DE102019100124A1 - Gateanordnungen in Quantenpunkt-Vorrichtungen - Google Patents

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Nicole K. Thomas
Ravi Pillarisetty
Hubert C. George
Kanwaljit Singh
Jeanette M. Roberts
David J. Michalak
Roman CAUDILLO
Zachary R. Yoscovits
Lester Lampert
James S. Clarke
Willy Rachmady
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Abstract

Hierin werden Quantenpunkt-Vorrichtungen sowie verwandte Rechenvorrichtungen und Verfahren offenbart. Zum Beispiel kann bei einigen Ausführungsbeispielen eine Quantenpunkt-Vorrichtung Folgendes aufweisen: einen Quanten-Wannen-Stapel; ein erstes Gate und ein benachbartes zweites Gate über dem Quanten-Wannen-Stapel; und eine Gate-Wand zwischen dem ersten Gate und dem zweiten Gate, wobei die Gate-Wand ein erstes dielektrisches Material und ein zweites dielektrisches Material umfasst, das sich von dem ersten dielektrischen Material unterscheidet.

Description

  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Ein Quanten-Datenverarbeiten betrifft das Forschungsgebiet, das Rechensysteme betrifft, die quantenmechanische Phänomene verwenden, um Daten handzuhaben. Diese quantenmechanischen Phänomene, wie etwa Superposition (bei der eine Quantenvariable gleichzeitig in mehreren unterschiedlichen Zuständen vorliegen kann) und Verschränkung (bei der mehrere Quantenvariablen verwandte Zustände unabhängig vom Abstand zwischen ihnen in Raum oder Zeit haben), haben in der Welt der klassischen Datenverarbeitung keine Entsprechungen und können daher nicht mit klassischen Rechenvorrichtungen implementiert werden.
  • Figurenliste
  • Ausführungsbeispiele sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ohne weiteres offensichtlich. Um diese Beschreibung zu vereinfachen, bezeichnen gleiche Bezugszeichen ähnliche strukturelle Elemente. Ausführungsbeispiele sind in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen beispielhaft dargestellt nicht einschränkend.
    • 1-3 sind Querschnittsansichten einer Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispiel en.
    • 4-42 stellen verschiedene Beispielphasen bei der Herstellung einer Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dar.
    • 43-45 sind Querschnittsansichten einer anderen Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
    • 46-48 sind Querschnittsansichten von Beispiel-Quanten-Wannen-Stapeln und Substraten, die in einer Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen verwendet werden können.
    • 49-55 stellen Beispiel-Basis/Finnen-Anordnungen dar, die in einer Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen verwendet werden können.
    • 56-58 sind Querschnittsansichten einer Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispiel en.
    • 59-76 stellen verschiedene Beispielphasen bei der Herstellung einer Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dar.
    • 77 ist eine Querschnittsansicht einer Beispiel-Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
    • 78 ist eine Querschnittsansicht einer alternativen Beispielphase bei der Herstellung der Quantenpunkt-Vorrichtung von 77 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
    • 79-80 sind Querschnittsansichten einer Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispiel en.
    • 81 stellt ein Ausführungsbeispiel einer Quantenpunkt-Vorrichtung mit mehreren Gräben dar, die in einem zweidimensionalen Array angeordnet sind, gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
    • 82 stellt ein Ausführungsbeispiel einer Quantenpunkt-Vorrichtung mit mehreren Gruppen von Gates in einem einzelnen Graben auf einem Quanten-Wannen-Stapel dar, gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
    • 83 ist eine Querschnittsansicht einer Quantenpunkt-Vorrichtung mit mehreren Verbindungsschichten gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
    • 84 ist eine Querschnittsansicht eines Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuses gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
    • 85A und 85B sind Draufsichten eines Wafers und von Dies, die jegliche der hierin offenbarten Quantenpunkt-Vorrichtungen umfassen können.
    • 86 ist eine Querschnittsseitenansicht einer Bauelementanordnung, die jegliche der hierin offenbarten Quantenpunkt-Vorrichtungen umfassen kann.
    • 87 ist ein Flussdiagramm eines veranschaulichenden Verfahrens zum Betreiben einer Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
    • 88 ist ein Blockdiagramm einer Beispiel-Quanten-Rechenvorrichtung, die jegliche der hierin offenbarten Quantenpunkt-Vorrichtungen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen umfassen kann.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Hierin werden Quantenpunkt-Vorrichtungen sowie verwandte Rechenvorrichtungen und Verfahren offenbart. Zum Beispiel kann bei einigen Ausführungsbeispielen eine Quantenpunkt-Vorrichtung Folgendes aufweisen: einen Quanten-Wannen-Stapel; ein erstes Gate und ein benachbartes zweites Gate über dem Quanten-Wannen-Stapel; und eine Gate-Wand zwischen dem ersten Gate und dem zweiten Gate, wobei die Gate-Wand ein erstes dielektrisches Material und ein zweites dielektrisches Material umfasst, das sich von dem ersten dielektrischen Material unterscheidet.
  • Die hierin offenbarten Quantenpunkt-Vorrichtungen können die Bildung von Quantenpunkten, die als Quantenbits („Qubits“) in einer Quanten-Rechenvorrichtung dienen, sowie die Steuerung dieser Quantenpunkte, um logische Quantenoperationen auszuführen, ermöglichen. Im Gegensatz zu vorherigen Ansätzen zur Quantenpunkt-Bildung und -Handhabung stellen verschiedene hierin offenbarte Ausführungsbeispiele der Quantenpunkt-Rechenvorrichtungen eine starke räumliche Lokalisierung der Quantenpunkte (und damit eine gute Steuerung von Quantenpunkt-Interaktionen und -Handhabung), eine gute Skalierbarkeit der Anzahl von Quantenpunkten, die von dem Bauelement umfasst sind, und/oder Entwurfsflexibilität beim Herstellen von elektrischen Verbindungen mit den Quantenpunkt-Vorrichtungen, um die Quantenpunkt-Vorrichtungen in größeren Rechenvorrichtungen zu integrieren, bereit.
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil davon bilden und in denen Ausführungsbeispiele, die ausgeführt werden können, beispielhaft dargestellt sind. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet werden können sowie strukturelle oder logische Veränderungen vorgenommen werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Daher ist die folgende ausführliche Beschreibung nicht in einem begrenzenden Sinn zu betrachten.
  • Verschiedene Operationen können wiederum als mehrere diskrete Handlungen oder Operationen beschrieben werden, auf eine Weise, die beim Verständnis des Patentansprüche Gegenstands hilfreich ist. Die Reihenfolge der Beschreibung sollte jedoch nicht derart betrachtet werden, dass sie impliziert, dass diese Operationen notwendigerweise von der Reihenfolge abhängig sind. Genauer gesagt werden diese Operationen möglicherweise nicht in der präsentierten Reihenfolge ausgeführt. Beschriebene Operationen können in einer unterschiedlichen Reihenfolge zu dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgeführt werden. Verschiedene zusätzliche Operationen können ausgeführt werden und/oder beschriebene Operationen können bei zusätzlichen Ausführungsbeispielen weggelassen sein.
  • Zum Zweck der vorliegenden Offenbarung bezeichnet die Phrase „A und/oder B“ (A), (B), oder (A und B). Zum Zweck der vorliegenden Offenbarung bezeichnet die Phrase „A, B, und/oder C“ (A), (B), (C), (A und B), (A und C), (B und C), oder (A, B und C). Der Ausdruck „zwischen“, wenn er in Bezug auf Messbereiche verwendet wird, schließt die Enden der Messbereiche mit ein. Wie hierin verwendet bedeutet die Schreibweise „A/B/C“ (A), (B), und/oder (C).
  • Die Beschreibung verwendet die Phrasen „bei einem Ausführungsbeispiel“ oder „bei Ausführungsbeispielen“, die sich jeweils auf ein oder mehrere desselben oder unterschiedlicher Ausführungsbeispiele beziehen können. Ferner sind die Ausdrücke „aufweisen“, „umfassen“, „haben“ und ähnliche, wie sie hierin im Hinblick auf Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, synonym. Die Beschreibung kann auf Perspektive basierende Beschreibungen verwenden, wie beispielsweise „über“, „unter“, „oben“, „unten“ und „Seite“; solche Beschreibungen werden verwendet, um die Erörterung zu erleichtern und sollen nicht die Anwendung der offenbarten Ausführungsbeispiele einschränken. Den beiliegenden Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet. Wie hierin verwendet bezieht sich ein „High-k-Dielektrikum“ auf ein Material mit einer höheren dielektrischen Konstante als Siliziumoxid. Wie hierin verwendet, bezieht sich eine „Magnetlinie“ auf eine Magnetfeld erzeugende Struktur zur Beeinflussung (z. B. Veränderung, Zurücksetzung, Verwürfelung oder Einstellung) der Spinzustände von Quantenpunkten. Ein Beispiel für eine Magnetlinie, wie hierin erörtert wird, ist ein leitender Weg, der nahe einem Quantenpunkt-Bildungsbereich ist und einen Stromimpuls, der ein Magnetfeld zur Beinflussung eines Spinzustandes eines Quantenpunkts in dem Bereich erzeugt, selektiv leitet.
  • 1-3 sind Querschnittsansichten einer Quantenpunkt-Vorrichtung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Genauer gesagt, stellt 2 eine Quantenpunkt-Vorrichtung 100 dar, die entlang des Schnitts A-A von 1 gezeigt ist (während 1 die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 darstellt, die entlang des Schnitts C-C von 2 gezeigt ist), und 3 stellt die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 dar, die entlang des Schnitts B-B von 1 gezeigt ist, mit einer Anzahl von Komponenten, die nicht gezeigt sind, um besser darzustellen, wie die Gates 106/108 und die Magnetlinie 121 strukturiert sind (während 1 eine Quantenpunkt-Vorrichtung 100 darstellt, die entlang des Schnitts D-D von 3 gezeigt ist). Obwohl 1 anzeigt, dass der Querschnitt, der in 2 dargestellt ist, durch die Finne 104-1 gezeigt ist, kann ein analoger Querschnitt, der durch die Finne 104-2 gezeigt ist, identisch sein, und daher bezieht sich die Erörterung von 2 im Allgemeinen auf die „Finne 104“.
  • Die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 kann eine Basis 102 und mehrere Finnen 104 umfassen, die sich von der Basis 102 weg erstrecken. Die Basis 102 und die Finnen 104 können ein Substrat und einen Quanten-Wannen-Stapel umfassen (in 1-3 nicht gezeigt, jedoch im Folgenden unter Bezugnahme auf das Substrat 144 und den Quanten-Wannen-Stapel 146 erörtert), die in einer von einer Anzahl von Weisen zwischen der Basis 102 und den Finnen 104 verteilt sind. Die Basis 102 kann zumindest einen Teil von dem Substrat umfassen und die Finnen 104 können jeweils eine Quanten-Wannen-Schicht des Quanten-Wannen-Stapels umfassen (im Folgenden unter Bezugnahme auf die Quanten-Wannen-Schicht 152 erörtert). Beispiele für Basis/Finnenanordnungen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Basis-Finne-Anordnungen 158 von 49-55 erörtert.
  • Auch wenn nur zwei Finnen, 104-1 und 104-2, in 1-3 gezeigt sind, dient dies zur besseren Darstellung und mehr als zwei Finnen 104 können von der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 umfasst sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Gesamtanzahl von Finnen 104, die von der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 umfasst sind, eine gerade Zahl, wobei die Finnen 104 in Paaren organisiert sind, die eine aktive Finne 104 und eine gelesene Finne 104 aufweisen, wie im Folgenden ausführlich erörtert wird. Wenn die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 mehr als zwei Finnen 104 umfasst, können die Finnen 104 in Paaren in einer Linie (z. B. 2N Finnen können insgesamt in einer 1x2N-Linie oder einer 2xN-Linie angeordnet sein) oder in Paaren in einem größeren Array (z. B. 2N Finnen können insgesamt als ein 4xN/2-Array, ein 6xN/3-Array etc. angeordnet sein) angeordnet sein. Die Erörterung hierin wird sich zur besseren Darstellung weitgehend auf ein einzelnes Paar von Finnen 104 konzentrieren, alle Lehren der vorliegenden Offenbarung gelten jedoch für Quantenpunkt-Vorrichtungen 100 mit mehr Finnen 104.
  • Wie vorangehend erwähnt wurde, kann jede der Finnen 104 eine Quanten-Wannen-Schicht aufweisen (in 1-3 nicht gezeigt, jedoch im Folgenden unter Bezugnahme auf die Quanten-Wannen-Schicht 152 erörtert). Die Quanten-Wannen-Schicht, die von den Finnen 104 umfasst ist, kann zur z-Richtung normal angeordnet sein und kann eine Schicht bereitstellen, in der sich ein zweidimensionales Elektronengas (2DEG) bilden kann, um die Erzeugung eines Quantenpunkts während einer Operation der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 zu ermöglichen, wie im Folgenden ausführlicher erörtert wird. Die Quanten-Wannen-Schicht selbst kann eine geometrische Abhängigkeit von der z-Position von Quantenpunkten in den Finnen 104 bereitstellen und das begrenzte Ausmaß der Finnen 104 (und damit der Quanten-Wannen-Schicht) kann in der y-Richtung eine geometrische Abhängigkeit von der y-Position von Quantenpunkten in den Finnen 104 bereitstellen. Um die x-Position von Quantenpunkten in den Finnen 104 zu steuern, können Spannungen an Gates angelegt werden, die auf den Finnen 104 angeordnet sind, um das Energieprofil entlang der Finnen 104 in der x-Richtung einzustellen und dadurch die x-Position von Quantenpunkten innerhalb von Quanten-Wannen zu beschränken (im Folgenden unter Bezugnahme auf die Gates 106/108 erörtert). Die Abmessungen der Finnen 104 können beliebige geeignete Werte annehmen. Zum Beispiel können die Finnen 104 bei einigen Ausführungsbeispielen eine Breite 162 von zwischen 10 Nanometern und 30 Nanometern aufweisen. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Finnen 104 jeweils eine vertikale Abmessung 164 von zwischen 200 Nanometern und 400 Nanometern aufweisen (z. B. zwischen 250 Nanometern und 350 Nanometer oder gleich 300 Nanometern).
  • Die Finnen 104 können parallel angeordnet sein, wie in 1 und 3 dargestellt ist, und sie können durch ein Isoliermaterial 128, das auf gegenüberliegenden Flächen der Finnen 104 angeordnet ist, voneinander beabstandet sein. Das Isoliermaterial 128 kann ein dielektrisches Material sein, wie etwa Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumcarbid, Siliziumoxynitrid oder Siliziumoxycarbid. Zum Beispiel können die Finnen 104 bei einigen Ausführungsbeispielen um einen Abstand 160 von zwischen 100 Nanometern und 250 Nanometern voneinander beabstandet sein.
  • Mehrere Gates können auf jeder der Finnen 104 angeordnet sein. Bei dem Ausführungsbeispiel in 2 sind drei Gates 106 und zwei Gates 108 oben auf der Finne 104 verteilt gezeigt. Die bestimmte Anzahl von Gates dient nur zur Darstellung und eine beliebige geeignete Anzahl von Gates kann verwendet werden. Zudem, wie im Folgenden unter Bezugnahme auf 82 erörtert wird, können mehrere Gruppen von Gates (wie die Gates, die in 2 dargestellt sind) auf der Finne 104 angeordnet sein.
  • Wie in 2 gezeigt ist, kann das Gate 108-1 zwischen den Gates 106-1 und 106-2 angeordnet sein und das Gate 108-2 kann zwischen den Gates 106-2 und 106-3 angeordnet sein. Ein Gate 106 kann von einem benachbarten Gate 108 durch eine Gate-Wand 138 beabstandet sein. Die Gate-Wände 138 können zwei unterschiedliche dielektrische Materialien aufweisen. Zum Beispiel kann eine Gate-Wand 138 ein Abschirm-Dielektrikum 113 und einen Abstandhalter 134 umfassen. Das Abschirm-Dielektrikum 113 kann im Querschnitt eine L-Form haben, mit einem vertikalen Abschnitt benachbart zu dem Gate-Dielektrikum 114 eines benachbarten Gates 106 und einem horizontalen Abschnitt unter dem zugeordneten Abstandhalter 134. Der vertikale Abschnitt des Abschirm-Dielektrikums 113 einer Gate-Wand 138 kann zwischen dem Gate-Dielektrikum 114 eines benachbarten Gates 106 und dem Abstandhalter 134 dieser Gate-Wand 138 angeordnet sein. Der horizontale Abschnitt des Abschirm-Dielektrikums 113 einer Gate-Wand 138 kann zwischen der Finne 104 und dem Abstandhalter 134 dieser Gate-Wand 138 angeordnet sein. Der Abstandhalter 134 einer Gate-Wand 138 kann zwischen dem vertikalen Abschnitt des zugeordneten Abschirm-Dielektrikums 113 und dem Gate-Dielektrikum 114 eines Gates 108 angeordnet sein. Wie in 2 dargestellt ist, können die Abstandhalter 134 näher zu der Finne 104 dicker und weiter entfernt von der Finne 104 dünner sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Abstandhalter 134 eine konvexe Form haben.
  • Die Abstandhalter 134 können aus einem beliebigen geeigneten Material gebildet sein, wie etwa Kohlenstoff-dotiertem Oxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder anderen Carbiden oder Nitriden (z. B. Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, das mit Kohlenstoff dotiert ist, und Siliziumoxynitrid). Das Abschirm-Dielektrikum 113 kann aus einem beliebigen geeigneten Material gebildet sein (das sich von den Abstandhaltern 134 unterscheidet), wie etwa Aluminiumoxid, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, einem dielektrischen Zwischenschichtmaterial oder einem beliebigen geeigneten Ätzstopmaterial.
  • Jedes der Gates 106/108 kann ein Gate-Dielektrikum 114 bei dem Ausführungsbeispiel, das in 2 dargestellt ist, umfassen, wobei das Gate-Dielektrikum 114 für jedes der Gates 106/108 durch separate Abschnitte von Gate-Dielektrikum 114 bereitgestellt ist. Obwohl ein einziges Bezugszeichen 114 verwendet wird, um hierin auf Gate-Dielektrikum zu verweisen, kann das Gate-Dielektrikum 114 der Gates 106, das hierin offenbart wird, bei einigen Ausführungsbeispielen eine unterschiedliche Materialzusammensetzung aufweisen als das Gate-Dielektrikum 114 der Gates 108, das hierin offenbart wird. Das Gate-Dielektrikum 114 der Gates 106, das hierin offenbart wird, kann bei einigen Ausführungsbeispielen eine gleiche Materialzusammensetzung aufweisen wie das Gate-Dielektrikum 114 der Gates 108, das hierin offenbart wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Gate-Dielektrikum 114 ein mehrschichtiges Gate-Dielektrikum sein (z. B. mit mehreren Materialien, die verwendet werden, um die Schnittstelle zwischen der Finne 104 und dem entsprechenden Gate-Metall zu verbessern). Das Gate-Dielektrikum 114 kann zum Beispiel Siliziumoxid, Aluminiumoxid oder ein High-k-Dielektrikum sein, wie etwa Hafniumoxid. Allgemeiner gesagt, kann das Gate-Dielektrikum 114 Elemente, wie Hafnium, Silizium, Sauerstoff, Titan, Tantal, Lanthan, Aluminium, Zirkon, Barium, Strontium, Yttriumoxid, Blei, Scandium, Niobium und Zink, aufweisen. Beispiele für Materialien, die in dem Gate-Dielektrikum 114 verwendet werden können, können umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Hafniumoxid, Hafniumsiliziumoxid, Lanthanoxid, Lanthanaluminiumoxid, Zirkonoxid, Zirkonsiliziumoxid, Tantaloxid, Titanoxid, Bariumstrontiumtitanoxid, Bariumtitanoxid, Strontiumtitanoxid, Yttriumoxid, Aluminiumoxid, Tantaloxid, Tantalsiliziumoxid, Bleiscandiumtantaloxid und Blei-Zink-Niobat. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann ein Glühvorgang auf dem Gate-Dielektrikum 114 ausgeführt werden, um die Qualität des Gate-Dielektrikums 114 zu verbessern.
  • Jedes der Gates 106 kann auch ein Gate-Metall 110 aufweisen. Das Gate-Dielektrikum 114 für jedes Gate 106 kann sich zumindest teilweise die Seiten des benachbarten Abschirm-Dielektrikums 113 einer Gate-Wand 138 nach oben erstrecken (eine „U“-Form bildend) und das Gate-Metall 110 kann sich zwischen den Abschnitten von Gate-Dielektrikum 114 auf dem benachbarten Abschirm-Dielektrikum 113 erstrecken, wie gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Gate-Metall 110 ein Supraleiter sein, wie etwa Aluminium, Titannitrid (z. B. über eine Abscheidung einer atomaren Schicht abgeschieden) oder Niobiumtitannitrid.
  • Jedes der Gates 108 kann ein Gate-Metall 112 aufweisen. Das Gate-Dielektrikum 114 für jedes Gate 108 kann sich zumindest teilweise die Seiten der benachbarten Gate-Wände 138 nach oben erstrecken (den Abstandhalter 134 und das Abschirm-Dielektrikum 113 unter dem Abstandhalter 134 einer Gate-Wand 138 berührend), eine „U“-Form im Querschnitt bildend, und das Gate-Metall 112 kann sich zwischen den Abschnitten von Gate-Dielektrikum 114 auf den benachbarten Gate-Wänden 138 erstrecken, wie gezeigt ist.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann sich eine Hartmaske 118 über die Gates 106/108 erstrecken. Die Hartmaske 118 kann aus Siliziumnitrid, Siliziumcarbid oder einem anderen geeigneten Material gebildet sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Hartmaske 118 in der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 nicht vorliegen (z. B. eine Hartmaske wie die Hartmaske 118 kann während eines Verarbeitens entfernt werden, wie im Folgenden erörtert wird).
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen können das Gate-Metall 112 und das Gate-Metall 110 die gleiche Materialstruktur haben; bei anderen Ausführungsbeispielen kann das Gate-Metall 112 eine von dem Gate-Metall 110 unterschiedliche Materialstruktur haben. Genauer gesagt, können bei einigen Ausführungsbeispielen die Materialstrukturen der Gate-Metalle 110 und 112 unterschiedlich sein und derart ausgewählt sein, dass sie eine Spannung in den darunter liegenden Materialschichten induzieren (einschließlich der Quanten-Wannen-Schicht 152). Wie hierin verwendet, können zwei Materialien die gleiche „Materialstruktur“ haben, wenn ihre chemische Zusammensetzung und interne Spannung in etwa die gleichen sind; zwei Materialien können eine unterschiedliche „Materialstruktur“ haben, wenn ihre chemische Zusammensetzung und/oder ihre interne Spannung voneinander abweichen. Wie hierin verwendet, kann ein „spannungsfreies“ Material ein Material sein, das im Wesentlichen frei von Druck- oder Zugspannung ist, während ein „gespanntes“ Material ein Material sein kann, das Druck- oder Zugspannung aufweist. Spannung in der Quanten-Wannen-Schicht 152 kann die Beweglichkeit der Träger, die darin fließen, verbessern, was die Leistung verbessern kann. Genauer gesagt, kann eine Zugspannung eine Elektronenbeweglichkeit verbessern (und kann daher für Quantenpunkt-Vorrichtungen 100 nützlich sein, in denen Elektronen die Träger von Interesse sind, wie vorangehend erörtert wurde) und eine Druckspannung kann eine Lochbeweglichkeit verbessern (und kann daher für Quantenpunkt-Vorrichtungen 100 nützlich sein, in denen Löcher die Träger von Interesse sind, wie vorangehend erörtert wurde). Spannung kann auch ein Talspalten erhöhen und sie kann auch verwendet werden, um die Position von Quantenpunkten 142 durch eine verbesserte elektrische Feldsteuerung zu definieren, was beides für die Operation einer Quantenpunkt-Vorrichtung 100 vorteilhaft sein kann.
  • Die Spannung, die in den darunter liegenden Materialschichten durch das Gate-Metall 110/112 induziert wird, kann durch diese darunter liegenden Materialschichten nicht gleichmäßig sein und hingegen entlang der Materialschichten in Abhängigkeit von der relativen Position unter dem Gate-Metall 110/112 variieren. Zum Beispiel kann die Region einer Quanten-Wannen-Schicht 152 unter dem Gate-Metall 110 zuggespannt sein, während die Region unter dem Gate-Metall 112 druckgespannt sein kann (oder umgekehrt). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Region einer Quanten-Wannen-Schicht 152 unter dem Gate-Metall 110 zuggespannt (druckgespannt) sein und die Region unter dem Gate-Metall 112 kann ebenso zuggespannt (druckgespannt) sein, jedoch mit einem unterschiedlichen Betrag. Die Gate-Metalle 110 und 112 können ausgewählt sein, um eine bestimmte Landschaft differentieller Spannung in den darunter liegenden Materialschichten (z. B. in der Quanten-Wannen-Schicht 152) zu erreichen, was die elektrische Feldsteuerung der Potentialenergien in diesen Materialschichten verbessern kann (z. B. die „Barriere“- und „Stößel“-Potentiale, wie im Folgenden erörtert wird).
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Gate-Metall 110 und oder das Gate-Metall 112 selbst gespannt sein (z. B. durch eine Spannung, die während einer Abscheidung induziert wird, wie es im Stand der Technik bekannt ist). Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die differentielle Spannung, die in der Quanten-Wannen-Schicht 152 induziert wird, eine Funktion der Wechselwirkung zwischen den Gate-Metallen 110/112 und den benachbarten Materialien sein (z. B. dem Gate-Dielektrikum 114, einer Barriereschicht 156 (im Folgenden erörtert) etc.). Differentielle Spannung kann in der Quanten-Wannen-Schicht 152 durch das Gate-Metall 110/112 in einer Reihe von Weisen induziert werden. Zum Beispiel kann differentielle Spannung in der Quanten-Wannen-Schicht 152 induziert werden, wenn das Gate-Metall 110 aus einem anderen Metall gebildet ist als das Gate-Metall 112. Zum Beispiel kann das Gate-Metall 110 bei einigen Ausführungsbeispielen ein Supraleiter sein, während das Gate-Metall 112 ein Nicht-Supraleiter ist (oder umgekehrt). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Gate-Metall 110 ein Titannitrid sein, während das Gate-Metall 112 ein Metall ist, das sich von Titannitrid unterscheidet (z. B. Aluminium- oder Niobiumtitannitrid) (oder umgekehrt). Bei einigen Ausführungsbeispielen können sich das Gate-Metall 110 und das Gate-Metall 112 von nicht magnetischen Metallen unterscheiden.
  • Selbst wenn das Gate-Metall 110 und das Gate-Metall 112 das gleiche Metall aufweisen, kann eine differentielle Spannung in der Quanten-Wannen-Schicht 152 (und anderen zwischenliegenden Materialschichten) induziert werden, wenn das Gate-Metall 110 und das Gate-Metall 112 unter unterschiedlichen Bedingungen (z. B. Vorläufer, Zeit, Temperatur, Druck, Abscheidungstechnik etc.) abgeschieden werden. Zum Beispiel können das Gate-Metall 110 und das Gate-Metall 112 unter Verwendung der gleichen Technik (z.B. Abscheidung atomarer Schicht, stromlose Abscheidung, Elektroplattieren oder Sputtern) abgeschieden werden, die Parameter und/oder Materialien dieser Abscheidungsvorgänge können jedoch unterschiedlich sein, was zu unterschiedlichen Strukturen der Gate-Metalle 110/112 und damit differentieller Spannung in den darunter liegenden Materialschichten führt. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann eine Abscheidung eines dünnen Films der Gate-Metalle 110/112 eine Spannung in der darunter liegenden Quanten-Wannen-Schicht 152 induzieren.
  • Obwohl verschiedene Figuren der beigefügten Figuren „abwechselnde“ Gate-Metalle 110 und 112 darstellen, kann eine Quantenpunkt-Vorrichtung mehr als zwei unterschiedliche Gate-Metalle aufweisen, die unterschiedliche Materialstrukturen haben, und diese unterschiedlichen Gate-Metalle können in einer beliebigen gewünschten Weise angeordnet sein, um eine gewünschte Spannungslandschaft in den darunter liegenden Materialschichten zu erzielen. Zum Beispiel können bei einigen Ausführungsbeispielen drei oder mehr Gate-Metalle mit unterschiedlichen Materialstrukturen anstelle der Gate-Metalle 110/112 verwendet werden, um eine gewünschte Spannungslandschaft in einer Quanten-Wannen-Schicht 152 zu erzielen.
