本申请涉及超导量子芯片3D集成领域，公开了一种超导量子芯片及其制备方法，包括：相对设置的第一芯片和第二芯片；位于所述第一芯片相对于所述第二芯片表面的第一超导层和读出控制部；位于所述第二芯片相对于所述第一芯片表面的第二超导层和约瑟夫森结；位于所述第一超导层和所述第二超导层之间的超导柱体和光刻胶垫片，所述超导柱体位于所述光刻胶垫片的内侧。使用光刻胶垫片作为第一芯片和第二芯片之间的支撑垫片，光刻胶垫片厚度均匀性好并且厚度容易控制，可以避免单纯的超导柱体支撑导致的倾斜的问题，并且可以更好的控制第一芯片和第二芯片之间的间距。光刻胶垫片的制作简单，可以与晶圆级加工相适应，同时与低损耗芯片的制造工艺兼容。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及超导量子芯片3d集成领域，特别是涉及一种超导量子芯片及其制备方法。
技术介绍
1、3d集成的超导量子芯片通过flip-chip（倒装芯片）模式进行连接，将量子比特和读出控制分成2个单独的平面，分别置于两个芯片上，再利用电容电感进行耦合连接，同时利用超导金属作为机械支撑和信号连通。其中，超导金属通常使用延展性好和易于冷焊的铟。
2、两个芯片之间的距离会影响谐振特征的频率、不同信号线之间的阻抗匹配以及元件之间的电容和电感耦合率。两个芯片相对倾斜会影响两个芯片之间局部区域距离的变化，进而导致局部频移。由于铟是软的，在倒装键合时容易出现倾斜，为了解决这一问题可以在两个芯片之间增加硬阻垫片。硬阻垫片可以使用硅间隔片或者大的铟衬垫，大的铟衬垫可以显著增加铟的表面积，稀释结合力。但是存在以下缺陷。对于获取硅间隔片而言，在不增加表面粗糙度或损失率的情况下均匀蚀刻大型硅衬底是一个重大的制造挑战，制作难度很大。大的铟衬垫需要沉积的厚度很大，高度很难控制，也存在制作难度很大的问题。
3、因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种超导量子芯片及其制备方法，在实现良好控制两个芯片之间的间距的同时，降低制作难度。
2、为解决上述技术问题，本申请提供一种超导量子芯片，包括：
3、相对设置的第一芯片和第二芯片；
4、位于所述第一芯片相对于所述第二芯片表面的第一超导层和读出控制部；
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p>5、位于所述第二芯片相对于所述第一芯片表面的第二超导层和约瑟夫森结；6、位于所述第一超导层和所述第二超导层之间的超导柱体和光刻胶垫片，所述超导柱体位于所述光刻胶垫片的内侧。
7、可选的，还包括：
8、位于所述第一超导层和所述超导柱体之间、位于所述第二超导层和所述超导柱体之间的底部金属层，所述底部金属层包括在远离所述第一芯片和所述第二芯片的表面方向上层叠的粘附阻挡层和抗氧化层。
9、可选的，所述粘附阻挡层包括铬层、钛层、镍层、钨层中的任一种或者任意组合；和/或，所述抗氧化层包括金层。
10、可选的，所述光刻胶垫片的厚度范围为5微米~10微米。
11、可选的，所述第一超导层包括铝超导层、钽超导层、铌超导层中的任一种；和/或，所述第二超导层包括超导层、钽超导层、铌超导层中的任一种。
12、可选的，所述光刻胶垫片的材料包括su-8系列的光刻胶。
13、本申请还提供一种超导量子芯片的制备方法，包括：
14、获得预处理第一晶圆和预处理第二晶圆；其中，所述预处理第一晶圆包括第一衬底、位于所述第一衬底表面的第一超导层和读出控制部，所述预处理第二晶圆包括第二衬底、位于所述第二衬底表面的第二超导层和约瑟夫森结；
15、在所述第一超导层和/或所述第二超导层的表面制作光刻胶垫片；
16、在所述第一超导层和所述第二超导层的表面制作超导柱体；
17、通过所述超导柱体将所述预处理第一晶圆和所述预处理第二晶圆倒装键合并进行切割，得到超导量子芯片，其中，所述光刻胶垫片位于所述预处理第一晶圆和所述预处理第二晶圆之间，所述超导柱体位于所述光刻胶垫片的内侧；所述第一衬底切割后形成第一芯片，所述第二衬底切割后形成第二芯片。
18、可选的，在所述第一超导层和/或所述第二超导层的表面制作光刻胶垫片包括：
19、在所述第一衬底和/或所述第二衬底的表面旋涂负性光刻胶层；
