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DE2361804A1 - Verfahren zur herstellung von supraleitenden kontakten und schaltkreisen mit josephson-elementen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von supraleitenden kontakten und schaltkreisen mit josephson-elementen

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DE2361804A1
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Description

Bpblingen, den 10. Dezember 1973
Anmelderin: International Business Machines
Corporation, Armonk, N-.Y. 10504
Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: YO 972 064
Verfahren zur Herstellung von supraleitenden Kontakten und Schaltkreisen mit Josephson-Elementen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von supraleitenden Kontakten nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und von Schaltkreisen mit Josephson-Elementen.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, daß Elemente auf der Grundlage des Josephson-Tunneleffekts aus supraleitenden Metallschichten bestehen und Charakteristiken aufweisen, die ihre Verwendung zur Realisierung von verschiedenen Schaltfunktionen erlauben. Ein Grundtyp dieser Elemente ist die sogenannte Josephson-Tunnel-Grenzschicht, die im wesentlichen aus einem ersten supraleitenden Metall, der sogenannten Grundelektrode und einem zweiten supraleitenden Metall, der sogenannten Gegenelektrode sowie einer dazwischenliegenden Oxydschicht besteht, in der die Tunnelvörgänge ablaufen; eine dritte supraleitende Metallschicht liegt isoliert über dieser Schichtstruktur und dient zur Steuerung eines externen Magnetfeldes, das an die Grenzschicht angelegt wird. Das letztgenannte Metall hat gewöhnlich die Form einer Leitung und wird als Steuerleitung bezeichnet. Dieses sogenannte Josephson-Element wird gewöhnlich auf einem Substrat angeordnet, das aus einer Isolationsschicht über einer supraleitenden Grundplatte besteht. .-.-■..-■
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Zu einem Schaltkreis aus Josephson-Elementen gehört eine ganze Reihe von Einzelelementen, beispielweise Josephson-Elemente, supraleitende Leitungen zur Verbindung der Elemente in einer vorgegebenen Schaltanordnung und sowohl isolierte Kreuzungspunkte als auch supraleitende Kontakte zwischen den supraleitenden Leitungen.
Bei einer bevorzugten Herstellungstechnik wird das Schaltplättchen aus nur drei Schichten von supraleitenden Metallen über der Grundfläche aufgebaut. Diese drei Schichten entsprechen im Fall des Josephsön-Elements den Grundelektroden, den Gegenelektroden und den Steuerleitungen. Die drei Schichten können außerdem supraleitende Zwischenverbindungen und supraleitende Kontakte umfassen.
Die Fign. IA und IB zeigen für ein typischen Josephson-Element eine Aufsicht und einen Querschnitt. Die Dimensionen dieser Zeichnungen sind nur für Illustrationszwecke gewählt und geben weder tatsächliche noch relative Dimensionen eines Josephson-Elementes an. Das Substrat, das nur in Fig. IB gezeigt ist, umfaßt die supraleitende Grundfläche 12, die Isolationsschicht und eine Montagefläche 25. Die drei Metallschichten werden in der unten beschriebenen Reihenfolge auf das Substrat niedergeschlagen. Die gewünschte Form und die Fläche jeder der drei Metallschichten wird mit Hilfe von photolithographischen Techniken definiert. Die Grundelektrode 16 wird zuerst auf das Substrat niedergeschlagen. Danach wird in dem Gebiet, wo die Grenzschicht erzeugt werden soll, die Tunnel-Oxydschicht 18 auf der Grundelektrode hergestellt. Darauf folgt der Niederschlag der Gegenelektrode 20.
Im gewählten Beispiel wird zur Herstellung des Tunneloxyds und für den Niederschlag der Gegenelektrode dieselbe Maske verwendet. Die öffnungen der Maske entsprechen der Gestalt der Gegenelektroden. Der Vorteil in der Verwendung derselben Maske für die Herstellung des Tunneloxyds und der Gegenelektrode bestehen darin, daß die Zahl der Herste llungs schritte verringert wird und das metallisierte Substrat während dieser Schritte in Ruhe bleibt, da es
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nicht zur Aufbringung einer neuen Maske aus der Vakuumkammer entfernt werden muß.
