用于形成量子位的结制造方法技术

一种制造用于超导量子位的约瑟夫逊结的方法包括：提供具有表面的子结构(500)，在其中限定有彼此垂直的第一沟槽和第二沟槽(306和308)。方法还包括：蒸镀第一超导材料(700)以在第一沟槽中沉积第一超导材料，以及蒸镀第二超导材料(701)以在第一沟槽中沉积第二超导材料，以形成第一引线(710)；以及在第一超导材料和第二超导材料上形成氧化层(800)。方法包括：以基本上垂直于子结构的表面(502)的角度蒸镀第三超导材料(900)，以在不旋转子结构的情况下在第二沟槽中沉积第三超导材料，以形成第二引线(910)。在第一沟槽和第二沟槽的相交处形成通过第一引线和第二引线被电连接的竖直的约瑟夫逊结。约瑟夫逊结。约瑟夫逊结。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于形成量子位的结制造方法


[0001]本专利技术的当前要求保护的实施例涉及超导量子位(qubit)，并且更具体地说，涉及制造超导量子位的方法以及使用该方法制造的量子位。

技术介绍

[0002]量子计算基于对量子位(quantum bit)(在此通篇称为量子位(qubit))的可靠控制。实现量子算法所需的基本操作是在两个单独的量子位之间建立相关性的一组单量子位操作和双量子位操作。为了达到量子计算的误差阈值和为了达到可靠的量子模拟，高保真双量子位操作的实现可能是期望的。
[0003]超导量子处理器(具有一个或多个超导量子位)包括在绝缘衬底(例如，Si或高电阻率Si、Al2O3等)上的超导金属(例如，Al、Nb等)。超导量子处理器通常是以各种晶格对称性(例如，正方形、六边形等)由耦合器链接的单独量子位的平面二维晶格结构，以及位于倒装芯片上的读出结构。耦合器可以由电容器、谐振器、线圈或提供量子位之间的耦合的任何微波部件制成。
[0004]制造超导量子位的常规方法是基于使用多兰(Dolan)或曼哈顿(Manhattan)方法来形成桥的标准约瑟夫逊结制造。上述方法需要许多步骤，包括在超导材料的沉积期间旋转支撑量子位的衬底。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一方面提供了一种制造用于超导量子位的约瑟夫逊结的方法。所述方法包括：提供其中限定有第一沟槽和第二沟槽的具有表面的子结构，所述第一沟槽基本上垂直于所述第二沟槽并与其相交，所述子结构具有与所述第一沟槽和所述第二沟槽的所述相交相邻的在所述第一沟槽上方延伸的桥结构。所述方法还包括：沿第一方向以掠射角蒸镀第一超导材料，以在所述第一沟槽中沉积所述第一超导材料，以便从所述第一方向在所述桥结构下方延伸。所述方法还包括：与所述第一方向基本上相反地基本上以所述掠射角蒸镀第二超导材料，以在所述第一沟槽中沉积所述第二超导材料，以便与所述第一方向基本上相反地从所述掠射角在所述桥结构下方延伸，并提供第一超导引线。所述方法还包括：氧化所述第一超导材料和所述第二超导材料，以至少在所述第一沟槽内在所述第一超导材料和所述第二超导材料上形成氧化层；以及以基本上垂直于所述子结构的所述表面的角度蒸镀第三超导材料，以在不旋转所述子结构的情况下在所述子结构内在所述第二沟槽中沉积所述第三超导材料，以形成第二超导引线。所述方法还包括：剥离所述沉积的第一超导材料、第二超导材料和第三超导材料和所述氧化物层的区域，以在所述第一沟槽和所述第二沟槽的所述相交处留下竖直的约瑟夫逊结，所述竖直的约瑟夫逊结在其第一端通过所述第一超导引线被电连接，并且在其第二端通过所述第二超导引线被电连接。
[0006]本专利技术的另一方面提供了一种超导量子位。所述超导量子位通过以下步骤制作：1)提供其中限定有第一沟槽和第二沟槽的具有表面的子结构，所述第一沟槽基本上垂直于
所述第二沟槽并与其相交，所述子结构具有在所述第一沟槽上方延伸的桥结构；2)沿第一方向以掠射角蒸镀第一超导材料，以在所述第一沟槽中沉积所述第一超导材料，以便从所述第一方向在所述桥结构下方延伸；3)与所述第一方向基本上相反地基本上以所述掠射角蒸镀第二超导材料，以在所述第一沟槽中沉积所述第二超导材料，以便与所述第一方向基本上相反地从所述掠射角在所述桥结构下方延伸，并提供第一超导引线；4)氧化所述第一超导材料和所述第二超导材料，以至少在所述第一沟槽内在所述第一超导材料和所述第二超导材料上形成氧化层；5)以基本上垂直于所述子结构的所述表面的角度蒸镀第三超导材料，以在不旋转所述子结构的情况下在所述子结构内在所述第二沟槽中沉积所述第三超导材料，以形成第二超导引线；以及6)剥离所述沉积的第一超导材料、第二超导材料和第三超导材料和所述氧化物层的区域，以在所述第一沟槽和所述第二沟槽的所述相交处留下竖直的约瑟夫逊结，所述竖直的约瑟夫逊结在其第一端通过所述第一超导引线被电连接，并且在其第二端通过所述第二超导引线被电连接。
