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CN112038479B - 电感可调的超导量子器件及其制备方法 - Google Patents

电感可调的超导量子器件及其制备方法 Download PDF

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CN112038479B CN202010922048.3A CN202010922048A CN112038479B CN 112038479 B CN112038479 B CN 112038479B CN 202010922048 A CN202010922048 A CN 202010922048A CN 112038479 B CN112038479 B CN 112038479B
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Abstract

本发明提供一种电感可调的超导量子器件及其制备方法，器件包括：衬底、金属电阻层、第一绝缘层、第一超导薄膜层、第二绝缘层和第二超导薄膜层，第一超导薄膜层被刻蚀形成超导量子器件的环路和引线结构，第二超导薄膜层被刻蚀形成约瑟夫森结区、第三绝缘层、第三超导薄膜层，其厚度小于其穿透深度，其被刻蚀形成输入线圈、第四绝缘层，其形成有第二过孔，用于连接金属电阻层和引出约瑟夫森结的顶电极、第四超导薄膜层，其被刻蚀形成配线层、反馈线圈和引线管脚。本发明将超导体动态电感引入到超导量子器件输入电感设计中，有效解决了目前几何电感带来的分布电容大、集成度低、大电感不易实现、且环路电感Ls难减小等问题。

Description

电感可调的超导量子器件及其制备方法
技术领域
本发明属于半导体设计及制造领域，特别是涉及一种电感可调的超导量子器件及其制备方法。
背景技术
超导量子干涉器件(SQUID)是一种极灵敏的磁通传感器，可以检测任意能转换成磁通的微弱信号，自1960年代问世以来，经半个世纪发展，已经广泛应用于生物磁测量、地球物理探测、无损检测、天文观测以及放大电路系统等各种应用和研究领域。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，为了能同时保证大输入电感和简单的制备工艺，本发明了提供一种电感可调的超导量子器件及其制备方法，将超导体动态电感引入超导量子器件设计，在确保超导量子器件稳定工作和噪声性能前提下，有效解决目前几何电感无法较好实现大输入电感的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电感可调的超导量子器件的制备方法，所述制备方法包括步骤：提供衬底；于所述衬底上制备金属电阻层；于所述金属电阻层上制备第一绝缘层，在所述第一绝缘层上形成显露所述金属电阻层的第一过孔；在所述衬底上依次制备第一超导薄膜层、第二绝缘层和第二超导薄膜层，所述第一超导薄膜层还填充所述第一过孔以连接所述金属电阻层；对所述第二超导薄膜层的进行刻蚀处理，形成约瑟夫森结区；对所述第二绝缘层进行刻蚀处理以去除部分的所述第二绝缘层，保留所述约瑟夫森结区下方的所述第二绝缘层；对所述第一超导薄膜层进行刻蚀处理，形成超导量子器件的环路和引线结构；于所述第二超导薄膜层上沉积第三绝缘层，并对所述第三绝缘层进行平坦化处理；于所述第三绝缘层上沉积第三超导薄膜层，所述第三超导薄膜层的厚度小于其穿透深度，对所述第三超导薄膜层进行刻蚀处理，形成输入线圈；于所述第三超导薄膜层上沉积第四绝缘层，在所述第四绝缘层上形成第二过孔，所述第二过孔用于连接所述金属电阻层和引出所述约瑟夫森结的顶电极；于所述第四绝缘层上沉积第四超导薄膜层，对所述第四超导薄膜层进行刻蚀处理，形成配线层、反馈线圈和引线管脚。
