超导装置制造方法及图纸

本公开内容描述了一种超导装置，该超导装置包括延伸通过超导基层的沟槽和腔。沟槽穿过腔。超导装置还包括第一结层、绝缘层以及第二结层，第一结层从超导基层的第一区域延伸至腔，绝缘层在第一结层表面上，第二结层从超导基层的第二区域延伸至腔。第二结层与绝缘层在腔的底部上交叠。本公开内容还描述了一种用于生产该超导装置的方法。生产该超导装置的方法。生产该超导装置的方法。

【技术实现步骤摘要】
超导装置


[0001]本公开内容涉及超导装置，并且特别地涉及包含超导体－绝缘体－超导体(SIS)或普通金属－绝缘体－超导体(NIS)结的超导装置。本公开内容还涉及用于生产这样的结的方法。

技术介绍

[0002]超导装置可以用于现代测量和信息系统中的许多目的。SIS结或NIS结的质量和特性通常是系统性能的主导因素。
[0003]可以通过角度蒸发在基板上创建超导结：在抗蚀剂中创建中空结构，并且通过图案化的抗蚀剂从不同角度在中空结构上沉积膜，使得膜彼此交叠。可能需要附加的光刻来制备邻近结的电路系统。但是图案化抗蚀剂以创建中空结构所需的光刻工艺通常会在界面和基板上留下聚合物残留物。这样的残留物是超导结中两级系统的潜在来源，其可能损害两级系统的功能。

