CN113675172B - 封装结构、封装结构的制作方法以及量子处理器 - Google Patents

封装结构、封装结构的制作方法以及量子处理器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种封装结构、封装结构的制作方法以及量子处理器。其中，该封装结构，包括：基底；共面波导，包括间隔设置在基底表面上的两个地线和信号线，信号线位于两个地线之间；空气悬梁桥，一端与一个地线连接，另一端与另一个地线连接，且空气悬梁桥与信号线的远离基底的表面之间具有间隔；至少一个补偿结构，至少一个补偿结构位于基底的表面上。本发明缓解了由于空气悬梁桥造成的介质损耗的技术问题。

Description

封装结构、封装结构的制作方法以及量子处理器
技术领域
本发明涉及量子芯片领域，具体而言，涉及一种封装结构、封装结构的制作方法以及量子处理器。
背景技术
在超导量子计算芯片领域，基于空气悬梁桥(Air bridge)的3D集成已经是超导封装结构的常规方案。现有技术中，大多借助于光刻胶热熔法和去胶工艺，在共面波导(Coplanar Waveguide,简称CPW)两端加工出拱桥形结构悬空的Air bridge，以此来连接两端的地线，从而实现封装结构的3D封装方案。
基于Air bridge的3D集成可以在平面型芯片上发展3D型布线结构，提高多量子比特的集成度。另外，还可以抑制CPW的高阶模与多比特间的信号串扰，提高器件信噪比。
但是，引入越多的Air bridge将会增加能量损耗，从而会显著降低CPW的Qi值，进而影响整个封装结构的性能。
经过理论与实验分析，确认损耗的来自于Air bridge表面附着的介质损耗。由于Air bridge在加工成形过程中不可避免的需要借助于光刻胶的热熔变形，这种光刻胶的热熔工艺将在Air bridge表面留下一层较难清除的介质层，因此，加工的Air bridge的介质损耗较高。
当前已知的技术，一般通过调节空气悬梁桥本身的高度、尺寸、工艺流程来降低其对CPW Qi的影响，但是，未发现其他的降低介质损耗以降低对Qi影响的方案。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种封装结构、封装结构的制作方法以及量子处理器，以至少缓解由于空气悬梁桥造成的介质损耗的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种封装结构，包括：基底；共面波导，包括间隔设置在基底表面上的两个地线和信号线，所述信号线位于所述两个地线之间；空气悬梁桥，一端与一个所述地线连接，另一端与另一个所述地线连接，且所述空气悬梁桥与所述信号线的远离所述基底的表面之间具有间隔；补偿结构，至少一个补偿结构，至少一个所述补偿结构位于所述基底的表面上。
可选地，至少一个所述补偿结构位于所述基底的表面上和所述共面波导的表面上。
可选地，至少一个所述补偿结构位于所述基底的表面上和所述空气悬梁桥的表面上。
可选地，至少一个所述补偿结构位于所述基底的表面上、所述共面波导的表面上以及所述空气悬梁桥的表面上。
可选地，所述补偿结构有多个，其中，至少一个所述补偿结构位于所述共面波导的表面上且不位于所述基底的表面上。
可选地，所述补偿结构有多个，其中，至少一个所述补偿结构位于所述共面波导的表面上和所述空气悬梁桥的表面上，且不位于所述基底的表面上。
可选地，所述补偿结构有多个，至少一个所述补偿结构仅位于所述空气悬梁桥的表面上。
可选地，所述补偿结构位于所述地线的侧壁上和/或所述信号线的侧壁上。
可选地，所述补偿结构位于所述地线和所述信号线之间的间隔中。
可选地，所述补偿结构的裸露表面为曲面。
可选地，所述补偿结构的裸露表面在预定方向上的截面形状为半椭圆形或半圆形，所述预定方向为所述封装结构的厚度方向。
可选地，所述补偿结构的材料包括超导材料。
可选地，所述补偿结构为中空结构。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种封装结构，包括：基底；共面波导，包括间隔设置在基底表面上的两个地线和信号线，所述信号线位于所述两个地线之间；空气悬梁桥，一端与一个所述地线连接，另一端与另一个所述地线连接，且所述空气悬梁桥与所述信号线的远离所述基底的表面之间具有间隔；至少一个补偿结构，至少一个所述补偿结构位于所述共面波导的表面上。
可选地，至少一个所述补偿结构位于所述共面波导的表面上和所述空气悬梁桥的表面上。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种封装结构，包括：基底；共面波导，包括间隔设置在基底表面上的两个地线和信号线，所述信号线位于所述两个地线之间；空气悬梁桥，一端与一个所述地线连接，另一端与另一个所述地线连接，且所述空气悬梁桥与所述信号线的远离所述基底的表面之间具有间隔；至少一个补偿结构，至少一个所述补偿结构位于所述空气悬梁桥的表面上。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种封装结构的制作方法，包括：提供基底；在所述基底的表面上形成共面波导、补偿结构和空气悬梁桥，形成任一种所述的封装结构，其中，所述共面波导包括间隔设置在所述基底的表面上的两个地线和信号线，所述信号线位于所述两个地线之间，所述空气悬梁桥的一端与一个所述地线连接，另一端与另一个所述地线连接，且所述空气悬梁桥与所述信号线的远离所述基底的表面之间具有间隔。
可选地，在所述基底的表面上形成共面波导、补偿结构和空气悬梁桥，包括：在所述基底的表面上形成所述共面波导和补偿结构；在所述共面波导的表面上形成所述空气悬梁桥。
可选地，在所述基底的表面上形成所述共面波导和补偿结构，包括：在所述基底的表面上设置波导材料层；在所述波导材料层的表面上设置第一光刻胶层；对所述第一光刻胶层和所述波导材料层进行至少一次刻蚀，形成所述共面波导和位于所述共面波导表面上的所述补偿结构。
可选地，对所述第一光刻胶层和所述波导材料层进行至少一次刻蚀，形成所述共面波导和位于所述共面波导表面上的所述补偿结构，包括：对所述第一光刻胶层和所述波导材料层进行一次刻蚀，形成两个所述地线、所述信号线以及位于所述地线和所述信号线之间的间隔中的所述补偿结构，所述补偿结构位于所述地线的侧壁上和/或所述信号线的侧壁上；去除剩余的所述第一光刻胶层。
可选地，在所述共面波导的表面上形成所述空气悬梁桥，包括：在所述补偿结构的裸露表面上、所述信号线的表面裸露上、所述信号线两侧的所述基底的裸露表面上以及各所述地线的部分裸露表面上形成牺牲结构，所述牺牲结构的远离所述基底的表面的最低位置高于所述共面波导的远离所述基底的表面；在所述牺牲结构的裸露表面上以及所述地线的部分裸露表面上形成所述空气悬梁桥；去除所述牺牲结构。
可选地，在所述补偿结构的裸露表面上、所述信号线的表面裸露上、所述信号线两侧的所述基底的裸露表面上以及各所述地线的部分裸露表面上形成牺牲结构，包括：在所述基底的裸露表面上、所述共面波导的裸露表面上以及所述补偿结构的裸露表面上形成预定结构部；刻蚀去除部分所述预定结构部，使得所述信号线的表面裸露、所述信号线两侧的所述基底表面裸露以及各所述地线的部分表面裸露，剩余的所述预定结构部形成预定通孔，所述预定通孔的远离所述基底一侧的开口宽度小于靠近所述基底一侧的开口宽度；在预定通孔内形成所述牺牲结构。
可选地，在所述牺牲结构的裸露表面上以及所述地线的部分裸露表面上形成所述空气悬梁桥，包括：刻蚀去除剩余的所述预定结构部；在所述牺牲结构的裸露表面上以及所述地线的部分裸露表面上形成所述空气悬梁桥。
可选地，在所述基底的裸露表面上、所述共面波导的裸露表面上以及所述补偿结构的裸露表面上形成预定结构部，包括：在所述基底的裸露表面上、所述共面波导的裸露表面上以及所述补偿结构的裸露表面上依次形成第一材料层和第二材料层，预定刻蚀剂对所述第一材料层的刻蚀速率为N，所述预定刻蚀剂对所述第二材料层的刻蚀速率为M，N>M，刻蚀去除部分所述预定结构部部，使得所述信号线的表面裸露、所述信号线两侧的所述基底表面裸露以及各所述地线的部分表面裸露，剩余的所述预定结构部部形成预定通孔，包括：采用电子束曝光形成所述第一材料层和所述第二材料层；采用所述预定刻蚀剂去除部分曝光后的所述第一材料层和部分所述第二材料层，形成所述预定通孔。
可选地，所述第一材料层为甲基丙烯酸甲酯层，所述第二材料层为聚甲基丙烯酸甲酯层，所述第一材料层的厚度在1μm～3μm之间，所述第二材料层的厚度在300nm～800nm之间。
可选地，在所述牺牲结构的裸露表面上以及所述地线的部分裸露表面上形成所述空气悬梁桥，包括：在所述牺牲结构两侧的所述地线上分别设置一个光刻胶部，各所述光刻胶部与所述牺牲结构之均间具有间隔；在所述光刻胶部的裸露表面上、所述地线的裸露表面上以及所述牺牲结构的裸露表面上设置空气悬梁桥材料；去除所述光刻胶部以及位于所述光刻胶部上的所述空气悬梁桥材料，剩余的所述空气悬梁桥材料形成所述空气悬梁桥。
可选地，所述补偿结构的不与所述基底、所述共面波导和/或所述空气悬梁桥接触的表面为曲面。
可选地，所述补偿结构的裸露表面为曲面。
可选地，所述补偿结构的裸露表面在预定方向上的截面形状为半椭圆形或半圆形，所述预定方向为所述封装结构的厚度方向。
可选地，所述补偿结构的材料包括超导材料。
可选地，所述牺牲结构的材料包括二氧化硅。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种量子处理器，包括封装结构，所述封装结构为任一种所述的封装结构或者任一种所述的制作方法制作得到的封装结构。
在本发明实施例中，上述的封装结构中，通过空气悬梁桥来实现多维量子比特的集成，然而当共面波导结构传输信号时，空气悬梁桥的引入相当于一个电容和/或电感结构，通常会从信号线上分担走一部分电磁场能量，这部分能量将直接接地从而引入不可避免的损耗；当信号传输到空气悬梁桥时，补偿结构将在信号线与地线之间产生较强的局域电磁场，这样减小从空气悬梁桥的表面上造成的电磁损失，即相比没有补偿结构的封装结构来说，该封装结构减小了能量的损耗，缓解了由空气悬梁桥引入的介质损耗问题，也减少了共面波导的内品质因子(Qi)的降低，该封装结构具有相对较好的性能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种封装结构的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的一种可选的封装结构的结构示意图；
图3(a)、图3(b)以及图3(c)分别是根据本发明实施例的三种可选的封装结构的局部结构示意图；
