用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法技术

本申请提供一种用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法。在衬底表面形成铝金属薄膜层。通过第一掩膜对所述铝金属薄膜层进行图案化处理形成铝金属电路层。在所述铝金属电路层远离所述衬底的表面形成氧化铝薄膜层。在所述衬底的表面制备超导材料薄膜层，所述超导材料薄膜层覆盖所述氧化铝薄膜层以及所述衬底的表面。形成第二掩膜层，通过所述第二掩膜层对所述超导材料薄膜层进行图案化处理以获得图案化的超导材料电路层，所述超导材料电路层与所述铝金属电路层在所述衬底的投影部分重叠。清洗去除所述第二掩膜层，获得所述约瑟夫森结。上述制备方法，可以制备大面积的约瑟夫森结。结。结。

【技术实现步骤摘要】
用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法


[0001]本申请涉及电子器件
，特别是涉及一种超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法。

技术介绍

[0002]量子科学研究已取得快速的进步和持续的发展。超导量子电路以其低噪声、物理电路简单、调控手段灵活、耦合集成方便等优点而备受产业界关注。以超导量子电路为基础的超导量子计算机也被产业界认为是一种最有潜力的量子计算机。
[0003]超导量子电路主要由约瑟夫森结和外围电路构成。约瑟夫森结是超导量子电路中的非线性电感器件。传统超导量子电路中的约瑟夫森结多采用“一字”结或“十字”结制备方法来制备。上述制备方法需要悬空桥或侧壁遮挡。由于悬空桥或侧壁的长度或高度有限，上述制备方法一般只能制备小尺寸的约瑟夫森结。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述问题，提供一种用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法。
[0005]本申请提供一种用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法，包括：
[0006]S110，提供衬底，并于所述衬底表面制备铝金属薄膜层；
[0007]S120，形成第一掩膜层，通过所述第一掩膜层对所述铝金属薄膜层进行图案化处理，获得铝金属电路层，所述铝金属电路层为图案化结构包括凹槽或者开口，所述衬底的表面从所述凹槽或所述开口露出；
[0008]S130，在所述铝金属电路层远离所述衬底的表面形成氧化铝薄膜层；
[0009]S140，在所述衬底的表面制备超导材料薄膜层，所述超导材料薄膜层覆盖所述氧化铝薄膜层以及所述衬底的表面；
[0010]S150，形成第二掩膜层，通过所述第二掩膜层对所述超导材料薄膜层进行图案化处理以获得图案化的超导材料电路层，所述超导材料电路层与所述铝金属电路层在所述衬底的投影部分重叠；
[0011]S160，清洗去除所述第二掩膜层，获得所述约瑟夫森结。
[0012]在一个实施例中，所述S110包括以下步骤：
[0013]S112，提供所述衬底，并对所述衬底进行清洗；
[0014]S114，将清洗后的所述衬底放入真空镀膜设备中，在所述衬底的表面形成所述铝金属薄膜层。
[0015]在一个实施例中，所述步骤S114在氧气保护氛围内进行，所述铝金属薄膜层(20)表面形成氧化铝保护层，所述氧气保护氛围的条件为氧气浓度≥99.9％，腔室压强≥20Torr，氧化时间30分钟。
[0016]在一个实施例中，所述步骤S130中，在所述铝金属电路层远离所述衬底的表面形
成氧化铝薄膜层之前，还包括将所述氧化铝保护层去除的步骤。
[0017]在一个实施例中，所述S130包括以下步骤：
[0018]S132，通过离子束刻蚀对所述铝金属电路层进行表面处理；
[0019]S134，对所述铝金属电路层进行氧化处理以形成所述氧化铝薄膜层，所述氧化处理的条件是氧气浓度≥99.9％，腔室压强等于5Torr的环境中氧化30分钟。
[0020]在一个实施例中，所述S132中，所述离子束刻蚀为氩离子束刻蚀，所述离子束刻蚀的刻蚀厚度为15纳米
‑
20纳米。
[0021]在一个实施例中，所述S120中，在获得所述铝金属电路层后，还包括进一步清洗去除所述第一掩膜层。
[0022]在一个实施例中，所述S140包括以下步骤：
[0023]S142，将所述衬底转移到真空镀膜设备中，在所述衬底的表面制备所述超导材料薄膜层；
[0024]S144，再将所述衬底转移到氧化腔中，在氧气浓度≥99.9％，腔室压强≥20Torr的环境中氧化30分钟，在所述超导材料薄膜层表面形成氧化保护层。
[0025]在一个实施例中，所述超导材料薄膜层的厚度为80纳米
‑
120纳米，所述超导材料薄膜层的材料为铝、铌或钽中的一种。。
[0026]在一个实施例中，所述S150中，采用干法刻蚀对所述超导材料薄膜层进行图案化处理，所述氧化铝薄膜层被部分刻蚀，并露出部分铝金属电路层，所述铝金属电路层包括节区铝金属层和与所述节区铝金属层连接的底电路铝金属层；
