JPS63265474A - 超伝導電子回路の作成法 - Google Patents
超伝導電子回路の作成法Info
- Publication number
- JPS63265474A JPS63265474A JP62100950A JP10095087A JPS63265474A JP S63265474 A JPS63265474 A JP S63265474A JP 62100950 A JP62100950 A JP 62100950A JP 10095087 A JP10095087 A JP 10095087A JP S63265474 A JPS63265474 A JP S63265474A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic
- superconducting
- thin layer
- electronic circuit
- composition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- 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
従来超伝導材料としてはニオブ系の合金材料が主流をな
しており、ジョセフソン素子などに使用されている。し
かし合金系の超伝導材料は転穆温、（−が低く、液体ヘ
リウムで冷却しなければならな′ｌｌ最近（Ｌａ−５ｒ
）、ＣｕＯ，、ＹＢａ、Ｃｕ３０．に代表される酸化物
超伝導体が高い超伝導転移温度を有することが発表され
ている。しかしこれら超伝導酸化物を用いて電子回路を
形成するのは困難であり、超伝導電子回路は未だ実現さ
れていない。
しており、ジョセフソン素子などに使用されている。し
かし合金系の超伝導材料は転穆温、（−が低く、液体ヘ
リウムで冷却しなければならな′ｌｌ最近（Ｌａ−５ｒ
）、ＣｕＯ，、ＹＢａ、Ｃｕ３０．に代表される酸化物
超伝導体が高い超伝導転移温度を有することが発表され
ている。しかしこれら超伝導酸化物を用いて電子回路を
形成するのは困難であり、超伝導電子回路は未だ実現さ
れていない。
【発明が解決しようとする問題点１
本発明は上述した合金系超伝導材料の超伝導転移温度の
低さ、酸化物超伝導材料における電子回路形成の困難を
解決し、高い転移温度を有する超伝導電子回路の作成法
を提供することを目的とする。 ［問題点を解決するための手段］ このような目的を達成するために本発明は、組成によっ
て超伝導特性が変化するセラミックスの表面に密着して
薄層を設け、薄層の所望の領域にイオンを照射して薄層
を構成する元素をセラミックス中に混入せしめ、セラミ
ックスを部分的に改質することによって電子回路を形成
することを特徴とする。 【作 用】 酸化物（セラミックス）超伝導材料の超伝導特性はその
組成すなわち構成元素の種類と比率によって大きく変化
するので、超伝導性を示し得るセラミックスの表面に設
けた薄層の所望の領域にイオンを照射して薄層を構成す
る元素をセラミックスに混入し、その部分の超伝導転移
温度を制御することができる。従って所定のパターンを
描くようにイオン打込みを行って、その部分のみを超伝
導体とし、あるいはその部分のみを非超伝導体とするこ
とによって、高い超伝導転移温度を有する酸化物超伝導
電子回路を得ることができる。 ［実施例１ 以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。 東直璽ユ 第１図ないし第３図に本発明の超伝導電子回路の作製法
の第１の実施例を余す。 焼結法など適宜な方法によって作製したＹ２ＢａＯｙ絶
縁基板１上に、スパッタ法、無電解めっき法などによっ
て厚さ約０．０６μｍのＣｕ層２を形成する（第１図）
、ついで第２図に示すように、Ｃｕ層２の所望の部分に
イオンビーム３を照射する。基板１を約ＳＯＯ℃に加熱
し、加速電圧２００ｋｅＶ、ビーム径０．２μｍのＳｉ
０イオンビーム３を照射量４×１０１１１イオン／Ｃ鳳
２で照射すると、Ｃｕ層２中のイオン照射された領域の
Ｃｕ原子の一部は、その直下のＹ、ＢａＯ，絶縁基板１
中に混入し、Ｙ２ＢａＯ，と反応して厚さ０．２５μｍ
程度のＹ、ＢａＣｕ５Ｏｙ層４が形成される。このＹ２
ＢａＣｕ３０．は超伝導転移温度９３にの超伝導体であ
る０次に未反応のＣｕ層を硫酸でエツチングして除去す
ると第３図に示すように、Ｙ２ＢａＯ，絶縁基板１の表
面に形成されたＹＪａＣｕｓ０７超伝導配線パターン４
を得ることができる。 基板の加熱は固相反応を促進するためのもので、加熱温
度はＳＯＯ〜ａＯＯ℃程度でよく、Ｃｕ層２を溶融させ
て反応を行わせる程の加熱は必要ない。 どによって約０．０６μｍ厚のＳｒＯ膜６を形成する（
第４図）。次に第５図に示すように、配線パターン部を
