量子计算机用半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术是一种量子计算机用半导体装置的制造方法，量子计算机用半导体装置具备：半导体基板、在所述半导体基板上形成的量子计算机用元件、以及在所述半导体基板上形成且连接于所述量子计算机用元件的周边电路，量子计算机用半导体装置作为量子计算机使用，量子计算机用半导体装置的制造方法的特征在于，包含以下工序：在所述半导体基板上形成所述量子计算机用元件以及所述周边电路；通过向所述半导体基板中的至少量子计算机用元件形成部以及周边电路形成部照射粒子束，从而使半导体基板中的载流子惰性化。由此，提供一种能够制造3HD特性优异的量子计算机用半导体装置的、量子计算机用半导体装置的制造方法。用半导体装置的制造方法。用半导体装置的制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】量子计算机用半导体装置的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种量子计算机用半导体装置的制造方法。

技术介绍

[0002]迎来5G，终端需要对应宽幅的频带，需要滤波器等数量繁多的高频部件。例如专利文献1所记载的那样，在无线通信装置中，在无线频带中使用的元件装配在硅基板等半导体基板上。
[0003]另一方面，作为能够求解在现有的计算机中在现实的时间中无法求解的计算的计算机，人们把期待集中于使用重叠、量子纠缠这种量子效应的量子计算机，正在如火如荼地进行用于使该量子计算机实用化的研究。在量子计算机用途中使用的元件也能够装配在例如硅基板等半导体基板上。
[0004]在量子计算机用途中使用的元件通过利用使用了超导体的约瑟夫森效应、利用电子自旋(ESR)，通过将量子效应转换成电信号，从而进行写入或读取。
[0005]另外，量子效应在等效电路中大多由线圈和电容器(LC电路)写入，写入及读出的电信号必然成为高频。
[0006]例如，在使用硅基板并利用了电子自旋的元件中，对置于磁场中的电子自旋照射微波扫描频率使其共振，从而能够读取量子效应。根据该例可知，为了使量子计算机用元件动作而需要高频电路(参照非专利文献1)。
[0007]这样，就算是量子计算机用元件，也需要模拟的半导体技术，实际上作为基板材料使用硅的例子很多。
[0008]根据这样的情况可知，以用于量子计算机用元件的硅基板处理高频为前提，例如使用未掺杂的硅基板。
[0009]作为这样的量子计算机用的基板的高频特性，具有在基板上形成绝缘膜且在该绝缘膜上形成图10及11所示的Co
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Planar Waveguide(CPW：共平面波导)5来测量Al电极的3次高次谐波(3HD)特性。
[0010]CPW5是指如下结构的元件5：如图10和图11所示的一例那样，具有将金属电极50a隔开间隙地并列排列、在该间隙的中央与这些金属电极50a并列地形成线状的中央金属电极50b的结构，通过从中央金属电极50b朝向图11中的左右两侧的金属电极50a和半导体基板10内部的方向的电场50c、和在半导体基板10内部包围中央金属电极50b的方向的磁场50d来传输电磁波。
[0011]此外，作为量子计算机用的基板，通常使用仅有硅的结构，但为了简单地进行3HD特性评价，而形成绝缘膜，进一步在其上形成CPW，并评价3HD特性。在图11中省略绝缘膜的图示。
[0012]在此，高次谐波是指作为基础的频率的整数倍的高次频率成分，以基础的频率为基本波，具有2倍的频率(二分之一的波长)的波被定义为2HD，具有3倍的频率(三分之一的波长)的波被定义为3HD。在高频电路中，为了避免由于高次谐波的混信而需要高次谐波较
小的基板。其中，作为量子计算机用元件用的基板评价而优选使用3次高次谐波特性。作为高频信号变形的评价方法，2次高次谐波特性大多强烈利用信号强度，但该2次高次谐波主要用于对滤波器、开关等无源元件、该基板特性进行评价时较多。另一方面，优选作为量子计算机用元件用的基板评价使用的是与放大器等所代表的有源元件的评价指标即IMD3(Third Intermodulation Distortion：3次相互调制变形)等价的3次高次谐波(3HD)。IMD3是当输入两个相邻的频率的不同的信号时，在该信号的附近生成的所谓的噪声。IMD3由于在主信号的附近生成，因此难以用滤波器等除去，需要在制作元件时预先充分降低。此外，一方的2HD在主信号的2倍频率位置出现，并且是无源器件上的信号，能够容易除去。
[0013]如例如非专利文献2所记载那样，可知3HD与该IMD3相关，如以下关系式所示。
[0014]IMD3＝3
×
3HD(显示了线性的情况下)＝3HD+10dB(表现了dB的情况下)(注)上述的10dB准确而言是+9.54dB＝20
×
Log3。
[0015]根据上述的关系，在本专利技术中，使用3HD特性，确认IMD3特性。现有技术文献专利文献
[0016]专利文献1：日本特表2020
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507230号公报专利文献2：日本特开2005
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93939号公报专利文献3：日本特开平10
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93107号公报专利文献4：日本特开昭51
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93666号公报专利文献5：日本特开昭51
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93684号公报专利文献6：日本特开昭51
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100644号公报
[0017]非专利文献非专利文献1：Rosenberg,D.,Kim,D.,Das,R.et al.3D integrated superconducting qubits(集成超导量子位).npj Quantum Inf 3,42(2017).非专利文献2：Rohde&Schwarz应用注释“通过频谱分析仪测量高次谐波”
技术实现思路

