增强超导器件的封装的粘附层的制作方法

增强超导器件的封装的粘附层


背景技术：

1.本主题公开涉及一种包含一种或多种基于硫醇的化合物的粘附层，并且更具体地涉及一种可以增强量子处理器的一个或多个超导器件的金属氟化物封装的粘附层。
2.量子处理器可以包括多个超导量子位，这些超导量子位被连接到沉积在高阻性基板上的一个或多个超导谐振器。通过适当的器件结构和设计，量子位内的波函数的寿命已经提高到几百微秒，但是还没有实现波函数寿命的额外增加。波函数本身以大约5千兆赫(“ghz”)的射频(“rf”)振荡。在该频率下，在器件制造期间形成的氧化物内的rf光子的吸收以及在大气中的长期存在都会显著影响量子位的寿命。例如，在基板表面和/或超导谐振器线上形成的氧化层在rf范围内强烈吸收。
3.虽然可以通过蚀刻处理去除氧化物，但是氧化物的再生长可以在环境气氛中迅速发生。因此，可以实施该量子处理器的超导器件的进一步封装以抑制这些氧化物的发展并且减少rf吸收。在合适的条件下，沉积金属氟化物层，一种损耗角正切值比氧化物层的损耗角正切值小约1,000倍的材料，可以形成超导器件的坚固封装和/或防止进一步氧化。然而，在薄膜覆盖厚度，金属氟化物层可形成岛，其使量子处理器的一部分暴露。


技术实现要素：

4.以下给出了概述以提供对本发明的一个或多个实施例的基本理解。本概述不旨在标识关键或重要元素，或描绘特定实施例的任何范围或权利要求的任何范围。其唯一目的是以简化形式呈现构思，作为稍后呈现的更详细描述的序言。在本文所述的一个或多个实施方案中，描述了可以考虑增强量子处理器的一个或多个超导器件的金属氟化物封装的装置和/或方法。
5.根据一个实施例，提供了一种方法。该方法可以包括将粘附层沉积到包括在量子处理器内的超导谐振器和硅基板上。超导谐振器可以位于硅基板上。此外，所述粘附层包含具有硫醇官能团的化合物。这种方法的一个优点可以是增强该量子处理器表面对于金属氟化物涂层的粘附特性。
6.在一些示例中，该方法还可以包括通过蚀刻工艺从硅基板去除第一氧化物层。此外，该方法可包括通过选自包括退火工艺和蚀刻工艺的组的工艺从超导谐振器去除第二氧化物层。这种方法的优点可以是抑制在无氧化物超导器件上的粘附层的量子处理器沉积的表面上的氧化物的再生长。无氧化物在本文中可指基本上无氧化物。
7.根据一个实施例，提供了另一种方法。该方法可以包括将具有硫醇官能团的化合物沉积到硅基板的表面和超导谐振器的表面上。硅基板的表面和超导谐振器的表面可以是无氧化物的。这种方法的优点是可以利用硫醇官能团来促进与一个或多个金属氟化物层的粘附，以用于封装超导谐振器。
8.在一些示例中，化合物被包括在粘附层内，该粘附层促进金属氟化物涂层与选自由硅基板的表面和超导谐振器的表面组成的组的至少一个表面之间的粘附。这种方法的优点可以是能够实现金属氟化物涂层在硅基板和/或超导谐振器上的均匀分布。
9.根据一个实施例，提供了另一种方法。该方法可以包括：通过将具有硫醇官能团的化合物沉积到硅基板以及量子处理器的超导谐振器上，来制备量子处理器的表面以便与金属氟化物涂层粘附。这种方法的一个优点可以是由于至少抑制了该量子处理器内的一个或多个氧化物层而减少了该量子处理器对rf的吸收。
10.在一些实例中，制备该表面还可以包括将该化学化合物沉积到该量子处理器的量子位上。而且，该方法还可以包括通过蚀刻工艺从量子位去除第三氧化物层。这种方法的优点可以是通过一个或多个量子位与其他超导器件，如超导谐振器的结合的封装来促进rf吸收的减少。
11.根据一个实施例，提供了一种装置。该装置可以包括位于超导谐振器上的粘附层，该超导谐振器可以位于硅基板的表面上。超导谐振器和硅基板可以被包括在量子处理器内。此外，粘附层可以包含具有硫醇官能团的化合物。这种装置的一个优点可以是能够增强与一种或多种金属氟化物的粘附性，这种粘附性可以抑制由该量子处理器进行的rf吸收。
12.在一些示例中，该装置还可以包括封装超导谐振器的金属氟化物层。而且，粘附层位于金属氟化物层和超导谐振器之间。这种装置的一个优点可以是在该超导谐振器上的金属氟化物层的均匀涂覆，这样使得跨该量子处理器的rf吸收被减少。
13.根据一个实施例，提供了另一种装置。该装置可包括位于超导谐振器和金属氟化物层之间的粘附层。该超导谐振器可以被定位在量子处理器内的硅基板上。这种装置的一个优点是可以增强该金属氟化物与该量子处理器的表面之间的粘附力而不增加该金属氟化物涂层的所需厚度。
14.在一些实例中，所述化合物可以选自4-巯基苯甲酸、4-氨基苯硫酚和缩水甘油丙硫硫醇。此外，金属氟化物层可以包含选自氟化钙、氟化锂、氟化锰、氟化铁、氟化钴、氟化镍和氟化铜中的至少一种。这种装置的优点可以是利用粘附层的一个或多个硫醇官能团来与金属氟化物层化学地相互作用以增强与量子处理器的粘附。
附图说明
15.图1展示了根据在此描述的一个或多个实施方案的在一个第一制造阶段过程中的一个示例性的、非限制性的、金属氟化物封装的量子处理器的图。
16.图2展示了根据在此描述的一个或多个实施方案的在第二制造阶段过程中的一个示例性的、非限制性的、金属氟化物封装的量子处理器的图。
