[发明专利]用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法

权利要求书

1.一种用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法，其特征在于，包括：

S110，提供衬底(110)，并于所述衬底(110)表面制备铝金属薄膜层(20)；

S120，形成第一掩膜层(130)，通过所述第一掩膜层(130)对所述铝金属薄膜层(20)进行图案化处理，获得铝金属电路层(210)，所述铝金属电路层(210)为图案化结构包括凹槽或者开口，所述衬底(110)的表面从所述凹槽或所述开口露出；

S130，在所述铝金属电路层(210)远离所述衬底(110)的表面形成氧化铝薄膜层(142)；

S140，在所述衬底(110)的表面制备超导材料薄膜层(30)，所述超导材料薄膜层(30)覆盖所述氧化铝薄膜层(142)以及所述衬底(110)的表面；

S150，形成第二掩膜层(160)，通过所述第二掩膜层(160)对所述超导材料薄膜层(30)进行图案化处理以获得图案化的超导材料电路层(310)，所述超导材料电路层(310)与所述铝金属电路层(210)在所述衬底(110)的投影部分重叠；

S160，清洗去除所述第二掩膜层(160)，获得所述约瑟夫森结。

2.如权利要求1所述的用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法，其特征在于，所述S110包括以下步骤：

S112，提供所述衬底(110)，并对所述衬底(110)进行清洗；

S114，将清洗后的所述衬底(110)放入真空镀膜设备中，在所述衬底(110)的表面形成所述铝金属薄膜层(20)。

3.如权利要求2所述的用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法，其特征在于，所述步骤S114在氧气保护氛围内进行，所述铝金属薄膜层(20)表面形成氧化铝保护层，所述氧气保护氛围的条件为氧气浓度≥99.9％，腔室压强≥20Torr，氧化时间30分钟。

4.如权利要求3所述的用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法，其特征在于，所述步骤S130中，在所述铝金属电路层(210)远离所述衬底(110)的表面形成氧化铝薄膜层(142)之前，还包括将所述氧化铝保护层去除的步骤。

5.如权利要求1所述的用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法，其特征在于，所述S130包括以下步骤：

S132，通过离子束刻蚀对所述铝金属电路层(210)进行表面处理；

S134，对所述铝金属电路层(210)进行氧化处理以形成所述氧化铝薄膜层(142)，所述氧化处理的条件是氧气浓度≥99.9％，腔室压强等于5Torr的环境中氧化30分钟。

6.如权利要求5所述的用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法，其特征在于，所述S132中，所述离子束刻蚀为氩离子束刻蚀，所述离子束刻蚀的刻蚀厚度为15纳米-20纳米。

7.如权利要求1所述的用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法，其特征在于，所述S120中，在获得所述铝金属电路层(210)后，还包括进一步清洗去除所述第一掩膜层(130)。

8.如权利要求1所述的用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法，其特征在于，其特征在于，所述S140包括以下步骤：

S142，将所述衬底(110)转移到真空镀膜设备中，在所述衬底(110)的表面制备所述超导材料薄膜层(30)；

S144，再将所述衬底(110)转移到氧化腔中，在氧气浓度≥99.9％，腔室压强≥20Torr的环境中氧化30分钟，在所述超导材料薄膜层(30)表面形成氧化保护层。

9.如权利要求1所述的用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法，其特征在于，其特征在于，所述超导材料薄膜层(30)的厚度为80纳米-120纳米，所述超导材料薄膜层(30)的材料为铝、铌或钽中的一种。

10.如权利要求1所述的用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法，其特征在于，所述S150中，所述氧化铝薄膜层(142)被部分刻蚀，并露出部分铝金属电路层(210)，所述铝金属电路层(210)包括节区铝金属层(212)和与所述节区铝金属层(212)连接的底电路铝金属层(214)；

所述超导材料电路层(310)包括节区超导材料层(312)和与所述节区超导材料层(312)连接的顶电路超导材料层(314)，所述节区铝金属层(212)与所述节区超导材料层(312)在所述衬底(110)表面的投影重叠；

所述节区铝金属层(212)、所述氧化铝薄膜层(142)和所述顶电路超导材料层(314)共同构成约瑟夫森结。