可选地，所述第一超导薄膜层、第二超导薄膜层以及第四超导薄膜层的厚度大于其各自的穿透深度，所述第三超导薄膜层的厚度小于其穿透深度，以实现极大动态电感。
可选地，所述第一超导薄膜层、所述绝缘层和所述第二超导薄膜层构成的结构包括Nb/Al-AlOx/Nb结构、NbN/Al-AlOx/NbN结构或NbN/AlN/NbN结构中的任意一种。
可选地，所述刻蚀处理的工艺包括反应离子腐蚀工艺、离子束刻蚀工艺、剥离工艺及化学刻蚀工艺中的任意一种。
可选地，所述衬底包括Si/SiO2衬底、MgO衬底及Al2O3衬底中的任意一种；所述金属电阻层包括Mo层、TiPd层及TiAuPd层中的任意一种；所述第一绝缘层包括SiO2层、SiO层或MgO层中的任意一种；所述第三绝缘层包括SiO2层、SiO层或MgO层中的任意一种；所述第四绝缘层包括SiO2层、SiO层或MgO层中的任意一种。
可选地，采用化学机械抛光工艺对所述第三绝缘层进行平坦化处理，以保证所述第三超导薄膜层的沉积。
可选地，所述反馈线圈与所述输入线圈分别由所述第三超导薄膜层及所述第四超导薄膜层刻蚀形成，使其分别位于不同图层，以保证其不会相互干扰而影响所述超导量子器件的性能。
本发明还提供一种电感可调的超导量子器件，所述超导量子器件包括：衬底；金属电阻层，位于所述衬底上；第一绝缘层，位于所述金属电阻层上，且所述第一绝缘层形成有显露所述金属电阻层的第一过孔；依次层叠的第一超导薄膜层、第二绝缘层和第二超导薄膜层，所述第一超导薄膜层位于所述第一绝缘层上并填充所述第一过孔以连接所述金属电阻层，所述第一超导薄膜层被刻蚀形成超导量子器件的环路和引线结构，所述第二超导薄膜层被刻蚀形成约瑟夫森结区，所述绝缘层位于所述约瑟夫森结区与所述第一超导薄膜层之间；第三绝缘层，位于所述第二超导薄膜层上；第三超导薄膜层，位于所述第三绝缘层上，所述第三超导薄膜层的厚度小于其穿透深度，所述第三超导薄膜层被刻蚀形成输入线圈；第四绝缘层，位于所述第三超导薄膜层上，所述第四绝缘层上形成有第二过孔，所述第二过孔用于连接所述金属电阻层和引出所述约瑟夫森结的顶电极；第四超导薄膜层，位于所述第四绝缘层上，所述第四超导薄膜层被刻蚀形成配线层、反馈线圈和引线管脚。
可选地，所述第一超导薄膜层、第二超导薄膜层以及第四超导薄膜层的厚度大于其各自的穿透深度，所述第三超导薄膜层的厚度小于其穿透深度，以实现极大动态电感。
可选地，所述第一超导薄膜层、所述绝缘层和所述第二超导薄膜层构成的结构包括Nb/Al-AlOx/Nb结构、NbN/Al-AlOx/NbN结构或NbN/AlN/NbN结构中的任意一种。
可选地，所述衬底包括Si/SiO2衬底、MgO衬底及Al2O3衬底中的任意一种；所述金属电阻层包括Mo层、TiPd层及TiAuPd层中的任意一种；所述第一绝缘层包括SiO2层、SiO层或MgO层中的任意一种；所述第三绝缘层包括SiO2层、SiO层或MgO层中的任意一种；所述第四绝缘层包括SiO2层、SiO层或MgO层中的任意一种。
可选地，所述第三绝缘层具有平坦表面，所述第三超导薄膜层位于所述平坦表面上。
可选地，所述反馈线圈与所述输入线圈分别由所述第三超导薄膜层及所述第四超导薄膜层刻蚀形成，使其分别位于不同图层，以保证其不会相互干扰而影响所述超导量子器件的性能。
如上所述，本发明的电感可调的超导量子器件及其制备方法，具有以下有益效果：
本发明在掩膜版设计固定的情况下，通过控制超导薄膜厚度调节输入线圈动态电感值，从而实现不同输入电感Lin与耦合互感M，满足不同应用需求。
本发明为实现相同输入电感Lin和耦合互感M，通过引入动态电感的方法，可以减小超导量子器件(SQUID器件)环路几何电感Ls，从而改善超导量子器件的噪声性能。