17.图3展示了根据在此描述的一个或多个实施方案的在第三制造阶段过程中的一个示例性的、非限制性的、金属氟化物封装的量子处理器的图。
18.图4展示了根据在此描述的一个或多个实施方案的在第四制造阶段过程中的一个示例性的、非限制性的、金属氟化物封装的量子处理器的图。
19.图5展示了根据在此描述的一个或多个实施方案的一个示例的、非限制性的、金属氟化物封装的量子处理器的图，该量子处理器包括一个粘附层，该粘附层可以增强金属氟化物涂层与该量子处理器的表面之间的粘附。
20.图6展示了根据在此描述的一个或多个实施方案的一个示例的、非限制性的、金属氟化物封装的量子处理器的示意图，该量子处理器包括一个粘附层，该粘附层可以增强金属氟化物涂层与该量子处理器的表面之间的粘附。
21.图7展示了根据在此描述的一个或多个实施方案的一个实例非限制性曲线图，该曲线图可以描绘在量子处理器的表面与金属氟化物涂层之间的增强的粘附特性，该增强的粘附特性可以通过一个或多个基于硫醇的粘附层来促进。
22.图8a示出了根据本文所述的一个或多个实施方式的示例性非限制性曲线图，其可以描绘对于五种不同封装条件作为处理的函数绘制的超导谐振器的综合铌核心强度级。
23.图8b示出了根据本文所述的一个或多个实施方式的示例性非限制性曲线图，其可以描绘以天然氧化物状态和/或金属氟化物封装为特征的超导谐振器的铌核心级。
24.图9a示出了根据本文所述的一个或多个实施例的示例性非限制性曲线图的图，该图可以描绘对于五种不同的封装条件作为处理的函数绘制的基板的综合硅核心级强度。
25.图9b示出了根据本文所述的一个或多个实施例的示例性非限制性曲线图的图示，该曲线图可描绘以自然氧化物态和/或金属氟化物封装为特征的基板的硅核心级。
26.图10展示了根据在此描述的一个或多个实施方案的一种示例性的、非限制性的方法的流程图，该方法可以协助制造一个或多个金属氟化物封装的量子处理器。
27.图11展示了根据在此描述的一个或多个实施方案的一种示例性的、非限制性的方法的流程图，该方法可以协助制造一个或多个金属氟化物封装的量子处理器。
28.图12展示了根据在此描述的一个或多个实施方案的一种示例性的、非限制性的方法的流程图，该方法可以协助制造一个或多个金属氟化物封装的量子处理器。
29.图13展示了根据在此描述的一个或多个实施方案的一种示例性的、非限制性的方法的流程图，该方法可以协助制造一个或多个金属氟化物封装的量子处理器。
具体实施方式
30.以下详细描述仅是说明性的，并且不旨在限制实施例和/或实施例的应用或使用。此外，并不意图受前面的背景技术或发明内容部分或具体实施方式部分中呈现的任何明示或暗示的信息的约束。
31.现在参考附图描述一个或多个实施例，其中相似的附图标记始终用于表示相似的元件。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对一个或多个实施例的更透彻理解。然而，在各种情况下，显然可在没有这些特定细节的情况下实践一个或多个实施例。
32.考虑到超导器件的金属氟化物封装的其它实施方式的问题；本公开可被实施以通过并入粘附层以增强金属氟化物涂层与一个或多个超导器件之间的粘附来产生对这些问题中的一个或多个的解决方案。有利地，本文所述的一个或多个实施方案可以增强一个或多个金属氟化物层对量子处理器的粘附。例如，可以将包括基于硫醇的化学化合物的一个或多个粘附层沉积在基板、超导谐振器和/或量子位的一个或多个无氧化物表面上，以便促进随后粘附到可以涂覆该基板、超导谐振器和/或量子位的一个或多个金属氟化物层上，从而封装该量子处理器。
33.如本文所述，术语“沉积工艺”和/或“沉积过程”可以指生长、涂覆、沉积和/或以其它方式将一种或多种第一材料转移到一种或多种第二材料上的任何工艺。示例性沉积工艺可以包括但不限于：物理气相沉积(“pvd”)、化学气相沉积(“cvd”)、电化学沉积(“ecd”)、原子层沉积(“ald”)、低压化学气相沉积(“lpcvd”)、等离子体增强化学气相沉积(“pecvd”)、
高密度等离子体化学气相沉积(“hdpcvd”)、次大气压化学气相沉积(“sacvd”)、快速热化学气相沉积(“rtcvd”)、原位自由基辅助沉积、高温氧化物沉积(“hto”)、低温氧化物沉积(“lto”)、有限反应处理cvd(“lrpcvd”)、超高真空化学气相沉积(“uhvcvd”)、金属有机化学气相沉积(“mocvd”)、物理气相沉积(“pvd”)、化学氧化、溅射、电镀、蒸发、旋涂、离子束沉积、电子束沉积、激光辅助沉积、化学溶液沉积、其组合和/或类似方法。
34.如本文所述，术语“蚀刻工艺”、“蚀刻过程”、“移除工艺”和/或“移除过程”可指从一个或多个第二材料移除一个或多个第一材料的任何工艺。示例性蚀刻和/或去除工艺可以包括但不限于：湿法蚀刻、干法蚀刻(例如，反应离子蚀刻(“rie”))、化学机械平坦化(“cmp”)、其组合等。
35.如本文所述，术语“超导”可以表征在超导临界温度或以下呈现超导特性的材料，诸如铝(例如，1.2开尔文的超导临界温度)或铌(例如，9.3开尔文的超导临界温度)。另外，本领域普通技术人员将认识到，其它超导体材料可以用于本文所述的各种实施方案中。
