一种量子点器件及其制备方法技术

一种量子点器件及其制备方法。包括：衬底；形成于所述衬底上部的至少一对鳍状结构；第一隔离层，形成于所述衬底上方，且所述鳍状结构的顶部相对于所述第一隔离层露出；阵列化栅极结构，形成于所述鳍状结构和第一隔离层之上，包括N行×M列个间隔设置的栅极，M≥2，N≥1，沿着每个鳍状结构的延伸方向具有N个间隔排布的栅极，M为所述鳍状结构的个数；形成于所述阵列化栅极结构中各个栅极间隔处的侧墙阵列；以及形成于所述侧墙阵列外侧的有源区，所述有源区包括源极和漏极。本发明专利技术提供了可以兼容现有的CMOS工艺进行规模化量子器件制备的方法，降低了制备难度，并可以获得阵列化具有更高限制势的量子点结构用于量子计算。

【技术实现步骤摘要】
一种量子点器件及其制备方法
本专利技术涉及半导体器件领域，特别涉及一种量子点器件及其制备方法。
技术介绍
近些年，基于硅量子点量子比特的研究已经取得较大的进展，与硅量子点量子比特的扩展与集成相关的器件制备成为一个重要的研究方向。但是，现有的基于硅量子点的量子比特方案中的器件制备方法往往与主流的CMOS工艺不是非常兼容，因此无法最大化利用成熟的CMOS制造技术，对量子器件的扩展与集成造成影响。此外，在一个多量子点量子比特的系统中，需要利用栅极进行控制，包括用于调节量子点电势的P栅以及调节两量子点交换耦合的B栅。在实际的器件制备中，量子点尺寸一般在几十纳米，为了提高量子比特间的交换耦合强度及集成度，每个量子点的距离往往非常小，使得两个栅极的距离非常小，如果使用一次光刻形成所有栅极图形，图案间距过小会对曝光形成的图形产生不利的影响，而如果对P栅和B栅分开进行光刻，由于对准及多次光刻，使得制备的难度较大。与此同时，基于平面栅结构形成的量子点因为较低的限制势，也在一定程度上限制了量子器件的性能。因此，如何提供一种量子点器件的制备方法，以兼本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子点器件，其特征在于，包括：/n衬底；/n形成于所述衬底上部的至少一对鳍状结构；/n第一隔离层，形成于所述衬底上方，且所述鳍状结构的顶部相对于所述第一隔离层露出；/n阵列化栅极结构，形成于所述鳍状结构和第一隔离层之上，包括N行×M列个间隔设置的栅极，M≥2，N≥1，沿着每个鳍状结构的延伸方向具有N个间隔排布的栅极，M为所述鳍状结构的个数；/n形成于所述阵列化栅极结构中各个栅极的间隔处的侧墙阵列；以及/n形成于所述侧墙阵列外侧的有源区，所述有源区包括源极和漏极。/n

【技术特征摘要】
1.一种量子点器件，其特征在于，包括：
衬底；
形成于所述衬底上部的至少一对鳍状结构；
第一隔离层，形成于所述衬底上方，且所述鳍状结构的顶部相对于所述第一隔离层露出；
阵列化栅极结构，形成于所述鳍状结构和第一隔离层之上，包括N行×M列个间隔设置的栅极，M≥2，N≥1，沿着每个鳍状结构的延伸方向具有N个间隔排布的栅极，M为所述鳍状结构的个数；
形成于所述阵列化栅极结构中各个栅极的间隔处的侧墙阵列；以及
形成于所述侧墙阵列外侧的有源区，所述有源区包括源极和漏极。


2.根据权利要求1所述的量子点器件，其特征在于，还包括：
栅堆叠阵列，所述栅堆叠阵列基于所述侧墙阵列去除所述阵列化栅极结构之后，填充栅介质材料和栅极材料形成。


3.根据权利要求1所述的量子点器件，其特征在于，所述鳍状结构的顶部为制备形成的形状或者为整形后的形状，整形后的所述鳍状结构的顶部具有窄小的突出部分，所述窄小的突出部分通过将制备形成的呈台状的顶部部分氧化，并刻蚀去除氧化部分形成。


4.一种量子点器件的制备方法，其特征在于，包括：
在衬底上形成至少一个掩膜结构和位于每个掩膜结构的两个侧壁上的侧墙；
去除所述掩膜结构，并以所述侧墙作为掩膜图案刻蚀所述衬底，以在所述衬底上方形成至少一对鳍状结构；
去除所述侧墙，并在所述衬底上形成第一隔离层，所述第一隔离层低于所述鳍状结构的顶部，以使所述鳍状结构的顶部露出；
在所述鳍状结构和第一隔离层上方形成阵列化栅极结构，所述阵列化栅极结构包括N行×M列个间隔设置的栅极，M≥2，N≥1，沿着每个鳍状结构的延伸方向具有N个间隔排布的栅极，M为所述鳍状结构的个数；
在所述阵列化栅极结构的间隔处形成侧墙阵列；
在所述侧墙阵列外侧形成有源区，所述有源区包括源极和漏极。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述鳍状结构具有一细颈部，在得到所述鳍状结构之后，还包括：
对所述鳍状结构进行氧化，以使所述细颈部被部分或完全氧化。


6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述衬底上形成第一隔离层，包括：
在衬...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾杰，殷华湘，张青竹，张兆浩，吴振华，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11