【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及量子比特制备工艺，尤其涉及一种超导量子比特制备的工艺方法。
技术介绍
1、曼哈顿结，或十字结以及配套的微加工是当前制备超导量子比特加工的主流技术路线之一，此工艺可以提供高质量、扩展性能好的量子比特芯片。
2、量子比特芯片的底层电路和约瑟夫森结部分都可以通过微加工的金属铝材料制备而成，所有铝材料的沉积都面临着非晶态氧化层的困扰：非晶态氧化层的存在会造成量子噪声，降低量子比特的寿命；
3、目前，超导量子比特底层电路和约瑟夫森结的制备工艺流程中，衬底装载之后，进行离子清洗，以除去表面的非晶体层。这个非晶体层是最终成品芯片噪声与损耗最重要的原因之一。但采用离子清洗会造成一定的机械损伤微观不平整，不利于后续材料的沉积，此外，采用不合适的离子清洗在一定程度上破坏了原来衬底材料晶体键合情况，导致衬底的晶格破坏，都会导致最终量子芯片存在一定噪声的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种超导量子比特制备的工艺方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种超导量子比特制备的工艺方法，包括步骤：
3、s1：对衬底端面进行离子束清洗，清洗结束后，对端面进行加热退火处理；
4、s2：将退火完成的所述衬底通过沉积，在所述衬底的端面的若干区域形成第一金属层；
5、s3：将所述第一金属层置于氧气环境中，使所述第一金属层的外侧形成第一氧化层，并进行图形工艺加工；>
6、s4：对相邻所述第一氧化层之间的所述衬底再次进行离子束清洗，制备第二金属层和外侧的第二氧化层，并对所述第二氧化层进行加热退火处理；
7、s5：在所述第二氧化层的外侧沉积第三金属层，使所述第三金属层与所述第二金属层在竖直方向上至少部分重叠，并再次进行氧化，在所述第三金属层外侧形成第三氧化层。
8、作为上述技术方案的进一步描述：在所述步骤s1中，包括：
9、s11：在真空无氧状态下，所述衬底由第一温度进行加热升温至第二温度，并设置第一时间区间进行保温；
10、s12：在达到第一时间区间后，对所述衬底进行退火降温至所述第一温度。
11、作为上述技术方案的进一步描述：在所述步骤s2中，包括：
12、s21：对所述衬底进行沉积形成第一金属层，沉积厚度为110-220nm；
13、s22：对所述第一金属层若干区域进行刻蚀，形成量子比特的电路回路。
14、作为上述技术方案的进一步描述：在所述步骤s4中，包括：
15、s41：在衬底上进行沉积，形成第二金属层，对第二金属层外侧进行氧化处理，形成第二氧化层；
16、s42：所述第二氧化层由第一温度升温至第三温度，并设置第二时间区间进行保温，在达到所述第二时间区间后，进行退火降温至所述第一温度。
17、作为上述技术方案的进一步描述：所述第一金属层的材料选自铝、钽、铌、氮化钛其中一种或多种的混合。
18、作为上述技术方案的进一步描述：所述第二金属层与所述第三金属层的材料为铝，所述第二金属层沉积厚度为35-55nm，所述第三金属层的沉积厚度为80-100nm。
19、作为上述技术方案的进一步描述：将所述衬底在第一氧气分压下进行加热退火，所述第二氧化层在第二氧气分压下进行加热退火，所述第一氧气分压为0-1pa，所述第二氧气分压大于所述第一氧气分压。
20、作为上述技术方案的进一步描述：在进行氧化时，氧化时间为5-20min。
21、作为上述技术方案的进一步描述：所述第一温度为25℃，所述第二温度为900-1100℃，所述第三温度小于刻蚀过程中光刻胶的二次流动温度，第一时间区间为30-60min，第二时间区间大于45min。
22、作为上述技术方案的进一步描述：在进行退火时，退火速度小于10℃/min。
23、上述技术方案具有如下优点或有益效果：
24、1、在对衬底进行离子束清洗之后进行退火工艺，可以在原子级别改善衬底表面形貌，修复在离子清洗中造成的局部损伤和原子键合问题。从而改善后续沉积金属和相应器件的性能。
25、2、对第二氧化层进行退火处理，改变氧原子在非晶态氧化层内部的分布关系，改变内部电偶极子的偶极矩分布状态，进而改变电偶极子与电场的相互作用频段和分布情况。从而减小偶极子与电场的相互作用，抑制约瑟夫森结的相互作用的强度或改善光谱，最终提高量子比特的寿命。
26、3、通过缓慢加热和缓慢退火，使得材料内部的氧原子分布更加均匀，减少非晶态的氧化层，避免量子比特产生的噪声过大，降低量子比特的寿命，同时不需要增加额外的光刻、显影和沉积、去胶工艺步骤，在工艺流程上简单且不引入额外噪声源。
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1.一种超导量子比特制备的工艺方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：在所述步骤S1中，包括：
3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：在所述步骤S2中，包括：
4.根据权利要求3所述的工艺方法，其特征在于：在所述步骤S4中，包括：
5.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：所述第一金属层的材料选自铝、钽、铌、氮化钛其中一种或多种的混合。
6.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：所述第二金属层与所述第三金属层的材料为铝，所述第二金属层沉积厚度为35-55nm，所述第三金属层的沉积厚度为80-100nm。
7.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：将所述衬底在第一氧气分压下进行加热退火，所述第二氧化层在第二氧气分压下进行加热退火，所述第一氧气分压为0-1Pa，所述第二氧气分压大于所述第一氧气分压。
8.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：在进行氧化时，氧化时间为5-20min。
9.根据权利要求4所述的工艺方法，其特征在于：所
10.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：在进行退火时，退火速度小于10℃/min。
...【技术特征摘要】
1.一种超导量子比特制备的工艺方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：在所述步骤s1中，包括：
3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：在所述步骤s2中，包括：
4.根据权利要求3所述的工艺方法，其特征在于：在所述步骤s4中，包括：
5.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：所述第一金属层的材料选自铝、钽、铌、氮化钛其中一种或多种的混合。
6.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：所述第二金属层与所述第三金属层的材料为铝，所述第二金属层沉积厚度为35-55nm，所述第三金属层的沉积厚度为80-100nm。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：安钊，王光月，张祥，
申请(专利权)人：量子科技长三角产业创新中心，
类型：发明
国别省市：
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