JPH0263315B2 - - Google Patents
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- JPH0263315B2 JPH0263315B2 JP56152682A JP15268281A JPH0263315B2 JP H0263315 B2 JPH0263315 B2 JP H0263315B2 JP 56152682 A JP56152682 A JP 56152682A JP 15268281 A JP15268281 A JP 15268281A JP H0263315 B2 JPH0263315 B2 JP H0263315B2
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- josephson junction
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- superconducting material
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N69/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one superconducting element covered by group H10N60/00
Landscapes
- 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集積回路の改良に関す
る。特に、ジヨセフソン接合素子の複数が積層さ
れてなる多層ジヨセフソン集積回路の感度を向上
する改良に関する。
る。特に、ジヨセフソン接合素子の複数が積層さ
れてなる多層ジヨセフソン集積回路の感度を向上
する改良に関する。
ジヨセフソン集積回路とはジヨセフソン接合素
子を含む集積回路をいうが、ジヨセフソン接合素
子とは、超伝導材料よりなる２個の電極（ベース
電極とカウンタ電極）を極めて薄いトンネル絶縁
膜を介して接合させておき、別に設けられたコン
トロール線路にコントロール電流を流して上記の
超伝導材料よりなる２個の電極（ベース電極とカ
ウンタ電極）間のジヨセフソン接合の臨界電流を
制御して、このジヨセフソン接合を超伝導状態ま
たは非超伝導状態にもたらし、この状態変化を利
用してスイツチング機能を発揮させる素子をい
う。
子を含む集積回路をいうが、ジヨセフソン接合素
子とは、超伝導材料よりなる２個の電極（ベース
電極とカウンタ電極）を極めて薄いトンネル絶縁
膜を介して接合させておき、別に設けられたコン
トロール線路にコントロール電流を流して上記の
超伝導材料よりなる２個の電極（ベース電極とカ
ウンタ電極）間のジヨセフソン接合の臨界電流を
制御して、このジヨセフソン接合を超伝導状態ま
たは非超伝導状態にもたらし、この状態変化を利
用してスイツチング機能を発揮させる素子をい
う。
従来技術におけるジヨセフソン集積回路の１例
の断面図を第１図に示す。図において、１はシリ
コン等よりなる基板である。２はグランドプレー
ンであり、ニオブ、鉛合金等の超伝導材料を基板
１の表面全面に3000Å程度の厚さに蒸着して形成
する。グランドプレーンの第１の機能は、その上
に配線される線でストリツプ線路を構成し、高速
に信号を伝送することである。また、グランドプ
レーンの第２の機能は、コントロール電流によつ
て作られる磁場をグランドプレーンとコントロー
ル線路との間に集中させることにより素子の感度
を上げることである。３は誘電体層であり、一酸
化シリコン等の誘電体よりなる層をグランドプレ
ーン２の表面全面に2000Å程度の厚さに蒸着して
形成する。４はベース電極であり、上記と同様の
超伝導材料を3000Å程度の厚さに蒸着した後線状
にパターニングして形成する。線状パターニング
工程はフオトリソグラフイー法やリフトオフ法等
を使用してなすことができる。５はトンネル絶縁
膜でありベース電極４の材料の酸化物をもつて数
10Åの厚さに形成する。形成される領域は図示す
るように、ベース電極４とカウンタ電極６との接
