一种超导量子芯片空气桥的制备方法与流程

1.本发明涉及微纳加工技术领域，具体而言，涉及一种超导量子芯片空气桥的制备方法。


背景技术：

2.量子芯片是量子计算机的核心组成部件，在根本上决定了量子计算机的比特数目、质量以及量子计算机的控制精度，高质量的量子芯片是实现量子计算的前提。量子计算当前仍处于基础理论研究和原型产品研发验证阶段，存在很多技术路线，其中基于超导原理的超导量子计算被普遍认为是最有可能率先实现实用化的量子计算方案，具有很多优势，例如退相干时间比较长，能够进行多次比特操作，易完成小能量范围内的非线性控制，芯片采用微波操控，而微波技术当前已经非常成熟，其芯片制造工艺与半导体芯片工艺类似，便于利用当前半导体生产线在改造后实现规模生产，超导量子比特电路几何尺寸在微米、纳米量级，便于通过几何参数来对电路参数进行调节，比特间耦合容易，便于拓展等等。随着量子芯片比特数目的增多，纷繁的布线会导致芯片的“地”被严重分割，芯片底层电势间的不平衡导致芯片的性能急剧下降乃至失效，需要连接线路两侧的“地”平衡电势，通常使用的介质连接方法会带来很大的损耗，降低读出谐振腔的q值。亟需一种方法既能够平衡线路两端电势，又不引入额外的电磁损耗。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的问题，本发明提供一种超导量子芯片空气桥的制备方法，利用空气桥连接线路两侧地，不直接接触线路或谐振腔本身，引入的损耗较小，可以用于线路两端电势的平衡以及实现当量子芯片线路交叉时的无接触式跨线。
4.为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种超导量子芯片空气桥的制备方法，包括以下步骤：s01）、通过绘图软件绘制超导量子芯片空气桥设计版图，超导量子芯片空气桥包括桥梁和桥墩，桥墩位于桥梁两端并托起桥梁，桥梁中间凸起，超导量子芯片空气桥用于连接电势不平衡位置的两侧地，从而平衡两端电势；s02）、制备超导量子芯片空气桥，首先通过光刻定义桥撑的范围，桥撑位于桥梁中间凸起下方，用于成形桥梁的中间凸起，使用电子束蒸发蒸镀一层sio2作为桥撑，再使用光刻定义超导量子芯片空气桥的范围，使用电子束蒸发蒸镀铝（al）作为空气桥本体，最后通过氟化氢（hf）气体剥离去掉底层桥撑，形成悬浮空气桥。
5.进一步的，本方法适用于平衡传输线两端电势的空气桥和平衡交叉跨线两端电势的空气桥。
6.进一步的，交叉跨线的水平传输线与竖直传输线之间有交叉，通过空气桥的方式使竖直方向的传输线从水平传输线上方跨越或者水平方向的传输线从竖直方向传输线上方跨越。
7.进一步的，步骤s02）蒸镀sio2的厚度为1μm，蒸镀al的厚度为600nm。
8.进一步的，桥墩宽度22μm，长度14μm，距离传输线4μm，桥梁宽度68μm，长度10μm，距离桥墩四周距离均为2μm。
9.进一步的，通过klayout绘图软件绘制超导量子芯片空气桥设计版图。
10.本发明的有益效果：本发明提出了一种超导量子芯片空气桥的制备方法，通过klayout绘图软件设计芯片空气桥版图，使用常规微加工工艺制备，形成悬空的空气桥连接线路两侧地，不直接接触线路或谐振腔本身，引入的损耗较小，可以用于线路两端电势的平衡以及实现当量子芯片线路交叉时的无接触式跨线。
附图说明
11.图1为超导量子芯片空气桥设计版图；图2为超导量子芯片空气桥示意图；图3为超导量子芯片跨线空气桥设计版图；图中：1、桥墩，2、桥梁，3、传输线，4、桥撑，5、水平传输线，6、竖直传输线。
具体实施方式
12.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
13.实施例1本实施例公开一种超导量子芯片空气桥的制备方法，本方法适用于平衡传输线两端电势的空气桥，包括以下步骤： s01）、通过klayout绘图软件绘制超导量子芯片空气桥设计版图，如图1、2所示，超导量子芯片空气桥包括桥梁2和桥墩1，桥墩1位于桥梁2两端并托起桥梁1，桥梁2中间凸起，超导量子芯片空气桥用于连接该传输线两侧地并平衡两端电势。