图4(a)、图4(b)以及图4(c)分别是对几种封装结构模拟得到的模拟结果示意图；
图4(d)、图4(e)分别为封装结构在COSMOL软件中的草绘图和3D图；
图4(f)、图4(g)分别为封装结构的电场强度模拟结果示意图；
图4(h)、图4(i)、图4(j)、图4(k)以及图4(l)分别是对几种封装结构的结构示意图；
图4(m)分别为图4(h)、图4(i)、图4(j)、图4(k)以及图4(l)的封装结构的模拟结果示意图；
图5是根据本发明实施例的一种可选的封装结构的制作方法的流程示意图；
图6至图19为根据本发明实施例的一种可选的封装结构的制作过程中的结构示意图。
10、基底；20、波导材料层；21、地线；22、信号线；30、第一光刻胶层；40、预定结构部；41、第一材料层；42、第二材料层；43、预定通孔；50、牺牲结构；60、第二光刻胶层；61、光刻胶部；70、空气悬梁桥材料；71、空气悬梁桥；80、补偿结构。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
根据本发明实施例，还提供了一种封装结构的实施例，如图1和图2所示，该封装结构包括：
基底10；
共面波导，包括间隔设置在基底10表面上的两个地线21和信号线22，上述信号线22位于上述两个地线21之间；
空气悬梁桥71，一端与一个上述地线21连接，另一端与另一个上述地线21连接，且上述空气悬梁桥71与上述信号线22的远离上述基底10的表面之间具有间隔；
至少一个补偿结构80，至少一个补偿结构80位于上述基底10的表面上，这里就是指接触地位于上述基底10的表面上。
上述的封装结构中，通过空气悬梁桥来实现多维量子比特的集成，然而当共面波导结构传输信号时，空气悬梁桥的引入相当于一个电容和/或电感结构，通常会从信号线上分担走一部分电磁场能量，这部分能量将直接接地从而引入不可避免的损耗；当信号传输到空气悬梁桥时，补偿结构将在信号线与地线之间产生较强的局域电磁场，这样减小从空气悬梁桥的表面上造成的电磁损失，即相比没有补偿结构的封装结构来说，该封装结构减小了能量的损耗，也减少了共面波导的内品质因子(Qi)的降低，该封装结构具有相对较好的性能。
并且，申请人通过COMSOL软件对不同的芯片做了电磁学仿真。具体模拟了三种不同的情况，第一种是CPW上没有Air bridge的，第二种是CPW上加有单个Air bridge的，第三种是CPW上加有单个Air bridge的，且在对应的中心位置添加有某种补偿结构80，具体结构如图1所示。模拟结果如图4(a)、图4(b)、图4(c)、图4(f)以及图4(g)所示，从结果分析来看，第一种情况CPW的品质因子Qi要明显大于后两种。第一种的CPW的品质因子可以达到2000000；第二种CPW的品质因子Qi下降到1000000；第三种CPW的品质因子Qi为1640000。从图4(f)中可以看出，在封装结构中添加Air bridge，使得Air bridge的表面感生较强的电场，这部分电场将直接连接地线，从地线中耗散，成为微波能量的一个耗散通道；从图4(g)可看出，添加了补偿结构后，电场的能量被较多的局域在信号线上，这部分能量还存在于信号线中，并未构成微波的耗散通道，另外也可以看到Air bridge上感生的能量也有较大降低。因此，从图4(f)和图4(g)也很明显能在电磁仿真中看到Air bridge上感生的电场，当Air bridge下方添加有补偿结构后，大多感生电场分布于信号传输线上，而避免感生到地线引起损耗。具体地，图4(f)示出了空气悬梁桥的表面上的电场分布，图4(g)示出了共面波导中的电场分布。本申请中的图4(d)还示出了COMSOL模型中增加有补偿结构的芯片(封装结构)的局部结构的草绘图，由于视角的关系，未能明显看到补偿结构，实际上图中的地线21实际上包括了补偿结构；图4(e)还示出了COMSOL模型中增加有补偿结构的芯片(封装结构)的3D图，该图中可明显看到对应的补偿结构80。另外，图4(a)、图4(b)以及图4(c)中还示出了拟合得到的外耦合系数QC以及共振中心频率F0。
实际上，当Air bridge加入后，一方面，会在原先的CPW上引入一个电容，可以在CPW中补偿一些容性或感性结构，抵消这个电容对已有共振频率的干扰。另一方面，电容结构将在高频信号传输过程中引入感生电场与损耗因子，除了引入新的工艺减小单个Airbridge的损耗因子外，还可以尽可能降低感生电场的强度，减小损耗。
需要说明的是，本申请的上述基底可以为现有技术中任何可行的基底，一般来说，是选择低介质损耗的材料，例如，可以为硅基底、锗基底、硅锗基底以及蓝宝石基底中的至少一种。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适材料形成的基底，当然，并不限于上述例举的几种。
需要说明的是，具体来说，上述的补偿结构位于上述基底的表面上包括以下几种情况：第一种情况，补偿结构仅仅接触地位于基底的表面上，由于，基底的裸露部分位于地线和信号线之间，所以，这种情况具体为，补偿结构位于地线和信号线之间的基底的表面上，且不与地线和信号线接触；第二种情况，该补偿结构接触地位于基底的表面上且同时接触地位于共面波导的表面上，这种情况中，实际就是补偿结构的一个表面与基底的表面接触，另一个表面与共面波导接触，当然，具体可以与共面波导的地线接触，也可以与信号线接触，还可以同时与地线和信号线接触；第三种情况，该补偿结构接触地位于基底的表面上且同时接触地位于空气悬梁桥的表面上，具体地，就是补偿结构的一个表面与地线和信号线之间的基底的表面接触，另一个表面与空气悬梁桥接触；具体补偿结构的设置位置可以根据工艺难易程度等实际情况来确定。
另外，还需要说明的是，封装结构中的补偿结构可以有一个，也可以有多个，本领域技术人员可以实际情况设置一个或者多个补偿结构，各个补偿结构的设置位置可以相同，也可以不同，具体设置位置参考上段的描述，此处就不再赘述了。
由于补偿结构设置在不同的位置上，对应的芯片的制作工艺的难以程度也不一样，为了进一步保证封装结构的制作工艺难度较低，制作效率较高，方便量产，可选地，至少一个上述补偿结构位于上述基底的表面上和上述共面波导的表面上，这样的补偿结构比较容易制作。该封装结构中，位于基底的表面上以及共面波导的表面上的补偿结构可以与上述位于基底的表面上的补偿结构为同一个补偿结构，也可以是不同的补偿结构，本领域技术人员可以根据实际情况来具体设置。
可选地，至少一个上述补偿结构位于上述基底的表面上、上述共面波导的表面上以及上述空气悬梁桥的表面上。即一个补偿结构同时接触地设置在这个结构的表面上，同样地，该补偿结构可以与上述的位于基底的表面上的补偿结构为同一个补偿结构，也可以为不同的补偿结构，当为不同的补偿结构时，该封装结构必然包括至少两个补偿结构。
另一种可选的封装结构中，上述补偿结构有多个，其中，至少一个上述补偿结构位于上述共面波导的表面上且不位于上述基底的表面上，这里也是指接触地位于上述共面波导的表面上，具体可以位于地线的表面上，也可以位于信号线的表面上，还可以同时位于地线和信号线的表面上，另外，该结封装构中还有至少一个补偿结构位于基底的表面上。
再一种可选的封装结构中，上述补偿结构有多个，其中，至少一个上述补偿结构同时位于上述共面波导的表面上和上述空气悬梁桥的表面上，且不位于上述基底的表面上。具体地，可以与共面波导的地线接触，也可以与信号线接触，还可以同时与地线和信号线接触。当然，该封装结构中还包括一个位于基底的表面上的一个补偿结构。
又一种可选的封装结构中，上述补偿结构有多个，至少一个上述补偿结构仅位于上述空气悬梁桥的表面上，即不位于共面波导的表面上和基底的表面上。当然，该封装结构中还包括一个位于基底的表面上的一个补偿结构。
还需要说明的是，本申请中的“位于上述基底的表面上”、“位于上述共面波导的表面上”以及“位于上述空气悬梁桥的表面上”均是指接触设置在对应的表面上。
另一种可选的方式中，如图1、图2以及图3所示，上述补偿结构80位于上述地线21的侧壁上和/或上述信号线22的侧壁上。这样在实际的制作过程中，补偿结构80和共面波导可以同步制作得到，进一步提高了封装结构的制作效率，且降低了封装结构的制作工艺难度。具体地，图1中仅有一个补偿结构80，且补偿结构80位于一个地线21的侧壁上；图2仅有一个补偿结构80，且补偿结构80也位于一个地线21的侧壁上；图3(a)中的封装结构中有两个补偿结构80，且这两个补偿结构80分别设置在一个地线21的侧壁上；图3(b)中的封装结构中有四个补偿结构80，且这四个补偿结构80中的两个分别设置在一个地线21的侧壁上，另外两个分别设置在信号线22的两个侧壁上；图3(c)中的封装结构中有两个补偿结构80，且这两个补偿结构80中的两个分别设置在一个地线21的侧壁上，且这两个补偿结构80的形状与图3(a)以及图3(b)中的补偿结构80的形状不同；当然，封装结构中补偿结构可以位于地线的侧壁上，但是不位于在信号线和地线之间。
为了进一步降低介质损耗，一种具体的方式中，如图1、图2以及图3(a)至图3(c)所示,上述补偿结构80位于上述地线21和上述信号线22之间的间隔中。
需要说明的是，本申请中的补偿结构的形状可以为任何可行的形状，例如，可以为立方体、半球体、半圆柱体、椭圆球体、圆柱体、棱柱体、多面体等等。以及其他的规则或者不规则的形状，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适形状的补偿结构。
在实际的应用过程中，可以通过软件模拟来确定对应的补偿结构的形状，一般先进行CPW模拟设计，具体地，先进性补偿结构定义，之后进行电磁场模拟和设计模块优化、最后进行模拟实验校准。在确定了补偿结构后，进行制备；最后，进行性质测量。下面以椭圆型补偿结构的实例，对通过电磁模拟&设计优化流程做了介绍。在设计过程，具体对于椭圆补偿结构80分别计算了有-100％，-50％，0，50％，100％五种补偿结构80的实施例,具体这五种结构分别如图4(h)、图4(i)、图4(g)、图4(k)以及图4(l)，并对比分析CPW结构品质因子的变化图，结果如图4(m)所示。结合补偿图形的补偿量与品质因子的变化，可以优化出不同的补偿结构80。
为了进一步避免电场的过度局域，从而进一步保证该补偿结构80具有较好的降低介质损耗的效果，一种可选的方式中，上述补偿结构80的裸露表面为曲面，如图1所示，即补偿结构80不与其他结构(基底10、共面波导和/或空气悬梁桥71等)接触的表面为曲面，具体可以为抛物面。