[0027]所述超导材料电路层包括节区超导材料层和与所述节区超导材料层连接的顶电路超导材料层，所述节区铝金属层与所述节区超导材料层在所述衬底表面的投影重叠；
[0028]所述节区铝金属层、所述氧化铝薄膜层和所述顶电路超导材料层共同构成约瑟夫森结。
[0029]本申请实施例提供的超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法，在衬底表面形成铝金属薄膜层。通过第一掩膜对所述铝金属薄膜层进行图案化处理形成铝金属电路层。在所述铝金属电路层远离所述衬底的表面形成氧化铝薄膜层。在所述衬底的表面制备超导材料薄膜层，所述超导材料薄膜层覆盖所述氧化铝薄膜层以及所述衬底的表面。形成第二掩膜层，通过所述第二掩膜层对所述超导材料薄膜层进行图案化处理以获得图案化的超导材料电路层，所述超导材料电路层与所述铝金属电路层在所述衬底的投影部分重叠。清洗去除所述第二掩膜层，获得所述约瑟夫森结。上述制备方法，可以制备大面积的约瑟夫森结。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为本申请提供的用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法的流程图。
[0032]图2为本申请提供的用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法的工艺流程示意图。
[0033]附图标记说明
[0034]衬底110、铝金属薄膜层20、超导材料薄膜层30、第一掩膜层130、氧化铝薄膜层142、第二掩膜层160、铝金属电路层210、节区铝金属层212、底电路铝金属层214、超导材料电路层310、节区超导材料层312、顶电路超导材料层314
具体实施方式
[0035]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0036]本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0037]在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法，其特征在于，包括：S110，提供衬底(110)，并于所述衬底(110)表面制备铝金属薄膜层(20)；S120，形成第一掩膜层(130)，通过所述第一掩膜层(130)对所述铝金属薄膜层(20)进行图案化处理，获得铝金属电路层(210)，所述铝金属电路层(210)为图案化结构包括凹槽或者开口，所述衬底(110)的表面从所述凹槽或所述开口露出；S130，在所述铝金属电路层(210)远离所述衬底(110)的表面形成氧化铝薄膜层(142)；S140，在所述衬底(110)的表面制备超导材料薄膜层(30)，所述超导材料薄膜层(30)覆盖所述氧化铝薄膜层(142)以及所述衬底(110)的表面；S150，形成第二掩膜层(160)，通过所述第二掩膜层(160)对所述超导材料薄膜层(30)进行图案化处理以获得图案化的超导材料电路层(310)，所述超导材料电路层(310)与所述铝金属电路层(210)在所述衬底(110)的投影部分重叠；S160，清洗去除所述第二掩膜层(160)，获得所述约瑟夫森结。2.如权利要求1所述的用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法，其特征在于，所述S110包括以下步骤：S112，提供所述衬底(110)，并对所述衬底(110)进行清洗；S114，将清洗后的所述衬底(110)放入真空镀膜设备中，在所述衬底(110)的表面形成所述铝金属薄膜层(20)。3.如权利要求2所述的用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法，其特征在于，所述步骤S114在氧气保护氛围内进行，所述铝金属薄膜层(20)表面形成氧化铝保护层，所述氧气保护氛围的条件为氧气浓度≥99.9％，腔室压强≥20Torr，氧化时间30分钟。4.如权利要求3所述的用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法，其特征在于，所述步骤S130中，在所述铝金属电路层(210)远离所述衬底(110)的表面形成氧化铝薄膜层(142)之前，还包括将所述氧化铝保护层去除的步骤。5.如权利要求1所述的用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法，其特征在于，所述S130包括以下步骤：S132，通过离子束刻蚀对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙汉聪，潘佳政，李金朋，孙国柱，王华兵，吴培亨，
申请(专利权)人：网络通信与安全紫金山实验室，
类型：发明
国别省市：