一种共面波导传输线的异常测试装置的制作方法

1.本技术属于超导电路领域，尤其是超导电路测试技术领域，特别地，本技术涉及一种共面波导传输线的异常测试装置。


背景技术：

2.位于量子芯片上的量子比特是执行量子计算的基本单元。在超导量子计算体系中，在量子比特周围存在多种不同功能的超导电路，例如基于共面波导传输线构建的驱动控制信号线、读取信号线等。根据目前的制备工艺所制备的量子芯片常常出现共面波导传输线异常的情况，如短路或断路，这些异常导致该超导电路整体无法达到设计目标。为此，经常需要对共面波导传输线进行测试，筛选出异常的传输线以便针对性的实施修复工艺。而目前的相关技术中缺乏进行这种测试的装置。


技术实现要素：

3.本技术的目的是提供一种共面波导传输线的异常测试装置，基于该异常测试装置可以实现对共面波导传输线的测试和异常筛选。
4.本技术的一个实施例提供了一种共面波导传输线的异常测试装置，所述共面波导传输线包括中心传输导体和位于所述中心传输导体两侧的地，所述中心传输导体和所述地之间的间隙为对地间隙，所述异常测试装置包括：
5.第一探针，所述第一探针用于与所述中心传输导体的第一端电接触；
6.第二探针，所述第二探针具有可相互切换的两种电接触模式，所述两种电接触模式包括：与所述中心传输导体的第二端电接触的断路测试模式，及与所述地电接触的短路测试模式；以及，
7.与所述第一探针和所述第二探针均电连接的测试仪表，所述测试仪表施加电信号并基于所述电信号获取所述第一探针和所述第二探针之间的电阻值。
8.如上所述的异常测试装置，在一些实施方式中，所述中心传输导体具有以下特点：所述第一端形成有第一电元件，且所述第一探针与所述第一电元件电接触。
9.如上所述的异常测试装置，在一些实施方式中，所述中心传输导体还具有以下特点：所述第二端形成有第二电元件，且在断路测试模式时，所述第二探针与所述第二电元件电接触。
10.如上所述的异常测试装置，在一些实施方式中，所述第一电元件、所述第二电元件均包括电容极板、导电焊盘至少之一。
11.如上所述的异常测试装置，在一些实施方式中，还包括xyz三轴位移机构，所述第一探针和所述第二探针分别设置在相互独立的xyz三轴位移机构上。
12.如上所述的异常测试装置，在一些实施方式中，所述xyz三轴位移机构固定有用于检测下针力度的力传感器，且所述第一探针和所述第二探针分别与相互独立的力传感器连接。
13.如上所述的异常测试装置，在一些实施方式中，所述第一探针和所述第一端电接触的状态时，及所述第二探针与所述中心传输导体的第二端或所述地电接触的状态时，所述力传感器测得的压力值均在0.1μn～0.5μn之间。
14.如上所述的异常测试装置，在一些实施方式中，所述第一探针和所述第二探针均包括夹持部和针头，所述针头插接至所述夹持部中，且一端贯穿所述夹持部，所述力传感器与所述夹持部相连接。
15.如上所述的异常测试装置，在一些实施方式中，所述针头的端部直径介于5μm～10μm。
16.如上所述的异常测试装置，在一些实施方式中，所述夹持部的表面形成有保护层。
17.与现有技术相比，本技术提供了一种共面波导传输线的异常测试装置，它包括用于与中心传输导体的第一端电接触的第一探针，具有可相互切换的两种电接触模式的第二探针，以及与第一探针和第二探针均电连接的测试仪表，且两种电接触模式包括与中心传输导体的第二端电接触的断路测试模式及与地电接触的短路测试模式，测试仪表在任一电接触模式下均施加电信号并基于该电信号获取第一探针和第二探针之间的电阻值，因此，可根据断路测试模式和短路测试模式对应的电阻值判断共面波导传输线是否有异常，从而完成共面波导传输线的异常测试筛选。
附图说明
18.图1为相关技术中所制备的共面波导传输线的结构示意图；
19.图2为本技术提供的一个实施例中共面波导传输线的异常测试装置的示意图。
20.附图标记说明：
21.1－第一共面波导传输线路，11－第一中心传输导体，12－第一接地层；
22.2－第二共面波导传输线路，21－第二中心传输导体，22－第二接地层；
23.3－第一探针，31－第一夹持部，32－第一针头；
24.4－第二探针，41－第二夹持部，42－第二针头；
25.5－测试仪表。
具体实施方式
26.下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。
