JPH0545075B2 - - Google Patents

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JPH0545075B2
JPH0545075B2 JP61077005A JP7700586A JPH0545075B2 JP H0545075 B2 JPH0545075 B2 JP H0545075B2 JP 61077005 A JP61077005 A JP 61077005A JP 7700586 A JP7700586 A JP 7700586A JP H0545075 B2 JPH0545075 B2 JP H0545075B2
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JP
Japan
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superconducting
signal line
signal
circuit
line
Prior art date
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JP61077005A
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English (en)
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JPS62232981A (ja
Inventor
Yoshifusa Wada
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N69/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one superconducting element covered by group H10N60/00

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  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はジヨセフソン接合装置に関し、特にジ
ヨセフソン論理回路やジヨセフソン記憶回路とし
て用いられるジヨセフソン接合装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、ジヨセフソン論理回路やジヨセフソン記
憶回路として用いられるジヨセフソン接合装置
は、1枚の接地板上の同一平面上に配置されてい
た。
その具体例を記載した文献には、(イ)1980年3月
発行のアイビーエム・ジヤーナル・オブ・リサー
チ・アンド・デイベロツプメント(IBM
Journal of Research and Development)第24
巻、第2号、第155頁、(ロ)1983年5月発行のアイ
イーイーイー・エレクトロン・デバイス・レター
ズ(IEEE Electron Device Letters)第EDL−
4巻、第5号、第150頁、(ハ)1979年10月発行のア
イイーイーイー・ジヤーナル・オブ・ソリツド・
ステイト・サーキツト(IEEE Journal of Solid
−State Circuits)第SC−14巻、第5号、第794
頁等がある。
これらの記憶回路は、一平面上に配置されいる
ため、各記憶セルを選択・駆動する信号線は、行
方向もしくは列方向の各記憶セルを駆動した後、
それぞれ折返されて各信号線の駆動回路の他端に
接続されいた。即ち各信号線は記憶セルのゲート
回路を駆動した後記憶ループの外側もしくはその
上側や下側を通つて駆動回路へ戻されていた。一
方、従来ジヨセフソン接合装置を積み重ねて3次
元的に配置することは、特開昭53−50986号公報
によつて示されていた。しかしながらジヨセフソ
ン回路装置の具体的配置に関しては、全く示され
ていない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来のジヨセフソン接合装置は、各信
号線の戻り線を設けるための余分の面積を必要と
し装置全体の寸法が大きくなつていた。
又、装置の全体寸法を増大させないことを目的
として、回路パターンの上側もしくは下側に戻り
線を設ける場合には、回路の構造を複雑にし、製
造程数を増大させた。従つて、従来の装置は、戻
り線パターンが設けられたことによるパターン段
差の問題や、工程数の増大による製造歩留りの低
下をまねくという問題があつた。
一方、回路の動作に関しては、従来のジヨセフ
ソン接合装置は戻り線を信号が伝搬する戻り線信
号伝送時間を必要とするため回路装置全体の動作
の高速化が制約されていた。さらに、戻り線を設
けるための回路面積の増大も動作速度を遅らせる
ため、一層回路の高速動作が因難になつていた。
本発明の目的は、集積度及び動作速度の改善さ
れた3次元的に配置されたジヨセフソン接合装置
を提供することにある。本発明の他の目的は、構
造が簡単で製造歩留り及び信頼性の向上した3次
元元的に配置されたジヨセフソン接合装置を提供
することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のジヨセフソン接合装置は、第1の超伝