触面であり、これを形成するには、この領域を選
択的に酸化すればよい。カウンタ電極６は、上記
と同様の超伝導材料を4000Å程度の厚さに蒸着し
た後線状にパターニングして形成する。パターニ
ング方法はベース電極４の場合と同様である。な
お、これらのベース電極４とトンネル絶縁膜５と
カウンタ電極６とをもつて第１層のジヨセフソン
接合素子Ａが構成される。７は誘電体層であり、
一酸化シリコン等の誘電体よりなる層を誘電体層
３の表面全面に6000Å程度の厚さに蒸着して形成
する。８はコントロール線路であり、上記と同様
の超伝導材料を4000Å程度の厚さに蒸着した後パ
ターニングして形成する。ベース電極４、カウン
タ電極６とコントロール線路８との間の誘電体層
７の厚さが他の誘電体層３に比して厚い理由、お
よび、コントロール線路８の厚さが他の電極に比
して厚い理由は、段差状に形成されるジヨセフソ
ン接合素子Ａの存在にもとづく断線を防ぐためで
ある。
の断面図を第１図に示す。図において、１はシリ
コン等よりなる基板である。２はグランドプレー
ンであり、ニオブ、鉛合金等の超伝導材料を基板
１の表面全面に3000Å程度の厚さに蒸着して形成
する。グランドプレーンの第１の機能は、その上
に配線される線でストリツプ線路を構成し、高速
に信号を伝送することである。また、グランドプ
レーンの第２の機能は、コントロール電流によつ
て作られる磁場をグランドプレーンとコントロー
ル線路との間に集中させることにより素子の感度
を上げることである。３は誘電体層であり、一酸
化シリコン等の誘電体よりなる層をグランドプレ
ーン２の表面全面に2000Å程度の厚さに蒸着して
形成する。４はベース電極であり、上記と同様の
超伝導材料を3000Å程度の厚さに蒸着した後線状
にパターニングして形成する。線状パターニング
工程はフオトリソグラフイー法やリフトオフ法等
を使用してなすことができる。５はトンネル絶縁
膜でありベース電極４の材料の酸化物をもつて数
10Åの厚さに形成する。形成される領域は図示す
るように、ベース電極４とカウンタ電極６との接
触面であり、これを形成するには、この領域を選
択的に酸化すればよい。カウンタ電極６は、上記
と同様の超伝導材料を4000Å程度の厚さに蒸着し
た後線状にパターニングして形成する。パターニ
ング方法はベース電極４の場合と同様である。な
お、これらのベース電極４とトンネル絶縁膜５と
カウンタ電極６とをもつて第１層のジヨセフソン
接合素子Ａが構成される。７は誘電体層であり、
一酸化シリコン等の誘電体よりなる層を誘電体層
３の表面全面に6000Å程度の厚さに蒸着して形成
する。８はコントロール線路であり、上記と同様
の超伝導材料を4000Å程度の厚さに蒸着した後パ
ターニングして形成する。ベース電極４、カウン
タ電極６とコントロール線路８との間の誘電体層
７の厚さが他の誘電体層３に比して厚い理由、お
よび、コントロール線路８の厚さが他の電極に比
して厚い理由は、段差状に形成されるジヨセフソ
ン接合素子Ａの存在にもとづく断線を防ぐためで
ある。
かかる構造を有するジヨセフソン集積回路を複
数個積層して集積度を向上した多層構造のジヨセ
フソン集積回路が知られている。この多層構造の
ジヨセフソン集積回路を製造するには、従来技術
においては、第２図に示すごとく、第１層のジヨ
セフソン接合素子Ａを有する第１層のジヨセフソ
ン集積回路の上に、誘電体層７の全面に比較的厚
い誘電体層９を形成する。誘電体層９の表面は平
坦である方が多層化に有利であるから、この誘電
体層９には高分子樹脂等の塗布被膜を用いると有
利である。次に、第２層のジヨセフソン集積回路
のグランドプレーン１０をなす超伝導体層を誘電
体層９の表面全面に形成し、第１層のジヨセフソ
ン集積回路の場合と同様に、誘電体層１３と、ベ
ース電極１４・トンネル絶縁膜１５・カウンタ電
極１６よりなる第２層のジヨセフソン接合素子Ｂ
と、誘電体層１７と、コントロール線路１８とを
形成して、第２層のジヨセフソン集積回路を形成
する。
数個積層して集積度を向上した多層構造のジヨセ
フソン集積回路が知られている。この多層構造の
ジヨセフソン集積回路を製造するには、従来技術
においては、第２図に示すごとく、第１層のジヨ
