一种超导量子比特芯片及其制备方法与量子计算机.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115241365A(43)申请公布日2022.10.25(21)申请号202211161671.7H01L27/12(2006.01)(22)申请日2022.09.23G06N10/20(2022.01)(71)申请人材料科学姑苏实验室地址215125江苏省苏州市工业园区若水路388号(72)发明人王涛冯加贵熊康林李书明杨慧永(74)专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332专利代理师王艳斋(51)Int.Cl.H01L39/02(2006.01)H01L39/06(2006.01)H01L39/24(2006.01)H01L23/64(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图13页(54)发明名称一种超导量子比特芯片及其制备方法与量子计算机(57)摘要本发明涉及一种超导量子比特芯片及其制备方法与量子计算机，所述超导量子比特芯片包括电容和超导干涉器，所述超导干涉器包括约瑟夫森结；所述约瑟夫森结与电容的电容电极相连接，连接处的电容电极包括电极主干以及至少一个电极支干。本发明通过特定设计电容电极与约瑟夫森结连接处的形状，解决了倾斜蒸镀的膜层断裂问题，而且降低了制造难度，缩小了连接处的尺寸，降低了约瑟夫森结的曝光时间，提高了生产效率。CN115241365ACN115241365A权利要求书1/2页1.一种超导量子比特芯片，其特征在于，所述超导量子比特芯片包括电容和超导干涉器，所述超导干涉器包括约瑟夫森结；所述约瑟夫森结与电容的电容电极相连接，连接处的电容电极包括电极主干以及至少一个电极支干。2.根据权利要求1所述的超导量子比特芯片，其特征在于，所述电极支干的形状为方形和/或圆形；所述电极支干的长度为1~10μm。3.根据权利要求1所述的超导量子比特芯片，其特征在于，所述电容包括十字电容；所述超导干涉器包括一个或两个约瑟夫森结。4.根据权利要求1‑3任一项所述超导量子比特芯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：（1）制备衬底：对衬底表面处理后，进行镀金属膜层，制备得到含有金属膜层的衬底；（2）制备共面波导层：对所述金属膜层进行光刻、刻蚀和剥离得到共面波导层，所述共面波导层设置有电容电极连接处的电极主干以及至少一个电极支干；（3）在共面波导层上制备约瑟夫森结，得到所述超导量子比特芯片。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述衬底的材料包括高阻硅和/或蓝宝石；步骤（1）所述表面处理的方式包括腐蚀液钝化处理和/或退火处理；步骤（1）所述表面处理的方式还包括清洗液清洗；步骤（1）所述镀金属膜层的方式包括磁控溅射和/或分子束外延；步骤（1）所述金属膜层的厚度为50~300nm；步骤（1）所述金属膜层中的金属材料包括超导金属。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述刻蚀包括干法刻蚀和/或湿法刻蚀。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述约瑟夫森结由如下方式制备：（a）电子束光刻约瑟夫森结的图案并连接处的图案，显影完成图形形貌制备；（b）对所得图案进行表面处理，得到表面干净的图案；（c）对所得表面干净的图案进行倾斜和/或垂直蒸镀，得到约瑟夫森结第一层和连接处图案第一层；（d）对所得约瑟夫森结第一层和连接处图案第一层进行氧化处理，得到约瑟夫森结氧化层和连接处图案氧化层；（e）对所得约瑟夫森结氧化层和连接处图案氧化层进行垂直和/或倾斜蒸镀，制备约瑟夫森结第二层和连接处图案第二层，得到超导干涉器，包括所述约瑟夫森结。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（b）所述表面处理的方式包括氩离子轰击和/或紫外光臭氧处理；步骤（b）所述表面处理去除图案表面杂质和金属表面氧化层；步骤（c）所述倾斜蒸镀的角度为10~80°；步骤（c）所述倾斜蒸镀的材料包括铝；2CN115241365A权利要求书2/2页步骤（c）所述倾斜蒸镀的厚度为20~100nm。9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（d）所述氧化处理的方式包括动态氧化和/或静态氧化；步骤（d）所述约瑟夫森结氧化层的厚度为1~5nm；步骤（d）所述连接处图案氧化层的厚度为1~5nm；步骤（e）所述倾斜和/或垂直蒸镀的材料包括铝；步骤（e）所述倾斜和/或垂直蒸镀的厚度为40~150nm。10.一种量子计算机，其特征在于，所述量子计算机中含有如权利要求1‑3任一项所述的超导量子比特芯片。3CN115241365A说明书1/8页一种超导量子比特芯片及其制备方法与量子计算机技术领域[0001]本发明属于量子计算领域，涉及一种超导量子比特芯片，尤其涉及一种超导量子比特芯片及其制备方法与量子计算机。背景技术[0002]随着“摩尔定律”的发展，半导体工艺制造