27.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，现在参考附图描述一个或多个实施例，其中，贯穿全文相似的附图标记用于指代相似的组件。在下面的描述中，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的理解。然而，很明显，在各种情况下，可以在没有这些具体细节的情况下实践一个或多个实施例，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
28.需要说明的是，本技术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，以便这里描述的本技术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、系统、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。
29.另外，应该理解的是，当层(或膜)、区域、图案或结构被称作在衬底、层(或膜)、区域和/或图案“上”时，它可以直接位于另一个层或衬底上，和/或还可以存在插入层。另外，应该理解，当层被称作在另一个层“下”时，它可以直接位于另一个层下，和/或还可以存在一个或多个插入层。另外，可以基于附图进行关于在各层“上”和“下”的指代。
30.量子计算是一门从基本量子力学原理的角度去考虑计算过程的新学科，量子计算机的实现需要遵循量子力学规律的量子比特作为基本单元，即量子比特作为一个遵循量子力学规律的二能级系统，可以处于0和1的任意叠加状态。根据构建量子比特所采用的不同物理体系，量子比特在物理实现方式上包括不同的体系。超导体系的的量子芯片包含量子比特和微波谐振腔等超导电路结构。量子比特是利用电容和具有非线性电感特性的约瑟夫森结和构成的二能级系统。
31.在量子比特周围存在多种不同功能的电路结构，如对量子比特进行xy旋转操作的驱动控制信号线(xy-control line，又称xy控制线或脉冲调控信号线)、用于量子比特间耦合连接的耦合器、与量子比特耦合的读取谐振腔以及与读取腔耦合的读取信号线。另外，对量子比特进行z旋转操作由超导量子干涉装置(squid)附近的控制信号线完成，称磁通调控信号线(z-control line，又称z控制信号线或频率调控信号线)，磁通调控信号线布置于超导量子干涉装置(squid)附近并激励电流，通过磁通与超导量子干涉装置(squid)相互耦合。需要说明的是，读取信号线、磁通调控信号线和驱动控制线路都是量子芯片上超导电路的一部分，一般都采用共面波导传输线结构，用于传输微波信号。共面波导传输线包括中心传输导体和位于中心传输导体两侧的地(接地层)，中心传输导体和地(接地层)之间的间隙为对地间隙。
32.图1为相关技术中所制备的共面波导传输线的结构示意图。图1示意性的表示了两条共面波导传输线，基于对实施例重点的描述需要，图1对共面波导传输线的中间部分省略未示意出。
33.结合图1所示，量子芯片制备生产的良率难以达到100％，制备工艺常常出现超导电路异常的情况，例如断路(如图1中第一共面波导传输线1)或者短路(如图1中第二共面波导传输线2)。第一共面波导传输线1断路常常是因为制备工艺造成第一中心传输导体11的薄膜形貌不连续而导致，第二共面波导传输线2接地短路常常是因为制备工艺造成第二中心传输导体21的薄膜形貌与地有粘连而导致。这些异常导致量子比特等无法调控或读取，极大的影响了量子芯片的功能。为保证共面波导传输线的功能正常，常需对异常位置实施修复工艺。为此，经常需要对众多的共面波导传输线进行测试，筛选出异常的传输线以便针对性的实施修复工艺。而目前的相关技术中缺乏实施这种测试的测试装置。
34.图2为本技术提供的一个实施例中共面波导传输线的异常测试装置的示意图。
35.参见图2，并结合图1所示，本技术的一个实施例提供了一种共面波导传输线的异常测试装置，它包括：第一探针3，所述第一探针3用于与所述中心传输导体的第一端电接触；第二探针，所述第二探针4具有可相互切换的两种电接触模式，所述两种电接触模式包括进行断路测试的电接触模式和进行短路测试的电接触模式，其中：在进行断路测试的电