  • Das Gate 108-1 kann sich zwischen den nahen Gate-Wänden 138 auf den Seiten des Gates 106-1 und des Gates 106-2 erstrecken, wie in 2 gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen können sich das Gate-Metall 112 und das Gate-Dielektrikum 114 des Gates 108-1 zusammen zwischen den Gate-Wänden 138 auf den Seiten des Gates 106-1 und des Gates 106-2 erstrecken. Daher können das Gate-Metall 112 und das Gate-Dielektrikum des Gates 108-1 zusammen eine Form aufweisen, die im Wesentlichen komplementär zu der Form der Gate-Wände 138 ist, wie gezeigt ist. Ähnlich kann sich das Gate 108-2 zwischen den nahen Gate-Wänden 138 auf den Seiten des Gates 106-2 und des Gates 106-3 erstrecken.
  • Die Abmessungen der Gates 106/108 können beliebige geeignete Werte annehmen. Zum Beispiel kann bei einigen Ausführungsbeispielen die z-Höhe 166 des Gate-Metalls 110 zwischen 40 Nanometern und 75 Nanometern liegen (z. B. bei etwa 50 Nanometern); die z-Höhe 175 des Gate-Metalls 112 kann in dem gleichen Bereich liegen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die z-Höhe 166 des Gate-Metalls 110 die gleiche sein wie die z-Höhe 175 des Gate-Metalls 112, während bei anderen Ausführungsbeispielen die z-Höhe 166 des Gate-Metalls 110 kleiner sein kann als die z-Höhe 175 des Gate-Metalls 112 (z. B. wie im Folgenden unter Bezugnahme auf 79-80 erörtert wird). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Länge 168 des Gate-Metalls 110 (d. h. in der x-Richtung) zwischen 20 Nanometern und 40 Nanometern (z. B. bei 30 Nanometern) liegen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Abstand 170 zwischen benachbarten Gates der Gates 106 (z. B. wenn er von dem Gate-Metall 110 eines Gates 106 zu dem Gate-Metall 110 eines benachbarten Gates 106 in der x-Richtung gemessen wird, wie in 2 dargestellt) zwischen 50 Nanometern und 150 Nanometern liegen (z. B. bei 100 Nanometern). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Dicke 172 der Abstandhalter 134 zwischen 1 Nanometer und 10 Nanometern liegen (z. B. zwischen 3 Nanometern und 5 Nanometern, zwischen 4 Nanometern und 6 Nanometern oder zwischen 4 Nanometern und 7 Nanometern). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Dicke 174 des vertikalen Abschnitts des Abschirm-Dielektrikums 113 zwischen 5 Angström und 20 Angström liegen (z. B. zwischen 8 Angström und 15 Angström); die Dicke des horizontalen Abschnitts des Abschirm-Dielektrikums (d. h. die Dicke zwischen der Finne 104 und dem zugeordneten Abstandhalter 134) kann ebenso zwischen 5 Angström und 20 Angström liegen (z. B. zwischen 8 Angström und 15 Angström). Die Länge des Gate-Metalls 112 (d. h. in der x-Richtung) kann von den Abmessungen der Gates 106 und der Gate-Wände 138 abhängen, wie in 2 dargestellt ist. Wie in 1 angezeigt, können sich die Gates 106/108 auf einer Finne 104 über das Isoliermaterial 128 über ihre jeweiligen Finnen 104 hinaus und hin zu der anderen Finne 104 erstrecken, können jedoch von ihren Gegenstück-Gates durch das zwischenliegende Isoliermaterial 130 isoliert sein (und die Gate-Wände 138 für die Gates 106).
  • Obwohl alle Gates 106 in den beiliegenden Zeichnungen mit der gleichen Länge 168 des Gate-Metalls 110 dargestellt sind, können die „äußersten“ Gates 106 (z. B. die Gates 106-1 und 106-3 des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels) bei einigen Ausführungsbeispielen eine größere Länge 168 aufweisen als die „inneren“ Gates 106 (z. B. das Gate 106-2 in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel). Zum Beispiel können bei einigen Ausführungsbeispielen die äußersten Gates 106 eine Länge 168 von zwischen 100 Nanometern und 500 Nanometern aufweisen. Diese längeren „äußeren“ Gates 106 können eine räumliche Trennung zwischen den dotierten Regionen 140 und den Bereichen unter den Gates 108 und den inneren Gates 106 bereitstellen, in denen sich Quantenpunkte 142 bilden können, und daher können die Störungen der Potentialenergielandschaft unter den Gates 108 und den inneren Gates 106 verringert werden, die durch die dotierten Regionen 140 verursacht werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann sich während einer Operation der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 ein 2DEG unter den äußersten Gates 106 bilden; dieses 2DEG kann die „aktiven“ Vorrichtungsregion (unter den Gates 106/108) von der dotierten Region 140 trennen (die eine hohe Dichte von implantierten Ladungsträgern aufweist).
  • Wie in 2 gezeigt ist, können die Gates 106 und 108 abwechselnd entlang der Finne 104 in der x-Richtung angeordnet sein. Während einer Operation der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 können Spannungen an die Gates 106/108 angelegt werden, um die Potentialenergie in der Quanten-Wannen-Schicht (nicht gezeigt) in der Finne 104 einzustellen, um Quanten-Wannen mit variierenden Tiefen zu schaffen, in denen sich Quantenpunkte 142 bilden können. Nur ein Quantenpunkt 142 ist mit einem Bezugszeichen in 2 und 3 zur besseren Darstellung gekennzeichnet, es sind jedoch fünf als gepunktete Kreise in jeder Finne 104 angegeben. Die Position der Quantenpunkte 142 in 2 ist nicht ausgelegt, um ein bestimmtes geometrisches Positionieren der Quantenpunkte 142 anzugeben. Die Gate-Wände 138 können selbst „passive“ Barrieren zwischen Quanten-Wannen unter den Gates 106/108 in der Quanten-Wannen-Schicht bereitstellen und die Spannungen, die an unterschiedliche der Gates 106/108 angelegt werden, können die Potentialenergie unter den Gates 106/108 in der Quanten-Wannen-Schicht einstellen; ein Verringern der Potentialenergie kann Quanten-Wannen bilden, während ein Erhöhen der Potentialenergie Quanten-Barrieren bilden kann.
  • Die Finnen 104 können dotierte Regionen 140 aufweisen, die als Behälter für Ladungsträger für die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 dienen können. Zum Beispiel kann eine dotierte Region 140 vom n-Typ Elektronen für Quantenpunkte 142 vom Elektronentyp zuführen und eine dotierte Region 140 vom p-Typ kann Löcher für Quantenpunkte 142 vom Lochtyp zuführen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann ein Schnittstellenmaterial 141 an einer Fläche einer dotierten Region 140 angeordnet sein, wie gezeigt ist. Das Schnittstellenmaterial 141 kann eine elektrische Kopplung zwischen einem leitenden Kontakt (z. B. einem leitenden Via 136, wie im Folgenden erörtert wird) und der dotierten Region 140 ermöglichen. Das Schnittstellenmaterial 141 kann ein beliebiges geeignetes ohmsches Metall-Halbleiter-Kontaktmaterial sein; zum Beispiel kann bei Ausführungsbeispielen, in denen die dotierte Region 140 Silizium aufweist, das Schnittstellenmaterial 141 Nickelsilicid, Aluminiumsilicid, Titansilicid, Molybdänsilicid, Kobaltsilicid, Wolframsilicid oder Platinsilicid aufweisen (z. B. wie unter Bezugnahme auf 31-32 erörtert wird). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Schnittstellenmaterial 141 eine Nicht-Silicid-Verbindung sein, wie etwa Titannitrid. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Schnittstellenmaterial 141 ein Metall sein (z. B. Aluminium, Wolfram oder Indium).
  • Die die hierin offenbarten Quantenpunkt-Vorrichtungen 100 können verwendet werden, um Quantenpunkte 142 vom Elektronentyp oder Lochtyp zu bilden. Es wird angemerkt, dass die Polarität der Spannungen, die an die Gates 106/108 angelegt werden, um Quanten-Wannen/Barrieren zu bilden, von den Ladungsträgern abhängen, die in der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 verwendet werden. Bei Ausführungsbeispielen, in denen die Ladungsträger Elektronen sind (und daher die Quantenpunkte 142 Quantenpunkte vom Elektronentyp sind), können hinreichende negative Spannungen, die an ein Gate 106/108 angelegt werden, die Potentialbarriere unter dem Gate 106/108 erhöhen und hinreichende positive Spannungen, die an ein Gate 106/108 angelegt werden, können die Potentialbarriere unter dem Gate 106/108 verringern (wodurch eine Potentialwanne gebildet wird, in der sich ein Quantenpunkt 142 vom Elektronentyp bilden kann). Bei Ausführungsbeispielen, in denen die Ladungsträger Löcher sind (und daher die Quantenpunkte 142 Quantenpunkte vom Lochtyp sind), können hinreichende positive Spannungen, die an ein Gate 106/108 angelegt werden, die Potentialbarriere unter dem Gate 106/108 erhöhen und hinreichende negative Spannungen, die an ein Gate 106 und 108 angelegt werden, können die Potentialbarriere unter dem Gate 106/108 verringern (wodurch eine Potentialwanne gebildet wird, in der sich ein Quantenpunkt 142 vom Lochtyp bilden kann). Die hierin offenbarten Quantenpunkt-Vorrichtungen 100 können verwendet werden, um Quantenpunkte vom Elektronentyp oder Lochtyp zu bilden.
  • Spannungen können an jedes der Gates 106 und 108 separat angelegt werden, um die Potentialenergie in der Quanten-Wannen-Schicht unter den Gates 106 und 108 einzustellen und dadurch die Bildung von Quantenpunkten 142 unter jedem der Gates 106 und 108 zu steuern. Zudem ermöglichen die relativen Potentialenergieprofile unter unterschiedlichen Gates der Gates 106 und 108 der Quantenpunkt-Vorrichtung 100, die Potential-Wechselwirkung zwischen Quantenpunkten 142 und benachbarten Gates abzustimmen. Zum Beispiel, wenn zwei benachbarte Quantenpunkte 142 (z. B. ein Quantenpunkt 142 unter einem Gate 106 und ein anderer Quantenpunkt 142 unter einem Gate 108) durch nur eine kurze Potentialbarriere getrennt sind, können die zwei Quantenpunkte 142 stärker in Wechselwirkung treten, als wenn sie durch eine größere Potentialbarriere getrennt sind. Da die Tiefe der Potentialwannen/Höhe der Potentialbarrieren unter jedem Gate 106/108 durch Einstellen der Spannungen auf den jeweiligen Gates 106/108 eingestellt werden kann, können die Potentialdifferenzen zwischen benachbarten Gates 106/108 eingestellt und damit die Wechselwirkung abgestimmt werden.
  • Bei einigen Anwendungen können die Gates 108 als Stößelgates verwendet werden, um die Bildung von Quantenpunkten 142 unter den Gates 108 zu ermöglichen, während die Gates 106 als Barrierengates verwendet werden können, um die Potentialbarriere zwischen Quantenpunkten 142 einzustellen, die unter benachbarten Gates 108 gebildet sind. Bei anderen Anwendungen können die Gates 108 als Barrierengates verwendet werden, während die Gates 106 als Stößelgates verwendet werden. Bei anderen Anwendungen können Quantenpunkte 142 unter allen Gates 106 und 108 oder unter einem beliebigen gewünschten Untersatz der Gates 106 und 108 gebildet werden.
  • Leitende Vias und Leitungen können die Gates 106/108 und die dotierten Regionen 140 berühren, um eine elektrische Verbindung mit den Gates 106/108 und den dotierten Regionen 140 zu ermöglichen, die in gewünschten Positionen herzustellen sind. Wie in 1-3 gezeigt ist, können sich die Gates 106 von den Finnen 104 erstrecken und leitende Vias 120 können die Gates 106 berühren (und sind in gestrichelten Linien in 2 eingezeichnet, um ihre Position hinter der Ebene der Zeichnung anzugeben). Die leitenden Vias 120 können sich durch die Hartmaske 118 erstrecken, um das Gate-Metall 110 der Gates 106 zu berühren. Die Gates 108 können sich von den Finnen 104 weg erstrecken und die leitenden Vias 122 können die Gates 108 berühren (auch in gestrichelten Linien in 2 eingezeichnet, um ihre Position hinter der Ebene der Zeichnung anzugeben). Die leitenden Vias 122 können sich durch die Hartmaske 118 erstrecken, um das Gate-Metall 112 der Gates 108 zu berühren. Leitende Vias 136 können das Schnittstellenmaterial 141 berühren und dadurch einen elektrischen Kontakt mit den dotierten Regionen 140 herstellen. Die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 kann ferner leitende Vias und/oder Leitungen (nicht gezeigt) aufweisen, um einen elektrischen Kontakt mit den Gates 106/108 und/oder den dotierten Regionen 140, wie gewünscht, herzustellen. Die leitenden Vias und Leitungen, die eine Quantenpunkt-Vorrichtung 100 aufweist, können beliebige geeignete Materialien aufweisen, wie etwa Kupfer, Wolfram (abgeschieden z. B. durch chemische Dampfabscheidung (CVD)) oder einen Supraleiter (z. B. Aluminium, Zinn, Titannitrid, Niobiumtitannitrid, Tantal, Niobium oder andere Niobiumverbindungen, wie etwa Niobiumzinn und Niobiumgermanium).
  • Während einer Operation kann eine Vorspannung an die dotierten Regionen 140 (z. B. über die leitenden Vias 136 und das Schnittstellenmaterial 141) angelegt werden, um einen Strom zu veranlassen, durch die dotierten Regionen 140 zu fließen. Wenn die dotierten Regionen 140 mit einem Material vom n-Typ dotiert sind, kann diese Spannung positiv sein; wenn die dotierten Regionen 140 mit einem Material vom p-Typ dotiert sind, kann diese Spannung negativ sein. Die Größe dieser Vorspannung kann einen beliebigen geeigneten Wert annehmen (z. B. zwischen 0,25 Volt und 2 Volt).
  • Die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 kann eine oder mehrere Magnetlinien 121 aufweisen. Zum Beispiel ist eine einzelne Magnetlinie 121 in 1-3 nahe der Finne 104-1 dargestellt. Die Magnetlinie 121 kann aus einem leitenden Material gebildet sein und sie kann verwendet werden, um Stromimpulse zu leiten, die Magnetfelder erzeugen, um die Spinzustände eines oder mehrerer der Quantenpunkte 142 zu beeinflussen, die sich in den Finnen 104 bilden können. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Magnetlinie 121 einen Impuls leiten, um Kern- und/oder Quantenpunkt-Spins zurückzusetzen (oder zu „verwürfeln“). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Magnetlinie 121 einen Impuls leiten, um ein Elektron in einem Quantenpunkt in einem bestimmten Spinzustand zu initialisieren. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Magnetlinie 121 Strom leiten, um ein kontinuierliches, oszillierendes Magnetfeld bereitzustellen, mit dem sich der Spin eines Qubits koppeln kann. Die Magnetlinie 121 kann eine beliebige geeignete Kombination aus diesen Ausführungsbeispielen oder eine andere angemessene Funktionalität bereitstellen.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Magnetlinie 121 aus Kupfer gebildet sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Magnetlinie 121 aus einem Supraleiter, wie etwa Aluminium, gebildet sein. Die Magnetlinie 121, die in 1-3 dargestellt ist, ist mit den Finnen 104 nicht koplanar und auch mit den Gates 106/108 nicht koplanar. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Magnetlinie 121 von den Gates 106/108 um einen Abstand 167 beabstandet sein. Der Abstand 167 kann einen beliebigen geeigneten Wert annehmen (z. B. basierend auf der gewünschten Stärke einer Magnetfeld-Wechselwirkung mit den Quantenpunkten 142); bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Abstand 167 zwischen 25 Nanometern und 1 Mikron liegen (z. B. zwischen 50 Nanometern und 200 Nanometern).
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Magnetlinie 121 aus einem magnetischen Material gebildet sein. Zum Beispiel kann ein magnetisches Material (wie etwa Kobalt) in einem Graben in dem Isoliermaterial 130 abgeschieden werden, um ein permanentes Magnetfeld in der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 bereitzustellen.
  • Die Magnetlinie 121 kann beliebige geeignete Abmessungen haben. Zum Beispiel kann die Magnetlinie 121 eine Dicke 169 zwischen 25 Nanometern und 100 Nanometern aufweisen. Die Magnetlinie 121 kann eine Breite 171 von zwischen 25 Nanometern und 100 Nanometern aufweisen. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Breite 171 und Dicke 169 einer Magnetlinie 121 jeweils gleich der Breite und Dicke von anderen leitenden Leitungen in der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 (nicht gezeigt) sein, die verwendet werden, um elektrische Verbindungen bereitzustellen, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Die Magnetlinie 121 kann eine Länge 173 aufweisen, die von der Anzahl und den Abmessungen der Gates 106/108 abhängt, die Quantenpunkte 142 bilden, mit denen die Magnetlinie 121 in Wechselwirkung treten soll. Die Magnetlinie 121, die in 1-3 dargestellt ist (und die Magnetlinien 121, die in 43-45 im Folgenden dargestellt sind), sind im Wesentlichen linear, das muss jedoch nicht der Fall sein; die Magnetlinien 121, die hierin offenbart werden, können eine beliebige geeignete Form annehmen. Leitende Vias 123 können die Magnetlinie 121 berühren.
  • Die leitenden Vias 120, 122, 136 und 123 können voneinander durch ein Isoliermaterial 130 elektrisch isoliert sein. Das Isoliermaterial 130 kann ein beliebiges geeignetes Material sein, wie etwa ein Zwischenschicht-Dielektrikum (ILD). Beispiele für das Isoliermaterial 130 können Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Kohlenstoff-dotiertes Oxid und/oder Siliziumoxynitrid umfassen. Wie es im Stand der Technik einer Herstellung von integrierten Schaltungen bekannt ist, können leitende Vias und Leitungen in einem iterativen Vorgang gebildet werden, in dem Strukturschichten übereinander gebildet werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die leitenden Vias 120/122/136/123 eine Breite, die an ihrem breitesten Punk 20 Nanometer oder mehr (z. B. 30 Nanometer) beträgt, und eine Steigung von 80 Nanometern oder mehr (z. B. 100 Nanometer) aufweisen. Bei einigen Ausführungsbeispielen können leitende Leitungen (nicht gezeigt), die die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 aufweist, eine Breite, die 100 Nanometer oder mehr beträgt, und eine Steigung von 100 Nanometern oder mehr aufweisen. Die bestimmte Anordnung von leitenden Vias, die in 1-3 gezeigt ist, ist nur darstellerisch und eine beliebige elektrische Leitweganordnung kann implementiert werden.
  • Wie vorangehend erörtert wurde, kann die Struktur der Finne 104-1 die gleiche sein wie die Struktur der Finne 104-2, wobei ähnlich der Aufbau von Gates 106/108 auf der Finne 104-1 der gleiche sein kann wie der Aufbau von Gates 106/108 auf der Finne 104-2. Die Gates 106/108 auf der Finne 104-1 können durch entsprechende Gates 106/108 auf der parallelen Finne 104-2 gespiegelt sein und das Isoliermaterial 130 kann die Gates 106/108 auf den unterschiedlichen Finnen 104-1 und 104-2 trennen. Genauer gesagt, können Quantenpunkte 142, die in der Finne 104-1 (unter den Gates 106/108) gebildet sind, Gegenstück-Quantenpunkte 142 in der Finne 104-2 (unter den entsprechenden Gates 106/108) aufweisen. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Quantenpunkte 142 in der Finne 104-1 als „aktive“ Quantenpunkte in dem Sinne verwendet werden, dass diese Quantenpunkte 142 als Qubits wirken und gesteuert werden (z. B. durch Spannungen, die an die Gates 106/108 der Finne 104-1 angelegt werden), um Quantenberechnungen durchzuführen. Die Quantenpunkte 142 in der Finne 104-2 können als „gelesene“ Quantenpunkte in dem Sinne verwendet werden, dass diese Quantenpunkte 142 den Quantenzustand der Quantenpunkte 142 in der Finne 104-1 durch Erfassen des elektrischen Feldes erfassen können, das durch die Ladung der Quantenpunkte 142 in der Finne 104-1 erzeugt wird, und den Quantenzustand der Quantenpunkte 142 in der Finne 104-1 in elektrische Signale umwandeln können, die durch die Gates 106/108 auf der Finne 104-2 erfasst werden können. Jeder Quantenpunkt 142 in der Finne 104-1 kann durch seinen entsprechenden Quantenpunkt 142 in der Finne 104-2 gelesen werden. Dadurch ermöglicht die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 sowohl eine Quantenberechnung als auch die Fähigkeit, die Ergebnisse einer Quantenberechnung zu lesen.
  • Die hierin offenbarten Quantenpunkt-Vorrichtungen 100 können unter Verwendung von beliebigen geeigneten Techniken hergestellt werden. 4-42 stellen verschiedene Beispielphasen bei der Herstellung der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 von 1-3 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dar. Obwohl die bestimmten Herstellungsoperationen, die im Folgenden unter Bezugnahme auf 4-42 erörtert werden, als Herstellen eines bestimmten Ausführungsbeispiels der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 dargestellt sind, können diese Operationen auf eine Herstellung von vielen unterschiedlichen Ausführungsformen der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 angewandt werden, wie hierin erörtert. Jegliche der Elemente, die im Folgenden unter Bezugnahme auf 4-42 erörtert werden, können die Form einer der Ausführungsbeispiele derjenigen Elemente annehmen, die oben erörtert (oder auf andere Weise hierin offenbart) wurden.
  • 4 stellt eine Querschnittsansicht einer Anordnung 200 dar, die ein Substrat 144 aufweist. Das Substrat 144 kann ein beliebiges geeignetes Halbleitermaterial oder -materialien aufweisen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Substrat 144 ein Halbleitermaterial aufweisen. Zum Beispiel kann das Substrat 144 Silizium umfassen (z. B. kann es aus einem Siliziumwafer gebildet sein). Es werden im Folgenden verschiedene Ausführungsbeispiele des Substrats 144 unter Bezugnahme auf 46-48 erörtert.
  • 5 stellt eine Querschnittsansicht einer Anordnung 202 dar, nachfolgend einem Bereitstellen eines Quanten-Wannen-Stapels 146 auf dem Substrat 144 der Anordnung 200 (4). Der Quanten-Wannen-Stapel 146 kann eine Quanten-Wannen-Schicht (nicht gezeigt) aufweisen, in der sich ein 2DEG während einer Operation der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 bilden kann. Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele des Quanten-Wannen-Stapels 146 unter Bezugnahme auf 46-48 erörtert.
  • 6 stellt eine Querschnittsansicht einer Anordnung 204 dar, nachfolgend einem Bilden von Finnen 104 in der Anordnung 202 (5). Die Finnen 104 können sich von einer Basis 102 erstrecken und sie können in der Anordnung 202 durch Strukturieren und dann Ätzen der Anordnung 202 gebildet werden, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Zum Beispiel kann eine Kombination aus Trocken- und Nassätzchemie verwendet werden, um die Finnen 104 zu bilden und die angemessene Chemie kann von den Materialien abhängen, die die Anordnung 202 aufweist, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Zumindest einen Teil des Substrats 144 kann die Basis 102 umfassen und zumindest einen Teil des Quanten-Wannen-Stapels 146 können die Finnen 104 umfassen. Genauer gesagt, kann die Quanten-Wannen-Schicht (nicht gezeigt) des Quanten-Wannen-Stapels 146 von den Finnen 104 umfasst sein. Beispielanordnungen, in denen der Quanten-Wannen-Stapel 146 und das Substrat 144 unterschiedlich von der Basis 102 und den Finnen 104 umfasst sind, werden im Folgenden unter Bezugnahme auf 49-55 erörtert.
  • 7 stellt eine Querschnittsansicht einer Anordnung 206 dar, nachfolgend einem Bereitstellen eines Isoliermaterials 128 der Anordnung 204 (6). Ein beliebiges geeignetes Material kann als Isoliermaterial 128 verwendet werden, um die Finnen 104 voneinander elektrisch zu isolieren. Wie vorangehend erwähnt wurde, kann bei einigen Ausführungsbeispielen das Isoliermaterial 128 ein dielektrisches Material, wie etwa Siliziumoxid, sein.
  • 8 stellt eine Querschnittsansicht einer Anordnung 208 dar, nachfolgend einem Einebnen der Anordnung 206 (7), um das Isoliermaterial 128 über den Finnen 104 zu entfernen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Anordnung 206 unter Verwendung einer Technik eines chemischen mechanischen Polierens (CMP) eingeebnet werden.
  • 9 ist eine perspektivische Ansicht zumindest eines Abschnitts der Anordnung 208, die die Finnen 104 zeigt, die sich von der Basis 102 erstrecken und durch das Isoliermaterial 128 getrennt sind. Die Querschnittsansichten von 4-8 sind parallel zu der Ebene der Seite der perspektivischen Ansicht von 9 gezeigt. 10 ist eine andere Querschnittsansicht der Anordnung 208, die entlang der gestrichelten Linie entlang der Finne 104-1 in 9 gezeigt ist. Die Querschnittsansichten, die in 11-33, 35, 37, 39 und 41 dargestellt sind, sind entlang des gleichen Querschnitts wie in 10 gezeigt. Die Querschnittsansichten, die in 34, 36, 38, 40 und 42 dargestellt sind, sind entlang des gleichen Querschnitts wie in 8 gezeigt.
  • 11 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 210 nachfolgend einem Abscheiden eines Dummy-Materials 111 auf den Finnen 104 der Anordnung 208 (8-10). Das Dummy-Material 111 kann ein beliebiges Material aufweisen, das selektiv geätzt werden kann, ohne das Abschirm-Dielektrikum 113, die Abstandhalter 134 oder das Dummy-Material 109 zu ätzen (im Folgenden erörtert). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Dummy-Material 111 Polysilizium umfassen.
  • 12 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 211 nachfolgend einem Strukturieren des Dummy-Materials 111 der Anordnung 210 (11). Die Struktur, die auf das Dummy-Material 111 aufgebracht wird, kann den Positionen für die Gates 106 entsprechen, wie im Folgenden erörtert wird. Das Dummy-Material 111 kann durch Auftragen eines Resists, Strukturieren des Resists unter Verwendung von Lithographie und dann Ätzen des Dummy-Materials 111 (unter Verwendung von Trockenätzen oder einer beliebigen angemessenen Technik) strukturiert werden.
  • 13 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 212 nachfolgend einem Abscheiden einer konformen Schicht des Abschirm-Dielektrikums 113 auf dem Dummy-Material 111 und der freiliegenden Finne 104 der Anordnung 211 (12). Eine beliebige geeignete Technik kann verwendet werden, um das Abschirm-Dielektrikum 113 abzuscheiden, wie etwa eine Abscheidung einer atomaren Schicht (ALD). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Abschirm-Dielektrikum 113 bis zu einer Dicke von zwischen 5 Angström und 20 Angström abgeschieden werden (z. B. zwischen 8 Angström und 15 Angström). Das Abschirm-Dielektrikum 113 kann helfen, die Finne 104 (und insbesondere den Quanten-Wannen-Stapel 146) vor Schaden während nachfolgenden Herstellungsoperationen zu schützen.
  • 14 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 213 nachfolgend einem Bereitstellen von Abstandhaltermaterial 132 auf der Anordnung 212 (13). Das Abstandhaltermaterial 132 kann zum Beispiel eines der oben unter Bezugnahme auf die Abstandhalter 134 erörterten Materialien aufweisen und es kann unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Technik abgeschieden werden. Zum Beispiel kann das Abstandhaltermaterial 132 ein Nitridmaterial (z. B. Siliziumnitrid) sein, das durch Sputtern abgeschieden wird.
  • 15 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 214 nachfolgend einem Ätzen des Abstandhaltermaterials 132 der Anordnung 213 (14), wobei Abstandhalter 134 hinterlassen werden, die aus dem Abstandhaltermaterial 132 auf dem Abschirm-Dielektrikum 113 auf den Seitenflächen des Dummy-Materials 111 gebildet sind. Das Ätzen des Abstandhaltermaterials 132 kann eine anisotropische Ätzung sein, bei der das Abstandhaltermaterial 132 „nach unten“ geätzt wird, um das Abstandhaltermaterial 132 oben auf den Strukturen des Abschirm-Dielektrikums 113/Dummy-Materials 111 und in Teilen des Bereichs zwischen diesen Strukturen zu entfernen, während die Abstandhalter 134 auf dem Abschirm-Dielektrikum 113 auf den Seitenflächen des Dummy-Materials 111 hinterlassen werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die anisotropische Ätzung eine Trockenätzung sein und sie kann für Abstandhaltermaterial 132 selektiv sein, um das Abschirm-Dielektrikum 113 nicht zu sehr zu ätzen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Ätzung des Abstandhaltermaterials 132 gesteuert werden, um in das Abschirm-Dielektrikum 113 zu „überätzen“, was Vertiefungen in dem Abschirm-Dielektrikum 113 verursacht, um dabei zu helfen sicherzustellen, dass das Abstandhaltermaterial 132, wie gewünscht, vollständig entfernt wird.