セフソン接合素子Ａを有する第１層のジヨセフソ
ン集積回路の上に、誘電体層７の全面に比較的厚
い誘電体層９を形成する。誘電体層９の表面は平
坦である方が多層化に有利であるから、この誘電
体層９には高分子樹脂等の塗布被膜を用いると有
利である。次に、第２層のジヨセフソン集積回路
のグランドプレーン１０をなす超伝導体層を誘電
体層９の表面全面に形成し、第１層のジヨセフソ
ン集積回路の場合と同様に、誘電体層１３と、ベ
ース電極１４・トンネル絶縁膜１５・カウンタ電
極１６よりなる第２層のジヨセフソン接合素子Ｂ
と、誘電体層１７と、コントロール線路１８とを
形成して、第２層のジヨセフソン集積回路を形成
する。
ところが、上記の如き、多層構造のジヨセフソ
ン接合素子においては、第１層のジヨセフソン接
合素子Ａが第１層のグランドプレーン２と第２層
のグランドプレーン１０とに挟まれているため、
第１層のジヨセフソン接合素子Ａの臨界電流を制
御するコントロール線路８に流れる電流IHが、第
２図に矢印をもつて示すように、コントロール線
路８の上面と下面とに分流するため、第１層のジ
ヨセフソン接合素子Ａの臨界電流の制御に直接寄
与する電流量が減少し、第１層のジヨセフソン接
合素子Ａは満足すべき大きさの感度が得られず、
一方、第２層のジヨセフソン接合素子Ｂの臨界電
流を制御するコントロール線路１８に流れる電流
IHは第２図に矢印をもつて示すように、コントロ
ール線路１８の下面のみに流れて、第２層のジヨ
セフソン接合素子Ｂは十分満足すべき大きさの感
度が得られることゝはなるが、その結果第１層の
ジヨセフソン接合素子Ａの感度と第２層のジヨセ
フソン接合素子Ｂの感度とが同一にならなくなる
という欠点がある。
ン接合素子においては、第１層のジヨセフソン接
合素子Ａが第１層のグランドプレーン２と第２層
のグランドプレーン１０とに挟まれているため、
第１層のジヨセフソン接合素子Ａの臨界電流を制
御するコントロール線路８に流れる電流IHが、第
２図に矢印をもつて示すように、コントロール線
路８の上面と下面とに分流するため、第１層のジ
ヨセフソン接合素子Ａの臨界電流の制御に直接寄
与する電流量が減少し、第１層のジヨセフソン接
合素子Ａは満足すべき大きさの感度が得られず、
一方、第２層のジヨセフソン接合素子Ｂの臨界電
流を制御するコントロール線路１８に流れる電流
IHは第２図に矢印をもつて示すように、コントロ
ール線路１８の下面のみに流れて、第２層のジヨ
セフソン接合素子Ｂは十分満足すべき大きさの感
度が得られることゝはなるが、その結果第１層の
ジヨセフソン接合素子Ａの感度と第２層のジヨセ
フソン接合素子Ｂの感度とが同一にならなくなる
という欠点がある。
なお、超伝導体中を流れる電流の性質として、
コントロール線路とベース電極・カウンタ電極の
ように誘電体層を介して配設される２個の超伝導
体層が対をなす場合、一方（コントロール線路）
に流れる電流に応答して他方（ベース電極・カウ
ンタ電極）に流れるイメージ電流の幅は上記の一
方（コントロール線路）に流れる電流の幅と同一
となるに反し、１個の超伝導体の表面に流れる電
流に応答してその裏面に流れるもどり電流の幅
は、その超伝導体の幅によつて規定され、表面に
流れる電流の幅には拘束されないことは周知であ
り、また、この性質があるため、ジヨセフソン接
合素子にあつては、感度を向上するため、コント
ロール線路の幅をベース電極・カウンタ電極の幅
より細くすることも周知である。
コントロール線路とベース電極・カウンタ電極の
ように誘電体層を介して配設される２個の超伝導
体層が対をなす場合、一方（コントロール線路）
に流れる電流に応答して他方（ベース電極・カウ
ンタ電極）に流れるイメージ電流の幅は上記の一
方（コントロール線路）に流れる電流の幅と同一
となるに反し、１個の超伝導体の表面に流れる電
流に応答してその裏面に流れるもどり電流の幅
は、その超伝導体の幅によつて規定され、表面に
流れる電流の幅には拘束されないことは周知であ
り、また、この性質があるため、ジヨセフソン接
合素子にあつては、感度を向上するため、コント
ロール線路の幅をベース電極・カウンタ電極の幅
より細くすることも周知である。