接触模式(在下文描述为“断路测试模式”)下，所述第二探针4与所述中心传输导体的第二端电接触，而在进行短路测试的电接触模式(在下文描述为“短路测试模式”)下，所述第二探针4与所述地电接触；以及，与所述第一探针3和所述第二探针4均电连接的测试仪表5，所述测试仪表5施加电信号并基于所述电信号获取所述第一探针3和所述第二探针4之间的电阻值。在本实施例中，测试仪表5在断路测试模式和短路测试模式中的任一电接触模式下均施加电信号，如一定大小的电流，并基于该电信号获取第一探针3和第二探针4之间的电阻值，因此，可根据断路测试模式和短路测试模式对应的电阻值大小判断共面波导传输线是否有异常，从而完成共面波导传输线的异常测试筛选。示例性的，针对基于超导材料形成的一共面波导传输线，如在断路测试模式下的电阻值大于10kω，则确定该共面波导传输线为断路异常。示例性的，针对基于超导材料形成的一共面波导传输线，如在短路测试模式下的电阻值小于1kω，则确定该共面波导传输线为短路异常。
36.在本技术的一些实施例中，所述中心传输导体具有以下第一特点和/或第二特点，其中，第一特点为：所述第一端形成有第一电元件，为方便对探针的操控实现电接触，所述第一探针4与所述第一电元件电接触；第二特点为：所述第二端形成有第二电元件，且在断路测试模式时，为方便对探针的操控实现电接触，所述第二探针5与所述第二电元件电接触。示例性的，所述第一电元件、所述第二电元件均包括电容极板、导电焊盘至少之一。可以理解的是，中心传输导体的线宽较细，将探针与电容极板、导电焊盘接触能够避免探针对中心传输导体的损伤。
37.在本技术的一些实施例中，该异常测试装置还包括xyz三轴位移机构，所述第一探针设置在一个xyz三轴位移机构上，所述第二探针设置在另一个xyz三轴位移机构上，两个xyz三轴位移机构彼此独立，两个探针各自分别设置在相互独立的xyz三轴位移机构上方便对各个探针的独立操控。
38.为保证实时获取电接触时探针的下针压力，以便于控制下针力度，防止探针造成接触面损伤。在本技术的一些实施例中，各所述xyz三轴位移机构均固定有用于检测下针力度的力传感器，两个力传感器彼此独立，且所述第一探针3和所述第二探针4分别与对应的力传感器连接。在一些示例中，所述第一探针3和所述第一端电接触的状态，所述力传感器测得的压力值在0.1μn～0.5μn之间，如0.1μn、0.2μn、0.25μn、0.4μn、0.45μn、0.5μn。在另一些示例中，所述第二探针5与所述中心传输导体的第二端电接触的状态，所述力传感器测得的压力值在0.1μn～0.5μn之间，如0.1μn、0.2μn、0.3μn、0.4μn、0.45μn、0.5μn。还有一些示例中，所述第二探针4与所述地电接触的状态，所述力传感器测得的压力值0.1μn～0.5μn之间，如0.1μn、0.15μn、0.2μn、0.35μn、0.45μn、0.5μn。
39.在本技术的实施例中，可以根据力传感器获得的压力值调整xyz三轴位移机构，该调整可以是手动操作xyz三轴位移机构实现，也可以通过探针移动控制模块根据压力值后发出控制信号实现。示例性的，将力传感器、xyz三轴位移机构均与探针移动控制模块连接，探针移动控制模块通过xyz三轴位移机构控制探针的三向移动，以与位于芯片承载台上的芯片的特定位置电接触。在下针实现电接触的过程中，探针移动控制模块根据力传感器检测的压力值控制xyz三轴位移机构在xyz三向产生的位移，以移动探针并可以基于这种移动控制探针与中心传输导体等接触的下针力度。
40.在一些实施例中，所述第一探针3包括第一针头31和第一夹持部32，所述第二探针
4包括第二针头41和第二夹持部42，第一针头31、第二针头41分别插接至对应夹持部中且一端贯穿该夹持部，力传感器与对应探针的夹持部相连接。示例性的，第一针头31、第二针头41的端部直径介于5μm～10μm，如5μm、6μm、7.5μm、8μm、9μm、10μm，该端部的直径较大，从而可以防止与中心传输导体等表面接触时造成接触面损伤。在一实施例中，该端部形成有软接触导电层，该软接触导电层由质地较软的导电材料形成，例如由铝形成的铝层，质地较软的软接触导电层在实现电接触的同时有助于避免划伤接触面。在一实施例中，第一夹持部32、第二夹持部42的表面均形成有保护层，防止因力传感器的夹持而发生机械性损坏。
41.以上依据图式所示的实施例详细说明了本技术的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本技术的较佳实施例，但本技术不以图面所示限定实施范围，凡是依照本技术的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本技术的保护范围内。

