[发明专利]一种超导约瑟夫森结以及量子芯片的制备方法

说明书

本发明属于量子芯片技术领域，更具体地，涉及一种超导约瑟夫森结以及量子芯片的制备方法，包括：确定衬底上用于制备超导约瑟夫森结的第一区域，第一区域的形状与超导约瑟夫森结的轮廓形状一致；于第一区域上制备隔离层；于衬底上制备覆盖隔离层的图形层，且图形层上形成有与超导约瑟夫森结的轮廓形状一致的图形；以图形层为掩膜利用刻蚀介质刻蚀隔离层；以图形层为掩膜形成超导约瑟夫森结于第一区域。本发明提供的方案，有效解决图形层材料残留而影响到超导约瑟夫森结性能这一问题，保证了超导约瑟夫森结以及量子芯片的稳定性能。

技术领域

本发明属于量子芯片技术领域，特别涉及一种超导约瑟夫森结以及量子芯片的制备方法。

背景技术

量子计算是一个很重要且已经被国内广泛关注的领域，实现量子计算的体系有半导体量子点、离子阱、基于超导约瑟夫森结的超导量子比特体系、核磁体系等等。超导约瑟夫森结是一种三层薄膜构成的结构，上下两层均为可在低温超导的金属，如铌膜或者铝膜，中间夹一层绝缘层，通常是一层三氧化二铝。基于超导约瑟夫森结的超导体系因其可扩展性好、门操作保真度高、可利用传统半导体微纳加工技术很方便制备等优点被认为是实现量子计算最有前景的体系之一。超导约瑟夫森结的制备则是超导量子比特的关键。

现有技术中，有不同的工艺方案可以制备出超导约瑟夫森结，例如：在衬底上涂覆光刻胶，曝光显影后形成图形窗口，再利用该图形窗口在衬底上裸露出来的区域上制备超导约瑟夫森结，这种工艺中超导约瑟夫森结与衬底所接触的区域易产生光刻胶残留，即使半导体工艺中常用到的洗胶工艺可以溶解光刻胶，但是并不能完全去掉，光刻胶的残留会影响到超导约瑟夫森结的性能，从而影响到超导量子芯片的性能，例如相干时间，使其受到不可逆的影响，从而影响到超导量子芯片的正常使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种超导约瑟夫森结以及量子芯片的制备方法，以解决现有技术中残胶影响到超导量子比特的性能这一技术问题，

为了解决上述问题本发明提供一种超导约瑟夫森结的制备方法，包括：

确定衬底上用于制备超导约瑟夫森结的第一区域，所述第一区域的形状与所述超导约瑟夫森结的轮廓形状一致；

于所述第一区域上制备隔离层；

于所述衬底上制备覆盖所述隔离层的图形层，且所述图形层上形成有与所述超导约瑟夫森结的轮廓形状一致的图形；

以所述图形层为掩膜利用刻蚀介质刻蚀所述隔离层；

以所述图形层为掩膜形成所述超导约瑟夫森结于所述第一区域，其中，所述超导约瑟夫森结包括第一超导材料层、绝缘层和第二超导材料层，所述绝缘层位于所述第一超导材料层上，所述第二超导材料层位于所述绝缘层上。

如上所述的超导约瑟夫森结的制备方法，所述隔离层的材质为Si、SiO₂或金属。

如上所述的超导约瑟夫森结的制备方法，所述隔离层与所述第一超导材料层为相同的金属材质。

如上所述的超导约瑟夫森结的制备方法，所述以所述图形层为掩膜利用刻蚀介质刻蚀所述隔离层形成窗口，包括：

以所述图形层为掩膜利用刻蚀介质刻蚀去除部分所述隔离层获得超导材料层。

如上所述的超导约瑟夫森结的制备方法，所述以所述图形层为掩膜形成所述超导约瑟夫森结于所述第一区域，包括：

氧化所述超导材料层获得所述第一超导材料层和所述绝缘层；

以所述图形层为掩膜在所述绝缘层上沉积形成所述第二超导材料层。

如上所述的超导约瑟夫森结的制备方法，所述于所述第一区域上制备隔离层，包括：

形成隔离材料层于所述衬底上；