量子信息处理器件的形成制造技术

提出了一种用于形成量子信息处理器件的至少部分的方法。该方法包括：在衬底(10)的主表面上提供由第一导电材料(100')形成的第一导电层；在第一导电材料上沉积电介质材料层；图案化电介质材料层，以形成电介质材料垫并暴露第一导电层的第一区域；在电介质材料垫上并且在第一导电层的第一区域上沉积第二导电层(104')；图案化第二导电层；以及使用各向同性气相蚀刻去除电介质材料垫。

The formation of quantum information processing devices

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】量子信息处理器件的形成
本公开涉及量子信息处理器件的形成。
技术介绍
量子计算是一种利用量子力学现象(诸如两个量子态的叠加及属于分开的且相距遥远的实体的量子态之间的纠缠)的新计算方法。与使用配置为处于两个双稳态(例如，“0”和“1”)的“位”来存储和操纵信息的数字计算机相比，量子计算系统旨在使用配置为量子态的叠加(例如，a|0>+b|1>)的“量子位”来操纵信息。每个量子位的量子态可以彼此纠缠，即，一个量子位的测量结果与另一量子位的测量结果紧密相关。这些特性提供了优于经典计算机的关键优势，即量子计算机的速度与量子位数量成指数关系。
技术实现思路
总体上，在一些方面中，本公开的主题可以以包括形成量子信息处理器件的至少部分的方法来体现，形成量子信息处理器件的至少部分包括：在衬底的主表面上提供由第一导电材料形成的第一导电层；在第一导电材料上沉积电介质材料层；图案化电介质材料层，以形成电介质材料垫并暴露第一电导电层的第一区域；在电介质材料垫上并且在第一导电层的第一区域上沉积第二导电层；图案化第二导电层；以及使用各向同性气相蚀刻，去除电介质材料垫。所述方法的实现方式可以包括以下特征中的一个或更多个。例如，在一些实现方式中，图案化电介质材料层可以暴露第一导电层的第一区域。在一些实现方式中，图案化电介质材料层可以暴露第一导电层的第二区域，并且第二导电层可以沉积在第一导电层的第二区域上。在一些实现方式中，使用各向同性气相蚀刻去除电介质材料的所述至少一个图案化的区域可以包括使用包括氟化氢蒸汽的混合物蚀刻电介质材料的所述至少一个图案化的区域。在一些实现方案中，使用各向同性气相蚀刻去除电介质材料的所述至少一个图案化的区域可以包括使用包括二氟化氙蒸汽的混合物蚀刻电介质材料的所述至少一个图案化的区域。在一些实现方式中，所述方法还可以包括图案化第一导电层，以在第一导电层的层中形成至少一个窗口。在一些实现方式中，图案化第二导电层可以限定第二导电材料带。在一些实现方式中，衬底可以包括硅衬底。在一些实现方式中，第一导电层可以包括金属化。因此，第一导电层可以是第一金属化层。在一些实现方式中，第一导电层可以在临界温度以下是超导的。在一些实现方式中，第一导电层可以包括铝。在一些实现方式中，电介质材料层可以包括二氧化硅层。在一些实现方式中，第二导电层可以包括金属化。因此，第二导电层可以是第二金属化层。在一些实现方式中，第二导电层可以在临界温度以下是超导的。在一些实现方式中，第二导电层可以包括铝。在一些实现方式中，第一导电层和第二导电层可以由相同的导电材料形成。在一些实现方式中，第一导电层和第二导电层可以由两种不同的导电材料形成。在一些实现方式中，形成量子信息处理器件的所述至少部分可以包括形成空中桥。在一些实现方式中，形成量子信息处理器件的所述至少部分可以包括形成电容器。在一些实现方式中，形成量子信息处理器件的所述至少部分可以包括形成电感器。在一些实现方式中，形成量子信息处理器件的所述至少部分可以包括形成谐振器。在一些实现方式中，形成量子信息处理器件的所述至少部分可以包括使用CMOS兼容的处理步骤。本公开的主题可以体现为一种通过上述实现方式中的任何一种可获得的器件。实现方式可以包括以下优点中的一个或更多个。可以形成诸如金属性桥的悬置结构，其为电路设计提供更高的集成度和扩展的自由度。因为电连接不必全部在相同的层内延伸，所以与微波的工作波长相比，可以减小或最小化连接的长度。这可以省去考虑由所述连接的长度引起的附加相移的必要。出于本公开的目的，超导体(或者，超导的)材料可以被理解为在超导临界温度处或以下表现出超导特性的材料。超导体材料的示例包括铝(例如1.2开尔文的超导临界温度)、铌(例如9.3开尔文的超导临界温度)和钛氮化物(例如5.6开尔文的超导临界温度)。在附图和下面的描述中阐述了一个或更多个实现方式的细节。其他特征和优点将由说明书、附图和权利要求明显。附图说明图1A-1J示出了图案化电介质衬底上的第一导电层并建立在第一导电层之上升高的导电桥的工艺的俯视图。图2A-2J示出了图案化电介质衬底上的第一导电层并建立在第一导电层之上升高的导电桥的工艺的沿着图1A所示的桥线A-A'的剖视图。图3A-3J示出了图案化电介质衬底上的第一导电层并建立在第一导电层之上升高的导电桥的工艺的沿着图1A所示的线B-B'的剖视图。图4是图案化电介质衬底上的第一导电层并建立在第一导电层之上升高的导电桥的方法的工艺流程图。