導性接地板の一主表面上に絶縁層を介して配置さ
れた第1の複数の負荷回路を駆動する第1の超伝
導性信号線と、第2の超伝導性接地板の一主表面
上に他の絶縁層を介して配置された第2の複数の
負荷回路を駆動する第2の超伝導性信号線と、前
記第1、第2の超伝導性信号線に駆動信号を供給
するジヨセフソン接合を含む駆動回路とが、前記
第1または第2の超伝導性接地板のいずれか一方
に設けられた貫通孔内を通る結合線で結ばれて閉
ループを構成し、前記第1の超伝導性信号線また
は前記第2の超伝導性信号線のいずれか一方を信
号の往路とし他方を信号の復路としたというもの
である。
〔作用〕
ジヨセフソン接合を含む駆動回路により発生さ
れる駆動信号は、まず例えば第1の超伝導性信号
線に接続されている複数の負荷回路を順次駆動す
る。その後、駆動信号は第1又は第2の超伝導性
接地板を貫いて設けられた結合線を経て第2の超
伝導性信号線へ伝送され、同様にして第2の超伝
導性信号線に接続されている複数の負荷回路を駆
動したのち再度第1又は第2の超伝導接地板を貫
いて駆動回路の他端に戻される。ここで第2の超
伝導性信号線はその終端が駆動回路の近傍に来る
ように配置される。即ちこの場合、第1の超伝導
性信号線が信号の往路となり、第2の超伝導性信
号線が信号の復路となる。
以上説明した様に、本発明の装置においては、
各伝送線路の信号線は戻り線を特に設ける必要は
ない。何となれば、各信号電流の戻り電流は、影
像電流として第1および第2の超伝導性接地板上
を流れるからである。なお、第1および第2の超
伝導性接地板は、各超伝導性信号線の始端と終端
の近傍で接続して置けばよい。
従つて、信号の伝送時間が戻り線のある従来の
およそ半分となり、動作速度を速くすることがで
きる。又、戻り線の配置が不要になつたため、回
路面積が小さくなり、回路の高集積化が行える。
更に、戻り線が別途配線層に設けられている従来
例に比べると、その配線層が不要であるので構造
簡単になり製造工程が削減され歩留りが高くな
る。
〔実施例〕
次に本発明の実施例について図面を参照して説
明する。
第1図は本発明の一実施例の概略を説明するた
めの斜視模式図である。
この実施例は第1の超伝導性接地板1の一主表
面上に絶縁層を介して配置された第1の複数の負
荷回路5−1a〜5−1dを駆動する第1の超伝
導性信号線4−1と、第2の超伝導性接地板2の
一主表面上に他の絶縁層を介して配置された第2
の複数の負荷回路7−1a〜7−1dを駆動する
第2の超伝導性信号線6−2と、第1、第2の超
伝導性信号線6−1,6−2に駆動信号を供給す
るジヨセフソン接合を含む駆動回路3−1とが、
第2の超伝導性接地板に設けられた貫通孔内を通
る接合線9−1,8−1で結ばれて閉ループを構
成し、第1の超伝導性信号線4−1および第2の
超伝導性信号線6−1のうち前者を信号の往路と
し後者を信号の復路としたというものである。
なお、図には駆動回路3−2を含む同様の回路
がもう一つ示されているが、その数は任意であ
る。たとえば1Kビツトメモリを32×32のマトリ
ツクスで構成する時には、少くとも32組、場合に
より64組の駆動回路と超伝導性信号線を設ければ
よい。この場合、各超伝導性信号線が駆動する負
荷回路は記憶セルとなる。
第2図は本発明のジヨセフソン・チツプの主要
部の断面図である。図に於て、厚さ方向(高さ向
そ同義)の寸法は図を見易くするために拡大して
示してある。第1の超伝導性信号線4−1、負荷
回路5−1a〜5−1d及び駆動回路4−1とからなる
第1の回路群は基板10上にスパツタ等によつて
成膜された厚さ300nm程度のニオブ等の超伝導
体からなる第1の超伝導性接地板1上に厚さ100
〜200nmの絶縁層41を介して配置される。第
1の回路群上に厚さ数μm〜10μm程度のSiO、
SiO2等の絶縁体からなる絶縁層42をスパツタ
もしくは蒸着等により形成した後厚さ300nm程
度のニオブ等の超伝導体からなる第2の超伝導性
接地板2をスパツタ等によつて形成する。第2の
超伝導性信号線6−1、負荷回路7−1a〜7−1d
らなる第2の回路群は第2の超伝導性接地板2上
に厚さ100〜200nmの絶縁層43を介して配置さ
れる。第1の回路群において信号の影像電流は第
1の超伝導性接地板1の表面を流れ、第2の回路
群において信号の影像電流は、第2の超伝導性接
地板2の表面を流れる様に、第1の回路群と第2
の超伝導性接地板2との間隔が設定されている。
第1の回路群中の厚さ300nm程度のニオブ等の
超伝導体からなる対向電極11、ジヨセフソン接
合12、厚さ200nm程度のニオブ等の超伝導体
からなる基部電極13からなる駆動回路3−1
発生された駆動信号は、配線21→22→23→
24へとコンタクト31〜33を介して伝送され
る。第1の超伝導性信号線の終端は数マイクロメ
ータ角の超伝導体柱等からなる結合線8−1によ
り第2の超伝導性信号線の始端に接続される。従
つて、駆動信号は第1の回路群から第2の回路群
へ伝送され、再び信号の復路を形成する配線25
→26→27→28へとコンタクト34〜36を
介して伝送される。第2の超伝導性信号線の終端
は、結合線9−1により第1の回路群の配線29
へ接続され、配線29はコンタクト37を介して
駆動回路3−1の他端である対向電極11へ接続
されている。第2の回路群を形成する場合、配
