微電子所在基於先進FinFET工藝的矽量子器件研究中獲進展

2021-02-25 中科湖北育成在線

       量子計算是未來信息技術發展的重要方向，在一些特定領域具有較大應用潛力。基於矽量子點的量子比特是實現通用量子計算最有前景的方案之一，具有較長的退相干時間和出色的CMOS製造工藝兼容性。目前，矽量子點量子計算正處在採用集成電路先進位造工藝實現量子點規模集成並進行量子比特擴展驗證的關鍵研究階段。

  近期，中國科學院微電子研究所集成電路先導工藝研發中心研究員殷華湘帶領的科研團隊基於主流的體矽高κ/金屬柵FinFET工藝，提出了一種利用拐角效應，在鑽石形Fin溝道頂部尖端實現載流子局域化，並藉助柵極兩邊側牆的電勢限制，構建量子點器件結構的方案。該器件在先導中心8吋工藝線研製成功，集成方案完全兼容主流通用的先進CMOS工藝。在製備過程中，研究人員先後優化了Fin刻蝕、淺槽隔離等關鍵工藝，；在高κ/金屬柵後柵工藝中，利用氧化腐蝕的方法完成了襯底隔離的鑽石形矽Fin溝道形貌修飾。在20 K低溫電學測試中，該器件展示出明顯的庫倫振蕩電流。研究人員通過分析庫倫菱形穩定圖，證明了該器件擁有較大的量子點充電能，具備在傳統CMOS FinFET工藝中實現量子點規模化集成的潛力。

  相關研究成果發表在《電氣和電子工程師協會電子器件學報》（IEEE Transactions on Electron Devices，DOI: 10.1109/TED.2020.3039734）上，微電子所博士生顧傑為論文第一作者。殷華湘、微電子所副研究員張青竹為論文的通訊作者。研究工作得到科學技術部、國家自然科學基金委、中科院的支持。

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