  • 16 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 215 nachfolgend einem Bereitstellen eines anderen Abstandhaltermaterials 109 auf der Anordnung 214 (15). Das Dummy-Material 109 kann ein beliebiges Material aufweisen, das selektiv geätzt werden kann, ohne das Abschirm-Dielektrikum 113, die Abstandhalter 134 oder das Dummy-Material 111 zu ätzen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Dummy-Material 109 Siliziumoxid umfassen. Das Dummy-Material 109 kann die Bereiche zwischen benachbarten der Strukturen des Abschirm-Dielektrikums 113/Dummy-Materials 111 füllen und es kann sich über die Oberseiten dieser Strukturen erstrecken, wie gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Dummy-Material 109 ein Isoliermaterial sein und es kann in der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 als ein Isoliermaterial in einem Bereich entfernt von den Gates 106/108 bleiben.
  • 17 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 216 nachfolgend einem Einebnen der Anordnung 215 (16), um das Abschirm-Dielektrikum 113 und das Dummy-Material 109 über dem Dummy-Material 111 zu entfernen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Anordnung 215 unter Verwendung einer CMP-Technik eingeebnet werden. Ein Teil des übrigen Dummy-Materials 109 kann die Bereiche zwischen benachbarten der Strukturen des Abschirm-Dielektrikums 113/Dummy-Materials 111 füllen, während sich andere Abschnitte des übrigen Dummy-Materials 109 „außerhalb“ der Strukturen des Abschirm-Dielektrikums 113/des Dummy-Materials 111 befinden können.
  • 18 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 217 nachfolgend einem Entfernen des Dummy-Materials 111 von der Anordnung 216 (17), um Hohlräume 103 zu bilden. Es kann eine beliebige geeignete Technik verwendet werden, um das Dummy-Material 111 zu entfernen, wie etwa eine Ätztechnik, die für das Dummy-Material 111 selektiv ist, während das Abschirm-Dielektrikum 113, die Abstandhalter 134 und das Dummy-Material 109 an Ort und Stelle belassen werden. Wie in 18 dargestellt ist, kann das Abschirm-Dielektrikum 113 die Seitenwände der Hohlräume 103 bereitstellen und die Finne 104 kann den Boden der Hohlräume 103 bereitstellen.
  • 19 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 218 nachfolgend einem konformen Abscheiden einer Schicht des Gate-Dielektrikums 114 der Anordnung 217 (18). Das Gate-Dielektrikum 114 kann die Seitenwände der Hohlräume 103 (auf dem Abschirm-Dielektrikum 113) und den Boden der Hohlräume 103 (auf der Finne 104) abdecken. Es kann eine beliebige geeignete Technik verwendet werden, um das Gate-Dielektrikum 114 abzuscheiden, wie etwa ALD.
  • 20 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 219 nachfolgend einem Abscheiden des Gate-Metalls 110 auf der Anordnung 218 (19). Das Gate-Metall 110 kann die Hohlräume 103 der Anordnung 218 füllen und sich über das Dummy-Material 109 erstrecken, wie gezeigt ist.
  • 21 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 220 nachfolgend einem Einebnen der Anordnung 219 (20), um das Gate-Dielektrikum 114 und das Gate-Metall 110 über dem Dummy-Material 109 zu entfernen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Anordnung 219 unter Verwendung einer CMP-Technik eingeebnet werden. In der Anordnung 220 kann das Dummy-Material 109 freiliegen, wie gezeigt ist. Das Gate-Metall 110 kann zusammen mit dem benachbarten Gate-Dielektrikum 114 die Gates 106 bereitstellen, wie vorangehend unter Bezugnahme auf 1-3 erörtert wurde.
  • 22 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 221 nachfolgend einem Entfernen des Dummy-Materials 109 von der Anordnung 220 (21). Es kann eine beliebige geeignete Technik verwendet werden, um das Dummy-Material 109 zu entfernen, wie etwa eine Ätztechnik, die für das Dummy-Material 109 selektiv ist, während das Abschirm-Dielektrikum 113, die Abstandhalter 134, das Gate-Dielektrikum 114 und das Gate-Metall 110 an Ort und Stelle belassen werden.
  • 23 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 222, nachfolgend einem Entfernen des Abschirm-Dielektrikums 113, das auf der Finne 104 freiliegt, von der Anordnung 221 ( 22). Das Abschirm-Dielektrikum 113, das Teil der Gate-Wände 138 ist (d. h. der vertikale Abschnitt des Abschirm-Dielektrikums 113 zwischen dem Gate-Dielektrikum 114 und einem Abstandhalter 134 und der horizontale Abschnitt des Abschirm-Dielektrikums 113 zwischen den Abstandhaltern 134 und der Finne 104), bleibt in der Anordnung 222. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Abschirm-Dielektrikum 113, das auf der Finne 104 freiliegt, durch eine kurze Nassätzung entfernt werden.
  • 24 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 223 nachfolgend einem konformen Abscheiden einer Schicht des Gate-Dielektrikums 114 der Anordnung 222 (23). Das Gate-Dielektrikum 114 kann die freiliegenden Abschnitte der Finne 104 abdecken und sich über die Gate-Wände 138 und die Gates 106 erstrecken. Es kann eine beliebige geeignete Technik verwendet werden, um das Gate-Dielektrikum 114 abzuscheiden, wie etwa ALD.
  • 25 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 224 nachfolgend einem Abscheiden des Gate-Metalls 112 auf der Anordnung 223 (24). Das Gate-Metall 112 kann die Räume zwischen den Gates 106 füllen und sich „außerhalb“ des Bereichs zwischen den Gates 106 erstrecken.
  • 26 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 225 nachfolgend einem Einebnen der Anordnung 224 (25), um das Gate-Dielektrikum 114 und das Gate-Metall 112 über den Gates 106 zu entfernen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Anordnung 224 unter Verwendung einer CMP-Technik eingeebnet werden. Ein Teil des übrigen Gate-Metalls 112 kann die Bereiche zwischen benachbarten der Gates 106 füllen, die die Gates 108 bereitstellen, während sich andere Abschnitte 150 des übrigen Gate-Metalls 112 „außerhalb“ der Gates 106 befinden können.
  • 27 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 226, nachfolgend einem Bereitstellen einer Hartmaske 118 auf der eingeebneten Fläche der Anordnung 225 (26). Die Hartmaske 118 kann aus einem elektrisch isolierenden Material, wie Siliziumnitrid oder Kohlenstoff-dotiertem Nitrid, gebildet sein.
  • 28 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 227 nachfolgend einem Strukturieren der Hartmaske 118 der Anordnung 226 (27). Die Struktur, die auf die Hartmaske 118 aufgebracht wird, kann sich über die Gates 106 und die Gates 108 erstrecken (wie in 2 dargestellt ist). Die Hartmaske 118 kann durch Aufbringen eines Resists, Strukturieren des Resists unter Verwendung von Lithographie und dann Ätzen der Hartmaske (unter Verwendung von Trockenätzen oder einer beliebigen angemessenen Technik) strukturiert werden.
  • 29 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 228 nachfolgend einem Ätzen der Anordnung 227 (28), um die Abschnitte 150 zu entfernen, die durch die strukturierte Hartmaske 118 nicht geschützt sind. Die Operationen, die auf der Anordnung 227 durchgeführt werden, können ein Entfernen eines Gate-Dielektrikums 114 aufweisen, das auf der Finne 104 freiliegt, wie gezeigt ist. Das überschüssige Gate-Dielektrikum 114 kann unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Technik entfernt werden, wie etwa chemischem Ätzen oder Siliziumbeschuss.
  • 30 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 230 nachfolgend einem Dotieren der Finnen 104 der Anordnung 228 (29), um dotierte Regionen 140 in den Abschnitten der Finnen 104 „außerhalb“ der Gates 106/108 zu bilden. Der Typ Dotierstoff, der verwendet wird, um die dotierten Regionen 140 zu bilden, kann von dem Typ Quantenpunkt abhängen, der gewünscht ist, wie vorangehend erörtert wurde. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Dotieren durch Ionenimplantation durchgeführt werden. Zum Beispiel, wenn der Quantenpunkt 142 ein Quantenpunkt 142 vom Elektronentyp sein soll, können die dotierten Regionen 140 durch Ionenimplantation von Phosphor, Arsen oder einem anderen Material vom n-Typ gebildet werden. Wenn der Quantenpunkt 142 ein Quantenpunkt 142 vom Lochtyp sein soll, können die dotierten Regionen 140 durch Ionenimplantation von Bor oder einem anderen Material vom p-Typ gebildet sein. Ein Glühvorgang, der die Dotierstoffe aktiviert und sie dazu veranlasst, sich weiter in die Finnen 104 zu verbreiten, kann auf den Ionenimplantationsvorgang folgen. Die Tiefe der dotierten Bereiche 140 kann einen beliebigen geeigneten Wert annehmen; zum Beispiel können sich bei einigen Ausführungsbeispielen die dotierten Regionen 140 in die Finne 104 bis zu einer Tiefe 115 von zwischen 500 Angström und 1000 Angström erstrecken.
  • Die „äußersten“ Gate-Wände 138 können eine Dotiergrenze bereitstellen, die eine Verbreitung des Dotierstoffs von den dotierten Regionen 140 in den Bereich unter den Gates 106/108 begrenzt. Wie gezeigt ist, können sich die dotierten Regionen 140 unter den benachbarten äußeren Gate-Wänden 138 erstrecken. Bei einigen Ausführungsbeispielen können sich die dotierten Regionen 140 an den äußeren Gate-Wänden 138 vorbei und unter dem Gate-Dielektrikum 114 der äußeren Gates 106 erstrecken, sie können sich nur zu der Grenze zwischen den äußeren Abstandhaltern 134 und dem benachbarten Gate-Metall 110 erstrecken oder sie können unter den äußeren Gate-Wänden 138 enden und die Grenze zwischen den äußeren Gate-Wänden 138 und dem benachbarten Gate-Dielektrikum 114 nicht erreichen. Die Dotierkonzentration der dotierten Regionen 140 kann bei einigen Ausführungsbeispielen zwischen 1017/cm3 und 1020/cm3 liegen.
  • 31 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 232 nachfolgend einem Bereitstellen einer Schicht aus Nickel oder einem anderen Material 143 über der Anordnung 230 (30). Das Nickel oder andere Material 143 kann auf der Anordnung 230 unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Technik abgeschieden werden (z. B. einer Plattiertechnik, CVD oder ALD).
  • 32 ist eine Querschnittsseitenansicht einer Anordnung 234 nachfolgend einem Glühen der Anordnung 232 (31), um das Material 143 zu veranlassen, mit den dotierten Regionen 140 in Wechselwirkung zu treten, um das Schnittstellenmaterial 141 zu bilden, wobei dann das nicht reagierte Material 143 entfernt wird. Wenn zum Beispiel die dotierten Regionen 140 Silizium umfassen und das Material 143 Nickel umfasst, kann das Schnittstellenmaterial 141 Nickelsilicid sein. Materialien, die nicht Nickel sind, können in den oben unter Bezugnahme auf 31 erörterten Operationen abgeschieden werden, um andere Schnittstellenmaterialen 141 zu bilden, einschließlich zum Beispiel Titan, Aluminium, Molybdän, Kobalt, Wolfram oder Platin. Allgemeiner gesagt, kann das Schnittstellenmaterial 141 der Anordnung 234 eines der Materialien umfassen, die hierin unter Bezugnahme auf das Schnittstellenmaterial 141 erörtert wurden.
  • 33 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 236 nachfolgend einem Bereitstellen eines Isoliermaterials 130 auf der Anordnung 234 (32). Das Isoliermaterial 130 kann eine der oben erörterten Formen annehmen. Zum Beispiel kann das Isoliermaterial 130 ein dielektrisches Material, wie etwa Siliziumoxid, sein. Das Isoliermaterial 130 kann auf der Anordnung 234 unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Technik bereitgestellt werden, wie etwa Spinbeschichten, CVD, oder plasmaunterstütztes CVD (PECVD). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Isoliermaterial 130 nach einer Abscheidung, und vor einem weiteren Verarbeiten, zurück poliert werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Dicke 131 des Isoliermaterials 130, das auf der Anordnung 236 bereitgestellt wird (von der Hartmaske 118 gemessen, wie in 33 angegeben) zwischen 50 Nanometern und 1,2 Mikrometern liegen (z. B. zwischen 50 Nanometern und 300 Nanometern). 34 ist eine andere Querschnittsansicht der Anordnung 236, die entlang des Schnitts C-C von 33 gezeigt ist.
  • 35 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 238 nachfolgend einem Bilden eines Grabens 125 in dem Isoliermaterial 130 der Anordnung 236 (33 und 34). Der Graben 125 kann unter Verwendung beliebiger gewünschter Techniken gebildet werden (z. B. Resist-Strukturieren, gefolgt von einem Ätzen) und er kann eine Tiefe 127 und eine Breite 129 aufweisen, die die Form jeweils eines der Ausführungsbeispiele der Dicke 169 und der Breite 171 annehmen, die unter Bezugnahme auf die Magnetlinie 121 erörtert wurden. 36 ist eine andere Querschnittsansicht der Anordnung 238, die entlang des Schnitts C-C von 35 gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Anordnung 236 eingeebnet werden, um die Hartmaske 118 zu entfernen, wobei dann zusätzliches Isoliermaterial 130 auf der eingeebneten Fläche bereitgestellt werden kann, bevor der Graben 125 gebildet wird; in einer derartigen Ausführungsform würde die Hartmaske 118 in der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 nicht vorliegen.
  • 37 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 240 nachfolgend einem Füllen des Grabens 125 der Anordnung 238 (35 und 36) mit einem leitenden Material, um die Magnetlinie 121 zu bilden. Die Magnetlinie 121 kann unter Verwendung beliebiger gewünschter Techniken gebildet werden (z. B. Plattieren, gefolgt von einer Einebnung oder einem halbadditiven Vorgang) und sie kann die Form eines der hierin offenbarten Ausführungsbeispiele annehmen. 38 ist eine andere Querschnittsansicht der Anordnung 240, die entlang des Schnitts C-C von 37 gezeigt ist.
  • 39 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 242 nachfolgend einem Bereitstellen von zusätzlichem Isoliermaterial 130 auf der Anordnung 240 (37 und 38). Das Isoliermaterial 130, das auf der Anordnung 240 bereitgestellt wird, kann die Formen des Isoliermaterials 130 annehmen, das oben erörtert wurde. 40 ist eine andere Querschnittsansicht der Anordnung 242, die entlang des Schnitts C-C von 39 gezeigt ist.
  • 41 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 244 nachfolgend einem Bilden, in der Anordnung 242 (39 und 40), von leitenden Vias 120 durch das Isoliermaterial 130 (und die Hartmaske 118), um das Gate-Metall 110 der Gates 106 zu berühren, von leitenden Vias 122 durch das Isoliermaterial 130 (und die Hartmaske 118), um das Gate-Metall 112 der Gates 108 zu berühren, von leitenden Vias 136 durch das Isoliermaterial 130, um das Schnittstellenmaterial 141 der dotierten Regionen 140 zu berühren, und von leitenden Vias 123 durch das Isoliermaterial 130, um die Magnetlinie 121 zu berühren. 42 ist eine andere Querschnittsansicht der Anordnung 244, die entlang des Schnitts C-C von 41 gezeigt ist.
  • Weitere leitende Vias und/oder Leitungen können in der Anordnung 244 unter Verwendung von herkömmlichen Verbindungstechniken, falls gewünscht, gebildet werden. Die daraus resultierende Anordnung 244 kann die Form der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 annehmen, die oben unter Bezugnahme auf 1-3 erörtert wurde.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel der Quantenpunkt-Vorrichtung 100, das in 1-3 dargestellt ist, ist die Magnetlinie 121 parallel zu den Längsachsen der Finnen 104 ausgerichtet. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Magnetlinie 121 parallel zu den Längsachsen der Finnen 104 ausgerichtet sein. Zum Beispiel sind 43-45 verschiedene Querschnittsansichten eines Ausführungsbeispiels einer Quantenpunkt-Vorrichtung 100 mit mehreren Magnetlinien 121, wobei jede nahe den Finnen 104 ist und senkrecht zu den Längsachsen der Finnen 104 ausgerichtet ist. Mit Ausnahme der Ausrichtung können die Magnetlinien 121 des Ausführungsbeispiels von 43-45 die Form eines der Ausführungsbeispiele der Magnetlinie 121, die oben erörtert wurden, annehmen. Die anderen Elemente der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 von 43-45 können die Form eines derjenigen Elemente annehmen, die hierin erörtert wurden. Die Herstellungsoperationen, die oben unter Bezugnahme auf 4-42 erörtert wurden, können verwendet werden, um die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 von 43-45 herzustellen.
  • Obwohl eine einzelne Magnetlinie 121 in 1-3 dargestellt ist, können mehrere Magnetlinien 121 von dem Ausführungsbeispiel der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 umfasst sein (z. B. mehrere Magnetlinien 121 parallel zu den Längsachsen der Finnen 104). Zum Beispiel kann die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 von 1-3 eine zweite Magnetlinie 121 nahe der Finne 104-2 in einer symmetrischen Weise zu der Magnetlinie 121 aufweisen, die nahe der Finne 104-1 dargestellt ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen können mehrere Magnetlinien 121 von einer Quantenpunkt-Vorrichtung 100 umfasst sein und diese Magnetlinien 121 können parallel zueinander sein oder nicht. Zum Beispiel kann bei einigen Ausführungsbeispielen eine Quantenpunkt-Vorrichtung 100 zwei (oder mehr) Magnetlinien 121 aufweisen, die senkrecht zueinander ausgerichtet sind (z. B. eine oder mehrere Magnetlinien 121, die wie diejenigen ausgerichtet sind, die in 1-3 dargestellt sind, und eine oder mehrere Magnetlinien 121, die wie diejenigen ausgerichtet sind, die in 43-45 dargestellt sind).
  • Wie vorangehend erörtert wurde, können die Basis 102 und die Finne 104 einer Quantenpunkt-Vorrichtung 100 aus einem Substrat 144 und einem Quanten-Wannen-Stapel 146, der auf dem Substrat 144 angeordnet ist, gebildet sein. Der Quanten-Wannen-Stapel 146 kann eine Quanten-Wannen-Schicht aufweisen, in der sich ein 2DEG während einer Operation der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 bilden kann. Der Quanten-Wannen-Stapel 146 kann eine von einer Reihe von Formen annehmen, von denen mehrere im Folgenden unter Bezugnahme auf 46-48 erörtert werden. Die verschiedenen Schichten in den Quanten-Wannen-Stapeln 146, die im Folgenden erörtert werden, können auf den Substraten 144 wachsen (z. B. unter Verwendung von epitaktischen Vorgängen). Obwohl der einzelne Begriff „Schicht“ verwendet werden kann, um sich auf verschiedene Komponenten des Quanten-Wannen-Stapels 146 von 46-48 zu beziehen, kann eine der Schichten, die im Folgenden erörtert werden, mehrere Materialien umfassen, die in einer beliebigen geeigneten Weise angeordnet sind. Schichten, die keine Quanten-Wannen-Schicht 152 in einem Quanten-Wannen-Schicht 146 sind, können höhere Schwellenspannungen zur Leitung aufweisen als die Quanten-Wannen-Schicht 152, sodass, wenn die Quanten-Wannen-Schicht 152 mit ihren Schwellenspannungen vorgespannt wird, die Quanten-Wannen-Schicht 152 leitet und die anderen Schichten des Quanten-Wannen-Stapels 146 nicht. Dies kann eine parallele Leitung in sowohl der Quanten-Wannen-Schicht 152 als auch den anderen Schichten vermeiden und damit ein Beeinträchtigen der starken Beweglichkeit der Quanten-Wannen-Schicht 152 mit einer Leitung in Schichten mit geringerer Beweglichkeit vermeiden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann Silizium, das in einem Quanten-Wannen-Stapel 146 (z. B. in einer Quanten-Wannen-Schicht 152) verwendet wird, aus Vorläufern wachsen, die mit dem 28Si-Isotop angereichert sind. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann Germanium, das in einem Quanten-Wannen-Stapel 146 (z. B. in einer Quanten-Wannen-Schicht 152) verwendet wird, aus Vorläufern wachsen, die mit dem 70Ge-, 72Ge- oder 74Ge-Isotop angereichert sind. Wie vorangehend erwähnt wurde, können unterschiedliche Regionen einer Quanten-Wannen-Schicht 152 einer Quantenpunkt-Vorrichtung 100 spannungsfrei oder gespannt sein (z. B. in Abhängigkeit von der differentiellen Materialstruktur der Gate-Metalle 110 und 112 nahe diesen Regionen der Quanten-Wannen-Schicht 152). Ferner, wenn zusätzliche Materialschichten in einem Quanten-Wannen-Stapel zwischen der Quanten-Wannen-Schicht 152 und dem Gate-Metall 110/112 angeordnet sind (z. B. eine Barriereschicht 156, wie im Folgenden erörtert wird), können unterschiedliche Regionen dieser Materialschichten spannungsfrei oder gespannt sein in Abhängigkeit von der differentiellen Materialstruktur der Gate-Metalle 110 und 112 nahe diesen Regionen der Materialschichten.
  • 46 ist eine Querschnittsansicht eines Quanten-Wannen-Stapels 146 auf einem Substrat 144. Der Quanten-Wannen-Stapel 146 kann eine Pufferschicht 154 auf dem Substrat 144 und eine Quanten-Wannen-Schicht 152 auf der Pufferschicht 154 aufweisen. Bei einigen Ausführungsbeispielen der Quantenpunkt-Vorrichtung 100, die die Anordnung von 46 aufweist, kann das Gate-Dielektrikum 114 (nicht gezeigt) direkt auf der Quanten-Wannen-Schicht 152 sein. Die Quanten-Wannen-Schicht 152 kann aus einem derartigen Material gebildet sein, dass sich während einer Operation der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 ein 2DEG in der Quanten-Wannen-Schicht 152 nahe der oberen Fläche der Quanten-Wannen-Schicht 152 bilden kann. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Quanten-Wannen-Schicht 152 von 46 aus intrinsischem Silizium gebildet sein und das Gate-Dielektrikum 114 kann aus Siliziumoxid gebildet sein; in einer derartigen Anordnung kann sich während der Verwendung der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 ein 2DEG in dem intrinsischen Silizium an der Schnittstelle zwischen dem intrinsischen Silizium und dem Siliziumoxid bilden. Ausführungsbeispiele, in denen die Quanten-Wannen-Schicht 152 von 46 aus intrinsischem Silizium gebildet ist, können besonders vorteilhaft für Quantenpunkt-Vorrichtungen 100 vom Elektronentyp sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Quanten-Wannen-Schicht 152 von 46 aus intrinsischem Germanium gebildet sein und das Gate-Dielektrikum 114 kann aus Germaniumoxid gebildet sein; in einer derartigen Anordnung kann sich während der Verwendung der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 ein 2DEG in dem intrinsischen Germanium an der Schnittstelle zwischen dem intrinsischen Germanium und dem Germaniumoxid bilden. Derartige Ausführungsbeispiele können besonders vorteilhaft für Quantenpunkt-Vorrichtungen 100 vom Lochtyp sein. Die Quanten-Wannen-Schichten 152, die hierin offenbart werden, können differentiell gespannt sein, wobei ihre Spannung durch das Gate-Metall 110/112 induziert wird, wie vorangehend erörtert wurde.
  • Die Pufferschicht 154 kann aus dem gleichen Material gebildet sein wie die Quanten-Wannen-Schicht 152 (z. B. Silizium oder Germanium) und sie kann vorliegen, um Fehler abzufangen, die sich in diesem Material bilden, wenn es auf dem Substrat 144 wächst. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Pufferschicht 154 unter unterschiedlichen Bedingungen wachsen (z. B. Abscheidungstemperatur oder Wachstumsrate) im Vergleich zu der Quanten-Wannen-Schicht 152. Genauer gesagt, kann die Quanten-Wannen-Schicht 152 unter Bedingungen wachsen, die weniger Fehler erzielen als in der Pufferschicht 154.
  • 47 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung, die einen Quanten-Wannen-Stapel 146 aufweist, der eine Pufferschicht 154, eine Barriereschicht 156-1, einen Quanten-Wannen-Stapel 152 und eine zusätzliche Barriereschicht 156-2 aufweist. Die Barriereschicht 156-1 (156-2) kann eine Potentialbarriere zwischen der Quanten-Wannen-Schicht 152 und der Pufferschicht 154 bereitstellen (Gate-Dielektrikum 114, nicht gezeigt). Bei einigen Ausführungsbeispielen, bei denen die Quanten-Wannen-Schicht 152 Silizium oder Germanium umfasst, kann die Barriereschicht 156 Siliziumgermanium umfassen. Der Germaniumgehalt dieses Siliziumgermaniums kann zwischen 20 Atomprozent und 80 Atomprozent liegen (z. B. zwischen 30 Atomprozent und 70 Atomprozent).
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen der Anordnung von 47 können die Pufferschicht 154 und die Barriereschicht 156-1 aus Siliziumgermanium gebildet sein. Bei einigen dieser Ausführungsbeispiele kann das Siliziumgermanium der Pufferschicht 154 einen Germaniumgehalt aufweisen, der von dem Substrat 144 zu der Barriereschicht 156-1 (z. B. kontinuierlich oder schrittweise) variiert; zum Beispiel kann das Siliziumgermanium der Pufferschicht 154 einen Germaniumgehalt aufweisen, der von null Prozent an dem Substrat zu nicht null Prozent (z. B. zwischen 30 Atomprozent und 70 Atomprozent) an der Barriereschicht 156-1 variiert. Die Barriereschicht 156-1 kann wiederum einen Germaniumgehalt gleich dem Nicht-null-Prozent haben. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Pufferschicht 154 einen Germaniumgehalt gleich dem Germaniumgehalt der Barriereschicht 156-1 haben, jedoch dicker sein als die Barriereschicht 156-1, um die Fehler zu absorbieren, die während eines Wachstums auftreten. Bei einigen Ausführungsbeispielen des Quanten-Wannen-Stapels 146 von 47 kann die Barriereschicht 156-2 weggelassen werden.
  • 48 ist eine Querschnittsansicht eines anderen Beispiel-Quanten-Wannen-Stapels 146 auf einem Beispiel-Substrat 144. Der Quanten-Wannen-Stapel 146 von 48 kann eine Isolierschicht 155 auf dem Substrat 144, eine Quanten-Wannen-Schicht 152 auf der Isolierschicht 155 und eine Barriereschicht 156 auf der Quanten-Wannen-Schicht 152 aufweisen. Das Vorhandensein der Isolierschicht 155 kann dabei helfen, die Träger zu der Quanten-Wannen-Schicht 152 zu begrenzen, wobei ein hohes Talspalten während einer Operation bereitgestellt wird.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Substrat 144 von 48 Silizium umfassen. Die Isolierschicht 155 kann ein beliebiges geeignetes elektrisch isolierendes Material umfassen. Zum Beispiel kann die Isolierschicht 155 bei einigen Ausführungsbeispielen ein Oxid sein (z. B. Siliziumoxid oder Hafniumoxid). Das Substrat 144, die Quanten-Wannen-Schicht 152 und/oder die Barriereschicht 156 von 48 können die Form eines der hierin offenbarten Ausführungsbeispiele annehmen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Quanten-Wannen-Schicht 152 auf der Isolierschicht 155 durch eine Schichtübertragungstechnik gebildet werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Barriereschicht 156 von dem Quanten-Wannen-Stapel 146 von 48 weggelassen werden.
  • Die Dicken (d. h. z-Höhen) der Schichten in den Quanten-Wannen-Stapeln 146 von 46-48 können beliebige geeignete Werte annehmen. Zum Beispiel kann bei einigen Ausführungsbeispielen die Dicke der Quanten-Wannen-Schicht 152 zwischen 5 Nanometern und 15 Nanometern liegen (z. B. in etwa gleich 10 Nanometern sein). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Dicke einer Pufferschicht 154 zwischen 0,3 Mikron und 4 Mikron liegen (z. B. zwischen 0,3 Mikron und 2 Mikron oder in etwa 0,5 Mikron sein). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Dicke der Barriereschichten 156 zwischen 0 Nanometern und 300 Nanometern liegen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Dicke der Isolierschicht 155 in dem Quanten-Wannen-Stapel 146 von 48 zwischen 5 Nanometern und 200 Nanometern liegen.
