一种量子芯片中空气桥的制备方法及超导量子芯片技术

本发明专利技术公开了一种量子芯片中空气桥的制备方法及芯片，应用于量子芯片技术领域，包括在衬底表面设置第一超导层；刻蚀第一超导层以形成共面波导结构的形貌；共面波导结构包括相互分离的端部；在形成共面波导结构之后的样品表面设置第二超导层；第二超导层覆盖共面波导结构并填入共面波导结构的间隙，第二超导层的耐蚀性低于第一超导层的耐蚀性；基于第二超导层，设置与第一超导层连接的空气桥；空气桥的耐蚀性高于第二超导层的耐蚀性；通过选择性刻蚀液去除第二超导层。将第二超导层作为牺牲层制作空气桥，即使在释放牺牲层后仍有残留，也不会对电路性能产生很大影响，从而可以降低对电路性能的影响。电路性能的影响。电路性能的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种量子芯片中空气桥的制备方法及超导量子芯片


[0001]本专利技术涉及量子芯片
，特别是涉及一种量子芯片中空气桥的制备方法以及一种超导量子芯片。

技术介绍

[0002]量子计算的发展为实现人类探索自然、研究材料药物合成、大数据分析提供了无限可能，也是被为下一次科技革命。超导量子方案，是目前众多量子方案中最有可能实现容错计算的方案之一，预计在本世纪中叶可以实现商用化。超导量子芯片利用约瑟夫森结的非线性LC电路特性，用微波测控技术进行测控，可以实现二能级的调控和检测。CPW(共面波导结构)是量子芯片中重要的结构及组成部分，但由于其信号传输线的两侧接地面被割裂，在微波传输过程中会存在明显的寄生和串扰，因此大部分都采用超导空气桥方案进行解决。
[0003]目前超导量子芯片电路主要以Al为基底，并在此基础上制备出各种电路器件。但随着人们的研究更加深入，发现Ta膜制备的超导电路对于芯片性能有极大的提升。尤其是在相干时间方面，Ta膜的电路较Al膜电路提升了约1个量级。而且Ta膜性质较Al更为稳定，耐酸耐碱，同时其氧化物也更为稳定和纯粹。因此，近些年人们开始大规模采用Ta作为基底材料。但目前空气桥的材质还是以Al为主，利用光刻胶热回流或者氧化硅充当牺牲层作为桥撑，再制备出桥墩和桥面后释放牺牲层。
[0004]但是目前制备空气桥的方案中，采用光刻胶或者氧化物等非超导材料作为牺牲层，在释放牺牲层过程过，如果存在残留会对整个超导电路存在明显的干扰，降低器件性能。所以如何降低牺牲层残留对电路性能影响的风险是本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种量子芯片中空气桥的制备方法，可以降低牺牲层残留对电路性能的影响；本专利技术的另一目的在于提供一种超导量子芯片，可以降低牺牲层残留对电路性能的影响。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种量子芯片中空气桥的制备方法，包括：
[0007]在衬底表面设置第一超导层；
[0008]刻蚀所述第一超导层以形成共面波导结构的形貌；所述共面波导结构包括相互分离的端部；
[0009]在形成所述共面波导结构之后的样品表面设置第二超导层；所述第二超导层覆盖所述共面波导结构并填入所述共面波导结构的间隙，所述第二超导层的耐蚀性低于所述第一超导层的耐蚀性；
[0010]基于所述第二超导层，设置与所述第一超导层连接的空气桥；所述空气桥以所述第二超导层作为桥撑，连接所述共面波导结构的端部；所述空气桥的耐蚀性高于所述第二超导层的耐蚀性；
[0011]通过选择性刻蚀液去除所述第二超导层，保留所述共面波导结构和所述空气桥。
[0012]可选的，所述基于所述第二超导层，设置与所述第一超导层连接的空气桥包括：
[0013]刻蚀所述第二超导层中对应空气桥桥墩的预设位置，至暴露所述第一超导层；
[0014]在刻蚀所述第二超导层后形成的样品表面，设置在所述预设位置与所述第一超导层连接的空气桥；所述选择性刻蚀液能刻蚀所述第二超导层，且不能刻蚀所述第一超导层和所述空气桥。
[0015]可选的，所述在刻蚀所述第二超导层后形成的样品表面，设置在所述预设位置与所述第一超导层连接的空气桥包括：
[0016]在暴露位于所述预设位置的第一超导层后的样品表面沉积第三超导层；所述第三超导层的厚度大于所述第二超导层的厚度，所述第三超导层的耐蚀性高于所述第二超导层的耐蚀性；
[0017]对所述第三超导层进行抛光；
[0018]在对所述第三超导层抛光后，刻蚀所述第三超导层，形成所述空气桥。
[0019]可选的，所述在对所述第三超导层抛光后，刻蚀所述第三超导层，形成所述空气桥包括：
[0020]在对所述第三超导层抛光后，通过光刻刻蚀工艺去除所述第三超导层中对应所述空气桥区域之外的第三超导层，形成所述空气桥。
