌの代わりに、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｚｎをスパッタリン
グ法または真空蒸着法により堆積するようにしても良い
。
導体薄膜１２上に有機金属ガスを用いてＡｌ膜１３を形
成した場合について説明したが、スパッタリング法また
は真空蒸着法により同様なＡｌ膜を形成しても良く、上
記実施例と同様な効果を奏する。なお、この場合におい
て、Ａｌの代わりに、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｚｎをスパッタリン
グ法または真空蒸着法により堆積するようにしても良い
。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、障
壁層は超伝導体層が変質して形成される。また、障壁層
が一旦形成された後、物理的ダメージを受けた障壁層の
表面は除去され、平坦化される。
壁層は超伝導体層が変質して形成される。また、障壁層
が一旦形成された後、物理的ダメージを受けた障壁層の
表面は除去され、平坦化される。
【００２３】このため、従来のように薄い障壁層に亀裂
やピンホールといった欠陥は生じなくなり、形成される
接合の機能は十分に発揮されるようになる。また、高価
な装置を必要とすることなく、しかも、高度な技術を用
いないで障壁型電子素子を実現することが可能になる。
やピンホールといった欠陥は生じなくなり、形成される
接合の機能は十分に発揮されるようになる。また、高価
な装置を必要とすることなく、しかも、高度な技術を用
いないで障壁型電子素子を実現することが可能になる。
【図１】本発明の第１の実施例による超伝導体を用いた
障壁型電子素子の製造方法を示す工程断面図である。
障壁型電子素子の製造方法を示す工程断面図である。
【図２】多結晶構造の超伝導体を用いて形成された障壁
型電子素子の構造を示す断面図である。
型電子素子の構造を示す断面図である。
【図３】２つの超伝導体に挟まれる障壁層に金属または
半導体を用いた場合の電流電圧特性を示すグラフである
。
半導体を用いた場合の電流電圧特性を示すグラフである
。
【図４】本発明の第２の実施例による超伝導体を用いた
障壁型電子素子の製造方法を示す工程断面図である。
障壁型電子素子の製造方法を示す工程断面図である。
１…基板
２…第１のＹＢａＣｕＯ酸化物超伝導体薄膜３…障壁層
Claims (9)
- 【請求項１】 第１の超伝導層を形成し、この第１の
超伝導層の表面にイオン注入法により所定の元素を添加
し、熱処理を加えて前記元素を前記第１の超伝導層内部
に拡散させて前記第１の超伝導層の表層部に障壁層を形
成し、この障壁層の表面を所定の厚さだけ除去し、除去
後のこの障壁層上に第２の超伝導層を形成することを特
徴とする障壁型電子素子の製造方法。 - 【請求項２】 第１の超伝導層を形成し、この第１の
超伝導層の表面に所定の元素を含む気体を接触させ、熱
処理を加えて前記元素を前記第１の超伝導層内部に拡散
させて前記第１の超伝導層の表層部に障壁層を形成し、
この障壁層の表面を所定の厚さだけ除去し、除去後のこ
の障壁層上に第２の超伝導層を形成することを特徴とす
る障壁型電子素子の製造方法。 - 【請求項３】 第１の超伝導層を形成し、この第１の
超伝導層上に所定の元素を含む元素添加層を形成し、熱
処理を加えて前記元素を前記第１の超伝導層内部に拡散
させて前記第１の超伝導層の表層部に障壁層を形成し、
拡散されずに前記第１の超伝導層上に残った前記元素添
加層を除去し、露出した前記障壁層上に第２の超伝導層
を形成することを特徴とする障壁型電子素子の製造方法
。 - 【請求項４】 第１の超伝導層は多結晶構造に形成す
ることを特徴とする請求項１または請求項２または請求
項３記載の障壁型電子素子の製造方法。 - 【請求項５】 元素添加層はスパッタリング法または
真空蒸着法により形成することを特徴とする請求項３ま
たは請求項４記載の障壁型電子素子の製造方法。 - 【請求項６】 超伝導層を形成し、この超伝導層の表
面にイオン注入法により所定の元素を添加し、熱処理を
加えて前記元素を前記超伝導層内部に拡散させて前記超
伝導層の表層部に障壁層を形成し、この障壁層の表面を
所定の厚さだけ除去し、除去後のこの障壁層上に常伝導
層を形成することを特徴とする障壁型電子素子の製造方
法。 - 【請求項７】 超伝導層を形成し、この超伝導層の表
面に所定の元素を含む気体を接触させ、熱処理を加えて
前記元素を前記超伝導層内部に拡散させて前記超伝導層
の表層部に障壁層を形成し、この障壁層の表面を所定の
厚さだけ除去し、除去後のこの障壁層上に常伝導層を形
成することを特徴とする障壁型電子素子の製造方法。 - 【請求項８】 超伝導層を形成し、この超伝導層上に
所定の元素を含む元素添加層を形成し、熱処理を加えて
前記元素を前記超伝導層内部に拡散させて前記超伝導層
の表層部に障壁層を形成し、拡散されずに前記超伝導層
上に残った前記元素添加層を除去し、露出した前記障壁
層上に常伝導層を形成することを特徴とする障壁型電子
素子の製造方法。 - 【請求項９】 超伝導層は多結晶構造に形成すること
を特徴とする請求項６または請求項７または請求項８記
載の障壁型電子素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3083972A JPH04317381A (ja) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | 障壁型電子素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3083972A JPH04317381A (ja) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | 障壁型電子素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04317381A true JPH04317381A (ja) | 1992-11-09 |
Family
ID=13817457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3083972A Pending JPH04317381A (ja) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | 障壁型電子素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04317381A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6541789B1 (en) | 1998-09-01 | 2003-04-01 | Nec Corporation | High temperature superconductor Josephson junction element and manufacturing method for the same |
-
1991
- 1991-04-16 JP JP3083972A patent/JPH04317381A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6541789B1 (en) | 1998-09-01 | 2003-04-01 | Nec Corporation | High temperature superconductor Josephson junction element and manufacturing method for the same |
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