[發(fā)明專利]亞微米約瑟夫森隧道結(jié)及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810375704.5
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108539004A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張雪;張國峰;王永良;榮亮亮;王鎮(zhèn);謝曉明
• 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: H01L39/02
• 分類號: H01L39/02;H01L39/24
• 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

1.一種亞微米約瑟夫森隧道結(jié)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)提供一襯底，并于所述襯底的上表面形成由下至上依次疊置的底層超導(dǎo)薄膜層、絕緣薄膜層及頂層超導(dǎo)薄膜層；

2)刻蝕去除部分所述頂層超導(dǎo)薄膜層、部分所述絕緣薄膜層及部分所述底層超導(dǎo)薄膜層，保留的所述頂層超導(dǎo)薄膜層形成第一亞微米線條并作為所述約瑟夫森結(jié)的部分頂電極，保留的所述絕緣薄膜層作為所述約瑟夫森結(jié)的勢壘層，保留的所述底層超導(dǎo)薄膜層作為所述約瑟夫森結(jié)的底電極；

3)于步驟2)所得到結(jié)構(gòu)的表面形成一第一絕緣層，所述第一絕緣層覆蓋暴露的所述襯底的上表面、所述勢壘層及所述底電極，并至少暴露出所述第一亞微米線條的上表面；

4)于步驟3)所得到結(jié)構(gòu)的表面形成第二絕緣層，所述第二絕緣層覆蓋所述第一絕緣層；并于所述第二絕緣層內(nèi)形成第一開口，所述第一開口至少暴露出所述第一亞微米線條的上表面；

5)于步驟4)所述得到結(jié)構(gòu)的表面形成附加超導(dǎo)薄膜層，并刻蝕所述附加超導(dǎo)薄膜層以形成第二亞微米線條，所述第二亞微米線條至少與所述第一亞微米線條呈十字交叉連接；所述第二亞微米線條與所述第一亞微米線條共同構(gòu)成約瑟夫森結(jié)的頂電極。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的亞微米約瑟夫森隧道結(jié)的制備方法，其特征在于，步驟1)中，所述底層超導(dǎo)薄膜層的厚度與所述頂層超導(dǎo)薄膜層的厚度相同。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的亞微米約瑟夫森隧道結(jié)的制備方法，其特征在于，步驟2)包括如下步驟：

2-1)于所述頂層超導(dǎo)薄膜層的上表面形成第一圖形化掩膜層，所述第一圖形化掩膜層定義出所述底電極的位置及形狀；

2-2)依據(jù)所述第一圖形化掩膜層刻蝕所述頂層超導(dǎo)薄膜層及所述絕緣薄膜層；

2-3)去除所述第一圖形化掩膜層，并于步驟2-2)所得到的結(jié)構(gòu)的上表面形成第二圖形化掩膜層，所述第二圖形化掩膜層定義出所述第一亞微米線條的位置及形狀；

2-4)依據(jù)所述第二圖形化掩膜層刻蝕所述頂層超導(dǎo)薄膜層及所述底層超導(dǎo)薄膜層，以得到所述第一亞微米線條、所述勢壘層及所述底電極。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的亞微米約瑟夫森隧道結(jié)的制備方法，其特征在于，所述第一亞微米線條的寬度小于所述勢壘層的寬度及所述底電極的寬度，且所述勢壘層的寬度與所述底電極的寬度相同。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的亞微米約瑟夫森隧道結(jié)的制備方法，其特征在于，步驟3)中形成的所述第一絕緣層的厚度與所述第一亞微米線條的厚度相同。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的亞微米約瑟夫森隧道結(jié)的制備方法，其特征在于，所述底電極包括功能區(qū)域及與所述功能區(qū)域相連接的底電極引出區(qū)域；步驟2-3)中，所述第二圖形化掩膜層還定義出所述底電極引出區(qū)域的位置及形狀；步驟3)中，所述第一絕緣層還暴露出所述底電極引出區(qū)域。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的亞微米約瑟夫森隧道結(jié)的制備方法，其特征在于，步驟3)中，形成所述第一絕緣層后還包括去除所述第二圖形化掩膜層的步驟。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的亞微米約瑟夫森隧道結(jié)的制備方法，其特征在于，步驟4)中，所述第二絕緣層內(nèi)還形成有第二開口，所述第二開口暴露出所述底電極引出區(qū)域。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的亞微米約瑟夫森隧道結(jié)的制備方法，其特征在于，步驟5)中，刻蝕所述附加超導(dǎo)薄膜層形成所述第二亞微米線條的同時，形成于所述底電極引出區(qū)域接觸連接的底電極引出電極及與所述第二亞微米線條相連接的頂電極引出電極。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的亞微米約瑟夫森隧道結(jié)的制備方法，其特征在于，所述第一開口的寬度大于所述第一亞微米線條的寬度，且小于所述底電極的寬度。