计量学报

作者：曹樾, 徐思思, 钟源, 李劲劲, 钟青, 曹文会, 蔡晋辉

关键词：电学计量,量子电压芯片,平坦化,回刻,终点探测,约瑟夫森结

基金：国家重点研发计划(2022YFF0608301)

在制造量子电压芯片时，使用二氧化硅薄膜作为层间介质层（IDL）可以实现约瑟夫森结的电气连接。通常二氧化硅是保形沉积的，后续的铌线层容易在直角台阶附近形成晶界裂纹。考虑到光刻和芯片高低温循环可靠性， 需要对IDL进行平坦化处理。相对其他平坦化方案，牺牲层回刻的方法工艺步骤简单，适用于小批量的研究工作。具体步骤为：在IDL上旋涂覆盖厚光刻胶层填充图形中的沟壑并形成平坦的界面；然后采用反应离子束刻蚀等速去除光刻胶和SiO2，整体上完全刻蚀到SiO2层后即可得到平坦的介质层表面，消除绝缘层台阶。其中光刻胶和SiO2的等速刻蚀通过调节氧气流量与射频功率来实现。在回刻过程中使用终点探测系统实时监控平坦化状态，根据反射光强变化曲线来判断刻蚀深度，并决定何时停止这一过程。采用以上方法成功在结区上方形成厚度适宜、表面平坦的介质层。将牺牲层回刻法应用于芯片的制备，得到了没有裂纹的铌线层。芯片具有良好的直流特性曲线，有效提升了芯片的高低温循环可靠性。

来源：2025年第1期

《计量学报》期刊编辑部

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