[发明专利]超导约瑟夫森结器件制备方法和超导约瑟夫森结器件

说明书

本申请提供一种超导约瑟夫森结器件制备方法和超导约瑟夫森结器件。通过超导约瑟夫森结器件制备方法制备的绝缘结构的表面具有倾斜角度。从而，使得引线层与绝缘结构接触时，接触面为倾斜的，解决了传统超导约瑟夫森结器件制备方法中形成的垂直结构导致的容易产生缝隙或断裂的问题。此时，通过CMP技术对引线层生长层的绝缘层进行抛光后，形成绝缘结构，使得传统超导约瑟夫森结器件制备方法中形成的垂直结构的侧壁可以忽略。进而，通过超导约瑟夫森结器件制备方法，有效避免了垂直结构形成的陡直侧壁对引线层的影响，解决了引线层连线中缝隙或断裂等缺陷问题。因此，抑制了超导约瑟夫森结器件连线层中缺陷的形成，提高了器件的质量、成品率和寿命。

技术领域

本申请涉及微纳加工技术领域，特别是涉及一种超导约瑟夫森结器件制备方法和超导约瑟夫森结器件。

背景技术

约瑟夫森结是一种电子电路，由两个超导层与一个弱连接层紧密连接，弱连接层厚度一般为纳米量级。当温度足够低时，超导体能够以非常快的速度通过势垒交换成对的电子。约瑟夫森结以及包含约瑟夫森结的器件主要应用于物理、化学、材料、地质、生物、医学等领域中。

其中，超导约瑟夫森结器件制备方法包括很多微纳加工工艺步骤。然而，传统制备方法在制作垂直多个叠加约瑟夫森结的工艺步骤中，会形成垂直结构，使得制备形成的超导约瑟夫森结器件在垂直结构附近的引线层产生缝隙或断裂(请参见图1)。从而，导致与其接触部位也会产生一些断层，使得制备获得的超导约瑟夫森结器件质量偏低、成品率低、使用寿命短。

发明内容

基于此，有必要针对传统超导约瑟夫森结器件制备方法中形成的垂直结构导致的容易产生缝隙或断裂的问题，提供一种超导约瑟夫森结器件制备方法和超导约瑟夫森结器件。

本申请提供一种超导约瑟夫森结器件制备方法，包括：

S10，提供衬底，在所述衬底表面依次制备多个约瑟夫森结；

S20，在所述衬底表面和所述多个约瑟夫森结表面制备绝缘层，且所述绝缘层将所述多个约瑟夫森结覆盖；

S30，采用化学机械研磨方法对所述绝缘层远离所述衬底的表面进行抛光处理，制备获得绝缘结构，所述绝缘结构远离所述衬底的表面具有倾斜角度；

S40，根据通孔图形，对所述绝缘结构远离所述衬底的表面进行刻蚀，直至刻蚀到所述约瑟夫森结表面，形成通孔结构；

S50，在所述绝缘结构远离所述衬底的表面制备引线层，且所述引线层将所述通孔结构填充，形成超导约瑟夫森结器件。

在一个实施例中，在所述S30中采用化学机械研磨方法，设置抛光压力范围为3kpa～10kpa，抛光液流量范围为15sccm～25sccm，对所述绝缘层远离所述衬底的表面进行抛光处理。

在一个实施例中，在所述S30中，所述倾斜角度为大于90°。

在一个实施例中，在所述S20中，采用低温等离子体辅助化学气相沉积方法，设置温度范围为10℃～80℃，工作压力范围为10mTorr～40mTorr，硅烷范围为10sccm～80sccm，氧气范围为20sccm～60sccm，制备所述绝缘层。

在一个实施例中，在所述S20中，所述绝缘层的材料为SiO₂或/和SiN_x。

在一个实施例中，在所述S40中，设置气压范围为10mTorr～15mTorr，CHF₃范围为20sccm～100sccm，O₂范围为20sccm～100sccm，采用电感耦合等离子体刻蚀方法对所述绝缘结构远离所述衬底的表面进行刻蚀，制备所述通孔结构。