一种约瑟夫森结的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种约瑟夫森结的制备方法，涉及量子芯片技术领域，包括在衬底表面设置电子束光刻胶；基于电子束光刻设备，以预设曝光剂量对电子束光刻胶进行过曝光，基于电子束曝光过程中的前散射，在电子束光刻胶中形成底切结构；在对电子束光刻胶进行过曝光之后，对电子束光刻胶进行显影，在电子束光刻胶中制成具有底切结构的沟槽；基于具有底切结构的沟槽制备约瑟夫森结。在仅设置一层电子束光刻胶的前提下，基于过曝光的方式通过大剂量曝光实现底切结构，过曝光保证了衬底无残胶，更易于超导材料在衬底上的黏附，同时减少了杂质，提高了品质因子；仅一层光刻胶的使用使其具有灵敏度高，曝光时间短，线宽稳定，分辨率高的特点。分辨率高的特点。分辨率高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种约瑟夫森结的制备方法


[0001]本专利技术涉及量子芯片
，特别是涉及一种约瑟夫森结的制备方法。

技术介绍

[0002]量子计算机是基于量子力学进行信息处理和运算的装置，相较于经典计算机，在计算速度上展现了极强的优越性，其出现标志着量子科技时代的到来。量子芯片是实现量子计算的关键器件。到目前为止，大量的研究热点集中在基于约瑟夫森结(阵列)的超导量子比特系统，因其具有高的门操作保真度、好的系统集成度和可兼容传统半导体的成熟加工工艺等优势而被广泛研究，使得约瑟夫森结的超导量子比特体系是实现量子计算的重要体系之一。
[0003]通常情况下约瑟夫森结采用剥离工艺制备，该剥离工艺通常基于双层胶工艺实现。现有技术方案的双层胶工艺大多采用MMA(Methyl methacrylate，甲基丙烯酸甲酯)+PMMA(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)光刻胶进行制备，由于PMMA灵敏度低，分辨率低，使得曝光时间长，线宽稳定性可重复性较差。所以如何提供一种线宽稳定，分辨率高的约瑟夫森结制备方法是本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种约瑟夫森结的制备方法，线宽稳定，分辨率高。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种约瑟夫森结的制备方法，包括：
[0006]在衬底表面设置电子束光刻胶；
[0007]基于电子束光刻设备，以预设曝光剂量对所述电子束光刻胶进行过曝光，基于电子束曝光过程中的前散射，在电子束光刻胶中形成底切结构；
[0008]在对所述电子束光刻胶进行过曝光之后，对所述电子束光刻胶进行显影，在所述电子束光刻胶中制成具有底切结构的沟槽；
[0009]基于具有底切结构的所述沟槽制备约瑟夫森结。
[0010]可选的，所述电子束光刻胶的厚度不小于1μm。
[0011]可选的，在100kv至125kv的所述电子束光刻设备上，所述预设曝光剂量为400uc/cm2至800uc/cm2，包括端点值。
[0012]可选的，所述在衬底表面设置电子束光刻胶包括：
[0013]在衬底上旋涂ARP6200电子束光刻胶；
[0014]烘烤所述ARP6200电子束光刻胶。
[0015]可选的，对所述电子束光刻胶进行显影包括：
[0016]使用邻二甲甲苯对所述电子束光刻胶进行显影。
[0017]可选的，基于具有底切结构的所述沟槽制备约瑟夫森结包括：
[0018]使用电子束在所述底切结构的沟槽中蒸发超导材料；
[0019]在蒸发超导材料后，去除所述电子束光刻胶，制成所述约瑟夫森结。
[0020]可选的，所述蒸发超导材料的镀膜速率的取值范围为1埃每秒至5埃每秒，包括端点值。
[0021]可选的，去除所述电子束光刻胶包括：
[0022]将蒸发超导材料后得到的样品放入去胶溶液浸泡预设时间；
[0023]在经过预设时间后，更换浸泡所述样品的溶液为新的去胶溶液，并对所述样品进行超声处理。
[0024]可选的，在更换浸泡所述样品的溶液为新的去胶溶液，并对所述样品进行超声处理之后，还包括：
[0025]使用丙酮浸泡所述样品，并对所述样品进行超声处理。
[0026]可选的，在所述用丙酮浸泡所述样品，并对所述样品进行超声处理之后，还包括：
[0027]使用IPA浸泡所述样品，并对所述样品进行超声处理；
[0028]使用氮气枪吹干所述样品表面残留的IPA，制成所述约瑟夫森结。本专利技术所提供的一种约瑟夫森结的制备方法，包括：在衬底表面设置电子束光刻胶；基于电子束光刻设备，以预设曝光剂量对电子束光刻胶进行过曝光，基于电子束曝光过程中的前散射，在电子束光刻胶中形成底切结构；在对电子束光刻胶进行过曝光之后，对电子束光刻胶进行显影，在电子束光刻胶中制成具有底切结构的沟槽；基于具有底切结构的沟槽制备约瑟夫森结。