本发明控制超导薄膜厚度远小于穿透深度λL，可获得极大动态电感，解决了目前超导量子器件应用所需要的大输入电感不易实现的问题。超导量子器件的动态电感设计方法，可以采用公式
Figure GDA0003420399310000031
计算与软件仿真(如indutEX)确定输入电感Lin和耦合互感M大小；而本发明采用化学机械研磨(CMP)的方式平坦绝缘层表面，从而实现输入电感超导薄膜厚度有效控制。
本发明将超导体动态电感引入到超导量子器件输入电感设计中，有效解决了目前几何电感带来的分布电容大、集成度低、大电感不易实现、且环路电感Ls难减小等问题，给超导量子器件设计提供了又一优化参数。
附图说明
图1～图10显示为本发明的电感可调的超导量子器件的制备方法各步骤所呈现的结构示意图，其中，图10显示为本发明的电感可调的超导量子器件的结构示意图。
元件标号说明
101 衬底
102 金属电阻层
103 第一绝缘层
104 第一过孔
105 第一超导薄膜层
106 第二绝缘层
107 第二超导薄膜层
108 约瑟夫森结区
109 第三绝缘层
110 第三超导薄膜层
111 第四绝缘层
112 第二过孔
113 第四超导薄膜层
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。
在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的电感可调的超导量子器件及其制备方法的设计思路包括：由超导薄膜构成的线圈是SQUID器件关键单元，决定了SQUID器件的输入电感Lin与耦合互感M。其线圈电感Lin的大小由几何电感Lm和动态电感Lk两部分组成，其中几何电感Lm由几何尺寸决定，而超导薄膜的动态电感与薄膜厚度相关，可以写成
Figure GDA0003420399310000051
其中λL表示超导体穿透深度，d表示超导体薄膜厚度。当超导薄膜厚度d大于其穿透深度λL时，输入电感Lin主要由几何电感Lm决定；当超导薄膜厚度d小于其穿透深度λL时，输入电感Lin主要由动态电感决定，且随着厚度d减小急剧增大。因此可以通过控制超导薄膜厚度来获取不同输入电感Lin与耦合互感M，从而实现电感可调的SQUID器件。这不仅在掩膜版设计固定情况下，实现电感可调的SQUID器件，满足不同应用需求；更重要是能够解决目前仅依靠几何电感Lm带来的分布电容大、集成度低、大电感不易实现、且环路电感Ls难缩小等问题。一种设计中，磁屏蔽系数βl和回滞系数βc均在1附近，此时SQUID器件的噪声能量可以写成
Figure GDA0003420399310000052
其中k表示玻尔兹曼常数，Ls表示环路电感，C表示电路电容(尺寸较小时，主要是约瑟夫森结(josephson)电容，尺寸较大时，分布电容占主导地位)。可以看出噪声能量随SQUID器件环路电感Ls增大而逐渐增大。因此，SQUID器件的设计要求尽量减小环路电感Ls以改善其噪声性能。在一种设计中，仅基于几何电感Lm，因此为了实现一定的输入电感Lin和耦合互感M，必须保证一定尺寸的SQUID器件环路电感Ls(一般～100pH)，很难进一步减小。引入动态电感设计后，可以缩小环路电感Ls，增大输入电感Lin，从而保证耦合互感M值满足要求，从而进一步改善SQUID器件的磁通噪声性能。
另一方面，控制超导薄膜厚度远小于穿透深度λL，可获得极大动态电感，解决了目前SQUID器件应用所需要的大输入电感不易实现的问题。对于大输入电感Lin和耦合互感M的应用需求来说，传统的几何电感几乎很难实现。不仅增大了器件尺寸，降低了芯片集成度；同时也引入极大分布电容，从而引入了低频谐振，使得SQUID器件噪声恶化甚至无法正常工作。目前常用的解决方法是通过外加电感，通过电感变换的方式来解决该问题，但这种方法将增加整个芯片的制备难度，同时也增大器件尺寸，降低了芯片集成度。为能同时保证大输入电感Lin和相当简单制备工艺，本申请将超导体动态电感引入SQUID器件设计，在确保芯片稳定工作和噪声性能前提下，有效解决了目前几何电感无法较好实现大输入电感的问题。
