JPH0652681B2 - 超伝導回路用抵抗体の製造方法 - Google Patents
超伝導回路用抵抗体の製造方法Info
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- JPH0652681B2 JPH0652681B2 JP59103270A JP10327084A JPH0652681B2 JP H0652681 B2 JPH0652681 B2 JP H0652681B2 JP 59103270 A JP59103270 A JP 59103270A JP 10327084 A JP10327084 A JP 10327084A JP H0652681 B2 JPH0652681 B2 JP H0652681B2
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Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、超伝導回路における小型で、広い抵抗値の
制御範囲を持つ抵抗体の製造方法に関するものである。
制御範囲を持つ抵抗体の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕 近年、超伝導現象を利用した電子デバイスが注目されて
いる。なかでも、ジョセフソン素子は、低消費電力で、
高速のスイッチング動作が可能であるため、超高速コン
ピュータへの応用を目ざした研究が進められている。
いる。なかでも、ジョセフソン素子は、低消費電力で、
高速のスイッチング動作が可能であるため、超高速コン
ピュータへの応用を目ざした研究が進められている。
従来、このような超伝導現象を利用した論理回路に用い
る抵抗体としては、Ａｕ−Ｉｎ合金薄膜，Ｍｏ薄膜など
が使用されてきた。ところが、これらの抵抗体は、すべ
て薄膜の比抵抗値を直接用いているため、抵抗値の異な
る抵抗体を同時に作成することが必要な集積回路プロセ
スにおいては、多大な面積を占めることになる。通常こ
のような抵抗体の膜厚は、約１００ｎｍが用いられ、面
積抵抗率（比抵抗を膜厚で割ったもの）が１Ω前後で使
用されている。実際、このような抵抗体を用いて、最小
抵抗値を１Ωで設計した場合、高抵抗値（例えば５０
Ω）を実現しようとすると、第４図のように抵抗体１が
長い形状になり、その先端に超伝導体層２を取り付ける
と、全体として面積がかなり大きくなる。これは、高集
積化の障害となる。また、このような抵抗体１の比抵抗
は、物質固有の決まった範囲の値にしか設定できない点
も問題である。
る抵抗体としては、Ａｕ−Ｉｎ合金薄膜，Ｍｏ薄膜など
が使用されてきた。ところが、これらの抵抗体は、すべ
て薄膜の比抵抗値を直接用いているため、抵抗値の異な
る抵抗体を同時に作成することが必要な集積回路プロセ
スにおいては、多大な面積を占めることになる。通常こ
のような抵抗体の膜厚は、約１００ｎｍが用いられ、面
積抵抗率（比抵抗を膜厚で割ったもの）が１Ω前後で使
用されている。実際、このような抵抗体を用いて、最小
抵抗値を１Ωで設計した場合、高抵抗値（例えば５０
Ω）を実現しようとすると、第４図のように抵抗体１が
長い形状になり、その先端に超伝導体層２を取り付ける
と、全体として面積がかなり大きくなる。これは、高集
積化の障害となる。また、このような抵抗体１の比抵抗
は、物質固有の決まった範囲の値にしか設定できない点
も問題である。
この発明は、上記の点にかんがみてなされたもので、従
来の抵抗体の欠点を解消し、抵抗値の広い設定範囲が得
られ、かつ小型化の可能な超伝導回路用抵抗体の製造方
法を提供するものである。
来の抵抗体の欠点を解消し、抵抗値の広い設定範囲が得
られ、かつ小型化の可能な超伝導回路用抵抗体の製造方
法を提供するものである。
以下、この発明について説明する。
第１図，第２図はこの発明の一実施例を示す側面図で、
１１は超伝導体層、１２は非晶質の半導体層、１３は非
超伝導金属層、１４は超伝導体層、１５は基板で、２つ
の超伝導体層１１，１４の間に半導体層１２と非超伝導
金属層１３が挟まれた構造をしている。なお、第２図に
おいては半導体層１２，非超伝導金属層１３の配置が第
１図のもとに比べて逆になっている。
１１は超伝導体層、１２は非晶質の半導体層、１３は非
超伝導金属層、１４は超伝導体層、１５は基板で、２つ
の超伝導体層１１，１４の間に半導体層１２と非超伝導
金属層１３が挟まれた構造をしている。なお、第２図に
おいては半導体層１２，非超伝導金属層１３の配置が第
１図のもとに比べて逆になっている。
このような構造を持つ抵抗体について、その動作の基本
となる事柄は、第１にジョセフソン素子に、その超伝導
臨界電流以上に電流を流した時に現われるトンネル抵抗
であり（ただし、通常ギャップ電圧以下の電圧で、抵抗
値が激減する非直線性がある）、第２に超伝導体層１
１，１４間に非超伝導金属層１３を置いた時に示す抵抗
値である。ただし、一般の金属の示す比抵抗では実用的
な大きさ（数μｍ角）で、求める抵抗値（例えば数百
Ω）を実現できない。
となる事柄は、第１にジョセフソン素子に、その超伝導
臨界電流以上に電流を流した時に現われるトンネル抵抗