36.图1展示了根据在此描述的一个或多个实施方案的在第一制造阶段过程中的一个实例、非限制性量子处理器100的图。为了简洁，省略了在这里描述的其它实施例中采用的类似元件的重复描述。如图1所示，在制造的第一阶段期间，一个或多个超导谐振器102可以通过一个或多个沉积工艺沉积到硅基板104上。另外，在各种实施例中，一个或多个量子位可以沉积到硅基板104上。
37.一个或多个超导谐振器102可以延伸跨过硅基板104，连接一个或多个量子位。例如，该一个或多个超导谐振器102可以起到量子处理器100的传输线的作用。可以包括一种或多种超导材料的示例材料可以包括但不限于：铌(nb)、铝(al)、其合金、其组合等。一个或多个超导谐振器102可以具有大于或等于0.5纳米(nm)并且小于或等于1微米的示例性厚度(例如，沿着图1中所示的“y”方向)。在各种实施例中，一个或多个超导谐振器102和/或一个或多个量子位可以位于硅基板104的高阻硅上。在一些实施例中，硅基板104可以是绝缘体上硅(“soi”)或蓝宝石上硅(“sos”)晶片，其中一个或多个超导谐振器102和/或一个或多个量子位可以位于soi晶片的硅层上。
38.如图1所示，一个或多个天然氧化物层可以形成在硅基板104和/或超导谐振器102的一个或多个表面上。该一个或多个氧化物层可以由量子处理器100与周围环境之间的相互作用形成。例如，一个或多个第一氧化物层106可以形成在硅基板104的器件表面(例如，一个或多个超导谐振器102和/或量子位可以位于其上的表面)上。例如，一个或多个第一氧化物层106可以包括由硅基板104的硅与周围环境中的氧之间的相互作用形成的二氧化硅。一个或多个第一氧化物层106可具有大于或等于0.5nm且小于或等于10nm的示例性厚度(例如，沿图1中所示的“y”方向)。此外，一个或多个第二氧化物层108可以形成在一个或多个超导谐振器102的一个或多个侧面上。例如，其中一个或多个超导谐振器102包括铌，一个或多个第二氧化物层108可以包括：一氧化铌、二氧化铌、五氧化二铌、其组合和/或类似物。一个或多个第二氧化物层108可具有大于或等于0.5nm且小于或等于10nm(例如，5nm的厚度)的示例性厚度(例如，沿图1中所示的“y”方向)。
39.图2展示了根据在此描述的一个或多个实施方案的在第二制造阶段过程中的一个实例、非限制性量子处理器100的图。为了简洁，省略了在这里描述的其它实施例中采用的类似元件的重复描述。如图2所示，在第二制造阶段期间，可通过一个或多个蚀刻工艺从硅
基板104去除一个或多个第一氧化物层106。例如，可以从该硅基板104的器件表面上去除一个或多个二氧化硅层以限定该量子处理器100的一个或多个无氧化物表面202。
40.在一个或多个实施例中，在一个或多个蚀刻工艺中，可以使用氢氟酸(“hf”)或三氟乙酸(“tfa”)溶液从硅基板104去除一个或多个第一氧化物层106。例如，可以将该量子处理器100浸入一种包括10％hf的蚀刻溶液中持续一段时间，即，例如，大于或等于10秒并且小于或等于1分钟。所述一个或多个蚀刻工艺(例如，利用稀hf或tfa溶液)可去除所述一个或多个第一氧化物层106(例如，二氧化硅层)，其中氢可进一步终止于硅基板104的表面上，并抑制所述一个或多个第一氧化物层106再生长一段时间(例如，几分钟)。由此，一个或多个蚀刻工艺可以提供硅基板104的无氧化物表面202。
41.在一些实施例中，一个或多个第一氧化物层106可通过一个或多个退火工艺从硅基板104移除。例如，包括硅基板104的量子处理器100可以被加热到大于或等于250摄氏度(℃)且小于或等于480℃的温度。退火工艺可以去除一个或多个第一氧化物层106(例如，包括氧化硅)而不损坏量子处理器100的一个或多个超导谐振器102和/或量子位。另外，该退火过程可以去除从周围环境中沉积在量子处理器100上的水。
42.图3展示了根据在此描述的一个或多个实施方案的在第三制造阶段过程中的一个实例、非限制性量子处理器100的图。为了简洁，省略了在这里描述的其它实施例中采用的类似元件的重复描述。如图3所示，在第三制造阶段，一个或多个第二氧化物层108可以通过一个或多个蚀刻工艺和/或退火工艺从一个或多个超导谐振器102去除。例如，可以从该一个或多个超导谐振器102的一个或多个表面上去除一个或多个氧化铌层，以进一步限定该量子处理器100的一个或多个无氧化物表面202。
43.在一个或多个实施例中，一个或多个第二氧化物层108可以在去除一个或多个第一氧化物层106的相同蚀刻工艺期间被去除。例如，在蚀刻期间，通过可以去除一个或多个第一氧化物层106的稀释hf蚀刻溶液可以去除一个或多个第二氧化物层108。此外，蚀刻工艺可以在具有大约百万分之1的氧分压的氮气手套箱中执行，以便抑制一个或多个第二氧化物层108在一个或多个超导谐振器102上的再生长。在不同的实施方案中，该蚀刻过程可以进一步从量子处理器100的一个或多个量子位(例如，它们可以耦接到该一个或多个超导谐振器102上和/或定位在硅基板104上)去除一个或多个氧化物层(例如，氧化铌)。