具体的一种方式中，上述补偿结构的裸露表面在预定方向上的截面形状为半椭圆形或半圆形，上述预定方向为上述封装结构的厚度方向。图1、图2以及图3(a)和图3(b)示出的补偿结构80的裸露表面在预定方向上的截面形状为半椭圆形。
本申请的补偿结构的材料包括超导材料，例如，可以包括Al、Nb、Ta、AlN以及TiN等。当然，并不限于这些超导材料，还可以为其他任何可行的超导材料。
还需要说明的是，本申请的波导材料以及空气悬梁桥材料均为超导材料，可以与补偿结构的材料相同，也可以不同。
本申请的波导材料层的厚度需要根据实际情况来确定，但是需要保证器件能够实现超导，具体地，在波导材料为Al时，波导材料层的厚度应该大于50nm。
需要说明的是，本申请的补偿结构可以为密实的实体结构，也可以为中空结构。本领域技术人员可以根据实际情况选择密实的实体结构，也可以为中空结构。
实施例2
根据本发明实施例，还提供了一种封装结构的实施例，如图1和图2所示，该封装结构包括：
基底10；
共面波导，包括间隔设置在基底10表面上的两个地线21和信号线22，上述信号线22位于上述两个地线21之间；
空气悬梁桥71，一端与一个上述地线21连接，另一端与另一个上述地线21连接，且上述空气悬梁桥71与上述信号线22的远离上述基底10的表面之间具有间隔；
至少一个补偿结构80，至少一个补偿结构80位于上述共面波导的表面上，这里就是指接触地位于上述共面波导的表面上。
上述的封装结构中，通过空气悬梁桥来实现多维量子比特的集成，然而当共面波导结构传输信号时，空气悬梁桥的引入相当于一个电容和/或电感结构，通常会从信号线上分担走一部分电磁场能量，这部分能量将直接接地从而引入不可避免的损耗；当信号传输到空气悬梁桥时，补偿结构将在信号线与地线之间产生较强的局域电磁场，这样减小从空气悬梁桥的表面上造成的电磁损失，即相比没有补偿结构的封装结构来说，该封装结构减小了能量的损耗，也减少了共面波导的内品质因子(Qi)的降低，该封装结构具有相对较好的性能。
并且，申请人通过COMSOL软件对不同的芯片做了电磁学仿真。具体模拟了三种不同的情况，第一种是CPW上没有Air bridge的，第二种是CPW上加有单个Air bridge的，第三种是CPW上加有单个Air bridge的，且在对应的中心位置添加有某种补偿结构80，具体结构如图1所示。模拟结果如图4(a)、图4(b)、图4(c)、图4(f)以及图4(g)所示，从结果分析来看，第一种情况CPW的品质因子Qi要明显大于后两种。第一种的CPW的品质因子可以达到2000000；第二种CPW的品质因子Qi下降到1000000；第三种CPW的品质因子Qi为1640000。从图4(f)中可以看出，在封装结构中添加Air bridge，使得Air bridge的表面感生较强的电场，这部分电场将直接连接地线，从地线中耗散，成为微波能量的一个耗散通道；从图4(g)可看出，添加了补偿结构后，电场的能量被较多的局域在信号线上，这部分能量还存在于信号线中，并未构成微波的耗散通道，另外也可以看到Air bridge上感生的能量也有较大降低。因此，从图4(f)和图4(g)也很明显能在电磁仿真中看到Air bridge上感生的电场，当Air bridge下方添加有补偿结构后，大多感生电场分布于信号传输线上，而避免感生到地线引起损耗。具体地，图4(f)示出了空气悬梁桥的表面上的电场分布，图4(g)示出了共面波导中的电场分布。本申请中的图4(d)还示出了COMSOL模型中增加有补偿结构的芯片(封装结构)的局部结构的草绘图，由于视角的关系，未能明显看到补偿结构，实际上图中的地线21实际上包括了补偿结构；图4(e)还示出了COMSOL模型中增加有补偿结构的芯片(封装结构)的3D图，该图中可明显看到对应的补偿结构80。另外，图4(a)、图4(b)以及图4(c)中还示出了拟合得到的外耦合系数QC以及共振中心频率F0。
实际上，当Air bridge加入后，一方面，会在原先的CPW上引入一个电容，可以在CPW中补偿一些容性或感性结构，抵消这个电容对已有共振频率的干扰。另一方面，电容结构将在高频信号传输过程中引入感生电场与损耗因子，除了引入新的工艺减小单个Airbridge的损耗因子外，还可以尽可能降低感生电场的强度，减小损耗。
需要说明的是，本申请的上述基底可以为现有技术中任何可行的基底，一般来说，是选择低介质损耗的材料，例如，可以为硅基底、锗基底、硅锗基底以及蓝宝石基底中的至少一种。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适材料形成的基底，当然，并不限于上述例举的几种。
需要说明的是，具体来说，上述的补偿结构位于上述共面波导的表面上包括以下几种情况：第一种情况，至少一个补偿结构仅仅接触地位于共面波导的表面上，具体可以位于地线的表面上，也可以位于信号线的表面上，还可以同时位于地线和信号线的表面上；第二种情况，补偿结构接触地位于基底的表面上且同时接触地位于共面波导的表面上，这种情况中，实际就是补偿结构的一个表面与基底的表面接触，另一个表面与共面波导接触，当然，具体可以与共面波导的地线接触，也可以与信号线接触，还可以同时与地线和信号线接触；第三种情况，该补偿结构接触地位于共面波导的表面上且同时接触地位于空气悬梁桥的表面上，具体可以与共面波导的地线接触，也可以与信号线接触，还可以同时与地线和信号线接触；第四种情况，该补偿结构接触地位于基底的表面上，也接触地位于共面波导上，且同时接触地位于空气悬梁桥的表面上。具体补偿结构的设置位置可以根据工艺难易程度等实际情况来确定。
另外，还需要说明的是，封装结构中的补偿结构可以有一个，也可以有多个，本领域技术人员可以实际情况设置一个或者多个补偿结构，各个补偿结构的设置位置参考上段的描述，此处就不再赘述了。
可选地，至少一个上述补偿结构位于上述共面波导的表面上和上述空气悬梁桥的表面上，该补偿结构可以与上述的位于共面波导的表面上的补偿结构为同一个补偿结构，也可以为不同的补偿结构，当为不同的补偿结构时，该封装结构必然包括至少两个补偿结构。
还需要说明的是，本申请中的“位于上述基底的表面上”、“位于上述共面波导的表面上”以及“位于上述空气悬梁桥的表面上”均是指接触设置在对应的表面上。
另一种可选的方式中，如图1、图2以及图3所示，上述补偿结构80位于上述地线21的侧壁上和/或上述信号线22的侧壁上。这样在实际的制作过程中，补偿结构80和共面波导可以同步制作得到，进一步提高了封装结构的制作效率，且降低了封装结构的制作工艺难度。具体地，图1中仅有一个补偿结构80，且补偿结构80位于一个地线21的侧壁上；图2仅有一个补偿结构80，且补偿结构80也位于一个地线21的侧壁上；图3(a)中的封装结构中有两个补偿结构80，且这两个补偿结构80分别设置在一个地线21的侧壁上；图3(b)中的封装结构中有四个补偿结构80，且这四个补偿结构80中的两个分别设置在一个地线21的侧壁上，另外两个分别设置在信号线22的两个侧壁上；图3(c)中的封装结构中有两个补偿结构80，且这两个补偿结构80中的两个分别设置在一个地线21的侧壁上，且这两个补偿结构80的形状与图3(a)以及图3(b)中的补偿结构80的形状不同；当然，封装结构中补偿结构可以位于地线的侧壁上，但是不位于在信号线和地线之间。
为了进一步降低介质损耗，一种具体的方式中，如图1、图2以及图3(a)至图3(c)所示,上述补偿结构80位于上述地线21和上述信号线22之间的间隔中。
需要说明的是，本申请中的补偿结构的形状可以为任何可行的形状，例如，可以为立方体、半球体、半圆柱体、椭圆球体、圆柱体、棱柱体、多面体等等。以及其他的规则或者不规则的形状，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适形状的补偿结构。
在实际的应用过程中，可以通过软件模拟来确定对应的补偿结构的形状，一般先进行CPW模拟设计，具体地，先进性补偿结构定义，之后进行电磁场模拟和设计模块优化、最后进行模拟实验校准。在确定了补偿结构后，进行制备；最后，进行性质测量。下面以椭圆型补偿结构的实例，对通过电磁模拟&设计优化流程做了介绍。在设计过程，具体对于椭圆补偿结构80分别计算了有-100％，-50％，0，50％，100％五种补偿结构80的实施例,具体这五种结构分别如图4(h)、图4(i)、图4(g)、图4(k)以及图4(l)，并对比分析CPW结构品质因子的变化图，结果如图4(m)所示。结合补偿图形的补偿量与品质因子的变化，可以优化出不同的补偿结构80。
为了进一步避免为了进一步避免电场的过度局域，从而进一步保证该补偿结构80具有较好的降低介质损耗的效果，一种可选的方式中，上述补偿结构80的裸露表面为曲面，如图1所示，即补偿结构80不与其他结构(基底10、共面波导和/或空气悬梁桥71等)接触的表面为曲面，具体可以为抛物面。
具体的一种方式中，上述补偿结构的裸露表面在预定方向上的截面形状为半椭圆形或半圆形，上述预定方向为上述封装结构的厚度方向。图1、图2以及图3(a)和图3(b)示出的补偿结构80的裸露表面在预定方向上的截面形状为半椭圆形。
本申请的补偿结构的材料包括超导材料，例如，可以包括Al、Nb、Ta、AlN以及TiN等。当然，并不限于这些超导材料，还可以为其他任何可行的超导材料。
还需要说明的是，本申请的波导材料以及空气悬梁桥材料均为超导材料，可以与补偿结构的材料相同，也可以不同。
申请的波导材料层的厚度需要根据实际情况来确定，但是需要保证器件能够实现超导，具体地，在波导材料为Al时，波导材料层的厚度应该大于50nm。
需要说明的是，本申请的补偿结构可以为密实的实体结构，也可以为中空结构。本领域技术人员可以根据实际情况选择密实的实体结构，也可以为中空结构。
实施例3
根据本发明实施例，还提供了一种封装结构的实施例，该封装结构包括：
基底；
共面波导，包括间隔设置在基底表面上的两个地线和信号线，上述信号线位于上述两个地线之间；
空气悬梁桥，一端与一个上述地线连接，另一端与另一个上述地线连接，且上述空气悬梁桥与上述信号线的远离上述基底的表面之间具有间隔；
至少一个补偿结构，至少一个补偿结构位于上述空气悬梁桥的表面上，这里就是指接触地位于上述空气悬梁桥的表面上。
上述的封装结构中，通过空气悬梁桥来实现多维量子比特的集成，然而当共面波导结构传输信号时，空气悬梁桥的引入相当于一个电容和/或电感结构，通常会从信号线上分担走一部分电磁场能量，这部分能量将直接接地从而引入不可避免的损耗；当信号传输到空气悬梁桥时，补偿结构将在信号线与地线之间产生较强的局域电磁场，这样减小从空气悬梁桥的表面上造成的电磁损失，即相比没有补偿结构的封装结构来说，该封装结构减小了能量的损耗，也减少了共面波导的内品质因子(Qi)的降低，该封装结构具有相对较好的性能。
