(57)【要約】【課題】シャント抵抗を有する高温超伝導接合装置に関し、ランプエッジ型接合を用いた超伝導回路の安定な動作を可能にする。【解決手段】酸化物超伝導体を用いたランプエッジ接合を構成する上部電極４のランプ乗り越え部分５と下部電極２との間に、導電性の中間層３を設ける。【選択図】          図１
2005050845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物超伝導体を用いたランプエッジ接合を構成する上部電極のランプ乗り越え部分と下部電極との間に、導電性の中間層を設けたことを特徴とするシャント抵抗を有する高温超伝導接合装置。
【請求項２】
上記導電性の中間層が、上記上部電極のランプ乗り越え部分と投影的に同一の形状に加工されていることを特徴とする請求項１記載のシャント抵抗を有する高温超伝導接合装置。
【請求項３】
酸化物超伝導体を用いたランプエッジ接合を構成する上部電極のランプ乗り越え部分と下部電極との間を、層間絶縁層と上記上部電極の接合面とは反対側の斜面に沿って設けられた抵抗層で接続したことを特徴とするシャント抵抗を有する高温超伝導接合装置。
【請求項４】
酸化物超伝導体を用いたランプエッジ接合を、上部電極のランプ乗り越え部分と層間絶縁層とを除去した平坦構造で構成するとともに、平坦化された上部電極と下部電極との間を抵抗層で接続したことを特徴とするシャント抵抗を有する高温超伝導接合装置。
【請求項５】
酸化物超伝導体を用いたランプエッジ接合を形成する下地として導電性の材料を用いたことを特徴とするシャント抵抗を有する高温超伝導接合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシャント抵抗を有する高温超伝導接合装置に関するものであり、例えば、通信用ルーター、サーバー、ＡＤ変換器、サンプラーなど、通信、コンピューター、計測の分野で用いられる高温超伝導単一磁束量子（ＳＦＱ：Ｓｉｎｇｌｅ  Ｆｌｕｘ  Ｑｕａｎｔｕｍ）回路を構成するランプエッジ型の超伝導接合を最適臨界電流密度で駆動するための構成に特徴のあるシャント抵抗を有する高温超伝導接合装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、イットリウム系超伝導体に代表される酸化物高温超伝導体は、液体窒素温度以上で超伝導状態を示すため、従来の液体Ｈｅによる冷却が必要な金属系超伝導体に比べて冷却機構が簡素化され、センサ、論理回路等への各種の応用が期待されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この様な酸化物高温超伝導体は、結晶中でＣｕとＯで構成されるＣｕ−Ｏ平面に沿って超伝導電流が流れ易い性質を有しているため、このＣｕ−Ｏ平面に平行な方向に接合が横切る構造が望ましく、そのために、高温超伝導装置に用いる超伝導接合としてランプエッジ接合が提案されている。
【０００４】
この様なランプエッジ接合としては、障壁層を堆積膜で形成するタイプと、イオン注入により表面を改質して障壁層とするタイプが知られている（例えば、特許文献２）が、ここで、図１３を参照して表面改質型のランプエッジ接合を説明する。
【０００５】
図１３（ａ）参照
図１３（ａ）は、従来の表面改質型のランプエッジ接合の概略的斜視図であり、まず、ＭｇＯ基板５１上にパルスレーザ堆積法を用いてＬａドープのＹＢＣＯ（ＹＢａ２  Ｃｕ３  Ｏ７−ｘ  ）からなる下部電極５２、層間絶縁膜となるＳｒＳｎＯ３  からなる絶縁層５３を順次堆積させたのち、レジストを塗布し、露光・現像することによってパターニングしてレジストパターン（図示を省略）を形成し、次いで、このレジストパターンをマスクとしてＡｒイオンを照射してイオンミリングを行うことによってランプエッジ構造を形成する。
【０００６】
次いで、再び、Ａｒイオンを照射してランプエッジ部にダメージ層５４を形成して障壁層とし、次いで、再び、パルスレーザ堆積法を用いてＹＢＣＯからなる上部電極５５を堆積させたのち、イオンミリングを施すことによってランプ乗り越え部５６を形成することによってランプエッジ接合の基本構成が完成する。
【０００７】
図１３（ｂ）参照
図１３（ｂ）は、ランプエッジ接合の電流電圧特性図であり、図に示すようにオーバーダンプ型と言われる特性を示し、低温動作のＮｂ超伝導接合とは異なり、電流電圧特性中のヒステリシスが十分に小さいという特徴がある。
【０００８】