技术特征：
1.一种共面波导传输线的异常测试装置，其特征在于，所述共面波导传输线包括中心传输导体和位于所述中心传输导体两侧的地，所述中心传输导体和所述地之间的间隙为对地间隙，所述异常测试装置包括：第一探针，所述第一探针用于与所述中心传输导体的第一端电接触；第二探针，所述第二探针具有可相互切换的两种电接触模式，所述两种电接触模式包括：与所述中心传输导体的第二端电接触的断路测试模式，及与所述地电接触的短路测试模式；以及，与所述第一探针和所述第二探针均电连接的测试仪表，所述测试仪表施加电信号并基于所述电信号获取所述第一探针和所述第二探针之间的电阻值。2.根据权利要求1所述的异常测试装置，其特征在于，所述中心传输导体具有以下特点：所述第一端形成有第一电元件，且所述第一探针与所述第一电元件电接触。3.根据权利要求2所述的异常测试装置，其特征在于，所述中心传输导体还具有以下特点：所述第二端形成有第二电元件，且在断路测试模式时，所述第二探针与所述第二电元件电接触。4.根据权利要求3所述的异常测试装置，其特征在于，所述第一电元件、所述第二电元件均包括电容极板、导电焊盘至少之一。5.根据权利要求1所述的异常测试装置，其特征在于，还包括xyz三轴位移机构，所述第一探针和所述第二探针分别设置在相互独立的xyz三轴位移机构上。6.根据权利要求5所述的异常测试装置，其特征在于，所述xyz三轴位移机构固定有用于检测下针力度的力传感器，且所述第一探针和所述第二探针分别与相互独立的力传感器连接。7.根据权利要求6所述的异常测试装置，其特征在于，所述第一探针和所述第一端电接触的状态时，及所述第二探针与所述中心传输导体的第二端或所述地电接触的状态时，所述力传感器测得的压力值均在0.1μn～0.5μn之间。8.根据权利要求6所述的异常测试装置，其特征在于，所述第一探针和所述第二探针均包括夹持部和针头，所述针头插接至所述夹持部中，且一端贯穿所述夹持部，所述力传感器与所述夹持部相连接。9.根据权利要求8所述的异常测试装置，其特征在于，所述针头的端部直径介于5μm～10μm。10.根据权利要求8所述的异常测试装置，其特征在于，所述夹持部的表面形成有保护层。

技术总结
本申请公开了一种共面波导传输线的异常测试装置，属于超导电路测试技术领域。所述异常测试装置包括：第一探针，所述第一探针用于与所述中心传输导体的第一端电接触；第二探针，所述第二探针具有可相互切换的两种电接触模式，所述两种电接触模式包括：与所述中心传输导体的第二端电接触的断路测试模式，及与所述地电接触的短路测试模式；以及，与所述第一探针和所述第二探针均电连接的测试仪表，所述测试仪表施加电信号并基于所述电信号获取所述第一探针和所述第二探针之间的电阻值。测试仪表在短路测试模式、断路测试模式下均获取探针之间的电阻值，因此，可根据对应的电阻值判断是否有异常，从而完成共面波导传输线的异常测试筛选。测试筛选。测试筛选。


技术研发人员：请求不公布姓名 请求不公布姓名 赵勇杰
受保护的技术使用者：本源量子计算科技（合肥）股份有限公司
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/8/8