并且，申请人通过COMSOL软件对不同的芯片做了电磁学仿真。具体模拟了三种不同的情况，第一种是CPW上没有Air bridge的，第二种是CPW上加有单个Air bridge的，第三种是CPW上加有单个Air bridge的，且在对应的中心位置添加有某种补偿结构80，具体结构如图1所示。模拟结果如图4(a)、图4(b)、图4(c)、图4(f)以及图4(g)所示，从结果分析来看，第一种情况CPW的品质因子Qi要明显大于后两种。第一种的CPW的品质因子可以达到2000000；第二种CPW的品质因子Qi下降到1000000；第三种CPW的品质因子Qi为1640000。从图4(f)中可以看出，在封装结构中添加Air bridge，使得Air bridge的表面感生较强的电场，这部分电场将直接连接地线，从地线中耗散，成为微波能量的一个耗散通道；从图4(g)可看出，添加了补偿结构后，电场的能量被较多的局域在信号线上，这部分能量还存在于信号线中，并未构成微波的耗散通道，另外也可以看到Air bridge上感生的能量也有较大降低。因此，从图4(f)和图4(g)也很明显能在电磁仿真中看到Air bridge上感生的电场，当Air bridge下方添加有补偿结构后，大多感生电场分布于信号传输线上，而避免感生到地线引起损耗。具体地，图4(f)示出了空气悬梁桥的表面上的电场分布，图4(g)示出了共面波导中的电场分布。本申请中的图4(d)还示出了COMSOL模型中增加有补偿结构的芯片(封装结构)的局部结构的草绘图，由于视角的关系，未能明显看到补偿结构，实际上图中的地线21实际上包括了补偿结构；图4(e)还示出了COMSOL模型中增加有补偿结构的芯片(封装结构)的3D图，该图中可明显看到对应的补偿结构80。另外，图4(a)、图4(b)以及图4(c)中还示出了拟合得到的外耦合系数QC以及共振中心频率F0。
实际上，当Air bridge加入后，一方面，会在原先的CPW上引入一个电容，可以在CPW中补偿一些容性或感性结构，抵消这个电容对已有共振频率的干扰。另一方面，电容结构将在高频信号传输过程中引入感生电场与损耗因子，除了引入新的工艺减小单个Airbridge的损耗因子外，还可以尽可能降低感生电场的强度，减小损耗。
需要说明的是，本申请的上述基底可以为现有技术中任何可行的基底，一般来说，是选择低介质损耗的材料，例如，可以为硅基底、锗基底、硅锗基底以及蓝宝石基底中的至少一种。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适材料形成的基底，当然，并不限于上述例举的几种。
需要说明的是，具体来说，上述的补偿结构位于上述空气悬梁桥的表面上包括以下几种情况：第一种情况，补偿结构仅仅接触地位于空气悬梁桥的表面上，，不与共面波导以及基底接触；第二种情况，该补偿结构接触地位于共面波导的表面上且同时接触地位于空气悬梁桥的表面上，具体可以与共面波导的地线接触，也可以与信号线接触，还可以同时与地线和信号线接触；第三种情况，该补偿结构接触地位于基底的表面上且同时接触地位于空气悬梁桥的表面上，具体地，就是补偿结构的一个表面与地线和信号线之间的基底的表面接触，另一个表面与空气悬梁桥接触；第四种情况，补偿结构接触地位于基底的表面上，也接触地位于共面波导上，且同时接触地位于空气悬梁桥的表面上。具体补偿结构的设置位置可以根据工艺难易程度等实际情况来确定。
另外，还需要说明的是，封装结构中的补偿结构可以有一个，也可以有多个，本领域技术人员可以实际情况设置一个或者多个补偿结构，各个补偿结构的设置位置参考上段的描述，此处就不再赘述了。
由于补偿结构设置在不同的位置上，对应的芯片的制作工艺的难以程度也不一样，为了进一步保证封装结构的制作工艺难度较低，制作效率较高，方便量产，可选地，至少一个上述补偿结构位于上述基底的表面上和上述共面波导的表面上，这样的补偿结构比较容易制作。该封装结构中，位于基底的表面上以及共面波导的表面上的补偿结构可以与上述位于基底的表面上的补偿结构为同一个补偿结构，也可以是不同的补偿结构，本领域技术人员可以根据实际情况来具体设置。
当然，本实施例中的除了位于空气悬梁桥的表面上的补偿结构，还可能包括其他的补偿结构，这些补偿结构中的各补偿结构可能位于基底的表面上和/或共面波导的表面上的补偿结构，具体可以参考上面的实施例1和实施例2，此处不再赘述。
还需要说明的是，本申请中的“位于上述基底的表面上”、“位于上述共面波导的表面上”以及“位于上述空气悬梁桥的表面上”均是指接触设置在对应的表面上。
另一种可选的方式中，如图1、图2以及图3所示，至少一个上述补偿结构80位于上述地线21的侧壁上和/或上述信号线22的侧壁上。这样在实际的制作过程中，补偿结构80和共面波导可以同步制作得到，进一步提高了封装结构的制作效率，且降低了封装结构的制作工艺难度。具体地，图1中仅有一个补偿结构80，且补偿结构80位于一个地线21的侧壁上；图2仅有一个补偿结构80，且补偿结构80也位于一个地线21的侧壁上；图3(a)中的封装结构中有两个补偿结构80，且这两个补偿结构80分别设置在一个地线21的侧壁上；图3(b)中的封装结构中有四个补偿结构80，且这四个补偿结构80中的两个分别设置在一个地线21的侧壁上，另外两个分别设置在信号线22的两个侧壁上；图3(c)中的封装结构中有两个补偿结构80，且这两个补偿结构80中的两个分别设置在一个地线21的侧壁上，且这两个补偿结构80的形状与图3(a)以及图3(b)中的补偿结构80的形状不同；当然，封装结构中补偿结构可以位于地线的侧壁上，但是不位于在信号线和地线之间。
为了进一步降低介质损耗，一种具体的方式中，如图1、图2以及图3(a)至图3(c)所示,至少一个上述补偿结构80位于上述地线21和上述信号线22之间的间隔中。
需要说明的是，本申请中的补偿结构的形状可以为任何可行的形状，例如，可以为立方体、半球体、半圆柱体、椭圆球体、圆柱体、棱柱体、多面体等等。以及其他的规则或者不规则的形状，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适形状的补偿结构。
在实际的应用过程中，可以通过软件模拟来确定对应的补偿结构的形状，一般先进行CPW模拟设计，具体地，先进性补偿结构定义，之后进行电磁场模拟和设计模块优化、最后进行模拟实验校准。在确定了补偿结构后，进行制备；最后，进行性质测量。下面以椭圆型补偿结构的实例，对通过电磁模拟&设计优化流程做了介绍。在设计过程，具体对于椭圆补偿结构80分别计算了有-100％，-50％，0，50％，100％五种补偿结构80的实施例,具体这五种结构分别如图4(h)、图4(i)、图4(g)、图4(k)以及图4(l)，并对比分析CPW结构品质因子的变化图，结果如图4(m)所示。结合补偿图形的补偿量与品质因子的变化，可以优化出不同的补偿结构80。
为了进一步避免为了进一步避免电场的过度局域，从而进一步保证该补偿结构80具有较好的降低介质损耗的效果，一种可选的方式中，上述补偿结构80的裸露表面为曲面，如图1所示，即补偿结构80不与其他结构(基底10、共面波导和/或空气悬梁桥71等)接触的表面为曲面，具体可以为抛物面。
具体的一种方式中，上述补偿结构的裸露表面在预定方向上的截面形状为半椭圆形或半圆形，上述预定方向为上述封装结构的厚度方向。图1、图2以及图3(a)和图3(b)示出的补偿结构80的裸露表面在预定方向上的截面形状为半椭圆形。
本申请的补偿结构的材料包括超导材料，例如，可以包括Al、Nb、Ta、AlN以及TiN等。当然，并不限于这些超导材料，还可以为其他任何可行的超导材料。
还需要说明的是，本申请的波导材料以及空气悬梁桥材料均为超导材料，可以与补偿结构的材料相同，也可以不同。
申请的波导材料层的厚度需要根据实际情况来确定，但是需要保证器件能够实现超导，具体地，在波导材料为Al时，波导材料层的厚度应该大于50nm。
需要说明的是，本申请的补偿结构可以为密实的实体结构，也可以为中空结构。本领域技术人员可以根据实际情况选择密实的实体结构，也可以为中空结构。
实施例4
根据本发明实施例，还提供了一种用于封装结构的制作方法，如图5所示，该方法包括：
步骤S101，提供基底10，如图6所示；
步骤S102，在上述基底10的表面上形成共面波导、补偿结构80和空气悬梁桥71，形成图2所示的封装结构，以形成上述实施例1至实施例3中的任意一种的封装结构，上述共面波导包括间隔设置在上述基底10的表面上的两个地线21和信号线22，上述信号线22位于上述两个地线21之间，上述补偿结构80位于上述基底10的表面上、上述共面波导的表面上和/或上述空气悬梁桥71的表面上，上述空气悬梁桥71的一端与一个上述地线21连接，另一端与另一个上述地线21连接，且上述空气悬梁桥71与上述信号线22的远离上述基底10的表面之间具有间隔。
上述的方法中，在上述基底的表面上、上述共面波导的表面上和/或上述空气悬梁桥的表面上形成补偿结构，当信号传输到空气悬梁桥时，该补偿结构将在信号线与地线之间产生较强的局域电磁场，这样减小从空气悬梁桥的表面上造成的电磁损失，即相比没有形成补偿结构的封装结构来说，该方法制作得到的封装结构减小了能量的损耗，也减少了共面波导的内品质因子的降低，该方法制作得到的封装结构具有相对较好的性能。
需要说明的是，本申请的上述基底可以为现有技术中任何可行的基底，一般来说，是选择低介质损耗的材料，例如，可以为硅基底、锗基底、硅锗基底以及蓝宝石基底中的至少一种。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适材料形成的基底，当然，并不限于上述例举的几种。
上述的补偿结构位于上述基底的表面上、上述共面波导的表面上和/或上述空气悬梁桥的表面上。需要说明的是，具体来说，包括以下几种情况：第一种情况，补偿结构仅仅接触地位于基底的表面上，由于，基底的裸露部分位于地线和信号线之间，所以，这种情况具体为，补偿结构位于地线和信号线之间的基底的表面上，且不与地线和信号线接触；第二种情况，补偿结构仅仅接触地位于共面波导的表面上，具体可以位于地线的表面上，也可以位于信号线的表面上，还可以同时位于地线和信号线的表面上；第三种情况，补偿结构仅仅接触地位于空气悬梁桥的表面上，不与共面波导以及基底接触；第四种情况，补偿结构接触地位于基底的表面上且同时接触地位于共面波导的表面上，这种情况中，实际就是补偿结构的一个表面与基底的表面接触，另一个表面与共面波导接触，当然，具体可以与共面波导的地线接触，也可以与信号线接触，还可以同时与地线和信号线接触；第五种情况，补偿结构接触地位于基底的表面上且同时接触地位于空气悬梁桥的表面上，具体地，就是补偿结构的一个表面与地线和信号线之间的基底的表面接触，另一个表面与空气悬梁桥接触；第六种情况，补偿结构接触地位于共面波导的表面上且同时接触地位于空气悬梁桥的表面上，具体可以与共面波导的地线接触，也可以与信号线接触，还可以同时与地线和信号线接触；第七种情况，补偿结构接触地位于基底的表面上，也接触地位于共面波导的表面上，且同时接触地位于空气悬梁桥的表面上。具体补偿结构的设置位置可以根据工艺难易程度等实际情况来确定。