  • Das Substrat 144 und der Quanten-Wannen-Stapel 146 können zwischen der Basis 102 und den Finnen 104 der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 verteilt sein, wie vorangehend erörtert wurde. Die Verteilung kann in einer Reihe von Weisen stattfinden. Zum Beispiel stellen 49-55 Beispiel-Basis/Finnen-Anordnungen 158 dar, die in einer Quantenpunkt-Vorrichtung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen verwendet werden können.
  • In der Basis/Finnen-Anordnung 158 von 49 kann der Quanten-Wannen-Stapel 146 von den Finnen 104, jedoch nicht von der Basis 102 umfasst sein. Das Substrat 144 kann von der Basis 102, jedoch nicht von den Finnen 104 umfasst sein. Wenn die Basis/Finnen-Anordnung 158 von 49 bei den Herstellungsoperationen verwendet wird, die unter Bezugnahme auf 5-6 erörtert wurden, kann das Finnenätzen durch den Quanten-Wannen-Stapel 146 ätzen und anhalten, wenn das Substrat 144 erreicht ist.
  • In der Basis/Finnen-Anordnung 158 von 50 kann der Quanten-Wannen-Stapel 146 von den Finnen 104 sowie von einem Abschnitt der Basis 102 umfasst sein. Ein Substrat 144 kann auch von der Basis 102, jedoch nicht von den Finnen 104 umfasst sein. Wenn die Basis/Finnen-Anordnung 158 von 50 bei den Herstellungsoperationen verwendet wird, die unter Bezugnahme auf 5-6 erörtert wurden, kann das Finnenätzen teilweise durch den Quanten-Wannen-Stapel 146 ätzen und anhalten, bevor das Substrat 144 erreicht ist. 51 stellt ein bestimmtes Ausführungsbeispiel der Basis/Finnen-Anordnung 158 von 50 dar. Bei dem Ausführungsbeispiel von 51 wird der Quanten-Wannen-Stapel 146 von 46 verwendet; die Basis 102 weist das Substrat 144 und einen Abschnitt der Pufferschicht 154 des Quanten-Wannen-Stapels 146 auf, während die Finnen 104 das Übrige des Quanten-Wannen-Stapels 146 aufweisen.
  • In der Basis/Finnen-Anordnung 158 von 52 kann der Quanten-Wannen-Stapel 146 von den Finnen 104, jedoch nicht von der Basis 102 umfasst sein. Das Substrat 144 kann teilweise von den Finnen 104 sowie von der Basis 102 umfasst sein. Wenn die Basis/Finnen-Anordnung 158 von 52 bei den Herstellungsoperationen verwendet wird, die unter Bezugnahme auf 5-6 erörtert wurden, kann das Finnenätzen durch den Quanten-Wannen-Stapel 146 und in das Substrat 144 ätzen, bevor es anhält. 53 stellt ein bestimmtes Ausführungsbeispiel der Basis/Finnen-Anordnung 158 von 52 dar. Bei dem Ausführungsbeispiel von 53 wird der Quanten-Wannen-Stapel 146 von 48 verwendet, die Finnen 104 weisen den Quanten-Wannen-Stapel 146 und einen Abschnitt des Substrats 144 auf, während die Basis 102 das Übrige des Substrats 144 aufweist.
  • Obwohl die Finnen 104 in vielen der vorhergehenden Figuren als im Wesentlichen rechteckig mit parallelen Seitenwänden dargestellt wurden, dient dies lediglich zur besseren Darstellung und die Finnen 104 können eine beliebige geeignete Form aufweisen (z. B. eine Form, die für Herstellungsvorgänge angemessen ist, die verwendet werden, um die Finnen 104 zu bilden). Zum Beispiel, wie in der Basis/Finnen-Anordnung 158 von 54 dargestellt ist, können sich die Finnen 104 bei einigen Ausführungsbeispielen verjüngen. Bei einigen Ausführungsbeispielen können sich die Finnen 104 um 3-10 Nanometer in der x-Breite alle 100 Nanometer in der z-Höhe verjüngen (z. B. 5 Nanometer in der x-Breite alle 100 Nanometer in der z-Höhe). Wenn sich die Finnen 104 verjüngen, kann das breitere Ende der Finnen 104 das Ende am nächsten zu der Basis 102 sein, wie in 54 dargestellt ist. 55 stellt ein bestimmtes Ausführungsbeispiel der Basis/Finnen-Anordnung 158 von 54 dar. In 55 ist der Quanten-Wannen-Stapel 146 von den sich verjüngenden Finnen 104 umfasst, während ein Abschnitt des Substrats 144 von den sich verjüngenden Finnen umfasst ist und ein Abschnitt des Substrats 144 die Basis 102 bereitstellt.
  • 56-58 sind Querschnittsansichten eines anderen Ausführungsbeispiels einer Quantenpunkt-Vorrichtung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Genauer gesagt, stellt 57 eine Quantenpunkt-Vorrichtung 100 dar, die entlang des Schnitts A-A von 56 gezeigt ist (während 56 die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 darstellt, die entlang des Schnitts C-C von 57 gezeigt ist), und 58 stellt die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 dar, die entlang des Schnitts D-D von 57 gezeigt ist (während 57 eine Quantenpunkt-Vorrichtung 100 darstellt, die entlang des Schnitts A-A von 58 gezeigt ist). Die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 von 56-58, die entlang des Schnitts B-B von 56 gezeigt ist, kann die gleiche sein, die in 3 dargestellt ist. Obwohl 56 anzeigt, dass der Querschnitt, der in 57 dargestellt ist, durch den Graben 107-1 gezeigt ist, kann ein analoger Querschnitt, der durch den Graben 107-2 gezeigt ist, identisch sein, und daher bezieht sich die Erörterung von 57 im Allgemeinen auf den „Graben 107“.
  • Die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 kann einen Quanten-Wannen-Stapel 146 aufweisen, der auf einem Substrat 144 angeordnet ist. Ein Isoliermaterial 128 kann über dem Quanten-Wannen-Stapel 146 angeordnet sein und mehrere Gräben 107 in dem Isoliermaterial 128 können sich hin zu dem Quanten-Wannen-Stapel 146 erstrecken. Bei dem Ausführungsbeispiel, das in 56-58 dargestellt ist, kann das Gate-Dielektrikum 114 an dem „Boden“ der Gräben 107 angeordnet sein und sich die „Seitenwände“ der Gräben 107 nach oben und über benachbarte Abschnitte aus Isoliermaterial erstrecken. In den Gräben 107 kann das Gate-Dielektrikum 114 einen U-förmigen Querschnitt aufweisen, wie gezeigt ist. Der Quanten-Wannen-Stapel 146 der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 von 56-58 kann die Form eines beliebigen der hierin offenbarten Quanten-Wannen-Stapel annehmen (z. B. wie vorangehend unter Bezugnahme auf 46-48 erörtert wurde). Die verschiedenen Schichten in dem Quanten-Wannen-Stapel 146 von 56-58 können auf dem Substrat 144 wachsen (z. B. unter Verwendung von epitaktischen Vorgängen).
  • Auch wenn nur zwei Gräben, 107-1 und 107-2, in 56-58 gezeigt sind, dient dies zur einfacheren Darstellung und mehr als zwei Gräben 107 können von der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 umfasst sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Gesamtanzahl von Gräben 107, die von der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 umfasst sind, eine gerade Zahl, wobei die Gräben 107 in Paaren organisiert sind, die einen aktiven Graben 107 und einen gelesenen Graben 107 aufweisen, wie im Folgenden ausführlich erörtert wird. Wenn die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 mehr als zwei Gräben 107 umfasst, können die Gräben 107 in Paaren in einer Linie (z. B. 2N Gräben können insgesamt in einer 1x2N-Linie oder einer 2xN-Linie angeordnet sein) oder in Paaren in einem größeren Array (z. B. 2N Gräben können insgesamt als ein 4xN/2-Array, ein 6xN/3-Array etc. angeordnet sein) angeordnet sein. Zum Beispiel stellt 81 eine Quantenpunkt-Vorrichtung 100 dar, die ein zweidimensionales Beispiel-Array aus Gräben 107 aufweist. Wie in 56 und 58 dargestellt ist, können bei einigen Ausführungsbeispielen mehrere Gräben 107 parallel ausgerichtet sein. Die Erörterung hierin wird sich zur besseren Darstellung weitgehend auf ein einzelnes Paar von Gräben 107 konzentrieren, alle Lehren der vorliegenden Offenbarung gelten jedoch für Quantenpunkt-Vorrichtungen 100 mit mehr Gräben 107.
  • Wie vorangehend unter Bezugnahme auf 1-3 erörtert wurde, kann in der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 von 56-58 eine Quanten-Wannen-Schicht selbst eine geometrische Abhängigkeit von der z-Position von Quantenpunkten in dem Quanten-Wannen-Stapel 146 bereitstellen. Um die x- und y-Position von Quantenpunkten in dem Quanten-Wannen-Stapel 146 zu steuern, können Spannungen an Gates angelegt werden, die zumindest teilweise in den Gräben 107 über dem Quanten-Wannen-Stapel 146 angeordnet sind, um das Energieprofil entlang der Gräben 107 in der x- und y-Richtung einzustellen und dadurch die x- und y-Position von Quantenpunkten innerhalb von Quanten-Wannen zu beschränken (im Folgenden unter Bezugnahme auf die Gates 106/108 erörtert). Die Abmessungen der Gräben 107 können beliebige geeignete Werte annehmen. Zum Beispiel können die Gräben 107 bei einigen Ausführungsbeispielen eine Breite 162 von zwischen 10 Nanometern und 30 Nanometern aufweisen. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Gräben 107 jeweils eine vertikale Abmessung 164 von zwischen 200 Nanometern und 400 Nanometern aufweisen (z. B. zwischen 250 Nanometern und 350 Nanometer oder gleich 300 Nanometern sein). Das Isoliermaterial 128 kann ein dielektrisches Material sein (z. B. ein Zwischenschicht-Dielektrikum), wie etwa Siliziumoxid. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Isoliermaterial 128 ein CVD-Oxid oder ein fließfähiges CVD-Oxid sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Gräben 107 um einen Abstand 160 von zwischen 50 Nanometern und 500 Nanometern beabstandet sein.
  • Mehrere Gates können zumindest teilweise in jedem der Gräben 107 angeordnet sein. Bei dem Ausführungsbeispiel, das in 57 dargestellt ist, sind drei Gates 106 und zwei Gates 108 zumindest teilweise in einem einzelnen Graben 107 verteilt gezeigt. Die bestimmte Anzahl von Gates dient nur zur Darstellung und eine beliebige geeignete Anzahl von Gates kann verwendet werden. Zudem, wie im Folgenden unter Bezugnahme auf 82 erörtert wird, können mehrere Gruppen von Gates (wie die Gates, die in 57) zumindest teilweise in dem Graben 107 angeordnet sein.
  • Wie in 57 gezeigt ist, kann das Gate 108-1 zwischen den Gates 106-1 und 106-2 angeordnet sein und das Gate 108-2 kann zwischen den Gates 106-2 und 106-3 angeordnet sein. Wie vorangehend unter Bezugnahme auf die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 von 1-3 erörtert wurde, kann ein Gate 106 von einem benachbarten Gate 108 durch eine Gate-Wand 138 beabstandet sein. Die Gate-Wand 138 kann ein Abschirm-Dielektrikum 113 und einen Abstandhalter 134 aufweisen. Das Abschirm-Dielektrikum 113 kann im Querschnitt eine L-Form haben, mit einem vertikalen Abschnitt benachbart zu dem Gate-Dielektrikum 114 eines benachbarten Gates 106 und einem horizontalen Abschnitt unter dem zugeordneten Abstandhalter 134. Der vertikale Abschnitt des Abschirm-Dielektrikums 113 einer Gate-Wand 138 kann zwischen dem Gate-Dielektrikum 114 eines benachbarten Gates 106 und dem Abstandhalter 134 dieser Gate-Wand 138 angeordnet sein. Der horizontale Abschnitt des Abschirm-Dielektrikums 113 einer Gate-Wand 138 kann zwischen der Finne 104 und dem Abstandhalter 134 dieser Gate-Wand 138 angeordnet sein. Der Abstandhalter 134 einer Gate-Wand 138 kann zwischen dem vertikalen Abschnitt des zugeordneten Abschirm-Dielektrikums 113 und dem Gate-Dielektrikum 114 eines Gates 108 angeordnet sein. Wie in 2 dargestellt ist, können die Abstandhalter 134 näher zu der Finne 104 dicker und weiter entfernt von der Finne 104 dünner sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Abstandhalter 134 eine konvexe Form haben. Die Abstandhalter 134 können aus einem beliebigen geeigneten Material gebildet sein, wie etwa Kohlenstoff-dotiertem Oxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder anderen Carbiden oder Nitriden (z. B. Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, das mit Kohlenstoff dotiert ist, und Siliziumoxynitrid).
  • Jedes der Gates 106/108 kann ein Gate-Dielektrikum 114 bei dem Ausführungsbeispiel, das in 57 dargestellt ist, umfassen, wobei das Gate-Dielektrikum 114 für jedes der Gates 106/108 durch separate Abschnitte von Gate-Dielektrikum 114 bereitgestellt sein kann, wie gezeigt ist. Das Gate-Dielektrikum 114 für die Gates 106 und die Gates 108 kann die gleiche Materialzusammensetzung oder unterschiedliche Materialzusammensetzungen haben, wie vorangehend erörtert wurde. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Gate-Dielektrikum 114 ein mehrschichtiges Gate-Dielektrikum sein (z. B. mit mehreren Materialien, die verwendet werden, um die Schnittstelle zwischen dem Graben 107 und dem entsprechenden Gate-Metall zu verbessern). Das Gate-Dielektrikum 114 kann zum Beispiel Siliziumoxid, Aluminiumoxid oder ein High-k-Dielektrikum sein, wie etwa Hafniumoxid. Allgemeiner gesagt, kann das Gate-Dielektrikum 114 Elemente, wie Hafnium, Silizium, Sauerstoff, Titan, Tantal, Lanthan, Aluminium, Zirkon, Barium, Strontium, Yttriumoxid, Blei, Scandium, Niobium und Zink, aufweisen. Beispiele für Materialien, die in dem Gate-Dielektrikum 114 verwendet werden können, können umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Hafniumoxid, Hafniumsiliziumoxid, Lanthanoxid, Lanthanaluminiumoxid, Zirkonoxid, Zirkonsiliziumoxid, Tantaloxid, Titanoxid, Bariumstrontiumtitanoxid, Bariumtitanoxid, Strontiumtitanoxid, Yttriumoxid, Aluminiumoxid, Tantaloxid, Tantalsiliziumoxid, Bleiscandiumtantaloxid und Blei-Zink-Niobat. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann ein Glühvorgang auf dem Gate-Dielektrikum 114 ausgeführt werden, um die Qualität des Gate-Dielektrikums 114 zu verbessern.
  • Jedes der Gates 106 kann auch ein Gate-Metall 110 aufweisen. Das Gate-Dielektrikum 114 für jedes Gate 106 kann sich zumindest teilweise die Seiten des benachbarten Abschirm-Dielektrikums 113 einer Gate-Wand 138 nach oben erstrecken und das Gate-Metall 110 kann sich zwischen den Abschnitten von Gate-Dielektrikum 114 auf dem benachbarten Abschirm-Dielektrikum 113 erstrecken, wie gezeigt ist. Das Gate-Metall 110 kann zwischen der Hartmaske 118 und dem Gate-Dielektrikum 114 angeordnet sein und das Gate-Dielektrikum 114 kann zumindest teilweise zwischen dem Gate-Metall 110 und dem Quanten-Wannen-Stapel 146 angeordnet sein. Wie in 56 gezeigt ist, kann sich bei einigen Ausführungsbeispielen das Gate-Metall 110 eines Gates 106 über das Isoliermaterial 128 und in einen Graben 107 in dem Isoliermaterial 128 erstrecken. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Gate-Metall 110 ein Supraleiter sein, wie etwa Aluminium, Titannitrid (z. B. über ALD abgeschieden) oder Niobiumtitannitrid. Wie in 57 gezeigt ist, kann bei einigen Ausführungsbeispielen kein Abstandhaltermaterial oder Abschirm-Dielektrikum 113 zwischen dem Gate-Metall 110 und den Seitenwänden des Grabens 107 in der y-Richtung angeordnet sein (während bei anderen Ausführungsbeispielen das Abstandhaltermaterial und Abschirm-Dielektrikum 113 vorliegen können, wie im Folgenden unter Bezugnahme auf 77-78 erörtert wird).
  • Jedes der Gates 108 kann ein Gate-Metall 112 aufweisen. Das Gate-Metall 112 kann zwischen der Hartmaske 118 und dem Gate-Dielektrikum 114 angeordnet sein und das Gate-Dielektrikum 114 kann zumindest teilweise zwischen dem Gate-Metall 112 und dem Quanten-Wannen-Stapel 146 angeordnet sein. Wie in 58 gezeigt ist, kann sich bei einigen Ausführungsbeispielen das Gate-Metall 112 eines Gates 108 über das Isoliermaterial 128 und in einen Graben 107 in dem Isoliermaterial 128 erstrecken. Das Gate-Dielektrikum 114 für jedes Gate 108 kann sich zumindest teilweise die Seiten der benachbarten Gate-Wände 138 nach oben erstrecken und das Gate-Metall 112 kann sich zwischen den Abschnitten von Gate-Dielektrikum 114 auf den benachbarten Gate-Wänden 138 erstrecken, wie gezeigt ist. Das Gate-Metall 110 und das Gate-Metall 112 kann eine der oben erörterten Formen annehmen. Zum Beispiel können bei einigen Ausführungsbeispielen das Gate-Metall 110 und das Gate-Metall 112 unterschiedliche Materialstrukturen aufweisen, um eine differentielle Spannung in der darunter liegenden Quanten-Wannen-Schicht 152 zu induzieren, während bei anderen Ausführungsbeispielen das Gate-Metall 110 und das Gate-Metall 112 die gleiche Materialstruktur aufweisen können.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann sich eine Hartmaske 118 über die Gates 106/108 erstrecken. Die Hartmaske 118 kann aus Siliziumnitrid, Siliziumcarbid oder einem anderen geeigneten Material gebildet sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Hartmaske 118 in der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 nicht vorliegen (z. B. eine Hartmaske wie die Hartmaske 118 kann während eines Verarbeitens entfernt werden, wie im Folgenden erörtert).
  • Das Gate 108-1 kann sich zwischen den nahen Gate-Wänden 138 auf den Seiten des Gates 106-1 und des Gates 106-2 entlang der Längsachse des Grabens 107 erstrecken, wie in 57 gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen können sich das Gate-Metall 112 und das Gate-Dielektrikum 114 des Gates 108-1 zusammen zwischen den Gate-Wänden 138 auf den Seiten des Gates 106-1 und des Gates 106-2 entlang der Längsachse des Grabens 107 erstrecken. Daher können das Gate-Metall 112 und das Gate-Dielektrikum 114 des Gates 108-1 zusammen eine Form aufweisen, die im Wesentlichen komplementär zu der Form der Gate-Wände 138 ist, wie gezeigt ist. Das Gate 108-2 kann sich ähnlich zwischen den nahen Gate-Wänden 138 auf den Seiten des Gates 106-2 und des Gates 106-3 entlang der Längsachse des Grabens 107 erstrecken. Das Gate-Dielektrikum 114 kann sich zumindest teilweise die Seiten der Gate-Wände 138 nach oben erstrecken (und die nahen Seitenwände des Grabens 107 nach oben), wie gezeigt ist, und das Gate-Metall 112 kann sich zwischen den Abschnitten von Gate-Dielektrikum 114 auf den Abstandhaltern 134 (und den nahen Seitenwänden des Grabens 107) erstrecken. Das Gate-Metall 112 kann wie das Gate-Metall 110 ein beliebiges geeignetes Metall sein, wie etwa Titannitrid. Wie in 58 dargestellt ist, kann bei einigen Ausführungsbeispielen kein Abstandhaltermaterial oder Abschirm-Dielektrikum 113 zwischen dem Gate-Metall 112 und den Seitenwänden des Grabens 107 in der y-Richtung angeordnet sein; bei anderen Ausführungsbeispielen (z. B. wie im Folgenden unter Bezugnahme auf 77 und 78 erörtert wird) können Abstandhalter 134 und Abschirm-Dielektrikum 113 auch zwischen dem Gate-Metall 112 und den Seitenwänden des Grabens 107 in der y-Richtung angeordnet sein.
  • Die Abmessungen der Gates 106/108 können beliebige geeignete Werte annehmen. Zum Beispiel kann bei einigen Ausführungsbeispielen die z-Höhe 166 des Gate-Metalls 110 in dem Graben 107 zwischen 225 Nanometern und 375 Nanometern liegen (z. B. bei etwa 300 Nanometern); die z-Höhe 175 des Gate-Metalls 112 kann in dem gleichen Bereich liegen. Die z-Höhe 166 des Gate-Metalls 110 in dem Graben 107 kann die Summe der z-Höhe des Isoliermaterials 128 (z. B. zwischen 200 Nanometern und 300 Nanometern) und der Dicke des Gate-Metalls 110 oben auf dem Isoliermaterial 128 (z. B. zwischen 25 Nanometern und 75 Nanometern oder in etwa 50 Nanometer) darstellen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die z-Höhe 166 des Gate-Metalls 110 weniger betragen als die z-Höhe 175 des Gate-Metalls 112 (z. B. wie im Folgenden unter Bezugnahme auf 79-80 erörtert wird). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Länge 168 des Gate-Metalls 110 (d. h. in der x-Richtung) zwischen 20 Nanometern und 40 Nanometern liegen (z. B. bei 30 Nanometern). Obwohl alle Gates 106 in den beiliegenden Zeichnungen mit der gleichen Länge 168 des Gate-Metalls 110 dargestellt sind, können die „äußersten“ Gates 106 (z. B. die Gates 106-1 und 106-3 des in 57 dargestellten Ausführungsbeispiels) bei einigen Ausführungsbeispielen eine größere Länge 168 aufweisen als die „inneren“ Gates 106 (z. B. das Gate 106-2 in dem in 57 dargestellten Ausführungsbeispiel). Zum Beispiel können bei einigen Ausführungsbeispielen die äußersten Gates 106 eine Länge 168 von zwischen 100 Nanometern und 500 Nanometern aufweisen. Diese längeren „äußeren“ Gates 106 können eine räumliche Trennung zwischen den dotierten Regionen 140 und den Bereichen unter den Gates 108 und den inneren Gates 106 bereitstellen, in denen sich Quantenpunkte 142 bilden können, und daher können die Störungen der Potentialenergielandschaft unter den Gates 108 und den inneren Gates 106 verringert werden, die durch die dotierten Regionen 140 verursacht werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann sich während einer Operation der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 ein 2DEG unter den äußersten Gates 106 bilden; dieses 2DEG kann die „aktive“ Vorrichtungsregion (unter den Gates 106/108) von der dotierten Region 140 trennen (die eine hohe Dichte von implantierten Ladungsträgern aufweist).
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Abstand 170 zwischen benachbarten Gates der Gates 106 (z. B. wenn er von dem Gate-Metall 110 eines Gates 106 zu dem Gate-Metall 110 eines benachbarten Gates 106 in der x-Richtung gemessen wird, wie in 57 dargestellt) zwischen 40 Nanometern und 100 Nanometern liegen (z. B. bei 50 Nanometern). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Dicke 172 der Abstandhalter 134 zwischen 1 Nanometer und 10 Nanometern liegen (z. B. zwischen 3 Nanometern und 5 Nanometern, zwischen 4 Nanometern und 6 Nanometern oder zwischen 4 Nanometern und 7 Nanometern). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Dicke 174 des vertikalen Abschnitts des Abschirm-Dielektrikums 113 zwischen 5 Angström und 20 Angström liegen (z. B. zwischen 8 Angström und 15 Angström); die Dicke des horizontalen Abschnitts des Abschirm-Dielektrikums (d. h. die Dicke zwischen der Finne 104 und dem zugeordneten Abstandhalter 134) kann ebenso zwischen 5 Angström und 20 Angström liegen (z. B. zwischen 8 Angström und 15 Angström). Die Länge des Gate-Metalls 112 (d. h. in der x-Richtung) kann von den Abmessungen der Gates 106 und der Gate-Wände 138 abhängen, wie in 57 dargestellt ist. Wie in 56 und 58 angegeben, können sich die Gates 106/108 in einem Graben 107 über das Isoliermaterial 128 zwischen diesem Graben 107 und einem benachbarten Graben 107 erstrecken, jedoch von ihren Gegenstück-Gates durch das zwischenliegende Isoliermaterial 130 (und die Gate-Wände 138 für die Gates 106) isoliert sein.
  • Wie in 57 gezeigt ist, können die Gates 106 und 108 abwechselnd in der x-Richtung angeordnet sein. Während einer Operation der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 können Spannungen an die Gates 106/108 angelegt werden, um die Potentialenergie in dem Quanten-Wannen-Stapel 146 einzustellen, um Quanten-Wannen mit variierenden Tiefen zu schaffen, in denen sich Quantenpunkte 142 bilden können, wie vorangehend unter Bezugnahme auf die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 von 1-3 erörtert wurde. Nur ein Quantenpunkt 142 ist mit einem Bezugszeichen in 57 zur besseren Darstellung gekennzeichnet, es sind jedoch fünf mit gepunkteten Kreisen unter jedem Graben 107 angegeben.
  • Der Quanten-Wannen-Stapel 146 der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 von 56-58 kann dotierte Regionen 140 aufweisen, die als Behälter für Ladungsträger für die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 dienen können, gemäß einem der oben erörterten Ausführungsbeispiele. Die Quantenpunkt-Vorrichtungen 100, die unter Bezugnahme auf 56-58 erörtert wurden, können verwendet werden, um Quantenpunkte 142 vom Elektronentyp oder Lochtyp zu bilden, wie vorangehend unter Bezugnahme auf 1-3 erörtert wurde.
  • Leitende Vias und Leitungen können die Gates 106/108 der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 von 56-58 und die dotierten Regionen 140 berühren, um eine elektrische Verbindung mit den Gates 106/108 und den dotierten Regionen 140 zu ermöglichen, die in gewünschten Positionen herzustellen sind. Wie in 56-58 gezeigt ist, können sich die Gates 106 sowohl „vertikal“ als auch „horizontal“ weg von dem Quanten-Wannen-Stapel 146 erstrecken und leitende Vias 120 können die Gates 106 berühren (und sind mit gestrichelten Linien in 57 eingezeichnet, um ihre Position hinter der Ebene der Zeichnung anzugeben). Die leitenden Vias 120 können sich durch die Hartmaske 118 erstrecken, um das Gate-Metall 110 der Gates 106 zu berühren. Die Gates 108 können sich ähnlich von dem Quanten-Wannen-Stapel 146 weg erstrecken und leitende Vias 122 können die Gates 108 berühren (auch mit gestrichelten Linien in 57 eingezeichnet, um ihre Position hinter der Ebene der Zeichnung anzugeben). Die leitenden Vias 122 können sich durch die Hartmaske 118 erstrecken, um das Gate-Metall 112 der Gates 108 zu berühren. Leitende Vias 136 können das Schnittstellenmaterial 141 berühren und dadurch einen elektrischen Kontakt mit den dotierten Regionen 140 herstellen. Die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 von 56-58 kann ferner leitende Vias und/oder Leitungen (nicht gezeigt) aufweisen, um einen elektrischen Kontakt mit den Gates 106/108 und/oder den dotierten Region 140, wie gewünscht, herzustellen. Die leitenden Vias und Leitungen, die eine Quantenpunkt-Vorrichtung 100 aufweist, können beliebige geeignete Materialien aufweisen, wie etwa Kupfer, Wolfram (abgeschieden z. B. durch CVD) oder einen Supraleiter (z. B. Aluminium, Zinn, Titannitrid, Niobiumtitannitrid, Tantal, Niobium oder andere Niobiumverbindungen, wie etwa Niobiumzinn und Niobiumgermanium).
