一种约瑟夫森隧道结结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种约瑟夫森隧道结及其制备方法，制备方法包括：于衬底层上图形化叠层结结构得到结区和底电极，于叠层结结构上设置初始绝缘层，平坦化初始绝缘层，形成结接触孔和电极接触孔，并形成引线层。本发明专利技术通过平坦化初始绝缘层，有效避免了结区上方接触孔对结尺寸的限制，从而可以实现亚微米级的约瑟夫森隧道结；同时利用势垒保护层的引入，减弱了高临界电流密度的约瑟夫森隧道结中的层间扩散及溅射对势垒层的破坏，从而提高了器件成品率；另外，在平坦化初始绝缘层时，配合图形化同时形成结区、底电极和填充图形，保证了片上图形密度的高度均匀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体集成电路制造，特别是涉及一种约瑟夫森隧道结结构及其制备方法。

技术介绍

1、sfq(singlefluxquantum，超导单磁通量子电路)相比于cmos(complementarymetal oxidesemiconductor，互补金属氧化物半导体)电路具有高速、低功耗的优势，是高性能计算机的备选方案之一。理论上sfq电路的工作频率可达到1000ghz，而到目前为止，基于sfq逻辑实现的数字电路频率均低于100ghz，与理论值存在1个数量级的差距，提升约瑟夫森结的临界电流密度可有效提升sfq电路工作频率。

2、对于目前应用较为广泛的铌基约瑟夫森隧道结来说，临界电流密度jc提升至10ka/cm2以上要求势垒层厚度减薄到原子量级，而顶电极溅射对势垒层的破坏和层间扩散将显著降低约瑟夫森结的成品率和质量，难以满足大规模电路的应用需求。

3、另一方面，为了方便电路设计，提升jc至10ka/cm2以上需要减小结尺寸至亚微米量级以维持结临界电流ic不变，虽然当前采用的步进式曝光机的曝光精度可达到亚微米量级，但在约瑟夫森结的本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种约瑟夫森隧道结的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的约瑟夫森隧道结的制备方法，其特征在于，对所述叠层结结构图形化形成所述结区和底电极的同时，还形成填充图形，所述填充图形用于减小形成的所述剩余绝缘层表面高度差。

3.根据权利要求1所述的约瑟夫森隧道结的制备方法，其特征在于，所述金属层的材料为铝，所述势垒层的材料为氧化铝，所述势垒层通过所述金属层自然氧化得到；或所述金属层的材料为铝，所述势垒层的材料为氮化铝，所述势垒层通过离子氮化或反应溅射的方法制备。

4.根据权利要求1所述的约瑟夫森隧道结的制备方法，其特征在于，所述...

【技术特征摘要】

1.一种约瑟夫森隧道结的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的约瑟夫森隧道结的制备方法，其特征在于，对所述叠层结结构图形化形成所述结区和底电极的同时，还形成填充图形，所述填充图形用于减小形成的所述剩余绝缘层表面高度差。

3.根据权利要求1所述的约瑟夫森隧道结的制备方法，其特征在于，所述金属层的材料为铝，所述势垒层的材料为氧化铝，所述势垒层通过所述金属层自然氧化得到；或所述金属层的材料为铝，所述势垒层的材料为氮化铝，所述势垒层通过离子氮化或反应溅射的方法制备。

4.根据权利要求1所述的约瑟夫森隧道结的制备方法，其特征在于，所述势垒保护层的材料为铝。

5.根据权利要求1所述的约瑟夫森隧道结的制备方法，其特征在于，所述第一超导层和所述第二超导层的材料均为铌。

6.根据权利要求1所述的约瑟夫森隧道结的...

【专利技术属性】
技术研发人员：任洁，武香鸽，应利良，张雪，高扬，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：