另外，还需要说明的是，封装结构中的补偿结构可以有一个，也可以有多个，本领域技术人员可以实际情况设置一个或者多个补偿结构，各个补偿结构的设置可以相同，也可以不同，具***置可以参考上段的描述，此处就不再赘述了。
一种可选的方式中，为了降低该制作方法的难度，在上述基底10上形成共面波导、补偿结构80和空气悬梁桥71，包括：在上述基底10上形成上述共面波导和补偿结构80，如图11所示；在上述共面波导的表面上形成上述空气悬梁桥71，形成图2所示的结构。即该方式中，同步形成共面波导和补偿结构80，制作过程更加简单高效。
具体地，在上述基底10上形成上述共面波导和补偿结构80，包括：在上述基底10的表面上设置波导材料层20，形成如图7所示的结构；在上述波导材料层20的表面上设置第一光刻胶层30，形成如图8所示的结构；对上述第一光刻胶层30和上述波导材料层20进行至少一次刻蚀，形成如图11所示的上述共面波导和位于上述共面波导表面上的上述补偿结构80。
更为简单的一种方式中，对上述第一光刻胶层30和上述波导材料层20进行至少一次刻蚀，形成上述共面波导和位于上述共面波导表面上的上述补偿结构80，包括：对上述第一光刻胶层30和上述波导材料层20进行一次刻蚀，形成两个上述地线21、上述信号线22以及位于上述地线21和上述信号线22之间的间隔中的上述补偿结构80，如图10所示，图9为刻蚀去除部分第一光刻胶层30后形成的结构，该刻蚀过程包括曝光、显影以及后续的刻蚀波导材料的过程，具体地，刻蚀波导材料可以选用犯法刻蚀或者湿法刻蚀，干法刻蚀可以采用RIE反应等离子体刻蚀或ICP电感耦合等离子体刻蚀；去除剩余的上述第一光刻胶层30，上述补偿结构80位于上述地线21的侧壁上和/或上述信号线22的侧壁上，图11所示的结构中，补偿结构80位于地线21的侧壁上且基底10的表面上。
需要说明的是，本申请的图2、图10至图19所示的结构中，由于补偿结构80的材料和共面波导的材料相同，所以这些截面图中未能区分共面波导和补偿结构80，为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解该结构中的补偿结构80的位置，图11中用虚线划分了地线21和补偿结构80。
为了尽量避免通过刻蚀形成空气悬梁桥71，从而尽可能减少了光刻胶引起的介质损耗。一种具体的方式中，在上述共面波导的表面上形成上述空气悬梁桥71，包括：在上述补偿结构80的裸露表面上、上述信号线22的表面裸露上、上述信号线22两侧的上述基底10的裸露表面上以及各上述地线21的部分裸露表面上形成如图15所示的牺牲结构50，上述牺牲结构50的远离上述基底10的表面的最低位置高于上述共面波导的远离上述基底10的表面；在上述牺牲结构50的裸露表面上以及上述地线21的部分裸露表面上形成上述空气悬梁桥71，如图19所示；去除上述牺牲结构50，形成图2所示的结构。
上述的去除牺牲结构的方法不同于常规的刻蚀，一般来说，需要采用蒸汽释放掉牺牲结构，在牺牲结构的材料为二氧化硅的情况下，采用氢氟酸蒸汽释放掉牺牲结构。
具体地，形成上述牺牲结构50的具体方法可以包括：在上述基底10的裸露表面上、上述共面波导的裸露表面上以及上述补偿结构80的裸露表面上形成预定结构部40，如图12所示；刻蚀去除部分上述预定结构部40，使得上述信号线22的表面裸露、上述信号线22两侧的上述基底10表面裸露以及各上述地线21的部分表面裸露，剩余的上述预定结构部40形成图13所示的预定通孔43，上述预定通孔43的远离上述基底10一侧的开口宽度小于靠近上述基底10一侧的开口宽度；在预定通孔43内形成上述牺牲结构50。
由于制作过程中引入了预定结构，所以在上述牺牲结构50的裸露表面上以及上述地线21的部分裸露表面上形成上述空气悬梁桥71，包括：刻蚀去除剩余的上述预定结构部40，如图15所示；在上述牺牲结构50的裸露表面上以及上述地线21的部分裸露表面上形成上述空气悬梁桥71，如图18所示。
为了进一步简化工艺，一种具体的方式中，在上述基底10的裸露表面上、上述共面波导的裸露表面上以及上述补偿结构80的裸露表面上形成预定结构部40，包括：在上述基底10的裸露表面上、上述共面波导的裸露表面上以及上述补偿结构80的裸露表面上依次形成第一材料层41和第二材料层42，预定刻蚀剂对上述第一材料层41的刻蚀速率为N，上述预定刻蚀剂对上述第二材料层42的刻蚀速率为M，N>M。刻蚀去除部分上述预定结构部40，使得上述信号线22的表面裸露、上述信号线22两侧的上述基底10表面裸露以及各上述地线21的部分表面裸露，剩余的上述预定结构部40形成预定通孔43，包括：采用电子束曝光形成上述第一材料层41和上述第二材料层42；采用上述预定刻蚀剂去除部分曝光后的上述第一材料层41和部分上述第二材料层42，形成上述预定通孔43，由于预定刻蚀剂对第一材料层41的刻蚀速率相对较大，对第二材料层42的刻蚀速率相对较小，因此，相同的刻蚀时间内，刻蚀去除的第一材料层41的材料必然多于第二材料层42的材料，这样就可以形成图13所示的下面开口大，上面开口小的预定通孔43。该方法中设置第一材料层41以及第二材料层42形成预定结构部40，并且后续采用一次电子束曝光，采用一次显影就可以形成预定通孔43。这种工艺方法中只需要一次电子束曝光即可实现图形定义，由于电子束曝光的显影液不是碱性显影液，不会腐蚀对共面波导，因此，也无需在共面波导的表面上方设置一个保护层，这样也省去了去除保护层的步骤。因此，该工艺较简单，能够提升封装结构的生产良率。
本申请的上述第一材料层和第二材料层可以选自现有技术中的任何满足上述要求的材料，当然，基底的材料、共面波导材料以及补偿结构的材料在预定刻蚀剂中的刻蚀速率远小于第一材料层和第二材料层的，从而保证在刻蚀第一材料层和第二材料层的同时，基底的材料、共面波导材料以及补偿结构的材料不被刻蚀去除。
本申请的一种具体的实施例中，上述第一材料层为甲基丙烯酸甲酯层(MMA层)，上述第二材料层为聚甲基丙烯酸甲酯层(PMMA层)，对应地，预定刻蚀剂为显影液，上述第一材料层的厚度在1μm～3μm之间，上述第二材料层的厚度在300nm～800nm之间。
为了简化工艺，一种具体的方式中，在上述牺牲结构50的裸露表面上以及上述地线21的部分裸露表面上形成上述空气悬梁桥71，包括：在上述牺牲结构50两侧的上述地线21上分别设置一个光刻胶部61，形成如图17所示的结构，各上述光刻胶部61与上述牺牲结构50之均间具有间隔；在上述光刻胶部61的裸露表面上、上述地线21的裸露表面上以及上述牺牲结构50的裸露表面上设置空气悬梁桥材料70，形成如图18所示的结构；去除上述光刻胶部61以及位于上述光刻胶部61上的上述空气悬梁桥材料70，该过程中，一般采用湿法腐蚀，由于需要去除的空气选料材料位于光刻胶部61上，所以，实际上只需要采用去胶溶液即可将光刻胶和其上方的空气悬梁材料剥离去除，剩余的上述空气悬梁桥材料70形成上述空气悬梁桥71，如图19所示。
当然，上述的光刻胶部的形成过程可以为现有技术中任何可行的方式，一种常用的方式为：先在牺牲结构的裸露表面上、基底的裸露表面上以及共面波导的裸露表面上设置第二光刻胶层60，形成图16所示的结构；之后进行曝光和显影，去除部分的光刻胶，形成图17所示的结构。
需要说明的是，上述各个步骤中的设置材料层或者形成材料层(除了光刻胶层)的具体方法可以采用半导体工艺中任何可行的沉积方式形成，例如，可以选择原子层沉积(Atomic Layer Deposition，简称ALD)法、化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition，简称CVD)、物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，简称PVD)、等离子体增强化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，简称PECVD)、金属有机化合物化学气相沉积法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，简称MOCVD)或者磁控溅射等方式，此处就不再赘述了。
还需要说明的是，本申请的第一光刻胶层和第二光刻胶层的设置方法为常规的方式，例如旋涂方式，此处就不再赘述了。
需要说明的是，本申请中的补偿结构的形状可以为任何可行的形状，例如，可以为立方体、半球体、半圆柱体以及其他的规则或者不规则的形状，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适形状的补偿结构。
为了进一步避免电场的过度局域，从而进一步保证该补偿结构具有较好的降低介质损耗的效果，一种可选的方式中，上述补偿结构的裸露表面为曲面，即补偿结构不与其他结构(基底、共面波导和/或空气悬梁桥等)接触的表面为曲面。
具体的一种方式中，上述补偿结构80的裸露表面在预定方向上的截面形状为半椭圆形或半圆形，上述预定方向为上述封装结构的厚度方向。图1、图2以及图3(a)和图3(b)示出的补偿结构80的裸露表面在预定方向上的截面形状为半椭圆形。
本申请的补偿结构的材料包括超导材料，例如，可以包括Al、Nb、Ta、AlN以及TiN等。当然，并不限于这些超导材料，还可以为其他任何可行的超导材料。
还需要说明的是，本申请的波导材料以及空气悬梁桥材料均为超导材料，可以与补偿结构的材料相同，也可以不同。
申请的波导材料层的厚度需要根据实际情况来确定，但是需要保证器件能够实现超导，具体地，在波导材料为Al时，波导材料层的厚度应该大于50nm。
本申请的上述牺牲结构的材料可以为现有技术中常用作牺牲材料的材料，例如，可以为二氧化硅，也可以包括氮化硅，还可以同时包括二氧化硅和氮化硅，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的材料形成本申请的牺牲结构。可选地，上述牺牲结构的材料包括二氧化硅。
需要说明的是，本申请的补偿结构可以为密实的实体结构，也可以为中空结构。本领域技术人员可以根据实际情况选择密实的实体结构，也可以为中空结构。
实施例5
