具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分，这些元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分与另一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分。因此，在不脱离本申请教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层、掺杂类型或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分；举例来说，可以将第一掺杂类型成为第二掺杂类型，且类似地，可以将第二掺杂类型成为第一掺杂类型；第一掺杂类型与第二掺杂类型为不同的掺杂类型，譬如，第一掺杂类型可以为P型且第二掺杂类型可以为N型，或第一掺杂类型可以为N型且第二掺杂类型可以为P型。

空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

这里参考作为本申请的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述申请的实施例，这样可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的所示形状的变化。因此，本申请的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造技术导致的形状偏差。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不表示器件的区的实际形状，且并不限定本申请的范围。

如图1所示，一种超导转变边沿传感器，包括：

衬底；

形成在所述衬底的上表面的超导金属薄膜；

形成在所述超导金属薄膜的上表面的正常金属薄膜，所述超导金属薄膜与正常金属薄膜的厚度之比为1-10；

所述超导金属薄膜和正常金属薄膜在真空腔内形成。

超导金属薄膜在宽度方向上小于正常金属薄膜的宽度。

可选的，所述超导金属薄膜至少包括钼薄膜，所述正常金属薄膜至少包括铜薄膜；

所述钼薄膜的厚度为40nm-500nm，所述正常金属薄膜的厚度为40nm-5000nm。

可选的，所述超导金属薄膜和正常金属薄膜均通过磁控溅射方法形成；

形成所述超导金属薄膜的磁控溅射功率为50瓦-500瓦，气压为1mTorr-10mTorr；

形成所述正常金属薄膜的磁控溅射功率为50瓦-500瓦，气压为1mTorr-10mTorr。

可选的，所述真空腔内的真空度小于1×10^-8Torr。

可选的，所述超导金属薄膜的宽度小于所述正常金属薄膜的宽度，所述超导金属薄膜的宽度与所述正常金属薄膜的宽度之差大于0微米，小于10微米；

和/或

所述超导金属薄膜与所述正常金属薄膜形成的双层超导薄膜的长度范围在20um-200um，宽度范围在20um-200微米，长宽之比在1-10之间；

双层超导薄膜的面积为20um×20um-1mm×1mm。

可选的，所述超导金属薄膜与所述正常金属薄膜形成的双层超导薄膜的超导转变临界温度T _c在40mK-500mK之间。

可选的，所述衬底，包括硅片和氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜位于硅片的上下表面；

所述硅片厚度为300um-500um；

所述氮化硅薄膜厚度为100nm-1000nm，所述氮化硅薄膜应力小于等于300MPa。

可选的，位于硅片上表面的所述氮化硅薄膜为悬膜结构。悬膜结构如图1所示，氮化硅薄膜位于空腔106上方。

可选的，所述悬膜结构的氮化硅薄膜上设置导热沟槽3。

可选的，所述硅片和氮化硅薄膜之间设置氧化硅薄膜，所述氧化硅薄膜厚度为100nm-1000nm，所述氧化硅薄膜应力小于等于300Mpa。

在一个实施例中，衬底包括硅片、位于硅片上表面的氧化硅薄膜、位于氧化硅薄膜上表面的氮化硅薄膜、位于硅片下表面的氧化硅薄膜和位于该氧化硅薄膜下表面的氮化硅薄膜。

相应的本实施了公开了一种超导转变边沿传感器制备方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底的上表面形成超导金属薄膜；

在所述超导金属薄膜的上表面形成正常金属薄膜，所述超导金属薄膜与正常金属薄膜的厚度之比为1-10。通过控制超导金属薄膜与正常金属薄膜的厚度之比，对TES的转变温度T _c进行调控，超导金属薄膜和正常金属薄膜形成的双层膜的结构决定了超导转变区间的宽度与陡峭度。

可选的，所述超导金属薄膜至少包括钼薄膜，所述正常金属薄膜至少包括铜薄膜；

所述钼薄膜的厚度为40nm-500nm，所述正常金属薄膜的厚度为40nm-5000nm。

可选的，所述超导金属薄膜和正常金属薄膜均通过磁控溅射方法形成；

形成所述超导金属薄膜的磁控溅射功率为50瓦-500瓦，气压为1mTorr-10mTorr；

形成所述正常金属薄膜的磁控溅射功率为50瓦-500瓦，气压为1mTorr-10mTorr。

可选的，超导金属薄膜和正常金属薄膜在真空腔内形成，所述真空腔内的真空度小于1×10^-8Torr。

可选的，所述超导金属薄膜的宽度小于所述正常金属薄膜的宽度，所述超导金属薄膜的宽度与所述正常金属薄膜的宽度之差大于0微米，小于10微米；从而形成内刻结构。

和/或

所述超导金属薄膜与所述正常金属薄膜形成的双层超导薄膜的长度范围在20um-200um，宽度范围在20um-200微米，长宽之比在1-10之间；

双层超导薄膜的面积为20um×20um-1mm×1mm。

本实施了中，沿电流方向为长度，垂直电流方向为宽度，电流方向如图2所示。

可选的，所述超导金属薄膜与所述正常金属薄膜形成的双层超导薄膜的超导转变临界温度T _c在40mK-500mK之间。将T _c控制在40mK-500mK之间降低了电子噪声。