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 von 56-58 eine oder mehrere Magnetlinien 121 aufweisen. Zum Beispiel ist eine einzelne Magnetlinie 121 in 56-58 nahe dem Graben 107-1 dargestellt. Die Magnetlinie(n) 121 der Quantenpunkt-Vorrichtung von 56-58 kann (können) die Form eines der Ausführungsbeispiele der Magnetlinien 121, die hierin erörtert wurden, annehmen. Zum Beispiel kann die Magnetlinie 121 aus einem leitenden Material gebildet sein und sie kann verwendet werden, um Stromimpulse zu leiten, die Magnetfelder erzeugen, um die Spinzustände eines oder mehrerer der Quantenpunkte 142 zu beeinflussen, die sich in dem Quanten-Wannen-Stapel 146 bilden können. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Magnetlinie 121 einen Impuls leiten, um Kern- und/oder Quantenpunkt-Spins zurückzusetzen (oder zu „verwürfeln“). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Magnetlinie 121 einen Impuls leiten, um ein Elektron in einem Quantenpunkt in einem bestimmten Spinzustand zu initialisieren. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Magnetlinie 121 Strom leiten, um ein kontinuierliches, oszillierendes Magnetfeld bereitzustellen, mit dem sich der Spin eines Qubits koppeln kann. Die Magnetlinie 121 kann eine beliebige geeignete Kombination aus diesen Ausführungsbeispielen oder eine andere angemessene Funktionalität bereitstellen.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Magnetlinie 121 von 56-58 aus Kupfer gebildet sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Magnetlinie 121 aus einem Supraleiter, wie etwa Aluminium, gebildet sein. Die Magnetlinie 121, die in 56-58 dargestellt ist, ist mit den Gräben 107 nicht koplanar und auch mit den Gates 106/108 nicht koplanar. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Magnetlinie 121 von den Gates 106/108 um einen Abstand 167 beabstandet sein. Der Abstand 167 kann einen beliebigen geeigneten Wert annehmen (z. B. basierend auf der gewünschten Stärke einer Magnetfeld-Wechselwirkung mit bestimmten Quantenpunkten 142); bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Abstand 167 zwischen 25 Nanometern und 1 Mikron liegen (z. B. zwischen 50 Nanometern und 200 Nanometern).
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Magnetlinie 121 von 56-58 aus einem magnetischen Material gebildet sein. Zum Beispiel kann ein magnetisches Material (wie etwa Kobalt) in einem Graben in dem Isoliermaterial 130 abgeschieden werden, um ein permanentes Magnetfeld in der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 bereitzustellen.
  • Die Magnetlinie 121 von 56-58 kann beliebige geeignete Abmessungen aufweisen. Zum Beispiel kann die Magnetlinie 121 eine Dicke 169 zwischen 25 Nanometern und 100 Nanometern aufweisen. Die Magnetlinie 121 kann eine Breite 171 von zwischen 25 Nanometern und 100 Nanometern aufweisen. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Breite 171 und Dicke 169 einer Magnetlinie 121 jeweils gleich der Breite und Dicke von anderen leitenden Leitungen in der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 (nicht gezeigt) sein, die verwendet werden, um elektrische Verbindungen bereitzustellen, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Die Magnetlinie 121 kann eine Länge 173 aufweisen, die von der Anzahl und den Abmessungen der Gates 106/108 abhängt, die Quantenpunkte 142 bilden, mit denen die Magnetlinie 121 in Wechselwirkung treten soll. Die Magnetlinie 121, die in 56-58 dargestellt ist, ist im Wesentlichen linear, das muss jedoch nicht der Fall sein; die Magnetlinien 121, die hierin offenbart werden, können eine beliebige geeignete Form annehmen. Leitende Vias 123 können die Magnetlinie 121 berühren.
  • Die leitenden Vias 120, 122, 136 und 123 können voneinander durch ein Isoliermaterial 130 elektrisch isoliert sein, wobei alle die Formen annehmen können, die vorangehend unter Bezugnahme auf 1-3 erörtert wurden. Die bestimmte Anordnung von leitenden Vias, die in 56-58 gezeigt sind, ist nur darstellerisch und eine beliebige elektrische Leitweganordnung kann implementiert werden.
  • Wie vorangehend erörtert wurde, kann die Struktur des Grabens 107-1 die gleiche sein wie die Struktur des Grabens 107-2; ähnlich kann der Aufbau von Gates 106/108 in und um den Graben 107-1 der gleiche sein wie der Aufbau von Gates 106/108 in und um dem Graben 107-2. Die Gates 106/108, die dem Graben 107-1 zugeordnet sind, können durch entsprechende Gates 106/108, die dem parallelen Graben 107-2 zugeordnet sind, gespiegelt sein und das Isoliermaterial 130 kann die Gates 106/108, die den unterschiedlichen Gräben 107-1 und 107-2 zugeordnet sind, trennen. Genauer gesagt, können Quantenpunkte 142, die in dem Quanten-Wannen-Stapel 146 unter dem Graben 107-1 (unter den Gates 106/108) gebildet sind, Gegenstück-Quantenpunkte 142 in dem Quanten-Wannen-Stapel 146 unter dem Graben 107-2 (unter den entsprechenden Gates 106/108) aufweisen. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Quantenpunkte 142 unter dem Graben 107-1 als „aktive“ Quantenpunkte in dem Sinne verwendet werden, dass diese Quantenpunkte 142 als Qubits wirken und gesteuert werden (z. B. durch Spannungen, die an die Gates 106/108, die dem Graben 107-1 zugeordnet sind, angelegt werden), um Quantenberechnungen durchzuführen. Die Quantenpunkte 142, die dem Graben 107-2 zugeordnet sind, können als „gelesene“ Quantenpunkte in dem Sinne verwendet werden, dass diese Quantenpunkte 142 den Quantenzustand der Quantenpunkte 142 unter dem Graben 107-1 durch Erfassen des elektrischen Feldes erfassen können, das durch die Ladung der Quantenpunkte 142 unter dem Graben 107-1 erzeugt wird, und den Quantenzustand der Quantenpunkte 142 unter dem Graben 107-1 in elektrische Signale umwandeln können, die durch die Gates 106/108, die dem Graben 107-2 zugeordnet sind, erfasst werden können. Jeder Quantenpunkt 142 unter dem Graben 107-1 kann durch seinen entsprechenden Quantenpunkt 142 unter dem Graben 107-2 gelesen werden. Dadurch ermöglicht die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 sowohl eine Quantenberechnung als auch die Fähigkeit, die Ergebnisse einer Quantenberechnung zu lesen.
  • Die hierin offenbarten Quantenpunkt-Vorrichtungen 100 können unter Verwendung von beliebigen geeigneten Techniken hergestellt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Herstellung der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 von 56-58 beginnen, wie vorangehend unter Bezugnahme auf 4-5 beschrieben wurde; anstelle eines Bildens von Finnen 104 in dem Quanten-Wannen-Stapel 146 der Anordnung 202 kann jedoch ein Herstellen, wie in 59-76 dargestellt (und im Folgenden beschrieben) ist, durchgeführt werden. Obwohl die bestimmten Herstellungsoperationen, die im Folgenden unter Bezugnahme auf 59-76 erörtert werden, als Herstellen eines bestimmten Ausführungsbeispiels der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 dargestellt sind, können diese Operationen auf eine Herstellung von vielen unterschiedlichen Ausführungsformen der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 angewandt werden, wie hierin erörtert. Jegliche der Elemente, die im Folgenden unter Bezugnahme auf 59-76 erörtert werden, können die Form einer der Ausführungsbeispiele derjenigen Elemente annehmen, die oben erörtert (oder auf andere Weise hierin offenbart) wurden.
  • 59 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 1204, die einen Quanten-Wannen-Stapel 146 auf einem Substrat 144 aufweist. Die Anordnung 1204 kann, wie oben unter Bezugnahme auf 4-5 beschrieben wurde, gebildet sein und die gleiche Form aufweisen wie die Anordnung 202 (5).
  • 60 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 1206 nachfolgend einem Bereitstellen eines Isoliermaterials 128 auf der Anordnung 1204 (59). Ein beliebiges geeignetes Material kann als Isoliermaterial 128 verwendet werden, um die Gräben 107 voneinander elektrisch zu isolieren, wie vorangehend erörtert wurde. Wie vorangehend erwähnt wurde, kann bei einigen Ausführungsbeispielen das Isoliermaterial 128 ein dielektrisches Material, wie etwa Siliziumoxid, sein.
  • 61 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 1208 nachfolgend einem Bilden von Gräben 107 in dem Isoliermaterial 128 der Anordnung 1206 (60). Die Gräben 107 können sich von dem Quanten-Wannen-Stapel 146 erstrecken und sie können in der Anordnung 1206 durch Strukturieren und dann Ätzen der Anordnung 1206 unter Verwendung eines beliebigen geeigneten herkömmlichen Lithographievorgangs gebildet werden, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Zum Beispiel kann eine Hartmaske auf dem Isoliermaterial 128 bereitgestellt werden und ein Photoresist kann auf der Hartmaske bereitgestellt werden; der Photoresist kann strukturiert werden, um die Bereiche zu identifizieren, in denen die Gräben 107 gebildet werden sollen, wobei die Hartmaske gemäß dem strukturierten Photoresist geätzt wird, und das Isoliermaterial 128 kann gemäß der geätzten Hartmaske geätzt werden (wonach die übrige Hartmaske und der Photoresist entfernt werden). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann eine Kombination aus Trocken- und Nassätzchemie verwendet werden, um die Gräben 107 in dem Isoliermaterial 128 zu bilden und die angemessene Chemie kann von den Materialien abhängen, die die Anordnung 1208 aufweist, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Obwohl die Gräben 107, die in 61 (und anderen beiliegenden Zeichnungen) dargestellt sind, mit im Wesentlichen parallelen Seitenwänden gezeigt sind, können sich bei einigen Ausführungsbeispielen die Gräben 107 verjüngen, wobei sie sich hin zu dem Quanten-Wannen-Stapel 146 verengen. 62 ist eine Ansicht der Anordnung 1208, die entlang des Schnitts A-A von 61 gezeigt ist, durch einen Graben 107 (während 61 die Anordnung 1208 darstellt, die entlang des Schnitts D-D von 62 gezeigt ist).
  • 63 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 1216 nachfolgend einem Durchführen der Operationen, die oben unter Bezugnahme auf 11-14 erörtert wurden, die ein Abscheiden und Strukturieren eines Dummy-Materials 111, ein konformes Abscheiden einer Schicht aus einem Abschirm-Dielektrikum 113 und ein Bereitstellen eines Abstandhaltermaterials 132 auf der Anordnung 1208 umfassen (61 und 62). 64 ist eine Ansicht der Anordnung 1216, die entlang des Schnitts D-D von 63 gezeigt ist (während 63 die Anordnung 1216 darstellt, die entlang des Schnitts A-A von 64 gezeigt ist, entlang eines Grabens 107). Die Operationen, die oben unter Bezugnahme auf 11-14 erörtert wurden, können gemäß einem der hierin offenbarten Ausführungsbeispiele durchgeführt werden.
  • 65 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 1218 nachfolgend einem Bereitstellen von Deckmaterial 133 auf der Anordnung 1216 (63 und 64). 66 ist eine Ansicht der Anordnung 1218, die entlang des Schnitts D-D von 65 gezeigt ist (während 65 die Anordnung 1218 darstellt, die entlang des Schnitts A-A von 66 gezeigt ist, entlang eines Grabens 107). Das Deckmaterial 133 kann ein beliebiges geeignetes Material sein; zum Beispiel kann das Deckmaterial 133 Siliziumoxid sein, das durch CVD oder ALD abgeschieden wird. Wie in 65 und 66 dargestellt ist, kann das Deckmaterial 133 konform auf der Anordnung 1216 abgeschieden werden.
  • 67 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 1220 nachfolgend einem Bereitstellen eines Opfermaterials 135 auf der Anordnung 1218 (65 und 66). 68 ist eine Ansicht der Anordnung 1220, die entlang des Schnitts D-D von 67 gezeigt ist (während 67 die Anordnung 1220 darstellt, die entlang des Schnitts A-A von 68 gezeigt ist, durch einen Graben 107). Das Opfermaterial 135 kann auf der Anordnung 1218 abgeschieden werden, um das Deckmaterial 133 komplett abzudecken, dann kann das Opfermaterial 135 vertieft werden, um Abschnitte 137 des Deckmaterials 133 freizulegen. Genauer gesagt, können die Abschnitte 137 von Deckmaterial 133, die nahe der „Oberseite“ des Dummy-Materials 111 angeordnet sind, von dem Opfermaterial 135 nicht abgedeckt werden. Wie in 68 dargestellt, kann das gesamte Deckmaterial 133, das in der Region zwischen benachbarten Abschnitten des Dummy-Materials 111 angeordnet ist, von dem Opfermaterial 135 abgedeckt sein. Das Vertiefen des Opfermaterials 135 kann durch eine beliebige Ätztechnik erreicht werden, wie etwa eine Trockenätzung. Das Opfermaterial 135 kann ein beliebiges geeignetes Material sein, wie etwa eine antireflektierende Bodenbeschichtung (BARC).
  • 69 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 1222 nachfolgend einem Behandeln der freiliegenden Abschnitte 137 des Deckmaterials 133 der Anordnung 1220 (67 und 68), um die Ätzmerkmale der freiliegenden Abschnitte 137 relativ zu dem Rest des Deckmaterials 133 zu ändern. 70 ist eine Ansicht der Anordnung 1222, die entlang des Schnitts D-D von 69 gezeigt ist (während 69 die Anordnung 1222 darstellt, die entlang des Schnitts A-A von 70 gezeigt ist, durch einen Graben 107). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann diese Behandlung ein Durchführen eines hochdosierten Ionenimplantats aufweisen, in dem die Implantatdosis hoch genug ist, um eine Veränderung der Zusammensetzung in den Abschnitten 137 zu verursachen und eine gewünschte Veränderung der Ätzmerkmale zu erzielen.
  • 71 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 1224 nachfolgend einem Entfernen des Opfermaterials 135 und des nicht freiliegenden Deckmaterials 133 der Anordnung 1222 ( 69 und 70). 72 ist eine Ansicht der Anordnung 1224, die entlang des Schnitts D-D von 71 gezeigt ist (während 71 die Anordnung 1224 darstellt, die entlang des Schnitts A-A von 72 gezeigt ist, durch einen Graben 107). Das Opfermaterial 135 kann unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Technik entfernt werden (z. B. durch Veraschung, gefolgt von einem Reinigungsschritt) und das unbehandelte Deckmaterial 133 kann unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Technik entfernt werden (z. B. durch Ätzen). Bei Ausführungsbeispielen, bei denen das Deckmaterial 133 durch Ionenimplantation behandelt wird (z.B. wie vorangehend unter Bezugnahme auf 69 und 70 erörtert wurde), kann ein Glühen mit hoher Temperatur durchgeführt werden, um die implantierten Ionen in den Abschnitten 137 des Deckmaterials 133 zu integrieren, bevor das unbehandelte Deckmaterial 133 entfernt wird. Das übrige behandelte Deckmaterial 133 in der Anordnung 1224 kann Deckstrukturen 145 bereitstellen, die nahe den „Oberseiten“ der Abschnitte des Deckmaterials 111 angeordnet sind und sich über das Abstandhaltermaterial 132 erstrecken, das nahe den „Seiten“ der Abschnitte des Dummy-Materials 111 angeordnet ist.
  • 73 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 1226 nachfolgend einem gerichteten Ätzen des Abstandhaltermaterials 132 der Anordnung 1224 (71 und 72), das nicht durch eine Deckstruktur 145 geschützt ist, wobei Abstandhaltermaterial 132 auf den Seiten und der Oberseite von Strukturen des Dummy-Materials 111/Abschirm-Dielektrikums 113 hinterlassen wird. 74 ist eine Ansicht der Anordnung 1226, die entlang des Schnitts D-D von 73 gezeigt ist (während 73 die Anordnung 1226 darstellt, die entlang des Schnitts A-A von 74 gezeigt ist, durch einen Graben 107). Das Ätzen des Abstandhaltermaterials 132 kann eine anisotropische Ätzung sein, bei der das Abstandhaltermaterial 132 „nach unten“ geätzt wird, um das Abstandhaltermaterial 132 in einem Teil des Bereichs zwischen den Abschnitten des Dummy-Materials 111 zu entfernen (wie in 73 und 74 dargestellt), während das Abstandhaltermaterial 132 auf den Seiten und Oberseiten der Strukturen des Dummy-Materials 111/Abschirm-Dielektrikums 113 hinterlassen wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die anisotropische Ätzung eine Trockenätzung sein. 75-76 behalten die Querschnittsperspektive von 73 bei.
  • 75 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 1228 nachfolgend einem Entfernen der Deckstrukturen 145 von der Anordnung 1226 (73 und 74). Die Deckstrukturen 145 können unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Technik entfernt werden (z. B. einer Nassätzung). Das Abstandhaltermaterial 132, das in der Anordnung 1228 bleibt, kann Abstandhalter 134 aufweisen, die auf den Seiten der Strukturen des Dummy-Materials 111/Abschirm-Dielektrikums 113 angeordnet sind, und Abschnitte 139, die oben auf den Gates 106 angeordnet sind.
  • 76 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 1230 nachfolgend einem Bereitstellen eines Dummy-Materials 109 auf der Anordnung 1228 (75). Das Dummy-Material 109 kann die Bereiche zwischen benachbarten der Strukturen des Dummy-Materials 111/Abschirm-Dielektrikums 113 füllen und es kann sich über die Oberseiten der Strukturen und über die Abstandhaltermaterialabschnitte 139 erstrecken. Das Dummy-Material 109 der Anordnung 1230 kann die Gräben 107 füllen und sich über das Isoliermaterial 128 erstrecken. Die Anordnung 1230 kann dann im Wesentlichen, wie vorangehend unter Bezugnahme auf 17-42 erörtert wurde, verarbeitet werden, um die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 von 56-58 zu bilden.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel der Quantenpunkt-Vorrichtung 100, das in 56-58 dargestellt ist, ist die Magnetlinie 121 parallel zu den Längsachsen der Gräben 107 ausgerichtet. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Magnetlinie 121 der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 von 56-58 nicht parallel zu den Längsachsen der Gräben 107 ausgerichtet sein; zum Beispiel kann eine der Magnetlinien-Anordnungen verwendet werden, die oben unter Bezugnahme auf 43-45 erörtert wurden.
  • Obwohl eine einzelne Magnetlinie 121 in 56-58 dargestellt ist, können mehrere Magnetlinien 121 von dem Ausführungsbeispiel der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 umfasst sein (z. B. mehrere Magnetlinien 121 parallel zu den Längsachsen der Gräben 107). Zum Beispiel kann die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 von 56-58 eine zweite Magnetlinie 121 nahe dem Graben 107-2 in einer symmetrischen Weise zu der Magnetlinie 121 aufweisen, die nahe dem Graben 107-1 dargestellt ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen können mehrere Magnetlinien 121 von einer Quantenpunkt-Vorrichtung 100 umfasst sein und diese Magnetlinien 121 können parallel zueinander sein oder nicht. Zum Beispiel kann bei einigen Ausführungsbeispielen eine Quantenpunkt-Vorrichtung 100 zwei (oder mehr) Magnetlinien 121 aufweisen, die senkrecht zueinander ausgerichtet sind.
  • Wie vorangehend erörtert wurde, kann es bei dem Ausführungsbeispiel, das in 56-58 (und 59-71) dargestellt ist, kein wesentliches Abstandhaltermaterial 132 oder Abschirm-Dielektrikum 113 zwischen dem Gate-Metall 112 und den nahen Seitenwänden des Grabens 107 in der y-Richtung geben. Bei anderen Ausführungsbeispielen können Gate-Wände 138 (umfassend Abstandhalter 134 und Abschirm-Dielektrikum 113) auch zwischen dem Gate-Metall 112 und den Seitenwänden des Grabens 107 in der y-Richtung angeordnet sein. Eine Querschnittsansicht eines derartigen Ausführungsbeispiels ist in 77 gezeigt (analog zu der Querschnittsansicht von 58). Um eine derartige Quantenpunkt-Vorrichtung 100 herzustellen, können die Operationen, die oben unter Bezugnahme auf 65-74 erörtert wurden, nicht durchgeführt werden; stattdessen können das Abstandhaltermaterial 132 und das Abschirm-Dielektrikum 113 der Anordnung 1216 von 63 und 64 anisotropisch geätzt werden (wie unter Bezugnahme auf 73 und 74 erörtert wurde), um die Gate-Wände 138 auf den Seiten des Gate-Metalls 110 und auf den Seitenwänden des Grabens 107 zu bilden. 78 ist eine Querschnittsansicht einer Anordnung 1256, die durch einen derartigen Vorgang gebildet werden kann (anstelle der Anordnung 1226 von 74); die Ansicht entlang des Schnitts A-A der Anordnung 1256 kann ähnlich zu 75 sein, jedoch die Abstandhaltermaterialabschnitte 139 nicht umfassen. Die Anordnung 1256 kann ferner, wie vorangehend erörtert wurde, verarbeitet werden, um eine Quantenpunkt-Vorrichtung 100 zu bilden.
  • Wie vorangehend erwähnt wurde, kann eine Quantenpunkt-Vorrichtung 100 mehrere Gräben 107 aufweisen, die in einem Array von beliebiger gewünschter Größe angeordnet sind. Zum Beispiel ist 81 eine Querschnittsdraufsicht, wie die Ansicht von 3, einer Quantenpunkt-Vorrichtung 100 mit mehreren Gräben 107, die in einem zweidimensionalen Array angeordnet sind. Magnetlinien 121 sind in 81 nicht abgebildet, obwohl sie von jeglichen gewünschten Anordnungen umfasst sein können. In dem bestimmten Beispiel, das in 81 dargestellt ist, können die Gräben 107 in Paaren angeordnet sein, wobei jedes Paar einen „aktiven“ Graben 107 und einen „gelesenen“ Graben 107 aufweist, wie vorangehend erörtert wurde. Die bestimmte Zahl und Anordnung von Gräben 107 von 81 ist lediglich darstellerisch und eine beliebige gewünschte Anordnung kann verwendet werden. Ähnlich kann eine Quantenpunkt-Vorrichtung 100 mehrere Sätze von Finnen 104 aufweisen (und begleitende Gates, wie vorangehend unter Bezugnahme auf 1-3 erörtert wurde), die in einem zweidimensionalen Array angeordnet sind.
  • Wie vorangehend erwähnt wurde, kann ein einzelner Graben 107 mehrere Gruppen von Gates 106/108 aufweisen, die entlang des Grabens durch eine dotierte Region 140 beabstandet sind. 82 ist eine Querschnittsansicht eines Beispiels für eine derartige Quantenpunkt-Vorrichtung 100 mit mehreren Gruppen von Gates 180, die zumindest teilweise in einem einzelnen Graben 107 über einem Quanten-Wannen-Stapel 146 angeordnet sind, gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Jede der Gruppen 180 kann Gates 106/108 aufweisen (die in 82 zur einfacheren Darstellung nicht gekennzeichnet sind), die die Form eines der hierin erörterten Ausführungsbeispiele der Gates 106/108 annehmen können. Eine dotierte Region 140 (und ihr Schnittstellenmaterial 141) kann zwischen zwei benachbarten Gruppen 180 angeordnet sein (in 82 als Gruppe 180-1 und 180-2 gekennzeichnet) und sie kann einen gemeinsamen Behälter für beide Gruppen 180 bereitstellen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann diese „gemeinsame“ dotierte Region 140 durch einen einzelnen leitenden Via 136 elektrisch kontaktiert werden. Die bestimmte Zahl von Gates 106/108, die in 82 dargestellt sind, und die bestimmte Zahl von Gruppen 180 sind lediglich darstellerisch und ein Graben 107 kann eine beliebige geeignete Zahl von Gates 106/108 aufweisen, die in einer beliebigen geeigneten Zahl von Gruppen 180 angeordnet sind. Die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 von 82 kann auch eine oder mehrere Magnetlinien 121 aufweisen, die wie gewünscht angeordnet sind. Ähnlich kann bei Ausführungsbeispielen der Quantenpunkt-Vorrichtung 100, die Finnen aufweist, eine einzelne Finne 104 mehrere Gruppen von Gates 106/108 aufweisen, die entlang der Finne beabstandet sind.
  • Wie vorangehend erwähnt wurde, können bei einigen Ausführungsbeispielen das Gate-Metall 110 und das Gate-Metall 112 unterschiedliche z-Höhen aufweisen (jeweils z-Höhe 166 und 175). Zum Beispiel kann bei einigen Ausführungsbeispielen das Gate-Metall 110 abgeschieden und eingeebnet werden, wie vorangehend unter Bezugnahme auf 21 erörtert wurde, und dann kann das Gate-Metall 110 vertieft werden (z. B. unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Ätzvorgangs) und die Vertiefung kann mit dem Isoliermaterial 130 (oder einem anderen Isoliermaterial) gefüllt und dann poliert werden, bevor mit den Operationen von 22 fortgefahren wird. 79 und 80 stellen Ansichten eines Beispiels für eine derartige Quantenpunkt-Vorrichtung 100 dar; die Ansicht von 79 ist analog zu der Ansicht von 1 und die Ansicht von 80 ist analog zu der Ansicht von 2. Ein Vertiefen des Gate-Metalls 110 kann dabei helfen sicherzustellen, dass das Gate-Metall 110 und das Gate-Metall 112 voneinander isoliert sind. Obwohl 79 und 80 dieses Ausführungsbeispiel mit unterschiedlichen z-Höhen 166 und 175 im Kontext einer Quantenpunkt-Vorrichtung 100, die Finnen 104 aufweist, darstellen, können Gate-Metalle mit unterschiedlichen Höhen auch in Quantenpunkt-Vorrichtungen 100, die Gräben 107 aufweisen, verwendet werden (z. B. wie vorangehend unter Bezugnahme auf 56-58 erörtert wurde).
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 von einem Die umfasst und mit einem Gehäusesubstrat gekoppelt sein, um ein Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuse zu bilden. Zum Beispiel ist 83 eine Querschnittsseitenansicht eines Dies 302, der die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 von 57 und die leitenden Wegschichten 303, die darauf angeordnet sind, aufweist, während 84 eine Querschnittsseitenansicht eines Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuses 300 ist, in dem der Die 302 und ein anderer Die 350 mit einem Gehäusesubstrat 304 gekoppelt sind (z. B. in einer SoC-Anordnung (System-auf-einem-Chip)). Einzelheiten der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 wurden aus 84 zur besseren Darstellung weggelassen. Wie vorangehend erwähnt wurde, kann die bestimmte Quantenpunkt-Vorrichtung 100, die in 83 und 84 dargestellt ist, eine Form annehmen, die den Ausführungsbeispielen ähnelt, die in 2 und 57 dargestellt sind, eine der hierin offenbarten Quantenpunkt-Vorrichtungen 100 kann jedoch von einem Die (z. B. dem Die 302) umfasst und mit einem Gehäusesubstrat (z. B. dem Gekoppelt 304) gekoppelt sein. Genauer gesagt, kann eine beliebige Anzahl von Finnen 104 oder Gräben 107, Gates 106/108, dotierten Regionen 140, Magnetlinien 121 und anderen hierin unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsbeispiele der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 erörterten Komponenten von dem Die 302 umfasst sein.
  • Der Die 302 kann eine erste Fläche 320 und eine gegenüberliegende zweite Fläche 322 aufweisen. Die Basis 102 kann nahe der zweiten Fläche 322 sein und leitende Wege 315 von verschiedenen Komponenten der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 können sich zu leitenden Kontakten 365 erstrecken, die an der ersten Fläche 320 angeordnet sind. Die leitenden Wege 315 können leitende Vias, leitende Leitungen und/oder eine beliebige Kombination aus leitenden Vias und Leitungen aufweisen. Zum Beispiel stellt 83 ein Ausführungsbeispiel dar, in dem ein leitender Weg 315 (der sich zwischen einer Magnetlinie 121 und einem zugeordneten leitenden Kontakt 365 erstreckt) einen leitenden Via 123, eine leitende Leitung 393, einen leitenden Via 398 und eine leitende Leitung 396 aufweist. Mehr oder weniger Strukturen können von den leitenden Wegen 315 umfasst sein und analoge leitende Wege 315 können zwischen einzelnen der leitenden Kontakte 365 und den Gates 106/108, dotierten Regionen 140 oder anderen Komponenten der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 bereitgestellt sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen können sich leitende Leitungen des Dies 302 (und das Gehäusesubstrat 304, das im Folgenden erörtert wird) in und aus der Ebene der Zeichnung erstrecken, wobei leitende Wege bereitgestellt werden, um elektrische Signale zu und/oder von verschiedenen Elementen in dem Die 302 zu leiten.
  • Die leitenden Vias und/oder Leitungen, die die leitenden Wege 315 in dem Die 302 bereitstellen, können unter Verwendung von beliebigen geeigneten Techniken gebildet werden. Beispiele für derartige Techniken können subtraktive Herstellungstechniken, additive oder halbadditive Herstellungstechniken, einzelne Dramascene-Herstellungstechniken, duale Dramascene-Herstellungstechniken oder eine andere geeignete Technik umfassen. Bei einigen Ausführungsbeispielen können Schichten aus Oxidmaterial 390 und Schichten aus Nitridmaterial 391 verschiedene Strukturen in den leitenden Wegen 315 von nahen Strukturen isolieren und/oder sie können als Ätzstopps während einer Herstellung dienen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann eine Haftungsschicht (nicht gezeigt) zwischen leitendem Material und nahem Isoliermaterial des Dies 302 angeordnet sein, um die mechanische Haftung zwischen dem leitenden Material und dem Isoliermaterial zu verbessern.