附图说明
[0007]在参考附图考虑以下描述和所附权利要求书时，本公开以及操作方法和结构的相关元件的功能以及部件的组合和制造的经济性将变得更加明显，所有附图形成本说明书的一部分，其中，在各个附图中，相同的附图标记表示对应的部件。然而，应当清楚地理解，附图仅用于说明和描述的目的，而不是要作为对本专利技术限制的限定。
[0008]图1A是根据本专利技术的实施例的衬底的示意性侧视图，其中在该衬底上沉积有超导材料；
[0009]图1B是根据本专利技术的实施例的衬底的示意性顶视图，其中在该衬底上沉积有超导材料；
[0010]图2A是根据本专利技术的实施例的衬底的示意性顶视图，其中在该衬底上沉积有超导材料和牺牲抗蚀剂层；
[0011]图2B是根据本专利技术的实施例的沿图2A中所示的虚线2B
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2B的衬底的示意性横截面图，在该衬底上沉积有超导材料和牺牲抗蚀剂层；
[0012]图3A是根据本专利技术的实施例的衬底的示意性顶视图，其中在该衬底上沉积有超导材料和牺牲抗蚀剂层以及在抗蚀剂层中形成有沟槽；
[0013]图3B是根据本专利技术的实施例的沿图3A中所示的虚线3B
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3B的衬底的示意性横截面图，其中在该衬底上沉积有超导材料和牺牲抗蚀剂层以及在抗蚀剂层中形成有沟槽；
[0014]图4A是根据本专利技术的实施例的衬底的示意性顶视图，其中在该衬底上沉积有超导材料和牺牲抗蚀剂层以及在抗蚀剂层中形成有沟槽；
[0015]图4B是根据本专利技术的实施例的沿图4A中所示的虚线4B
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4B的衬底的示意性横截面图，其中在该衬底上沉积有超导材料和牺牲抗蚀剂层以及在抗蚀剂层中形成有沟槽；
[0016]图5A是根据本专利技术的实施例的衬底的示意性顶视图，其中在该衬底上沉积有超导材料和牺牲抗蚀剂层以及在抗蚀剂层中形成有沟槽和桥；
[0017]图5B是根据本专利技术的实施例的沿图5A中所示的虚线5B
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5B的衬底的示意性横截面图，其中在该衬底上沉积有超导材料和牺牲抗蚀剂层以及在抗蚀剂层中形成有沟槽和桥；
[0018]图6A是根据本专利技术的实施例的衬底的示意性顶视图，其中在该衬底上沉积有超导
材料和牺牲抗蚀剂层以及在抗蚀剂层中形成有沟槽和桥；
[0019]图6B是根据本专利技术的实施例的沿图6A中所示的虚线6B
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6B的衬底的示意性横截面图，其中在该衬底上沉积有超导材料和牺牲抗蚀剂层以及在抗蚀剂层中形成有沟槽和桥；
[0020]图7A是根据本专利技术的实施例的衬底的示意性顶视图，其中在该衬底上沉积有超导材料和牺牲抗蚀剂层以及在抗蚀剂层中形成有沟槽和桥；
[0021]图7B是根据本专利技术的实施例的沿图7A中所示的虚线7B
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7B的衬底的示意性横截面图，其中在该衬底上沉积有超导材料和牺牲抗蚀剂层，并且在抗蚀剂层中形成有沟槽和桥，并且超导材料沿第一沟槽被蒸镀；
[0022]图8A是根据本专利技术的实施例的衬底的示意性顶视图，其中在该衬底上沉积有超本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造用于超导量子位的约瑟夫逊结的方法，包括：提供其中限定有第一沟槽和第二沟槽的具有表面的子结构，所述第一沟槽基本上垂直于所述第二沟槽并与其相交，所述子结构具有与所述第一沟槽和所述第二沟槽的所述相交相邻的在所述第一沟槽上方延伸的桥结构；沿第一方向以掠射角蒸镀第一超导材料，以在所述第一沟槽中沉积所述第一超导材料，以便从所述第一方向在所述桥结构下方延伸；与所述第一方向基本上相反地基本上以所述掠射角蒸镀第二超导材料，以在所述第一沟槽中沉积所述第二超导材料，以便与所述第一方向基本上相反地从所述掠射角在所述桥结构下方延伸，并提供第一超导引线；氧化所述第一超导材料和所述第二超导材料，以至少在所述第一沟槽内在所述第一超导材料和所述第二超导材料上形成氧化层；以基本上垂直于所述子结构的所述表面的角度蒸镀第三超导材料，以在不旋转所述子结构的情况下在所述子结构内在所述第二沟槽中沉积所述第三超导材料，以形成第二超导引线；以及剥离所述沉积的第一超导材料、第二超导材料和第三超导材料和所述氧化物层的区域，以在所述第一沟槽和所述第二沟槽的所述相交处留下竖直的约瑟夫逊结，所述竖直的约瑟夫逊结在其第一端通过所述第一超导引线被电连接，并且在其第二端通过所述第二超导引线被电连接。