[发明专利]一种离子阱芯片的制备方法、离子阱芯片和量子计算机

权利要求书

1.一种离子阱芯片的制备方法，其特征在于，包括：

提供衬底；

在衬底的一侧形成包括多层导电层和多层介质层的层叠结构；所述导电层和所述介质层交替设置；

刻蚀所述层叠结构形成至少两个第一开口；

于所述第一开口中形成牺牲层；

于所述层叠结构远离所述衬底的一侧形成第一光刻胶层，并图案化所述第一光刻胶层；图案化后的第一光刻胶层包括第二开口，所述第二开口暴露位于相邻两个第一开口之间待刻蚀的层叠结构；

刻蚀位于相邻两个第一开口之间待刻蚀的层叠结构，形成第三开口；沿垂直于衬底的方向，所述第一开口的深度大于所述第三开口的深度；

去除所述牺牲层以形成囚禁离子的离子阱区；其中，所述第一开口和所述第三开口中同深度结合起来的部分形成一个大孔，第一开口深于第三开口的部分形成小孔，所述大孔与所述小孔共享第一开口的侧壁。

2.根据权利要求1所述的离子阱芯片的制备方法，其特征在于，所述刻蚀所述层叠结构形成至少两个第一开口包括：

基于掩模版，通过干刻或湿刻的方式对所述层叠结构进行刻蚀形成至少两个所述第一开口；所述第一开口暴露所述衬底，所述掩模版包括光刻胶掩模版、金属掩模版或者金属和光刻胶的叠层掩模。

3.根据权利要求1所述的离子阱芯片的制备方法，其特征在于，所述牺牲层的材料包括光刻胶；

所述于所述第一开口中形成牺牲层包括：

通过刮涂或者旋涂的方式在所述层叠结构远离所述衬底的一侧以及所述第一开口中形成第二光刻胶层；其中第一开口中填充的第二光刻胶层形成所述牺牲层。

4.根据权利要求3所述的离子阱芯片的制备方法，其特征在于，所述层叠结构中，最靠近所述衬底的为介质层，最远离所述衬底的为导电层；所述于所述层叠结构远离所述衬底的一侧形成第一光刻胶层之前，还包括：

通过氧气等离子体去除层叠结构中最远离所述衬底的导电层表面上的第二光刻胶层。

5.根据权利要求1所述的离子阱芯片的制备方法，其特征在于，所述第二开口的长度小于相邻两个第一开口之间的间距；所述第二开口暴露相邻两个第一开口之间部分的层叠结构；

所述刻蚀位于相邻两个第一开口之间待刻蚀的层叠结构，形成第三开口，包括：

通过干刻或湿刻的方式交替刻蚀所述导电层和所述介质层形成第三开口；所述第三开口暴露所述层叠结构中的一导电层。

6.根据权利要求5所述的离子阱芯片的制备方法，其特征在于，所述刻蚀位于相邻两个第一开口之间待刻蚀的层叠结构，形成第三开口之后，还包括：

通过含有氢氟酸的混合气体或者含有氢氟酸的混合溶液刻蚀所述层叠结构中第三开口暴露的介质层。

7.根据权利要求6所述的离子阱芯片的制备方法，其特征在于，所述去除所述牺牲层以形成囚禁离子的离子阱区包括：

通过有机溶剂去除所述牺牲层，以使所述第三开口暴露的悬空的导电层随着牺牲层的去除被剥离掉，形成所述离子阱区。

8.根据权利要求5所述的离子阱芯片的制备方法，其特征在于，所述第二开口与所述第一开口之间的间距小于所述介质层的厚度。

9.根据权利要求1所述的离子阱芯片的制备方法，其特征在于，所述层叠结构中，最靠近所述衬底的为介质层，最远离所述衬底的为导电层；所述第二开口的长度大于相邻两个第一开口之间的间距；所述第二开口暴露部分的第一开口和相邻两个第一开口之间全部的层叠结构；

所述刻蚀位于相邻两个第一开口之间待刻蚀的层叠结构，形成第三开口，包括：

通过干法或湿法刻蚀的方式交替刻蚀所述导电层和所述介质层，并在交替刻蚀所述导电层和所述介质层的同时刻蚀第一开口中第二开口暴露的牺牲层，形成所述第三开口。

10.根据权利要求9所述的离子阱芯片的制备方法，其特征在于，所述牺牲层的刻蚀速率均小于或等于导电层和介质层的刻蚀速率。