残して厚さ約０．５μｍのＳｉｎ、膜７をＣＶＤ法によ
って形成し、マスクとする。第６図に示すように加速電
圧３００ｋｅＶ、照射量６ Ｘ １０”イオン／ｃｔａ
２のＡ「イオンビーム８を照射すると、ＳｒＯ膜６中の
Ｓｒ原子がイオンの衝撃によってＬａｚＣｕ０４絶縁基
板５中に混入し、固相反応にょってＬａｄ、 ａｓｓｒ
ｏ、 ＋５Ｃｕ０４の組成となる。この組成の酸化物は
超伝導転移温度３６にの超伝導体である。最後に５ｉ０
２膜７をエツチングによって除去し、 ５ｒ０１ｉ６を
研摩またはエツチング除去すると、第７図に示すように
、Ｌａ２Ｃｕｂ４絶縁基板５の表面に形成されたＬａ、
８Ｓｓｒ０．１５ＣｕＯ４超伝導配線パターン９を得
ることができる。 成し、接地層とする。ついで例えばＣＶＤ法によって厚
さ約１μｍのＳｉｎ、絶縁層１３を形成し、さらにその
上にスパッタ法などによってＹ８ａ２ＣｕｓＯｙ超伝導
層を形成し、フォトエツチングによってジョセフソン素
子１４の形状に成形する。次に、ジョセフソン素子１４
の幅の狭い部分に幅約１μｍ、厚さ約０．０６μｍのＮ
ｉ１ｌｉ１５を形成する。モしてＮｉ膜をビーム径０．
１μｍ程度、加速電圧２００ｋｅＶの集束Ｓｔ＋イオン
ビーム１６を照射量的ｌｏｌ？イオン／ｃ１１２で走査
−する、この時図示するように中央部１４＾ （
幅約０．１μｍ）のみは照射せず、両側部１５のみにＳ
Ｉ＋イオンを打込む、こうすると、Ｓｌイオンの打込ま
れた部分１５のＮｉ原子が直下のＹＢａ、Ｃｕ、Ｏ，中
に混入してその組成を改質して超伝導性を失わせる。 残ったＮｉをエツチングして除去すると、中央部１４＾
のみで超伝導体がつながったマイクロブリッジ型ジョセ
フソン素子１４が形成される。 図示を省略したが、ジョセフソン素子１４を駆動するた
めの配線を例えば実施例１．２に示した各方法によって
設けることができる。またジョセフソン素子１４を動作
させるに必要な素子や回路をＳｔ基板１１に形成して一
体化したジョセフソン素子を作ることができる。 本発明による回路パターンの最小幅は、マスキング法を
併用する場合は通常のりソグラフィ法と同程度、集束ビ
ームによる場合は０．１μｍ程度である。 本発明の適用対象がＹｚＢａＣｕ３０ｙおよびＬａｗ、
Ｉ！ｌ１ｌＳｒｏ、 ＋５Ｃｕ０４に限られず、また
イオンビームのイオン種が上述したイオン種に限られな
いことは言うまでもない。 ［発明の効果］ 本発明によれば、超伝導転移温度の高い酸化物超伝導体
を用いてジョセフソン素子、超伝導トランジスタのよう
な新しい高速素子を実現することができる。本発明によ
る電子回路を集積回路に通用した場合、配線抵抗（Ｒ）
が実質的に０となるので、集積回路の配線遅延（主にＣ
ＸＲで決まる）が極めて小さくで、高速化が実現できる
。さらに配線抵抗が実質的に０なので、配線の線幅と厚
みを小さくできるので素子と配線の高密度化が可能であ
る。また素子の発熱が小さいので一層の高密度が可能と
なる。
低さ、酸化物超伝導材料における電子回路形成の困難を
解決し、高い転移温度を有する超伝導電子回路の作成法
を提供することを目的とする。 ［問題点を解決するための手段］ このような目的を達成するために本発明は、組成によっ
て超伝導特性が変化するセラミックスの表面に密着して
薄層を設け、薄層の所望の領域にイオンを照射して薄層
を構成する元素をセラミックス中に混入せしめ、セラミ
ックスを部分的に改質することによって電子回路を形成
することを特徴とする。 【作 用】 酸化物（セラミックス）超伝導材料の超伝導特性はその
組成すなわち構成元素の種類と比率によって大きく変化
するので、超伝導性を示し得るセラミックスの表面に設
けた薄層の所望の領域にイオンを照射して薄層を構成す
る元素をセラミックスに混入し、その部分の超伝導転移
温度を制御することができる。従って所定のパターンを
描くようにイオン打込みを行って、その部分のみを超伝
導体とし、あるいはその部分のみを非超伝導体とするこ
とによって、高い超伝導転移温度を有する酸化物超伝導
電子回路を得ることができる。 ［実施例１ 以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。 東直璽ユ 第１図ないし第３図に本発明の超伝導電子回路の作製法
の第１の実施例を余す。 焼結法など適宜な方法によって作製したＹ２ＢａＯｙ絶
縁基板１上に、スパッタ法、無電解めっき法などによっ
て厚さ約０．０６μｍのＣｕ層２を形成する（第１図）
、ついで第２図に示すように、Ｃｕ層２の所望の部分に
イオンビーム３を照射する。基板１を約ＳＯＯ℃に加熱
し、加速電圧２００ｋｅＶ、ビーム径０．２μｍのＳｉ
０イオンビーム３を照射量４×１０１１１イオン／Ｃ鳳
２で照射すると、Ｃｕ層２中のイオン照射された領域の
Ｃｕ原子の一部は、その直下のＹ、ＢａＯ，絶縁基板１