この様なランプエッジ接合を用いて構成する超伝導回路のうち、単一磁束量子（ＳＦＱ）回路は、超高速、低エネルギーで動作するという特徴を有しており、高温超伝導体でＳＦＱ回路を設計・作製する場合、回路中に存在するランプエッジ接合、即ち、ジョセフソン接合を含む超伝導ループでは、そのループのインダクタンスＬとジョセフソン接合の臨界電流値Ｉｃ  との積（Ｌ×Ｉｃ  積）が１量子磁束Φ０  或いは、Φ０  ／２という条件を満たすように設計する必要がある。
【０００９】
この場合、ＳＦＱ回路に用いる接合の臨界電流密度Ｊｃ  を大きくすると、臨界電流Ｉｃ  と常伝導抵抗Ｒｎ  との積、即ち、Ｉｃ  ・Ｒｎ  積が大きくなり、τ＝Φ０  ／Ｉｃ  ・Ｒｎ  （Φ０  ＝２．０７×１０−１５  ｗｂ）で与えられるＳＦＱパルスの幅が小さくなり、より高速な動作が可能になると言われている。
【００１０】
この場合、上述のように、ランプエッジ接合の電流電圧特性中のヒステリシスは十分に小さいため、ＳＦＱ回路作製にそのままランプエッジ接合を使っており、ランプエッジ接合で抵抗でシャントした構造は全く検討されていなかった。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−３５３８３１号公報
【特許文献２】
特開２００１−２４４５１１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、本発明者が鋭意研究を進めた結果、臨界電流密度Ｊｃ  の増加とともにヒステリシスも増加するという現象が顕著になり、この様なヒステリシスの増加はＳＦＱ回路のバイアスマージンを小さくする傾向にあり、ヒステリシスが１０％を超えると回路動作が困難になり、回路が複雑になると動作できなくなることがわかってきた。
【００１３】
図１４参照
図１４は、従来の高温超伝導ランプエッジ接合のＩｃ  ・Ｒｎ  積とヒステリシスの臨界電流密度Ｊｃ  依存性の説明図であり、Ｉｃ  ・Ｒｎ  積は臨界電流密度Ｊｃ  の０．３乗に比例する（Ｉｃ  ・Ｒｎ  ∝Ｊｃ  ０．３  ）。
【００１４】
また、ヒステリシスを表す指標の一つであるマッカンバーパラメータβｃ  は、
βｃ  ∝Ｊｃ  ０．３  ／〔ｌｎ（ａ）−ｌｎ（Ｊｃ  ）〕
で表され、ヒステリシスは、臨界電流密度Ｊｃ  の増大とともに、急激に増大する。
なお、ｌｎは対数を意味し、ａは接合のバリア高さを含む物理量で、
ａ＝（４πε０  εｒ  ／ｈ）×（２ｍφ）１／２  
で表される。
但し、εｒ  はバリア誘電率、ｍは電子質量、φはバリア高さである。
【００１５】
したがって、本発明は、ランプエッジ接合を用いた超伝導回路の安定な動作を可能にすることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成図であり、また、図２及び図３はＳＦＱパルス幅の臨界電流密度Ｊｃ  依存性の説明図であり、さらに、図４は、ヒステリシスをゼロにするシャント抵抗値の臨界電流密度Ｊｃ  依存性の説明図であり、この図１乃至図４を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
なお、図における符号６は、障壁層である。
図１参照
上記の目的を達成するために、本発明は、シャント抵抗を有する高温超伝導接合装置において、酸化物超伝導体を用いたランプエッジ接合を構成する上部電極４のランプ乗り越え部分５と下部電極２との間に、導電性の中間層３を設けたことを特徴とする。
【００１７】
この様に、上部電極４のランプ乗り越え部分５と下部電極２との間に導電性の中間層３を設けてランプエッジ接合をシャントすることによって、ヒステリシスを小さく、理想的にはゼロにすることによって、ＳＦＱ回路等の超伝導接合回路の安定な動作が可能になる。
【００１８】
また、シャント抵抗でヒステリシスをゼロ、即ち、マッカンバーパラメータβｃ  を１に維持した場合、臨界電流密度Ｊｃ  には回路動作をもっとも高速にする最適値が存在するので、臨界電流密度Ｊｃ  を最適化することによって、より高速動作が可能になる。
【００１９】
図２参照
図２は、４．２ＫにおけるＳＦＱパルス幅の臨界電流密度Ｊｃ  依存性の説明図であり、シャント抵抗Ｒｓ  を設けない場合には、ＳＦＱパルス幅は臨界電流密度Ｊｃ  の増大とともに小さくなるが、βｃ  ＝１の場合には、ＳＦＱパルス幅が極小になる臨界電流密度Ｊｃ  が存在することが理解される。
即ち、高速動作のための最適臨界電流密度Ｊｃ  が存在することになる。
【００２０】
図３参照