44.在一个或多个实施例中，一个或多个第二氧化物层108可以通过退火工艺(例如，在可以去除一个或多个第一氧化物层106的蚀刻工艺之后执行)来去除。例如，在去除该一个或多个第一氧化物层106的蚀刻过程之后，可以将量子处理器100插入一个真空系统中，在该真空系统中可以防止该一个或多个第一氧化物层106的再生长。此外，量子处理器100可以在该真空系统内退火一段时间(例如，小于或等于1分钟的一段时间)。例如，包括一个或多个超导谐振器102的量子处理器100可以被加热到大于或等于250摄氏度(℃)且小于或等于480℃的温度。退火工艺可以去除一个或多个第二氧化物层108(例如，包括五氧化二铌)而不损坏一个或多个超导谐振器102和/或量子处理器100的量子位。另外，该退火过程可以去除从周围环境中沉积在量子处理器100上的水。
45.在不同的实施方案中，量子处理器100可以经受根据在此描述的实施方案的一种或多种蚀刻过程以及退火过程。例如，一个或多个第一氧化物层106可以通过一个或多个蚀刻和/或退火工艺被去除，该一个或多个蚀刻和/或退火工艺还可以去除一个或多个第二氧
化物层108。在另一示例中，一个或多个第一氧化物层106可以通过一个或多个蚀刻和/或退火工艺去除，其中一个或多个第二氧化物层108可以通过一个或多个其他蚀刻和/或退火工艺去除。作为该一个或多个蚀刻过程和/或退火过程的结果，量子处理器100的一个器件表面(例如，包括硅基板104、一个或多个超导谐振器102、和/或一个或多个量子位)可以呈现为一个无氧化物的表面202(例如，如图3所示)。
46.该一个或多个天然氧化物层(例如，第一氧化物层106和/或第二氧化物层108)可以强烈地吸收在5ghz的rf能量，这可以是量子处理器100的共振频率。一旦氧化层被去除，rf不再被氧化物吸收，并且一个或多个超导谐振器102的品质因数(“q”)可以增加；从而增加了量子处理器的100量子位波函数的弛豫时间(“t1”和/或“t2”)。
47.图4展示了根据在此描述的一个或多个实施方案的在第四制造阶段过程中的一个实例、非限制性量子处理器100的图。为了简洁，省略了在这里描述的其它实施例中采用的类似元件的重复描述。如图4所示，在第四制造阶段过程中，可以将一个或多个粘附层402沉积到量子处理器100的一个或多个无氧化物表面202上。
48.例如，一个或多个粘附层402可以沉积到硅基板104、一个或多个超导谐振器102和/或一个或多个量子位上。例如，该一个或多个粘附层402可以沉积在量子处理器100的表面上，在那里通过一个或多个蚀刻和/或退火工艺将多个氧化物层(例如，一个或多个第一氧化物层106和/或第二氧化物层108)去除了。在一个或多个实施例中，一个或多个粘附层402可以封装硅基板104上的一个或多个超导谐振器102和/或量子位。
49.在各种实施例中，一个或多个粘附层402可包括具有一个或多个硫醇官能团的一种或多种有机化合物。可以包含在一个或多个粘附层402内的示例性基于硫醇的化合物可以包括但不限于：4-巯基苯甲酸(“mba”)、4-氨基苯硫酚、缩水甘油丙硫硫醇、它们的组合等。一个或多个粘附层402的一种或多种基于硫醇的化合物可以包括一个硫醇端基，该硫醇端基可以粘附到量子处理器100的无氧化物表面202上。此外，在一个或多个实施方案中，在制造的第四阶段的沉积可以沉积有机硫醇基化合物的单层。一个或多个粘附层402可以防止量子处理器100的这些部件(例如，硅基板104、超导谐振器102、和/或量子位)的再氧化和/或增强有待沉积到量子处理器100上的一个或多个后续层的粘附。
50.图5展示了根据在此描述的一个或多个实施方案的在第五制造阶段过程中的一个实例、非限制性量子处理器100的图。为了简洁，省略了在这里描述的其它实施例中采用的类似元件的重复描述。如图5所示，在第五制造阶段期间，一个或多个金属氟化物层502可通过一个或多个沉积工艺沉积到一个或多个粘附层402上。
51.例如，一个或多个金属氟化物层502可通过热蒸发沉积到一个或多个粘附层402上。例如，一个或多个金属氟化物层502可一致地蒸发(例如，作为分子蒸发或升华)。在各种实施方案中，可在真空系统(例如，其中真空系统可防止一个或多个氧化物层的再生长)内通过一个或多个沉积工艺(例如，热蒸发)将一个或多个金属氟化物层502沉积到一个或多个粘附层402上。可包括一个或多个金属氟化物层502的示例性材料可包括但不限于：氟化钙、氟化锂、氟化锰、氟化铁、氟化钴、氟化镍、氟化铜、其组合和/或类似物。另外，一个或多个金属氟化物层502可具有大于或等于1纳米(nm)且小于或等于30nm的示例性厚度(例如，沿图5所示的“y”方向)。在各种实施例中，一个或多个金属氟化物层502可：封装一个或多个超导谐振器102、封装量子处理器100的一个或多个量子位、涂覆硅基板104的无氧化物表面
202、抑制一个或多个氧化物层(例如，一个或多个第一氧化物层106和/或第二氧化物层108)的再生长、减少由量子处理器100对rf的吸收(例如，通过一个或多个封装和/或涂覆)、和/或其组合。
