[发明专利]包含具有嵌入的磁场控制元件的磁约瑟夫逊结的计算设备

权利要求书

1.一种计算设备，包括：

导电板，其嵌入在半导体衬底的表面中；

至少一个约瑟夫逊结(JJ)结构,其位于所述导电板上方；以及

第一布线结构，其位于与所述至少一个JJ结构横向相邻的位置，其中所述导电板或所述第一布线结构中的一个被配置为在向所述至少一个JJ结构施加电流时向其感应磁场。

2.根据权利要求1所述的计算设备，其中，所述第一布线结构直接接触所述导电板的表面，所述至少一个JJ结构与所述导电板间隔开，并且所述导电板将所述磁场感应到所述至少一个JJ结构。

3.根据权利要求2所述的计算设备，其中，所述至少一个JJ结构位于第二布线结构的表面上，所述第二布线结构与所述第一布线结构横向间隔开，并且与所述导电板垂直间隔开。

4.根据权利要求3所述的计算设备，其中，所述至少一个JJ结构具有小于所述第二布线结构的临界尺寸的临界尺寸。

5.根据权利要求3所述的计算设备，还包括接触每个第一布线结构的布线触点结构和接触所述至少一个JJ结构的JJ触点结构。

6.根据权利要求1所述的计算设备，其中，所述第一布线结构直接接触所述半导体衬底的表面，所述至少一个JJ结构位于所述导电板的表面上，并且所述第一布线结构感应所述磁场。

7.根据权利要求6所述的计算设备，还包括接触每个第一布线结构的布线触点结构和接触所述至少一个JJ结构的JJ触点结构。

8.根据权利要求1所述的计算设备，其中，所述导电板由导电金属、导电金属合金或超导体材料构成。

9.根据权利要求1所述的计算设备，其中，所述第一布线结构由导电金属、导电金属合金或超导体材料构成。

10.根据权利要求1所述的计算设备，还包括封装所述至少一个JJ结构的电介质间隔件。

11.根据权利要求1所述的计算设备，其中，所述至少一个JJ结构包括第一超导体材料部分、含Mn纳米颗粒的晶体硅部分以及第二超导体材料部分。

12.根据权利要求11所述的计算设备，还包括位于所述至少一个JJ结构的所述第二超导体材料部分上的含金属的盖。

13.根据权利要求1所述的计算设备，其中，所述至少一个JJ结构在形状上是圆柱形的。

14.一种形成计算设备的方法，所述方法包括：

在半导体衬底中形成导电板；

在所述半导体衬底和所述导电板的物理暴露表面上形成第一电介质材料层，其中所述第一电介质材料层包含物理暴露所述导电板的表面的通孔开口；

在每个所述通孔开口中并且在所述第一电介质材料层的最顶表面上形成含金属层；

图案化所述含金属层以提供第一和第二含金属布线结构，其中所述第一含金属布线结构接触所述导电板，并且所述第二含金属布线结构与所述导电板间隔开；

在每个第二含金属布线结构上形成约瑟夫逊结(JJ)结构；以及

形成与每个JJ结构横向相邻且在其上方的第二电介质材料层，其中所述第二电介质材料层包括嵌入其中的布线触点结构和JJ触点结构，并且其中所述布线触点结构接触所述第一含金属布线结构，并且所述JJ触点结构接触所述JJ结构。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述形成所述JJ结构包括：

形成前体JJ材料堆叠体，所述前体JJ材料堆叠体包括第一超导体材料层、含有非晶硅的锰层、以及第二超导体材料层；

将所述前体JJ材料堆叠体转换为JJ材料堆叠体，其中所述转换包括退火，其将所述含有非晶硅的锰层改变为含有Mn纳米颗粒的晶体硅层；以及

图案化所述JJ材料堆叠体。