(一)要解决的技术问题
[0018]作为提高以上说明那样的3HD特性的具体的解决策略，有半导体基板的高电阻率化。
[0019]但是，半导体基板的高电阻率化非常难，如果要获得例如比3000Ω
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cm高的电阻率，则需要在未掺杂、或者P型的硼的情况下，设为3
×
10
12
atoms/cm3这种极低的掺杂剂浓度。另外，由于原料中的杂质的影响，会更难高电阻率化。
[0020]本专利技术为了解决上述问题而完成，其目的在于提供一种能够制造3HD特性优异的量子计算机用半导体装置的、量子计算机用半导体装置的制造方法。(二)技术方案
[0021]为了实现上述目的，在本专利技术中，提供一种量子计算机用半导体装置的制造方法，该量子计算机用半导体装置具备：半导体基板、在所述半导体基板上形成的量子计算机用元件、以及在所述半导体基板上形成且连接于所述量子计算机用元件的周边电路，该量子计算机用半导体装置作为量子计算机使用，其特征在于，
包含以下工序：在所述半导体基板上形成所述量子计算机用元件及所述周边电路；以及通过向所述半导体基板中的至少量子计算机用元件形成部及周边电路形成部照射粒子束，从而使半导体基板中的载流子惰性化。
[0022]根据这样的制造方法，通过向半导体基板中的至少在量子计算机区域中使用的量子计算机用元件的形成部以及连接于该元件的周边电路的形成部照射粒子束，从而向半导体基板的至少这些部分导入点缺陷而在该点缺陷中捕获载流子，从而能够使载流子惰性化。由此，能够提高半导体基板中的至少量子计算机用元件形成部以及周边电路形成部的电阻率，其结果为能够改善制造的量子计算机用半导体装置的高频特性，特别是3HD特性。即，根据本专利技术的制造方法，能够制造3HD特性优异的量子计算机用半导体装置。
[0023]优选地，通过照射所述粒子束，而使所述半导体基板的所述量子计算机用元件形成部以及所述周边电路形成部的电阻率为3000Ω
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种量子计算机用半导体装置的制造方法，该量子计算机用半导体装置具备：半导体基板、在所述半导体基板上形成的量子计算机用元件、以及在所述半导体基板上形成且连接于所述量子计算机用元件的周边电路，该量子计算机用半导体装置作为量子计算机使用，其特征在于，包含以下工序：在所述半导体基板上形成所述量子计算机用元件及所述周边电路；以及通过向所述半导体基板中的至少量子计算机用元件形成部及周边电路形成部照射粒子束，从而使半导体基板中的载流子惰性化。2.根据权利要求1所述的量子计算机用半导体装置的制造方法，其特征在于，通过照射所述粒子束，而使所述半导体基板的所述量子计算机用元件形成部以及所述周边电路形成部的电阻率为3000Ω<...

【专利技术属性】
技术研发人员：大槻刚，竹野博，
申请(专利权)人：信越半导体株式会社，
类型：发明
国别省市：