52.在一个或多个实施方案中，一个或多个粘附层402可有利于实现一个或多个金属氟化物层502的连续或接近连续的涂覆。例如，量子处理器100的x射线光电子能谱，其中该一个或多个金属氟化物层502包括氟化钙，可以显示出在10nm的氟化钙之后硅2p核心级的几乎完全抑制，这可以指示一个或多个超导谐振器102的实质性覆盖。另外，x射线光电子能谱可描绘在利用一个或多个粘附层(例如，
[0053]“mba”)时铌3d核心含量显著降低，这可表明金属氟化物层502的表面覆盖率显著提高(例如，与不存在粘附层402的制造方法相比)。因此，一个或多个粘附层402可增强一个或多个金属氟化物层502对硅基板104的无氧化物表面202、一个或多个超导谐振器102和/或量子位的粘附。此外，该一个或多个粘附层402可以使一个或多个金属氟化物层502能够在量子处理器100上均匀地或基本上均匀地生长。
[0054]
在不同的实施方案中，该一个或多个金属氟化物层502的特征可以在于5ghz rf的吸收值，该吸收值比该量子处理器100固有的(例如，通过与周围环境的相互作用形成的)一个或多个氧化物层(例如，第一氧化物层106和/或第二氧化物层108)的吸收值弱达约1,000倍。另外，在一些实施方案中，该一个或多个金属氟化物层502(例如，如氟化钙)可以是不溶于水的、对大气气体是不可渗透的、和/或可以抵抗在围绕量子处理器100的周围环境中的氧化。由此，原生氧化物(例如，一个或多个第一氧化物层106和/或第二氧化物层108)的去除和一个或多个超导谐振器102(例如，利用一个或多个粘附层402和/或金属氟化物层502)的封装可以增加一个或多个超导谐振器102的品质因数和/或由此改善一个或多个量子位的操作。
[0055]
图6展示了根据在此描述的一个或多个实施方案的一个实例、非限制性量子处理器100的示意图，该图在制造的第五阶段中并且包括一个或多个超导量子位602。为了简洁，省略了在这里描述的其它实施例中采用的类似元件的重复描述。如图6所示，量子处理器100可以包括一个或多个超导量子位602，这些量子位可以包括一个或多个约瑟夫逊结，这些结被定位在硅基板104上和/或被可操作地连接到该一个或多个超导谐振器102。
[0056]
在不同的实施方案中，可以从该一个或多个超导量子位602中去除一种或多种氧化物(例如，通过在此描述的第二和/或第三制造阶段)，可以将该一个或多个粘附层402进一步沉积到该一个或多个超导量子位602上(例如，通过在此描述的第四制造阶段)，和/或可以将该一个或多个金属氟化物层502进一步沉积在该一个或多个超导量子位602上(例如，通过在此描述的第五制造阶段，如图6所示)。由此，该一个或多个粘附层402和/或金属氟化物层502可以进一步将该一个或多个超导量子位602包封在硅基板104上。
[0057]
图7展示了一个实例非限制性图表700的一个图表，该图表可以描绘根据在此描述的一个或多个实施方案实现一个或多个粘附层402以增强该一个或多个金属氟化物层502对该量子处理器100的无氧化物表面202的粘附的功效。为了简洁，省略了在这里描述的其它实施例中采用的类似元件的重复描述。如图7所示，第一线702可以表征一个金属氟化物封装的量子处理器，该量子处理器包括一个5nm厚的氟化钙层。同样如图7所示，第二线704可以表征该量子处理器100的一个实施方案，该实施方案具有10nm厚的封装，该封装包括氟
化钙和mba。
[0058]
曲线图700可以示出直接沉积在硅基板104上的氟化钙(例如5nm厚)和沉积在mba单层上的氟化钙(例如10nm厚)的比较。硅2p核心级在第一线702中可以是明显的，从而指示氟化钙涂层的不完全覆盖。相对照地，第二条线704表明mba单层的引入可以使硅2p核心级降低超过150倍。给定来自si 2p核心级的光电子的2nm平均自由程，对于氟化钙的均匀层，可以预期小的残留峰。曲线图700中描述的实验证据可以表明mba单层可以使氟化钙在硅基板104上(例如，均匀地)生长。
[0059]
图8a和/或图8b展示了示例性非限制性曲线图800和/或802的多个图，这些图可以进一步描绘根据在此描述的一个或多个实施方案实现一个或多个粘附层402以增强该一个或多个金属氟化物层502对该量子处理器100的无氧化物表面的粘附的功效。为了简洁，省略了在这里描述的其它实施例中采用的类似元件的重复描述。图8a描绘了对于五种不同条件作为处理的函数绘制的一个或多个超导谐振器102的综合铌核心级强度，示出了在氧化物去除和粘附层402(例如mba)沉积之后金属氟化物(例如氟化钙)覆盖的持续改进。图8b示出了来自具有其天然氧化物的一个或多个超导谐振器102的铌3d核心级(例如，由第三线804表示)以及随后的情况，其中氧化物已经被热去除并且超导谐振器102已经被5nm的氟化钙(例如，由第四线806表示)、10nm的氟化钙(例如，由第五线808表示)、5nm的氟化钙与mba(例如，由第六线810表示)和/或10nm的氟化钙与mba(例如，由第七线812表示)覆盖。
[0060]