20、对所述负性光刻胶层依次进行前烘烤、曝光、后烘烤和显影；
21、去除显影后光刻胶残留物，形成所述光刻胶垫片。
22、可选的，在所述第一超导层和所述第二超导层的表面制作超导柱体之前，还包括：
23、在所述第一超导层和所述第二超导层的表面制作底部金属层，所述底部金属层包括在远离所述第一衬底和所述第二衬底的表面方向上层叠的粘附阻挡层和抗氧化层；
24、相应的，在所述第一超导层和所述第二超导层的表面制作超导柱体包括：
25、分别在所述第一超导层和所述第二超导层上的所述底部金属层的表面制作超导柱体。
26、可选的，通过所述超导柱体将所述预处理第一晶圆和所述预处理第二晶圆倒装键合之前，还包括：
27、在所述预处理第一晶圆和所述预处理第二晶圆的表面旋涂保护胶；
28、切割所述预处理第一晶圆和所述预处理第二晶圆；
29、去除所述预处理第一晶圆和所述预处理第二晶圆表面的所述保护胶。
30、本申请所提供的一种超导量子芯片，包括：一种超导量子芯片，包括：相对设置的第一芯片和第二芯片；位于所述第一芯片相对于所述第二芯片表面的第一超导层和读出控制部；位于所述第二芯片相对于所述第一芯片表面的第二超导层和约瑟夫森结；位于所述第一超导层和所述第二超导层之间的超导柱体和光刻胶垫片，所述超导柱体位于所述光刻胶垫片的内侧。
31、可见，本申请中的超导量子芯片使用光刻胶垫片作为第一芯片和第二芯片之间的支撑垫片，光刻胶垫片厚度均匀性好并且厚度容易控制，可以避免单纯的超导柱体支撑导致的倾斜的问题，并且可以更好的控制第一芯片和第二芯片之间的间距，可以实现超导量子比特大规模扩展。另外，光刻胶垫片的制作简单，可以与晶圆级加工相适应，同时与低损耗芯片的制造工艺兼容。
32、此外，本申请还提供一种具有上述优点的量子芯片的制备方法。
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【技术保护点】
1.一种超导量子芯片，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的超导量子芯片，其特征在于，还包括：
3.如权利要求2所述的超导量子芯片，其特征在于，所述粘附阻挡层包括铬层、钛层、镍层、钨层中的任一种或者任意组合；
4.如权利要求1所述的超导量子芯片，其特征在于，所述光刻胶垫片的厚度范围为5微米~10微米。
5.如权利要求1所述的超导量子芯片，其特征在于，所述第一超导层包括铝超导层、钽超导层、铌超导层中的任一种；
6.如权利要求1至5任一项所述的超导量子芯片，其特征在于，所述光刻胶垫片的材料包括SU-8系列的光刻胶。
7.一种超导量子芯片的制备方法，其特征在于，包括：
8.如权利要求7所述的超导量子芯片的制备方法，其特征在于，在所述第一超导层和/或所述第二超导层的表面制作光刻胶垫片包括：
9.如权利要求7所述的超导量子芯片的制备方法，其特征在于，在所述第一超导层和所述第二超导层的表面制作超导柱体之前，还包括：
10.如权利要求7至9任一项所述的超导量子芯片的制备方法，其特征在于，通过所述超导柱体将所述预处理第一晶圆和所述预处理第二晶圆倒装键合之前，还包括：
...
【技术特征摘要】
1.一种超导量子芯片，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的超导量子芯片，其特征在于，还包括：
3.如权利要求2所述的超导量子芯片，其特征在于，所述粘附阻挡层包括铬层、钛层、镍层、钨层中的任一种或者任意组合；
4.如权利要求1所述的超导量子芯片，其特征在于，所述光刻胶垫片的厚度范围为5微米~10微米。
5.如权利要求1所述的超导量子芯片，其特征在于，所述第一超导层包括铝超导层、钽超导层、铌超导层中的任一种；
6.如权利要求1至5任一项所述的超导量子芯片，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张国良，梁潇，孟铁军，项金根，
申请(专利权)人：深圳量旋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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