  • Die Gates 106/108, die dotierten Regionen 140 und der Quanten-Wannen-Stapel 146 (sowie die nahen leitenden Vias/Leitungen) können als Teil der „Bauelementschicht“ der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 bezeichnet werden. Die leitenden Leitungen 393 können als Metall 1 oder „M1“-Verbindungsschicht bezeichnet werden und können die Strukturen in der Bauelementschicht mit anderen Verbindungsstrukturen koppeln. Die leitenden Vias 398 und die leitenden Leitungen 396 können als Metall 2 oder „M2“-Verbindungsschicht bezeichnet werden und sie können direkt auf der M1-Verbindungsschicht gebildet werden.
  • Ein Lötresistmaterial 367 kann um die leitenden Kontakte 365 angeordnet sein und bei einigen Ausführungsbeispielen kann es sich auf den leitenden Kontakten 365 erstrecken. Das Lötresistmaterial 367 kann ein Polyamid oder ein ähnliches Material sein oder es kann ein angemessener Typ eines Gehäuselötresistmaterials sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Lötresistmaterial 367 eine Flüssigkeit oder ein trockenes Filmmaterial sein, das lichtempfindliche Polymere aufweist. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Lötresistmaterial 367 nicht lichtempfindlich sein (und Öffnungen darin können unter Verwendung von Laserbohr- oder Maskenätztechniken gebildet werden). Die leitenden Kontakte 365 können die Kontakte bereitstellen, um andere Komponenten (z. B. ein Gehäusesubstrat 304, wie im Folgenden erörtert wird, oder eine andere Komponente) mit den leitenden Wegen 315 in der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 zu koppeln, und sie können aus einem beliebigen geeigneten leitenden Material gebildet sein (z. B. einem Supraleitermaterial). Zum Beispiel können Lötverbindungen auf dem einen oder den mehreren leitenden Kontakten 365 gebildet sein, um den Die 302 mechanisch und/oder elektrisch mit einer anderen Komponente (z. B. einer Schaltungsplatine) zu koppeln, wie im Folgenden erörtert wird. Die leitenden Kontakte 365, die in 83 dargestellt sind, nehmen die Form von Verbindungspads an, es können jedoch andere Verbindungsstrukturen erster Ebene verwendet werden (z. B. Stifte), um die elektrischen Signale zu/von dem Die 302 zu leiten, wie im Folgenden erörtert wird.
  • Die Kombination aus den leitenden Wegen und dem nahen Isoliermaterial (z. B. dem Isoliermaterial 130, dem Oxidmaterial 390 und dem Nitridmaterial 391) in dem Die 302 kann ein Zwischenschicht-Dielektrikum (IILD)-Stapel des Dies 302 bereitstellen. Wie vorangehend erwähnt wurde, können die Verbindungsstrukturen innerhalb der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 angeordnet sein, um elektrische Signale gemäß einer breiten Palette von Entwürfen zu leiten (genauer gesagt, ist die Anordnung nicht auf die bestimmte Konfiguration von Verbindungsstrukturen begrenzt, die in 83 oder einer der anderen beiliegenden Figuren abgebildet sind, und kann mehr oder weniger Verbindungsstrukturen aufweisen). Während einer Operation der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 können elektrische Signale (wie etwa Leistungs- und/oder Eingang/Ausgang(E/A)-Signale) zu und/oder von den Gates 106/108 geleitet werden, wobei die Magnetlinie(n) 121 und/oder die dotierten Regionen 140 (und/oder andere Komponenten) der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 durch die Verbindungen durch leitende Vias und/oder Leitungen bereitgestellt ist (sind), und durch die leitenden Wege des Gehäusesubstrats 304 (im Folgenden erörtert).
  • Beispielhafte Supraleitermaterialien, die für die Strukturen in den leitenden Wegen 313, 317, 319 (im Folgenden erörtert) und 315 und/oder leitende Kontakte des Dies 302 und/oder das Gehäusesubstrat 304 verwendet werden können, können Aluminium, Niobium, Zinn, Titan, Osmium, Zink, Molybdän, Tantal, Vanadium oder Verbunde derartiger Materialien (z. B. Niobium-Titan, Niobium-Aluminium oder Niobium-Zinn) umfassen. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die leitenden Kontakte 365, 379 und/oder 399 Aluminium umfassen und die Verbindungen 306 erster Ebene und/oder die Verbindungen 308 zweiter Ebene können ein indiumbasiertes Lot umfassen.
  • Wie vorangehend erwähnt wurde, kann die Quantenpunkt-Vorrichtung 300 von 84 einen Die 302 (der eine oder mehrere Quantenpunkt-Vorrichtungen 100 aufweist) und einen Die 350 aufweisen. Wie im Folgenden ausführlich erörtert wird, kann das Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuse 300 elektrische Wege zwischen dem Die 302 und dem Die 350 derart aufweisen, dass die Dies 302 und 350 während einer Operation kommunizieren können. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Die 350 eine Nicht-Quanten-Logikvorrichtung sein, die eine Unterstützungs- oder Steuerungsfunktion für die Quantenpunkt-Vorrichtung(en) 100 des Dies 302 bereitstellen kann. Zum Beispiel, wie ferner im Folgenden erörtert wird, kann bei einigen Ausführungsbeispielen der Die 350 eine Schaltmatrix aufweisen, um das Schreiben und Lesen von Daten von dem Die 302 zu steuern (z. B. unter Verwendung einer beliebigen bekannten Wortleitung-/Bitleitung- oder einer anderen Adressierarchitektur). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Die 350 die Spannungen (z. B. Mikrowellenimpulse) steuern, die an die Gates 106/108 und/oder die dotierten Regionen 140 der Quantenpunkt-Vorrichtung(en) 100 angelegt werden, die der Die 302 umfasst. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Die 350 eine Magnetlinien-Steuerlogik aufweisen, um Mikrowellenimpulse an die Magnetlinie(n) 121 der Quantenpunkt-Vorrichtung(en) 100 in dem Die 302 bereitzustellen. Der Die 350 kann eine beliebige gewünschte Steuerschaltungsanordnung aufweisen, um eine Operation des Dies 302 zu unterstützen. Indem diese Steuerschaltungsanordnung von einem separaten Die umfasst ist, kann die Herstellung des Dies 302 vereinfacht und auf die Bedürfnisse der Quantenberechnungen fokussiert werden, die durch die Quantenpunkt-Vorrichtung(en) 100 durchgeführt werden, und herkömmliche Herstellungs- und Entwurfsvorgänge für Steuerlogik (z. B. Schaltarraylogik) können verwendet werden, um den Die 350 zu bilden.
  • Obwohl ein einzelner „Die 350“ in 84 dargestellt und hierin erörtert wird, kann die Funktionalität, die durch den Die 350 bereitgestellt wird, bei einigen Ausführungsbeispielen über mehrere Dies 350 verteilt sein (z. B. mehrere Dies, die mit dem Gehäusesubstrat 304 gekoppelt sind oder auf eine andere Weise eine gemeinsame Unterstützung mit dem Die 302 teilen). Ähnlich können ein oder mehrere Dies, die die Funktionalität des Dies 350 bereitstellen, einen oder mehrere Dies unterstützen, die die Funktionalität des Dies 302 bereitstellen; zum Beispiel kann das Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuse 300 mehrere Dies aufweisen, die eine oder mehrere Quantenpunkt-Vorrichtungen 100 aufweisen, und ein Die 350 kann mit einem oder mehreren derartigen „Quantenpunkt-Vorrichtungsdies“ kommunizieren.
  • Der Die 350 kann eine beliebige der im Folgenden unter Bezugnahme auf die Nicht-Quantenverarbeitungsvorrichtung 2028 von 88 erörterten Formen annehmen. Mechanismen, durch die die Steuerlogik des Dies 350 eine Operation des Dies 302 steuern kann, können die Form einer Vollhardwareausführungsform oder einer Ausführungsform, die Software- und Hardwareaspekte kombiniert, annehmen. Zum Beispiel kann der Die 350 einen Algorithmus implementieren, der durch eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten, z. B. einen oder mehrere Mikroprozessoren, ausgeführt wird. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen können Aspekte der vorliegenden Offenbarung die Form eines Computerprogrammprodukts annehmen, das in einem oder mehreren computerlesbaren Medien, die vorzugsweise nicht vorübergehend sind, ausgeführt werden, mit einem computerlesbaren Programmcode, der in dem Die 350 ausgeführt (z. B. gespeichert) oder damit gekoppelt ist. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein derartiges Computerprogramm zum Beispiel in dem Die 350 (oder damit verbundenen Speicher) heruntergeladen (aktualisiert) oder beim Herstellen des Dies 350 gespeichert werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Die 350 mindestens einen Prozessor und mindestens ein Speicherelement zusammen mit einer beliebigen anderen geeigneten Hardware und/oder Software aufweisen, um seine ausgelegten Funktionen zum Steuern einer Operation des Dies 302, wie hierin beschrieben, zu ermöglichen. Ein Prozessor des Dies 350 kann Software oder einen Algorithmus ausführen, um die hierin erörterten Aktivitäten durchzuführen. Ein Prozessor des Dies 350 kann mit anderen Systemelementen über eine oder mehrere Verbindungen oder Busse (z. B. durch einen oder mehrere leitende Wege 319) kommunikativ gekoppelt sein. Ein derartiger Prozessor kann eine Kombination aus Hardware, Software oder Firmware aufweisen, die eine programmierbare Logik bereitstellt, die beispielsweise und nicht beschränkend einen Mikroprozessor, einen digitalen Signalprozessor (DSP), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), ein programmierbares Logikarray (PLA), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder einen Virtuelle-Maschine-Prozessor aufweist. Der Prozessor des Dies 350 kann mit dem Speicherelement des Dies 350 zum Beispiel in einer Konfiguration eines direkten Speicherzugriffs (DMA) kommunikativ gekoppelt sein. Ein Speicherelement des Dies 350 kann eine beliebige geeignete flüchtige oder nichtflüchtige Speichertechnologie aufweisen, die einen Direktzugriffspeicher (RAM) mit Doppeldatenrate (DDR), einen synchronen RAM (SRAM), einen dynamischen RAM (DRAM), einen Flash, einen Festwertspeicher (ROM), optische Medien, virtuelle Speicherbereiche, einen Magnet- oder Bandspeicher oder eine beliebige andere geeignete Technologie umfasst. Bei einigen Ausführungsbeispielen können das Speicherelement und der Prozessor des „Dies 350“ selbst durch separate physische Dies bereitgestellt sein, die in elektrischer Kommunikation sind. Die Informationen, die nachverfolgt oder an den Die 350 gesendet werden, könnten in einer Datenbank, einem Register, einer Steuerliste, einem Zwischenspeicher oder einer Speicherstruktur bereitgestellt werden, die allesamt an einem beliebigen geeigneten Zeitrahmen referenziert werden können. Der Die 350 kann ferner geeignete Schnittstellen zum Empfangen, Übertragen und/oder Kommunizieren auf andere Weise von Daten oder Informationen in einer Netzwerkumgebung (z. B. über die leitenden Wege 319) aufweisen.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Die 350 konfiguriert sein, um angemessene Spannungen an eines der Gates 106/108 anzulegen (das z. B. als z. B. Stößel-Gate, Barriere-Gate und/oder Akkumulation-Gates wirkt), um die Quantenpunkte 142, wie vorangehend erörtert wurde, zu initialisieren und zu handhaben. Zum Beispiel kann durch Steuern der Spannung, die an ein Gate 106/108, das als Stößel-Gate wirkt, angelegt wird, der Die 350 das elektrische Feld unterhalb dieses Gates modulieren, um ein Energietal zwischen den Tunnelbarrieren zu schaffen, die durch benachbarte Barriere-Gates gebildet sind. In einem anderen Beispiel kann der Die 350 durch Steuern der Spannung, die an ein Gate 106/108, das als Barriere-Gate wirkt, angelegt wird, die Höhe der Tunnelbarriere verändern. Wenn ein Barriere-Gate verwendet wird, um eine Tunnelbarriere zwischen zwei Stößel-Gates festzulegen, kann das Barriere-Gate verwendet werden, um Ladungsträger zwischen Quantenpunkten 142 zu übertragen, die unter diesen Stößel-Gates gebildet sein können. Wenn ein Barriere-Gate verwendet wird, um eine Tunnelbarriere zwischen einem Stößel-Gate und einem Akkumulation-Gate festzulegen, kann das Barriere-Gate verwendet werden, um Ladungsträger in und aus dem Quantenpunkt-Array über das Akkumulation-Gate zu übertragen. Der Begriff „Akkumulation-Gate“ kann sich auf ein Gate beziehen, das verwendet wird, um ein 2DEG in einem Bereich zu bilden, der zwischen dem Bereich, in dem die Quantenpunkte 142 gebildet werden können, und einem Ladungsträgerbehälter (z. B. den dotierten Regionen 140) liegt. Ein Verändern der Spannung, die an das Akkumulation-Gate angelegt wird, kann es dem Die 350 ermöglichen, die Anzahl von Ladungsträgern in dem Bereich unter dem Akkumulation-Gate zu steuern. Zum Beispiel kann ein Verändern der Spannung, die an das Akkumulation-Gate angelegt wird, die Anzahl von Ladungsträgern in dem Bereich unter dem Gate derart verringert, dass einzelne Ladungsträger von dem Behälter in die Quanten-Wannen-Schicht 152 und umgekehrt übertragen werden können. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die „äußersten“ Gates 106 in einer Quantenpunkt-Vorrichtung 100 als Akkumulation-Gates dienen. Bei einigen Ausführungsbeispielen können diese äußersten Gates 106 eine größere Länge 168 aufweisen als die „inneren“ Gates 106.
  • Wie vorangehend erwähnt wurde, kann der Die 350 elektrische Signal bereitstellen, um Spins von Ladungsträgern in Quantenpunkten 142 der Quantenpunkt-Vorrichtung(en) 100 des Dies 302 durch Steuern eines Magnetfeldes, das durch eine oder mehrere Magnetlinie(n) 121 erzeugt wird, zu steuern. Auf diese Weise kann der Die 350 Spins der Ladungsträger in den Quantenpunkten 142 initialisieren und handhaben, um Qubit-Operationen zu implementieren. Wenn das Magnetfeld für einen Die 302 durch eine Mikrowellenübertragungsleitung erzeugt wird, kann der Die 350 die Spins der Ladungsträger durch Anlegen angemessener Impulssequenzen festlegen/handhaben, um eine Spinpräzession handzuhaben. Alternativ kann das Magnetfeld für eine Quantenpunkt-Vorrichtung 100 des Dies 302 durch einen Magnet mit einem oder mehreren gepulsten Gates erzeugt werden; der Die 350 kann die Impulse an diese Gates anlegen.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Die 350 konfiguriert sein, um die Werte der Steuersignale zu bestimmen, die an die Elemente des Dies 302 angelegt werden, (z. B. Bestimmen der Spannungen, die an die verschiedenen Gates 106/108 angelegt werden sollen) um gewünschte Quantenoperationen zu erzielen (die an den Die 350 durch das Gehäusesubstrat 304 über die leitenden Wege 319 kommuniziert werden). Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der Die 350 mit mindestens einigen der Steuerparameter (z. B. mit den Werten für die Spannungen, die an die verschiedenen Gates 106/108 anzulegen sind) während der Initialisierung des Dies 350 programmiert werden.
  • In dem Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuse 300 (84) können die Verbindungen 306 der ersten Ebene zwischen der ersten Fläche 320 des Dies 302 und der zweiten Fläche 326 eines Gehäusesubstrats 304 angeordnet sein. Verbindungen 306 der ersten Ebene, die zwischen der ersten Fläche 320 des Dies 302 und der zweiten Fläche 326 des Gehäusesubstrats 304 angeordnet sind (z. B. unter Verwendung von Löthöckern als Teil einer Flip-Chip-Packtechnik), können es dem Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuse 300 ermöglichen, einen geringeren Platzbedarf und eine höhere Die-zu-Gehäusesubstrat-Verbindungsdichte zu erzielen, als unter Verwendung von herkömmlichen Drahtbindungstechniken erreicht werden könnten (bei denen leitende Kontakte zwischen dem Die 302 und dem Gehäusesubstrat 304 beschränkt sind, um auf dem Umfang des Dies 302 angeordnet zu sein). Zum Beispiel kann ein Die 302 mit einer quadratischen ersten Fläche 320 mit Seitenlänge N imstande sein, nur 4N Drahtbindungsverbindungen mit dem Gehäusesubstrat 304 zu bilden, im Gegensatz zu N2 Flip-Chip-Verbindungen (die den gesamten „Vollfeld“-Flächenbereich der ersten Fläche 320 nutzen). Zusätzlich können bei einigen Anwendungen Drahtbindungsverbindungen nicht akzeptable Wärmebeträge erzeugen, die Schaden anrichten oder andernfalls die Leistung der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 stören kann. Indem Löthöcker als Verbindungen 306 der ersten Ebene verwendet werden, kann es dem Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuse 300 ermöglicht werden, eine sehr viel niedrigere parasitäre Induktivität im Vergleich dazu zu haben, wenn Drahtbindungen verwendet werden, um den Die 302 und das Gehäusesubstrat 304 zu koppeln, was zu einer Verbesserung der Signalunversehrtheit für Hochgeschwindigkeitssignale führt, die zwischen dem Die 302 und dem Gehäusesubstrat 304 kommuniziert werden. Ähnlich können Verbindungen 309 der ersten Ebene zwischen leitenden Kontakten 371 des Dies 350 und leitenden Kontakten 379 an der zweiten Fläche 326 des Gehäusesubstrats 304, wie gezeigt, angeordnet sein, um elektronische Komponenten (nicht gezeigt) in dem Die 350 mit leitenden Wegen in dem Gehäusesubstrat 304 zu koppeln.
  • Das Gehäusesubstrat 304 kann eine erste Fläche 324 und eine gegenüberliegende zweite Fläche 326 aufweisen. Leitende Kontakte 399 können an der ersten Fläche 324 angeordnet sein und leitende Kontakt 379 können an der zweiten Fläche 326 angeordnet sein. Lötresistmaterial 314 kann um die leitenden Kontakte 379 angeordnet sein und Lötresistmaterial 312 kann um die leitenden Kontakte 399 angeordnet sein; das Lötresistmaterial 314 und 312 kann eine beliebige der oben unter Bezugnahme auf das Lötresistmaterial 367 erörterten Formen annehmen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Lötresistmaterial 312 und/oder das Lötresistmaterial 314 weggelassen werden. Leitende Wege können sich durch das Isoliermaterial 310 zwischen der ersten Fläche 324 und der zweiten Fläche 326 des Gehäusesubstrats 304 erstrecken, wobei verschiedene der leitenden Kontakte 399 mit verschiedenen der leitenden Kontakte 379 in einer beliebigen gewünschten Weise elektrisch gekoppelt werden. Das Isoliermaterial 310 kann ein dielektrisches Material sein (z. B. ein ILD) und es kann zum Beispiel die Form eines der Ausführungsbeispiele des Isoliermaterials 130 annehmen, das hierin offenbart wird. Die leitenden Wege können zum Beispiel einen oder mehrere leitenden Vias 395 und/oder eine oder mehrere leitende Leitungen 397 aufweisen.
  • Zum Beispiel kann das Gehäusesubstrat 304 einen oder mehrere leitende Wege 313 aufweisen, um den Die 302 mit leitenden Kontakten 399 auf der ersten Fläche 324 des Gehäusesubstrats 304 elektrisch zu koppeln; diese leitenden Wege 313 können verwendet werden, um es dem Die 302 zu ermöglichen, mit einer Schaltungskomponente elektrisch zu kommunizieren, mit der das Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuse 300 gekoppelt ist (z. B. einer Schaltungsplatine oder einem Interposer, wie im Folgenden erörtert wird). Das Gehäusesubstrat 304 kann einen oder mehrere leitende Wege 319 aufweisen, um den Die 350 mit leitenden Kontakten 399 auf der ersten Fläche 324 des Gehäusesubstrats 304 elektrisch zu koppeln; diese leitenden Wege 319 können verwendet werden, um es dem Die 350 zu ermöglichen, mit einer Schaltungskomponente elektrisch zu kommunizieren, mit der das Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuse 300 gekoppelt ist (z. B. einer Schaltungsplatine oder einem Interposer, wie im Folgenden erörtert wird).
  • Das Gehäusesubstrat 304 kann einen oder mehrere leitende Wege 317 aufweisen, um den Die 302 mit dem Die 350 durch das Gehäusesubstrat 304 elektrisch zu koppeln. Genauer gesagt, kann das Gehäusesubstrat 304 leitende Wege 317 aufweisen, die unterschiedliche der leitenden Kontakte 379 auf der zweiten Fläche 326 des Gehäusesubstrats 304 derart koppeln, dass, wenn der Die 302 und der Die 350 mit diesen unterschiedlichen leitenden Kontakten 379 gekoppelt sind, der Die 302 und der Die 350 durch das Gehäusesubstrat 304 kommunizieren können. Obwohl der Die 302 und der Die 350 in 84 auf der gleichen zweiten Fläche 326 des Gehäusesubstrats 304 angeordnet dargestellt sind, können bei einigen Ausführungsbeispielen der Die 302 und der Die 350 auf unterschiedlichen Flächen des Gehäusesubstrats 304 angeordnet sein (z. B. einer auf der ersten Fläche 324 und einer auf der zweiten Fläche 326), und sie können über einen oder mehrere leitenden Wege 317 kommunizieren.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen können die leitenden Wege 317 Mikrowellenübertragungsleitungen sein. Mikrowellenübertragungsleitungen können für die effiziente Übertragung von Mikrowellensignalen strukturiert sein und die Form von beliebigen im Stand der Technik bekannten Mikrowellenübertragungsleitungen annehmen. Zum Beispiel kann ein leitender Weg 317 ein koplanarer Wellenleiter, eine Streifenleitung, eine Mikrostreifenleitung oder eine umgekehrte Mikrostreifenleitung sein. Der Die 350 kann Mikrowellenimpulse entlang der leitenden Wege 317 an den Die 302 bereitstellen, um Impulse einer Elektronenspinresonanz (ESR) an die Quantenpunkt-Vorrichtung(en) 100 bereitzustellen, um die Spinzustände der Quantenpunkte 142, die sich darin bilden, handzuhaben. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Die 350 einen Mikrowellenimpuls erzeugen, der über einen leitenden Weg 317 übertragen wird und ein Magnetfeld in der (den) Magnetlinie(n) 121 einer Quantenpunkt-Vorrichtung 100 induziert sowie einen Übergang zwischen dem Spin-auf- und Spin-ab-Zuständen eines Quantenpunkts 142 verursacht. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Die 350 einen Mikrowellenimpuls erzeugen, der über einen leitenden Weg 317 übertragen wird und ein Magnetfeld in einem Gate 106/108 induziert, um einen Übergang zwischen Spin-auf- und Spin-ab-Zuständen eines Quantenpunkts 142 zu verursachen. Der Die 350 kann eines dieser Ausführungsbeispiele oder eine beliebige Kombination aus derartigen Ausführungsbeispielen ermöglichen.
  • Der Die 350 kann beliebige geeignete Steuersignale an den Die 302 bereitstellen, um eine Operation der Quantenpunkt-Vorrichtung(en) 100 zu ermöglichen, die der Die 302 umfasst. Zum Beispiel kann der Die 350 Spannungen (durch die leitenden Wege 317) an die Gates 106/108 bereitstellen und dadurch das Energieprofil in dem Quanten-Wannen-Stapel 146 abstimmen.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuse 300 ein kernhaltiges Gehäuse sein, eines, in dem das Gehäusesubstrat 304 auf einem Trägermaterial (nicht gezeigt) gebildet ist, das in dem Gehäusesubstrat 304 bleibt. Bei derartigen Ausführungsbeispielen kann das Trägermaterial ein dielektrisches Material sein, das Teil des Isoliermaterials 310 ist; Laservias oder andere Durchgangslöcher können durch das Trägermaterial hergestellt sein, um es leitenden Wegen 313 und/oder 319 zu ermöglichen, sich zwischen der ersten Fläche 324 und der zweiten Fläche 326 zu erstrecken.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Gehäusesubstrat 304 ein Silizium-Interposer sein oder diesen umfassen und die leitenden Wege 313 und/oder 319 können Silizium-Durchkontaktierungen sein. Silizium kann einen wünschenswerten niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Vergleich zu anderen dielektrischen Materialien aufweisen, die für das Isoliermaterial 310 verwendet werden können, und damit das Ausmaß, zu dem sich das Gehäusesubstrat 304 während Temperaturveränderungen relativ zu derartigen anderen Materialien (z. B. Polymere mit höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten) ausdehnt und zusammenzieht, begrenzen. Ein Silizium-Interposer kann auch dabei helfen, dass das Gehäusesubstrat 304 eine wünschenswert kleine Linienbreite erreicht und eine hohe Verbindungsdichte mit dem Die 302 und/oder dem Die 350 aufrechterhält.
  • Ein Begrenzen eines differentiellen Ausdehnens und Zusammenziehens kann dabei helfen, die mechanische und elektrische Unversehrtheit des Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuses 300 zu erhalten, wenn das Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuse 300 hergestellt wird (und höheren Temperaturen ausgesetzt wird) und in einer gekühlten Umgebung verwendet wird (und niedrigeren Temperaturen ausgesetzt wird). Bei einigen Ausführungsbeispielen können das Wärmeausdehnen und Zusammenziehen des Gehäusesubstrats 304 durch ein Aufrechterhalten einer nahezu gleichmäßigen Dichte des leitenden Materials in dem Gehäusesubstrat 304 verwaltet werden (sodass unterschiedliche Abschnitte des Gehäusesubstrats 304 sich gleichmäßig ausdehnen und zusammenziehen), unter Verwendung von verstärkten dielektrischen Materialien als Isoliermaterial 310 (z. B. dielektrische Materialien mit Siliziumdioxid-Füllstoffen) oder durch Gebrauch von steiferen Materialien als Isoliermaterial 310 (z. B. ein Prepeg-Material, das Glasgewebefasern umfasst). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Die 350 aus Halbleitermaterialien oder Verbindungshalbleitermaterialien (z. B. Gruppe III - Gruppe V Verbindungen) gebildet sein, um eine Verstärkung und Signalerzeugung mit höherer Effizienz zu ermöglichen, um die Wärme zu minimieren, die während eines Betriebs erzeugt wird, und um die Auswirkung auf die Quantenoperationen des Dies 302 zu verringern. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Metallisierung in dem Die 350 Supraleitermaterialien (z. B. Titannitrid, Niobium, Niobiumnitrid und Niobiumtitannitrid) verwenden, um ein Erwärmen zu minimieren.
  • Die leitenden Kontakte 365 des Dies 302 können mit den leitenden Kontakten 379 des Gehäusesubstrats 304 über die Verbindungen 306 der ersten Ebene elektrisch gekoppelt sein und die leitenden Kontakte 371 des Dies 350 können mit den leitenden Kontakten 379 des Gehäusesubstrats 304 über die Verbindungen 309 der ersten Ebene elektrisch gekoppelt sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Verbindungen 306/309 der ersten Ebene Löthöcker oder - kugeln aufweisen (wie in 84 dargestellt); zum Beispiel können die Verbindungen 306/309 der ersten Ebene Flip-Chip-Höcker (oder Chipverbindungen durch kontrollierten Kollaps, „C4“) sein, die anfangs auf dem Die 302/Die 350 oder auf dem Gehäusesubstrat 304 angeordnet sind. Verbindungen 308 der zweiten Ebene (z. B. Lötkugeln oder andere Typen von Verbindungen) können die leitenden Kontakte 399 auf der ersten Fläche 324 des Gehäusesubstrats 304 mit einer anderen Komponente, wie etwa einer Schaltungsplatine (nicht gezeigt), koppeln. Beispiele für Anordnungen von elektronischen Gehäusen, die ein Ausführungsbeispiel des Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuses 300 umfassen können, werden im Folgenden unter Bezugnahme auf 86 erörtert. Der Die 302 und/oder der Die 350 können zum Beispiel mit dem Gehäusesubstrat 304 unter Verwendung einer aufnehmenden und ablegenden Vorrichtung in Kontakt gebracht werden und eine Rückfluss- oder Wärmekompressionsbindungsoperation kann verwendet werden, um den Die 302 und/oder den Die 350 mit dem Gehäusesubstrat 304 über jeweils die Verbindungen 306 der ersten Ebene und/oder die Verbindungen 309 der ersten Ebene zu koppeln.