图9a和/或图9b展示了示例性非限制性曲线图900和/或902的多个图，这些图可以进一步描绘根据在此描述的一个或多个实施方案实现一个或多个粘附层402以增强该一个或多个金属氟化物层502对该量子处理器100的无氧化物表面的粘附的功效。为了简洁，省略了在这里描述的其它实施例中采用的类似元件的重复描述。图9a示出了对于四种不同条件作为处理的函数绘制的硅基板104的综合硅核心级强度，示出了在氧化物去除和粘附层402(例如mba)沉积之后金属氟化物(例如氟化钙)覆盖的持续改进。图9b示出了来自具有其天然氧化物的硅基板104(例如，由第八线904表示)的硅2p核心级，以及氧化物已经被热去除并且硅基板已经被5nm的氟化钙覆盖(例如，由第九线906表示)、5nm的氟化钙与mba覆盖(例如，由第十线908表示)和/或10nm的氟化钙与mba覆盖(例如，由第十线910表示)的后续情况。
[0061]
图10展示了根据在此描述的一个或多个实施方案的一种示例性非限制性方法1000的流程图，该方法可以协助制造一个或多个量子处理器100，该量子处理器可以包括一个或多个粘附层402，这些粘附层可以协助一个或多个超导器件用金属氟化物进行封装。为了简洁，省略了在这里描述的其它实施例中采用的类似元件的重复描述。
[0062]
在1002处，方法1000可以包括将一个或多个超导谐振器102沉积到硅基板104上。如在此所描述的，该一个或多个超导谐振器102和/或该硅基板104可以被包括在量子处理器100内。此外，一个或多个超导量子位602(例如，包括一个或多个约瑟夫逊结)可以被定位在硅基板104上和/或被耦接到该一个或多个超导谐振器102。在不同的实施例中，该一个或多个超导谐振器102可以横穿硅基板104的连接一个或多个超导量子位602的器件表面。
[0063]
在1004处，方法1000可以包括将一个或多个粘附层402沉积到可以被包括在量子处理器100内的一个或多个超导谐振器102和/或硅基板104上，其中该一个或多个超导谐振器102可以被定位在硅基板104上，并且其中该一个或多个粘附层402可以包括具有硫醇官
能团的化合物。根据在此描述的不同实施方案，在其上沉积了该一个或多个粘附层402的量子处理器100的表面可以是无氧化物的(例如，无氧化物的表面202)。此外，该一个或多个粘附层402的一种或多种化合物可以包括一个或多个硫醇端基，这些硫醇端基可以粘附到量子处理器100的无氧化物表面202上。可以包含在一个或多个粘附层402内的示例性化合物可以包括但不限于：mba、4-氨基苯硫酚、缩水甘油苯硫酚、其组合等。
[0064]
在不同的实施方案中，该一个或多个粘附层402可以增强量子处理器100的一个或多个部件(例如，硅基板104、一个或多个超导谐振器102、和/或一个或多个超导量子位602)与一种金属氟化物涂层之间的粘附。例如，该金属氟化物涂层可以防止一种或多种氧化物在量子处理器100上再生长，和/或该一个或多个粘附层402可以使得该金属氟化物涂层能够在该量子处理器100上均匀或接近均匀地分布，如在此所描述的。
[0065]
图11展示了根据在此描述的一个或多个实施方案的一种示例性非限制性方法1100的流程图，该方法可以协助制造一个或多个量子处理器100，该量子处理器可以包括一个或多个粘附层402，这些粘附层可以协助一个或多个超导器件用金属氟化物进行封装。为了简洁，省略了在这里描述的其它实施例中采用的类似元件的重复描述。
[0066]
在1102，方法1100可以包括将一个或多个超导谐振器102沉积到硅基板104上。如在此所描述的，该一个或多个超导谐振器102和/或该硅基板104可以被包括在量子处理器100内。此外，一个或多个超导量子位602(例如，包括一个或多个约瑟夫逊结)可以被定位在硅基板104上和/或被耦接到该一个或多个超导谐振器102。在不同的实施例中，该一个或多个超导谐振器102可以横穿硅基板104的连接一个或多个超导量子位602的器件表面。例如，1102处的沉积可以根据本文所述的第一制造阶段来执行。
[0067]
在1104，方法1100可包括通过一个或多个蚀刻工艺从硅基板104去除一个或多个第一氧化物层106。例如，在1104去除一个或多个第一氧化物层106可以根据本文描述的第二制造阶段来执行。例如，一个或多个第一氧化物层106可以包括氧化硅和/或可以使用稀hf和/或tfa溶液去除。在一些实施例中，通过将量子处理器100加热到大于或等于250℃且小于或等于480℃的温度的退火工艺，可以去除一个或多个第一氧化物层106。该一个或多个第一氧化物层106的去除可以在量子处理器100上限定一个或多个无氧化物表面202。
[0068]
在1106，方法1100可以包括通过选自包括退火工艺和/或蚀刻工艺的组的工艺从一个或多个超导谐振器102去除一个或多个第二氧化物层108。例如，在1106处去除一个或多个第二氧化物层108可以根据本文所述的第三制造阶段来执行。例如，一个或多个第二氧化物层108可以包括一种或多种铌氧化物，并且可以通过可以将量子处理器100加热到大于或等于250℃且小于或等于480℃的温度的退火工艺去除。在方法1100的一个或多个实施例中，在1104和1106处去除氧化物层两者都可以通过单个蚀刻工艺和/或退火工艺来执行。一个或多个第二氧化物层108的去除可以进一步在量子处理器100上限定一个或多个无氧化物表面202。另外，在不同的实施方案中，可以从位于硅基板104上的一个或多个超导量子位602中去除(例如，通过一个或多个蚀刻过程和/或退火过程)氧化物层。