本发明的实施例可以提供一种量子处理器，该量子处理器包括上述实施例1中的封装结构。
该封装结构包括：
基底10；
共面波导，包括间隔设置在基底10表面上的两个地线21和信号线22，上述信号线22位于上述两个地线21之间；
空气悬梁桥71，一端与一个上述地线21连接，另一端与另一个上述地线21连接，且上述空气悬梁桥71与上述信号线22的远离上述基底10的表面之间具有间隔；
补偿结构80，位于上述基底10的表面上、上述共面波导的表面上和/或上述空气悬梁桥71的表面上。
上述的封装结构中，通过空气悬梁桥来实现多维量子比特的集成，然而当共面波导结构传输信号时，空气悬梁桥的引入相当于一个电容和/或电感结构，通常会从信号线上分担走一部分电磁场能量，这部分能量将直接接地从而引入不可避免的损耗；当信号传输到空气悬梁桥时，补偿结构将在信号线与地线之间产生较强的局域电磁场，这样减小从空气悬梁桥的表面上造成的电磁损失，即相比没有补偿结构的封装结构来说，该封装结构减小了能量的损耗，也减少了共面波导的内品质因子(Qi)的降低，该封装结构具有相对较好的性能。
并且，申请人通过COMSOL软件对不同的芯片做了电磁学仿真。具体模拟了三种不同的情况，第一种是CPW上没有Air bridge的，第二种是CPW上加有单个Air bridge的，第三种是CPW上加有单个Air bridge的，且在对应的中心位置添加有某种补偿结构80，具体结构如图1所示。模拟结果如图4(a)、图4(b)、图4(c)、图4(f)以及图4(g)所示，从结果分析来看，第一种情况CPW的品质因子要明显大于后两种。第一种的CPW的品质因子Qi可以达到2000000；第二种CPW的品质因子Qi下降到1000000；第三种CPW的品质因子Qi为1640000。从图4(f)中可以看出，在封装结构中添加Air bridge，使得Air bridge的表面感生较强的电场，这部分电场将直接连接地线，从地线中耗散，成为微波能量的一个耗散通道；从图4(g)可看出，添加了补偿结构后，电场的能量被较多的局域在信号线上，这部分能量还存在于信号线中，并未构成微波的耗散通道，另外也可以看到Air bridge上感生的能量也有较大降低。因此，从图4(f)和图4(g)也很明显能在电磁仿真中看到Air bridge上感生的电场，当Air bridge下方添加有补偿结构后，大多感生电场分布于信号传输线上，而避免感生到地线引起损耗。具体地，图4(f)示出了空气悬梁桥的表面上的电场分布，图4(g)示出了共面波导中的电场分布。本申请中的图4(d)还示出了COMSOL模型中增加有补偿结构的芯片(封装结构)的局部结构的草绘图，由于视角的关系，未能明显看到补偿结构，实际上图中的地线21实际上包括了补偿结构；图4(e)还示出了COMSOL模型中增加有补偿结构的芯片(封装结构)的3D图，该图中可明显看到对应的补偿结构80。另外，图4(a)、图4(b)以及图4(c)中还示出了拟合得到的外耦合系数QC以及共振中心频率F0。
实际上，当Air bridge加入后，一方面，会在原先的CPW上引入一个电容，可以在CPW中补偿一些容性或感性结构，抵消这个电容对已有共振频率的干扰。另一方面，电容结构将在高频信号传输过程中引入感生电场与损耗因子，除了引入新的工艺减小单个Airbridge的损耗因子外，还可以尽可能降低感生电场的强度，减小损耗。
需要说明的是，本申请的上述基底可以为现有技术中任何可行的基底，一般来说，是选择低介质损耗的材料，例如，可以为硅基底、锗基底、硅锗基底以及蓝宝石基底中的至少一种。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适材料形成的基底，当然，并不限于上述例举的几种。
上述的补偿结构位于上述基底的表面上、上述共面波导的表面上和/或上述空气悬梁桥的表面上。需要说明的是，具体来说，包括以下几种情况：第一种情况，补偿结构仅仅接触地位于基底的表面上，由于，基底的裸露部分位于地线和信号线之间，所以，这种情况具体为，补偿结构位于地线和信号线之间的基底的表面上，且不与地线和信号线接触；第二种情况，补偿结构仅仅接触地位于共面波导的表面上，具体可以位于地线的表面上，也可以位于信号线的表面上，还可以同时位于地线和信号线的表面上；第三种情况，补偿结构仅仅接触地位于空气悬梁桥的表面上，不与共面波导以及基底接触；第四种情况，补偿结构接触地位于基底的表面上且同时接触地位于共面波导的表面上，这种情况中，实际就是补偿结构的一个表面与基底的表面接触，另一个表面与共面波导接触，当然，具体可以与共面波导的地线接触，也可以与信号线接触，还可以同时与地线和信号线接触；第五种情况，补偿结构接触地位于基底的表面上且同时接触地位于空气悬梁桥的表面上，具体地，就是补偿结构的一个表面与地线和信号线之间的基底的表面接触，另一个表面与空气悬梁桥接触；第六种情况，补偿结构接触地位于共面波导的表面上且同时接触地位于空气悬梁桥的表面上，具体可以与共面波导的地线接触，也可以与信号线接触，还可以同时与地线和信号线接触；第七种情况，补偿结构接触地位于基底的表面上，也接触地位于共面波导的表面上，且同时接触地位于空气悬梁桥的表面上。具体补偿结构的设置位置可以根据工艺难易程度等实际情况来确定。当然，补偿结构的个数以及具***置也可以参考实施例1至实施例3中的描述。
另外，还需要说明的是，封装结构中的补偿结构可以有一个，也可以有多个，本领域技术人员可以实际情况设置一个或者多个补偿结构，各个补偿结构的设置位置可以相同，也可以不同，具体设置位置参考上段的描述，此处就不再赘述了。。
由于补偿结构设置在不同的位置上，对应的芯片的制作工艺的难以程度也不一样，为了进一步保证封装结构的制作工艺难度较低，制作效率较高，方便量产，可选地，上述补偿结构位于上述基底的表面上和/或上述共面波导的表面上，这样的补偿结构更容易制作。
另一种可选的方式中，如图1、图2以及图3所示，上述补偿结构80位于上述地线21的侧壁上和/或上述信号线22的侧壁上。这样在实际的制作过程中，补偿结构80和共面波导可以同步制作得到，进一步提高了封装结构的制作效率，且降低了封装结构的制作工艺难度。具体地，图1中仅有一个补偿结构80，且补偿结构80位于一个地线21的侧壁上；图2仅有一个补偿结构80，且补偿结构80也位于一个地线21的侧壁上；图3(a)中的封装结构中有两个补偿结构80，且这两个补偿结构80分别设置在一个地线21的侧壁上；图3(b)中的封装结构中有四个补偿结构80，且这四个补偿结构80中的两个分别设置在一个地线21的侧壁上，另外两个分别设置在信号线22的两个侧壁上；图3(c)中的封装结构中有两个补偿结构80，且这两个补偿结构80中的两个分别设置在一个地线21的侧壁上，且这两个补偿结构80的形状与图3(a)以及图3(b)中的补偿结构80的形状不同；当然，封装结构中补偿结构可以位于地线的侧壁上，但是不位于在信号线和地线之间。
为了进一步降低介质损耗，一种具体的方式中，如图1、图2以及图3(a)至图3(c)所示,上述补偿结构80位于上述地线21和上述信号线22之间的间隔中。
需要说明的是，本申请中的补偿结构的形状可以为任何可行的形状，例如，可以为立方体、半球体、半圆柱体、椭圆球体、圆柱体、棱柱体、多面体等等。以及其他的规则或者不规则的形状，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适形状的补偿结构。
在实际的应用过程中，可以通过软件模拟来确定对应的补偿结构的形状，以椭圆型补偿结构的实例，对通过电磁模拟&设计优化流程做了介绍。在设计过程，具体对于椭圆补偿结构80分别计算了有-100％，-50％，0，50％，100％五种补偿结构80的实施例，具体这五种结构分别如图4(h)、图4(i)、图4(g)、图4(k)以及图4(l)，并对比分析CPW结构品质因子的变化图，结果如图4(m)所示。结合补偿图形的补偿量与品质因子的变化，可以优化出不同的补偿结构80。
为了进一步避免电场的过度局域，从而进一步保证该补偿结构80具有较好的降低介质损耗的效果，一种可选的方式中，上述补偿结构80的裸露表面为曲面，如图1所示，即补偿结构80不与其他结构(基底10、共面波导和/或空气悬梁桥71等)接触的表面为曲面，具体可以为抛物面。
具体的一种方式中，上述补偿结构的裸露表面在预定方向上的截面形状为半椭圆形或半圆形，上述预定方向为上述封装结构的厚度方向。图1、图2以及图3(a)和图3(b)示出的补偿结构80的裸露表面在预定方向上的截面形状为半椭圆形。
本申请的补偿结构的材料包括超导材料，例如，可以包括Al、Nb、Ta、AlN以及TiN等。当然，并不限于这些超导材料，还可以为其他任何可行的超导材料。
还需要说明的是，本申请的波导材料以及空气悬梁桥材料均为超导材料，可以与补偿结构的材料相同，也可以不同。
申请的波导材料层的厚度需要根据实际情况来确定，但是需要保证器件能够实现超导，具体地，在波导材料为Al时，波导材料层的厚度应该大于50nm。
需要说明的是，本申请的补偿结构可以为密实的实体结构，也可以为中空结构。本领域技术人员可以根据实际情况选择密实的实体结构，也可以为中空结构。
实施例6
本发明的实施例可以提供一种量子处理器，该量子处理器中的封装结构采用实施例2中的制作方法制作得到。
根据本发明实施例，还提供了一种用于封装结构的制作方法，如图5所示，该方法包括：
步骤S101，提供基底10，如图6所示；
步骤S102，在上述基底10的表面上形成共面波导、补偿结构80和空气悬梁桥71，形成图2所示的封装结构，以形成上述实施例1至实施例3中的任意一种的封装结构，上述共面波导包括间隔设置在上述基底10的表面上的两个地线21和信号线22，上述信号线22位于上述两个地线21之间，上述补偿结构80位于上述基底10的表面上、上述共面波导的表面上和/或上述空气悬梁桥71的表面上，上述空气悬梁桥71的一端与一个上述地线21连接，另一端与另一个上述地线21连接，且上述空气悬梁桥71与上述信号线22的远离上述基底10的表面之间具有间隔。
上述的方法中，在上述基底的表面上、上述共面波导的表面上和/或上述空气悬梁桥的表面上形成补偿结构，当信号传输到空气悬梁桥时，该补偿结构将在信号线与地线之间产生较强的局域电磁场，这样减小从空气悬梁桥的表面上造成的电磁损失，即相比没有形成补偿结构的封装结构来说，该方法制作得到的封装结构减小了能量的损耗，也减少了共面波导的内品质因子的降低，该方法制作得到的封装结构具有相对较好的性能。
