[发明专利]用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法

说明书

本申请提供一种用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法。在衬底表面形成铝金属薄膜层。通过第一掩膜对所述铝金属薄膜层进行图案化处理形成铝金属电路层。在所述铝金属电路层远离所述衬底的表面形成氧化铝薄膜层。在所述衬底的表面制备超导材料薄膜层，所述超导材料薄膜层覆盖所述氧化铝薄膜层以及所述衬底的表面。形成第二掩膜层，通过所述第二掩膜层对所述超导材料薄膜层进行图案化处理以获得图案化的超导材料电路层，所述超导材料电路层与所述铝金属电路层在所述衬底的投影部分重叠。清洗去除所述第二掩膜层，获得所述约瑟夫森结。上述制备方法，可以制备大面积的约瑟夫森结。

技术领域

本申请涉及电子器件技术领域，特别是涉及一种超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法。

背景技术

量子科学研究已取得快速的进步和持续的发展。超导量子电路以其低噪声、物理电路简单、调控手段灵活、耦合集成方便等优点而备受产业界关注。以超导量子电路为基础的超导量子计算机也被产业界认为是一种最有潜力的量子计算机。

超导量子电路主要由约瑟夫森结和外围电路构成。约瑟夫森结是超导量子电路中的非线性电感器件。传统超导量子电路中的约瑟夫森结多采用“一字”结或“十字”结制备方法来制备。上述制备方法需要悬空桥或侧壁遮挡。由于悬空桥或侧壁的长度或高度有限，上述制备方法一般只能制备小尺寸的约瑟夫森结。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法。

本申请提供一种用于超导量子电路的约瑟夫森结的制备方法，包括：

S110，提供衬底，并于所述衬底表面制备铝金属薄膜层；

S120，形成第一掩膜层，通过所述第一掩膜层对所述铝金属薄膜层进行图案化处理，获得铝金属电路层，所述铝金属电路层为图案化结构包括凹槽或者开口，所述衬底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远离所述衬底的表面形成氧化铝薄膜层；

S140，在所述衬底的表面制备超导材料薄膜层，所述超导材料薄膜层覆盖所述氧化铝薄膜层以及所述衬底的表面；

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

S160，清洗去除所述第二掩膜层，获得所述约瑟夫森结。

在一个实施例中，所述S110包括以下步骤：

S112，提供所述衬底，并对所述衬底进行清洗；

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

在一个实施例中，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。

在一个实施例中，所述步骤S130中，在所述铝金属电路层远离所述衬底的表面形成氧化铝薄膜层之前，还包括将所述氧化铝保护层去除的步骤。

在一个实施例中，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进行表面处理；

S134，对所述铝金属电路层进行氧化处理以形成所述氧化铝薄膜层，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。

在一个实施例中，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。