14.本实施例中，中央竖直部分为传输线3，传输线3之间的中心导体宽度w1为10μm，传输线3的宽度w2为5μm，桥墩1宽度w5为22μm，长度h2为14μm，距离传输线距离w3为4μm，中间桥梁2宽度w4为68μm，长度h1为10μm，距离桥墩四周距离w6均为2μm。
15.s02）、制备超导量子芯片空气桥，首先通过光刻定义桥撑4的范围，桥撑4位于桥梁2中间凸起下方，用于成形桥梁2的中间凸起，使用电子束蒸发蒸镀一层sio2作为桥撑，再使用光刻定义超导量子芯片空气桥的范围，使用电子束蒸发蒸镀铝al作为空气桥本体，最后通过氟化氢hf气体剥离去掉底层桥撑，形成悬浮空气桥。
16.本实施例中，蒸镀sio2的厚度为1μm，蒸镀al的厚度为600nm。
17.实施例2本实施例公开一种超导量子芯片空气桥的制备方法，本方法适用于平衡交叉跨线两端电势的空气桥。即一根线从另一根先的上方以空气桥的形式无接触跨过，同样起到减轻损耗以及串扰的作用。
18.如图3所示，交叉跨线的水平传输线5与竖直传输线6之间有交叉，通过空气桥的方式使竖直传输线6从水平传输线5上方跨越或者水平传输线5从竖直传输线6上方跨越。
19.本实施例通过空气桥的方式使竖直传输线6从水平传输线5上方跨越，空气桥的版图设计方法与尺寸以及加工工艺均与实施例所述空气桥的设计方法相一致。
20.以上描述的仅是本发明的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本发明做出的改进和替换，属于本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种超导量子芯片空气桥的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：s01）、通过绘图软件绘制超导量子芯片空气桥设计版图，超导量子芯片空气桥包括桥梁和桥墩，桥墩位于桥梁两端并托起桥梁，桥梁中间凸起，超导量子芯片空气桥用于连接电势不平衡位置的两侧地，从而平衡两端电势；s02）、制备超导量子芯片空气桥，首先通过光刻定义桥撑的范围，桥撑位于桥梁中间凸起下方，用于成形桥梁的中间凸起，使用电子束蒸发蒸镀一层sio2作为桥撑，再使用光刻定义超导量子芯片空气桥的范围，使用电子束蒸发蒸镀al作为空气桥本体，最后通过hf气体剥离去掉底层桥撑，形成悬浮空气桥。2.根据权利要求1所述的超导量子芯片空气桥的制备方法，其特征在于：本方法适用于平衡传输线两端电势的空气桥和平衡交叉跨线两端电势的空气桥。3.根据权利要求2所述的超导量子芯片空气桥的制备方法，其特征在于：交叉跨线的水平传输线与竖直传输线之间有交叉，通过空气桥的方式使竖直方向的传输线从水平传输线上方跨越或者水平方向的传输线从竖直方向传输线上方跨越。4.根据权利要求1所述的超导量子芯片空气桥的制备方法，其特征在于：步骤s02）蒸镀sio2的厚度为1μm，蒸镀al的厚度为600nm。5.根据权利要求1所述的超导量子芯片空气桥的制备方法，其特征在于：桥墩宽度22μm，长度14μm，距离传输线4μm，桥梁宽度68μm，长度10μm，距离桥墩四周距离均为2μm。6.根据权利要求1所述的超导量子芯片空气桥的制备方法，其特征在于：通过klayout绘图软件绘制超导量子芯片空气桥设计版图。

技术总结
本发明公开一种超导量子芯片空气桥的制备方法，首先通过绘图软件绘制超导量子芯片空气桥设计版图，超导量子芯片空气桥包括桥梁和桥墩，桥墩位于桥梁两端并托起桥梁，桥梁中间凸起，超导量子芯片空气桥用于连接电势不平衡位置的两侧地，从而平衡两端电势。制备超导量子芯片空气桥，首先通过光刻和电子束蒸发蒸镀SiO2作为桥撑，再使用光刻和电子束蒸发蒸镀Al作为空气桥本体，最后通过HF气体剥离去掉底层桥撑，形成悬浮空气桥。本发明利用空气桥连接线路两侧地，不直接接触线路或谐振腔本身，引入的损耗较小，可以用于线路两端电势的平衡以及实现当量子芯片线路交叉时的无接触式跨线。及实现当量子芯片线路交叉时的无接触式跨线。及实现当量子芯片线路交叉时的无接触式跨线。


技术研发人员：齐在栋 刘幼航 王辉
受保护的技术使用者：浪潮集团有限公司
技术研发日：2022.05.11
技术公布日：2022/8/16