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一超导材料、所述第二超导材料和所述第三超导材料是相同的超导材料。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，提供所述子结构包括：提供衬底；在所述衬底的表面上沉积第四超导材料；从所述衬底的所述表面去除所述第四超导材料的一部分，以露出所述衬底的所述表面的一部分；在所述第四超导材料上和在所述衬底的所述表面的露出部分上沉积第一抗蚀剂层；以及在所述第一抗蚀剂层上沉积第二抗蚀剂层，以形成叠加的第一抗蚀剂层和第二抗蚀剂层。4.根据前一权利要求所述的方法，其中，所述第四超导材料是与所述第一超导材料、所述第二超导材料或所述第三超导材料相同的超导材料。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其具有权利要求3的特征，其中，提供所述子结构还包括：应用电子束或光束光刻以暴露所述叠加的第一抗蚀剂层和第二抗蚀剂层的第一部分，并暴露所述叠加的第一抗蚀剂层和第二抗蚀剂层的第二部分。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其具有权利要求3的特征，其中，提供所述子结构还包括：去除所述叠加的第一抗蚀剂层和第二抗蚀剂层的暴露的第一部分以形成所述第一沟槽；以及
去除所述叠加的第一抗蚀剂层和第二抗蚀剂层的暴露的第二部分以形成第二沟槽，并且形成在所述第一沟槽上方延伸的具有所述第二抗蚀剂层的剩余部分的所述桥结构，所述桥结构基本上平行于所述第二沟槽。7.根据前一权利要求所述的方法，其中，沿所述第一方向以所述掠射角蒸镀所述第一超导材料以在所述第一沟槽中沉积所述第一超导材料包括：在所述桥结构下方沉积所述第一超导材料。8.根据前一权利要求所述的方法，其中，与所述第一方向基本上相反地基本上以所述掠射角蒸镀所述第二超导材料以在所述第一沟槽中沉积所述第二超导材料包括：在被所述桥结构遮蔽并且在所述第一超导材料的所述蒸镀期间未被所述第一超导材料填充的区域中沉积所述第二超导材料。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其具有权利要求3的特征，其中，所述衬底选自由硅(Si)、锗(Ge)和蓝宝石构成的组。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其具有权利要求3的特征，其中，所述第一超导材料、所述第二超导材料、所述第三超导材料和所述第四超导材料选自由铌(Nb)和铝(Al)构成的组。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其具有权利要求3的特征，其中，从所述衬底的所述表面去除所述超导材料的所述部分以露出所述衬底的所述表面的所述部分包括：形成所述第四超导材料的四个扇区和相关联的母线，所述四个扇区由所述衬底的所述表面的所述露出部分隔开。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其具有权利要求3的特征，其中，在所述超导材料上和在所述衬底的所述表面的所述露出部分上沉积所述第一抗蚀剂层包括：沉积甲基丙烯酸甲酯(MMA)层，以及其中，在所述第一抗蚀剂层上沉积所述第二抗蚀剂层包括：沉积聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)层。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述掠射角相对于所述子结构的所述表面在约5度与85度之间。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：提供衬底...

【专利技术属性】
技术研发人员：V，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：