[發(fā)明專利]臺階區(qū)域覆蓋有超導(dǎo)覆蓋層的超導(dǎo)電路結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610070503.5
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN105702849B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊偉;應(yīng)利良;王會武;任潔;王鎮(zhèn)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: H01L39/24
• 分類號: H01L39/24;H01L39/22;H01L39/02
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

1.一種臺階區(qū)域覆蓋有超導(dǎo)覆蓋層的超導(dǎo)電路結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述臺階區(qū)域覆蓋有超導(dǎo)覆蓋層的超導(dǎo)電路結(jié)構(gòu)的制備方法包括以下步驟：

1)提供襯底，在所述襯底表面依次形成第一超導(dǎo)材料層、第一絕緣材料層及第二超導(dǎo)材料層的三層薄膜結(jié)構(gòu)；

2)分別刻蝕所述第二超導(dǎo)材料層、所述第一絕緣材料層及所述第一超導(dǎo)材料層以形成上電極及下電極，所述上電極與位于其下方的所述第一絕緣材料層及所述下電極共同構(gòu)成約瑟夫森結(jié)；

3)在步驟2)得到的結(jié)構(gòu)表面形成第二絕緣材料層，并在所述第二絕緣材料層對應(yīng)于所述上電極的位置及后續(xù)要形成的旁路電阻與所述下電極的連接區(qū)域的位置形成第一開口，所述第一開口暴露出所述上電極及所述連接區(qū)域；

4)沉積旁路電阻材料層，并刻蝕所述旁路電阻材料層以形成旁路電阻，所述旁路電阻一部分位于所述連接區(qū)域內(nèi)的所述下電極表面，另一部分位于所述上電極一側(cè)的所述第二絕緣材料層表面；

5)沉積第三超導(dǎo)材料層，并刻蝕所述第三超導(dǎo)材料層形成配線層及超導(dǎo)覆蓋層，所述配線層引出所述上電極，并將所述上電極與位于所述第二絕緣材料層表面的所述旁路電阻相連接，所述超導(dǎo)覆蓋層覆蓋所述連接區(qū)域，以將位于所述連接區(qū)域內(nèi)的所述旁路電阻與位于所述上電極一側(cè)的所述第二絕緣材料層表面的所述旁路電阻相連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臺階區(qū)域覆蓋有超導(dǎo)覆蓋層的超導(dǎo)電路結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：所述步驟2)包括以下步驟：

21)刻蝕所述第二超導(dǎo)材料層以形成所述上電極；

22)依次刻蝕所述第一絕緣材料層及所述第一超導(dǎo)材料層以形成所述下電極。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臺階區(qū)域覆蓋有超導(dǎo)覆蓋層的超導(dǎo)電路結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：所述步驟2)包括以下步驟：

21)依次刻蝕所述第二超導(dǎo)材料層、所述第一絕緣材料層及所述第一超導(dǎo)材料層以形成所述下電極；

22)定義約瑟夫森結(jié)區(qū)域，非結(jié)區(qū)繼續(xù)刻蝕所述第二超導(dǎo)材料層以形成所述上電極。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臺階區(qū)域覆蓋有超導(dǎo)覆蓋層的超導(dǎo)電路結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：所述旁路電阻的厚度小于所述第二絕緣材料層的厚度與所述下電極的厚度之差。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臺階區(qū)域覆蓋有超導(dǎo)覆蓋層的超導(dǎo)電路結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：步驟4)之后，還包括沉積第三絕緣材料層，并在所述第三絕緣材料層對應(yīng)于所述旁路電阻的位置形成第二開口，所述第二開口暴露出所述旁路電阻。

6.一種臺階區(qū)域覆蓋有超導(dǎo)覆蓋層的超導(dǎo)電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述臺階區(qū)域覆蓋有超導(dǎo)覆蓋層的超導(dǎo)電路結(jié)構(gòu)包括：

襯底；

約瑟夫森結(jié)，位于所述襯底表面，由下至上依次包括下電極、第一絕緣材料層及上電極；

第二絕緣材料層，覆蓋于所述襯底及所述第一絕緣材料層表面，所述第二絕緣材料層對應(yīng)于所述上電極的位置及后續(xù)要形成的旁路電阻與所述下電極的連接區(qū)域的位置設(shè)有第一開口，所述第一開口暴露出所述上電極及所述連接區(qū)域；

旁路電阻，一部分位于所述連接區(qū)域內(nèi)的所述下電極表面，另一部分位于所述上電極一側(cè)的所述第二絕緣材料層表面；

配線層，位于所述第二絕緣材料層表面及所述第一開口內(nèi)，適于引出所述上電極，并將所述上電極與位于所述第二絕緣材料層表面的所述旁路電阻相連接；

超導(dǎo)覆蓋層，覆蓋所述連接區(qū)域，適于將位于所述連接區(qū)域內(nèi)的所述旁路電阻與位于所述上電極一側(cè)的所述第二絕緣材料層表面的所述旁路電阻相連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的臺階區(qū)域覆蓋有超導(dǎo)覆蓋層的超導(dǎo)電路結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述上電極及所述下電極的材料均為超導(dǎo)材料。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的臺階區(qū)域覆蓋有超導(dǎo)覆蓋層的超導(dǎo)電路結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述上電極及所述下電極的材料均為鈮或氮化鈮。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的臺階區(qū)域覆蓋有超導(dǎo)覆蓋層的超導(dǎo)電路結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述旁路電阻的厚度小于所述第二絕緣材料層的厚度與所述下電極的厚度之差。