基于以上设计思路，如图1～图10所示，本实施例提供一种电感可调的超导量子器件的制备方法，所述制备方法包括步骤：
如图1所示，首先进行步骤1)，提供衬底101，于所述衬底101上制备金属电阻层102。
例如，所述衬底101可以为Si/SiO2衬底、MgO衬底及Al2O3衬底中的任意一种。所述金属电阻层102包括Mo层、TiPd层及TiAuPd层中的任意一种，在本实施例中，所述金属电阻层102为TiPd层。所述金属电阻层102可以通过溅射工艺及金属刻蚀工艺形成，或者通过金属剥离工艺(lift-off)形成。
如图2所示，然后进行步骤2)，于所述金属电阻层102上制备第一绝缘层103，在所述第一绝缘层103上形成显露所述金属电阻层102的第一过孔104。
例如，可以采用如化学气相沉积工艺等于所述金属电阻层102上制备第一绝缘层103，然后通过光刻工艺及刻蚀工艺在所述第一绝缘层103上形成显露所述金属电阻层102的第一过孔104。所述刻蚀工艺包括反应离子腐蚀工艺、离子束刻蚀工艺、剥离工艺及化学刻蚀工艺中的任意一种。
所述第一绝缘层103包括SiO2层、SiO层或MgO层中的任意一种。在本实施例中，所述第一绝缘层103为SiO2层。
如图3所示，接着进行步骤3)，在所述衬底101上依次制备第一超导薄膜层105、第二绝缘层106和第二超导薄膜层107，所述第一超导薄膜层105还填充所述第一过孔104以连接所述金属电阻层102。
例如，所述第一超导薄膜层105、所述绝缘层和所述第二超导薄膜层107构成的结构包括Nb/Al-AlOx/Nb结构、NbN/Al-AlOx/NbN结构或NbN/AlN/NbN结构中的任意一种。在本实施例中，所述第一超导薄膜层105、所述绝缘层和所述第二超导薄膜层107构成的结构选用为Nb/Al-AlOx/Nb结构。
如图4所示，然后进行步骤4)，采用光刻工艺及刻蚀工艺对所述第二超导薄膜层107的进行刻蚀处理，形成约瑟夫森结区108。
例如，所述刻蚀处理的工艺包括反应离子腐蚀工艺、离子束刻蚀工艺、剥离工艺及化学刻蚀工艺中的任意一种。
如图5所示，接着进行步骤5)采用光刻工艺及刻蚀工艺对所述第二绝缘层106进行刻蚀处理以去除部分的所述第二绝缘层106，保留所述约瑟夫森结区108下方的所述第二绝缘层106。
例如，所述刻蚀处理的工艺包括反应离子腐蚀工艺、离子束刻蚀工艺、剥离工艺及化学刻蚀工艺中的任意一种。
如图6所示，然后进行步骤6)，采用光刻工艺及刻蚀工艺对所述第一超导薄膜层105进行刻蚀处理，形成超导量子器件的环路和引线结构。
例如，所述刻蚀处理的工艺包括反应离子腐蚀工艺、离子束刻蚀工艺、剥离工艺及化学刻蚀工艺中的任意一种。
如图7所示，然后进行步骤7)，于所述第二超导薄膜层107上沉积第三绝缘层109，并对所述第三绝缘层109进行平坦化处理。
在本实施例中，采用化学机械抛光(CMP)工艺对所述第三绝缘层109进行处理，获得平坦表面，以保证第三超导薄膜层109的沉积。具有平坦化表面的第三绝缘层109可以实现后续制备的输入电感超导薄膜的厚度的有效控制。所述第三绝缘层109包括SiO2层、SiO层或MgO层中的任意一种。
如图8所示，接着进行步骤8)，于所述第三绝缘层109上沉积第三超导薄膜层110，所述第三超导薄膜层110的厚度小于其穿透深度，对所述第三超导薄膜层110进行刻蚀处理，形成输入线圈。