[0069]
在1108处，方法1100可以包括将一个或多个粘附层402沉积到可以被包括在量子处理器100内的一个或多个超导谐振器102和/或硅基板104上，其中该一个或多个超导谐振器102可以被定位在硅基板104上，并且其中该一个或多个粘附层402可以包括具有硫醇官能团的化合物。例如，1108处的沉积可以根据本文所述的第四制造阶段来执行。例如，量子
处理器100的表面可以是无氧化物的(例如，无氧化物的表面202)。此外，该一个或多个粘附层402的一种或多种化合物可以包括一个或多个硫醇端基，这些硫醇端基可以粘附到量子处理器100的无氧化物表面202上。可以包含在一个或多个粘附层402内的示例性化合物可以包括但不限于：mba、4-氨基苯硫酚、缩水甘油苯硫酚、其组合等。
[0070]
在1110，方法1100可以包括将一个或多个金属氟化物层502沉积到一个或多个粘附层402上以封装一个或多个超导谐振器102，其中一个或多个金属氟化物层502可以包括从由氟化钙、氟化锂、氟化锰、氟化铁、氟化钴、氟化镍和/或氟化铜组成的组中选择的至少一种成分。例如，1110处的沉积可根据本文所述的第五制造阶段来执行。例如，一个或多个金属氟化物层502可以覆盖量子处理器100的一个或多个无氧化物表面202；从而抑制一个或多个氧化物层的再生长并且减少了量子处理器100的rf吸收。
[0071]
图12展示了根据在此描述的一个或多个实施方案的一种示例性非限制性方法1200的流程图，该方法可以协助制造一个或多个量子处理器100，该量子处理器可以包括一个或多个粘附层402，这些粘附层可以协助一个或多个超导器件用金属氟化物进行封装。为了简洁，省略了在这里描述的其它实施例中采用的类似元件的重复描述。
[0072]
在1202处，方法1200可以包括将一个或多个超导谐振器102沉积到硅基板104上。如在此所描述的，该一个或多个超导谐振器102和/或该硅基板104可以被包括在量子处理器100内。此外，一个或多个超导量子位602(例如，包括一个或多个约瑟夫逊结)可以被定位在硅基板104上和/或被耦接到该一个或多个超导谐振器102。在不同的实施例中，该一个或多个超导谐振器102可以横穿硅基板104的连接一个或多个超导量子位602的器件表面。例如，1202处的沉积可以根据本文所述的第一制造阶段来执行。
[0073]
在1204处，方法1200可以包括将具有硫醇官能团的一种或多种化合物沉积到硅基板104的一个或多个表面上以及一个或多个超导谐振器102的一个或多个表面上，其中硅基板104的一个或多个表面和/或一个或多个超导谐振器102的一个或多个表面可以是无氧化物的。例如，1204处的沉积可根据本文所述的第二、第三和/或第四制造阶段来执行。例如，可以从硅基板104和/或一个或多个超导谐振器102去除一个或多个氧化物层(例如，第一氧化物层106和/或第二氧化物层108)以限定一个或多个无氧化物表面202。在各种实施例中，如本文所述，可通过一个或多个蚀刻工艺和/或退火工艺来执行氧化物层的移除。此外，该一个或多个粘附层402可以通过一种或多种沉积方法沉积到该一个或多个无氧化物的表面202上，其中该一种或多种化学化合物的硫醇端基可以粘附到该一个或多个无氧化物的表面202上和/或促进与随后沉积到量子处理器100上的一个或多个金属氟化物层的进一步粘附。
[0074]
在一个或多个实施例中，该一个或多个粘附层402可以增强量子处理器100的一个或多个部件(例如，硅基板104、一个或多个超导谐振器102、和/或一个或多个超导量子位602)与金属氟化物涂层之间的粘附。例如，该金属氟化物涂层可以防止一种或多种氧化物在量子处理器100上再生长，和/或该一个或多个粘附层402可以使得该金属氟化物涂层能够在该量子处理器100上均匀或接近均匀地分布，如在此所描述的。
[0075]
图13展示了根据在此描述的一个或多个实施方案的一种示例性非限制性方法1300的流程图，该方法可以协助制造一个或多个量子处理器100，该量子处理器可以包括一个或多个粘附层402，这些粘附层可以协助一个或多个超导器件用金属氟化物进行封装。为
了简洁，省略了在这里描述的其它实施例中采用的类似元件的重复描述。
[0076]
在1302处，方法1300可以包括将一个或多个超导谐振器102沉积到硅基板104上。如在此所描述的，该一个或多个超导谐振器102和/或该硅基板104可以被包括在量子处理器100内。此外，一个或多个超导量子位602(例如，包括一个或多个约瑟夫逊结)可以被定位在硅基板104上和/或被耦接到该一个或多个超导谐振器102。在不同的实施例中，该一个或多个超导谐振器102可以横穿硅基板104的连接一个或多个超导量子位602的器件表面。例如，1302处的沉积可以根据本文所述的第一制造阶段来执行。
[0077]
