[发明专利]垂直约瑟夫逊结超导器件

权利要求书

1.一种芯片表面基底器件结构，包括：

包括晶体硅的衬底，所述衬底与第一超导层物理耦合，其中所述第一超导层与包括晶体硅的第二衬底物理耦合；以及

位于所述衬底的蚀刻区域中的垂直约瑟夫逊结，所述垂直约瑟夫逊结包括所述第一超导层、隧道势垒层和顶部超导层。

2.如权利要求1所述的芯片表面基底器件结构，还包括：

在所述衬底的所述蚀刻区域中的通孔。

3.如权利要求1所述的芯片表面基底器件结构，其中所述隧道势垒层位于所述第一超导层或与所述第一超导层物理耦合的第二超导层中的至少一个上。

4.如权利要求1所述的芯片表面基底器件结构，其中所述垂直约瑟夫逊结包括沉积在所述隧道势垒层上方的第三超导层。

5.如权利要求1所述的芯片表面基底器件结构，其中，所述第一超导层包括所述垂直约瑟夫逊结的第一电极，并且位于所述隧道势垒层的与所述第一超导层相对的一侧上的所述顶部超导层包括所述垂直约瑟夫逊结的顶部电极。

6.如权利要求1所述的芯片表面基底器件结构，其中所述垂直约瑟夫逊结包括第一电极和第二电极，所述第一电极包括所述第一超导层或第二超导层，所述第二电极包括所述顶部超导层。

7.如权利要求1所述的芯片表面基底器件结构，其中所述第一超导层位于所述衬底和所述第二衬底之间并且结合所述衬底和所述第二衬底。

8.如权利要求1所述的芯片表面基底器件结构，其中第三超导层沉积在所述第一超导层和所述隧道势垒层之上或沉积在第二超导层和所述隧道势垒层之上。

9.一种方法，包括：

将包括晶体硅的衬底与第一超导层物理耦合；

将第一超导层与包括晶体硅的第二衬底物理耦合；

刻蚀所述衬底；以及

在所述衬底的所述蚀刻中形成垂直约瑟夫逊结，所述垂直约瑟夫逊结包括所述第一超导层、隧道势垒层和顶部超导层。

10.如权利要求9所述的方法，还包括：

通过在由溅射、蒸发、原子层沉积、生长、化学改性和氧化组成的组内执行所述工艺来沉积所述隧道势垒层。

11.如权利要求9所述的方法，还包括：

在所述第一超导层和所述隧道势垒层之间沉积第二超导层。

12.如权利要求11所述的方法，其中，所述第二超导层的高度短于所述衬底的蚀刻的第二高度，其中所述第二高度包括在形成所述蚀刻时所述衬底的蚀刻的初始高度。

13.如权利要求12所述的方法，还包括：

在所述隧道势垒层上沉积第三超导层。

14.如权利要求13所述的方法，其中，所述第二超导层和所述第三超导层是不同类型的。

15.如权利要求13所述的方法，还包括：

执行化学机械平坦化以去除所述第三超导层的一部分。

16.如权利要求9所述的方法，还包括：

采用掩模和反应离子蚀刻形成通孔；以及

在所述通孔内形成所述垂直约瑟夫逊结。

17.一种芯片表面基底器件结构，包括：

超导层的第一部分，其与所述超导层的第二部分结合，所述超导层的所述第一部分物理耦合到衬底，并且所述超导层的所述第二部分物理耦合到第二衬底；以及

位于所述衬底的蚀刻区域中的垂直约瑟夫逊结，所述垂直约瑟夫逊结包括隧道势垒层和顶部超导层。