需要说明的是，本申请的上述基底可以为现有技术中任何可行的基底，一般来说，是选择低介质损耗的材料，例如，可以为硅基底、锗基底、硅锗基底以及蓝宝石基底中的至少一种。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适材料形成的基底，当然，并不限于上述例举的几种。
上述的补偿结构位于上述基底的表面上、上述共面波导的表面上和/或上述空气悬梁桥的表面上。需要说明的是，具体来说，包括以下几种情况：第一种情况，补偿结构仅仅接触地位于基底的表面上，由于，基底的裸露部分位于地线和信号线之间，所以，这种情况具体为，补偿结构位于地线和信号线之间的基底的表面上，且不与地线和信号线接触；第二种情况，补偿结构仅仅接触地位于共面波导的表面上，具体可以位于地线的表面上，也可以位于信号线的表面上，还可以同时位于地线和信号线的表面上；第三种情况，补偿结构仅仅接触地位于空气悬梁桥的表面上，不与共面波导以及基底接触；第四种情况，补偿结构接触地位于基底的表面上且同时接触地位于共面波导的表面上，这种情况中，实际就是补偿结构的一个表面与基底的表面接触，另一个表面与共面波导接触，当然，具体可以与共面波导的地线接触，也可以与信号线接触，还可以同时与地线和信号线接触；第五种情况，补偿结构接触地位于基底的表面上且同时接触地位于空气悬梁桥的表面上，具体地，就是补偿结构的一个表面与地线和信号线之间的基底的表面接触，另一个表面与空气悬梁桥接触；第六种情况，补偿结构接触地位于共面波导的表面上且同时接触地位于空气悬梁桥的表面上，具体可以与共面波导的地线接触，也可以与信号线接触，还可以同时与地线和信号线接触；第七种情况，补偿结构接触地位于基底的表面上，也接触地位于共面波导的表面上，且同时接触地位于空气悬梁桥的表面上。具体补偿结构的设置位置可以根据工艺难易程度等实际情况来确定。
另外，还需要说明的是，封装结构中的补偿结构可以有一个，也可以有多个，本领域技术人员可以实际情况设置一个或者多个补偿结构，各个补偿结构的设置位置可以相同，也可以不同，具体设置位置参考上段的描述，此处就不再赘述了。。
一种可选的方式中，为了降低该制作方法的难度，在上述基底10上形成共面波导、补偿结构80和空气悬梁桥71，包括：在上述基底10上形成上述共面波导和补偿结构80，如图11所示；在上述共面波导的表面上形成上述空气悬梁桥71，形成图2所示的结构。即该方式中，同步形成共面波导和补偿结构80，制作过程更加简单高效。
具体地，在上述基底10上形成上述共面波导和补偿结构80，包括：在上述基底10的表面上设置波导材料层20，形成如图7所示的结构；在上述波导材料层20的表面上设置第一光刻胶层30，形成如图8所示的结构；对上述第一光刻胶层30和上述波导材料层20进行至少一次刻蚀，形成如图11所示的上述共面波导和位于上述共面波导表面上的上述补偿结构80。
更为简单的一种方式中，对上述第一光刻胶层30和上述波导材料层20进行至少一次刻蚀，形成上述共面波导和位于上述共面波导表面上的上述补偿结构80，包括：对上述第一光刻胶层30和上述波导材料层20进行一次刻蚀，形成两个上述地线21、上述信号线22以及位于上述地线21和上述信号线22之间的间隔中的上述补偿结构80，如图10所示，该刻蚀过程包括曝光、显影以及后续的刻蚀波导材料的过程，具体地，刻蚀波导材料可以选用犯法刻蚀或者湿法刻蚀，干法刻蚀可以采用RIE反应等离子体刻蚀或ICP电感耦合等离子体刻蚀；去除剩余的上述第一光刻胶层30，上述补偿结构80位于上述地线21的侧壁上和/或上述信号线22的侧壁上，图11所示的结构中，补偿结构80位于地线21的侧壁上且基底10的表面上。
需要说明的是，本申请的图2、图10至图19所示的结构中，由于补偿结构80的材料和共面波导的材料相同，所以这些截面图中未能区分共面波导和补偿结构80，为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解该结构中的补偿结构80的位置，图11中用虚线划分了地线21和补偿结构80。
为了尽量避免通过刻蚀形成空气悬梁桥71，从而尽可能减少了光刻胶引起的介质损耗。一种具体的方式中，在上述共面波导的表面上形成上述空气悬梁桥71，包括：在上述补偿结构80的裸露表面上、上述信号线22的表面裸露上、上述信号线22两侧的上述基底10的裸露表面上以及各上述地线21的部分裸露表面上形成如图15所示的牺牲结构50，上述牺牲结构50的远离上述基底10的表面的最低位置高于上述共面波导的远离上述基底10的表面；在上述牺牲结构50的裸露表面上以及上述地线21的部分裸露表面上形成上述空气悬梁桥71，如图19所示；去除上述牺牲结构50，形成图2所示的结构。
上述的去除牺牲结构的方法不同于常规的刻蚀，一般来说，需要采用蒸汽释放掉牺牲结构，在牺牲结构的材料为二氧化硅的情况下，采用氢氟酸蒸汽释放掉牺牲结构。
具体地，形成上述牺牲结构50的具体方法可以包括：在上述基底10的裸露表面上、上述共面波导的裸露表面上以及上述补偿结构80的裸露表面上形成预定结构部40，如图12所示；刻蚀去除部分上述预定结构部40，使得上述信号线22的表面裸露、上述信号线22两侧的上述基底10表面裸露以及各上述地线21的部分表面裸露，剩余的上述预定结构部40形成图13所示的预定通孔43，上述预定通孔43的远离上述基底10一侧的开口宽度小于靠近上述基底10一侧的开口宽度；在预定通孔43内形成上述牺牲结构50。
由于制作过程中引入了预定结构，所以在上述牺牲结构50的裸露表面上以及上述地线21的部分裸露表面上形成上述空气悬梁桥71，包括：刻蚀去除剩余的上述预定结构部40，如图15所示；在上述牺牲结构50的裸露表面上以及上述地线21的部分裸露表面上形成上述空气悬梁桥71，如图18所示。
为了进一步简化工艺，一种具体的方式中，在上述基底10的裸露表面上、上述共面波导的裸露表面上以及上述补偿结构80的裸露表面上形成预定结构部40，包括：在上述基底10的裸露表面上、上述共面波导的裸露表面上以及上述补偿结构80的裸露表面上依次形成第一材料层41和第二材料层42，预定刻蚀剂对上述第一材料层41的刻蚀速率为N，上述预定刻蚀剂对上述第二材料层42的刻蚀速率为M，N>M。刻蚀去除部分上述预定结构部40，使得上述信号线22的表面裸露、上述信号线22两侧的上述基底10表面裸露以及各上述地线21的部分表面裸露，剩余的上述预定结构部40形成预定通孔43，包括：采用电子束曝光形成上述第一材料层41和上述第二材料层42；采用上述预定刻蚀剂去除部分曝光后的上述第一材料层41和部分上述第二材料层42，形成上述预定通孔43，由于预定刻蚀剂对第一材料层41的刻蚀速率相对较大，对第二材料层42的刻蚀速率相对较小，因此，相同的刻蚀时间内，刻蚀去除的第一材料层41的材料必然多于第二材料层42的材料，这样就可以形成图13所示的下面开口大，上面开口小的预定通孔43。该方法中设置第一材料层41以及第二材料层42形成预定结构部40，并且后续采用一次电子束曝光，并且采用一次显影就可以形成预定通孔43。这种工艺方法中只需要一次电子束曝光即可实现图形定义，由于电子束曝光的显影液不是碱性显影液，不会腐蚀对共面波导，因此，也无需在共面波导的表面上方设置一个保护层，这样也省去了去除保护层的步骤。因此，该工艺较简单，能够提升封装结构的生产良率。
本申请的上述第一材料层和第二材料层可以选自现有技术中的任何满足上述要求的材料，当然，基底的材料、共面波导材料以及补偿结构的材料在预定刻蚀剂中的刻蚀速率远小于第一材料层和第二材料层的，从而保证在刻蚀第一材料层和第二材料层的同时，基底的材料、共面波导材料以及补偿结构的材料不被刻蚀去除。
本申请的一种具体的实施例中，上述第一材料层为甲基丙烯酸甲酯层(MMA层)，上述第二材料层为聚甲基丙烯酸甲酯层(PMMA层)，上述第一材料层的厚度在1μm～3μm之间，上述第二材料层的厚度在300nm～800nm之间。
为了简化工艺，一种具体的方式中，在上述牺牲结构50的裸露表面上以及上述地线21的部分裸露表面上形成上述空气悬梁桥71，包括：在上述牺牲结构50两侧的上述地线21上分别设置一个光刻胶部61，形成如图17所示的结构，各上述光刻胶部61与上述牺牲结构50之均间具有间隔；在上述光刻胶部61的裸露表面上、上述地线21的裸露表面上以及上述牺牲结构50的裸露表面上设置空气悬梁桥材料70，形成如图18所示的结构；去除上述光刻胶部61以及位于上述光刻胶部61上的上述空气悬梁桥材料70，该过程中，一般采用湿法腐蚀，由于需要去除的空气选料材料位于光刻胶部61上，所以，实际上只需要采用去胶溶液即可将光刻胶和其上方的空气悬梁材料剥离去除，剩余的上述空气悬梁桥材料70形成上述空气悬梁桥71，如图19所示。
当然，上述的光刻胶部的形成过程可以为现有技术中任何可行的方式，一种常用的方式为：先在牺牲结构的裸露表面上、基底的裸露表面上以及共面波导的裸露表面上设置第二光刻胶层，形成图16所示的结构；之后进行曝光和显影，去除部分的光刻胶，形成图17所示的结构。
需要说明的是，上述各个步骤中的设置材料层或者形成材料层(除了光刻胶层)的具体方法可以采用半导体工艺中任何可行的沉积方式形成，例如，可以选择原子层沉积(Atomic Layer Deposition，简称ALD)法、化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition，简称CVD)、物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，简称PVD)、等离子体增强化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，简称PECVD)、金属有机化合物化学气相沉积法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，简称MOCVD)或者磁控溅射等方式，此处就不再赘述了。
还需要说明的是，本申请的第一光刻胶层和第二光刻胶层的设置方法为常规的方式，例如旋涂方式，此处就不再赘述了。
需要说明的是，本申请中的补偿结构的形状可以为任何可行的形状，例如，可以为立方体、半球体、半圆柱体以及其他的规则或者不规则的形状，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适形状的补偿结构。
为了进一步避免电场的过度局域，从而进一步保证该补偿结构具有较好的降低介质损耗的效果，一种可选的方式中，上述补偿结构的裸露表面为曲面，即补偿结构不与其他结构(基底、共面波导和/或空气悬梁桥等)接触的表面为曲面。
具体的一种方式中，上述补偿结构80的裸露表面在预定方向上的截面形状为半椭圆形或半圆形，上述预定方向为上述封装结构的厚度方向。图1、图2以及图3(a)和图3(b)示出的补偿结构80的裸露表面在预定方向上的截面形状为半椭圆形。
