Способ изготовления джозефсоновских мостиков

О П И С А Н И Е ( 1950794ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М. К,С 23 С 13/00 Гасударственные комнтет Опубликовано 15.08.82. Бюллетень 30Дата опубликования описания 25.08.82по делам мэобретеенй и открытий) Заявите 4) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЖОЗЕФСОНОВС МОСТИКОВИзобретенинок путем осажти для элемени может бытькриоэлементовприборов СВЧ относится дения в ва ов криогеспользовавычислите - электрони к нане кууме, ной эл ению плечастнос ктроники остроения ехники и для ной 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 5 низкий.Цель изобретения - повышение надежности мостиков и увеличение выхода годных.Поставленная цель достигается тем, чтов 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 5 перемычки из нормального металла или полупроводника на торец, после нанесения изоляционной пленки формируют торцы пленочного 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 10 15 20 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. 2 а). 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 изолируюций слой наносится пленка такого диэлектрика, например А 120 з). На фиг. 2 б 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. 2 в). 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 изолируюшего слоя и нижнего электрода наносится пленка перемычки 4 из нормального металла или по лупроводника, толщина которой значительно меньше толщины пленочных электродов (фиг. 2 г) .В вакууме на пленку перемычки наносится пленка верхнего электрода 5 из сверхпро водникового металла, после чего с помощью фотолитографии формируется одновременно ширина верхнего электрода и перемычки(фиг. 2 г), 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 1 100 - 500 А, а площадь поперечного сечения Ямкм.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. Действительно, 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 совпадаюших 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, )ос 1 е 1. Р Ехреггпеп 1 воп бе-Ьп загг 1 ег ДазерЪоп цпс 1 опз. ЭЕЕЕ Тгапзас 11 о-поп Мадпе 11 чз чо Аб 15. 1979,1, р. 585.2. Авторское свидетельство СССР637019, кл. Н 01 1. 39/22, 1979 (прототип).Редактор Л. ПовханЗаказ 5636/30ВНИИп113035,филиал ПП Ра.гСоставитель Д. Белый Техред А. Бойкас Корректор Е. Рош Тираж 1053 Подписное ПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 П Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4