[发明专利]一种超导电路结构及其制备方法

权利要求书

1.一种超导电路结构的制备方法，其特征在于，所述超导电路结构的制备方法包括以下步骤：

1)提供衬底，在所述衬底表面形成金属层，并刻蚀所述金属层，以在所述衬底表面对应于后续要形成约瑟夫森结的位置形成应力图案结构，所述应力图案结构的尺寸大于后续要形成的约瑟夫森结的尺寸，同时形成旁路电阻，所述旁路电阻与所述应力图案结构相隔一定的间距；

2)在所述衬底表面依次形成第一超导材料层、第一绝缘材料层及第二超导材料层的三层薄膜结构，所述三层薄膜结构包覆所述应力图案结构；

3)刻蚀所述三层薄膜结构以形成底电极及约瑟夫森结；

4)在步骤3)得到的结构表面形成第二绝缘材料层，并在所述第二绝缘材料层对应于所述约瑟夫森结的位置形成第一开口，所述第一开口暴露出所述约瑟夫森结；

5)沉积第三超导材料层，并刻蚀所述第三超导材料层形成配线层。

2.根据权利要求1所述的超导电路结构的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，在所述衬底表面形成所述应力图案结构之后，还包括在所述应力图案结构表面及周围形成第四绝缘材料层的步骤，所述第四绝缘材料层包覆所述应力图案结构。

3.根据权利要求1所述的超导电路结构的制备方法，其特征在于：所述步骤3)包括以下步骤：

31)刻蚀所述第二超导材料层以形成所述约瑟夫森结；

32)依次刻蚀所述第一绝缘材料层及所述第一超导材料层以形成所述底电极。

4.根据权利要求1所述的超导电路结构的制备方法，其特征在于：所述步骤3)包括以下步骤：

31)依次刻蚀所述第二超导材料层、所述第一绝缘材料层及所述第一超导材料层以形成所述底电极；

32)继续刻蚀所述第二超导材料层以形成所述约瑟夫森结。

5.根据权利要求1、3或4所述的超导电路结构的制备方法，其特征在于：所述步骤4)与所述步骤5)之间还包括沉积旁路电阻材料层，并刻蚀所述旁路电阻材料层以形成旁路电阻的步骤。

6.根据权利要求5所述的超导电路结构的制备方法，其特征在于：形成所述旁路电阻之后，还包括沉积第五绝缘材料层，并在所述第五绝缘材料层对应于所述旁路电阻的位置形成第二开口，所述第二开口暴露出所述旁路电阻。

7.一种超导电路结构，所述超导电路结构由权利要求1至6任一项所述的制备方法制备形成，其特征在于，所述超导电路结构包括：

衬底；

应力图案结构，位于所述衬底表面，所述应力图案结构为单层、双层或多层金属材料层；

约瑟夫森结，所述约瑟夫森结的尺寸及面积均小于所述应力图案结构的尺寸及面积，所述约瑟夫森结包括底电极、第一绝缘材料层及顶电极，所述底电极位于所述应力图案结构的顶部及两侧，所述第一绝缘材料层位于所述底电极表面，所述顶电极位于所述应力图案结构的上方的所述第一绝缘材料层表面，且所述顶电极的尺寸小于所述应力图案结构的尺寸。

8.根据权利要求7所述的超导电路结构，其特征在于：所述超导电路结构还包括第一绝缘隔离层，所述第一绝缘隔离层包覆所述应力图案结构。

9.根据权利要求7所述的超导电路结构，其特征在于：所述超导电路结构还包括：

第二绝缘材料层，覆盖于所述衬底及所述第一绝缘材料层表面，所述第二绝缘材料层对应于所述顶电极的位置设有第一开口，所述第一开口暴露出所述顶电极；

配线层，位于所述第二绝缘材料层表面及所述第一开口内，并与所述顶电极相接触。

10.根据权利要求9所述的超导电路结构，其特征在于：所述超导电路结构还包括旁路电阻，所述旁路电阻位于所述底电极与所述衬底之间，且与所述应力图案结构相隔一定的间距。