Способ изготовления джозефсоновских мостиков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<» > 950794 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.08.80 (21) 2962792/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

С 23 С 13/00

Государственный комитет

Опубликовано 15.08.82. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 25.08.82 (53) УДК 621.793 (088.8) по делам иэобретеиий и открытий (72) Автор изобретения

В. П. Андрацкий.8ХНИщв,;,,„: ...

° - Щil!10»,, (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЖОЗЕФСОНОВСКИХ

МОСТИКОВ

Изобретение относится к нанесению пленок путем осаждения в вакууме, в частности для элементов криогенной электроники, и может быть использовано для построения криоэлементов вычислительной техники и приборов СВЧ вЂ” электроники. 5

Известен способ изготовления джозефсоновских мостиков, включающий последовательное нанесение пленок нижнего сверхпроводникового электрода, нормального металла или полупроводника и верхнего сверхпроводникового электрода (1) .

Однако указанный способ требует применения сложного метода электрополитографии и, кроме того, установки маски на субмикронных расстояниях от подложки, что усложняет процесс изготовления мостиков.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления джозефсоновских мостиков, включающий изготовление электродов путем послойного осаждения в вакууме сверхпроводящих пленок и разделяющих их изоляционной пленки, формирование совпадающих торцов одной из сверхпроводниковых и изоляционной пленок, нанесение пленочной перемычки из нормального металла или проводника на торец (2).

Однако джозефсоновские мостики, полученные указанным способом обладают низкой надежностью, а выход годных мостиков низкий.

Цель изобретения — повышение надежности мостиков и увеличение выхода годных.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления джозефсоновских мостиков, включающем изготовление электродов путем послойного осаждения в вакууме сверхпроводящих пленок и разделяющих их изоляционной пленки, формирование совпадающих торцов сверхпроводящих и изоляционной пленок, нанесение пленочной перемычки из нормального металла или полупроводника на торец, после нанесения изоляционной пленки формируют торцы weночного электрода и изоляционной пленки, после чего наносят пленочную перемычку.

Способ реализуется следующим образом.

На подложку осаждением в вакууме наносится пленка нижнего сверхпроводящего электрода и пленка изолирующего слоя нужной толщины, после чего формируют с помощью ионного разряда совпадающие тор950794

15

25

Формула изобретения

50 цы, а на совпадающие торцы этих пленок наносят последовательно сначала пленочную перемычку, а затем верхний пленочный электрод.

На фиг. 1 показано расположение слоев в изготовленном мостике; на фиг. 2 — последовательность операций при изготовлении мостика.

На подложке 1 нанесены пленка нижнего электрода 2, пленка изолирующего слоя 3, перемычка 4 и пленка верхнего электрода 5.

Сначала с помошью вакуумного осаждения на подложку 1 последовательно наносят металлическую пленку нижнего электрода 2 и пленку изолирующего слоя 3 такой толщины, которая обеспечивает отсутствие закороток (фиг. 2а). При этом в качестве изоляции может быть использован анодированный слой той же металлической пленки.

С помощью фотолитографии формируют контактную маску 6 нижнего электрода из фоторезиста или диэлектрика, который плохо травится в высокочастотном ионном разряде (в этоМ случае на изолируЮщий слой наносится пленка такого диэлектрика, например А1 0з). На фиг. 2б показан профиль этих слоев и вид на подложку сверху; заштрихованный «квадрат — контактная маска, а пунктиром показан нижний электрод.

В ионном разряде через контактную маску травится пленка изолирующего слоя и нижнего электрода, пока не сформируется совпадающие, открытые торцы, При этом пленка нижнего электрода стравливается до подложки в том месте, где ее не защищает контактная маска, которая, в свою очередь, стравливается частично или полностью (фиг. 2в).

Таким образом, пленка нижнего электрода оказывается закрытой изолирующим слоем везде, кроме торца. При необходимости можно сформировать не один торец, а два или больше. Без разрыва вакуума на сформированные в разрезе торцы изолирующего слоя и нижнего электрода наносится пленка перемычки 4 из нормального металла или по- 40 лупроводника, толщина которой значительно меньше толщины пленочных электродов (фиг. 2г) .

В вакууме на пленку перемычки наносится пленка верхнего электрода 5 из сверхпро- 4 водникового металла, после чего с помощью фотолитографии формируется одновременно ширина верхнего электрода и перемычки (фиг. 2г). Если пленки перемычки и верхнего электрода нанесены на несколько торцов то этим способом могут быть изготовлены сверхпроводниковые кольца с 2-мя или более джозефсоновскими мостиками, т.е. интерферометры. В результате указанных опеций формируют мостик малого размера, так как длина его определяется толщиной перемычки, а поперечные размеры — толщиной нижнего электрода и минимальным размером, полученным с помощью обычной фотолитографии. Это значит, что длина мостика может составлять 5 (100 — 500 А, а площадь поперечного сечения S(1 мкм .

При этом мостик эффективно управляется внешним магнитным полем, так как верхний и нижний электроды перекрывак)тся.

Однако вместе с обеспечением необходимых размеров мостика при предлагаемом способе повышается выход годных образцов. цействительно, в предлагаемом способе пленочная перемычка наносится непосредственно на нижний электрод только в месте, где открыт торец этого электрода, а в остальных местах нижний электрод закрыт толстым слоем изоляции. Тем самым снижается вероятность образования проколов и утонений в изолирующем слое. Предлагаемый способ позволяет изготовить джозефсоновские мостики малых размеров без применения сложного оборудования и в то же время повысить надежность интегральных схем, содержа- щих большое количество таких мостиков, и снизить затраты на изготовление таких схем за счет увеличения выхода годных образцов.

Способ изготовления джозефсоновских мостиков, включающий изготовление электродов путем послойного осаждения в вакууме сверхпроводящих пленок и разделяющей их изоляционной пленки и формирование совпадающих торцов сверхпроводящих и изоляционной пленок, нанесение пленочной перемычки из нормального металла или полупроводника на торец, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и увеличения выхода годных, после нанесения изоляционной пленки формируют торцы пленочного электрода и изоляционной пленки, после чего наносят пленочную перемычку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ни Е. 1.. Jockel L D Experimentson

Ge-Sn barrier gasephson junctions. «ЭЕЕЕ

Transactio-non Magnetics чо1 AG 15. 1979, № 1, р. 585.

2. Авторское свидетельство СССР № 637019, кл. Н 01 L 39/22, 1979 (прототип).

950794

Р жг

Составитель Д. Белый

Редактор Л. Повхан Техред А. Бойкас Корректор Е. Рошко

Заказ 5636/30 Тираж 1053 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

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