本申请的补偿结构的材料包括超导材料，例如，可以包括Al、Nb、Ta、AlN以及TiN等。当然，并不限于这些超导材料，还可以为其他任何可行的超导材料。
还需要说明的是，本申请的波导材料以及空气悬梁桥材料均为超导材料，可以与补偿结构的材料相同，也可以不同。
申请的波导材料层的厚度需要根据实际情况来确定，但是需要保证器件能够实现超导，具体地，在波导材料为Al时，波导材料层的厚度应该大于50nm。
本申请的上述牺牲结构的材料可以为现有技术中常用作牺牲材料的材料，例如，可以为二氧化硅，也可以包括氮化硅，还可以同时包括二氧化硅和氮化硅，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的材料形成本申请的牺牲结构。可选地，上述牺牲结构的材料包括二氧化硅。
需要说明的是，本申请的补偿结构可以为密实的实体结构，也可以为中空结构。本领域技术人员可以根据实际情况选择密实的实体结构，也可以为中空结构。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (32)

1.一种封装结构，其特征在于，包括：
基底；
共面波导，包括间隔设置在基底表面上的两个地线和信号线，所述信号线位于所述两个地线之间；
空气悬梁桥，一端与一个所述地线连接，另一端与另一个所述地线连接，且所述空气悬梁桥与所述信号线的远离所述基底的表面之间具有间隔；
至少一个补偿结构，至少一个所述补偿结构位于所述基底的表面上，其中，所述补偿结构用于在所述地线与所述信号线之间产生局域电磁场。
2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，至少一个所述补偿结构位于所述基底的表面上和所述共面波导的表面上。
3.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，至少一个所述补偿结构位于所述基底的表面上和所述空气悬梁桥的表面上。
4.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，至少一个所述补偿结构位于所述基底的表面上、所述共面波导的表面上以及所述空气悬梁桥的表面上。
5.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述补偿结构有多个，其中，至少一个所述补偿结构位于所述共面波导的表面上且不位于所述基底的表面上。
6.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述补偿结构有多个，其中，至少一个所述补偿结构位于所述共面波导的表面上和所述空气悬梁桥的表面上，且不位于所述基底的表面上。
7.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述补偿结构有多个，至少一个所述补偿结构仅位于所述空气悬梁桥的表面上。
8.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述补偿结构位于所述地线的侧壁上和/或所述信号线的侧壁上。
9.根据权利要求8所述的封装结构，其特征在于，所述补偿结构位于所述地线和所述信号线之间的间隔中。
10.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述补偿结构的裸露表面为曲面。
11.根据权利要求10所述的封装结构，其特征在于，所述补偿结构的裸露表面在预定方向上的截面形状为半椭圆形或半圆形，所述预定方向为所述封装结构的厚度方向。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的封装结构，其特征在于，所述补偿结构的材料包括超导材料。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的封装结构，其特征在于，所述补偿结构为中空结构。
14.一种封装结构，其特征在于，包括：
基底；
共面波导，包括间隔设置在基底表面上的两个地线和信号线，所述信号线位于所述两个地线之间；
空气悬梁桥，一端与一个所述地线连接，另一端与另一个所述地线连接，且所述空气悬梁桥与所述信号线的远离所述基底的表面之间具有间隔；
至少一个补偿结构，至少一个所述补偿结构位于所述共面波导的表面上，其中，所述补偿结构用于在所述地线与所述信号线之间产生局域电磁场。
15.根据权利要求14所述的封装结构，其特征在于，至少一个所述补偿结构位于所述共面波导的表面上和所述空气悬梁桥的表面上。
16.一种封装结构，其特征在于，包括：
基底；
共面波导，包括间隔设置在基底表面上的两个地线和信号线，所述信号线位于所述两个地线之间；
空气悬梁桥，一端与一个所述地线连接，另一端与另一个所述地线连接，且所述空气悬梁桥与所述信号线的远离所述基底的表面之间具有间隔；
至少一个补偿结构，至少一个所述补偿结构位于所述空气悬梁桥的表面上，其中，所述补偿结构用于在所述地线与所述信号线之间产生局域电磁场。
17.一种封装结构的制作方法，其特征在于，包括：
提供基底；
在所述基底的表面上形成共面波导、补偿结构和空气悬梁桥，形成权利要求1至16中任一项所述的封装结构，其中，所述共面波导包括间隔设置在所述基底的表面上的两个地线和信号线，所述信号线位于所述两个地线之间，所述空气悬梁桥的一端与一个所述地线连接，另一端与另一个所述地线连接，且所述空气悬梁桥与所述信号线的远离所述基底的表面之间具有间隔，所述补偿结构用于在所述地线与所述信号线之间产生局域电磁场。
18.根据权利要求17所述的制作方法，其特征在于，在所述基底的表面上形成共面波导、补偿结构和空气悬梁桥，包括：
在所述基底的表面上形成所述共面波导和补偿结构；
在所述共面波导的表面上形成所述空气悬梁桥。
19.根据权利要求18所述的制作方法，其特征在于，在所述基底的表面上形成所述共面波导和补偿结构，包括：
在所述基底的表面上设置波导材料层；
在所述波导材料层的表面上设置第一光刻胶层；
对所述第一光刻胶层和所述波导材料层进行至少一次刻蚀，形成所述共面波导和位于所述共面波导表面上的所述补偿结构。
20.根据权利要求19所述的制作方法，其特征在于，对所述第一光刻胶层和所述波导材料层进行至少一次刻蚀，形成所述共面波导和位于所述共面波导表面上的所述补偿结构，包括：
对所述第一光刻胶层和所述波导材料层进行一次刻蚀，形成两个所述地线、所述信号线以及位于所述地线和所述信号线之间的间隔中的所述补偿结构，所述补偿结构位于所述地线的侧壁上和/或所述信号线的侧壁上；
去除剩余的所述第一光刻胶层。
21.根据权利要求17所述的制作方法，其特征在于，在所述共面波导的表面上形成所述空气悬梁桥，包括：
在所述补偿结构的裸露表面上、所述信号线的表面裸露上、所述信号线两侧的所述基底的裸露表面上以及各所述地线的部分裸露表面上形成牺牲结构，所述牺牲结构的远离所述基底的表面的最低位置高于所述共面波导的远离所述基底的表面；
在所述牺牲结构的裸露表面上以及所述地线的部分裸露表面上形成所述空气悬梁桥；
去除所述牺牲结构。
22.根据权利要求21所述的制作方法，其特征在于，在所述补偿结构的裸露表面上、所述信号线的表面裸露上、所述信号线两侧的所述基底的裸露表面上以及各所述地线的部分裸露表面上形成牺牲结构，包括：
在所述基底的裸露表面上、所述共面波导的裸露表面上以及所述补偿结构的裸露表面上形成预定结构部；
刻蚀去除部分所述预定结构部，使得所述信号线的表面裸露、所述信号线两侧的所述基底表面裸露以及各所述地线的部分表面裸露，剩余的所述预定结构部形成预定通孔，所述预定通孔的远离所述基底一侧的开口宽度小于靠近所述基底一侧的开口宽度；
在预定通孔内形成所述牺牲结构。
23.根据权利要求22所述的制作方法，其特征在于，在所述牺牲结构的裸露表面上以及所述地线的部分裸露表面上形成所述空气悬梁桥，包括：
刻蚀去除剩余的所述预定结构部；
在所述牺牲结构的裸露表面上以及所述地线的部分裸露表面上形成所述空气悬梁桥。
24.根据权利要求22所述的制作方法，其特征在于，
在所述基底的裸露表面上、所述共面波导的裸露表面上以及所述补偿结构的裸露表面上形成预定结构部，包括：
在所述基底的裸露表面上、所述共面波导的裸露表面上以及所述补偿结构的裸露表面上依次形成第一材料层和第二材料层，预定刻蚀剂对所述第一材料层的刻蚀速率为N，所述预定刻蚀剂对所述第二材料层的刻蚀速率为M，N>M，刻蚀去除部分所述预定结构部部，使得所述信号线的表面裸露、所述信号线两侧的所述基底表面裸露以及各所述地线的部分表面裸露，剩余的所述预定结构部部形成预定通孔，包括：
采用电子束曝光形成所述第一材料层和所述第二材料层；
采用所述预定刻蚀剂去除部分曝光后的所述第一材料层和部分所述第二材料层，形成所述预定通孔。
25.根据权利要求24所述的制作方法，其特征在于，所述第一材料层为甲基丙烯酸甲酯层，所述第二材料层为聚甲基丙烯酸甲酯层，所述第一材料层的厚度在1μm～3μm之间，所述第二材料层的厚度在300nm～800nm之间。
26.根据权利要求21所述的制作方法，其特征在于，在所述牺牲结构的裸露表面上以及所述地线的部分裸露表面上形成所述空气悬梁桥，包括：
在所述牺牲结构两侧的所述地线上分别设置一个光刻胶部，各所述光刻胶部与所述牺牲结构之均间具有间隔；
在所述光刻胶部的裸露表面上、所述地线的裸露表面上以及所述牺牲结构的裸露表面上设置空气悬梁桥材料；
去除所述光刻胶部以及位于所述光刻胶部上的所述空气悬梁桥材料，剩余的所述空气悬梁桥材料形成所述空气悬梁桥。
27.根据权利要求21所述的制作方法，其特征在于，所述补偿结构的不与所述基底、所述共面波导和/或所述空气悬梁桥接触的表面为曲面。
28.根据权利要求17至27中任一项所述的制作方法，其特征在于，所述补偿结构的裸露表面为曲面。
29.根据权利要求28所述的制作方法，其特征在于，所述补偿结构的裸露表面在预定方向上的截面形状为半椭圆形或半圆形，所述预定方向为所述封装结构的厚度方向。
30.根据权利要求17至27中任一项所述的制作方法，其特征在于，所述补偿结构的材料包括超导材料。
31.根据权利要求21至27中任一项所述的制作方法，其特征在于，所述牺牲结构的材料包括二氧化硅。
32.一种量子处理器，包括封装结构，其特征在于，所述封装结构为权利要求1至16中任一项所述的封装结构或者权利要求17至31中任一项所述的制作方法制作得到的封装结构。
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