図３は、３０ＫにおけるＳＦＱパルス幅の臨界電流密度Ｊｃ  依存性の説明図であり、シャント抵抗Ｒｓ  を設けない場合には、ＳＦＱパルス幅は臨界電流密度Ｊｃ  の増大とともに小さくなるが、βｃ  ＝１の場合には、ＳＦＱパルス幅が極小になる臨界電流密度Ｊｃ  が存在するとともに、臨界電流密度Ｊｃ  の増大に伴ってＳＦＱパルス幅が急激に大きくなることが理解される。
【００２１】
図４参照
図４は、ヒステリシスをゼロ（βｃ  ＝１）にするシャント抵抗値の臨界電流密度Ｊｃ  依存性の説明図であり、ヒステリシスをゼロにするシャント抵抗値は臨界電流密度Ｊｃ  の増大とともに低減し、また、温度が高くなるにしたがって、低減率が大きくなる。
【００２２】
上述のように、上部電極４のランプ乗り越え部分５と下部電極２との間に導電性の中間層３を設ける場合、導電性の中間層３を上部電極４のランプ乗り越え部分５と投影的に同一の形状することによって、シャント抵抗値を精度良く設定することができる。
【００２３】
また、ランプエッジ接合をシャントする構成としては、上部電極４のランプ乗り越え部分５と下部電極２との間を、層間絶縁層と上部電極４の接合面とは反対側の斜面に沿って設けられた抵抗層で接続しても良く、シャント抵抗として様々な材料を選択することが可能になる。
【００２４】
或いは、上部電極４のランプ乗り越え部分５と層間絶縁層とを除去した平坦構造で構成するとともに、平坦化された上部電極４と下部電極２との間を抵抗層で接続してシャントしても良く、抵抗層の厚さで抵抗値を制御するとともに、コンタクト面積を大きくしてコンタクト抵抗を低減することができる。
【００２５】
上記の場合の抵抗層を、シャント抵抗として好適な抵抗率を有するＰｄから構成することが好適である。
なお、Ｐｄは貴金属であり、耐酸化性に優れる。
【００２６】
或いは、抵抗層を、その酸化物が絶縁体となる導電材料、例えば、従来の超伝導回路において抵抗として用いられているＴｉを用いても良いものであり、それによって、制御性が向上する。
なお、接触抵抗を低減するため、抵抗層と上部電極４及び下部電極２との間にバッファー層を設ける必要がある。
【００２７】
さらには、酸化物超伝導体を用いたランプエッジ接合を形成する下地として導電性の材料を用いることによって、ランプエッジ接合をシャントしても良いものであり、ランプエッジ接合の上部にグランドプレーンや配線層を形成する場合に有利な構造となる。
【００２８】
この場合、導電性の下地をランプエッジ接合部分に合わせた形状にするとともに、絶縁性の基板１の上に設けることが望ましく、特に、各種の回路を作製する場合に必要になる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
ここで、図５を参照して、本発明の第１の実施の形態の表面改質型のランプエッジ接合を説明する。
図５参照
図５は、本発明の第１の実施の形態のランプエッジ接合の概略的斜視図であり、まず、ＭｇＯ基板１１上に、レーザ蒸着法（ＰＬＤ：Ｐｕｌｓｅ  ＬａｓｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて、厚さが、例えば、２００ｎｍのＬａドープＹＢＣＯ（ＹＢａ２  Ｃｕ３  Ｏ７−ｘ  ）からなる下部電極１２と、厚さが、例えば、３００ｎｍのＮｂドープＳｒＴｉＯ３  からなる導電性中間層１３を順次堆積させる。
なお、このＮｂドープＳｒＴｉＯ３  におけるＮｂドープ量は０．００１ｗｔ％とする。
【００３０】
次いで、レジストパターン（図示を省略）をマスクとしてＡｒイオンを照射して下部電極１２及び導電性中間層１３を所定形状にパターニングしたのち、新たなレジストパターン（図示を省略）をマスクとしてＡｒイオンを照射して導電性中間層１３をさらに所定形状にパターニングする。
【００３１】
次いで、さらに新たなレジストパターン（図示を省略）をマスクとして、Ａｒイオンを斜め方向から照射することによって、導電性中間層１３及び下部電極１２の露出部をエッチングしてランプ傾斜面１４を形成する。
【００３２】
次いで、レジストパターンを除去したのち、Ａｒイオンを基板面の垂直方向から照射することによって、ランプ傾斜面１４にダメージ層１５を形成する。
【００３３】
次いで、再び、ＰＬＤ法を用いて全面に厚さが、例えば、２００ｎｍのＹＢＣＯからなる上部電極１６を堆積したのち、所定形状のレジストパターン（図示を省略）をマスクとしてＡｒイオンを照射することによってランプ乗り越え部１７を有する上部電極１６とすることによって、ランプエッジ接合の基本構成が完成する。
【００３４】
この時、ランプ乗り越え部１７のサイズを、例えば、幅５μｍ、長さ３μｍとする。
また、ＹＢＣＯはＬａドープＹＢＣＯより成膜温度が低いので、上部電極１６の成膜工程が、下部電極１２等の既に形成した構成に与える影響を少なくすることができる。
