[發(fā)明專利]約瑟夫森結(jié)的制造方法以及量子芯片

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310621172.X
• 申請(qǐng)日: 2023-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN116648132A
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 請(qǐng)求不公布姓名;請(qǐng)求不公布姓名;請(qǐng)求不公布姓名;張輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 本源量子計(jì)算科技（合肥）股份有限公司
• 主分類號(hào): H10N60/01
• 分類號(hào): H10N60/01;H10N69/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種約瑟夫森結(jié)的制造方法以及量子芯片。該制造方法包括：提供襯底；形成掩膜層于襯底上，掩膜層具有貫通的底切溝道，底切溝道由下至上包括第一溝道和寬度小于第一溝道的第二溝道；在第一溝道內(nèi)的襯底上形成與第二溝道寬度相同的約瑟夫森結(jié)；對(duì)第一溝道和第二溝道的側(cè)壁進(jìn)行側(cè)向刻蝕，得到沉積溝道；通過沉積溝道沉積保護(hù)材料形成包覆約瑟夫森結(jié)頂面和側(cè)面的保護(hù)層，以將約瑟夫森結(jié)與外界隔離。通過上述方式，本發(fā)明能夠避免約瑟夫森結(jié)電阻老化，且不影響量子芯片的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及量子芯片制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種約瑟夫森結(jié)的制造方法以及量子芯片。

背景技術(shù)

約瑟夫森結(jié)是量子芯片的核心結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定性對(duì)量子芯片的性能至關(guān)重要。量子芯片在儲(chǔ)存過程中，隨著儲(chǔ)存時(shí)間的增加，約瑟夫森結(jié)會(huì)出現(xiàn)電阻老化的現(xiàn)象，即電阻會(huì)逐漸變大，這會(huì)造成量子芯片的性能失效。

由于約瑟夫森結(jié)的勢壘層是非晶AlO_x，內(nèi)部存在諸多缺陷，在吸附、結(jié)合除氧以外的元素后，如羥基等，導(dǎo)致化學(xué)組成改變，從而造成電阻老化。

為了改善約瑟夫森結(jié)電阻老化的問題，目前通常使用退火的方式來改善勢壘層的特性。但該方式存在缺陷，退火后，由于量子芯片的基片與鋁的熱膨脹系數(shù)不匹配，鋁膜表面會(huì)出現(xiàn)丘點(diǎn)，這會(huì)對(duì)量子芯片整體產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，因此約瑟夫森結(jié)電阻老化改善效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種約瑟夫森結(jié)的制造方法以及量子芯片，以解決現(xiàn)有技術(shù)中約瑟夫森結(jié)電阻老化改善效果不理想的問題，能夠避免約瑟夫森結(jié)電阻老化，且不影響量子芯片的性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種約瑟夫森結(jié)的制造方法，包括：

提供襯底；

形成掩膜層于所述襯底上，所述掩膜層具有貫通的底切溝道，所述底切溝道由下至上包括第一溝道和寬度小于所述第一溝道的第二溝道；

在所述第一溝道內(nèi)的襯底上形成與所述第二溝道寬度相同的約瑟夫森結(jié)；

對(duì)所述第一溝道和第二溝道的側(cè)壁進(jìn)行側(cè)向刻蝕，得到沉積溝道；

通過所述沉積溝道沉積保護(hù)材料形成包覆所述約瑟夫森結(jié)頂面和側(cè)面的保護(hù)層，以將所述約瑟夫森結(jié)與外界隔離。

優(yōu)選的，所述掩膜層為兩層光刻膠，所述第一溝道形成于下層的光刻膠，所述第二溝道形成于上層的光刻膠。

優(yōu)選的，所述上層的光刻膠的厚度大于所述下層的光刻膠的厚度。

優(yōu)選的，所述側(cè)向刻蝕采用的刻蝕工藝為等離子體刻蝕工藝或反應(yīng)性離子刻蝕工藝。

優(yōu)選的，所述保護(hù)材料為α-Si、SiN_x或BN。

優(yōu)選的，所述保護(hù)材料為α-Si時(shí)，所述保護(hù)層采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝形成。

優(yōu)選的，所述保護(hù)材料為SiN_x時(shí)，所述保護(hù)層采用化學(xué)氣相沉積工藝形成。

優(yōu)選的，所述保護(hù)材料為BN時(shí)，所述保護(hù)層采用磁控濺射工藝形成。

優(yōu)選的，所述制造方法還包括：剝離所述掩膜層。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供一種量子芯片，包括根據(jù)前述任一項(xiàng)所述的約瑟夫森結(jié)的制造方法得到的約瑟夫森結(jié)。

區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明提供的約瑟夫森結(jié)的制造方法利用掩膜層中的底切溝道形成約瑟夫森結(jié)，再對(duì)底切溝道的側(cè)壁進(jìn)行側(cè)向刻蝕，得到沉積溝道，通過沉積溝道沉積保護(hù)材料形成包覆約瑟夫森結(jié)頂面和側(cè)面的保護(hù)層，由于保護(hù)層將約瑟夫森結(jié)完全包覆，使約瑟夫森結(jié)與外界隔離，無需對(duì)約瑟夫森結(jié)進(jìn)行額外的工藝處理，例如退火工藝等，從而能夠避免約瑟夫森結(jié)電阻老化，且不影響量子芯片的性能。