技术实现思路

[0004]本公开内容的目的是提供一种改进超导装置性能的设备。
[0005]本公开内容的目的是通过由根据本专利技术实施方式的方面中所陈述的内容表征的一种方法和一种装置来实现，还在根据本专利技术实施方式的方面中公开了本公开内容的优选实施方式。
[0006]本公开内容基于利用不需要抗蚀剂的角度蒸发方法在超导层中的凹进的图案内形成超导结和电容元件的构思。该图案包括穿过腔的沟槽。超导结形成在腔的底部，并且可以用相同的角度蒸发工艺将电容元件形成在沟槽的侧壁之间。
[0007]本公开内容的优点在于可以可靠地形成高质量的超导结，并且超导结可以容易地与相邻的电容元件集成。
附图说明
[0008]在下文中，将参照附图借助于优选实施方式更详细地描述本公开内容，在附图中：
[0009]图1a和图1b示出了超导基层中的沟槽。
[0010]图1c在xy平面中示出了具有沟槽和腔的超导装置。
[0011]图1d和图1e示出了沟槽和腔的xz截面。
[0012]图2示出了沉积在沟槽和腔中的结层。
[0013]图3a和图3b在xy平面中示出了腔的两种替选形状。
[0014]图4在xy平面中示出了具有沟槽和两个腔的超导装置。
[0015]图5a和图5b示出了一种制造方法。
具体实施方式
[0016]本公开内容描述了一种用于在超导基层中制造超导装置的方法，该超导基层至少部分地覆盖基板。基板限定了装置平面，并且超导基层包括从装置平面中的第一点延伸至装置平面中的第二点的至少一个沟槽。
[0017]超导基层还包括腔，该腔位于第一点与第二点之间，使得沟槽穿过腔。方法包括以下步骤：(1)在超导基层上放置包括开口的模板掩模，使得开口在腔上对准，(2)通过模板掩模执行第一角度蒸发，在第一角度蒸发中将第一结层沉积在腔的第一侧壁上和腔底部上，(3)执行氧化步骤，在氧化步骤中将第一结层氧化以在第一结层的表面上形成第一绝缘层，以及(4)通过模板掩模执行第二角度蒸发，在第二角度蒸发中将第二结层沉积在腔的第二侧壁上和腔底部上。腔的第二侧壁与腔的第一侧壁相对。第二结层与第一绝缘层在腔底部上交叠。
[0018]超导装置可以包含由第一结层和第二结层形成的SIS结。在这种情况下，第一结层由超导材料制成，并且第二结层也由超导材料制成。
[0019]替选地，超导装置可以包含由第一结层和第二结层形成的NIS结。在这种情况下，第一结层由超导材料制成，并且第二结层由非超导金属制成。
[0020]模板掩模中的开口也可以延伸至沟槽的一部分。第一结层可以在第一角度蒸发步骤中沉积在沟槽的第一侧壁的相应部分上。第二结层可以在第二角度蒸发步骤中沉积在沟槽的第二侧壁的相应部分上。
[0021]本公开内容还描述了一种超导装置，其包括限定装置平面的基板。超导装置包括至少部分覆盖基板的超导基层。超导基层包括从装置平面中的第一点延伸至装置平面中的第二点的沟槽。超导基层还包括腔，该腔位于第一点与第二点之间，使得沟槽穿过腔。超导装置还包括(1)第一结层，其在腔的第一侧壁上、在腔的底部上以及在沟槽的第一侧壁上，(2)第一绝缘层，其至少在腔的底部上覆盖第一结层，以及(3)第二结层，其在腔的第二侧壁上、在腔的底部上以及在沟槽的第二侧壁上。腔的第二侧壁与腔的第一侧壁相对。沟槽的第二侧壁与沟槽的第一侧壁相对，第二结层与第一绝缘层在腔的底部上交叠。
[0022]超导装置可以包含由第一结材料和第二结材料形成的SIS结。在这种情况下，第一结层和第二结层由超导材料制成。替选地，超导装置可以包含由第一结材料和第二结材料形成的NIS结。在这种情况下，第一结层由超导材料制成，并且第二结层由非超导金属制成。
[0023]腔在装置平面中可以具有菱形形状，在该菱形形状中两个等腰三角形的底彼此连接。替选地，腔可以在装置平面中具有矩形形状。
[0024]超导基层可以可选地包括第二腔，该第二腔位于第一点与第二点之间，使得沟槽也穿过第二腔。然后，第一结层也延伸至第二腔的第一侧壁以及第二腔的底部。第二绝缘层覆盖第二腔底部上的第一结层。第二结层还延伸至第二腔的第二侧壁以及第二腔的底部。第二腔的第二侧壁与第二腔的第一侧壁相对。第二结层与第二绝缘层在第二腔的底部上交叠。
[0025]第二腔可以在装置平面中具有菱形形状，在该菱形形状中两个等腰三角形的底彼此连接。替选地，第二腔可以在装置平面中具有矩形形状。
[0026]超导装置可以是其中可以使用超导体－绝缘体－超导体结(SIS)的任何装置，例如可以是量子位或超导量子干涉装置(SQUID)。替选地，超导装置可以是其中可以使用普通
金属－绝缘体－超导体(NIS)结的任何装置，例如可以是量子电路致冷器或低温温度计。
[0027]在本公开内容中，示出了装置平面并且将其称为xy平面。也可以将装置平面称为水平平面。z轴垂直于xy平面，并且将z方向称为竖直方向。诸如“顶部”和“底部”的表述是指相应的竖直顺序。在本公开内容中，词语“水平”和“竖直”分别仅指装置平面和垂直于装置平面的方向。词语“水平”和“竖直”不暗示关于在制造或使用期间应该如何定向装置的任何内容。
[0028]图1a在xz平面中示出了基板11、超导基层12以及超导基层中的沟槽13。图1b在xy平面中示出了的相同装置，其中沟槽13围绕超导基层12的十字形内区域。沟槽13由此将超导基层12分成第一区域121和第二区域122。在图1b的示例中，沟槽13在超导基层12中形成十字形闭合图案。该图案例如可以在量子位中使用。然而，沟槽13可以替选地限定将基层分成两个区域的任何其他闭合图案，或者沟槽13可以简单地从基层12的一个边缘延伸至另一边缘。
[0029]本公开内容中描述的所有沟槽和腔可以例如通过反应离子蚀刻(RIE)或任何其他合适的方法形成在超导基层中。在图1a中可以看出，沟槽在与装置平面垂直的竖直方向上延伸通过超导基层。因此，在本公开内容中讨论的沟槽和腔的底部从超导基层的顶部凹进一定距离，该距离为沟槽的深度D。
[0030]如图1a所示，沟槽13通常被蚀刻到基板11中一定距离。这可以使得即使在较薄的基层12的情况下也本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于在超导基层中制造超导装置的方法，所述超导基层至少部分地覆盖基板，其中，所述基板限定装置平面，并且所述超导基层包括至少一个沟槽，所述至少一个沟槽从所述装置平面中的第一点延伸至所述装置平面中的第二点，其中，所述超导基层还包括腔，所述腔位于所述第一点与所述第二点之间，使得所述沟槽穿过所述腔，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
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将包括开口的模板掩模放置在所述超导基层上，使得所述开口在所述腔上方对齐，
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通过所述模板掩模执行第一角度蒸发，在所述第一角度蒸发中，在所述腔的第一侧壁和腔底部上沉积第一结层，
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执行氧化步骤，在所述氧化步骤中，所述第一结层被氧化以在所述第一结层的表面上形成第一绝缘层，
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通过所述模板掩模执行第二角度蒸发，在所述第二角度蒸发中，在所述腔的第二侧壁上和所述腔底部上沉积第二结层，其中，所述腔的第二侧壁与所述腔的第一侧壁相对，使得所述第二结层与所述第一绝缘层在所述腔底部上交叠。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一结层由超导材料制成，并且所述第二结层也由超导材料制成。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一结层由超导材料制成，并且所述第二结层由非超导金属制成。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述腔在所述装置平面中具有菱形形状，在所述菱形形状中两个等腰三角形的底彼此连接。5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述腔在所述装置平面中具有矩形形状。6.一种超导装置，所述超导装置包括基板，所述基板限定装置平面，其中，所述超导装置包括超导基层，所述超导基层至少部分地覆盖所述基板并且包括沟槽，所述沟槽从所述装置平面中的第一点延伸至所述装置平面中的第二点，并且所述超导基层还包括腔，所述腔位于所述第一点与所述第二点之间，使得所述沟槽穿过所述腔，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李天一，曼朱纳，
申请(专利权)人：IQM芬兰有限公司，
类型：发明
国别省市：