[發(fā)明專利]實現(xiàn)約瑟夫森結(jié)選擇性外延生長的方法、裝置和介質(zhì)

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• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113314661A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 郭楠;卓蘭;張弛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子技術標準化研究院
• 主分類號: H01L39/24
• 分類號: H01L39/24;H01L39/22;C23C16/34;B82Y40/00;B82Y10/00
• 代理公司: 北京融智邦達知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11885
• 代理人: 吳強

1.一種實現(xiàn)約瑟夫森結(jié)選擇性外延生長的方法，其特征在于，所述約瑟夫森結(jié)為超導電路約瑟夫森結(jié)，其基于拓撲絕緣體來實現(xiàn)所述選擇性外延生長，所述方法具體包括：

步驟S1、通過對晶片進行預處理，來獲取掩膜版，所述掩膜版用于所述約瑟夫森結(jié)選擇性外延生長；

步驟S2、使用氫氟酸對所述掩膜版中的二氧化硅薄膜進行各向同性蝕刻，使得所述掩膜版懸空；

步驟S3、利用電子束蒸發(fā)器噴射高溫霧化的拓撲絕緣體，使得所述拓撲絕緣體透過溝槽上方的掩膜版進行所述選擇性外延生長；以及

步驟S4、將超導體沉積在完成所述選擇性外延生長的拓撲絕緣體上，以獲取由所述超導體和拓撲絕緣體構(gòu)成的所述約瑟夫森結(jié)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)約瑟夫森結(jié)選擇性外延生長的方法，其特征在于，所述晶片為晶面指數(shù)為(001)的硅片，在所述步驟S1中，所述預處理具體包括：

在氧化爐中對所述硅片進行熱氧化處理，使得所述硅片的上表面生成二氧化硅薄膜；

通過化學氣相沉積在所述二氧化硅薄膜上沉積氮化硅薄膜；以及

采用電子束曝光的方式在所述氮化硅薄膜上刻出所述選擇性外延生長所需的溝槽。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種實現(xiàn)約瑟夫森結(jié)選擇性外延生長的方法，其特征在于，在所述步驟S2中，在所述各向同向蝕刻的過程中，所述掩膜版的局部模板掩膜被釋放，同時所述溝槽中晶面指數(shù)為(001)的硅片的懸空鍵被鈍化，使得所述掩膜版懸空。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)約瑟夫森結(jié)選擇性外延生長的方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括：

將所述掩膜版放置于生長腔中的基板上，通過加熱所述基板至第一溫度來去除殘留的所述氫氟酸；以及

旋轉(zhuǎn)所述基板，同時降溫至第二溫度，使得從電子束蒸發(fā)器噴射出的所述拓撲絕緣體選擇性生長在所述溝槽中并覆蓋所述溝槽；

其中，所述拓撲絕緣體為碲化鉍，所述第一溫度為900攝氏度，所述第二溫度為200攝氏度，所述生長腔的壓力為10^-9毫巴。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種實現(xiàn)約瑟夫森結(jié)選擇性外延生長的方法，其特征在于，在所述步驟S4中，旋轉(zhuǎn)所述基板，利用所述電子束蒸發(fā)器將所述超導體噴射到所述拓撲絕緣體表面以實現(xiàn)沉積，所述超導體為鈮。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)約瑟夫森結(jié)選擇性外延生長的方法，其特征在于，在完成所述步驟S1-S4后，在所述約瑟夫森結(jié)的超導體表面覆蓋保護層，所述保護層為氧化鋁薄膜。

7.一種實現(xiàn)約瑟夫森結(jié)選擇性外延生長的裝置，其特征在于，所述約瑟夫森結(jié)為超導電路約瑟夫森結(jié)，其基于拓撲絕緣體來實現(xiàn)所述選擇性外延生長，所述裝置具體包括：

掩膜版制備模塊，被配置為，通過對晶片進行預處理，來獲取掩膜版，所述掩膜版用于所述約瑟夫森結(jié)選擇性外延生長；

掩膜版懸空模塊，被配置為，使用氫氟酸對所述掩膜版中的二氧化硅薄膜進行各向同性蝕刻，使得所述掩膜版懸空；

選擇性外延生長模塊，被配置為，利用電子束蒸發(fā)器噴射高溫霧化的拓撲絕緣體，使得所述拓撲絕緣體透過溝槽上方的掩膜版進行所述選擇性外延生長；以及

超導體沉積模塊，被配置為，將超導體沉積在完成所述選擇性外延生長的拓撲絕緣體上，以獲取由所述超導體和拓撲絕緣體構(gòu)成的所述約瑟夫森結(jié)。