JPH07297459A - 準平面型ジョセフソン接合の製造方法 - Google Patents
準平面型ジョセフソン接合の製造方法Info
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- JPH07297459A JPH07297459A JP7080494A JP8049495A JPH07297459A JP H07297459 A JPH07297459 A JP H07297459A JP 7080494 A JP7080494 A JP 7080494A JP 8049495 A JP8049495 A JP 8049495A JP H07297459 A JPH07297459 A JP H07297459A
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- focused ion
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Abstract
できる準平面型ジョセフソン接合の製造方法を提供す
る。 【構成】 例えばブリッジ素材そのものをイオン化し
て集束イオンビームを作り、これをあるエネルギ以下に
減速したイオンビ−ムB1として照射すると、そのイオ
ンはその照射位置に蒸着して膜40を作る。一方、同じ
集束イオンビームを加速し、より高エネルギとしたイオ
ンビ−ムB2を既に蒸着しているブリッジ素材の膜40
に照射すれば、その膜はスパッタによってエッチングさ
れる。そして、これらの工程を適当に組み合わせ、必要
に応じて反復すれば、接合の臨界電流値を支配する、マ
イクロブリッジの幅ないしは厚さを可逆的に調整するこ
とができる。
Description
方法に関し、更に詳しくは、マイクロブリッジ構造の準
平面型ジョセフソン接合の製造方法に関する。
るジョセフソン接合を利用した各種素子の製造に利用す
ることができる。
あるが、このうち、準平面型のマイクロブリッジ構造の
ものを第3図に示す。基板10上に形成された第1の超
電導膜1の上方に、絶縁層3を介して第2の超電導膜2
の端面部が乗り上げるように積層形成されている。そし
て、この端面部の上方に、第1と第2の超電導膜1と2
の双方にまたがるよう、マイクロブリッジ4が形成され
ている。このマイクロブリッジ4の材質としてはNb等
の超電導体、あるいは近接効果を利用したSNS構造の
ものではAu等の常電導体を用いることもある。
造では、素子動作を安定化するために微小とする必要の
あるブリッジ長が、比較的制御の容易な絶縁層3の膜厚
によって決定される関係上、平面上での微細加工に頼る
平面型のマイクロブリッジ構造等に比して有利である。
セフソン接合(以下、準平面型ジョセフソン接合と称す
る)におけるマイクロブリッジ4は、従来、第1と第2
の超電導膜1と2の表面上にブリッジ素材を真空蒸着さ
せ、次いでレジストを塗布した後、電子ビーム露光と現
像によって所望の微小な幅の形状にパターニングして形
成している。その後、陽極酸化法によって接合の臨界電
流値の調整を行っている。
ジョセフソン接合のマイクロブリッジの従来の製造方法
では、電子ビーム露光装置によってサブミクロンオーダ
ーの微細加工を行う必要があるうえに、陽極酸化法によ
る臨界電流値の調整は、再現性に乏しく、かつ、不可逆
的な反応であるために、酸化させすぎたときにはその接
合は使用できない。従って、ある一定の臨界電流値の接
合を複数個製作することは困難であるとともに、歩留り
の点でも問題がある。
セフソン接合のマイクロブリッジを、第2図に例示する
ような減速機能を備えた集束イオンビーム装置を用い
て、第1図(a)に示すように、200eV以下に減速
した集束イオンビームB1 によりブリッジ素材40を蒸
着する工程(A)、又はかかる工程(A)と、同図
(b)に示すように、同じ集束イオンビーム装置から
の、ビームB1 より高エネルギの集束イオンビームB2
によって、既に蒸着されているブリッジ素材40をエッ
チングする工程とを組み合わせることによって得ること
を特徴としている。
束イオンビームを作り、これをあるエネルギ以下に減速
して照射すると、そのイオンはその照射位置に蒸着して
膜を作る。
ルギにして既に蒸着しているブリッジ素材の膜に照射す
れば、その膜はスパッタによってエッチングされる。
まり、同じ集束イオンビーム装置で作った集束イオンビ
ームを用いて、そのエネルギを適宜に変更することでブ
リッジ素材の蒸着とエッチングが可能であり、これを適
当に組み合わせ、必要に応じて反復すれば、接合の臨界
電流値を支配する、マイクロブリッジの幅ないしは厚さ
を可逆的に調整することができる。
で、第2図はその工程に用いられる減速機能を備えた集
束イオンビーム装置の構成例の説明図である。
パッタ蒸着およびフォトリソグラフィ等によって所定パ
ターンの第1の超電導膜1を形成し、次いで、その上に
絶縁層3と、更にその上に第2の超電導膜2を同じくス
パッタ蒸着によって形成した後、同様にフォトリソグラ
フィによってパターニングしておく。なお、第1、第2
の超電導膜1,2としてはNb等を、また、絶縁層3と
してはNb2 O5 等を用いることができる。