であり（ただし、通常ギャップ電圧以下の電圧で、抵抗
値が激減する非直線性がある）、第２に超伝導体層１
１，１４間に非超伝導金属層１３を置いた時に示す抵抗
値である。ただし、一般の金属の示す比抵抗では実用的
な大きさ（数μｍ角）で、求める抵抗値（例えば数百
Ω）を実現できない。
次に、要求される抵抗体の構造を実現するこの発明の製
造方法の一実施例について説明する。
造方法の一実施例について説明する。
基板１５上に形成した超伝導体層１１上に半導体（Ｓ
ｉ，Ｇｅ，ＧａＡｓ，ＩｎＳｂ，ＩｎＰ等）薄膜による
厚さ１００Å前後の半導体層１２と、使用温度（例え
ば、４．２。Ｋ）での非超伝導金属（Ｍｏ，Ｉｎ，Ａ
ｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｗ等）による厚さ数百Åの薄膜の非超
伝導金属層１３の２層を順次真空蒸着，スパッタにより
できるだけ低い体積速度で作成する。さらに、非超伝導
金属層１３上に超伝導体層１４を同様にして形成する。
このように、真空蒸着，スパッタにより超伝導体層１１
上に形成された半導体層１２は非晶質となる。
ｉ，Ｇｅ，ＧａＡｓ，ＩｎＳｂ，ＩｎＰ等）薄膜による
厚さ１００Å前後の半導体層１２と、使用温度（例え
ば、４．２。Ｋ）での非超伝導金属（Ｍｏ，Ｉｎ，Ａ
ｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｗ等）による厚さ数百Åの薄膜の非超
伝導金属層１３の２層を順次真空蒸着，スパッタにより
できるだけ低い体積速度で作成する。さらに、非超伝導
金属層１３上に超伝導体層１４を同様にして形成する。
このように、真空蒸着，スパッタにより超伝導体層１１
上に形成された半導体層１２は非晶質となる。
すなわち、半導体層１２を結晶として堆積させるために
は、下地となる基板１５の格子定数が成長させたい半導
体層１２の格子定数とほぼ一致していなくてはならな
い。しかし、この発明の抵抗体の製造方法においては、
超伝導体層１１または非超伝導金属層１３の上に半導体
層１２を堆積させるが、これらの結晶性は低く、格子定
数は半導体層１２の格子定数と全く異なるため堆積され
た半導体層１２は結晶にならず、非晶質となる。
は、下地となる基板１５の格子定数が成長させたい半導
体層１２の格子定数とほぼ一致していなくてはならな
い。しかし、この発明の抵抗体の製造方法においては、
超伝導体層１１または非超伝導金属層１３の上に半導体
層１２を堆積させるが、これらの結晶性は低く、格子定
数は半導体層１２の格子定数と全く異なるため堆積され
た半導体層１２は結晶にならず、非晶質となる。
これら半導体層１２と非超伝導金属層１３の役割を次に
示す。半導体層１２は、抵抗値の制御に用いている。こ
の発明の抵抗体の製造方法では、その抵抗値は膜厚によ
って制御される。この制御性を向上させるためには、膜
厚が厚い方がよい。その点、半導体を用いることによ
り、絶縁体を用いた場合より厚くすることができる。ま
た、半導体をトンネリング障壁として使うことにより、
ギャップ電圧以下の非直線性を緩和することができる。
示す。半導体層１２は、抵抗値の制御に用いている。こ
の発明の抵抗体の製造方法では、その抵抗値は膜厚によ
って制御される。この制御性を向上させるためには、膜
厚が厚い方がよい。その点、半導体を用いることによ
り、絶縁体を用いた場合より厚くすることができる。ま
た、半導体をトンネリング障壁として使うことにより、
ギャップ電圧以下の非直線性を緩和することができる。
次に、非超伝導金属層１３は、半導体層１２のみでは必
ず生じるジョセフソン効果による超伝導電流を消化する
ために、少なくとも超伝導体層１１，１４のコヒーレン
ス長より厚いものを用いる。この非超伝導金属層１３に
よる抵抗は、半導体層１２のトンネル抵抗よりはるかに
小さく、無視できる。
ず生じるジョセフソン効果による超伝導電流を消化する
ために、少なくとも超伝導体層１１，１４のコヒーレン
ス長より厚いものを用いる。この非超伝導金属層１３に
よる抵抗は、半導体層１２のトンネル抵抗よりはるかに
小さく、無視できる。
第３図のように、さらに、非超伝導金属層１３を追加す
ることにより、完全に非直線性をなくすことができる。
ることにより、完全に非直線性をなくすことができる。
この発明の抵抗体の形状は、フォトリソグラフィにより
マスクを形成し、化学エッチンングあるいはドライエッ
チングすることにより形成される。これにより、数μｍ
角の大きさで、任意の抵抗値を実現できる。
マスクを形成し、化学エッチンングあるいはドライエッ
チングすることにより形成される。これにより、数μｍ
角の大きさで、任意の抵抗値を実現できる。
以上説明したように、この発明は、２つの超伝導体層の
間に、少なくとも超伝導体層のコヒーレンス長より厚い
非超伝導金属層と非晶質の半導体層の２層を挟んで抵抗
体を真空蒸着またはスパッタにより形成するようにした
ので、超伝導回路において、小型で、制御範囲の広い優
れた抵抗体を得ることが可能となり、しかも、非晶質の
半導体層の中では多数の欠陥順位が存在するので、レゾ
ナンストンネリングと呼ばれる現象により、電圧電流特