Im nächsten Schritt wird eine Isolationsschicht 22 über die Metallschichten gelegt. Ihr Zweck ist die elektrische Isolation der Steuerleitung 24 (die im nächstfolgenden Schritt niedergeschlagen wird) von der Grundelektrode und der Gegenelektrode. Die Isolationsschicht 22 kann entweder auf jene Bereiche beschränkt werden, wo eine Isolation benötigt wird, sie kann aber auch das gesamte Substratgebiet bedecken. Im letztgenannten Fall ist es nötig, später an bestimmten Punkten in der Schicht Löcher zu erzeugen, um damit.die Ausbildung von supraleitenden Kontakten zur Grundelektrode und zur Gegenelektrode zu ermöglichen.
Die Metallschichten werden mit konventionellen Aufdampfmethoden in einer Vakuumkammer erzeugt; das Tunneloxyd wird vorzugsweise mit einer Hochfrequenz-Oxydationstechnik aufgebracht, deren Beschreibung in dem Artikel von J.A. Greiner "Josephson Tunnelling Barriers by r.f. Sputter Etching in an Oxygen Plasma" im Journal of Applied Physics, Vol. 42, Nr. 12, November 1971 enthalten ist.
Wenn auf einem Substrat ein ganzer Schaltkreis erzeugt wird, können gleichzeitig mit der. oben beschriebenen Herstellung des einen Elements weitere Elemente und weitere supraleitende Verbindungsleitungen erzeugt werden. Bezeichnet man im folgenden die Metallschichten statt nach der Reihenfolge ihrer Herstellung nach den von ihnen erfüllten Funktionen, so gehören zur Metallisierungsschicht M2 alle Grundelektroden und alle gleichzeitig mit- diesen erzeugten supraleitenden Leitungen, die Schicht M3 umfaßt die Gegenelektroden und alle gleichzeitig damit erzeugten Leitungen, während zur Schicht M4 alle Steuerleitungen und alle gleichzeitig< mit diesen erzeugten supraleitenden Leitungen gehören. Supraleitende Kontakte werden zwischen den Schichten M2 und M4 gebildet, ebenso wie zwischen den Schichten M3 und M4. Dagegen werden zwischen den Schichten M2 und M3 keine Kontakte herge-
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stellt, da im Fall der oben beschriebenen Herstellungsmethode mit nur einem Maskierungsschritt an allen jenen Bereichen der Schicht M2, auf die eine Schicht M3 niedergeschlagen werden soll und die dementsprechend im Photolithographieverfahren belichtet wurden, auch das Tunneloxyd erzeugt wird. Ein Kontakt zwischen den Schichten M2 und M3 wäre somit kein supraleitender Kontakt, sondern ein zusätzliches unerwünschtes Tunnelelement.
Die Schicht M2 besteht vorzugsweise aus einer Legierung, die hauptsächlich Blei (Pb) enthält. Es ist bekannt, daß sich aus Blei gute supraleitende Leitungen herstellen lassen. Ebenfalls bekannt und in dem oben erwähnten Artikel von J.H. Greiner beschrieben ist es, der Legierung zur Herstellung der M2-Schicht Indium (In) beizumischen. Der Zusatz von In zur Schicht M2 bewirkt,, daß der oben erwähnte Hers te 1 lungs schritt der Hochfrequenzoxydierung sehr gut abläuft. Vorzugsweise wird weiterhin der M2-Schicht (und den anderen Schichten) Gold (Au) beigemengt. Der Zusatz von Gold zu den Metallschichten verhütet gegenläufige Spannungsrelaxationseffekte; diese Tatsache ist in der US Patentanmeldung, Serial Nr. 654315 und der Zusatzanmeldung Serial Nr. 1O3O88 beschrieben.