例如，所述刻蚀处理的工艺包括反应离子腐蚀工艺、离子束刻蚀工艺、剥离工艺及化学刻蚀工艺中的任意一种。
如图9所示，接着进行步骤9)，于所述第三超导薄膜层110上沉积第四绝缘层111，在所述第四绝缘层111上形成第二过孔112，所述第二过孔112用于连接所述金属电阻层102和引出所述约瑟夫森结的顶电极。
例如，形成第二过孔112的刻蚀处理的工艺包括反应离子腐蚀工艺、离子束刻蚀工艺、剥离工艺及化学刻蚀工艺中的任意一种。所述第四绝缘层111包括SiO2层、SiO层或MgO层中的任意一种。
如图10所示，最后进行步骤10)，于所述第四绝缘层111上沉积第四超导薄膜层113，对所述第四超导薄膜层113进行刻蚀处理，形成配线层、反馈线圈和引线管脚。
例如，所述刻蚀处理的工艺包括反应离子腐蚀工艺、离子束刻蚀工艺、剥离工艺及化学刻蚀工艺中的任意一种。
在本实施例中，所述第一超导薄膜层105、第二超导薄膜层107以及第四超导薄膜层113的厚度大于其各自的穿透深度，所述第三超导薄膜层110的厚度小于其穿透深度，以实现极大动态电感。所述第二绝缘层106厚度约几纳米，如3纳米～8纳米，由所需临界电流密度决定。
在本实施例中，所述反馈线圈与所述输入线圈分别由所述第三超导薄膜层110及所述第四超导薄膜层113刻蚀形成，使其分别位于不同图层，以保证其不会相互干扰而影响所述超导量子器件的性能。
本发明为实现相同输入电感Lin和耦合互感M，通过引入动态电感的方法，可以减小超导量子器件(SQUID器件)环路几何电感Ls，从而改善超导量子器件的噪声性能。
本发明控制超导薄膜厚度远小于穿透深度λL，可获得极大动态电感，解决了目前超导量子器件应用所需要的大输入电感不易实现的问题。
本发明将超导体动态电感引入到超导量子器件输入电感设计中，有效解决了目前几何电感带来的分布电容大、集成度低、大电感不易实现、且环路电感Ls难减小等问题，给超导量子器件设计提供了又一优化参数。
如图10所示，本实施例还提供一种电感可调的超导量子器件，所述超导量子器件包括：衬底101；金属电阻层102，位于所述衬底101上；第一绝缘层103，位于所述金属电阻层102上，且所述第一绝缘层103形成有显露所述金属电阻层102的第一过孔104；依次层叠的第一超导薄膜层105、第二绝缘层106和第二超导薄膜层107，所述第一超导薄膜层105位于所述第一绝缘层103上并填充所述第一过孔104以连接所述金属电阻层102，所述第一超导薄膜层105被刻蚀形成超导量子器件的环路和引线结构，所述第二超导薄膜层107被刻蚀形成约瑟夫森结区108，所述绝缘层位于所述约瑟夫森结区108与所述第一超导薄膜层105之间；第三绝缘层109，位于所述第二超导薄膜层107上；第三超导薄膜层110，位于所述第三绝缘层109上，所述第三超导薄膜层110的厚度小于其穿透深度，所述第三超导薄膜层110被刻蚀形成输入线圈；第四绝缘层111，位于所述第三超导薄膜层110上，所述第四绝缘层111上形成有第二过孔112，所述第二过孔112用于连接所述金属电阻层102和引出所述约瑟夫森结的顶电极；第四超导薄膜层113，位于所述第四绝缘层111上，所述第四超导薄膜层113被刻蚀形成配线层、反馈线圈和引线管脚。
所述第一超导薄膜层105、第二超导薄膜层107以及第四超导薄膜层113的厚度大于其各自的穿透深度，所述第三超导薄膜层110的厚度小于其穿透深度，以实现极大动态电感。所述第二绝缘层106厚度约几纳米，如3纳米～8纳米，由所需临界电流密度决定。