在1304，方法1300可以包括通过将具有硫醇官能团的化合物沉积到量子处理器100的硅基板104和/或超导谐振器102上，来制备量子处理器100的表面以便与金属氟化物涂层粘附。例如，1304处的制备可以根据本文描述的第二、第三和/或第四制造阶段来执行。例如，在不同的实施方案中，该化学化合物可以被包括在沉积在量子处理器100的无氧化物表面202上的一个或多个粘附层402内(例如，涂覆该量子处理器100的硅基板104、超导谐振器102、和/或超导量子位602的一个或多个部分)。此外，金属氟化物涂层可以沉积到一个或多个粘附层402上以保护和/或封装硅基板104上的一个或多个超导谐振器102和/或超导量子位602。在不同的实施方案中，该一个或多个粘附层402的一种或多种化合物可以增强在量子处理器100上的金属氟化物涂层的粘附和/或覆盖。
[0078]
在另一个实施例中，公开了一种方法。该方法包括将金属氟化物层沉积到包括在量子处理器内的超导谐振器和硅基板上，其中该超导谐振器被定位在该硅基板上，并且其中该金属氟化物层涂覆该超导谐振器。
[0079]
在一些这样的实施方案中，金属氟化物层可包括选自氟化钙、氟化锂、氟化锰、氟化铁、氟化钴、氟化镍和氟化铜的至少一种。
[0080]
在一些这样的实施方式中，该方法还可以包括在沉积金属氟化物层之前从硅基板和超导谐振器去除氧化物层。在一些这样的实施例中，该量子处理器可以进一步包括量子位，该量子位被定位在该硅基板上并且被耦接到该超导谐振器上。然后，去除所述氧化物层可以进一步包括在沉积所述金属氟化物层之前从所述量子位去除所述氧化物层。
[0081]
在一些这样的实施例中，该方法还可以包括通过蚀刻工艺从硅基板去除氧化物层，该蚀刻工艺进一步抑制氧化物层的再生长达一段时间。该蚀刻过程可以包括将该量子处理器浸入一种蚀刻剂溶液中，该蚀刻剂溶液包括选自由氢氟酸和三氟乙酸组成的组中的至少一种成分。该方法还可以包括通过选自包括退火工艺和蚀刻工艺的组中的至少一种工艺从超导谐振器去除第二氧化物层。退火工艺可在大于或等于250摄氏度且小于或等于480摄氏度的温度下执行。在一些这样的实施例中，超导谐振器可以包括铌，并且第二氧化物层可以包括从由一氧化铌、二氧化铌和五氧化二铌组成的组中选择的至少一种氧化物成分。在一些此类实施例中，金属氟化物层的特征可在于射频吸收值小于氧化物层的射频吸收值和第二氧化物层的射频吸收值。
[0082]
在另一个实施例中，公开了一种方法。该方法包括从量子处理器的表面去除氧化物层；以及用金属氟化物层涂覆位于硅基板上的超导谐振器以增强所述超导谐振器的品质因数，其中所述超导谐振器和所述硅基板形成所述量子处理器的表面。
[0083]
在一些这样的实施方案中，金属氟化物层可包括选自氟化钙、氟化锂、氟化锰、氟化铁、氟化钴、氟化镍和氟化铜的至少一种。
[0084]
在一些这样的实施例中，该方法还可以包括通过蚀刻工艺从硅基板去除氧化物层，该蚀刻工艺进一步抑制氧化物层的再生长达一段时间。在一些这样的实施例中，该方法可以进一步包括在该时间段内将该量子处理器插入到真空环境中以防止该氧化物层的再生长。在一些这样的实施例中，该方法还可以包括通过选自包括退火工艺和蚀刻工艺的组中的至少一种工艺从超导谐振器去除第二氧化物层。
[0085]
在另一个实施方案中，披露了一种量子处理器。该量子处理器包括包覆超导谐振器的金属氟化物层和硅基板表面，超导谐振器位于硅基板表面。金属氟化物层还可涂覆位于硅基板的表面上并耦接到超导谐振器的量子位。金属氟化物层可包括选自氟化钙、氟化锂、氟化锰、氟化铁、氟化钴、氟化镍和氟化铜中的至少一种。
[0086]
在一些实施例中，超导谐振器和硅基板的表面可以是无氧化物的。
[0087]
在一些实施方案中，金属氟化物层可具有大于或等于1纳米且小于或等于30纳米的厚度。
[0088]
此外，术语“或”旨在表示包含性的“或”而不是排他性的“或”。也就是说，除非另外指定，或者从上下文中清楚，否则“x采用a或b”旨在表示任何自然的包含性排列。也就是说，如果x使用a；x采用b；或者x采用a和b两者，则在任何前述实例下都满足“x采用a或b”。此外，除非另外指定或从上下文中清楚是指单数形式，否则如在本说明书和附图中使用的冠词“一”和“一个”一般应被解释为表示“一个或多个”。如本文所使用的，术语“示例”和/或“示例性的”用于表示用作示例、实例或说明。为了避免疑惑，本文公开的主题不受这些示例限制。此外，本文中描述为“示例”和/或“示例性”的任何方面或设计不一定被解释为比其它方面或设计优选或有利，也不意味着排除本领域普通技术人员已知的等效示例性结构和技术。
[0089]
当然，不可能为了描述本公开而描述组件、产品和/或方法的每个可想到的组合，但是本领域普通技术人员可以认识到，本公开的许多进一步的组合和置换是可能的。此外，就在详细描述、权利要求书、附录和附图中使用术语“包括”、“具有”、“拥有”等来说，这些术语旨在以与术语“包含”在权利要求书中用作过渡词时所解释的类似的方式为包含性的。已经出于说明的目的呈现了对各种实施例的描述，但是不旨在是穷举的或限于所公开的实施例。在不背离所描述的实施例的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。选择本文所使用的术语以最好地解释实施例的原理、实际应用或对市场上存在的技术改进，或使本领域的其他普通技术人员能够理解本文所公开的实施例。