【００３５】
この様に、本発明の第１の実施の形態においては、従来のランプエッジ構造における層間絶縁膜を導電性中間層に変更するだけでシャント抵抗を構成しているので、従来の工程を基本的に変更することなく、ヒステリシスをゼロにして、安定した回路動作が可能になる。
【００３６】
また、ＳＦＱパルス幅が極小になる臨界電流密度Ｊｃ  を印加することによって、超伝導回路を高速動作可能にすることができる。
【００３７】
なお、この本発明の第１の実施の形態におけるシャント抵抗の大きさは、導電性中間層１３の導電率、層厚、ランプ乗り越え部１７の大きさなどで制御するものである。
但し、抵抗材料選択の幅が狭く、高抵抗のシャントに向いている。
【００３８】
次に、図６を参照して、本発明の第２の実施の形態の表面改質型のランプエッジ接合を説明する。
図６参照
図６は、本発明の第２の実施の形態のランプエッジ接合の概略的斜視図であり、まず、ＭｇＯ基板１１上に、ＰＬＤ法を用いて、厚さが、例えば、２００ｎｍのＬａドープＹＢＣＯ（ＹＢａ２  Ｃｕ３  Ｏ７−ｘ  ）からなる下部電極１２と、厚さが、例えば、３００ｎｍのＩＴＯからなる導電性中間層１８を順次堆積させる。
なお、このＩＴＯにおけるＳｎドープ量は０．００１ｗｔ％とする。
【００３９】
次いで、レジストパターン（図示を省略）をマスクとしてＡｒイオンを照射して下部電極１２及び導電性中間層１８を所定形状にパターニングしたのち、新たなレジストパターン（図示を省略）をマスクとしてＡｒイオンを斜め方向から照射することによって、導電性中間層１８及び下部電極１２の露出部をエッチングしてランプ傾斜面１４を形成する。
【００４０】
次いで、レジストパターンを除去したのち、Ａｒイオンを基板面の垂直方向から照射することによって、ランプ傾斜面１４にダメージ層１５を形成する。
【００４１】
次いで、再び、ＰＬＤ法を用いて全面に厚さが、例えば、２００ｎｍのＹＢＣＯからなる上部電極１６を堆積したのち、所定形状のレジストパターン（図示を省略）をマスクとしてＡｒイオンを照射することによってランプ乗り越え部１７を有する上部電極１６とすることによって、ランプエッジ接合の基本構成が完成する。
この時、ランプ乗り越え部１７のサイズを、例えば、幅５μｍ、長さ３μｍとする。
【００４２】
引き続いて、Ａｒイオンを照射することによって、ＩＴＯからなる導電性中間層１８の露出部をエッチング除去する。
この時、ＩＴＯのミリングレートは非常に大きいので、下部電極１２等にダメージを与えることなくパターニングすることができる。
【００４３】
この様に、本発明の第２の実施の形態においては、導電性中間層１８の形状を、ランプ乗り越え部１７の形状と自己整合的に投影的に同じ形状にしているので、導電性中間層１８からなるシャント抵抗の抵抗値をより正確に設定することが可能となる。
【００４４】
次に、図７を参照して、本発明の第３の実施の形態の表面改質型のランプエッジ接合を説明する。
図７参照
図７は、本発明の第３の実施の形態のランプエッジ接合の概略的斜視図であり、まず、ＭｇＯ基板１１上に、ＰＬＤ法を用いて、厚さが、例えば、２００ｎｍのＬａドープＹＢＣＯ（ＹＢａ２  Ｃｕ３  Ｏ７−ｘ  ）からなる下部電極１２と、厚さが、例えば、３００ｎｍのＳｒＳｎＯ３  からなる層間絶縁膜１９を順次堆積させる。
なお、このＳｒＳｎＯ３  は、ＹＢＣＯとの結晶整合性が良好であり、また、他の層間絶縁膜に比べてクラックが発生しずらいので、結果として絶縁性及び平坦性に優れる。
【００４５】
次いで、レジストパターン（図示を省略）をマスクとしてＡｒイオンを照射して下部電極１２及び層間絶縁膜１９を所定形状にパターニングしたのち、新たなレジストパターン（図示を省略）をマスクとしてＡｒイオンを斜め方向から照射することによって、層間絶縁層１９及び下部電極１２の露出部をエッチングしてランプ傾斜面１４を形成する。
【００４６】
次いで、レジストパターンを除去したのち、Ａｒイオンを基板面の垂直方向から照射することによって、ランプ傾斜面１４にダメージ層１５を形成する。
【００４７】
次いで、再び、ＰＬＤ法を用いて全面に厚さが、例えば、２００ｎｍのＹＢＣＯからなる上部電極１６を堆積したのち、所定形状のレジストパターン（図示を省略）をマスクとしてＡｒイオンを照射することによってランプ乗り越え部１７を有する上部電極１６とすることによって、ランプエッジ接合の基本構成が完成する。
【００４８】
引き続いて、Ａｒイオンを照射することによって、ＳｒＳｎＯ３  からなる層間絶縁膜１９の露出部をエッチング除去する。
この時、ランプ傾斜面１４と反対側においては、Ａｒイオンを斜め方向から照射することによって、傾斜面２０を形成する。
【００４９】
次いで、メタルマスクを用いたマスク蒸着法を用いて、厚さが、例えば、１００ｎｍのＰｄからなる抵抗層２１をランプ乗り越え部１７と下部電極１２とがコンタクト部となるように傾斜面２０に沿って設けることによってシャント抵抗を備えたランプエッジ接合が完成する。
【００５０】
この様に、本発明の第３の実施の形態においては、シャント抵抗を抵抗層パターンによって形成しているので、抵抗材料として様々な材料を選ぶことができ、特に小さな抵抗で結合したい場合に好適となる。
この場合、Ｐｄは貴金属であるので耐酸化性に優れるとともに、同じ貴金属であるＡｕ等に比べて抵抗率が一桁程度大きいので、抵抗材料として好適である。
【００５１】
次に、図８を参照して、本発明の第４の実施の形態の表面改質型のランプエッジ接合を説明するが、シャント抵抗の構成が異なる以外は上記の第３の実施の形態と同様であるので、相違点のみを説明する。
図８参照
図８は、本発明の第４の実施の形態のランプエッジ接合の概略的斜視図であり、ＳｒＳｎＯ３  からなる層間絶縁膜１９の露出部をエッチング除去するとともに、ランプ傾斜面１４と反対側において傾斜面２０を形成したのち、メタルマスクを用いたマスク蒸着法を用いて、厚さが、例えば、５０ｎｍのＡｕからなるコンタクト層２２，２３を形成する。
【００５２】
次いで、新たなメタルマスクを用いたマスク蒸着法を用いて、厚さが、例えば、１００ｎｍのＴｉからなる抵抗層２４をコンタクト層２２，２３と接するとともに、傾斜面２０に沿って設けることによってシャント抵抗を備えたランプエッジ接合が完成する。
【００５３】
この様に、本発明の第４の実施の形態においては、従来の超伝導回路分野において抵抗材料として汎用されているＴｉを用いているので、制御性が良好になるとともに、数Ωのシャント抵抗として好適である。
但し、Ｔｉは酸化しやすいので、上述のようにＡｕ等の貴金属からなるコンタクト層２２，２３を設けて接触抵抗の増大を抑制する必要がある。
【００５４】
次に、図９を参照して、本発明の第５の実施の形態の表面改質型のランプエッジ接合を説明する。
図９参照
図９は、本発明の第５の実施の形態のランプエッジ接合の概略的斜視図であり、まず、ＭｇＯ基板１１上に、ＰＬＤ法を用いて、厚さが、例えば、２００ｎｍのＬａドープＹＢＣＯ（ＹＢａ２  Ｃｕ３  Ｏ７−ｘ  ）からなる下部電極１２を堆積させる。
【００５５】
次いで、レジストパターン（図示を省略）をマスクとしてＡｒイオンを照射して下部電極１２を所定形状にパターニングするとともに、一端部においてＡｒイオンを斜め方向から照射することによって、ランプ傾斜面１４を形成する。
【００５６】
次いで、レジストパターンを除去したのち、Ａｒイオンを基板面の垂直方向から照射することによって、ランプ傾斜面１４にダメージ層１５を形成する。
【００５７】
次いで、再び、ＰＬＤ法を用いて全面に厚さが、例えば、２００ｎｍのＹＢＣＯからなる上部電極１６を堆積したのち、所定形状のレジストパターン（図示を省略）をマスクとしてＡｒイオンを照射することによってランプ乗り越え部（図示を省略）を有する上部電極１６を形成する。
【００５８】
次いで、Ａｌ２  Ｏ３  粒子を用いた機械的研磨法によって、下部電極１２上に形成したランプ乗り越え部が完全に除去されるまで研磨を行って表面を平坦化する。
【００５９】
次いで、メタルマスクを用いたマスク蒸着法を用いて、厚さが、例えば、１００ｎｍのＰｄからなる抵抗層２１を下部電極１２と上部電極１６にまたがるように設けることによってシャント抵抗を備えたランプエッジ接合が完成する。
【００６０】
この様に、本発明の第５の実施の形態においては、抵抗層２１の厚さで抵抗値を制御すると共に、コンタクト面積を大きくしてコンタクト抵抗を低減することができる。
【００６１】
次に、図１０を参照して、本発明の第６の実施の形態の表面改質型のランプエッジ接合を説明するが、シャント抵抗の構成が異なる以外は上記の第５の実施の形態と同様であるので、相違点のみを説明する。
図１０参照
図１０は、本発明の第６の実施の形態のランプエッジ接合の概略的斜視図であり、Ａｌ２  Ｏ３  粒子を用いた機械的研磨法によって、下部電極１２上に形成したランプ乗り越え部が完全に除去されるまで研磨を行って表面を平坦化したのち、メタルマスクを用いたマスク蒸着法を用いて、厚さが、例えば、５０ｎｍのＡｇからなるコンタクト層２５，２６を形成する。
【００６２】
次いで、新たなメタルマスクを用いたマスク蒸着法を用いて、厚さが、例えば、１００ｎｍのＴｉからなる抵抗層２４をコンタクト層２５，２６と接するとともに、下部電極１２と上部電極１６にまたがるように設けることによってシャント抵抗を備えたランプエッジ接合が完成する。
【００６３】
この様に、本発明の第６の実施の形態においては、上記の第４の実施の形態と同様に、従来の超伝導回路分野において抵抗材料として汎用されているＴｉを用いているので、制御性が良好になるとともに、数Ωのシャント抵抗として好適である。
【００６４】
次に、図１１を参照して、本発明の第７の実施の形態の表面改質型のランプエッジ接合を説明する。
図１１参照
図１１は、本発明の第７の実施の形態のランプエッジ接合の概略的斜視図であり、まず、Ｎｂを０．００１ｗｔ％ドープしたＮｂドープＳｒＴｉＯ３  からなる導電性基板２７上に、ＰＬＤ法を用いて、厚さが、例えば、２００ｎｍのＬａドープＹＢＣＯ（ＹＢａ２  Ｃｕ３  Ｏ７−ｘ  ）からなる下部電極１２と、厚さが、例えば、３００ｎｍのＳｒＳｎＯ３  からなる層間絶縁膜１９を順次堆積させる。
【００６５】
次いで、レジストパターン（図示を省略）をマスクとしてＡｒイオンを照射して下部電極１２及び層間絶縁膜１９を所定形状にパターニングしたのち、新たなレジストパターン（図示を省略）をマスクとしてＡｒイオンを照射して層間絶縁膜１９をさらに所定形状にパターニングする。
【００６６】
次いで、さらに新たなレジストパターン（図示を省略）をマスクとして、Ａｒイオンを斜め方向から照射することによって、層間絶縁膜１９及び下部電極１２の露出部をエッチングしてランプ傾斜面１４を形成する。
【００６７】
次いで、レジストパターンを除去したのち、Ａｒイオンを基板面の垂直方向から照射することによって、ランプ傾斜面１４にダメージ層１５を形成する。
【００６８】
次いで、再び、ＰＬＤ法を用いて全面に厚さが、例えば、２００ｎｍのＹＢＣＯからなる上部電極１６を堆積したのち、所定形状のレジストパターン（図示を省略）をマスクとしてＡｒイオンを照射することによってランプ乗り越え部１７を有する上部電極１６とすることによって、シャント抵抗を備えたランプエッジ接合が完成する。
この時、ランプ乗り越え部１７のサイズを、例えば、幅５μｍ、長さ３μｍとする。
【００６９】
この第７の実施の形態においては、基板を変更しただけで、他の構成は従来と同様であるので、全体構成及び製造工程を殆ど変更することなく、シャント抵抗を備えたランプエッジ接合を作製することができ、接合上部にグランドプレーンや配線層を形成する場合に好適な構成となる。
【００７０】
なお、この場合のシャント抵抗値は、導電性基板２７の厚さやドーピング量で決める必要があるとともに、上記の第１の実施の形態と同様に材料選択の幅が狭くなる。
なお、高周波信号の場合には、電流パスはインピーダンスよって遮断されるので、電流は近接領域にしか流れず、拡散して拡がることはない。
【００７１】
次に、図１２を参照して、本発明の第８の実施の形態の表面改質型のランプエッジ接合を説明するが、基本的概念は上記の第７の実施の形態と同様であり、第７の実施の形態においては基板が導電性であり、回路構成が限定されるため、シャント抵抗を構成する導電層を絶縁性基板上に島状領域として設けたものである。
【００７２】
図１２参照
図１２は、本発明の第８の実施の形態のランプエッジ接合の概略的斜視図であり、まず、ＭｇＯ基板１１上にＰＬＤ法を用いて、厚さが、例えば、１００ｎｍのＳｎを１ｗｔ％ドープしたＩＴＯからなる導電層２８を堆積させたのち、レジストパターン（図示を省略）をマスクとしてＡｒイオンを照射することによって、島状領域にパターニングする。
【００７３】
次いで、再び、ＰＬＤ法を用いて、厚さが、例えば、２００ｎｍのＬａドープＹＢＣＯ（ＹＢａ２  Ｃｕ３  Ｏ７−ｘ  ）からなる下部電極１２と、厚さが、例えば、３００ｎｍのＳｒＳｎＯ３  からなる層間絶縁膜１９を順次堆積させる。
【００７４】
次いで、レジストパターン（図示を省略）をマスクとしてＡｒイオンを照射して下部電極１２及び層間絶縁膜１９を少なくとも一端側において導電層２８の一部が露出するように所定形状にパターニングしたのち、新たなレジストパターン（図示を省略）をマスクとしてＡｒイオンを照射して層間絶縁膜１９をさらに所定形状にパターニングする。
【００７５】
次いで、上記の一端側が露出するさらに新たなレジストパターン（図示を省略）をマスクとして、Ａｒイオンを斜め方向から照射することによって、層間絶縁膜１９及び下部電極１２の露出部をエッチングしてランプ傾斜面１４を形成する。
【００７６】
次いで、レジストパターンを除去したのち、Ａｒイオンを基板面の垂直方向から照射することによって、ランプ傾斜面１４にダメージ層１５を形成する。
【００７７】
次いで、再び、ＰＬＤ法を用いて全面に厚さが、例えば、２００ｎｍのＹＢＣＯからなる上部電極１６を堆積したのち、所定形状のレジストパターン（図示を省略）をマスクとしてＡｒイオンを照射することによってランプ乗り越え部１７を有する上部電極１６とすることによって、シャント抵抗を備えたランプエッジ接合が完成する。
この時、ランプ乗り越え部１７のサイズを、例えば、幅５μｍ、長さ３μｍとする。
【００７８】
この第８の実施の形態においては、シャント抵抗を島状領域からなる導電層２８によって構成しているので、接合上部にグランドプレーンや配線層を形成する場合にも、各種の任意の回路を構成することが可能になる。
【００７９】
以上、本発明の各実施の形態を説明したが、本発明は各実施の形態に記載した構成及び条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の各実施の形態においては、ランプエッジ接合を表面改質型接合として説明しているが、表面改質型接合に限られるものではなく、障壁層を堆積により構成するタイプのランプエッジ接合にも適用されることは言うまでもない。
この場合の障壁層としては、ＰＢＣＯ、即ち、ＰｒＢａ２  Ｃｕ３  Ｏ７−Ｘ  やＣｅＢａ２  Ｃｕ３  Ｏ７−Ｘ  等で構成すれば良い。
【００８０】
また、上記の各実施の形態において、成膜温度の関係から下部電極をＬａドープＹＢＣＯ、即ち、ＬａドープＹＢａ２  Ｃｕ３  Ｏ７−Ｘ  とし、上部電極をＹＢＣＯとしているが、両方を同じＬａドープＹＢＣＯ或いはＹＢＣＯで構成しても良いものである。
【００８１】
さらには、下部電極及び上部電極は、ＬａドープＹＢＣＯ或いはＹＢＣＯに限られるものではなく、ＲＥＢａ２  Ｃｕ３  Ｏ７−Ｘ  を用いても良いものである。
なお、ＲＥＢａ２  Ｃｕ３  Ｏ７−Ｘ  におけるＲＥはＰｒ及びＣｅ以外のランタノイド元素であり、これが単独或いは複数混合してＲＥ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３の比で含まれるものである。
【００８２】
また、上記の各実施の形態においては、層間絶縁膜として絶縁性及び平坦性に優れるＳｒＳｎＯ３  を用いているが、ＳｒＳｎＯ３  に限られるものではなく、ＬＳＡＴ、即ち、〔ＬａＡｌＯ３  〕０．３  〔Ｓｒ（Ａｌ，Ｔａ）Ｏ３  〕０．７  、ＭｇＯ、ＣｅＯ２  、或いは、ＳｒＴｉＯ３  等を用いても良いものである。
【００８３】
また、上記の第１及び第７の実施の形態においては、導電性中間層或いは導電性基板としてＮｂドープＳｒＴｉＯ３  を用いているが、ＮｂドープＳｒＴｉＯ３  に限られるものではなく、ＩＴＯを用いても良いものである。
【００８４】
また、上記の第２及び第８の実施の形態においては、導電性中間層或いは導電層としてイオンミリングレートの大きなＩＴＯを用いているが、ＩＴＯに限られるものではなく、ＮｂドープＳｒＴｉＯ３  を用いても良いものである。
【００８５】
また、上記の第４の実施の形態においては、コンタクト層としてＡｕを用い、第６の実施の形態においてはコンタクト層としてＡｇを用いているが、Ａｕを用いるかＡｇを用いるかは任意である。
【００８６】
また、上記の各実施の形態においては、絶縁性の基板として、ＭｇＯを用いているが、ＭｇＯに限られるものではなく、ＬＳＡＴ、即ち、〔ＬａＡｌＯ３  〕０．３  〔Ｓｒ（Ａｌ，Ｔａ）Ｏ３  〕０．７  或いはＳｒＴｉＯ３  等を用いても良いものである。
【００８７】
また、上記の各実施の形態においては、ＹＢＣＯ膜及びＳｒＳｎＯ３  の堆積に際してレーザ蒸着法を用いているが、レーザ蒸着法に限られるものではなく、スパッタ法を用いても良いものである。
【００８８】
また、上記の各実施の形態においては、ダメージ層を形成するためにＡｒイオンを照射しているが、Ａｒイオンに限られるものではなく、Ｎｅ，Ｋｒ，Ｘｅ等の他の希ガスイオンを照射しても良いものである。
【００８９】
上記各実施の形態においては、シャント抵抗を有するランプエッジ接合を用いた超伝導接合回路の用途については言及していないが、通信用ルーター、サーバー、ＡＤ変換器、磁束計（ＳＱＵＩＤ）、サンプラー等の通信、コンピューター、計測の各分野において用いられるものである。
【００９０】
ここで、再び、図１を参照して、改めて本発明の詳細な特徴を説明する。
再び、図１参照
（付記１）  酸化物超伝導体を用いたランプエッジ接合を構成する上部電極４のランプ乗り越え部分５と下部電極２との間に、導電性の中間層３を設けたことを特徴とするシャント抵抗を有する高温超伝導接合装置。
（付記２）  上記導電性の中間層３が、上記上部電極４のランプ乗り越え部分５と投影的に同一の形状に加工されていることを特徴とする付記１記載のシャント抵抗を有する高温超伝導接合装置。
（付記３）  酸化物超伝導体を用いたランプエッジ接合を構成する上部電極４のランプ乗り越え部分５と下部電極２との間を、層間絶縁層と上記上部電極４の接合面とは反対側の斜面に沿って設けられた抵抗層で接続したことを特徴とするシャント抵抗を有する高温超伝導接合装置。
（付記４）  酸化物超伝導体を用いたランプエッジ接合を、上部電極４のランプ乗り越え部分５と層間絶縁層とを除去した平坦構造で構成するとともに、平坦化された上部電極４と下部電極２との間を抵抗層で接続したことを特徴とするシャント抵抗を有する高温超伝導接合装置。
（付記５）  上記抵抗層が、Ｐｄから構成されることを特徴とする付記３または４に記載のシャント抵抗を有する高温超伝導接合装置。
（付記６）  上記抵抗層が、その酸化物が絶縁体となる導電材料から構成されるとともに、前記抵抗層と上部電極４及び下部電極２との間に接触抵抗を低減するためのバッファー層を設けたことを特徴とする付記３または４に記載のシャント抵抗を有する高温超伝導接合装置。
（付記７）  酸化物超伝導体を用いたランプエッジ接合を形成する下地として導電性の材料を用いたことを特徴とするシャント抵抗を有する高温超伝導接合装置。
（付記８）  上記導電性の下地を、上記ランプエッジ接合部分に合わせた形状にするとともに、絶縁性の基板１の上に設けたことを特徴とする付記７記載のシャント抵抗を有する高温超伝導接合装置。
【００９１】
【発明の効果】
本発明によれば、酸化物超伝導体からなるランプエッジ接合をシャント抵抗を用いてシャントしているので、通信、コンピューター、計測の各分野で有用な２０ＧＨｚ以上の高速動作が可能な超伝導接合を提供することができ、高温超伝導回路装置の発展に貢献するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】４．２ＫにおけるＳＦＱパルス幅の臨界電流密度依存性の説明図である。
【図３】３０ＫにおけるＳＦＱパルス幅の臨界電流密度依存性の説明図である。
【図４】ヒステリシスをゼロにするシャント抵抗値の臨界電流密度依存性の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態のランプエッジ接合の概略的斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態のランプエッジ接合の概略的斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態のランプエッジ接合の概略的斜視図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態のランプエッジ接合の概略的斜視図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態のランプエッジ接合の概略的斜視図である。
【図１０】本発明の第６の実施の形態のランプエッジ接合の概略的斜視図である。
【図１１】本発明の第７の実施の形態のランプエッジ接合の概略的斜視図である。
【図１２】本発明の第８の実施の形態のランプエッジ接合の概略的斜視図である。
【図１３】従来の表面改質型のランプエッジ接合の説明図である。
【図１４】従来の高温超伝導ランプエッジ接合のＩｃ  ・Ｒｎ  積とヒステリシスの臨界電流密度Ｊｃ  依存性の説明図である。
【符号の説明】
１  基板
２  下部電極
３  導電性の中間層
４  上部電極
５  ランプ乗り越え部分
６  障壁層
１１  ＭｇＯ基板
１２  下部電極層
１３  導電性中間層
１４  ランプ傾斜面
１５  ダメージ層
１６  上部電極層
１７  ランプ乗り越え部
１８  導電性中間層
１９  層間絶縁膜
２０  傾斜面
２１  抵抗層
２２  コンタクト層
２３  コンタクト層
２４  抵抗層
２５  コンタクト層
２６  コンタクト層
２７  導電性基板
２８  導電層
５１  ＭｇＯ基板
５２  下部電極
５３  絶縁層
５４  ダメージ層
５５  上部電極
５６  ランプ乗り越え部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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