所述第一超导薄膜层105、所述绝缘层和所述第二超导薄膜层107构成的结构包括Nb/Al-AlOx/Nb结构、NbN/Al-AlOx/NbN结构或NbN/AlN/NbN结构中的任意一种。所述衬底101包括Si/SiO2衬底、MgO衬底及Al2O3衬底中的任意一种；所述金属电阻层102包括Mo层、TiPd层及TiAuPd层中的任意一种；所述第一绝缘层103包括SiO2层、SiO层或MgO层中的任意一种；所述第三绝缘层109包括SiO2层、SiO层或MgO层中的任意一种；所述第四绝缘层111包括SiO2层、SiO层或MgO层中的任意一种。
所述第三绝缘层109具有平坦表面，所述第三超导薄膜层110位于所述平坦表面上。
所述反馈线圈与所述输入线圈分别由所述第三超导薄膜层110及所述第四超导薄膜层113刻蚀形成，使其分别位于不同图层，以保证其不会相互干扰而影响所述超导量子器件的性能。
如上所述，本发明的电感可调的超导量子器件及其制备方法，具有以下有益效果：
本发明在掩膜版设计固定的情况下，通过控制超导薄膜厚度调节输入线圈动态电感值，从而实现不同输入电感Lin与耦合互感M，满足不同应用需求。
本发明为实现相同输入电感Lin和耦合互感M，通过引入动态电感的方法，可以减小超导量子器件(SQUID器件)环路几何电感Ls，从而改善超导量子器件的噪声性能。
本发明控制超导薄膜厚度远小于穿透深度λL，可获得极大动态电感，解决了目前超导量子器件应用所需要的大输入电感不易实现的问题。超导量子器件的动态电感设计方法，可以采用公式
Figure GDA0003420399310000091
计算与软件仿真(如indutEX)确定输入电感Lin和耦合互感M大小；而本发明采用化学机械研磨(CMP)的方式平坦绝缘层表面，从而实现输入电感超导薄膜厚度有效控制。
本发明将超导体动态电感引入到超导量子器件输入电感设计中，有效解决了目前几何电感带来的分布电容大、集成度低、大电感不易实现、且环路电感Ls难减小等问题，给超导量子器件设计提供了又一优化参数。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (13)

1.一种电感可调的超导量子器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：
提供衬底；
于所述衬底上制备金属电阻层；
于所述金属电阻层上制备第一绝缘层，在所述第一绝缘层上形成显露所述金属电阻层的第一过孔；
在所述衬底上依次制备第一超导薄膜层、第二绝缘层和第二超导薄膜层，所述第一超导薄膜层还填充所述第一过孔以连接所述金属电阻层；
对所述第二超导薄膜层的进行刻蚀处理，形成约瑟夫森结区；
对所述第二绝缘层进行刻蚀处理以去除部分的所述第二绝缘层，保留所述约瑟夫森结区下方的所述第二绝缘层；
对所述第一超导薄膜层进行刻蚀处理，形成超导量子器件的环路和引线结构；
于所述第二超导薄膜层上沉积第三绝缘层，并对所述第三绝缘层进行平坦化处理；
于所述第三绝缘层上沉积第三超导薄膜层，所述第三超导薄膜层的厚度小于其穿透深度，对所述第三超导薄膜层进行刻蚀处理，形成输入线圈；
于所述第三超导薄膜层上沉积第四绝缘层，在所述第四绝缘层上形成第二过孔，所述第二过孔用于连接所述金属电阻层和引出所述约瑟夫森结的顶电极；
于所述第四绝缘层上沉积第四超导薄膜层，对所述第四超导薄膜层进行刻蚀处理，形成配线层、反馈线圈和引线管脚。
2.根据权利要求1所述的电感可调的超导量子器件的制备方法，其特征在于：所述第一超导薄膜层、第二超导薄膜层以及第四超导薄膜层的厚度大于其各自的穿透深度，所述第三超导薄膜层的厚度小于其穿透深度。