[0029]在仅设置一层电子束光刻胶的前提下，基于过曝光的方式通过大剂量曝光实现底切结构，过曝光保证了衬底无残胶，更易于超导材料在衬底上的黏附，同时减少了杂质，提高了品质因子；仅一层光刻胶的使用使其具有灵敏度高，曝光时间短，线宽稳定，分辨率高的特点。
附图说明
[0030]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。
[0031]图1为现有技术中制备约瑟夫森结时光刻胶的结构示意图；
[0032]图2至图6为本专利技术实施例所提供的一种约瑟夫森结制备方法的工艺流程图；
[0033]图7至图8为本专利技术实施例所提供的一种具体的约瑟夫森结制备方法的工艺流程图。
[0034]图中：1.衬底、2.电子束光刻胶、3.底切结构、4.沟槽、5.约瑟夫森结。
具体实施方式
[0035]本专利技术的核心是提供一种约瑟夫森结的制备方法。请参考图1，图1为现有技术中制备约瑟夫森结时光刻胶的结构示意图。参见图1，在现有技术中使用MMA+PMMA双层胶光刻工艺有利于蒸发镀膜后的剥离，使得结电阻边缘更加彻底、形貌较好。之所以采用MMA+PMMA双层胶，是因为MMA相对于PMMA灵敏度更高，相同曝光剂量下MMA更容易被显影液溶解掉，从而曝光显影后下层MMA较上层PMMA溶解速率更快从而形成undercut结构，即底切结构。基于MMA+PMMA双层胶体系优点是undercut足够大，蒸发超导材料后光刻胶侧壁不易与结电极粘
连，但也存在一些不足，即PMMA分辨率不高、光刻胶质软致蒸发时光刻胶易变形、显影稳定性较差对约瑟夫森结制备时尺寸的一致性影响较大。
[0036]而本专利技术所提供的一种约瑟夫森结的制备方法，包括：在衬底表面设置电子束光刻胶；基于电子束光刻设备，以预设曝光剂量对电子束光刻胶进行过曝光，基于电子束曝光过程中的前散射，在电子束光刻胶中形成底切结构；在对电子束光刻胶进行过曝光之后，对电子束光刻胶进行显影，在电子束光刻胶中制成具有底切结构的沟槽；基于具有底切结构的沟槽制备约瑟夫森结。
[0037]可选的，所述电子束光刻胶例如为ARP6200光刻胶。
[0038]在仅设置一层电子束光刻胶的前提下，基于过曝光的方式通过大剂量曝光实现底切结构，过曝光保证了衬底无残胶，更易于超导材料在衬底上的黏附，同时减少了杂质，提高了品质因子；仅一层光刻胶的使用使其具有灵敏度高，曝光时间短，线宽稳定，分辨率高的特点。
[0039]进一步的，由于ARP6200光刻胶具有高分辨率、优异的抗刻蚀性，在光刻过程中能更好地控制线宽的一致性，另外，通过调整曝光剂量、增加光刻胶厚度的手段不但可以得到较好的undercut结构，同时也保证了光刻胶无残留，利于蒸发金属在衬底的粘附性。因此，采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种约瑟夫森结的制备方法，其特征在于，包括：在衬底表面设置电子束光刻胶；基于电子束光刻设备，以预设曝光剂量对所述电子束光刻胶进行过曝光，基于电子束曝光过程中的前散射，在电子束光刻胶中形成底切结构；在对所述电子束光刻胶进行过曝光之后，对所述电子束光刻胶进行显影，在所述电子束光刻胶中制成具有底切结构的沟槽；基于具有底切结构的所述沟槽制备约瑟夫森结。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电子束光刻胶的厚度不小于1μm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在100kv至125kv的所述电子束光刻设备上，所述预设曝光剂量为400uc/cm2至800uc/cm2，包括端点值。4.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述在衬底表面设置电子束光刻胶包括：在衬底上旋涂ARP6200电子束光刻胶；烘烤所述ARP6200电子束光刻胶。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述电子束光刻胶进行显影包括：使用邻二甲甲苯对所述电子束光刻胶进行显影。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋春雨，梁潇，孟铁军，项金根，
申请(专利权)人：深圳量旋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：