本発明の目的は、２層構造のジヨセフソン集積
回路において、ジヨセフソン接合素子の臨界電流
の制御のためのコントロール線路の電流に対し感
度を良好になしうる構造のジヨセフソン集積回路
を提供することにある。
回路において、ジヨセフソン接合素子の臨界電流
の制御のためのコントロール線路の電流に対し感
度を良好になしうる構造のジヨセフソン集積回路
を提供することにある。
上記の目的は、基板１上に形成され、超伝導材
料よりなる第１層コントロール線路２８と、この
第１層コントロール線路２８の上に誘電体層２７
を介して形成され、超伝導材料よりなる第１層ベ
ース電極４と、この第１層ベース電極４上に第１
層トンネル絶縁膜５を介して形成される超伝導材
料よりなる第１層カウンタ電極６とよりなる第１
層ジヨセフソン接合素子Ａと、この第１層ジヨセ
フソン接合素子Ａ上に誘電体層２３を介して形成
され、超伝導材料よりなるグランドプレーン３２
と、このグランドプレーン３２上に誘電体層３３
を介して形成され、超伝導材料よりなる第２層ベ
ース電極１４と、この第２層ベース電極１４上に
第２層トンネル絶縁膜１５を介して形成される超
伝導材料よりなる第２層カウンタ電極１６とより
なる第２層ジヨセフソン接合素子Ｂと、この第２
層ジヨセフソン接合素子Ｂ上に誘電体層３７を介
して形成され、超伝導材料よりなる第２層コント
ロール線路３８とを有するジヨセフソン集積回路
によつて達成される。
料よりなる第１層コントロール線路２８と、この
第１層コントロール線路２８の上に誘電体層２７
を介して形成され、超伝導材料よりなる第１層ベ
ース電極４と、この第１層ベース電極４上に第１
層トンネル絶縁膜５を介して形成される超伝導材
料よりなる第１層カウンタ電極６とよりなる第１
層ジヨセフソン接合素子Ａと、この第１層ジヨセ
フソン接合素子Ａ上に誘電体層２３を介して形成
され、超伝導材料よりなるグランドプレーン３２
と、このグランドプレーン３２上に誘電体層３３
を介して形成され、超伝導材料よりなる第２層ベ
ース電極１４と、この第２層ベース電極１４上に
第２層トンネル絶縁膜１５を介して形成される超
伝導材料よりなる第２層カウンタ電極１６とより
なる第２層ジヨセフソン接合素子Ｂと、この第２
層ジヨセフソン接合素子Ｂ上に誘電体層３７を介
して形成され、超伝導材料よりなる第２層コント
ロール線路３８とを有するジヨセフソン集積回路
によつて達成される。
換言すれば、第１層のジヨセフソン接合素子Ａ
のグランドプレーン２とコントロール線路８との
配設位置を逆転して、コントロール線路８をグラ
ンドプレーン２の位置に設けてコントロール線路
２８とし、グランドプレーン２をコントロール線
路８の位置に設けてグランドプレーン３２とし、
このグランドプレーン３２をもつて第２層のジヨ
セフソン接合素子Ｂのグランドプレーンをも兼ね
させ、第２層のジヨセフソン接合素子Ｂは従来技
術におけると同様、コントロール線路を上層とす
ることにある。この層構造においては、第１層の
ジヨセフソン接合素子Ａも、第２層のジヨセフソ
ン接合素子Ｂもそのコントロール線路２８，３８
がグランドプレーンに挟まれることがないため、
それぞれのコントロール線路２８，３８には、電
流IHがそれぞれのジヨセフソン接合素子Ａ，Ｂに
対接する面のみに流れるので、感度が向上し、ま
た、第１層のジヨセフソン接合素子Ａの感度と第
２層のジヨセフソン接合素子Ｂの感度とは同一に
なる。
のグランドプレーン２とコントロール線路８との
配設位置を逆転して、コントロール線路８をグラ
ンドプレーン２の位置に設けてコントロール線路
２８とし、グランドプレーン２をコントロール線
路８の位置に設けてグランドプレーン３２とし、
このグランドプレーン３２をもつて第２層のジヨ
セフソン接合素子Ｂのグランドプレーンをも兼ね
させ、第２層のジヨセフソン接合素子Ｂは従来技
術におけると同様、コントロール線路を上層とす
ることにある。この層構造においては、第１層の
ジヨセフソン接合素子Ａも、第２層のジヨセフソ
ン接合素子Ｂもそのコントロール線路２８，３８
がグランドプレーンに挟まれることがないため、
それぞれのコントロール線路２８，３８には、電
流IHがそれぞれのジヨセフソン接合素子Ａ，Ｂに
対接する面のみに流れるので、感度が向上し、ま
た、第１層のジヨセフソン接合素子Ａの感度と第
２層のジヨセフソン接合素子Ｂの感度とは同一に
なる。
以下、図面を参照しつゝ、本発明の実施例に係
る２層構造のジヨセフソン集積回路について説明
し、本発明の構成とその特有の効果とを明らかに
する。
る２層構造のジヨセフソン集積回路について説明
し、本発明の構成とその特有の効果とを明らかに
する。
第３図参照
図は本発明の実施例に係る２層構造のジヨセフ
ソン集積回路の断面図である。図において、１は
シリコン等よりなる基板であり、２８はコントロ
ール線路であり、ニオブ、鉛合金等の超伝導材料
を基板１の上に4000Å程度の厚さに蒸着した後こ
れをパターニングして形成する。２７は誘電体層
であり、一酸化シリコン等の誘電体よりなる層を
基板１の表面全面に6000Å程度の厚さに蒸着して
形成する。この誘電体層２７は平坦化層としても
機能も望まれるので、高分子樹脂等の塗布被膜を
使用してもよいことは従来技術の場合と同様であ
る。４はベース電極であり、上記と同様の超伝導
材料を3000Å程度の厚さに蒸着した後線状にパタ
ーニングして形成する。線状パターニング工程は
フオトリソグラフイー法やリフトオフ法等を使用
してなすことができる。５はトンネル絶縁膜であ
りベース電極４の材料の酸化物をもつて数10Åの
厚さに形成する。形成される領域は図示するよう
に、ベース電極４とカウンタ電極６との接触面で
あり、これを形成するには、この領域を選択的に
酸化すればよい。カウンタ電極６は、上記と同様
の超伝導材料を4000Å程度の厚さに蒸着した後線
状にパターニングして形成する。パターニング方
法はベース電極４の場合と同様である。なお、こ
れらのベース電極４とトンネル絶縁膜５とカウン
タ電極６とをもつて第１層のジヨセフソン接合素
子Ａが構成される。２３は誘電体層であり、一酸
化シリコン等の誘電体よりなる層を誘電体層３の
表面全面に6000Å程度の厚さに蒸着して形成す
る。この誘電体層３も平坦化層としての機能が望
まれるので、上記同様高分子樹脂等の塗布被膜を
使用してもよい。３２はグランドプレーンであ
り、上記と同様の超伝導材料を誘電体層２３の表
面全面に3000Å程度の厚さに蒸着して形成する。
グランドプレーンの機能は、従来技術の項に述べ
たとおりである。３３は誘電体層であり、一酸化
シリコン等の誘電体よりなる層をグランドプレー
ン３２の表面全面に蒸着して形成する。その上に
形成される１４，１５，１６は、第２層のジヨセ
フソン接合素子Ｂであり、４，５，６よりな第１
層のジヨセフソン接合素子Ａと同様である。３７
は誘電体層であり、一酸化シリコン等の誘電体よ
りなる層を誘電体層２３の表面全面に6000Å程度
の厚さに蒸着して形成する。この誘電体層２３も
平坦化層としての機能が望まれるので、上記同様
高分子樹脂等の塗布被膜を使用してもよい。３８
はコントロール線路であり、上記と同様の超伝導
材料を6000Å程度の厚さに蒸着した後パターニン
グして形成する。
ソン集積回路の断面図である。図において、１は
シリコン等よりなる基板であり、２８はコントロ
ール線路であり、ニオブ、鉛合金等の超伝導材料
を基板１の上に4000Å程度の厚さに蒸着した後こ
れをパターニングして形成する。２７は誘電体層
であり、一酸化シリコン等の誘電体よりなる層を
基板１の表面全面に6000Å程度の厚さに蒸着して
形成する。この誘電体層２７は平坦化層としても
機能も望まれるので、高分子樹脂等の塗布被膜を
使用してもよいことは従来技術の場合と同様であ
る。４はベース電極であり、上記と同様の超伝導
材料を3000Å程度の厚さに蒸着した後線状にパタ
ーニングして形成する。線状パターニング工程は
フオトリソグラフイー法やリフトオフ法等を使用
してなすことができる。５はトンネル絶縁膜であ
りベース電極４の材料の酸化物をもつて数10Åの
厚さに形成する。形成される領域は図示するよう
に、ベース電極４とカウンタ電極６との接触面で
あり、これを形成するには、この領域を選択的に
酸化すればよい。カウンタ電極６は、上記と同様
の超伝導材料を4000Å程度の厚さに蒸着した後線
