[發明專利]一種超導約瑟夫森結以及量子芯片的制備方法

在審

• 申請號: 202010899167.1
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN114122247A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 趙勇杰
• 申請（專利權）人: 合肥本源量子計算科技有限責任公司
• 主分類號: H01L39/24
• 分類號: H01L39/24;H01L39/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于量子芯片技術領域，更具體地，涉及一種超導約瑟夫森結以及量子芯片的制備方法，包括：確定襯底上用于制備超導約瑟夫森結的第一區域，第一區域的形狀與超導約瑟夫森結的輪廓形狀一致；于第一區域上制備隔離層；于襯底上制備覆蓋隔離層的圖形層，且圖形層上形成有與超導約瑟夫森結的輪廓形狀一致的圖形；以圖形層為掩膜利用刻蝕介質刻蝕隔離層；以圖形層為掩膜形成超導約瑟夫森結于第一區域。本發明提供的方案，有效解決圖形層材料殘留而影響到超導約瑟夫森結性能這一問題，保證了超導約瑟夫森結以及量子芯片的穩定性能。

技術領域

本發明屬于量子芯片技術領域，特別涉及一種超導約瑟夫森結以及量子芯片的制備方法。

背景技術

量子計算是一個很重要且已經被國內廣泛關注的領域，實現量子計算的體系有半導體量子點、離子阱、基于超導約瑟夫森結的超導量子比特體系、核磁體系等等。超導約瑟夫森結是一種三層薄膜構成的結構，上下兩層均為可在低溫超導的金屬，如鈮膜或者鋁膜，中間夾一層絕緣層，通常是一層三氧化二鋁。基于超導約瑟夫森結的超導體系因其可擴展性好、門操作保真度高、可利用傳統半導體微納加工技術很方便制備等優點被認為是實現量子計算最有前景的體系之一。超導約瑟夫森結的制備則是超導量子比特的關鍵。

現有技術中，有不同的工藝方案可以制備出超導約瑟夫森結，例如：在襯底上涂覆光刻膠，曝光顯影后形成圖形窗口，再利用該圖形窗口在襯底上裸露出來的區域上制備超導約瑟夫森結，這種工藝中超導約瑟夫森結與襯底所接觸的區域易產生光刻膠殘留，即使半導體工藝中常用到的洗膠工藝可以溶解光刻膠，但是并不能完全去掉，光刻膠的殘留會影響到超導約瑟夫森結的性能，從而影響到超導量子芯片的性能，例如相干時間，使其受到不可逆的影響，從而影響到超導量子芯片的正常使用。

發明內容

本發明的目的是提供一種超導約瑟夫森結以及量子芯片的制備方法，以解決現有技術中殘膠影響到超導量子比特的性能這一技術問題，

為了解決上述問題本發明提供一種超導約瑟夫森結的制備方法，包括：

確定襯底上用于制備超導約瑟夫森結的第一區域，所述第一區域的形狀與所述超導約瑟夫森結的輪廓形狀一致；

于所述第一區域上制備隔離層；

于所述襯底上制備覆蓋所述隔離層的圖形層，且所述圖形層上形成有與所述超導約瑟夫森結的輪廓形狀一致的圖形；

以所述圖形層為掩膜利用刻蝕介質刻蝕所述隔離層；

以所述圖形層為掩膜形成所述超導約瑟夫森結于所述第一區域，其中，所述超導約瑟夫森結包括第一超導材料層、絕緣層和第二超導材料層，所述絕緣層位于所述第一超導材料層上，所述第二超導材料層位于所述絕緣層上。

如上所述的超導約瑟夫森結的制備方法，所述隔離層的材質為Si、SiO₂或金屬。

如上所述的超導約瑟夫森結的制備方法，所述隔離層與所述第一超導材料層為相同的金屬材質。

如上所述的超導約瑟夫森結的制備方法，所述以所述圖形層為掩膜利用刻蝕介質刻蝕所述隔離層形成窗口，包括：

以所述圖形層為掩膜利用刻蝕介質刻蝕去除部分所述隔離層獲得超導材料層。

如上所述的超導約瑟夫森結的制備方法，所述以所述圖形層為掩膜形成所述超導約瑟夫森結于所述第一區域，包括：

氧化所述超導材料層獲得所述第一超導材料層和所述絕緣層；

以所述圖形層為掩膜在所述絕緣層上沉積形成所述第二超導材料層。

如上所述的超導約瑟夫森結的制備方法，所述于所述第一區域上制備隔離層，包括：

形成隔離材料層于所述襯底上；