線、コンタクト、絶縁層等は第1の回路群に準じ
る。以上のように、信号は第1の回路群と第2の
回路群を貫ぬいて閉ループをなして流れることが
でき、信号線の戻り線は特に必要がない。なお、
高速信号の伝送を波形歪を縮小にして行うため
に、信号電流の影像電流が流れる第1おおよび第
2の超伝導性接地板1,2が結合線8−1,8−2
の近傍で連続するように、両接地板を接続した場
合を図示した。
なお、第1の回路群の最上部のパターンと第2
の超伝導性板2との間隔は、第1の回路群を流れ
る信号が第2の超伝導性接地板2上に作る影像電
流が回路動作に影響しないように設定される。第
1の回路群と第2の接地板の間隔は、従来知られ
ている回路群のパターン厚1〜2μmの回路に対
して、10μm前後必要である。さらに結合線8−
,9−1を通すために第2の超伝導性接地板2に
設けられる貫通孔は配線中の信号の伝搬に影響を
及ぼさないように設定される。次に、配線21〜
29の幅寸法は伝送線路の特性インピーダンスを
考慮して設定される。この特性インピーダンスは
駆動回路の出力仕様に依存する。具体的には配線
の幅が数マイクロメータ程度となるように各回路
定数が設定される。
第2図において、配線21〜29の構造と配置
は、模式的に示してある。実際の回路における超
伝導性伝送線路の構造は、ジヨセフソン接合等を
含んだ複雑な構造となる。又駆動回路から出た駆
動信号が第1の超伝導性信号線から第2の超伝導
性信号線を経て駆動回路へ戻つてくる場合につい
て説明したが、第2から第1へと信号が流れるよ
うにしてもよいのは明白なことである。以上の実
施例において、回路群は2層に重ねて配置されて
いたが、回路群を3層以上に重ねるようにしても
よいことも改めて説明するまでもない。なお、本
発明を記憶回路に適用した場合、信号線と直交す
る方向の信号線には戻り線が必要となるが、その
場合には信号線22〜24、コンタクト31〜3
3と直交する方向の信号線の終端を抵抗等を介し
て接地する回路方式で駆動すればよい。回路群を
4層に重ねて本発明を実施すると、行と列両方向
の信号線の戻り線が不要となることも明らかであ
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、超伝導性伝送線
路で3次元的な閉ループを構造することにより、
信号線に戻り線が不要となり、ジヨセフソン接合
装置の集積度及び動作速度が向上する効果があ
る。更に、構造が簡単となるので製造歩留り及び
信頼性が向上する効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の概略を説明するた
めの斜視模式図、第2図は本発明の一実施例のジ
ヨセフソン・チツプの主要部の断面図である。 1……第1の超伝導性接地板、2……第2の超
伝導性接地板、3−1,3−2……駆動回路、4−
,4−2……第1の超伝導性信号線、5−1a〜5
1d,5−2a〜5−2d……負荷回路、6−1,6−
……第2の超伝導性信号線、8−1,8−2,9
1,9−2……結合線、10……基板、13……
対向電極、12……ジヨフセソン接合、13……
基部電極、21〜29……配線、31〜37……
コントクト、41〜43……絶縁層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 第1の超伝導性接地板の一主表面上に絶縁層
    を介して配置された第1の複数の負荷回路を駆動
    する第1の超伝導性信号線と、第2の超伝導性接
    地板の一主表面上に他の絶縁層を介して配置され
    た第2の複数の負荷回路を駆動する第2の超伝導
    性信号線と、前記第1、第2の超伝導性信号線に
    駆動信号を供給するジヨセフソン接合を含む駆動
    回路とが、前記第1または第2の超伝導性接地板
    のいずれか一方に設けられた貫通孔内を通る結合
    線で結ばれて閉ループを構成し、前記第1の超伝
    導性信号線または前記第2の超伝導性信号線のい
    づれか一方を信号の往路とし他方を信号の復路と
    したことを特徴とするジヨセフソン接合装置。
JP61077005A 1986-04-02 1986-04-02 ジヨセフソン接合装置 Granted JPS62232981A (ja)

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JP61077005A JPS62232981A (ja) 1986-04-02 1986-04-02 ジヨセフソン接合装置

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JPS62232981A JPS62232981A (ja) 1987-10-13
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5845194B2 (ja) * 1980-07-11 1983-10-07 日本電信電話株式会社 超伝導集積回路およびその製法
JPS58147181A (ja) * 1982-02-26 1983-09-01 Fujitsu Ltd ジヨセフソン集積回路装置

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