中に混入し、Ｙ２ＢａＯ，と反応して厚さ０．２５μｍ
程度のＹ、ＢａＣｕ５Ｏｙ層４が形成される。このＹ２
ＢａＣｕ３０．は超伝導転移温度９３にの超伝導体であ
る０次に未反応のＣｕ層を硫酸でエツチングして除去す
ると第３図に示すように、Ｙ２ＢａＯ，絶縁基板１の表
面に形成されたＹＪａＣｕｓ０７超伝導配線パターン４
を得ることができる。 基板の加熱は固相反応を促進するためのもので、加熱温
度はＳＯＯ〜ａＯＯ℃程度でよく、Ｃｕ層２を溶融させ
て反応を行わせる程の加熱は必要ない。 どによって約０．０６μｍ厚のＳｒＯ膜６を形成する（
第４図）。次に第５図に示すように、配線パターン部を
残して厚さ約０．５μｍのＳｉｎ、膜７をＣＶＤ法によ
って形成し、マスクとする。第６図に示すように加速電
圧３００ｋｅＶ、照射量６ Ｘ １０”イオン／ｃｔａ
２のＡ「イオンビーム８を照射すると、ＳｒＯ膜６中の
Ｓｒ原子がイオンの衝撃によってＬａｚＣｕ０４絶縁基
板５中に混入し、固相反応にょってＬａｄ、 ａｓｓｒ
ｏ、 ＋５Ｃｕ０４の組成となる。この組成の酸化物は
超伝導転移温度３６にの超伝導体である。最後に５ｉ０
２膜７をエツチングによって除去し、 ５ｒ０１ｉ６を
研摩またはエツチング除去すると、第７図に示すように
、Ｌａ２Ｃｕｂ４絶縁基板５の表面に形成されたＬａ、
８Ｓｓｒ０．１５ＣｕＯ４超伝導配線パターン９を得
ることができる。 成し、接地層とする。ついで例えばＣＶＤ法によって厚
さ約１μｍのＳｉｎ、絶縁層１３を形成し、さらにその
上にスパッタ法などによってＹ８ａ２ＣｕｓＯｙ超伝導
層を形成し、フォトエツチングによってジョセフソン素
子１４の形状に成形する。次に、ジョセフソン素子１４
の幅の狭い部分に幅約１μｍ、厚さ約０．０６μｍのＮ
ｉ１ｌｉ１５を形成する。モしてＮｉ膜をビーム径０．
１μｍ程度、加速電圧２００ｋｅＶの集束Ｓｔ＋イオン
ビーム１６を照射量的ｌｏｌ？イオン／ｃ１１２で走査
−する、この時図示するように中央部１４＾ （
幅約０．１μｍ）のみは照射せず、両側部１５のみにＳ
Ｉ＋イオンを打込む、こうすると、Ｓｌイオンの打込ま
れた部分１５のＮｉ原子が直下のＹＢａ、Ｃｕ、Ｏ，中
に混入してその組成を改質して超伝導性を失わせる。 残ったＮｉをエツチングして除去すると、中央部１４＾
のみで超伝導体がつながったマイクロブリッジ型ジョセ
フソン素子１４が形成される。 図示を省略したが、ジョセフソン素子１４を駆動するた
めの配線を例えば実施例１．２に示した各方法によって
設けることができる。またジョセフソン素子１４を動作
させるに必要な素子や回路をＳｔ基板１１に形成して一
体化したジョセフソン素子を作ることができる。 本発明による回路パターンの最小幅は、マスキング法を
併用する場合は通常のりソグラフィ法と同程度、集束ビ
ームによる場合は０．１μｍ程度である。 本発明の適用対象がＹｚＢａＣｕ３０ｙおよびＬａｗ、
Ｉ！ｌ１ｌＳｒｏ、 ＋５Ｃｕ０４に限られず、また
イオンビームのイオン種が上述したイオン種に限られな
いことは言うまでもない。 ［発明の効果］ 本発明によれば、超伝導転移温度の高い酸化物超伝導体
を用いてジョセフソン素子、超伝導トランジスタのよう
な新しい高速素子を実現することができる。本発明によ
る電子回路を集積回路に通用した場合、配線抵抗（Ｒ）
が実質的に０となるので、集積回路の配線遅延（主にＣ
ＸＲで決まる）が極めて小さくで、高速化が実現できる
。さらに配線抵抗が実質的に０なので、配線の線幅と厚
みを小さくできるので素子と配線の高密度化が可能であ
る。また素子の発熱が小さいので一層の高密度が可能と
なる。
第１図〜第３図は本発明の実施例における超伝導配線パ
ターンの作製法を説明する工程図、第４図〜第７図は本
発明の他の実施例を説明する工程図、 第８図はマイクロブリッジ型ジョセフソン素子゛の製法
を説明する斜視図である。 １−Ｙ、ＢａＯ，基板、 ２ ・ｉＣｕ層、 ３・・・Ｓｉ”イオンビー履 ４ ・・・’／２［１ａＣｕｓＯｔ配線層、５ ・”
Ｌａ２ＣｕＯ，基板、 ａ−５ｒ０１１！。 ７・・・５ｉ０２膜、 ８・・・＾「イオンビーム、 ９ ” Ｌａ、 ６６Ｓｒｏ、 １８ｃｕｏ４配線層、
１１・・・Ｓｉ基板、 １２・・・ＹＢａ、Ｃｕ３０．接地層、１３・・・Ｓｉ
ｎ２層、 １４・・・ジョセフソン素子、 １５・・・１膜、 １６・・・Ｓｉ”イオンビーム。 ・ → 第２図 第３図 第５図 第７図 第８図
ターンの作製法を説明する工程図、第４図〜第７図は本
発明の他の実施例を説明する工程図、 第８図はマイクロブリッジ型ジョセフソン素子゛の製法
を説明する斜視図である。 １−Ｙ、ＢａＯ，基板、 ２ ・ｉＣｕ層、 ３・・・Ｓｉ”イオンビー履 ４ ・・・’／２［１ａＣｕｓＯｔ配線層、５ ・”
Ｌａ２ＣｕＯ，基板、 ａ−５ｒ０１１！。 ７・・・５ｉ０２膜、 ８・・・＾「イオンビーム、 ９ ” Ｌａ、 ６６Ｓｒｏ、 １８ｃｕｏ４配線層、
１１・・・Ｓｉ基板、 １２・・・ＹＢａ、Ｃｕ３０．接地層、１３・・・Ｓｉ
ｎ２層、 １４・・・ジョセフソン素子、 １５・・・１膜、 １６・・・Ｓｉ”イオンビーム。 ・ → 第２図 第３図 第５図 第７図 第８図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）組成によって超伝導特性が変化するセラミックスの
表面に密着して薄層を設け、該薄層の所望の領域にイオ
ンを照射して該薄層を構成する元素を前記セラミックス
中に混入せしめ、該セラミックスを部分的に改質するこ
とによって電子回路を形成することを特徴とする超伝導
電子回路の作成法。 ２）前記セラミックスのイオン照射前の組成が所定温度
において超伝導性を示さない組成であり、イオン照射部
のみを前記所定温度において超伝導性を有するように改
質することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超
伝導電子回路の作成法。 ３）前記セラミックスのイオン照射前の組成が所定温度
において超伝導性を示す組成であり、イオン照射部のみ
が前記所定温度において超伝導性を示さないように改質
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超伝
導電子回路の作成法。 ４）前記薄層が前記セラミックスの構成元素の少なくと
も一種を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項な
いし第３項のいずれかの項に記載の超伝導電子回路の作
成法。 ５）前記薄層が前記セラミックスの構成元素以外の元素
を少なくとも一種含むことを特徴とする特許請求の範囲
第１項ないし第３項のいずれかの項に記載の超伝導電子
回路の作成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62100950A JPS63265474A (ja) | 1987-04-23 | 1987-04-23 | 超伝導電子回路の作成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62100950A JPS63265474A (ja) | 1987-04-23 | 1987-04-23 | 超伝導電子回路の作成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63265474A true JPS63265474A (ja) | 1988-11-01 |
Family
ID=14287629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62100950A Expired - Lifetime JPS63265474A (ja) | 1987-04-23 | 1987-04-23 | 超伝導電子回路の作成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63265474A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57132381A (en) * | 1981-02-10 | 1982-08-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Manufacture of high melting point compound thin film |
| JPS63258083A (ja) * | 1987-04-15 | 1988-10-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超電導材料の作製方法 |
-
1987
- 1987-04-23 JP JP62100950A patent/JPS63265474A/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57132381A (en) * | 1981-02-10 | 1982-08-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Manufacture of high melting point compound thin film |
| JPS63258083A (ja) * | 1987-04-15 | 1988-10-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超電導材料の作製方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |