JPH0225265B2 - - Google Patents
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- JPH0225265B2 JPH0225265B2 JP57030286A JP3028682A JPH0225265B2 JP H0225265 B2 JPH0225265 B2 JP H0225265B2 JP 57030286 A JP57030286 A JP 57030286A JP 3028682 A JP3028682 A JP 3028682A JP H0225265 B2 JPH0225265 B2 JP H0225265B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N69/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one superconducting element covered by group H10N60/00
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(a) 発明の技術分野
本発明はジヨセフソン接合を有するジヨセフソ
ン集積回路装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Technical Field of the Invention The present invention relates to a Josephson integrated circuit device having a Josephson junction.
(b) 技術の背景
液体ヘリウムに浸すなど極低温環境下で動作す
るジヨセフソン集積回路装置に必要とされる直流
電流は、室温の電源装置から電線を通して供給し
ていた。しかしながら必要とされる電流が数10A
以上もの大きな値である場合には、電源の電気抵
抗から発生する熱が数10W以上となり、液体ヘリ
ウム等の冷媒の蒸発量が大きすぎる。一方、室温
装置から高電圧、低電流の交流を電線を通して供
給する場合には、電線からの発熱は小さくなる
が、極低温環境下で動作する整流装置が必要とな
る。(b) Background of the technology The direct current required for Josephson integrated circuit devices operating in cryogenic environments, such as those immersed in liquid helium, was supplied through electrical wires from power supplies at room temperature. However, the required current is several tens of A.
If the value is as large as this, the heat generated from the electrical resistance of the power supply will be several tens of watts or more, and the amount of evaporation of the refrigerant such as liquid helium will be too large. On the other hand, when high-voltage, low-current alternating current is supplied from a room-temperature device through an electric wire, the heat generated from the electric wire is reduced, but a rectifier that operates in an extremely low temperature environment is required.
このような整流装置を第1図に示す。 Such a rectifier is shown in FIG.
超伝導変成器1の1次側には交流電源が接続さ
れ、2次側には、4組のジヨセフソン素子列J1〜
J4をブリツジ接続した整流回路2を接続する。1
組のジヨセフソン素子列は、例えばジヨセフソン
素子4個を直列に接続したもので、電圧状態にお
ける抵抗は数Ωの程度である。制御線には共通に
オフセツト電流を流す。4組のオフセツト電流
IC1〜IC4は図に示す方向とする。この整流回路2
に、インダクタンス3とキヤパシタンス4からな
るLC平滑回路を接続し、キヤパシタンス4に並
列に負荷回路5がジヨセフソン論理回路等である
場合、1Ω程度の低インピーダンス負荷となる。 An AC power supply is connected to the primary side of the superconducting transformer 1, and four sets of Josephson element arrays J 1 to 1 are connected to the secondary side of the superconducting transformer 1.
Connect rectifier circuit 2 with bridge connection of J4 . 1
The set of Josephson element arrays is made up of, for example, four Josephson elements connected in series, and the resistance in the voltage state is on the order of several ohms. A common offset current is passed through the control lines. 4 sets of offset currents
IC 1 to IC 4 are in the direction shown in the figure. This rectifier circuit 2
When an LC smoothing circuit consisting of an inductance 3 and a capacitance 4 is connected to the capacitance 4, and the load circuit 5 is a Josephson logic circuit or the like in parallel with the capacitance 4, a low impedance load of about 1Ω is obtained.
交流の半周期において、第2図aに示すように
変成器の2次側からブリツジに流れ込む電流の向
きが、ブリツジ上端から下端に向う場合に、J1と
J4の臨界電流値は小さな値であるので、電圧状態
に遷移し、数Ωの抵抗と等価になる。この時J2,
J3は臨界電流が大きな値であるので零電圧状態の
ままである。他の半周期ではブリツジ下端から上
端に向う電流が流れるので、第2図bに示すよう
にJ2,J3は電圧状態に遷移し、J1,J4は零電圧状
態である。J1,J4の臨界電流値を零と近似した場
合のブリツジ出力電圧V0(t)は第2図cに示す
ように全波整流波形となる。 During a half cycle of AC, if the direction of the current flowing from the secondary side of the transformer into the bridge is from the upper end of the bridge to the lower end as shown in Figure 2a, then J 1 and
Since the critical current value of J 4 is a small value, it transitions to a voltage state and becomes equivalent to a resistance of several Ω. At this time J 2 ,
J 3 remains in the zero voltage state since the critical current is a large value. In the other half cycle, the current flows from the lower end of the bridge to the upper end, so that J 2 and J 3 are in a voltage state, and J 1 and J 4 are in a zero voltage state, as shown in FIG. 2b. When the critical current values of J 1 and J 4 are approximated to zero, the bridge output voltage V 0 (t) has a full-wave rectified waveform as shown in FIG. 2c.
平滑回路を通した後のリツプル含有率は0.48/
(4πfs)2LCで与えられる。ここでfsは交流周波数
で、この例では300MHzとする。リツプル含有率
を1%とする場合にLC積は3.3×10-18sec2とな
る。 The ripple content after passing through a smoothing circuit is 0.48/
(4πfs) given by 2 LC. Here, fs is the AC frequency, which in this example is 300MHz. When the ripple content is 1%, the LC product is 3.3×10 −18 sec 2 .
(c) 従来技術と問題点
この場合に、インダクタンスLが10000PHと
すると、キヤパシタンスCは3.3×10-10Fとなる。
従つて、これを集積回路として作ると、インダク
タンスLは1mm×1mm、キヤパシタンスCは1mm
×2mm程度の面積となり、平滑回路としては2mm
×2mmの面積を占める。ジヨセフソン集積回路装
置のチツプ寸法が6mm×6mmであると、このチツ
プ全体の面積に占める平滑回路の面積はかなり大
きなものとなり、メモリ回路や論理回路が形成さ
れる面積が小さくなつてしまう欠点があつた。(c) Prior art and problems In this case, if the inductance L is 10000PH, the capacitance C is 3.3×10 -10 F.
Therefore, if this is made as an integrated circuit, the inductance L will be 1 mm x 1 mm, and the capacitance C will be 1 mm.
The area is approximately 2 mm, and the smoothing circuit is 2 mm.
occupies an area of x2mm. When the chip size of Josephson integrated circuit device is 6 mm x 6 mm, the smoothing circuit occupies a considerably large area in the entire chip area, which has the disadvantage that the area where memory circuits and logic circuits are formed becomes small. Ta.
(d) 本発明の目的
本発明は上記欠点を解決し、メモリ回路や論理
回路など、ジヨセフソン接合を有する回路がチツ
プに占める面積を充分大きくすることができるよ
うにすることを目的とする。(d) Object of the Invention The object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks and to enable a circuit having a Josephson junction, such as a memory circuit or a logic circuit, to occupy a sufficiently large area on a chip.
(e) 発明の構成
上記目的を達成するための本発明は、基板と該
基板上に設けられた超伝導体層と、該超伝導体層
上に第1の絶縁物を介して設けられたグランドプ
レーンと、該グランドプレーン上に第2の絶縁物
を介して設けられたジヨセフソン接合を含む回路
を有し、該回路と該超伝導体層とが該グランドプ
レーンおよび該第1、第2の絶縁物に設けられた
窓を介して電気的に接続されてなることを特徴と
する。(e) Structure of the Invention The present invention to achieve the above object comprises a substrate, a superconductor layer provided on the substrate, and a superconductor layer provided on the superconductor layer via a first insulator. The circuit includes a ground plane and a Josephson junction provided on the ground plane via a second insulator, and the circuit and the superconductor layer are connected to the ground plane and the first and second insulators. It is characterized by being electrically connected through a window provided in an insulator.
(f) 発明の実施例
以下図面を用いて、本発明の一実施例を説明す
る。(f) Embodiment of the invention An embodiment of the invention will be described below with reference to the drawings.
第3図は、本発明の一実施例を示す図で、aは
チツプの上面図、bはaのA−A′線に沿つた断
面図である。 FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the present invention, in which a is a top view of the chip and b is a sectional view taken along line A-A' of a.
第3図aでは第1図の超伝導変成器1、整流回
路2、負荷回路5は簡単のためにブロツクで示し
てある。またインダクタンス3は図示のように蛇
行したパターンで形成されている。 In FIG. 3a, the superconducting transformer 1, rectifier circuit 2, and load circuit 5 of FIG. 1 are shown as blocks for simplicity. Further, the inductance 3 is formed in a meandering pattern as shown.
インダクタンス3とキヤパシタは窓9を介して
接続されている。 The inductance 3 and the capacitor are connected through a window 9.
キヤパシタは第3図bにて詳細に示されてい
る。シリコンからなる基板8にはニオブ(Nb)
からなる第1のグランドプレーン10が設けら
れ、蒸着により形成された酸化硅素(SiO)膜1
1を介して超伝導体層12、例えばPb−In−Au
などの鉛系合金層が設けられている。 The capacitor is shown in detail in Figure 3b. The substrate 8 made of silicon contains niobium (Nb).
A first ground plane 10 consisting of a silicon oxide (SiO) film 1 formed by vapor deposition is provided.
1 through a superconductor layer 12, e.g. Pb-In-Au
A lead-based alloy layer such as
さらには、SiO膜13(第1の絶縁膜)を介し
てニオブ(Nb)からなる第2のグランドプレー
ン14が設けられ、この上にSiO15(第2の絶
縁膜)を介してインダクタンス3が設けられてい
る。 Furthermore, a second ground plane 14 made of niobium (Nb) is provided via a SiO film 13 (first insulating film), and an inductance 3 is provided on this via an SiO 15 (second insulating film). It is being
これらのSiO膜13,15およびグランドプレ
ーン14には窓9が設けられ、インダクタンス3
は超伝導体層12と導電体16を介して接続され
ている。 A window 9 is provided in these SiO films 13, 15 and the ground plane 14, and an inductance 3
are connected to the superconductor layer 12 via a conductor 16.
このような構造においては、超伝導体層12と
グランドプレーン10および12との間にキヤパ
シタが形成され、しかも上下に形成されたキヤパ
シタは並列接続されている。従つて大きな容量が
得られる。 In such a structure, a capacitor is formed between the superconductor layer 12 and the ground planes 10 and 12, and the capacitors formed above and below are connected in parallel. Therefore, a large capacity can be obtained.
図から明らかなように、インダクタンス3等の
回路が形成された表面にはキヤパシタはなくこの
回路の下にキヤパシタが形成されているので、た
とえ、キヤパシタの面積が大きくとも、それによ
つて上に形成される回路の面積を小さくする必要
はない。メモリ回路を例にとれば、大容量のメモ
リを構成することができることになる。 As is clear from the figure, there is no capacitor on the surface where the circuit such as inductance 3 is formed, but the capacitor is formed below this circuit, so even if the area of the capacitor is large, the capacitor formed above There is no need to reduce the area of the circuit to be used. Taking a memory circuit as an example, a large capacity memory can be constructed.
具体的にはSiO膜の厚さを1500Åとして大きさ
を5mm×5mmとした場合に容量C=8.3×10-9Fと
なつた。 Specifically, when the thickness of the SiO film was 1500 Å and the size was 5 mm x 5 mm, the capacitance C was 8.3 x 10 -9 F.
本実施例では第1、第2のグランドプレーンを
用いて並列接続された2つのキヤパシタを構成し
たが、グランドプレーン10とSiO膜11をなく
して超伝導体層12を直接基板8上に設けた構造
としてもよい。 In this example, two capacitors connected in parallel were constructed using the first and second ground planes, but the ground plane 10 and the SiO film 11 were eliminated, and the superconductor layer 12 was provided directly on the substrate 8. It may also be a structure.
(g) 発明の効果
以上説明したように、本発明によれば、ジヨセ
フソン接合を有する回路が形成された下の層にキ
ヤパシタを形成したので、上記回路のチツプに占
める面積を大きくすることができ、メモリ容量
や、論理ゲート数の増大を図ることができる。(g) Effects of the Invention As explained above, according to the present invention, since the capacitor is formed in the layer below the circuit in which the Josephson junction is formed, the area occupied by the circuit on the chip can be increased. , it is possible to increase the memory capacity and the number of logic gates.
第1図は、本発明に関わる整流装置を示す図、
第2図はその動作を説明する図、第3図は本発明
の一実施例を示す図である。
2:整流回路、3:インダクタンス、8:基
板、9:窓、12:超伝導体層、13:第1の絶
縁膜、14:グランドプレーン、15:第2の絶
縁膜、16:導電体。
FIG. 1 is a diagram showing a rectifying device related to the present invention,
FIG. 2 is a diagram explaining the operation, and FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the present invention. 2: rectifier circuit, 3: inductance, 8: substrate, 9: window, 12: superconductor layer, 13: first insulating film, 14: ground plane, 15: second insulating film, 16: conductor.
Claims (1)
超伝導体層上に第1の絶縁物を介して設けられた
グランドプレーンと、該グランドプレーン上に第
2の絶縁物を介して設けられたジヨセフソン接合
を含む回路を有し、該回路と該超伝導体層とが該
グランドプレーンおよび該第1、第2の絶縁物に
設けられた窓を介して電気的に接続されてなるこ
とを特徴とするジヨセフソン集積回路装置。1. A substrate, a superconductor layer provided on the substrate, a ground plane provided on the superconductor layer via a first insulator, and a second insulator provided on the ground plane. a circuit including a Josephson junction provided therein, and the circuit and the superconductor layer are electrically connected through windows provided in the ground plane and the first and second insulators. Josephson integrated circuit device characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57030286A JPS58147181A (en) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | Josephson integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57030286A JPS58147181A (en) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | Josephson integrated circuit device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58147181A JPS58147181A (en) | 1983-09-01 |
| JPH0225265B2 true JPH0225265B2 (en) | 1990-06-01 |
Family
ID=12299470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57030286A Granted JPS58147181A (en) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | Josephson integrated circuit device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58147181A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62232981A (en) * | 1986-04-02 | 1987-10-13 | Nec Corp | Josephson junction device |
| JPS62237778A (en) * | 1986-04-08 | 1987-10-17 | Nec Corp | 3-dimensional josephson junction device |
| US5736749A (en) * | 1996-11-19 | 1998-04-07 | Lucent Technologies Inc. | Integrated circuit device with inductor incorporated therein |
-
1982
- 1982-02-26 JP JP57030286A patent/JPS58147181A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58147181A (en) | 1983-09-01 |
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