  • Die leitenden Kontakte 365, 371, 379 und/oder 399 können mehrere Materialschichten umfassen, die ausgewählt werden, um unterschiedlichen Zwecken zu dienen. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die leitenden Kontakte 365, 371, 379 und/oder 399 aus Aluminium gebildet sein und sie können eine Schicht aus Gold (z. B. mit einer Dicke von weniger als 1 Mikron) zwischen dem Aluminium und der benachbarten Verbindung umfassen, um die Oxidation der Fläche der Kontakte zu begrenzen und die Haftung mit einem benachbarten Lot zu verbessern. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die leitenden Kontakte 365, 371, 379 und/oder 399 aus Aluminium gebildet sein und sie können eine Schicht aus einem Barrieremetall, wie etwa Nickel, aufweisen sowie eine Schicht aus Gold, wobei die Schicht aus Barrieremetall zwischen dem Aluminium und der Schicht aus Gold angeordnet ist und die Schicht aus Gold zwischen dem Barrieremetall und der benachbarten Verbindung angeordnet ist. Bei derartigen Ausführungsbeispielen kann das Gold die Barrieremetallfläche vor einer Oxidation vor einem Zusammenbau schützen und das Barrieremetall kann die Diffusion von Lot von den benachbarten Verbindungen in das Aluminium begrenzen.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen können Strukturen und Materialien in der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 beschädigt werden, wenn die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 den hohen Temperaturen ausgesetzt wird, die bei einem herkömmlichen Verarbeiten integrierter Schaltungen üblich sind (z. B. mehr als 100 Grad Celsius oder mehr als 200 Grad Celsius). Genauer gesagt, kann das Lotbei Ausführungsbeispielen, bei denen die Verbindungen 306/309 der ersten Ebene Lot umfassen, ein Niedrigtemperaturlot sein (z. B. ein Lot mit einem Schmelzpunkt unter 100 Grad Celsius), sodass es geschmolzen werden kann, um die leitenden Kontakte 365/371 und die leitenden Kontakte 379 zu koppeln, ohne den Die 302 höheren Temperaturen aussetzen und ein Beschädigen der Quantenpunkt-Vorrichtung 100 riskieren zu müssen. Beispiele für Lot, das geeignet sein kann, umfassen indiumbasiertes Lot (z. B. Lot, das Indiumlegierungen umfasst). Wenn Niedrigtemperaturlot verwendet wird, kann dieses Lot jedoch während eines Handhabens des Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuses 300 (z. B. bei Raumtemperatur oder Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 100 Grad Celsius) nicht vollständig fest sein, und daher kann das Lot der Verbindungen 306/309 der ersten Ebene den Die 302/Die 350 und das Gehäusesubstrat 304 alleine nicht zuverlässig mechanisch koppeln (und daher den Die 302/Die 350 und das Gehäusesubstrat 304 nicht zuverlässig elektrisch koppeln). Bei einigen derartigen Ausführungsbeispielen kann das Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuse 300 ferner ein mechanisches Stabilisierungsmittel aufweisen, um eine mechanische Kopplung zwischen dem Die 302/Die 350 und dem Gehäusesubstrat 304 selbst dann aufrechtzuerhalten, wenn Lot der Verbindungen 306/309 der ersten Ebene nicht fest ist. Beispiele für mechanische Stabilisierungsmittel können ein Unterfüllungsmaterial, das zwischen dem Die 302/Die 350 und dem Gehäusesubstrat 304 angeordnet ist, einen Eckkleber, der zwischen dem Die 302/Die 350 und dem Gehäusesubstrat 304 angeordnet ist, ein Übergussmaterial, das um den Die 302/Die 350 auf dem Gehäusesubstrat 304 angeordnet ist, und/oder einen mechanischen Rahmen zum Sichern des Dies 302/Dies 350 und des Gehäusesubstrats 304 umfassen.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen des Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuses 300 kann der Die 350 von dem Gehäuse 300 nicht umfasst sein, stattdessen kann der Die 350 mit dem Die 302 durch einen anderen Typ von üblicher physischer Unterstützung elektrisch gekoppelt sein. Zum Beispiel kann der Die 350 von dem Die 302 separat verpackt sein (z. B. kann der Die 350 auf sein eigenes Gehäusesubstrat montiert sein), und die zwei Gehäuse können miteinander durch einen Interposer, eine gedruckte Schaltungsplatine, eine Brücke, eine Gehäuse-auf-GehäuseAnordnung oder in einer anderen Weise gekoppelt sein. Beispiele für Bauelementanordnungen, die den Die 302 und den Die 350 in verschiedenen Anordnungen aufweisen können, werden im Folgenden unter Bezugnahme auf 86 erörtert.
  • 85A-B sind Draufsichten eines Wafers 450 und von Dies 452, die aus dem Wafer 450 gebildet werden können; die Dies 452 können von einem der hierin offenbarten Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuse umfasst sein (z. B. dem Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuse 300). Der Wafer 450 kann Halbleitermaterial umfassen und er kann einen oder mehrere Dies 452 aufweisen, die herkömmliche und Quantenpunkt-Vorrichtungselemente haben, die auf einer Fläche des Wafers 450 gebildet sind. Jeder der Dies 452 kann eine Wiederholungseinheit eines Halbleiterprodukts sein, das eine beliebige geeignete herkömmliche und/oder Quantenpunkt-Vorrichtung aufweist. Nachdem die Herstellung des Halbleiterprodukts abgeschlossen ist, kann der Wafer 450 einem Vereinzelungsvorgang unterzogen werden, in dem jeder der Dies 452 von den anderen getrennt wird, um diskrete „Chips“ des Halbleiterprodukts bereitzustellen. Ein Die 452 kann eine oder mehrere Quantenpunkt-Vorrichtungen 100 und/oder unterstützende Schaltungsanordnungen aufweisen, um elektrische Signale zu den Quantenpunkt-Vorrichtungen 100 zu leiten (z. B. Verbindungen, die leitende Vias und Leitungen aufweisen), sowie jegliche andere IC-Komponenten (IC = integrierte Schaltung). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Wafer 450 oder der Die 452 eine Speichervorrichtung (z. B. eine SRAM-Vorrichtung (SRAM = statischer Direktzugriffspeicher)), eine Logikvorrichtung (z. B. AND-, OR-, NAND- oder NOR-Gate) oder ein beliebiges anderes geeignetes Schaltungselement aufweisen. Mehrere dieser Vorrichtungen können auf einem einzelnen Die 452 kombiniert werden. Zum Beispiel kann ein Speicherarray, das durch mehrere Speichervorrichtungen gebildet ist, auf einem selben Die 452 wie eine Verarbeitungsvorrichtung (z. B. die Verarbeitungsvorrichtung 2002 von 88) oder eine andere Logik, die dazu konfiguriert ist, Informationen in den Speichervorrichtungen zu speichern oder Anweisungen auszuführen, die in dem Speicherarray gespeichert sind, gebildet sein.
  • 86 ist eine Querschnittsseitenansicht einer Bauelementanordnung 400, die eines der Ausführungsbeispiele der hierin offenbarten Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuse 300 aufweisen kann. Die Bauelementanordnung 400 weist eine Reihe von Komponenten auf, die auf einer Schaltungsplatine 402 angeordnet sind. Die Bauelementanordnung 400 kann Komponenten aufweisen, die auf einer ersten Fläche 440 der Schaltungsplatine 402 und einer gegenüberliegenden zweiten Fläche 442 der Schaltungsplatine 402 angeordnet sind; im Allgemeinen können Komponenten auf einer oder auf beiden Flächen 440 und 442 angeordnet sein.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Schaltungsplatine 402 eine gedruckte Schaltungsplatine (PCB) sein, die mehrere Metallschichten aufweist, die voneinander durch Schichten aus dielektrischem Material getrennt und durch elektrisch leitende Vias verbunden sind. Eine oder mehrere der Metallschichten können in einer gewünschten Schaltungsstruktur gebildet sein, um elektrische Signale (optional in Verbindung mit anderen Metallschichten) zwischen den Komponenten zu leiten, die mit der Schaltungsplatine 402 gekoppelt sind. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Schaltungsplatine 402 ein Gehäusesubstrat oder eine flexible Platine sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen können der Die 302 und der Die 350 (84) separat verpackt und miteinander über die Schaltungsplatine 402 gekoppelt sein (z. B. können die leitenden Weige 317 durch die Schaltungsplatine 402 verlaufen).
  • Die Bauelementanordnung 400, die in 86 dargestellt ist, weist eine Gehäuse-auf-Interposer-Struktur 436 auf, die mit der ersten Fläche 440 der Schaltungsplatine 402 durch Kopplungskomponenten 416 gekoppelt ist. Die Kopplungskomponenten 416 können die Gehäuse-auf-Interposer-Struktur 436 mit der Schaltungsplatine 402 elektrisch und mechanisch koppeln und sie können Lötkugeln (wie in 84 gezeigt ist), Vorsprung- und Vertiefungsabschnitte einer Buchse, einen Klebstoff, ein Unterfüllungsmaterial und/oder eine andere geeignete elektrische und/oder mechanische Kopplungsstruktur aufweisen.
  • Die Gehäuse-auf-Interposer-Struktur 436 kann ein Gehäuse 420, das mit einem Interposer 404 durch Kopplungskomponenten 418 gekoppelt ist, aufweisen. Die Kopplungskomponenten 418 können eine beliebige geeignete Form für die Anwendung annehmen, wie etwa die Formen, die vorangehend unter Bezugnahme auf die Kopplungskomponenten 416 erörtert wurden. Zum Beispiel können die Kopplungskomponenten 418 die Verbindungen 308 der zweiten Ebene sein. Obwohl ein einzelnes Gehäuse 420 in 86 gezeigt ist, können mehrere Gehäuse mit dem Interposer 404 gekoppelt sein; in der Tat können zusätzliche Interposer mit dem Interposer 404 gekoppelt sein. Der Interposer 404 kann ein zwischenliegendes Substrat bereitstellen, das verwendet wird, um die Schaltungsplatine 402 und das Gehäuse 420 zu überbrücken. Das Gehäuse 420 kann ein Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuse 300 sein oder es kann zum Beispiel ein herkömmliches IC-Gehäuse sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Gehäuse 420 die Form eines der Ausführungsbeispiele des hierin offenbarten Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuses 300 annehmen und es kann einen Quantenpunkt-Vorrichtungsdie 302 aufweisen, der mit einem Gehäusesubstrat 304 gekoppelt ist (z. B. durch Flip-Chip-Verbindungen). Im Allgemeinen kann der Interposer 404 eine Verbindung auf eine breitere Teilung ausbreiten oder eine Verbindung mit einer anderen Verbindung neu verlegen. Zum Beispiel kann der Interposer 404 das Gehäuse 420 (z. B. einen Die) mit einem Ball Grid Array (BGA) der Kopplungskomponenten 416 zum Koppeln mit der Schaltungsplatine 402 koppeln. Bei dem Ausführungsbeispiel in 86 sind das Gehäuse 420 und die Schaltungsplatine 402 an gegenüberliegenden Seiten des Interposers 404 angebracht; bei anderen Ausführungsbeispielen können das Gehäuse 420 und die Schaltungsplatine 402 an einer gleichen Seite des Interposers 404 angebracht sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen können drei oder mehr Komponenten mittels des Interposers 404 verbunden sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann ein Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuse 300, das den Die 302 und den Die 350 aufweist (84), eines der Gehäuse sein, die auf einem Interposer wie dem Interposer 404 angeordnet sind. Bei einigen Ausführungsbeispielen können der Die 302 und der Die 350 (84) separat verpackt und miteinander über den Interposer 404 gekoppelt sein (z. B. können die leitenden Wege 317 durch den Interposer 404 verlaufen).
  • Der Interposer 404 kann aus einem Epoxidharz, einem Faserglas-verstärktem Epoxidharz, einem keramischen Material oder einem Polymermaterial, wie etwa Polyamid, gebildet sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Interposer 404 aus wechselnden starren oder flexiblen Materialien gebildet sein, die dieselben Materialien aufweisen, die oben zur Verwendung bei einem Halbleitersubstrat beschrieben wurden, wie beispielsweise Silizium, Germanium und andere Gruppe III - Gruppe V Verbindungen und Gruppe IV Materialien. Der Interposer 404 kann Metall-Verbindungen 408 und Vias 410 umfassen, einschließlich aber nicht beschränkt auf Silizium-Durchkontaktierungen (TSV; through-silicon via) 406. Der Interposer 404 kann ferner eingebettete Bauelemente 414 umfassen, umfassend sowohl passive als auch aktive Bauelemente. Solche Bauelemente können umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Kondensatoren, Entkopplungs-Kondensatoren, Widerstände, Induktoren, Sicherungen, Dioden, Transformatoren, Sensoren, ESD-Bauelemente (ESD = elektrostatische Entladung; electrostatic discharge) und Speicherbauelemente. Komplexere Bauelemente, wie beispielsweise Radiofrequenz- (RF-) Bauelemente, Leistungsverstärker, Leistungsmanagement-Bauelemente, Antennen, Arrays, Sensoren und mikroelektromechanisches-System- (MEMS-) Bauelemente können ebenfalls auf dem Interposer 404 gebildet sein. Die Gehäuse-auf-Interposer-Struktur 436 kann die Form von jeglicher Gehäuse-auf-Interposer-Struktur annehmen, die in der Technik bekannt ist.
  • Die Bauelementanordnung 400 kann ein Gehäuse 424 umfassen, das mit der ersten Fläche 440 der Schaltungsplatine 402 durch Kopplungskomponenten 422 gekoppelt ist. Die Kopplungskomponenten 422 können die Form von jeglichem der Ausführungsbeispiele annehmen, die oben Bezug nehmend auf die Kopplungskomponenten 416 erörtert wurden, und das Gehäuse 424 kann die Form von jeglichem der Ausführungsbeispiele annehmen, die oben Bezug nehmend auf das Gehäuse 420 erörtert wurde. Das Gehäuse 424 kann ein Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuse 300 (z. B. das den Die 302 und den Die 350 oder nur den Die 302 aufweist) sein oder es kann zum Beispiel ein herkömmliches IC-Gehäuse sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Gehäuse 424 die Form eines der Ausführungsbeispiele des hierin offenbarten Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuses 300 annehmen und es kann einen Quantenpunkt-Vorrichtungsdie 302 aufweisen, der mit einem Gehäusesubstrat 304 gekoppelt ist (z. B. durch Flip-Chip-Verbindungen).
  • Die Bauelementanordnung 400, die in 86 dargestellt ist, weist eine Gehäuse-auf-Gehäuse-Struktur 434 auf, die mit der zweiten Fläche 442 der Schaltungsplatine 402 durch Kopplungskomponenten 428 gekoppelt ist. Die Gehäuse-auf-Gehäuse-Struktur 434 kann ein Gehäuse 426 und ein Gehäuse 432 aufweisen, die miteinander durch Kopplungskomponenten 430 derart gekoppelt sind, dass das Gehäuse 426 zwischen der Schaltungsplatine 402 und dem Gehäuse 432 angeordnet ist. Die Kopplungskomponenten 428 und 430 können die Form eines der Ausführungsbeispiele der oben erörterten Kopplungskomponenten 416 annehmen und die Gehäuse 426 und 432 können die Form eines der Ausführungsbeispiele des oben erörterten Gehäuses 420 annehmen. Jedes der Gehäuse 426 und 432 kann ein Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuse 300 oder zum Beispiel ein herkömmliches IC-Gehäuse sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann eines oder beide Gehäuse 426 und 432 die Form eines der Ausführungsbeispiele des hierin offenbarten Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuses 300 annehmen und einen Die 302 aufweisen, der mit einem Gehäusesubstrat 304 gekoppelt ist (z. B. durch Flip-Chip-Verbindungen). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann ein Quantenpunkt-Vorrichtungsgehäuse 300, das den Die 302 und den Die 350 aufweist (84), eines der Gehäuse in einer Gehäuse-auf-Gehäuse-Struktur sein wie die Gehäuse-auf-Gehäuse-Struktur 434. Bei einigen Ausführungsbeispielen können der Die 302 und der Die 350 (84) separat verpackt und miteinander unter Verwendung einer Gehäuse-auf-Gehäuse-Struktur wie der Gehäuse-auf-Gehäuse-Struktur 434 gekoppelt sein (z. B. können die leitenden Wege 317 durch ein Gehäusesubstrat eines oder beider Gehäuse der Dies 302 und 350 verlaufen).
  • Eine Reihe von Techniken zum Betreiben einer Quantenpunkt-Vorrichtung 100 werden hierin offenbart. 87 ist ein Flussdiagramm eines bestimmten veranschaulichenden Verfahrens 1020 zum Betreiben einer Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Obwohl die im Folgenden unter Bezugnahme auf das Verfahren 1020 erörterten Operationen in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt und einzeln abgebildet sind, können diese Operationen, falls geeignet, in einer anderen Reihenfolge (z. B. parallel) wiederholt oder durchgeführt werden. Zudem können verschiedene Operationen, falls geeignet, weggelassen werden. Verschiedene Operationen des Verfahrens 1020 können unter Bezugnahme auf ein oder mehrere der oben erörterten Ausführungsbeispiele dargestellt werden, das Verfahren 1020 kann jedoch verwendet werden, um eine beliebige geeignete Quantenpunkt-Vorrichtung zu betreiben (z. B. einschließlich beliebiger geeigneter der hierin offenbarten Ausführungsbeispiele).
  • Bei 1022 können elektrische Signale an ein oder mehrere erste Gates bereitgestellt werden, die über einem Quanten-Wannen-Stapel angeordnet sind, als Teil eines Verursachens, dass sich eine erste Quanten-Wanne in einer Quanten-Wannen-Schicht in dem Quanten-Wannen-Stapel bildet. Der Quanten-Wannen-Stapel kann die Form eines der hierin offenbarten Ausführungsbeispiele annehmen (z. B. die Quanten-Wannen-Stapel 146, die oben unter Bezugnahme auf 46-48 erörtert wurden) und er kann von einer der hierin offenbarten Quantenpunkt-Vorrichtungen 100 umfasst sein. Zum Beispiel kann eine Spannung an ein Gate 108-11 angelegt werden, als Teil eines Verursachens, dass sich eine erste Quanten-Wanne (für einen ersten Quantenpunkt 142) in dem Quanten-Wannen-Stapel 146 unter dem Gate 108-11 bildet.
  • Bei 1024 können elektrische Signale an ein oder mehrere zweite Gates bereitgestellt werden, die über dem Quanten-Wannen-Stapel angeordnet sind, als Teil eines Verursachens, dass sich eine zweite Quanten-Wanne in der Quanten-Wannen-Schicht bildet. Zum Beispiel kann eine Spannung an das Gate 108-12 angelegt werden, als Teil eines Verursachens, dass sich eine zweite Quanten-Wanne (für einen zweiten Quantenpunkt 142) in dem Quanten-Wannen-Stapel 146 unter dem Gate 108-12 bildet.
  • Bei 1026 können Signale an ein oder mehrere dritte Gates bereitgestellt werden, die über dem Quanten-Wannen-Stapel angeordnet sind, als Teil eines (1) Verursachens, dass sich eine dritte Quanten-Wanne in der Quanten-Wannen-Schicht bildet, oder (2) Bereitstellens einer Potentialbarriere zwischen der ersten Quanten-Wanne und der zweiten Quanten-Wanne. Zum Beispiel kann eine Spannung an das Gate 106-12 angelegt werden, als Teil eines (1) Verursachens, dass sich eine dritte Quanten-Wanne (für einen dritten Quantenpunkt 142) in dem Quanten-Wannen-Stapel 146 unter dem Gate 106-12 bildet (z. B. wenn das Gate 106-12 als „Stößel“-Gate wirkt) oder (2) Bereitstellens einer Potentialbarriere zwischen der ersten Quanten-Wanne (unter dem Gate 108-11) und der zweiten Quanten-Wanne (unter dem Gate 108-12) (z. B. wenn das Gate 106-12 als „Barriere“-Gate wirkt).
  • 88 ist ein Blockdiagramm einer Beispiel-Quanten-Rechenvorrichtung 2000, die eine der hierin offenbarten Quantenpunkt-Vorrichtungen aufweist. Eine Reihe von Komponenten ist in 88 von der Quanten-Rechenvorrichtung 2000 umfasst dargestellt, eine beliebige oder mehrere dieser Komponenten können jedoch weggelassen oder dupliziert werden, wenn dies für die Anwendung geeignet ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder alle der von der Quanten-Rechenvorrichtung 2000 umfassten Komponenten an einem oder mehreren PCBs (z. B. Hauptplatine) angebracht sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen können verschiedene dieser Komponenten auf einem einzelnen SoC-Die hergestellt werden. Zudem kann die Quanten-Rechenvorrichtung 2000 bei verschiedenen Ausführungsbeispielen eine oder mehrere der Komponenten nicht aufweisen, die in 88 dargestellt sind, die Quanten-Rechenvorrichtung 2000 kann jedoch eine Schnittstellenschaltungsanordnung zum Koppeln mit der einen oder den mehreren Komponenten aufweisen. Zum Beispiel kann die Quanten-Rechenvorrichtung 2000 keine Anzeigevorrichtung 2006 aufweisen, jedoch eine Anzeigevorrichtung-Schnittstellenschaltungsanordnung (z. B. einen Verbinder und eine Treiberschaltung) aufweisen, mit der eine Anzeigevorrichtung 2006 gekoppelt werden kann. In einem anderen Satz von Beispielen kann die Quanten-Rechenvorrichtung 2000 weder eine Audio-Eingangs-Vorrichtung 2024 noch eine Audio-Ausgangs-Vorrichtung 2008 aufweisen, jedoch Audio-Eingangs- oder Audio-Ausgangs-Vorrichtung-Schnittstellenschaltungsanordnungen (z. B. Verbinder und Unterstützungsschaltungsanordnungen) aufweisen, mit denen eine Audio-Eingangs-Vorrichtung 2024 oder Audio-Ausgangs-Vorrichtung 2008 gekoppelt werden können.
  • Die Quanten-Rechenvorrichtung 2000 kann eine Verarbeitungsvorrichtung 2002 (z.B. eine oder mehrere Verarbeitungsvorrichtungen) umfassen. Nach hiesigem Gebrauch kann sich der Ausdruck „Prozessor“ auf jegliche Vorrichtung oder Abschnitt einer Vorrichtung beziehen, die elektronische Daten aus Registern und/oder Speicher verarbeitet, um diese elektronischen Daten in andere elektronische Daten zu transformieren, die in Registern und/oder Speicher gespeichert werden können. Die Verarbeitungsvorrichtung 2002 kann eine Quantenverarbeitungsvorrichtung 2026 (z. B. eine oder mehrere Quantenverarbeitungsvorrichtungen) und eine Nicht-Quantenverarbeitungsvorrichtung 2028 (z. B. eine oder mehrere Nicht-Quantenverarbeitungsvorrichtungen) aufweisen. Die Quantenverarbeitungsvorrichtung 2026 kann eine oder mehrere der hierin offenbarten Quantenpunkt-Vorrichtungen 100 aufweisen und sie kann ein Datenverarbeiten durch Durchführen von Operationen auf den Quantenpunkten, die in den Quantenpunkt-Vorrichtungen 100 erzeugt werden können, und ein Überwachen der Ergebnisse dieser Operationen durchführen. Zum Beispiel kann es, wie vorangehend erörtert wurde, unterschiedlichen Quantenpunkten ermöglicht werden, in Wechselwirkung zu treten, wobei Quantenzustände von unterschiedlichen Quantenpunkten festgelegt oder transformiert werden können und die Quantenzustände von Quantenpunkten gelesen werden können (z. B. durch einen anderen Quantenpunkt). Die Quantenverarbeitungsvorrichtung 2026 kann ein universeller Quantenprozessor oder spezialisierter Quantenprozessor sein, der dazu konfiguriert ist, einen oder mehrere bestimmte Quantenalgorithmen auszuführen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Quantenverarbeitungsvorrichtung 2026 Algorithmen ausführen, die insbesondere für Quantencomputer geeignet sind, wie etwa kryptografische Algorithmen, die Primfaktorisierung benutzen, Verschlüsselung/Entschlüsselung, Algorithmen, um chemische Reaktionen zu optimieren, Algorithmen, um eine Proteinfaltung zu modellieren etc. Die Quantenverarbeitungsvorrichtung 2026 kann auch eine Unterstützungsschaltungsanordnung aufweisen, um die Verarbeitungsfähigkeiten der Quantenverarbeitungsvorrichtung 2026 zu unterstützen, wie etwa Eingang/Ausgang-Kanäle, Multiplexer, Signalmixer, Quantenverstärker und Analogzu-digital-Wandler. Zum Beispiel kann die Quantenverarbeitungsvorrichtung 2026 Schaltungsanordnungen (z. B. eine Stromquelle) aufweisen, um Stromimpulse an eine oder mehrere Magnetlinien 121 bereitzustellen, die die Quantenpunkt-Vorrichtung 100 umfasst.
  • Wie vorangehend erwähnt wurde, kann die Verarbeitungsvorrichtung 2002 eine Nicht-Quantenverarbeitungsvorrichtung 2028 umfassen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Nicht-Quantenverarbeitungsvorrichtung 2028 eine periphere Logik bereitstellen, um die Operation der Quantenverarbeitungsvorrichtung 2026 zu unterstützen. Zum Beispiel kann die Nicht-Quantenverarbeitungsvorrichtung 2028 die Leistung einer gelesenen Operation steuern, die Leistung einer geschriebenen Operation steuern, das Clearing von Quantenbits steuern etc. Die Nicht-Quantenverarbeitungsvorrichtung 2028 kann auch herkömmliche Rechenfunktionen durchführen, um die Rechenfunktionen zu ergänzen, die durch die Quantenverarbeitungsvorrichtung 2026 bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann die Nicht-Quantenverarbeitungsvorrichtung 2028 mit einer oder mehreren der anderen Komponenten der Quanten-Rechenvorrichtung 2000 (z. B. dem Kommunikationschip 2012, der im Folgenden erörtert wird, der Anzeigevorrichtung 2006, die im Folgenden erörtert wird, etc.) in einer herkömmlichen Weise eine Schnittstelle haben und als eine Schnittstelle zwischen der Quanten-Rechenvorrichtung 2026 und herkömmlichen Komponenten dienen. Die Nicht-Quantenverarbeitungsvorrichtung 2028 kann einen oder mehrere DSPs, ASICs, zentrale Verarbeitungseinheiten (CPUs), Grafikverarbeitungseinheiten (GPUs), Kryptoprozessoren (spezialisierte Prozessoren, die kryptografische Algorithmen innerhalb von Hardware ausführen), Serverprozessoren oder eine andere geeignete Verarbeitungsvorrichtung aufweisen.
  • Die Quanten-Rechenvorrichtung 2000 kann einen Speicher 2004 aufweisen, der selbst eine oder mehrere Speicherbauelemente aufweisen kann, wie einen flüchtigen Speicher (z. B. dynamischen Direktzugriffspeicher (DRAM)), nichtflüchtigen Speicher (z. B. ROM), Flash-Speicher, Festkörperspeicher und/oder eine Festplatte. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Zustände von Qubits in der Quantenverarbeitungsvorrichtung 2026 gelesen und in dem Speicher 2004 gespeichert werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Speicher 2004 einen Speicher aufweisen, der einen Die mit der Nicht-Quantenverarbeitungsvorrichtung 2028 teilt. Dieser Speicher kann als Zwischenspeicher verwendet werden und er kann einen eingebetteten dynamischen Direktzugriffspeicher (eDRAM) oder einen magnetischen Spintransferdrehmoment-Direktzugriffspeicher (STT-MRAM) aufweisen.
  • Die Quanten-Rechenvorrichtung 2000 kann eine Kühlvorrichtung 2030 aufweisen. Die Kühlvorrichtung 2030 kann die Quantenverarbeitungsvorrichtung 2026 auf einer vorbestimmten niedrigen Temperatur während einer Operation halten, um die Auswirkungen einer Steuerung in der Quantenverarbeitungsvorrichtung 2026 zu verringern. Diese vorbestimmte niedrige Temperatur kann in Abhängigkeit von der Einstellung variieren; bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Temperatur 5 Kelvin oder weniger betragen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Nicht-Quantenverarbeitungsvorrichtung 2028 (und verschiedene andere Komponenten der Quanten-Rechenvorrichtung 2000) durch die Kühlvorrichtung 2030 nicht gekühlt werden und stattdessen bei Raumtemperatur arbeiten. Die Kühlvorrichtung 2030 kann zum Beispiel eine Verdünnungskältemaschine, eine Helium-3-Kältemaschine oder eine Flüssighelium-Kältemaschine sein.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Quanten-Rechenvorrichtung 2000 einen Kommunikationschip 2012 (z. B. einen oder mehrere Kommunikationschips) aufweisen. Zum Beispiel kann der Kommunikationschip 2012 zum Verwalten drahtloser Kommunikation für die Übertragung von Daten an und von der Quanten-Rechenvorrichtung 2000 konfiguriert sein. Der Ausdruck „drahtlos“ und seine Ableitungen können verwendet werden, um Schaltungen, Bauelemente, Systeme, Verfahren, Techniken, Kommunikationskanäle etc. zu beschreiben, die Daten durch die Verwendung modulierter, elektromagnetischer Strahlung durch ein nicht festes Medium kommunizieren können. Der Ausdruck impliziert nicht, dass die zugeordneten Bauelemente nicht irgendwelche Drähte enthalten, obwohl sie dies bei einigen Ausführungsbeispielen möglicherweise nicht tun.