图5是在各向同性VHF蚀刻之前和在各向同性VHF蚀刻之后的支撑导电桥的牺牲二氧化硅层的示例的显微图。图6示出了在制造工艺的各个阶段对包括共面波导的谐振器的品质因数的测量。图7示出了量子位电路的示意图。图8A和图8B是在各向同性VHF蚀刻之前和之后的支撑存在于共面波导之上的连续空中桥结构的牺牲二氧化硅层的示例的显微图。具体实施方式量子计算提供对存储在量子计算机的多个量子位中的量子信息的相干处理。为了达到最大的计算速度，理想情况下，量子位以可控的方式彼此缠结，使得每个量子位的量子态立即影响其他量子位的对应量子态。超导量子计算是量子计算技术的有前景的实现方式，其中量子电路至少部分地由衬底上的超导体材料形成。在某些实现方式中，量子电路元件优选地在低温下工作，使得热涨落不会干扰量子位的相干性或在工作频率下引起电路元件的损耗。可能导致损耗或退相干的其他因素是材料缺陷，诸如二级状态(TLS，two-levelstates)和不期望的辐射耦合。因此，可以使用在临界温度以下显示出超导行为的导电层来形成各种量子电路元件和部件，诸如约瑟夫森结、共面波导、LC振荡器、超导量子干涉仪(SQUID)、电感器、电容器或其他元件和部件。超导量子计算器件可以是多层系统，但是通常只有可以是金属性层的第一导电层形成计算基础的核心。具体地，本公开涉及制造悬置的导电结构(诸如用于连接电介质衬底上的图案化的导电层的两个部分的空中桥)的方法。许多部件及部件之间的连接可以被限定在由电介质衬底支撑的导电层中。然而，使用导电的“空中桥”来连接电路的不同部分可以是有利的，该“空中桥”在导电层之上升高并形成拱形结构。其他电路元件和连接带可以形成在空中桥下方同时与由导电空中桥连接的两个部分电断开。这些导电桥可以是有利的，因为它们为电路设计提供了更高的集成度和扩展的自由度。由于电连接不必全部在同一层内延伸，因此与微波的工作波长相比，可以减小或最小化连接的长度。这样就无需考虑由连接的长度引起的附加相移。导电桥可以通过使光致抗蚀剂回流、沉积金属并剥离光致抗蚀剂来制造。然而，导电桥的最大高度可以由桥的跨度确定(与桥的跨度成正比)。这会导致高的结构，从而使后续制造过程困难。此外，这些结构对于旋转、超本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：/n形成量子信息处理器件的至少部分，包括：/n在衬底的主表面上提供由第一导电材料形成的第一导电层；/n在所述第一导电材料上沉积电介质材料层；/n图案化所述电介质材料层，以形成电介质材料垫并暴露所述第一导电层的第一区域；/n在所述电介质材料垫上并且在所述第一导电层的所述第一区域上沉积第二导电层；/n图案化所述第二导电层；以及/n使用各向同性气相蚀刻，去除所述电介质材料垫。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170831 US 62/552,9271.一种方法，包括：
形成量子信息处理器件的至少部分，包括：
在衬底的主表面上提供由第一导电材料形成的第一导电层；
在所述第一导电材料上沉积电介质材料层；
图案化所述电介质材料层，以形成电介质材料垫并暴露所述第一导电层的第一区域；
在所述电介质材料垫上并且在所述第一导电层的所述第一区域上沉积第二导电层；
图案化所述第二导电层；以及
使用各向同性气相蚀刻，去除所述电介质材料垫。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，图案化所述电介质材料层暴露所述第一导电层的第一区域。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，图案化所述电介质材料层暴露所述第一导电层的第二区域，所述第二导电层沉积在所述第一导电层的所述第二区域上。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，使用各向同性气相蚀刻，去除电介质材料的至少一个图案化的区域包括：
使用包括氟化氢蒸汽的混合物，蚀刻电介质材料的所述至少一个图案化的区域。


5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，使用各向同性气相蚀刻，去除电介质材料的所述至少一个图案化的区域包括：
使用包括二氟化氙蒸汽的混合物，蚀刻电介质材料的所述至少一个图案化的区域。


6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，使用各向同性气相蚀刻，去除电介质材料的所述至少一个图案化的区域包括：
使用由包括四氟甲烷蒸汽和三氟化氮蒸汽的混合物产生的等离子体，蚀刻电介质材料的所述至少一个图案化的区域。


7.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括：
图案化所述第一导电层，以在第一导电层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：AE梅格兰特，
申请(专利权)人：谷歌有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US