[0021]可选的，所述在刻蚀所述第二超导层后形成的样品表面，设置在所述预设位置与所述第一超导层连接的空气桥包括：
[0022]在所述第二超导层对应所述空气桥之外的区域设置掩膜；
[0023]在设有所述掩膜的样品表面设置第三超导层；所述第三超导层的厚度大于所述第二超导层的厚度；
[0024]剥离所述掩膜，形成所述空气桥。
[0025]可选的，所述掩膜为基于光刻工艺所形成的掩膜。
[0026]可选的，所述空气桥的材料与所述第一超导层的材料相同。
[0027]可选的，所述第一超导层与所述空气桥的材料为钽，所述第二超导层的材料为铝。
[0028]可选的，所述选择性刻蚀液为食人鱼溶液。
[0029]本专利技术还提供了一种超导量子芯片，包括由上述任一项所述量子芯片中空气桥的制备方法所制备而成的空气桥。
[0030]本专利技术所提供的一种量子芯片中空气桥的制备方法，包括：在衬底表面设置第一超导层；刻蚀第一超导层以形成共面波导结构的形貌；共面波导结构包括相互分离的端部；在形成共面波导结构之后的样品表面设置第二超导层；第二超导层覆盖共面波导结构并填入共面波导结构的间隙，第二超导层的耐蚀性低于第一超导层的耐蚀性；基于第二超导层，设置与第一超导层连接的空气桥；空气桥以第二超导层作为桥撑，连接共面波导结构的端部；空气桥的耐蚀性高于第二超导层的耐蚀性；通过选择性刻蚀液去除第二超导层，保留共面波导结构和空气桥。
[0031]基于第一超导层与第二超导层不同的耐蚀性，将第二超导层作为牺牲层制作空气桥，即使在释放牺牲层后仍有残留，因为第二超导层本身仍为超导材料，不会对电路性能产生很大影响，从而可以降低牺牲层残留对电路性能的影响。
[0032]本专利技术还提供了一种超导量子芯片，同样具有上述有益效果，在此不再进行赘述。
附图说明
[0033]为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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。
[0034]图1至图7为本专利技术实施例所提供的一种量子芯片中空气桥制备方法的工艺流程图；
[0035]图8至图10为本专利技术实施例所提供的第一种具体的量子芯片中空气桥的制备方法的工艺流程图；
[0036]图11至图13为本专利技术实施例所提供的第二种具体的量子芯片中空气桥的制备方法的工艺流程图。
[0037]图中：1.衬底、2.第一超导层、21.共面波导结构、3.第二超导层、4.空气桥、41.第三超导层、5.掩膜。
具体实施方式
[0038]本专利技术的核心是提供一种量子芯片中空气桥的制备方法。在现有技术中，采用光刻胶或者氧化物等非超导材料作为牺牲层，在释放牺牲层过程过，如果存在残留会对整个超导电路存在明显的干扰，降低器件性能。
[0039]而本专利技术所提供的一种量子芯片中空气桥的制备方法，包括：在衬底表面设置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子芯片中空气桥的制备方法，其特征在于，包括：在衬底表面设置第一超导层；刻蚀所述第一超导层以形成共面波导结构的形貌；所述共面波导结构包括相互分离的端部；在形成所述共面波导结构之后的样品表面设置第二超导层；所述第二超导层覆盖所述共面波导结构并填入所述共面波导结构的间隙，所述第二超导层的耐蚀性低于所述第一超导层的耐蚀性；基于所述第二超导层，设置与所述第一超导层连接的空气桥；所述空气桥以所述第二超导层作为桥撑，连接所述共面波导结构的端部：所述空气桥的耐蚀性高于所述第二超导层的耐蚀性；通过选择性刻蚀液去除所述第二超导层，保留所述共面波导结构和所述空气桥；所述选择性刻蚀液能刻蚀所述第二超导层，且不能刻蚀所述第一超导层和所述空气桥。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二超导层，设置与所述第一超导层连接的空气桥包括：刻蚀所述第二超导层中对应空气桥桥墩的预设位置，至暴露所述第一超导层；在刻蚀所述第二超导层后形成的样品表面，设置在所述预设位置与所述第一超导层连接的空气桥。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在刻蚀所述第二超导层后形成的样品表面，设置在所述预设位置与所述第一超导层连接的空气桥包括：在暴露位于所述预设位置的第一超导层后的样品表面沉积第三超导层；所述第三超导层的厚度大于所述第二超导层的厚度，所述第三超...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑伟文，
申请(专利权)人：量子科技长三角产业创新中心，
类型：发明
国别省市：