  • Der Kommunikationschip 2012 kann jegliche Anzahl von drahtlosen Standards oder Protokollen implementieren, einschließlich aber nicht beschränkt auf Standards des Institute for Electrical and Electronic Engineers (IEEE) umfassend Wi-Fi (IEEE 802.11 Familie), IEEE 802.16 Standards (z.B., IEEE 802.16-2005 Amendment), Long-Term Evolution (LTE) Project zusammen mit jeglichen Ergänzungen, Aktualisierungen und/oder Revisionen (z.B., Advanced LTE Project, Ultra Mobile Broadband (UMB) Project (auch bekannt als „3GPP2“), etc.). Mit IEEE 802.16 kompatible drahtlose Breitbandzugriffsnetze (BWA-Netze; BWA = Broadband Wireless Access) werden allgemein bezeichnet als WiMAX-Netze, ein Akronym, das für Worldwide Interoperability for Microwave Access steht, was ein Gütezeichen ist für Produkte, die Konformitäts- und Kompatibilitäts-Test für die IEEE 802.16 Standards bestehen. Der Kommunikationschip 2012 kann arbeiten gemäß einem Global System for Mobile Communication (GSM), General Packet Radio Service (GPRS), Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), High Speed Packet Access (HSPA), Evolved HSPA (E-HSPA), oder LTE- Netz. Der Kommunikationschip 2012 kann arbeiten gemäß Enhanced Data for GSM Evolution (EDGE), GSM EDGE Radio Access Network (GERAN), Universal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN), oder Evolved UTRAN (E-UTRAN). Der Kommunikationschip 2012 kann arbeiten gemäß Code Division Multiple Access (CDMA), Time Division Multiple Access (TDMA), Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT), Evolution-Data Optimized (EV-DO), und Ableitungen davon, sowie jeglichen anderen drahtlosen Protokollen, die bezeichnet werden als 3G, 4G, 5G, und darüber hinaus. Der Kommunikationschip 2012 kann bei anderen Ausführungsbeispielen gemäß anderen drahtlosen Protokollen arbeiten. Die Quanten-Rechenvorrichtung 2000 kann eine Antenne 2022 zum ermöglichen drahtloser Kommunikation und/oder zum Empfangen anderer drahtloser Kommunikation umfassen (wie beispielsweise AM- oder FM-Radioübertragungen).
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Kommunikationschip 2012 verdrahtete Kommunikationen verwalten, wie beispielsweise elektrische, optische oder jegliche andere geeignete Kommunikationsprotokolle (z.B. das Ethernet). Wie vorangehend erwähnt wurde kann der Kommunikationschip 2012 mehrere Kommunikationschips umfassen. Zum Beispiel kann ein erster Kommunikationschip 2012 zweckgebunden sein für drahtlose Kommunikation mit kürzerem Bereich, wie beispielsweise Wi-Fi oder Bluetooth, und ein zweiter Kommunikationschip 2012 kann zweckgebunden sein für drahtlose Kommunikation mit längerem Bereich, wie beispielsweise GPS (global positioning system), EDGE, GPRS, CDMA, WiMAX, LTE, EV-DO, oder andere. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann ein erster Kommunikationschip 2012 zweckgebunden sein für drahtlose Kommunikationen, und ein zweiter Kommunikationschip 2012 kann zweckgebunden sein für verdrahtete Kommunikationen.
  • Die Quanten-Rechenvorrichtung 2000 kann eine Batterie/Leistungsschaltungsanordnung 2014 umfassen. Die Batterie/Leistungsschaltungsanordnung 2014 kann eine oder mehrere Energiespeichervorrichtungen (z.B. Batterien oder Kondensatoren) und/oder Schaltungsanordnung für Kopplungskomponenten der Quanten-Rechenvorrichtung 2000 umfassen zu einer Energiequelle getrennt von der Quanten-Rechenvorrichtung 2000 (z.B. Wechselstrom-Leitungs-Leistung).
  • Die Quanten-Rechenvorrichtung 2000 kann eine Anzeigevorrichtung 2006 (oder entsprechende Schnittstellenschaltungsanordnung, wie vorangehend erörtert wurde) umfassen. Die Anzeigevorrichtung 2006 kann jegliche visuellen Indikatoren umfassen, wie beispielsweise ein Head-up-Display (HUD; heads-up display), einen Computermonitor, einen Projektor, eine Touchscreen-Anzeige, eine Flüssigkristallanzeige (LCD; liquid crystal display) eine lichtemittierende Dioden-Anzeige oder eine Flachbildschirmanzeige, zum Beispiel.
  • Die Quanten-Rechenvorrichtung 2000 kann eine Audio-Ausgangs-Vorrichtung 2008 (oder entsprechende Schnittstellenschaltungsanordnung, wie vorangehend erörtert wurde) umfassen. Die Audio-Ausgangs-Vorrichtung 2008 kann jegliche Vorrichtung umfassen, die einen hörbaren Indikator erzeugt, wie beispielsweise Lautsprecher, Headsets oder Ohrhörer, zum Beispiel.
  • Die Quanten-Rechenvorrichtung 2000 kann eine Audio-Eingangs-Vorrichtung 2024 (oder entsprechende Schnittstellenschaltungsanordnung, wie vorangehend erörtert wurde) umfassen. Die Audio-Eingangs-Vorrichtung 2024 kann jegliche Vorrichtung umfassen, die ein Signal erzeugt, das einen Klang repräsentiert, wie beispielsweise Mikrofone, Mikrofon-Arrays oder digitale Instrumente (z.B. Instrumente mit einem MIDI-Ausgang (MIDI = musical instrument digital interface)).
  • Die Quanten-Rechenvorrichtung 2000 kann eine GPS-Vorrichtung 2018 (oder entsprechende Schnittstellenschaltungsanordnung, wie vorangehend erörtert wurde) umfassen. Die GPS-Vorrichtung 2018 kann in Kommunikation mit einem Satelliten-basierten System sein und kann einen Ort der Quanten-Rechenvorrichtung 2000 empfangen, wie es im Stand der Technik bekannt ist.
  • Die Quanten-Rechenvorrichtung 2000 kann eine andere Ausgangs-Vorrichtung 2010 (oder entsprechende Schnittstellenschaltungsanordnung, wie vorangehend erörtert wurde) umfassen. Beispiele der anderen Ausgangs-Vorrichtung 2010 können einen Audio-Codec, einen Video-Codec, einen Drucker, einen verdrahteten oder drahtlosen Sender zum Bereitstellen von Informationen an andere Bauelemente oder eine zusätzliche Speichervorrichtung umfassen.
  • Die Quanten-Rechenvorrichtung 2000 kann eine andere Eingangs-Vorrichtung 2020 (oder entsprechende Schnittstellenschaltungsanordnung, wie vorangehend erörtert wurde) umfassen. Beispiele der anderen Eingangs-Vorrichtung 2020 können einen Beschleunigungsmesser, ein Gyroskop, einen Kompass, eine Bilderfassungsvorrichtung, eine Tastatur, eine Cursor-Steuerungsvorrichtung, wie beispielsweise eine Maus, einen Stift, ein Touchpad, einen Strichcodeleser, einen Codeleser für Quick Response (QR), jeglichen Sensor oder einen Leser für Radiofrequenz-Identifikation (RFID; radio frequency identification) umfassen.
  • Die Quanten-Rechenvorrichtung 2000 oder eine Teilmenge ihrer Komponenten kann jeglichen geeigneten Formfaktor aufweisen, wie beispielsweise ein handgehaltene oder mobile Rechenvorrichtung (z.B. ein Mobiltelefon, ein Smartphone, eine mobile Internetvorrichtung, ein Musikspieler, ein Tablet-Computer, ein Laptop-Computer, ein Netbook-Computer, ein Ultrabook-Computer, ein persönlicher digitaler Assistent (PDA), ein ultramobiler Personal-Computer, etc.), eine Desktop-Rechenvorrichtung, einen Server oder eine andere vernetzte Rechenkomponente, einen Drucker, einen Scanner, einen Monitor, eine Set-Top-Box, eine Unterhaltungs-Steuereinheit, eine Fahrzeug-Steuerungseinheit, eine digitale Kamera, einen digitalen Videorecorder oder eine tragbare Rechenvorrichtung.
  • Die nachfolgenden Absätze stellen verschiedene Beispiele der hierin offenbarten Ausführungsbeispiele dar.
  • Beispiel 1 ist eine Quantenpunkt-Vorrichtung, umfassend: einen Quanten-Wannen-Stapel; ein erstes Gate und ein benachbartes zweites Gate über dem Quanten-Wannen-Stapel; und eine Gate-Wand zwischen dem ersten Gate und dem zweiten Gate, wobei die Gate-Wand ein erstes dielektrisches Material und ein zweites dielektrisches Material umfasst, das sich von dem ersten dielektrischen Material unterscheidet.
  • Beispiel 2 kann den Gegenstand nach Beispiel 1 umfassen und ferner spezifizieren, dass das zweite dielektrische Material Siliziumnitrid umfasst.
  • Beispiel 3 kann den Gegenstand nach Beispiel 1 umfassen und ferner spezifizieren, dass das erste dielektrische Material Aluminiumoxid umfasst.
  • Beispiel 4 kann den Gegenstand nach Beispiel 1 umfassen und ferner spezifizieren, dass das erste dielektrische Material Siliziumcarbid umfasst.
  • Beispiel 5 kann den Gegenstand nach Beispiel 1 umfassen und ferner spezifizieren, dass das erste dielektrische Material Siliziumnitrid umfasst.
  • Beispiel 6 kann den Gegenstand nach einem der Beispiele 1-5 umfassen und ferner spezifizieren, dass das zweite dielektrische Material ein Abstandhalter ist.
  • Beispiel 7 kann den Gegenstand nach Beispiel 6 umfassen und ferner spezifizieren, dass das erste dielektrische Material zumindest teilweise zwischen dem zweiten dielektrischen Material und dem Quanten-Wannen-Stapel ist.
  • Beispiel 8 kann den Gegenstand nach Beispiel 7 umfassen und ferner spezifizieren, dass eine Dicke des ersten dielektrischen Materials zwischen dem zweiten dielektrischen Material und dem Quanten-Wannen-Stapel zwischen 5 Angström und 20 Angström liegt.
  • Beispiel 9 kann den Gegenstand nach einem der Beispiele 1-8 umfassen und ferner spezifizieren, dass das erste dielektrische Material zumindest teilweise zwischen dem zweiten dielektrischen Material und dem Quanten-Wannen-Stapel ist.
  • Beispiel 10 kann den Gegenstand nach Beispiel 9 umfassen und ferner spezifizieren, dass eine Dicke des ersten dielektrischen Materials zwischen dem zweiten dielektrischen Material und dem Quanten-Wannen-Stapel zwischen 5 Angström und 20 Angström liegt.
  • Beispiel 11 kann den Gegenstand nach einem der Beispiele 9-10 umfassen und ferner spezifizieren, dass das erste Gate ein erstes Gate-Metall und ein erstes Gate-Dielektrikum umfasst und das erste Gate-Dielektrikum zumindest teilweise zwischen dem ersten Gate-Metall und dem ersten dielektrischen Material ist.
  • Beispiel 12 kann den Gegenstand nach Beispiel 11 umfassen und ferner spezifizieren, dass das erste dielektrische Material zumindest teilweise zwischen dem ersten Gate-Dielektrikum und dem zweiten dielektrischen Material ist.
  • Beispiel 13 kann den Gegenstand nach Beispiel 12 umfassen und ferner spezifizieren, dass eine Dicke des ersten dielektrischen Materials zwischen dem ersten Gate-Dielektrikum und dem ersten dielektrischen Material zwischen 5 Angström und 20 Angström liegt.
  • Beispiel 14 kann den Gegenstand nach einem der Beispiele 11-13 umfassen und ferner spezifizieren, dass das erste Gate-Dielektrikum einen U-förmigen Querschnitt aufweist.
  • Beispiel 15 kann den Gegenstand nach einem der Beispiele 11-14 umfassen und ferner spezifizieren, dass das zweite Gate ein zweites Gate-Metall und ein zweites Gate-Dielektrikum umfasst und das zweite Gate-Dielektrikum zumindest teilweise zwischen dem zweiten Gate-Metall und dem zweiten dielektrischen Material ist.
  • Beispiel 16 kann den Gegenstand nach Beispiel 15 umfassen und ferner spezifizieren, dass das zweite dielektrische Material zwischen dem zweiten Gate-Dielektrikum und dem ersten dielektrischen Material ist.
  • Beispiel 17 kann den Gegenstand nach einem der Beispiele 1-16 umfassen und ferner spezifizieren, dass das erste dielektrische Material einen L-förmigen Querschnitt aufweist.
  • Beispiel 18 kann den Gegenstand nach einem der Beispiele 1-17 umfassen und ferner spezifizieren, dass das erste Gate ein erstes Gate-Metall umfasst, das zweite Gate ein zweites Gate-Metall umfasst und das erste Gate-Metall eine Höhe aufweist, die sich von einer Höhe des zweiten Gate-Metalls unterscheidet.
  • Beispiel 19 kann den Gegenstand nach einem der Beispiele 1-17 umfassen und ferner spezifizieren, dass das erste Gate ein erstes Gate-Metall umfasst, das zweite Gate ein zweites Gate-Metall umfasst und das erste Gate-Metall eine unterschiedliche Materialstruktur aufweist als das zweite Gate-Metall.
  • Beispiel 20 kann den Gegenstand nach einem der Beispiele 1-19 umfassen und ferner spezifizieren, dass der Quanten-Wannen-Stapel eine Quanten-Wannen-Schicht umfasst, wobei die Quanten-Wannen-Schicht eine erste Spannung unter dem ersten Gate und eine zweite Spannung unter dem zweiten Gate aufweist und die erste Spannung sich von der zweiten Spannung unterscheidet.
  • Beispiel 21 kann den Gegenstand nach einem der Beispiele 1-20 umfassen und ferner spezifizieren, dass der Quanten-Wannen-Stapel zumindest teilweise von einer Finne umfasst ist.
  • Beispiel 22 kann den Gegenstand nach einem der Beispiele 1 -20 umfassen und ferner spezifizieren, dass das erste Gate und das zweite Gate zumindest teilweise in einem Graben in einem Isoliermaterial über dem Quanten-Wannen-Stapel angeordnet sind.
  • Beispiel 23 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Quantenpunkt-Vorrichtung, umfassend: Bereitstellen elektrischer Signale an ein oder mehrere erste Gates über einem Quanten-Wannen-Stapel, als Teil des Verursachens, dass sich eine erste Quanten-Wanne in einer Quanten-Wannen-Schicht in dem Quanten-Wannen-Stapel bildet; Bereitstellen elektrischer Signale an ein oder mehrere zweite Gates über dem Quanten-Wannen-Stapel, als Teil des Verursachens, dass sich eine zweite Quanten-Wanne in einer Quanten-Wannen-Schicht in dem Quanten-Wannen-Stapel bildet; und Bereitstellen elektrischer Signale an ein oder mehrere dritte Gates über dem Quanten-Wannen-Stapel, um (1) das Bilden einer dritten Quanten-Wanne in der Quanten-Wannen-Schicht in dem Quanten-Wannen-Stapel zu verursachen, oder (2) eine Potentialbarriere zwischen der ersten Quanten-Wanne und der zweiten Quanten-Wanne bereitzustellen, wobei zumindest zwei des ersten, zweiten oder dritten Gates eine Gate-Wand zwischen denselben haben, wobei die Gate-Wand ein erstes dielektrisches Material und ein zweites dielektrisches Material umfasst und das erste dielektrische Material zumindest teilweise zwischen dem zweiten dielektrischen Material und dem Quanten-Wannen-Stapel ist.
  • Beispiel 24 kann den Gegenstand nach Beispiel 23 umfassen und ferner spezifizieren, dass das erste dielektrische Material zumindest teilweise zwischen dem zweiten dielektrischen Material und einem Gate-Metall von mindestens einem des ersten, zweiten oder dritten Gates liegt.
  • Beispiel 25 kann den Gegenstand nach einem der Beispiele 23-24 umfassen und ferner umfassen: Bestücken der ersten Quanten-Wanne mit einem Quantenpunkt.
  • Beispiel 26 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Quantenpunkt-Vorrichtung, umfassend: Bilden eines Quanten-Wannen-Stapels; Abscheiden eines Dummy-Materials über dem Quanten-Wannen-Stapel; Strukturieren des Dummy-Materials in Dummy-Gates; Abscheiden eines Abschirm-Dielektrikums konform auf den Dummy-Gates; und Bilden von Abstandshaltern auf dem Abschirm-Dielektrikum an Seitenwänden der Dummy-Gates.
  • Beispiel 27 kann den Gegenstand nach Beispiel 26 umfassen und ferner spezifizieren, dass das Dummy-Material ein erstes Dummy-Material ist und das Verfahren ferner umfasst: Abscheiden eines zweiten Dummy-Materials zwischen den Abstandhaltern; nach dem Abscheiden des zweiten Dummy-Materials, Entfernen des ersten Dummy-Materials; nach dem Entfernen des ersten Dummy-Materials, konformes Abscheiden eines Gate-Dielektrikums; und nach dem konformen Abscheiden des Gate-Dielektrikums, Abscheiden eines Gate-Metalls.
  • Beispiel 28 kann den Gegenstand nach Beispiel 27 umfassen und ferner spezifizieren, dass das Gate-Dielektrikum ein erstes Gate-Dielektrikum ist, das Gate-Metall ein erstes Gate-Metall ist und das Verfahren ferner umfasst: nach dem Abscheiden des erstes Gate-Metalls, Entfernen des zweiten Dummy-Materials; Entfernen von zumindest einem Teil des Abschirm-Dielektrikums auf dem Quanten-Wannen-Stapel; nach dem Entfernen von zumindest einem Teil des Abschirm-Dielektrikums, konformes Abscheiden eines zweiten Gate-Dielektrikums; und nach dem konformen Abscheiden des zweiten Gate-Dielektrikums, Abscheiden eines zweiten Gate-Metalls.
  • Beispiel 29 kann den Gegenstand nach Beispiel 28 umfassen und ferner spezifizieren, dass das erste Gate-Metall und das zweite Gate-Metall unterschiedliche chemische Zusammensetzungen aufweisen.
  • Beispiel 30 kann den Gegenstand nach einem der Beispiele 28-29 umfassen und ferner spezifizieren, dass das erste Gate-Metall und das zweite Gate-Metall unterschiedliche Spannungen aufweisen.
  • Beispiel 31 kann den Gegenstand nach einem der Beispiele 26-30 umfassen und ferner spezifizieren, dass das Abschirm-Dielektrikum Aluminiumoxid umfasst.
  • Beispiel 32 kann den Gegenstand nach einem der Beispiele 26-31 umfassen und ferner spezifizieren, dass die Abstandhalter Siliziumnitrid umfassen.
  • Beispiel 33 ist eine Quanten-Rechenvorrichtung, umfassend: eine Quantenverarbeitungsvorrichtung, wobei die Quantenverarbeitungsvorrichtung einen Quanten-Wannen-Stapel umfasst, wobei die Quantenverarbeitungsvorrichtung ferner eine Vielzahl von Gates über dem Quanten-Wannen-Stapel umfasst, um eine Quantenpunkt-Bildung in dem Quanten-Wannen-Stapel zu steuern, eine Gate-Wand zwischen zumindest zwei Gates, wobei die Gate-Wand ein erstes dielektrisches Material und ein zweites dielektrisches Material umfasst, das sich vom ersten dielektrischen Material unterscheidet; und eine Nicht-Quantenverarbeitungsvorrichtung, die mit der Quantenverarbeitungsvorrichtung gekoppelt ist, um die an die Vielzahl von Gates angelegten Spannungen zu steuern.
  • Beispiel 34 kann den Gegenstand nach Beispiel 33 umfassen und ferner umfassen: ein Speicherbauelement, um die Daten zu speichern, die durch Quantenpunkte erzeugt werden, die in dem Quanten-Wannen-Stapel während einer Operation der Quantenverarbeitungsvorrichtung gebildet werden.
  • Beispiel 35 kann den Gegenstand nach Beispiel 34 umfassen und ferner spezifizieren, dass das Speicherbauelement ausgelegt ist, um Anweisungen für einen Quantenberechnungsalgorithmus zu speichern, der durch die Quantenverarbeitungsvorrichtung auszuführen ist.
  • Beispiel 36 kann den Gegenstand nach einem der Beispiele 33-35 umfassen und ferner umfassen: eine Kühlvorrichtung, um eine Temperatur der Quantenverarbeitungsvorrichtung unter 5 Kelvin zu halten.
  • Beispiel 37 kann den Gegenstand nach einem der Beispiele 33-36 umfassen und ferner spezifizieren, dass das erste dielektrische Material einen L-förmigen Querschnitt aufweist.
  • Beispiel 38 kann den Gegenstand nach einem der Beispiele 33-37 umfassen und ferner spezifizieren, dass das zweite dielektrische Material ein Abstandhalter ist.

Claims (25)

  1. Eine Quantenpunkt-Vorrichtung, umfassend: einen Quanten-Wannen-Stapel; ein erstes Gate und ein benachbartes zweites Gate über dem Quanten-Wannen-Stapel; und eine Gate-Wand zwischen dem ersten Gate und dem zweiten Gate, wobei die Gate-Wand ein erstes dielektrisches Material und ein zweites dielektrisches Material umfasst, das sich von dem ersten dielektrischen Material unterscheidet.
  2. Die Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das zweite dielektrische Material Siliziumnitrid umfasst.
  3. Die Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste dielektrische Material Aluminiumoxid umfasst.
  4. Die Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste dielektrische Material Siliziumcarbid umfasst.
  5. Die Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste dielektrische Material Siliziumnitrid umfasst.
  6. Die Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite dielektrische Material ein Abstandhalter ist.
  7. Die Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei das erste dielektrische Material zumindest teilweise zwischen dem zweiten dielektrischen Material und dem Quanten-Wannen-Stapel ist.
  8. Die Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste dielektrische Material zumindest teilweise zwischen dem zweiten dielektrischen Material und dem Quanten-Wannen-Stapel ist.
  9. Die Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei das erste Gate ein erstes Gate-Metall und ein erstes Gate-Dielektrikum umfasst und das erste Gate-Dielektrikum zumindest teilweise zwischen dem ersten Gate-Metall und dem ersten dielektrischen Material ist.
  10. Die Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei das erste Gate-Dielektrikum einen U-förmigen Querschnitt aufweist.
  11. Die Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei das zweite Gate ein zweites Gate-Metall und ein zweites Gate-Dielektrikum umfasst und das zweite Gate-Dielektrikum zumindest teilweise zwischen dem zweiten Gate-Metall und dem zweiten dielektrischen Material ist.
  12. Die Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste dielektrische Material einen L-förmigen Querschnitt aufweist.
  13. Die Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Gate ein erstes Gate-Metall umfasst, das zweite Gate ein zweites Gate-Metall umfasst und das erste Gate-Metall eine Höhe aufweist, die sich von einer Höhe des zweiten Gate-Metalls unterscheidet.
  14. Die Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Gate ein erstes Gate-Metall umfasst, das zweite Gate ein zweites Gate-Metall umfasst und das erste Gate-Metall eine unterschiedliche Materialstruktur aufweist als das zweite Gate-Metall.
  15. Die Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Quanten-Wannen-Stapel eine Quanten-Wannen-Schicht umfasst, wobei die Quanten-Wannen-Schicht eine erste Spannung unter dem ersten Gate und eine zweite Spannung unter dem zweiten Gate aufweist und die erste Spannung sich von der zweiten Spannung unterscheidet.
  16. Die Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Quanten-Wannen-Stapel zumindest teilweise in einer Finne umfasst ist.
  17. Die Quantenpunkt-Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Gate und das zweite Gate zumindest teilweise in einem Graben in einem Isoliermaterial über dem Quanten-Wannen-Stapel angeordnet sind.
  18. Ein Verfahren zum Betreiben einer Quantenpunkt-Vorrichtung, umfassend: Bereitstellen elektrischer Signale an ein oder mehrere erste Gates über einem Quanten-Wannen-Stapel, als Teil des Verursachens, dass sich eine erste Quanten-Wanne in einer Quanten-Wannen-Schicht in dem Quanten-Wannen-Stapel bildet; Bereitstellen elektrischer Signale an ein oder mehrere zweite Gates über dem Quanten-Wannen-Stapel, als Teil des Verursachens, dass sich eine zweite Quanten-Wanne in einer Quanten-Wannen-Schicht in dem Quanten-Wannen-Stapel bildet; und Bereitstellen elektrischer Signale an ein oder mehrere dritte Gates über dem Quanten-Wannen-Stapel, um (1) das Bilden einer dritten Quanten-Wanne in der Quanten-Wannen-Schicht in dem Quanten-Wannen-Stapel zu verursachen, oder (2) eine Potentialbarriere zwischen der ersten Quanten-Wanne und der zweiten Quanten-Wanne bereitzustellen; wobei zumindest zwei des ersten, zweiten oder dritten Gates eine Gate-Wand zwischen denselben aufweisen, wobei die Gate-Wand ein erstes dielektrisches Material und ein zweites dielektrisches Material umfasst und das erste dielektrische Material zumindest teilweise zwischen dem zweiten dielektrischen Material und dem Quanten-Wannen-Stapel ist.
  19. Das Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei das erste dielektrische Material zumindest teilweise zwischen dem zweiten dielektrischen Material und einem Gate-Metall von mindestens einem des ersten, zweiten oder dritten Gates liegt.
  20. Ein Verfahren zum Herstellen einer Quantenpunkt-Vorrichtung, umfassend: Bilden eines Quanten-Wannen-Stapels; Abscheiden eines Dummy-Materials über dem Quanten-Wannen-Stapel; Strukturieren des Dummy-Materials in Dummy-Gates; Abscheiden eines Abschirm-Dielektrikums konform auf den Dummy-Gates; und Bilden von Abstandshaltern auf dem Abschirm-Dielektrikum an Seitenwänden der Dummy-Gates.
  21. Das Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei das Dummy-Material ein erstes Dummy-Material ist, das Verfahren ferner umfassend: Abscheiden eines zweiten Dummy-Materials zwischen den Abstandhaltern; nach dem Abscheiden des zweiten Dummy-Materials, Entfernen des ersten Dummy-Materials; nach dem Entfernen des ersten Dummy-Materials, konformes Abscheiden eines Gate-Dielektrikums; und nach dem konformen Abscheiden des Gate-Dielektrikums, Abscheiden eines Gate-Metalls.
  22. Das Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei das Gate-Dielektrikum ein erstes Gate-Dielektrikum ist, das Gate-Metall ein erstes Gate-Metall ist und das Verfahren ferner Folgendes umfasst: nach dem Abscheiden des erstes Gate-Metalls, Entfernen des zweiten Dummy-Materials; Entfernen von zumindest einem Teil des Abschirm-Dielektrikums auf dem Quanten-Wannen-Stapel; nach dem Entfernen von zumindest einem Teil des Abschirm-Dielektrikums, konformes Abscheiden eines zweiten Gate-Dielektrikums; und nach dem konformen Abscheiden des zweiten Gate-Dielektrikums, Abscheiden eines zweiten Gate-Metalls.
  23. Eine Quanten-Rechenvorrichtung, umfassend: eine Quantenverarbeitungsvorrichtung, wobei die Quantenverarbeitungsvorrichtung einen Quanten-Wannen-Stapel umfasst, wobei die Quantenverarbeitungsvorrichtung ferner eine Vielzahl von Gates über dem Quanten-Wannen-Stapel umfasst, um eine Quantenpunkt-Bildung in dem Quanten-Wannen-Stapel zu steuern, eine Gate-Wand zwischen zumindest zwei Gates, wobei die Gate-Wand ein erstes dielektrisches Material und ein zweites dielektrisches Material umfasst, das sich vom ersten dielektrischen Material unterscheidet; und eine Nicht-Quantenverarbeitungsvorrichtung, die mit der Quantenverarbeitungsvorrichtung gekoppelt ist, um die an die Vielzahl von Gates angelegten Spannungen zu steuern.
  24. Die Quanten-Rechenvorrichtung gemäß Anspruch 23, wobei das erste dielektrische Material einen L-förmigen Querschnitt aufweist.
  25. Die Quanten-Rechenvorrichtung gemäß Anspruch 23 oder 24, wobei das zweite dielektrische Material ein Abstandhalter ist.
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