[發明專利]電感可調的超導量子器件及其制備方法

有效

• 申請號: 202010922048.3
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112038479B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 伍文濤;林志榮;梁恬恬;張國峰;王永良;王鎮
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L39/24
• 分類號: H01L39/24;H01L39/22;H01L39/02;G01D5/20
• 代理公司: 上海泰博知識產權代理有限公司 31451
• 代理人: 錢文斌

1.一種電感可調的超導量子器件的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括步驟：

提供襯底；

于所述襯底上制備金屬電阻層；

于所述金屬電阻層上制備第一絕緣層，在所述第一絕緣層上形成顯露所述金屬電阻層的第一過孔；

在所述襯底上依次制備第一超導薄膜層、第二絕緣層和第二超導薄膜層，所述第一超導薄膜層還填充所述第一過孔以連接所述金屬電阻層；

對所述第二超導薄膜層的進行刻蝕處理，形成約瑟夫森結區；

對所述第二絕緣層進行刻蝕處理以去除部分的所述第二絕緣層，保留所述約瑟夫森結區下方的所述第二絕緣層；

對所述第一超導薄膜層進行刻蝕處理，形成超導量子器件的環路和引線結構；

于所述第二超導薄膜層上沉積第三絕緣層，并對所述第三絕緣層進行平坦化處理；

于所述第三絕緣層上沉積第三超導薄膜層，所述第三超導薄膜層的厚度小于其穿透深度，對所述第三超導薄膜層進行刻蝕處理，形成輸入線圈；

于所述第三超導薄膜層上沉積第四絕緣層，在所述第四絕緣層上形成第二過孔，所述第二過孔用于連接所述金屬電阻層和引出所述約瑟夫森結的頂電極；

于所述第四絕緣層上沉積第四超導薄膜層，對所述第四超導薄膜層進行刻蝕處理，形成配線層、反饋線圈和引線管腳。

2.根據權利要求1所述的電感可調的超導量子器件的制備方法，其特征在于：所述第一超導薄膜層、第二超導薄膜層以及第四超導薄膜層的厚度大于其各自的穿透深度，所述第三超導薄膜層的厚度小于其穿透深度。

3.根據權利要求1所述的電感可調的超導量子器件的制備方法，其特征在于：所述第一超導薄膜層、所述絕緣層和所述第二超導薄膜層構成的結構包括Nb/Al-AlOx/Nb結構、NbN/Al-AlOx/NbN結構或NbN/AlN/NbN結構中的任意一種。

4.根據權利要求1所述的電感可調的超導量子器件的制備方法，其特征在于：所述刻蝕處理的工藝包括反應離子腐蝕工藝、離子束刻蝕工藝、剝離工藝及化學刻蝕工藝中的任意一種。

5.根據權利要求1所述的電感可調的超導量子器件的制備方法，其特征在于：所述襯底包括Si/SiO₂襯底、MgO襯底及Al₂O₃襯底中的任意一種；所述金屬電阻層包括Mo層、TiPd層及TiAuPd層中的任意一種；所述第一絕緣層包括SiO₂層、SiO層或MgO層中的任意一種；所述第三絕緣層包括SiO₂層、SiO層或MgO層中的任意一種；所述第四絕緣層包括SiO₂層、SiO層或MgO層中的任意一種。

6.根據權利要求1所述的電感可調的超導量子器件的制備方法，其特征在于：采用化學機械拋光工藝對所述第三絕緣層進行平坦化處理，以保證所述第三超導薄膜層的沉積。

7.根據權利要求1所述的電感可調的超導量子器件的制備方法，其特征在于：所述反饋線圈與所述輸入線圈分別由所述第三超導薄膜層及所述第四超導薄膜層刻蝕形成，使其分別位于不同圖層，以保證其不會相互干擾而影響所述超導量子器件的性能。