[发明专利]用于隧道结的阴影掩模面积校正

说明书

一种涉及校正由连续阴影掩模蒸发产生的两个膜之间的重叠的面积的技术。执行以下至少一个过程：使用软件工具校正原始布局中的设计特征以生成校正后的布局，使得校正后的布局修改设计特征的形状；以及使用光刻工具校正原始布局中的设计特征以生成校正后的布局，使得校正后的布局修改设计特征的形状。使用光刻工具根据校正后的布局在晶片上的位置处图案化设计特征的修改后的形状。通过初始阴影掩模蒸发来沉积第一膜，并且通过后续阴影掩模蒸发来沉积第二膜，以在晶片上的位置处产生校正后的结，使得第一膜和第二膜具有重叠。

技术领域

本发明一般地涉及超导器件。更具体地，本发明涉及量子计算应用中的隧道结的阴影掩模面积校正。

背景技术

蒸发用于微制造。蒸发是薄膜沉积的常用方法，在薄膜沉积中，沉积源材料在真空中蒸发。在蒸发期间，热源材料蒸发，然后在靶对象(样品)上凝结回固态。因为蒸发是在真空中进行的，所以在工艺开始之前，除源材料以外的蒸气几乎被完全去除。在高真空(具有长的平均自由程)中，蒸发的颗粒可以直接行进到沉积靶而不与背景气体碰撞。在10^-4帕斯卡(Pa)的典型压力下，0.4纳米颗粒具有60米的平均自由程。与外来颗粒碰撞的蒸发原子可以与它们反应。例如，如果在氧存在下沉积铝，则其将形成氧化铝。如果衬底具有粗糙表面(如集成电路通常所做的那样)，则蒸发的材料不均匀地沉积。因为蒸发的材料几乎是从单个方向攻击衬底，所以突出的特征从一些区域阻挡蒸发的材料。这种现象被称为“遮蔽(shadowing)”或“阶梯覆盖”。

用于制造约瑟夫逊结(JJ)的常用技术涉及通过偏移掩模对铝的双角度阴影蒸发，其中隧道势垒通过铝基底层的扩散氧化形成。阴影蒸发是迄今为止用于制造长寿命、高相干性超导量子位(或量子位)的最成功的制造方法。

尼迈耶-多兰(Niemeyer-Dolan)技术，也称为多兰技术或阴影蒸发技术，是一种产生纳米尺寸重叠结构的薄膜光刻方法。该技术使用悬置在衬底上方的蒸发掩模。蒸发掩模可以由两个抗蚀剂层形成。取决于蒸发角度的不同，掩模的阴影图像被投影到衬底上的不同位置。通过仔细选择每种待沉积材料的角度，掩模中的相邻开口可以被投影在相同的点上，从而产生具有良好限定的几何形状的两个薄膜的重叠。另一种在光刻期间制造两个薄膜的重叠的技术被称为曼哈顿交叉(Manhattan crossing)，这样命名是因为其具有以直角相交的街和大道。在该技术中，首先沿着大道以通常比多兰所用的倾斜角更陡的倾斜角进行蒸发。这导致材料沿着大道沉积，但在街内没有沉积，这是因为所有蒸发到街中的材料被诸如抗蚀剂的蒸发掩模拦截。然后通过沿着街进行同样陡峭的后续蒸发来形成交叉。在该后续蒸发中，没有材料被蒸发在大道内，这是因为所有蒸发到大道中的材料再次被蒸发掩模拦截。不受蒸发掩模保护的唯一区域是街和大道之间的相交处，导致曼哈顿交叉重叠。

需要新的阴影掩模蒸发技术来形成隧道结，例如用于超导量子计算应用的约瑟夫逊结。特别地，寻求能够降低制造的可变性(variability)的新技术。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种用于校正由连续阴影掩模蒸发产生的两个膜之间的重叠的面积的方法。该方法的非限制性示例包括执行从由以下组成的组中选择的至少一个过程：使用软件工具校正原始布局中的设计特征以生成校正后的布局，使得校正后的布局修改设计特征的形状，以及使用光刻工具校正原始布局中的设计特征以生成校正后的布局，使得校正后的布局修改设计特征的形状。该方法包括使用光刻工具根据校正后的布局在晶片上的位置处图案化设计特征的修改后的形状。此外，该方法包括通过初始阴影掩模蒸发来沉积第一膜并且通过后续阴影掩模蒸发来沉积第二膜，以在晶片上的位置处产生校正后的结，使得第一膜和第二膜具有重叠。

本发明的另一方面涉及一种形成结的方法。该方法的非限制性示例包括校正原始布局中的设计特征以生成校正后的布局，在晶片上的位置处对校正后的布局的设计特征进行图案化，以及根据校正后的布局使用阴影掩模蒸发来沉积第一膜和第二膜，校正后的布局是为通过阴影掩模蒸发进行的沉积而被校正的。