Способ изготовления момостикового криотрона

Способ изготовления момостикового криотрона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

! !555770

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.09.75 (21) 2170990/25

g 4 1 (51) М. Кл.

Н 01 1 39/22 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Н 01 L 39/18

Государственный коватет

СССР оо делам нзооретеннй н открытнй

Опубликовано05.02.79.Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 10.02.79 (53) УДК 621.326 (088.8) П. Е. Кандыба, Д. П. Колесников, Н. И. Комаровских, Г. М. Лапир, К. К. Лихарев, В. А. Рыжков и В. Г. Ястребов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОСТИКОВОГО КРИОТРОНА

Изобретение относится к микроэлектронике и вычислительной технике.

Известен способ изготовления туннельных криотронов со скрещенными управляющими пленками, включающий нанесение на подложку изолированного сверхпроводящего экрана, нанесение нижнего сверхпроводящего электрода, операцию фотолитографии, формирование изолирующего барьерного слоя окислением в тлеющем разряде, нанесение верхнего сверхпроводящего электрода слоя диэлектрика и сверхпроводящей !и управляющей шины.

Однако такие криотроны сложно получить и они отличаются недолговечностью барьерного слоя.

Для вычислительной техники, требующей массового вь!пуска э ементов памяти, раз- 15 работаны приборы, использующие другие типы слабых связей — мостики, обеспечивающие упрощение технологии и повышение надежности криотронов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовления мостового криотрона, включающий формирование взаимно изолированных сверхпроводящего экрана, вентиля из участков сверхпроводящей пленки, последовательно соединенных металлической перемычкой, и сверхпроводягцей управляющей шины, расположенной над одним из участков вентиля, в котором выполняют отверстие.

Этот способ реализуется последовательным формированием элементов криотрона с помощью электролитографии и фотолитографии.

Цель изобретения — упрощение способа изготовления мостикового криотрона и улучшение его характеристик.

Это достигается тем, что на слое диэлектрика, лежащем над экраном, формируют участок металлической пленки, образующий перемычку, формируют на нем из первой сверхпроводящей пленки покрытой изолирующим слоем участок вентиля, резко обрывающийся на краях, прилегающих к перемычке и отверстию, затем поверх полученной структуры наносят вторую сверхпроводящую пленку, обеспечивая ее разрыв на резко обрывающихся краях упомянутого участка вентиля, и формируют из нее остальные участки вентиля и управляющую шину.

Предлагаемый способ позволяет за две операции нанесения сверхпроводящих пле555770 нок сформировать все участки вентиля и управляюшую шину криотрона, причем так, что ее край, формируемый за счет разрыва пленки на рельефе, автоматически точно совмешается с перемычкой мостика (последнее обстоятельство важно, так как обеспечивает наибольшую эффективность управления критическим током мостика магнитным полем и, следовательно, максимальный коэффициент усиления криотрона).

На фиг. 1 схематично изображен мостиковый криотрон, общий вид; на фиг. 2 и

3 — расположение слоев при изготовлении криотрона по предлагаемому способу, разрез; на фиг. 4 — то же, вид в плане.

Криотрон содержит нанесенные на изолируюшую подложку 1 сверхпроводяший экран 2, изолированный от него вентиль, содержащий участки 3 и 4 сверхпроводяшей пленки, соединенные перемычкой 5. В участке 4 выполнено отверстие 6. Управляющая шина 7 расположена над участком 4 между перемычкой 5 и отверстием 6.

На изолирующем слое 8, лежашем над экраном 2, формируют участок тонкой пленки 9, например, из золота, образуюший перемычку мостика. Поверх него формируют участок 4 вентиля из первой сверхпроводяшей пленки, например, из ниобия, имеюший отверстие 6. Края участка 4 вентиля, прилегаюшие к перемычке и к отверстию, должны резко обрываться. Это добивается, например, ионным травлением. После этого участок 4 окисляют, получая изолируюший слой

10, толщина которого определяет длину перемычки. Затем поверх полученной структуры наносят вторую сверхпроводяшую пленку толщины, меньшей чем первая, обеспечивая ее разрыв на краях 11 (фиг. 4) участка

4 вентиля (осаждением из направленного потока пара испаряемого материала в высоком вакууме).