可选的，所述衬底，包括硅片和氮化硅薄膜，所述氮化硅薄膜位于硅片的上下表面；

所述硅片厚度为300um-500um；

所述氮化硅薄膜厚度为100nm-1000nm，所述氮化硅薄膜应力小于等于300MPa。

可选的，位于硅片上表面的所述氮化硅薄膜为悬膜结构。位于硅片上表面的所述氮化硅薄膜面积范围为10⁴um²-10⁶um²的正方形、长方形或圆形。

可选的，所述悬膜结构的氮化硅薄膜上设置导热沟槽。

可选的，所述硅片和氮化硅薄膜之间设置氧化硅薄膜，所述氧化硅薄膜厚度为100nm-1000nm，所述氧化硅薄膜应力小于等于300Mpa。

位于硅片上表面氧化硅薄膜为刻蚀阻挡层。

如图2所示，钼导线宽度范围在1um-20um，厚度范围在40-500nm。

本实施例通过钼-铜双层膜中钼和铜的厚度比进行限定，使钼-铜双层膜的超导转变区间足够大且平滑性较好，同时转变区间的陡峭度满足温度灵敏度在几十到几百之间，其中T为温度，R为电阻。

具体的，超导转变边沿传感器制备方法如图3a至图3o所示，

提供衬底，如图3a所示，衬底包括硅片105，衬底上表面氮化硅薄膜1031、衬底下表面氮化硅薄膜1032、衬底上表面氧化硅薄膜1041和衬底下表面氧化硅薄膜1042。硅片105为100um到500um厚的单晶硅；

将衬底放置在磁控溅射系统的真空腔内，在薄膜生长前，将真空腔的真空度抽至2×10^-8Torr以下；

在薄膜沉积前，采用等离子体清洗与活化衬底上表面氮化硅薄膜1031表面；

如图3b所示，在衬底上表面氮化硅薄膜1031的上表面沉积钼薄膜102，沉积钼薄膜102时先进行3-5分钟的预溅射；

如图3c所示，完成钼薄膜沉积后，随即进行铜薄膜101的沉积。

如图3d所示，钼-铜双层膜上表面涂抹光刻胶107，形成第1次图形化掩膜层，其中第1次图形化掩膜层要覆盖钼-铜双层膜TES、钼导线以及钼键合电极；

如图3e所示，钼-铜双层膜上表面形成第1次图形化掩膜层后，采用两步干法刻蚀的方法，去除第一次图形化掩膜层以外的铜和钼薄膜材料，并且获得钼内刻结构。第一步可以采用离子束刻蚀，将第一次图形化掩膜层材料以外区域的铜。第二步可采用XeF₂气体刻蚀铜区域以外的钼，并形成钼金属薄膜内刻结构。

如图3f所示，在铜薄膜上表面继续旋涂光刻胶107，从而形成第2次图形化掩膜层，其中第2次图形化掩膜层覆盖钼-铜双层膜TES；

如图3g所示，形成第2次图形化掩膜层后，通过对铜薄膜的干法刻蚀方法，去除钼导线和钼键合电极上的铜薄膜材料。

然后以光刻胶/铜薄膜为掩膜层，刻蚀铜薄膜外的钼薄膜，并使得钼薄膜的宽度小于铜薄膜，形成内刻结构。

如图3h所示，在铜薄膜和氮化硅薄膜上继续旋涂光刻胶107，形成第3次图形化掩膜层，其中第3次图形化掩膜层在单元像素面内暴露非器件区域，器件区域即为钼-铜双层膜TES区域；

如图3i所示，所述形成第3次图形化掩膜侧后，采用干法刻蚀方法，去除暴露区域的氮化硅/氧化硅，于所述钼-铜双层膜TES上表面形成弱导热沟槽。

如图3j所示，所述钼-铜双层膜第3次图形化后，在钼-铜双层膜TES层继续旋涂光刻胶作为保护层，在钼-铜双层膜TES器件的衬底下表面的氧化硅介质层薄膜上旋涂光刻胶形成第4次掩膜层，其中第4次图形化掩膜层暴露区域为20um×20um到1000um×1000um的方形窗口。

如图3k至3o所示，形成第4次图形化掩膜层后，采用干法刻蚀方法，分别依次去除所述第4次图形化掩膜层暴露区域下表面窗口的氮化硅、氧化硅介质层薄膜、硅衬底材料以及上表面介质层的氧化硅薄膜，保留剩余的氮化硅薄膜作为支撑结构。

另外本实施例还公开一种TES微量能器，包括本实施例的超导转变边沿传感器。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换的技术方案，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。