Der Zusatz von Indium zur Schicht M2 erfolgt wie erwähnt wegen der deraus rührenden Erleichterung des Hochfrequenzoxydierungsvorgangs, der zur Herstellung des Tunneloxyds verwendet wird. Man hat jedoch festgestellt, daß der Zusatz von Indium zur Schicht M3 eine Tunnelgrenzschicht zwischen den Schichten M2 und M3 zerstören kann. Diese Zerstörung wirkt sich in der Ausbildung von supraleitenden Kurzschlüssen zwischen den Schichten M2 und M3 aus.
Die vorliegende Erfindung geht von dieser für die Herstellung von Josephson-Elementen unerwünschten Tatsache aus, und nützt sie in vorteilhafter Weise für die Erzeugung von supraleitenden Kontakten in Schaltkreisen mit Josephson-Elementen aus. Maßgebend ist hier die Erklärung des Auftretens von Kurzschlüssen bei Zusatz von Indium zur Schicht M3.
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Das Tunnel-Oxyd ist eine sehr dünne Schicht und besteht aus einem Oxyd der Legierung M2, die in einer bevorzugten Ausführungsform hauptsächlich Blei enthält. Wird Indium zur Herstellung der Schicht M3 verwendet, so treffen beim AufdampfVorgang des Indium energiereiche Indiumatome auf die Oxydschicht auf. Das Oxyd wird dabei an den Auftreffpunkten durchlöchert oder chemisch reduziert, wodurch die Schicht M3 in Kontakt mit der Schicht M2 gerät. Es ist zu vermuten, daß der Grund für dieses Verhalten in der höheren freien Energie der Oxydbildung des Indium im Vergleich zur Legierung M2 zu suchen ist.Diese Beobachtung und ihre Deutung erlaubt nun der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren für die Herstellung von J.osephson-Schaltkreisen anzugeben.
Die Aufgabe der Erfindung betrifft die Herstellung von guten supraleitenden Kontakten zwischen einzelnen Metallschichten eines Josephson-Schaltkreises und die Verbesserung der Eigenschaften der eigentlichen Josephson-Tunnelgrenzschichten.
Diese Aufgabe wird nach den im Hauptanspruch angegebenen Merkmalen gelöst. Weitere Merkmale, vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Im wesentlichen besteht die vorliegende Erfindung darin, supraleitende Kontakte herzustellen, indem der oberen Metallschicht des supraleitenden Kontakts ein Metall beigegeben wird, das eine relativ hohe freie Energie für Oxydbildung besitzt.
In dem besprochenen Beispiel werden in einem Josephson-Schaltkreis supraleitende Kontakte zwischen den Metallschichten M2 und M4 sowie zwischen den Schichten M3 und M4 erzeugt, wobei die Metallschicht M4 ein supraleitendes Metall enthält, dessen freie Energie für Oxydbildung höher ist als die der Legierungen in den Schichten M2 und M3. Das supraleitende Metall ist vorzugsweise Indium.
Wenn die Schichten M2 und M3 hergestellt werden, bildet sich auf
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diesen eine dünne Oxydschicht. Es handelt sich dabei nicht um die dünne Tunneloxydschicht, welche mit Absicht hergestellt wird, sondern um eine dünne Oxydschicht, deren Entstehen unvermeidbar ist. An den Stellen der Metallschicht, an welchen supraleitende Kontakte mit der im folgenden Schritt aufgebrachten M4-Schicht entstehen sollen, würde dieses unerwünschte Oxyd im Normalfall die Ausbildung von supraleitenden Kontakten unterdrücken. Man kann zwar versuchen, dieses Oxyd mit Hilfe von Kathodenzerstäubung zu entfernen, doch gelingt es damit nur selten, alle Verunreinigungen auf der M2- und M3-Oberflache zu entfernen.