Из второй сверхпроводяшей пленки формируют участок 3 вентиля и управляющую шину 7. В результате образуются участки сверхпроводяшей пленки вентиля, разделенные зазором, равным толшине изолируюшего слоя 10 и соединенные перемычкой 5 пленки 9 с необходимыми для создания слабой связи размерами, а управляющая шина 7 точно совмещена с перемычкой и краем отверстия, несмотря на возможные отклонения при формировании ее конфигурации в плане (фиг, 4) .

Для формирования участков 3 и 4 пленок перемычки 5 и шины 7 используют известные способы вакуумного или катодного напыления с последующей фотолитографической обработкой.

Эти способы позволяют обеспечить необходимые размеры верхней сверхпроводяшей пленки на нужных краях 11 участка 4 вентиля и предотвратить разрывы этой пленки на пологих краях 12, например, за счет двухкратной фотолитографической обработФорл ула изобретения

1. Способ изготовления мостикового криотрона, включающий формирование взаимно изолированных сверхпроводящего экрана, вентиля из участков сверхпроводяшей пленки, последовательно соединенных металлической перемычкой, и сверхпроводяшей управляющей шины, расположенной над одним из участков вентиля, в котором выполняют отверстие, отличающийся тем, что, с целью упрошения способа изготовления криотрона и улучшения его характеристик, на слое диэлектрика, лежащем над экраном, формируют участок металлической пленки, образующий перемычку, формируют на нем из первой сверхпроводяшей пленки покрытый изолирующим слоем участок вентиля, резко обрывающийся на краях, прилегающих к перемычке и отверстию, затем поверх полученной структуры наносят вторую сверхпроводяшую пленку, обеспечивая ее разрыв

55 ки с различными режимами травления (фиг. 4).

Операцию формирования участка 4 вентиля можно проводить также другими известными способами, обеспечивающими раз ., а верхней сверхпроводяШей пленки и получение зазора между соседними участками, например, как показано на фиг. 3. В отличие от примера, проиллюстрированного на фиг. 2, здесь зазор между участками вентиля создается воздушным промежутком, образованным за счет частичного вытравливания участка 4 из-под изолирующего слоя 10.

Для получения необходимого вытравливания при формовании участка 4 сверхпроводяшую пленку сначала покрывают изолируюшим слоем, а затем проводят операции фотолитографической обработки, используя в качестве контактной маски изолирующий слой 10. Для повышения воспроизводимости длин перемычек и исключения возможных

20 закорачиваний между участками 3 и 4 вентиля перед нанесением второй сверхпроводяшей пленки может проводиться окисление сверхпроводящих торцов участка 4 вентиля. В этом случае подтрав первой сверхпро25 водящей пленки под контактную маску выполняется меньшей глубины, а режим окисления выбирают таким образом, чтобы суммарный эффект обеспечил необходимую длину. перемычки.

Предлагаемый способ изготовления мосЗ0 тикового криотрона проше и дешевле известного, так называемого, прямого способа, предусматривающего электронную или рентгеновскую литографию. Криотрон, изготовленный по предложенному способу, имеет максимально возможный коэффициент усиления за счет автоматически точного совмещения края управляюшей шины с перемычкой мостика.

555770 г

Фиг.1

5 9 ч фигЗ

1О 8

7 Z

Фиг. 4

Составитель А. Утюж

Техред О. Луговая Корректор М. Демник

Тираж 922 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изОбретений и открытий

I 1 3035; Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Л. Письман

Заказ 151/48 на резко обрывающихся краях упомянуто"о участка вентиля, и формируют из нее остальные участки вентиля и управляющую шину.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что покрытый изолирующим слоем участок вентиля, резко обрывающийся на краях, формируют путем частичного вытравливания первой сверхпроводящей пленки из-под изолирующего слоя на глубину, определяемую заданной длиной перемычки.

3. Способ по п, 2, отличающийся тем, что, с целью повышения воспроизводимости длин перемычек, перед нанесением второй сверхпроводящей пленки проводят окисление сверхпроводящих торцов участка вентиля из первой сверхпроводящей пленки.