状にパターニングして形成する。パターニング方
法はベース電極４の場合と同様である。なお、こ
れらのベース電極４とトンネル絶縁膜５とカウン
タ電極６とをもつて第１層のジヨセフソン接合素
子Ａが構成される。２３は誘電体層であり、一酸
化シリコン等の誘電体よりなる層を誘電体層３の
表面全面に6000Å程度の厚さに蒸着して形成す
る。この誘電体層３も平坦化層としての機能が望
まれるので、上記同様高分子樹脂等の塗布被膜を
使用してもよい。３２はグランドプレーンであ
り、上記と同様の超伝導材料を誘電体層２３の表
面全面に3000Å程度の厚さに蒸着して形成する。
グランドプレーンの機能は、従来技術の項に述べ
たとおりである。３３は誘電体層であり、一酸化
シリコン等の誘電体よりなる層をグランドプレー
ン３２の表面全面に蒸着して形成する。その上に
形成される１４，１５，１６は、第２層のジヨセ
フソン接合素子Ｂであり、４，５，６よりな第１
層のジヨセフソン接合素子Ａと同様である。３７
は誘電体層であり、一酸化シリコン等の誘電体よ
りなる層を誘電体層２３の表面全面に6000Å程度
の厚さに蒸着して形成する。この誘電体層２３も
平坦化層としての機能が望まれるので、上記同様
高分子樹脂等の塗布被膜を使用してもよい。３８
はコントロール線路であり、上記と同様の超伝導
材料を6000Å程度の厚さに蒸着した後パターニン
グして形成する。
以上のようにして形成された本発明に係るジヨ
セフソン集積回路においては、グランドプレーン
３２は、２個のジヨセフソン接合素子Ａ，Ｂに対
して共通に機能する。そして、コントロール線路
２８，３８は、第１層のジヨセフソン集積回路に
おいても、第２層のジヨセフソン集積回路におい
ても、他の超伝導体層と対接することがないの
で、コントロール電流IHは、矢印をもつて図示す
るように、コントロール線路２８にあつてはその
上面のみに、コントロール線路３８にあつてはそ
の下面のみに、それぞれ流れ、コントロール電流
がコントロール回路の両面に分流することはな
い。そのため、いづれのジヨセフソン接合素子
Ａ，Ｂにおいても、同程度に十分な高感度が実現
する。
セフソン集積回路においては、グランドプレーン
３２は、２個のジヨセフソン接合素子Ａ，Ｂに対
して共通に機能する。そして、コントロール線路
２８，３８は、第１層のジヨセフソン集積回路に
おいても、第２層のジヨセフソン集積回路におい
ても、他の超伝導体層と対接することがないの
で、コントロール電流IHは、矢印をもつて図示す
るように、コントロール線路２８にあつてはその
上面のみに、コントロール線路３８にあつてはそ
の下面のみに、それぞれ流れ、コントロール電流
がコントロール回路の両面に分流することはな
い。そのため、いづれのジヨセフソン接合素子
Ａ，Ｂにおいても、同程度に十分な高感度が実現
する。
以上説明せるとおり、本発明に係る２層構造の
ジヨセフソン集積回路においては、グランドプレ
ーンを中心として、２個のジヨセフソン接合素子
がそれぞれ逆方向に形成されており、それぞれの
ジヨセフソン接合素子を制御するコントロール線
路は、それぞれ最上層と最下層とを構成するこ
とゝなり、それぞれのコントロール線路は他の超
伝導体層と対接することがないので、それぞれの
コントロール線路に流れる電流は、それぞれ対応
するジヨセフソン接合素子のみに対面して流れる
ことになる。そのため、コントロール線路に流れ
る電流は100％ジヨセフソン接合素子の制御に寄
与することになり、感度良好な２層構造のジヨセ
フソン集積回路が実現する。
ジヨセフソン集積回路においては、グランドプレ
ーンを中心として、２個のジヨセフソン接合素子
がそれぞれ逆方向に形成されており、それぞれの
ジヨセフソン接合素子を制御するコントロール線
路は、それぞれ最上層と最下層とを構成するこ
とゝなり、それぞれのコントロール線路は他の超
伝導体層と対接することがないので、それぞれの
コントロール線路に流れる電流は、それぞれ対応
するジヨセフソン接合素子のみに対面して流れる
ことになる。そのため、コントロール線路に流れ
る電流は100％ジヨセフソン接合素子の制御に寄
与することになり、感度良好な２層構造のジヨセ
フソン集積回路が実現する。
