超导量子芯片的测试和制备方法、测试结构及制备方法与流程

本发明适用于超导量子，尤其涉及一种超导量子芯片的测试和制备方法、测试结构及制备方法。

背景技术：

1、约瑟夫森结是超导量子比特的关键结构，关系着超导量子芯片乃至全固态的超导量子计算机的计算性能。为了保证超导量子芯片的性能，必须严格控制超导量子比特的频率参数，而约瑟夫森结室温电阻的表征是反应频率参数的重要手段，因此需要对约瑟夫森结的室温电阻进行准确测量。

2、目前超导量子芯片的电阻测量大多采用探针扎入器件两端引出的pad结构通电接触的方式来测量电阻，但是探针测试方式由于电流较大易损伤甚至击穿约瑟夫森结。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供了一种超导量子芯片的测试和制备方法、测试结构及制备方法，以解决现有检测过程易损伤约瑟夫森结的问题。

2、本申请提供一种超导量子芯片的测试方法，包括以下步骤：

3、提供超导量子芯片，所述超导量子芯片包括金属导电膜以及生长在金属导电膜上的若干约瑟夫森结；

4、将导电胶覆盖在所述超导量子芯片边缘四周或者局部的金属导电膜上，且导电胶与若干约瑟夫森结不接触；

5、通过测试设备对覆盖导电胶的超导量子芯片进行约瑟夫森结的电阻测试，所述测试设备为覆盖导电胶的超导量子芯片提供电压，测试设备的第一端与某个约瑟夫森结的结区上表面接触，且该端与该约瑟夫森结的结区电连接，测试设备的第二端与导电胶电连接。

6、另外，本申请还提出一种超导量子芯片的制备方法，包括上述的超导量子芯片的测试方法，测试完成后，利用除胶剂将导电胶去除得到超导量子芯片。

7、本发明的超导量子芯片的测试方法和制备方法与现有技术相比存在的有益效果是：本发明在测试前将超导量子芯片进行了导电化处理，实现了低电流，高精度测试，电流级别在pa甚至fa级别，解决了约瑟夫森结测试中易损坏或击穿结的问题，降低测试过程中的损伤，提高了产品良率及生产效率。同时如果导电胶四周覆盖，平衡了电学环境，避免了大规模超导量子比特芯片制备过程中全局约瑟夫森结测试不均匀的问题。

8、进一步地，导电胶覆盖超导量子芯片边缘四周或者局部的金属导电膜的过程包括：

9、提供金属垫片；

10、在金属垫片的上表面滴上导电胶；

11、将超导量子芯片的背面压在导电胶上，使得导电胶漫至超导量子芯片的正面并覆盖超导量子芯片边缘四周或者局部的金属导电膜。

12、进一步地，导电胶覆盖金属导电膜的宽度≥1mm。

13、进一步地，所述测试设备为原子力显微镜，原子力显微镜的第一端为导电探针，原子力显微镜的第二端为样品载台的通电磁吸点，通过测试偏压以及表面电流值确定约瑟夫森结的电阻。

14、进一步地，所述导电胶为银浆与光刻胶的混合液，银浆与光刻胶的质量比为1：1；或者导电胶的型号为ar-pc5090和ar-pc5091。

15、进一步地，还可以根据原子力显微镜输出的表面高度图、z轴传感图及振幅图判定约瑟夫森结的断路缺陷。

16、另外，本申请还提出一种超导量子芯片的测试结构，包括：

17、超导量子芯片，所述超导量子芯片包括金属导电膜以及生长在金属导电膜上的若干约瑟夫森结；

18、以及在所述超导量子芯片边缘四周或者局部的金属导电膜上覆盖的导电胶，所述导电胶与若干约瑟夫森结不接触；

19、其中，约瑟夫森结的结区上表面用于与测试设备的第一端接触，且该端与该约瑟夫森结的结区电连接；导电胶用于与测试设备的第二端电连接，测试设备为覆盖导电胶的超导量子芯片提供电压。

20、进一步地，还包括：金属垫片，金属垫片的上表面与覆盖有导电胶的超导量子芯片的背面通过导电胶固定。

21、另外，本申请还提出一种超导量子芯片的测试结构制备方法，包括以下步骤：

22、提供超导量子芯片，所述超导量子芯片包括金属导电膜以及生长在金属导电膜上的若干约瑟夫森结；

23、将导电胶覆盖在所述超导量子芯片边缘四周或者局部的金属导电膜上，且导电胶与若干约瑟夫森结不接触；

24、其中，约瑟夫森结的结区上表面用于与测试设备的第一端接触，且该端与该约瑟夫森结的结区电连接；导电胶用于与测试设备的第二端电连接，测试设备为覆盖导电胶的超导量子芯片提供电压。

技术特征：

1.一种超导量子芯片的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的超导量子芯片的测试方法，其特征在于，导电胶覆盖超导量子芯片边缘四周或者局部的金属导电膜的过程包括：

3.根据权利要求1或2所述的超导量子芯片的测试方法，其特征在于，导电胶覆盖金属导电膜的宽度≥1mm。

4.根据权利要求1所述的超导量子芯片的测试方法，其特征在于，所述测试设备为原子力显微镜，原子力显微镜的第一端为导电探针，原子力显微镜的第二端为样品载台的通电磁吸点，通过测试偏压以及表面电流值确定约瑟夫森结的电阻。

5.根据权利要求1所述的超导量子芯片的测试方法，其特征在于，所述导电胶为银浆与光刻胶的混合液，银浆与光刻胶的质量比为1：1；或者导电胶的型号为ar-pc5090和ar-pc5091。

6.根据权利要求4所述的超导量子芯片的测试方法，其特征在于，还可以根据原子力显微镜输出的表面高度图、z轴传感图及振幅图判定约瑟夫森结的断路缺陷。

7.一种超导量子芯片的测试结构，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的超导量子芯片的测试结构，其特征在于，还包括：

9.一种超导量子芯片的测试结构制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.一种超导量子芯片的制备方法，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一项所述的超导量子芯片的测试方法，测试完成后，利用除胶剂将导电胶去除得到超导量子芯片。

技术总结
本发明适用于超导量子技术领域，尤其涉及一种超导量子芯片的测试和制备方法、测试结构及制备方法。测试方法包括：提供超导量子芯片；将导电胶覆盖在超导量子芯片边缘四周或者局部的金属导电膜上，且导电胶与若干约瑟夫森结不接触；通过测试设备对覆盖导电胶的超导量子芯片进行约瑟夫森结的电阻测试，测试设备为覆盖导电胶的超导量子芯片提供电压，测试设备的第一端与某个约瑟夫森结的结区上表面接触，且该端与该约瑟夫森结的结区电连接，测试设备的第二端与导电胶电连接。本发明实现了低电流，高精度测试，电流级别在pA甚至fA级别，解决了约瑟夫森结测试中易损坏或击穿结的问题。

技术研发人员：刘玉琪,宿非凡,邓辉,严凯,张海斌,秦文斌,燕军祥
受保护的技术使用者：济南量子技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23