Hingegen gelingt es mit der vorliegenden Erfindung, einen guten supraleitenden Kontakt herzustellen, unabhängig davon, ob Kathodenzerstäubungsmethoden zur Reinigung der Oberfläche der darunter liegenden Legierung verwendet werden oder nicht, indem ein Metall mit einer höheren freien Energie für Oxydbildung als diejenige der darunter liegenden Legierung auf eben diese darunter liegende Legierung niedergeschlagen wird.
Einzelheiten des Herstellungsprozesses sollen nun anhand eines durch Zeichnungen ergänzten Beispieles erläutert werden. Es zeigen:
Pign. IA und IB eine Aufsicht und einen Querschnitt eines
typischen vorbekannten Josephson-Elements mit einer isoliert darüber liegenden Steuerleitung,
Fign. 2A bis 2B Aufsichten eines Teils eines Josephson-Schalt-
kreises zu verschiedenen Zeitpunkten im Herstellungsprozeß des Schaltkreises,
Fign. 3A und 3B eine Aufsicht und einen Querschnitt eines Teils
eines fertigen Josephson-Schaltkreises.
Die Fign. IA und IB wurden schon im Zusammenhang mit der allgemeinen Beschreibung der Erfindung besprochen. Anhand der Fign. 2A bis 2B wird nun der Herstellungsprozeß eines Josephson-Schalt-
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kreises mit supraleitenden Kontakten beschrieben. In diesen Figuren werden gleiche Elemente durch gleiche Bezugszeichen angegeben. In tatsächlichen Schaltkreisen werden natürlich sehr viel mehr Elemente als das gezeichnete eine Josephson-Element und die beiden supraleitenden Kontakte vorhanden sein. Zur Darstellung des Prinzips der Erfindung und zu deren Verständnis ist jedoch die geringe Anzahl von Elementen voll ausreichend.
In Fig. 2A bezeichnet 30 die Oberfläche der Isolationsschicht auf dem Substrat, auf die zwei Muster 32 und 34 aus supraleitenden Metallschichten M2 niedergeschlagen sind. Unter der Isolationsschicht 30 liegt eine nicht gezeichnete Grundplatte. Die Muster 32 und 34 können mit Hilfe einer konventionellen Photomaske definiert werden, deren öffnungen den Mustern 32 und 34 entsprechen. Die Metalle, welche die 'MetalIschicht M2 bilden, können dann durch die Photomaske auf dem Substrat niedergeschlagen werden.
Die Schicht M2 wird vorzugsweise niedergeschlagen, indem die Anordnung in eine Vakuumkammer gebracht und die Metalle aufgedampft werden, welche die Schicht M2 bilden. Bei dem Metall kann es sich .um ein beliebiges supraleitendes Metall handeln, beispielsweise Blei, Aluminium, Zinn und Niobium oder Indium, vorzugsweise verwendet man jedoch eine ternäre Legierung von Blei, Indium und Gold. In einem speziellen bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Druck in der Vakuumkammer bis auf ungefähr 2 χ 10 Torr erniedrigt und danach das Substrat mit Hilfe von Kathodenzerstäubung gereinigt, um die Adhäsion zu vergrößern; dann werden der Reihe nach eine Indiumschicht von 500 S, eine Goldschicht von 100 8 und eine Bleischicht von 3500 8 niedergeschlagen. In nachfolgenden Herstellungsschritten, während derer die Schaltkreisanordnung erhitzt wird, wandelt sich die M2-Schicht in eine ternäre Legierung der drei erwähnten Metalle um. Das Substrat wird anschließend aus der Vakuumkammer entfernt und die Photomaske durch Eintauchen in Aceton abgelöst, um damit die in Fig. 2A gezeigte - Struktur freizulegen. In der hier beschriebenen besonderen Konfiguration handelt es sich bei dem Teil 34 um die Grundelektrode eines Josephson-
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Elements, während Teil 32 ein Teil der Grundelektrode eines anderen nicht gezeigten Elements darstellen kann, oder auch nur eine supraleitende Leitung ist, die mit Hilfe von supraleitenden Kontakten an andere Leitungen oder Elektroden angeschlossen werden soll.
Nach der oben beschriebenen Bildung der Schicht M2 wird eine zweite Photomaske mit Öffnungen entsprechend dden Mustern 36 und 38 von Fig. 2B auf dem Substrat erzeugt. Die Öffnungen in dieser Maske entsprechen den gewünschten Formen für die Schicht M3; diese Maske wird dann sowohl für die Ausbildung des Tunneloxyds als auch für den Niederschlag der Schicht M3 benutzt. Das Gebiet, wo das Tunneloxyd erzeugt werden soll, ist in Fig. 2B durch das Gebiet dargestellt, in dem die Grundelektrode 34 und die Gegenelektrode 36 überlappt sind. Wird nur eine Maske für die Hochfrequenzoxydierung und den Niederschlag der Schicht M3~ benutzt, so wird während der Hochfreguenzoxydierung mehr als 'das gewünschte Gebiet der Basiselektrode 34 betroffen sein. Jedoch befindet sich dieses überschüssige Gebiet auf dem Substrat, wo die Hochfrequenzoxydierung keine Wirkung ausübt.
Das maskierte Substrat wird in eine Vakuumkammer gebracht, in diese Sauerstoff eingeleitet und dann das Tunneloxyd mit Hilfe von Hochfrequenzoxydierung erzeugt, so wie es in dem oben erwähnten Artikel von Greiner beschrieben ist. Anschließend wird die Kammer auf einen Druck von ungefähr 2 χ IO Torr abgepumpt und die Schicht M3 durch Aufdampfen durch die Maske erzeugt, ohne daß dabei das Substrat mit der Schaltanordnung aus der Kammer entfernt zu werden braucht. Die Schicht M3 kann jedes beliebige supraleitende Metall enthalten, doch sollte das als erste niedergeschlagene Metall der Schicht M3 nicht ein Metall wie z.B. Indium sein, dessen frei Energie für die Oxydbildung höher ist als die der Schicht M2. Enthält beispielsweise M2 das in dem oben besprochenen Beispiel beschriebene Metall, so verursacht der Niederschlag von Indium auf dem Tunneloxyd die Bildung eines supraleitenden Kontakts zwischen den Schichten M2 und M3 und verhindert
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auf diese Weise das Auftreten der gewünschten Tunnelgrenzschicht.
Die Schicht M3 wird vorzugsweise aus Blei gebildet, dem ein geringer Betrag von Gold beigefügt wird, um in der Schicht unerwünschte Spannungsrelaxationseffekte zu unterdrücken. Beispielsweise kann zuerst eine Bleischicht von 3OOo£ Dicke niedergeschlagen werden, dann eine Goldschicht von 50 A und schließlich eine Bleischicht von 2000 A. In den nachfolgenden Herstellungsschritten, die eine Maskierung beinhalten, wird die Schaltanordnung dann Hitze ausgesetzt, wodurch die aus Einzelschichten bestehende Schicht M3 homogenisiert und zu einer Gold-Bleilegierung umgewandelt wird.
Der nächste Herstellungsschritt dient zur Erzeugung der Isolationsschicht zwischen den Metallschichten M2 und M3. und der noch herzustellenden Steuerleitung M4. Mit Hilfe einer Photomaske wird eine Isolationsschicht an den gewünschten Stellen erzeugt. Die Isolationsschicht 40, die in Fig. 2C dargestellt ist, liegt über der Tunneigrenζschicht. Die Isolationsschicht könnte aber auch über das gesamte Substrat ausgedehnt werden. In diesem Fall müßten Löcher in der Isolationsschicht erzeugt werden, und zwar an den Stellen über den Schichten M2 und M3, wo supraleitende Kontakte mit der M4-Steuerschicht erzeugt werden sollen. Die Isolationsschicht kann durch Vakuumaufdampfen einer SiO-Schicht auf das Schaltungsplättchen erzeugt werden.
Im nächsten Schritt werden die Schicht M4 und die supraleitenden Kontakte zwischen Teilen der M4-Steuerschicht und entweder der Schicht M2 oder M3 erzeugt. Hierzu wird eine weitere Photomaske auf das Schaltungsplättchen aufgebracht. Diese Maske besitzt Öffnungen entsprechend der M4-Metallisierungsschicht 42 in Fig. 2D. Dort ist ersichtlich, daß die einzigen Teile der Schichten M2 und M3, die von der Maske nicht abgedeckt werden, diejenigen Stellen in diesen Schichten sind, wo supraleitende Kontakte mit der Steuerleitung entstehen sollen. In der Zeichnung sind dies die Randgebiete von Teil 32 in Schicht M2 und von Teil 38 in Schicht M3.
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Der größte Teil des sich auf den frei liegenden Abschnitten der Teile 32 und 38 bildenden Oxydfilms läßt sich durch Kathodenzerstäubung entfernen. Dadurch wird die Supraleitfähigkeit der Kontakte verbessert; dieser Verfahrensschritt ist jedoch für die Ausbildung eines supraleitenden Kontaktes nicht notwendig. Im Anschluß daran wird die Schicht M4 entsprechend der Maskenöffnung auf dem Schaltplättchen ausgebildet und die Maske danach entfernt.
Zur Ausbildung eines supraleitenden Kontakts enthält die Schicht M4 ein Metall, das eine höhere freie Energie für Oxydbildung besitzt, als die Schichten M2 oder M3. In dem betrachteten Beispiel bestehen die Schichten M2 und M3 im wesentlichen aus Blei. Metalle, die eine höhere freie Energie für Oxydbildung als Blei besitzen,· und die deshalb als Zugabe für die Schicht M4 in Frage kommen, sind die folgenden: Indium, Gallium, Zinn, Aluminium Lanthan und Mangan. Diese Metalle wirken in bezug auf Bleioxyd als reduzierende Stoffe. Das bevorzugte Metall im vorliegenden Zusammenhang ist Indium.
In dem betrachteten Beispiel wird die Schicht M4 in einer Vakuumkammer mit ungefähr 2 χ 10 Torr hergestellt. In dem Aufdampfverfahren wird zuerst eine Indiumschicht mit 1000 S niedergeschlagen, danach eine Bleischicht mit 7500 Ä und schließlich eine Goldschicht mit 200 A*. Das Gold wird aus dem gleichen Grund zugefügt, wie bei den Schichten M2 und M3. Die entstehende Schicht M4, die in Fig. 2D gezeigt ist, enthält eine supraleitende Steuerleitung für die runnelgrenzschicht, die ihrerseits supraleitende Kontakte mit den Teilen 32 und 38 der Schichten M2 bzw. M3 bildet,
Derselbe Ausschnitt aus dem Schaltplättchen, der in Fig» 2D gezeigt ist, erscheint auch in den Fign. 3A und 3B. Fig. 3A stellt eine Aufsicht ähnlich Fig. 2D dar, doch sind hier die abgedeckten Teile der Schichten durch gestrichelte Linien angedeutet« In Fig. 3B ist ein Querschnitt von Fig. 3A dargestellt, wozu diese längs der Mitte der Steuerleitung 42 durchgeschnitten zu denken ist.
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In Fig. 3B bezeichnet das Bezugszeichen 44 die supraleitende Grundplatte, 46 das während der Hochfrequenzoxydierung erzeugte Oxyd, 48 das sehr dünne bei der Herstellung unvermeidlich auf- . tretende Oxyd, das von der Schicht M4 in der oben beschriebenen Weise durchdrungen wird, um einen supraleitenden Kontakt mit den Schichten M2 und M4 herzustellen und das Bezugszeichen 49 schließlich kennzeichnet die Montageplatte.
Bei supraleitenden Kontakten mit einer Fläche von 25 χ 25 Mikrometer, die nach dem oben beschriebenen Verfahren zwischen den Schichten M2 und M4 hergestellt wurden, hat man Superströme (d.h. Ströme, die ohne Spannungsabfall fließen) von ungefähr 300 mA festgestellt, wenn die Kontakte vor dem Aufdampfen - der Schicht M4 durch Kathodenzerstäubung gereinigt wurden und in der Schicht M4 Indium enthalten war. Ohne Reinigung durch Kathodenzerstäubung, jedoch mit Indiumzusatz in der Schicht M4 wurden in den sonst identischen Kontakten Superströme bis zu 50 mA festgestellt. Wurde andererseits zwar die Reinigung durch Kathodenzerstäubung durchgeführt, jedoch in der Schicht M4 nur Gold und Blei verwendet, so waren die sonst identischen Kontakte nicht supraleitend. Es scheint, daß die Menge des Metalls, wie z.B.' Indium, das eine hohe freie Energie für Oxydbildung besitzt, keinen kritischen Einfluß hat.
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Claims (20)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Verfahren zur Herstellung von supraleitenden Kontakten in Tieftemperatur-Schaltkreisen, insbesondere mit Josephson-Elementen, wobei die Kontakte zwischen einer ersten und einer darüber angeordneten zweiten Metallschicht hergestellt werden sollen/ dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten Schicht ein Metall zugegeben wird, dessen freie Energie zur Oxydbildung höher ist als für die Metalle der ersten Schicht.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht hauptsächlich aus Blei besteht und das der zweiten Schicht zugegebene Metall Indium ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht aus einer Blei-Indium-Legierung besteht und der zweiten Schicht mindestens Blei und Indium zugegeben wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht eine Gold-Blei-Legierung ist und der zweiten Schicht mindestens Indium und Blei zugegeben wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten Schicht ebenfalls Gold zugegeben wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht eine ternäre Legierung aus Blei, Indium und Gold ist und der zweiten Schicht mindestens Blei und Indium zugegeben wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten Schicht außerdem Gold zugegeben wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von Schalt-
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    kreisen von Josephson-Elementen, mit supraleitenden Grundelektroden, Gegenelektroden, Steuerleitungen und Tunneloxydschichten, wobei zwischen den Steuerleitungen und darunter angeordneten Zuführungsleitungen zu Grund- und Gegenelektroden supraleitende Kontakte hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der supraleitenden Steuerleitung ein Metall zugegeben wird, dessen freie Energie für Oxydbildung höher ist als die der Metalle der Zuführung sIeitung.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung vorwiegend aus Blei besteht und der Steuerleitung wahlweise eines der folgenden Metalle beigegeben wird: Gallium, Zinn, Aluminium t Lanthan, Mangan, Indium.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung aus einer Bleilegierung besteht.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerleitung Blei und Indium beigegeben wird.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung eine Blei-Goldlegierung ist*
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerleitung zusätzlich Gold beigegeben wird.
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung aus einer ternären Legierung von Blei, Gold und Indium hergestellt wird.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundelektrode mit gleicher Zusammensetzung wie die Zuführungsleitung hergestellt wird.
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  16. 16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode mit gleicher Zusammensetzung wie die Zuführungsleitung hergestellt wird.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 1 und 8f dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung des Kontaktes durch Aufdampfverfahren geschieht.
  18. 18. Verfahren nach Anspruch 8 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Gegenelektrode und des Tunneloxyds dieselbe Maske verwendet wird.
  19. 19. Verfahren nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Legierungen für die zweite Metallschicht des Kontakts als erstes das Metall mit der höheren Energie für Oxydbildung niedergeschlagen wird.
  20. 20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Niederschlagen des Metalls mit der höheren Energie für Oxydbildung die Kontaktstellen mit der ersten Metallschicht durch Kathodenzerstäubung von Oxyden befreit werden.
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    L e e r s e i t e
DE2361804A 1973-01-03 1973-12-12 Verfahren zur Herstellung von supraleitenden Kontakten in Tieftemperatur-Schaltkreisen und Anwendung des Verfahrens bei der Herstellung von Tieftemperatur-Schaltkreisen mit Josephson-Elementen Expired DE2361804C2 (de)

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