性の上に現われる非線形な部分が大幅に緩和される。し
たがって、この発明は、超伝導集積回路等に貢献するこ
と大なる利点がある。
間に、少なくとも超伝導体層のコヒーレンス長より厚い
非超伝導金属層と非晶質の半導体層の２層を挟んで抵抗
体を真空蒸着またはスパッタにより形成するようにした
ので、超伝導回路において、小型で、制御範囲の広い優
れた抵抗体を得ることが可能となり、しかも、非晶質の
半導体層の中では多数の欠陥順位が存在するので、レゾ
ナンストンネリングと呼ばれる現象により、電圧電流特
性の上に現われる非線形な部分が大幅に緩和される。し
たがって、この発明は、超伝導集積回路等に貢献するこ
と大なる利点がある。
第１図，第２図，第３図はそれぞれにこの発明の製造方
法で製造された抵抗体を示す側面図、第４図は超伝導現
象を利用した論理回路に用いる従来の抵抗体の一例を示
す平面図である。 図中、１１は超伝導体層、１２は非晶質の半導体層、１
３は非超伝導金属層、１４は超伝導体層、１５は基板で
ある。
法で製造された抵抗体を示す側面図、第４図は超伝導現
象を利用した論理回路に用いる従来の抵抗体の一例を示
す平面図である。 図中、１１は超伝導体層、１２は非晶質の半導体層、１
３は非超伝導金属層、１４は超伝導体層、１５は基板で
ある。
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に形成した超伝導体層上に半導体層
または非超伝導金属層のいずれか一方を真空蒸着または
スパッタにより形成し、その上に前記半導体層または非
超伝導金属層の他方の真空蒸着またはスパッタにより形
成し、その上に超伝導体層を形成して、２つの超伝導体
層の間に少なくとも前記超伝導体層のコヒーレンス長よ
り厚い非超伝導金属層と非晶質の半導体層の２層を挟ん
だ構成の抵抗体を得ることを特徴とする超伝導回路用抵
抗体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59103270A JPH0652681B2 (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 超伝導回路用抵抗体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59103270A JPH0652681B2 (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 超伝導回路用抵抗体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60246601A JPS60246601A (ja) | 1985-12-06 |
| JPH0652681B2 true JPH0652681B2 (ja) | 1994-07-06 |
Family
ID=14349713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59103270A Expired - Lifetime JPH0652681B2 (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 超伝導回路用抵抗体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0652681B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6474770A (en) * | 1987-09-17 | 1989-03-20 | Fujitsu Ltd | Structure of contact between superconductive film and normal conductive film |
| US10936756B2 (en) * | 2017-01-20 | 2021-03-02 | Northrop Grumman Systems Corporation | Methodology for forming a resistive element in a superconducting structure |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5524416A (en) * | 1978-08-09 | 1980-02-21 | Agency Of Ind Science & Technol | Josephson junction element |
| JPS5957483A (ja) * | 1982-09-27 | 1984-04-03 | Mitsubishi Electric Corp | ジヨセフソン素子回路 |
-
1984
- 1984-05-22 JP JP59103270A patent/JPH0652681B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60246601A (ja) | 1985-12-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |