JP3269720B2 - 超伝導集積回路 - Google Patents
超伝導集積回路Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超伝導デバイス及び抵抗
素子を有し、寒剤内で使用される超伝導集積回路に関す
る。
素子を有し、寒剤内で使用される超伝導集積回路に関す
る。
【０００２】超伝導集積回路においては、抵抗素子、特
に大きな抵抗値をもつサプライ抵抗素子の発熱の影響が
超伝導デバイスに及ばないようにすることが必要であ
る。
に大きな抵抗値をもつサプライ抵抗素子の発熱の影響が
超伝導デバイスに及ばないようにすることが必要であ
る。
【０００３】
【従来の技術】図１２は従来の１例の超伝導集積回路１
０の一部の断面を示す。図１３は図１２に示す回路構造
を模式的に示す。
０の一部の断面を示す。図１３は図１２に示す回路構造
を模式的に示す。
【０００４】各図中、１１はＳｉ基板である。
【０００５】Ｓｉ基板１１上に、順に、超伝導接地層１
２、ＳｉＯ2 の絶縁膜１３、サプライ抵抗素子１４、第
１の超伝導配線１５、ジョセフソン素子１６、ＳｉＯ2
の絶縁膜１７、及び第２の超伝導配線１８を有する。
２、ＳｉＯ2 の絶縁膜１３、サプライ抵抗素子１４、第
１の超伝導配線１５、ジョセフソン素子１６、ＳｉＯ2
の絶縁膜１７、及び第２の超伝導配線１８を有する。
【０００６】図１２には示されていないけれども、Ｓｉ
基板１１上に、図１３に示すように、負荷抵抗素子１９
及び次段のジョセフソン素子２０を更に有する。
基板１１上に、図１３に示すように、負荷抵抗素子１９
及び次段のジョセフソン素子２０を更に有する。
【０００７】ゲート電流は、第１の超伝導配線１５及び
サプライ抵抗素子１４を通って、ジョセフソン素子１６
へ供給される。
サプライ抵抗素子１４を通って、ジョセフソン素子１６
へ供給される。
【０００８】ジョセフソン素子１６が零電圧状態にある
ときには、ゲート電流は、ジョセフソン素子１６内を通
り、第２の超伝導配線１８を通って、超伝導接地層１２
へ流れる。
ときには、ゲート電流は、ジョセフソン素子１６内を通
り、第２の超伝導配線１８を通って、超伝導接地層１２
へ流れる。
【０００９】ジョセフソン素子１６が電圧状態にあると
きには、電流の殆どは負荷抵抗素子１９を流れて、超伝
導接地層１２へ流れる。
きには、電流の殆どは負荷抵抗素子１９を流れて、超伝
導接地層１２へ流れる。
【００１０】ここで、負荷抵抗素子１９の抵抗値は８Ω
程度と小さいけれども、サプライ抵抗素子１４の抵抗値
は例えば６０Ωと大きい。サプライ抵抗素子１４の抵抗
値を大きく定めている理由は、ジョセフソン素子１６が
零電圧状態から電圧状態にスイッチしたとき（抵抗値が
変化したとき）の影響が配線１５を通って他のジョセフ
ソン素子に及ばないようにするためである。
程度と小さいけれども、サプライ抵抗素子１４の抵抗値
は例えば６０Ωと大きい。サプライ抵抗素子１４の抵抗
値を大きく定めている理由は、ジョセフソン素子１６が
零電圧状態から電圧状態にスイッチしたとき（抵抗値が
変化したとき）の影響が配線１５を通って他のジョセフ
ソン素子に及ばないようにするためである。
【００１１】このため、ゲート電流を０．４ｍＡとする
と、サプライ抵抗素子１４の発熱量は１０μＷ程度とな
り大きい。
と、サプライ抵抗素子１４の発熱量は１０μＷ程度とな
り大きい。
【００１２】回路１０は、超伝導電極や配線としてＮｂ
を用いる場合、液体ヘリウム中に浸漬されて冷却された
状態で使用される。
を用いる場合、液体ヘリウム中に浸漬されて冷却された
状態で使用される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】図１２に示すように、
サプライ抵抗素子１４は、Ｓｉ基板１１に対して、超伝
導接地層１２及び絶縁膜１３を介して設けてあり、絶縁
膜１３と絶縁膜１７とに挟まれている。
サプライ抵抗素子１４は、Ｓｉ基板１１に対して、超伝
導接地層１２及び絶縁膜１３を介して設けてあり、絶縁
膜１３と絶縁膜１７とに挟まれている。
【００１４】温度４．２ＫにおけるＳｉＯ2 の熱伝導率
は、２．５×１０-3（Ｗ／ｃｍ Ｋ）であり、相当に小
さい。
は、２．５×１０-3（Ｗ／ｃｍ Ｋ）であり、相当に小
さい。
【００１５】このため、サプライ抵抗素子１４から面方
向上周囲の方向へ伝わる熱量は少なく、サプライ抵抗素
子１４の個所で局所的な温度上昇が生じ易い。
向上周囲の方向へ伝わる熱量は少なく、サプライ抵抗素
子１４の個所で局所的な温度上昇が生じ易い。
【００１６】サプライ抵抗素子１４の個所の局所的な温
度上昇が生ずると、サプライ抵抗素子１４の真上の部分
から液体ヘリウムへの熱の流れが増大する。液体ヘリウ
ムの場合、単位面積あたり０．５Ｗ／ｃｍ2 以下の熱流
束に対しては、液体ヘリウムは核沸騰状態となり界面で
の温度差も０．５Ｋ程度である。しかし、それ以上の熱
流束に対しては、液体ヘリウムは膜沸騰状態となり、界
面の温度差は数Ｋに上昇する。
度上昇が生ずると、サプライ抵抗素子１４の真上の部分
から液体ヘリウムへの熱の流れが増大する。液体ヘリウ
ムの場合、単位面積あたり０．５Ｗ／ｃｍ2 以下の熱流
束に対しては、液体ヘリウムは核沸騰状態となり界面で
の温度差も０．５Ｋ程度である。しかし、それ以上の熱
流束に対しては、液体ヘリウムは膜沸騰状態となり、界
面の温度差は数Ｋに上昇する。
【００１７】このため、場合によっては、液体ヘリウム
がサプライ抵抗素子１４の個所で核沸騰の状態を越えて
膜沸騰を起こし、図１２中の符号２１で示すように、回
路１０全体の表面が薄い沸騰ガスによって覆われ、回路
１０が液体ヘリウムによって冷却されにくい状態とな
り、回路１０の平衡温度が数Ｋ程度上昇してしまう。
がサプライ抵抗素子１４の個所で核沸騰の状態を越えて
膜沸騰を起こし、図１２中の符号２１で示すように、回
路１０全体の表面が薄い沸騰ガスによって覆われ、回路
１０が液体ヘリウムによって冷却されにくい状態とな
り、回路１０の平衡温度が数Ｋ程度上昇してしまう。
【００１８】この場合には、ジョセフソン素子１６の臨
界電流やギャップ電圧が低下し、ジョセフソン素子１６
の特性が劣化したり、超伝導状態が破壊されたりして、
回路１０が誤動作を起こしてしまう虞れがある。
界電流やギャップ電圧が低下し、ジョセフソン素子１６
の特性が劣化したり、超伝導状態が破壊されたりして、
回路１０が誤動作を起こしてしまう虞れがある。
【００１９】そこで、本発明は上記課題を解決した超伝
導集積回路を提供することを目的とする。
導集積回路を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、超伝
導デバイスと、該超伝導デバイスに電流を供給する第１
の超伝導配線と、該第１の超伝導配線の途中に設けられ
た抵抗素子と、超伝導接地層と、該超伝導デバイスを該
超伝導接地層に接続する第２の超伝導配線と、基板とを
有し、寒剤内で使用される超伝導集積回路において、上
記抵抗素子を、上記基板と直接接して設けた構成とした
ものである。
導デバイスと、該超伝導デバイスに電流を供給する第１
の超伝導配線と、該第１の超伝導配線の途中に設けられ
た抵抗素子と、超伝導接地層と、該超伝導デバイスを該
超伝導接地層に接続する第２の超伝導配線と、基板とを
有し、寒剤内で使用される超伝導集積回路において、上
記抵抗素子を、上記基板と直接接して設けた構成とした
ものである。
【００２１】請求項２の発明は、超伝導デバイスと、該
超伝導デバイスに電流を供給する第１の超伝導配線と、
該第１の超伝導配線の途中に設けられた抵抗素子と、超
伝導接地層と、該超伝導デバイスを該超伝導接地層に接
続する第２の超伝導配線と、基板とを有し、寒剤内で使
用される超伝導集積回路において、上記抵抗素子が、上
記基板と直接接しており、且つ上記超伝導接地層が、上
記抵抗素子を覆う構成としたものである。
超伝導デバイスに電流を供給する第１の超伝導配線と、
該第１の超伝導配線の途中に設けられた抵抗素子と、超
伝導接地層と、該超伝導デバイスを該超伝導接地層に接
続する第２の超伝導配線と、基板とを有し、寒剤内で使
用される超伝導集積回路において、上記抵抗素子が、上
記基板と直接接しており、且つ上記超伝導接地層が、上
記抵抗素子を覆う構成としたものである。
【００２２】請求項３の発明は、超伝導デバイスと、該
超伝導デバイスに電流を供給する第１の超伝導配線と、
該第１の超伝導配線の途中に設けられたサプライ抵抗素
子と、超伝導接地層と、該超伝導デバイスを該超伝導接
地層に接続する第２の超伝導配線と、基板とを有し、寒
剤内で使用される超伝導集積回路において、上記抵抗素
子が、上記基板と直接接しており、且つ上記超伝導接地
層が、上記抵抗素子及び上記第１の超伝導配線を覆う構
成としたものである。
超伝導デバイスに電流を供給する第１の超伝導配線と、
該第１の超伝導配線の途中に設けられたサプライ抵抗素
子と、超伝導接地層と、該超伝導デバイスを該超伝導接
地層に接続する第２の超伝導配線と、基板とを有し、寒
剤内で使用される超伝導集積回路において、上記抵抗素
子が、上記基板と直接接しており、且つ上記超伝導接地
層が、上記抵抗素子及び上記第１の超伝導配線を覆う構
成としたものである。
【００２３】
【作用】請求項１の抵抗素子が基板と直接接した構成
は、抵抗素子、特にサプライ抵抗素子で発生した熱が基
板側に逃げ易くするように作用する。
は、抵抗素子、特にサプライ抵抗素子で発生した熱が基
板側に逃げ易くするように作用する。
【００２４】請求項２の抵抗素子が基板と直接接し、且
つ超伝導接地層が上記抵抗素子を覆う構成は、抵抗素
子、特にサプライ抵抗素子で発生した熱が、基板に逃げ
易くすると共に、超伝導接地層内にも拡がって逃げるよ
うに作用する。
つ超伝導接地層が上記抵抗素子を覆う構成は、抵抗素
子、特にサプライ抵抗素子で発生した熱が、基板に逃げ
易くすると共に、超伝導接地層内にも拡がって逃げるよ
うに作用する。
【００２５】請求項３の抵抗素子が基板と直接接し、且
つ超伝導接地層が上記抵抗素子及び第１の超伝導配線を
覆う構成は、上記の請求項２の構成による作用に加え
て、第１の超伝導配線に流れる電流による影響が超伝導
デバイスに及ばないように作用する。
つ超伝導接地層が上記抵抗素子及び第１の超伝導配線を
覆う構成は、上記の請求項２の構成による作用に加え
て、第１の超伝導配線に流れる電流による影響が超伝導
デバイスに及ばないように作用する。
【００２６】
【実施例】以下の実施例では、Ｎｂを用いたジョセフソ
ン回路を例にとって説明する。しかし、ジョセフソン素
子以外の超伝導トランジスタ等の超伝導デバイスについ
ても成り立つ特許である。したがって、Ｎｂ以外の超伝
導材料、Ｚｒ以外の抵抗材料、液体ヘリウム以外の寒剤
についても、本特許は効果がある。
ン回路を例にとって説明する。しかし、ジョセフソン素
子以外の超伝導トランジスタ等の超伝導デバイスについ
ても成り立つ特許である。したがって、Ｎｂ以外の超伝
導材料、Ｚｒ以外の抵抗材料、液体ヘリウム以外の寒剤
についても、本特許は効果がある。
【００２７】〔第１実施例〕図１は本発明の第１実施例
になる超伝導集積回路３０の一部の断面を示し、図２は
図１中サプライ抵抗素子周りを示し、図３は図１に示す
回路構造を模式的に示す。
になる超伝導集積回路３０の一部の断面を示し、図２は
図１中サプライ抵抗素子周りを示し、図３は図１に示す
回路構造を模式的に示す。
【００２８】各図中、３１はＳｉの基板であり、厚さｔ
1 は約４００μｍである。Ｓｉ基板３１上に、順に、Ｚ
ｒのサプライ抵抗素子３２、ＳｉＯ2 の絶縁膜３３、Ｎ
ｂの超伝導接地層３４、ＳｉＯ2 の絶縁膜３５、Ｎｂの
第１の超伝導主配線３６-1、Ｎｂの第１の超伝導分岐配
線３６-2、ジョセフソン素子３７、ＳｉＯ2 の絶縁膜３
８、Ｎｂの第２の超伝導配線３９を有する。
1 は約４００μｍである。Ｓｉ基板３１上に、順に、Ｚ
ｒのサプライ抵抗素子３２、ＳｉＯ2 の絶縁膜３３、Ｎ
ｂの超伝導接地層３４、ＳｉＯ2 の絶縁膜３５、Ｎｂの
第１の超伝導主配線３６-1、Ｎｂの第１の超伝導分岐配
線３６-2、ジョセフソン素子３７、ＳｉＯ2 の絶縁膜３
８、Ｎｂの第２の超伝導配線３９を有する。
【００２９】ジョセフソン素子３７は、下部電極３７ａ
と、トンネルバリア３７ｂと、上部電極３７ｃとよりな
る。
と、トンネルバリア３７ｂと、上部電極３７ｃとよりな
る。
【００３０】サプライ抵抗素子３２は、基板３１と直接
接して設けてある。
接して設けてある。
【００３１】なお、図１には示されていないけれども、
Ｓｉ基板１１上に、図３に示すように、負荷抵抗素子４
０及び次段のジョセフソン素子４１を更に有する。
Ｓｉ基板１１上に、図３に示すように、負荷抵抗素子４
０及び次段のジョセフソン素子４１を更に有する。
【００３２】第１の超伝導主配線３６-1と第１の超伝導
分岐配線３６-2とが第１の超伝導配線を構成する。
分岐配線３６-2とが第１の超伝導配線を構成する。
【００３３】超伝導接地層３４は、サプライ抵抗素子３
２に対向する部位には、開口４５が形成してある。
２に対向する部位には、開口４５が形成してある。
【００３４】開口４５の内部において、サプライ抵抗素
子３２の両端が夫々一の超伝導配線３６-1，３６-2と接
続してある。４６，４７は接続部としてのＮｂの電極で
あるが、接地面３４と同一層を孤立パターンに加工する
ことにより形成する。
子３２の両端が夫々一の超伝導配線３６-1，３６-2と接
続してある。４６，４７は接続部としてのＮｂの電極で
あるが、接地面３４と同一層を孤立パターンに加工する
ことにより形成する。
【００３５】第２の超伝導配線３９は、超伝導接地層３
４と接続してある。
４と接続してある。
【００３６】次に、サプライ抵抗素子３２の形成の仕方
について説明する。
について説明する。
【００３７】 Ｓｉ基板３１をＡｒ雰囲気中でスパッ
タクリーニングする。
タクリーニングする。
【００３８】スパッタクリーニングは、Ａｒ圧１．３Ｐ
ａ、印加電圧４００Ｖ、時間１分程度の条件で行う。
ａ、印加電圧４００Ｖ、時間１分程度の条件で行う。
【００３９】これにより、Ｓｉ基板３１の表面にある自
然酸化膜が除去される。
然酸化膜が除去される。
【００４０】 次いで、直流スパッタ法によりＺｒを
スパッタリングする。
スパッタリングする。
【００４１】 反応性イオンエッチングによりエッチ
ングして、サプライ抵抗素子３２をパターニングする。
ングして、サプライ抵抗素子３２をパターニングする。
【００４２】サプライ抵抗素子３２と、Ｓｉ基板３１と
の間には、自然酸化膜が存在しておらず、サプライ抵抗
素子３２は真にＳｉ基板３１と接触している。
の間には、自然酸化膜が存在しておらず、サプライ抵抗
素子３２は真にＳｉ基板３１と接触している。
【００４３】なお、数ｍｍ厚の自然酸化膜や、意図的に
形成した絶縁膜などが抵抗素子と基板の間に存在する構
造も可能である。しかし、その膜厚の増加と共に本発明
の効果は減少する。
形成した絶縁膜などが抵抗素子と基板の間に存在する構
造も可能である。しかし、その膜厚の増加と共に本発明
の効果は減少する。
【００４４】次に、上記回路３０の動作時の状況につい
て説明する。
て説明する。
【００４５】回路３０は、電気的には、図１３に示す従
来のものと同様に動作し、特にサプライ抵抗素子３２が
ゲート電流によって発熱する。
来のものと同様に動作し、特にサプライ抵抗素子３２が
ゲート電流によって発熱する。
【００４６】サプライ抵抗素子３２はＳｉ基板３１に直
接接しており、Ｓｉ基板３１の熱伝導率は１．３（Ｗ／
ｃｍ Ｋ）と、ＳｉＯ2 の絶縁膜３３の熱伝導率に比べ
て、約５００倍大きい。また、Ｓｉ基板３１の厚さｔ1
は約４００μｍであり、絶縁膜に比べるとはるかに厚
い。
接接しており、Ｓｉ基板３１の熱伝導率は１．３（Ｗ／
ｃｍ Ｋ）と、ＳｉＯ2 の絶縁膜３３の熱伝導率に比べ
て、約５００倍大きい。また、Ｓｉ基板３１の厚さｔ1
は約４００μｍであり、絶縁膜に比べるとはるかに厚
い。
【００４７】このため、サプライ抵抗素子３２で発生し
た熱は、図１中、矢印５０で示すように、直ちに基板３
１に伝わって、基板３１内を面方向に拡がるようにすみ
やかに伝導して周囲に拡散される。
た熱は、図１中、矢印５０で示すように、直ちに基板３
１に伝わって、基板３１内を面方向に拡がるようにすみ
やかに伝導して周囲に拡散される。
【００４８】これによって、サプライ抵抗素子３２で発
生した熱の大部分は、基板３１側に逃げる。
生した熱の大部分は、基板３１側に逃げる。
【００４９】このため、絶縁膜３８のうちサプライ抵抗
素子３２の真上の部分３８ａにおける局所的な温度上昇
が従来に比べて抑制される。
素子３２の真上の部分３８ａにおける局所的な温度上昇
が従来に比べて抑制される。
【００５０】このため、部分３８ａから液体ヘリウムの
熱流束が小さくなり、液体ヘリウムは核沸騰にとどま
り、膜沸騰状態には到らない。
熱流束が小さくなり、液体ヘリウムは核沸騰にとどま
り、膜沸騰状態には到らない。
【００５１】また、基板３１側についてみるに、サプラ
イ抵抗素子３２から伝わった熱が基板３１に拡がり、局
所的に温度が上昇することはない。
イ抵抗素子３２から伝わった熱が基板３１に拡がり、局
所的に温度が上昇することはない。
【００５２】このため、基板３１側に接している液体ヘ
リウムは、自然対流状態となる。
リウムは、自然対流状態となる。
【００５３】従って、回路３０のどの部分でも膜沸騰は
起きず、ジョセフソン素子３７は液体ヘリウムによって
正常に冷却され、特性劣化は起きず、回路３０は誤動作
を起こさず、正常に動作し続ける。
起きず、ジョセフソン素子３７は液体ヘリウムによって
正常に冷却され、特性劣化は起きず、回路３０は誤動作
を起こさず、正常に動作し続ける。
【００５４】〔第２実施例〕図４は本発明の第２実施例
になる超伝導集積回路３０Ａの一部の断面を示し、図５
は図４中、サプライ抵抗素子周りを示し、図６は図４に
示す回路構造を模式的に示す。
になる超伝導集積回路３０Ａの一部の断面を示し、図５
は図４中、サプライ抵抗素子周りを示し、図６は図４に
示す回路構造を模式的に示す。
【００５５】回路３０Ａは、超伝導接地層３４Ａ以外
は、図１及び図２の回路３０と同じ構造であり、対応す
る部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
は、図１及び図２の回路３０と同じ構造であり、対応す
る部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５６】超伝導接地層３４Ａは、接続部４６の個所
を開口６０、接続部４７の個所を開口６１とされ、開口
６０と開口６１との間の部分３４Ａａが、サプライ抵抗
素子３２の中央部分を覆っている。
を開口６０、接続部４７の個所を開口６１とされ、開口
６０と開口６１との間の部分３４Ａａが、サプライ抵抗
素子３２の中央部分を覆っている。
【００５７】Ｎｂよりなる超伝導接地層３４Ａの熱伝導
率は０．２６（Ｗ／ｃｍ Ｋ）であり、ＳｉＯ2 の絶縁
膜の熱伝導率に比べて、約１００倍大きい。
率は０．２６（Ｗ／ｃｍ Ｋ）であり、ＳｉＯ2 の絶縁
膜の熱伝導率に比べて、約１００倍大きい。
【００５８】このため、サプライ抵抗素子３２で発生し
た熱は、図４中、矢印５０で示すように、下側の基板３
１に伝わって基板３１内を面方向に拡がるようにすみや
かに伝導して周囲に拡散されると共に、矢印６２で示す
ように、上側の超伝導接地層３４Ａの一部３４Ａａに伝
わって超伝導接地層３４Ａ内を面方向に拡がるようにす
みかに伝導して拡散される。
た熱は、図４中、矢印５０で示すように、下側の基板３
１に伝わって基板３１内を面方向に拡がるようにすみや
かに伝導して周囲に拡散されると共に、矢印６２で示す
ように、上側の超伝導接地層３４Ａの一部３４Ａａに伝
わって超伝導接地層３４Ａ内を面方向に拡がるようにす
みかに伝導して拡散される。
【００５９】このため、回路３０Ａのうち、サプライ抵
抗素子３２の部位の局所的な温度上昇は上記の第１実施
例の回路３０の場合より抑制され、膜沸騰は起きにくく
なり、回路３０Ａは正常に動作し続ける。
抗素子３２の部位の局所的な温度上昇は上記の第１実施
例の回路３０の場合より抑制され、膜沸騰は起きにくく
なり、回路３０Ａは正常に動作し続ける。
【００６０】〔第３実施例〕図７は本発明の第３実施例
になる超伝導集積回路３０Ｂの一部の断面を示し、図８
は図７中、サプライ抵抗素子周りを示す。
になる超伝導集積回路３０Ｂの一部の断面を示し、図８
は図７中、サプライ抵抗素子周りを示す。
【００６１】回路３０Ｂは、上記の第２実施例の変形例
的なものであり、引出し電極７０，７１及び超伝導接地
層３４Ｂ以外は、図４及び図５の回路３０Ａと略同じ構
造であり、対応する部分には同一符号を付し、その説明
は省略する。
的なものであり、引出し電極７０，７１及び超伝導接地
層３４Ｂ以外は、図４及び図５の回路３０Ａと略同じ構
造であり、対応する部分には同一符号を付し、その説明
は省略する。
【００６２】Ｎｂから成る引出し電極７０，７１は、サ
プライ抵抗素子３２の両端より引き出されている。
プライ抵抗素子３２の両端より引き出されている。
【００６３】第１の超伝導主配線３６-1は引出し電極７
０の端と接続してあり、第１の超伝導分岐配線３６-2は
引出し電極７１の端と接続してある。７２，７３は接続
部である。
０の端と接続してあり、第１の超伝導分岐配線３６-2は
引出し電極７１の端と接続してある。７２，７３は接続
部である。
【００６４】７４，７５は超伝導接地層３４の開口であ
り、接続部７２，７３の部位に形成してある。
り、接続部７２，７３の部位に形成してある。
【００６５】接続部７２，７３がサプライ抵抗素子３２
から外れた部位にあり、これに伴って、開口７４，７５
もサプライ抵抗素子３２から外れた部位にあることか
ら、超伝導接地層３４Ｂのうち開口７４，７５の間の部
分３４Ｂａがサプライ抵抗素子３２全体を覆っている。
から外れた部位にあり、これに伴って、開口７４，７５
もサプライ抵抗素子３２から外れた部位にあることか
ら、超伝導接地層３４Ｂのうち開口７４，７５の間の部
分３４Ｂａがサプライ抵抗素子３２全体を覆っている。
【００６６】このため、矢印６２で示す熱の伝導拡散
は、図４の回路３０Ａに比べて、よりすみやかに行われ
る。
は、図４の回路３０Ａに比べて、よりすみやかに行われ
る。
【００６７】これにより、回路３０Ｂのうち、サプライ
抵抗素子３２の部位の局所的な温度上昇は、上記の第２
実施例の回路３０Ａの場合より更に抑制され、膜沸騰は
より起こりにくく、回路３０Ｂは正常に動作し続ける。
抵抗素子３２の部位の局所的な温度上昇は、上記の第２
実施例の回路３０Ａの場合より更に抑制され、膜沸騰は
より起こりにくく、回路３０Ｂは正常に動作し続ける。
【００６８】〔第４実施例〕図９は本発明の第４実施例
になる超伝導集積回路３０Ｃの一部の断面を示し、図１
０は図９中サプライ抵抗素子周りを示し、図１１は図９
の回路構造を模式的に示す。
になる超伝導集積回路３０Ｃの一部の断面を示し、図１
０は図９中サプライ抵抗素子周りを示し、図１１は図９
の回路構造を模式的に示す。
【００６９】回路３０Ｃは、上記第３実施例の変形例的
なものであり、図７に示す構成部分と対応する部分には
同一符号を付す。
なものであり、図７に示す構成部分と対応する部分には
同一符号を付す。
【００７０】サプライ抵抗素子３２の右端は、引出し電
極７１、及び開口７５内の接続部７３を介して、第１の
超伝導配線３６-2と接続してある。
極７１、及び開口７５内の接続部７３を介して、第１の
超伝導配線３６-2と接続してある。
【００７１】第１の超伝導配線３６Ｃ-1は、基板３１上
に形成してあり、サプライ抵抗素子３２の左端と接続し
てある。
に形成してあり、サプライ抵抗素子３２の左端と接続し
てある。
【００７２】超伝導接地層３４Ｃは、開口７５を一つだ
け有し、この開口７５はサプライ抵抗素子３２より右方
にずれて位置している。
け有し、この開口７５はサプライ抵抗素子３２より右方
にずれて位置している。
【００７３】超伝導接地層３４Ｃのうち、部分３４Ｃａ
が、サプライ抵抗素子３２の全体を覆っている。また、
開口７５は一個所だけにある。
が、サプライ抵抗素子３２の全体を覆っている。また、
開口７５は一個所だけにある。
【００７４】このため、サプライ抵抗素子３２から超伝
導接地層３４Ｂへの熱の伝導についてみると、矢印６２
に加えて、矢印６３で示すように左方にも伝わって拡散
する。
導接地層３４Ｂへの熱の伝導についてみると、矢印６２
に加えて、矢印６３で示すように左方にも伝わって拡散
する。
【００７５】これにより、回路３０Ｃのうち、サプライ
抵抗素子３２の部位の局所的な温度上昇は、上記の第３
実施例の回路３０Ｂの場合より更に抑制され、膜沸騰は
より起こりにくく、回路３０Ｃは正常に動作し続ける。
抵抗素子３２の部位の局所的な温度上昇は、上記の第３
実施例の回路３０Ｂの場合より更に抑制され、膜沸騰は
より起こりにくく、回路３０Ｃは正常に動作し続ける。
【００７６】また、超伝導接地層３４Ｃのうち、部分３
４Ｃｂが、第１の超伝導主配線３６Ｃ-1を覆っている。
４Ｃｂが、第１の超伝導主配線３６Ｃ-1を覆っている。
【００７７】このため、配線３６Ｃ-1に大電流が流れた
ときに発生したノイズは超伝導接地層３４Ｃにより遮蔽
され、ジョセフソン素子３７までには到らず、ジョセフ
ソン素子３７に対するノイズの影響は軽減される。
ときに発生したノイズは超伝導接地層３４Ｃにより遮蔽
され、ジョセフソン素子３７までには到らず、ジョセフ
ソン素子３７に対するノイズの影響は軽減される。
【００７８】このため、ジョセフソン素子３７は、配線
３６Ｃ-1からのノイズの影響を殆ど受けず、この点でも
ジョセフソン素子３７は正常に動作し、回路３０Ｃは正
常に動作し続ける。
３６Ｃ-1からのノイズの影響を殆ど受けず、この点でも
ジョセフソン素子３７は正常に動作し、回路３０Ｃは正
常に動作し続ける。
【００７９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、サプライ抵抗素子で発生した熱が基板内へ拡が
って効率良く逃げ、これによってサプライ抵抗素子の個
所で局所的な温度の上昇を効果的に抑えることが出来
る。これにより、寒剤がサプライ抵抗素子の個所で膜沸
騰を起こすことを効果的に防止することが出来る。これ
によって超伝導デバイスが特性の劣化を起こしたり、誤
動作を起こしたりすることを効果的に防止することが出
来る。
よれば、サプライ抵抗素子で発生した熱が基板内へ拡が
って効率良く逃げ、これによってサプライ抵抗素子の個
所で局所的な温度の上昇を効果的に抑えることが出来
る。これにより、寒剤がサプライ抵抗素子の個所で膜沸
騰を起こすことを効果的に防止することが出来る。これ
によって超伝導デバイスが特性の劣化を起こしたり、誤
動作を起こしたりすることを効果的に防止することが出
来る。
【００８０】請求項２の発明によれば、サプライ抵抗素
子で発生した熱が、基板に加えて超伝導接地層内にも拡
がって逃げるため、サプライ抵抗素子の個所での局所的
な温度の上昇を、請求項１の発明に比べて、更に効果的
に抑えることが出来る。これにより、寒剤がサプライ抵
抗素子の個所で膜沸騰を起こすことを更に効果的に防止
することが出来る。これにより、起伝導デバイスの特性
劣化及び誤動作を、請求項１の発明よりも更に効果的に
防止することが出来る。
子で発生した熱が、基板に加えて超伝導接地層内にも拡
がって逃げるため、サプライ抵抗素子の個所での局所的
な温度の上昇を、請求項１の発明に比べて、更に効果的
に抑えることが出来る。これにより、寒剤がサプライ抵
抗素子の個所で膜沸騰を起こすことを更に効果的に防止
することが出来る。これにより、起伝導デバイスの特性
劣化及び誤動作を、請求項１の発明よりも更に効果的に
防止することが出来る。
【００８１】請求項３の発明によれば、請求項２の発明
による効果に加えて、超伝導デバイスが超伝導配線層に
よるノイズの影響を受けにくくするようにすることが出
来、これによって、超伝導デバイスの特性劣化及び誤動
作を更に効果的に防止することが出来る。
による効果に加えて、超伝導デバイスが超伝導配線層に
よるノイズの影響を受けにくくするようにすることが出
来、これによって、超伝導デバイスの特性劣化及び誤動
作を更に効果的に防止することが出来る。
【図１】本発明の超伝導集積回路の第１実施例の断面図
である。
である。
【図２】図１中、サプライ抵抗素子の周りの平面図であ
る。
る。
【図３】図１の回路構造を模式的に示す図である。
【図４】本発明の超伝導集積回路の第２実施例の断面図
である。
である。
【図５】図４中、サプライ抵抗素子周りの平面図であ
る。
る。
【図６】図４の回路構造を模範的に示す図である。
【図７】本発明の超伝導集積回路の第３実施例の断面図
である。
である。
【図８】図７中、サプライ抵抗素子周りの平面図であ
る。
る。
【図９】本発明の超伝導集積回路の第４実施例の断面図
である。
である。
【図１０】図９中、サプライ抵抗素子周りの平面図であ
る。
る。
【図１１】図９の回路構造を模式的に示す図である。
【図１２】従来の超伝導集積回路の断面図である。
【図１３】図１２の回路構造を模式的に示す図である。
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 超伝導集積回路 ３１ Ｓｉ基板 ３２ Ｚｒのサプライ抵抗素子 ３３，３５，３８ ＳｉＯ2 絶縁膜 ３４，３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，Ｎｂ 超伝導接地層 ３４Ａａ，３４Ｂａ，３４Ｃａ，３４Ｃｂ 部分 ３６-1，３６Ｃ-1 Ｎｂの第１の超伝導主配線 ３６-2 Ｎｂの第１の超伝導分岐配線 ３７ ジョセフソン素子 ３８ ＳｉＯ2 の絶縁膜 ３９ Ｎｂの第２の超伝導配線 ４０ 負荷抵抗 ４１ 次段のジョセフソン素子 ４５ 開口 ４６，４７，７２，７３ 接続部 ５０，６２，６３ 熱の流れを示す矢印 ６０，６１，７４，７５ 開口 ７０，７３ 引出し電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 39/22 - 39/24 H01L 39/00
Claims (3)
- 【請求項１】 超伝導デバイス（３７）と、該超伝導デ
バイスに電流を供給する第１の超伝導配線（３６-1〜３
６-2）と、該第１の超伝導配線の途中に設けられた抵抗
素子（３２）と、超伝導接地層（３４）と、該超伝導デ
バイスを該超伝導接地層に接続する第２の超伝導配線
（３９）と、基板（３１）とを有し、寒剤内で使用され
る超伝導集積回路において、 上記抵抗素子（３２）を、上記基板（３１）と直接接し
て設けた構成としたことを特徴とする超伝導集積回路。 - 【請求項２】 超伝導デバイスと、該超伝導デバイスに
電流を供給する第１の超伝導配線と、該第１の超伝導配
線の途中に設けられた抵抗素子と、超伝導接地層と、該
超伝導デバイスを該超伝導接地層に接続する第２の超伝
導配線と、基板とを有し、寒剤内で使用される超伝導集
積回路において、 上記抵抗素子（３２）が、上記基板（３１）と直接接し
ており、 且つ上記超伝導接地層（３４Ａａ，３４Ｂａ）が、上記
抵抗素子（３２）を覆う構成としたことを特徴とする超
伝導集積回路。 - 【請求項３】 超伝導デバイスと、該超伝導デバイスに
電流を供給する第１の超伝導配線と、該第１の超伝導配
線の途中に設けられた抵抗素子と、超伝導接地層と、該
超伝導デバイスを該超伝導接地層に接続する第２の超伝
導配線と、基板とを有し、寒剤内で使用される超伝導集
積回路において、 上記抵抗素子（３２）が、上記基板（３１）と直接接し
ており、 且つ上記超伝導接地層（３４Ｃａ，３４Ｃｂ）が、上記
抵抗素子（３２）及び上記第１の超伝導配線（３６-1）
を覆う構成としたことを特徴とする超伝導集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30027593A JP3269720B2 (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 超伝導集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30027593A JP3269720B2 (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 超伝導集積回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07154003A JPH07154003A (ja) | 1995-06-16 |
| JP3269720B2 true JP3269720B2 (ja) | 2002-04-02 |
Family
ID=17882835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30027593A Expired - Fee Related JP3269720B2 (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 超伝導集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3269720B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4977328B2 (ja) * | 2005-03-28 | 2012-07-18 | 日本電気株式会社 | 超伝導ランダムアクセスメモリおよびその製造方法 |
| US11621386B2 (en) * | 2019-04-02 | 2023-04-04 | International Business Machines Corporation | Gate voltage-tunable electron system integrated with superconducting resonator for quantum computing device |
| US11727295B2 (en) | 2019-04-02 | 2023-08-15 | International Business Machines Corporation | Tunable superconducting resonator for quantum computing devices |
-
1993
- 1993-11-30 JP JP30027593A patent/JP3269720B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07154003A (ja) | 1995-06-16 |
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