がるマイクロブリッジ4を作成するが、この作成は基板
10を第2図に例示する減速機能付の集束イオンビーム
装置のサンプルステージ17上に装着して行われる。
は、チャンバ(図示せず)内に液体金属イオン源11、
引出し電極12、静電型レンズ13aおよび13b、マ
スフィルタ14、偏向電極15、減速電極16、および
サンプルステージ17等を設けるとともに、イオンに加
速エネルギを与える加速電源18と、イオン源11と引
出し電極12間に電位差を与える引出し電源19、およ
び、イオンに減速エネルギを与える減速電源20を備え
ている。この構成により、イオン源11から引出された
イオンビームBは静電型レンズ13a,13bで集束さ
れると同時に、マスフィルタ14で所望イオンのみが選
別されてサンプルステージ17に導かれるが、この集束
イオンビームBがサンプルステージ17に到達するとき
のエネルギは、加速電源18と減速電源20との出力電
圧差に等しいものとなる。すなわち、減速電源20の出
力調整により、原理的には0〜加速電源18出力までの
間で連続的に集束イオンビームBのエネルギを変化させ
ることができる。
17に基板10を装着し、例えばNbのマイクロブリッ
ジを作成する場合、チャンバ内を真空引きし、イオン源
11には例えばNb−Ni合金を封入し、Nb+ イオン
を基板10に導くようセッティングする。
ブリッジ素材40の形成を行う。すなわち、減速電源2
0の出力電圧を大きくして、Nb+ が第1、第2の超電
導膜1,2の表面に直接蒸着できる程度(200eV以
下程度)に減速した集束イオンビームB1 を発生させ
る。この集束イオンビームB1 を、マイクロブリッジを
形成すべき位置に照射しつつ、偏向電極15で適宜に走
査する。これにより、図示のようなNb蒸着膜(ブリッ
ジ素材40)が形成される。
望の接合臨界電流値が得られれば製造が完了したことに
なるが、通常は一度の蒸着でこのような理想的な状態と
はならず、従って、次に臨界電流値の調整工程を設け
る。
リッジによって接合電流値が所望値より大であれば以下
に示す既蒸着のブリッジ素材40のエッチングを、小で
あれば再度上述の蒸着を選択する。
(b)に示すように、集束イオンビーム装置の減速電源
20の出力電圧を蒸着時よりも下げ、より高エネルギの
集束イオンビームB2 を発生させて行われる。すなわち
基板10をサンプルステージ17に装着したままの状態
で、同じイオン源11からのイオンを高エネルギで基板
10に導くことにより、今度は既蒸着のブリッジ素材4
0をスパッタエッチングするわけである。ここで用いら
れるイオンは、蒸着工程と同じNb+ でもよいし、ある
いはこの例のようにNb−Ni合金をイオン源として用
いる場合には、マスフィルタ14のセッティングを変更
してNi+ を導くようにしてもよい。なお、このエッチ
ング時には、イオンビームの集束度を必要に応じて調整
し、照射位置でのスポット径を小さくすることができ
る。
界電流値が所望値よりも小さくなり過ぎた場合には、再
び前記した蒸着を行えばよい。つまり、臨界電流値が所
望値と一致するよう、ブリッジ素材の蒸着とそのエッチ
ングを適宜に反復すればよいわけで、いずれの工程も同
じ集束イオンビーム装置のサンプルステージ17上に基
板10を装着した状態で行うことができる。
例のように、素材そのもののイオンを照射するほか、素
材もしくはその化合物ガスの雰囲気下で、任意のイオン
からなる集束イオンビームを照射し、雰囲気ガスの分子
をそのイオンビームで付勢することによって目的位置に
蒸着させる、いわゆるイオンアシスト蒸着法を用いるこ
とができる。このイオンアシスト蒸着を用いてNb膜を
蒸着させるとき、雰囲気ガスとしてはNbの有機化合物
(例えば炭酸ニオブ)のガスを、また、イオンビームに
はGa+ 等を使用することができる。
イオンビームそのものでエッチングするほか、所定の雰
囲気ガスを介して集束イオンビームを照射し、雰囲気ガ
スの分子を付勢して目的位置に衝突させてエッチングす
る、いわゆるイオンアシストエッチング法を採用するこ
とができる。このときの雰囲気ガスとしては、Fもしく
はその化合物が考えられ、イオンとしてはGa+ 等の適
宜のものを使用できる。
ビーム蒸着もしくはイオンアシスト蒸着を、エッチング
法としてはイオンビーム(スパッタ)エッチングもしく
はイオンアシストエッチングを採用でき、これらを適宜
に組み合わせることができるが、いずれにしても、同じ
減速機能付きの集束イオンビーム装置のサンプルステー
ジ上に基板を載せた状態で、装置の条件を変更すること
でブリッジ素材の蒸着とそのエッチングを、必要に応じ
て適宜に反復的に選択実行できる。
Nb等の超電導体を用いたもののほか、PtやAu等の
常電導体をマイクロブリッジに用いたSNS構造のジョ
セフソン接合にも適用できることは勿論である。
減速機能付の集束イオンビーム装置により発生させた集
束イオンビームを用いて、ブリッジ素材の蒸着とそのエ
ッチングを行うことによって、ジョセフソン接合の臨界
電流値を可逆的に調整することが可能となり、ある一定
の臨界電流値を持つ接合を多数個製造することが可能と
なるとともに歩留りを向上させることができる。
法を用いる製法に比して、工程の簡略化が計れ、かつ、