3.根据权利要求1所述的电感可调的超导量子器件的制备方法，其特征在于：所述第一超导薄膜层、所述绝缘层和所述第二超导薄膜层构成的结构包括Nb/Al-AlOx/Nb结构、NbN/Al-AlOx/NbN结构或NbN/AlN/NbN结构中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的电感可调的超导量子器件的制备方法，其特征在于：所述刻蚀处理的工艺包括反应离子腐蚀工艺、离子束刻蚀工艺、剥离工艺及化学刻蚀工艺中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的电感可调的超导量子器件的制备方法，其特征在于：所述衬底包括Si/SiO2衬底、MgO衬底及Al2O3衬底中的任意一种；所述金属电阻层包括Mo层、TiPd层及TiAuPd层中的任意一种；所述第一绝缘层包括SiO2层、SiO层或MgO层中的任意一种；所述第三绝缘层包括SiO2层、SiO层或MgO层中的任意一种；所述第四绝缘层包括SiO2层、SiO层或MgO层中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的电感可调的超导量子器件的制备方法，其特征在于：采用化学机械抛光工艺对所述第三绝缘层进行平坦化处理，以保证所述第三超导薄膜层的沉积。
7.根据权利要求1所述的电感可调的超导量子器件的制备方法，其特征在于：所述反馈线圈与所述输入线圈分别由所述第三超导薄膜层及所述第四超导薄膜层刻蚀形成，使其分别位于不同图层，以保证其不会相互干扰而影响所述超导量子器件的性能。
8.一种电感可调的超导量子器件，其特征在于，包括：
衬底；
金属电阻层，位于所述衬底上；
第一绝缘层，位于所述金属电阻层上，且所述第一绝缘层形成有显露所述金属电阻层的第一过孔；
依次层叠的第一超导薄膜层、第二绝缘层和第二超导薄膜层，所述第一超导薄膜层位于所述第一绝缘层上并填充所述第一过孔以连接所述金属电阻层，所述第一超导薄膜层被刻蚀形成超导量子器件的环路和引线结构，所述第二超导薄膜层被刻蚀形成约瑟夫森结区，所述第二绝缘层位于所述约瑟夫森结区与所述第一超导薄膜层之间；
第三绝缘层，位于所述第二超导薄膜层上；
第三超导薄膜层，位于所述第三绝缘层上，所述第三超导薄膜层的厚度小于其穿透深度，所述第三超导薄膜层被刻蚀形成输入线圈；
第四绝缘层，位于所述第三超导薄膜层上，所述第四绝缘层上形成有第二过孔，所述第二过孔用于连接所述金属电阻层和引出所述约瑟夫森结的顶电极；
第四超导薄膜层，位于所述第四绝缘层上，所述第四超导薄膜层被刻蚀形成配线层、反馈线圈和引线管脚。
9.根据权利要求8所述的电感可调的超导量子器件，其特征在于：所述第一超导薄膜层、第二超导薄膜层以及第四超导薄膜层的厚度大于其各自的穿透深度，所述第三超导薄膜层的厚度小于其穿透深度。
10.根据权利要求8所述的电感可调的超导量子器件，其特征在于：所述第一超导薄膜层、所述绝缘层和所述第二超导薄膜层构成的结构包括Nb/Al-AlOx/Nb结构、NbN/Al-AlOx/NbN结构或NbN/AlN/NbN结构中的任意一种。
11.根据权利要求8所述的电感可调的超导量子器件，其特征在于：所述衬底包括Si/SiO2衬底、MgO衬底及Al2O3衬底中的任意一种；所述金属电阻层包括Mo层、TiPd层及TiAuPd层中的任意一种；所述第一绝缘层包括SiO2层、SiO层或MgO层中的任意一种；所述第三绝缘层包括SiO2层、SiO层或MgO层中的任意一种；所述第四绝缘层包括SiO2层、SiO层或MgO层中的任意一种。
12.根据权利要求8所述的电感可调的超导量子器件，其特征在于：所述第三绝缘层具有平坦表面，所述第三超导薄膜层位于所述平坦表面上。
13.根据权利要求8所述的电感可调的超导量子器件，其特征在于：所述反馈线圈与所述输入线圈分别由所述第三超导薄膜层及所述第四超导薄膜层刻蚀形成，使其分别位于不同图层，以保证其不会相互干扰而影响所述超导量子器件的性能。
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