[發明專利]用于在量子器件中形成金屬柵的側壁金屬墊片

在審

• 申請號: 201910108465.1
• 申請日: 2019-02-03
• 公開（公告）號: CN110137136A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: H.C.喬治;Z.R.約斯科維茨;N.K.托馬斯;L.拉姆珀特;J.S.克拉克;J.M.羅伯茨;R.皮拉里塞蒂;D.J.米夏拉克;K.辛格;R.考迪洛
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: H01L21/8234
• 分類號: H01L21/8234;H01L27/088;H01L29/423;H01L29/49
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周學斌;劉春元

本文公開的是用于在量子器件中提供金屬柵的制造技術以及相關的量子器件。例如，在一些實施例中，制造量子器件的方法可以包括：在量子位器件層上方提供柵電介質，在柵電介質上方提供被稱為“柵支撐元件”的非金屬元件的圖案，以及在柵支撐元件的側壁上沉積柵金屬以形成量子器件的多個柵。

技術領域

本公開一般涉及量子計算領域，并且更具體地，涉及用于在量子電路中形成金屬柵的方法以及具有這樣的金屬柵的各種量子器件。

背景技術

量子計算指代與使用量子力學現象來操縱數據的計算系統相關的研究領域。這些量子力學現象——諸如疊加（其中量子變量可以同時存在于多個不同的狀態中）和糾纏（其中多個量子變量具有不考慮它們之間在空間或時間中的距離的相關狀態）——不具有經典計算世界中的類似物，并且因而不能利用經典計算設備來實現。

量子計算機使用所謂的量子比特（quantum bit），其被稱為量子位（qubit）（術語“比特（bit）”和“量子位（qubit）”兩者通常可互換地指代它們保持的值以及存儲該值的實際器件）。類似于經典計算機的比特，在任何給定時間處，量子位可以是0或1。然而，與經典計算機的比特形成對照，量子位也可以同時為0和1，這是量子態疊加（一種獨特的量子力學現象）的結果。糾纏也有助于量子位的獨特性質是因為，對量子處理器的輸入數據可以在糾纏的量子位中展開（spread out），從而允許對該數據的操縱也被展開：向一個量子位提供輸入數據導致了該數據被共享給與第一量子位糾纏的其它量子位。

與已良好確立的且經過深入研究的經典計算機相比，量子計算仍處于起步階段，其中固態量子處理器中量子位的最大數量當前低于100。主要挑戰之一在于保護量子位免受退相干的影響，使得它們可以在其信息保持狀態下保持足夠長的時間以實行必要的計算并且讀出結果。另一個挑戰在于提出制造技術，該制造技術提供對量子電路中各種元件的尺寸和組成的充分控制。

附圖說明

通過結合附圖的下面的詳細描述，將容易理解實施例。為了便于該描述，相同的附圖標記標明相同的結構要素。在附圖的各圖中，通過示例的方式而非通過限制的方式圖示了實施例。

圖1-3是根據本公開的各種實施例的量子點器件的橫截面視圖。

圖4-6是根據本公開的各種實施例的另一個量子點器件的橫截面視圖。

圖7-9是根據本公開的各種實施例的可以被用在量子點器件中的示例性量子阱堆疊和襯底的橫截面視圖。

圖10-16圖示了根據本公開的各種實施例的可以被用在量子點器件中的示例性基底/鰭片布置。

圖17-19是根據本公開的各種實施例的量子點器件的橫截面視圖。

圖20圖示了根據本公開的各種實施例的具有以二維陣列布置的多個溝槽的量子點器件的實施例。

圖21圖示了根據本公開的各種實施例的在量子阱堆疊上的單個溝槽中具有多組柵的量子點器件的實施例。

圖22是根據本公開的各種實施例的具有多個互連層的量子點器件的橫截面視圖。

圖23是根據本公開的各種實施例的量子點器件封裝的橫截面視圖。

圖24是根據本公開的各種實施例的操作量子點器件的說明性方法的流程圖。

圖25是根據本公開的一些實施例的用于本文中所描述的各種量子器件的示例性金屬柵布置的橫截面視圖。

圖26提供了根據本公開的各種實施例的用于制造本文中所描述的各種量子器件的金屬柵的方法的流程圖。

圖27A-27F是根據本公開的一些實施例的橫截面，其圖示了使用圖26的方法制造本文中所描述的各種量子器件的金屬柵中的各種示例性階段。