製造の速度が増すので、コストダウンを達成できるばか
りでなく、ブリッジの作成〜調整を集束イオンビーム装
置のチャンバ内において一貫して行うので、大気からの
汚染を防ぐことができ、接合の信頼性が向上するという
効果もある更に、接合臨界電流値の調整は、主としてブ
リッジの幅と厚さの調整により行われることになるの
で、従来の陽極酸化法に比してより定量的な把握が可能
となり、再現性の点においても優れている。
ビーム装置の構成例の説明図である。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 第1の超電導膜の表面上に、絶縁層を介
して第2の超電導膜をその端面部が上記表面上に位置す
るよう積層形成した後、上記端面部において上記第1と
第2の超電導膜の双方にまたがるブリッジを形成するこ
とによりジョセフソン接合を得る方法において、 減速機能を有する集束イオンビーム装置からの200e
V以下に減速した集束イオンビームを用いて、上記ブリ
ッジの素材を蒸着する工程によって、上記ブリッジを形
成することを特徴とする準平面型ジョセフソン接合の製
造方法。 - 【請求項2】 第1の超電導膜の表面上に、絶縁層を介
して第2の超電導膜をその端面部が上記表面上に位置す
るよう積層形成した後、上記端面部において上記第1と
第2の超電導膜の双方にまたがるブリッジを形成するこ
とによりジョセフソン接合を得る方法において、 下記の(A)と(B)の工程の組み合わせによって、上
記ブリッジを形成することを特徴とする準平面型ジョセ
フソン接合の製造方法。 (A)減速機能を有する集束イオンビーム装置からの2
00eV以下に減速した集束イオンビームを用いて、上
記ブリッジの素材を蒸着する工程。 (B)上記(A)の工程と同じ集束イオンビーム装置か
らの、上記エネルギよりも高エネルギの集束イオンビー
ムを用いて、上記(A)の工程により蒸着されたブリッ
ジの素材をエッチングする工程。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7080494A JPH07297459A (ja) | 1995-04-05 | 1995-04-05 | 準平面型ジョセフソン接合の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7080494A JPH07297459A (ja) | 1995-04-05 | 1995-04-05 | 準平面型ジョセフソン接合の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63327344A Division JPH02172285A (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | 準平面型ジョセフソン接合の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07297459A true JPH07297459A (ja) | 1995-11-10 |
Family
ID=13719863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7080494A Pending JPH07297459A (ja) | 1995-04-05 | 1995-04-05 | 準平面型ジョセフソン接合の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07297459A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59147473A (ja) * | 1983-02-10 | 1984-08-23 | Rikagaku Kenkyusho | ジヨセフソン接合素子 |
| JPS60137012A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-20 | Ulvac Corp | イオンビ−ムエピタキシヤル成長装置 |
| JPS63170940A (ja) * | 1987-12-02 | 1988-07-14 | Hitachi Ltd | Ic素子の修正方法 |
-
1995
- 1995-04-05 JP JP7080494A patent/JPH07297459A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59147473A (ja) * | 1983-02-10 | 1984-08-23 | Rikagaku Kenkyusho | ジヨセフソン接合素子 |
| JPS60137012A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-20 | Ulvac Corp | イオンビ−ムエピタキシヤル成長装置 |
| JPS63170940A (ja) * | 1987-12-02 | 1988-07-14 | Hitachi Ltd | Ic素子の修正方法 |
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