なお、コントロール線路は幅が狭いため断線の
おそれが大きく、ジヨセフソン集積回路において
断線発生の可能性のある個所は事実上コントロー
ル線路に限られることは周知であるが、本発明に
係る２層構造のジヨセフソン集積回路において
は、従来技術に係る２層構造のジヨセフソン集積
回路に比して、段差が少ないため、断線発生の可
能性を減少する副次的効果もある。この副次的効
果は誘電体層に高分子樹脂等を使用して誘電体層
に平坦化層としての機能を与えればさらにエンハ
ンスされることは云うまでもない。
おそれが大きく、ジヨセフソン集積回路において
断線発生の可能性のある個所は事実上コントロー
ル線路に限られることは周知であるが、本発明に
係る２層構造のジヨセフソン集積回路において
は、従来技術に係る２層構造のジヨセフソン集積
回路に比して、段差が少ないため、断線発生の可
能性を減少する副次的効果もある。この副次的効
果は誘電体層に高分子樹脂等を使用して誘電体層
に平坦化層としての機能を与えればさらにエンハ
ンスされることは云うまでもない。
なお、超伝導材料としては、ニオブ、鉛合金を
はじめ如何なる超伝導材料も使用可能であること
は勿論であり、また、誘電体材料も一酸化シリコ
ンに限定されることも云うまでもない。また、実
施例に示した各層の厚さも単なる１例であり、特
に制限的意義は有さない。
はじめ如何なる超伝導材料も使用可能であること
は勿論であり、また、誘電体材料も一酸化シリコ
ンに限定されることも云うまでもない。また、実
施例に示した各層の厚さも単なる１例であり、特
に制限的意義は有さない。
第１図は、従来技術に係るジヨセフソン集積回
路の断面図である。第２図は、従来技術に係る多
層構造（図においては２層構造）のジヨセフソン
集積回路の断面図である。第３図は、本発明の一
実施例に係る２層構造のジヨセフソン集積回路の
断面図である。 １……基板、２……第１層のグランドプレー
ン、３……誘電体層、４……第１層ベース電極、
５……第１層トンネル絶縁膜、６……第１層カウ
ンタ電極、Ａ……第１層のジヨセフソン接合素
子、７……誘電体層、８……第１層コントロール
線路、９……誘電体層、１０……第２層のグラン
ドプレーン、１３……誘電体層、１４……第２層
ベース電極、１５……第２層トンネル絶縁膜、１
６……第２層カウンタ電極、Ｂ……第２層のジヨ
セフソン接合素子、１７……誘電体層、１８……
第２層コントロール線路、２８……本発明の要旨
に係る第１層コントロール線路、２７……誘電体
層、２３……誘電体層、３２……第１層・第２層
のジヨセフソン接合素子に共用されるグランドプ
レーン、３３……誘電体層、３７……誘電体層、
３８……本発明の要旨に係る第２層コントロール
線路。
路の断面図である。第２図は、従来技術に係る多
層構造（図においては２層構造）のジヨセフソン
集積回路の断面図である。第３図は、本発明の一
実施例に係る２層構造のジヨセフソン集積回路の
断面図である。 １……基板、２……第１層のグランドプレー
ン、３……誘電体層、４……第１層ベース電極、
５……第１層トンネル絶縁膜、６……第１層カウ
ンタ電極、Ａ……第１層のジヨセフソン接合素
子、７……誘電体層、８……第１層コントロール
線路、９……誘電体層、１０……第２層のグラン
ドプレーン、１３……誘電体層、１４……第２層
ベース電極、１５……第２層トンネル絶縁膜、１
６……第２層カウンタ電極、Ｂ……第２層のジヨ
セフソン接合素子、１７……誘電体層、１８……
第２層コントロール線路、２８……本発明の要旨
に係る第１層コントロール線路、２７……誘電体
層、２３……誘電体層、３２……第１層・第２層
のジヨセフソン接合素子に共用されるグランドプ
レーン、３３……誘電体層、３７……誘電体層、
３８……本発明の要旨に係る第２層コントロール
線路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基板１上に形成され、超伝導材料よりなる第
１層コントロール線路２８と、 該第１層コントロール線路２８の上に誘電体層
２７を介して形成され、超伝導材料よりなる第１
層ベース電極４と、該第１層ベース電極４上に第
１層トンネル絶縁膜５を介して形成される超伝導
材料よりなる第１層カウンタ電極６とよりなる第
１層ジヨセフソン接合素子Ａと、 該第１層ジヨセフソン接合素子Ａ上に誘電体層
２３を介して形成され、超伝導材料よりなるグラ
ンドプレーン３２と、 該グランドプレーン３２上に誘電体層３３を介
して形成され、超伝導材料よりなる第２層ベース
電極１４と、該第２層ベース電極１４上に第２層
トンネル絶縁膜１５を介して形成される超伝導材
料よりなる第２層カウンタ電極１６とよりなる第
２層ジヨセフソン接合素子Ｂと、 該第２層ジヨセフソン接合素子Ｂ上に誘電体層
３７を介して形成され、超伝導材料よりなる第２
層コントロール線路３８と を有することを特徴とするジヨセフソン集積回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56152682A JPS5853874A (ja) | 1981-09-26 | 1981-09-26 | ジヨセフソン集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56152682A JPS5853874A (ja) | 1981-09-26 | 1981-09-26 | ジヨセフソン集積回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5853874A JPS5853874A (ja) | 1983-03-30 |
| JPH0263315B2 true JPH0263315B2 (ja) | 1990-12-27 |
Family
ID=15545804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56152682A Granted JPS5853874A (ja) | 1981-09-26 | 1981-09-26 | ジヨセフソン集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5853874A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5889878A (ja) * | 1981-11-21 | 1983-05-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超伝導回路装置 |
| JPS5889877A (ja) * | 1981-11-21 | 1983-05-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超伝導回路装置 |
| JPS61281563A (ja) * | 1985-06-07 | 1986-12-11 | Agency Of Ind Science & Technol | 超伝導回路装置 |
| JP2586604B2 (ja) * | 1988-10-07 | 1997-03-05 | 日本電気株式会社 | 個体識別装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5350986A (en) * | 1976-10-20 | 1978-05-09 | Fujitsu Ltd | Josephson integrated circuit by multilayer structure |
-
1981
- 1981-09-26 JP JP56152682A patent/JPS5853874A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5350986A (en) * | 1976-10-20 | 1978-05-09 | Fujitsu Ltd | Josephson integrated circuit by multilayer structure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5853874A (ja) | 1983-03-30 |
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