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公開番号2025083376
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-30
出願番号2025034184,2022530890
出願日2025-03-05,2020-12-04
発明の名称半導体・超伝導体ハイブリッドデバイス及びその製造
出願人マイクロソフトテクノロジーライセンシング,エルエルシー
代理人弁理士法人ITOH
主分類H10N 60/01 20230101AFI20250523BHJP()
要約【課題】半導体・超伝導体ハイブリッドデバイスを製造する方法を提供する。
【解決手段】鉛コンポーネントを含むワークピースをエッチングする方法は、前記鉛コンポーネント上にマスクを形成するステップであり、前記マスクは前記鉛コンポーネントの露出領域を画定する、ステップと、前記露出領域をエッチャント組成物と接触させるステップと、を含み、前記エッチャント組成物は酢酸及びpropan-2-olを含む。前記ワークピースは、アルミニウムコンポーネントをさらに含み得る。さらに、前記ワークピースは、半導体コンポーネントをさらに含み得る。
【選択図】図3

特許請求の範囲【請求項１】
鉛コンポーネントを含むワークピースをエッチングする方法であって、
前記鉛コンポーネント上にマスクを形成するステップであり、前記マスクは前記鉛コンポーネントの露出領域を画定する、ステップと、
前記露出領域をエッチャント組成物と接触させるステップと、
を含み、
前記エッチャント組成物は酢酸及びｐｒｏｐａｎ－２－ｏｌを含む、
方法。
続きを表示（約 340 文字）【請求項２】
前記酢酸は、体積で１０～２０％の範囲内の量で前記エッチャント組成物中に存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ワークピースは、アルミニウムコンポーネントをさらに含み、当該方法は、前記アルミニウムコンポーネントを前記エッチャント組成物と接触させて前記アルミニウムコンポーネントを酸化させるステップをさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ワークピースは、半導体コンポーネントをさらに含み、前記半導体コンポーネントは、前記アルミニウムコンポーネントの下に配置され、それにより、前記アルミニウムコンポーネントが、前記半導体コンポーネントを前記エッチャント組成物から保護する、請求項３に記載の方法。

発明の詳細な説明【背景技術】
【０００１】
特定の半導体・超伝導体ハイブリッドデバイスは、量子コンピューティング、例えば、トポロジカル量子コンピューティングにおける応用性がある。
続きを表示（約 2,600 文字）【０００２】
トポロジカル量子コンピューティングは、半導体が超伝導体に結合される領域に「マヨラナゼロモード」（Majorana zero modes、ＭＺＭ）の形態の非アーベルエニオン（non-abelian anyons）を形成できることによる現象に基づく。非アーベルエニオンは、準粒子の一種であり、粒子自体ではなく、少なくとも部分的に粒子のようにふるまう電子液体中の励起を意味する。ＭＺＭは、そのような準粒子の特定の束縛状態である。特定の条件下では、これらの状態は、超伝導体でコーティングされたある長さの半導体から形成されたナノワイヤ中で、半導体・超伝導体界面の近くに形成することができる。ＭＺＭがナノワイヤ中で誘導される（induced）と、それは「トポロジカルレジーム（topological regime）」にあると言われる。いくつかの例では、これを誘導するためには、磁場が従来のように外部から印加されることと、さらに、超伝導体材料における超伝導挙動を誘導する温度以下へのナノワイヤの冷却を必要とする。それは、さらに、静電ポテンシャルでナノワイヤの一部をゲート制御する（gating）ことを含んでもよい。
【０００３】
そのようなナノワイヤのネットワークを形成し、ネットワークの一部におけるトポロジカルレジームを誘導することにより、量子コンピューティングの目的のために操作可能な量子ビット（キュービット（qubit））を生成することが可能である。量子ビット、又はキュービットは、２つのとり得る結果を有する測定を実行できるが、任意の所与の時点で（測定されていないとき）、実際には、異なる結果に対応する２つの状態の量子重ね合わせであることが可能な要素である。
【０００４】
ＭＺＭを誘導するために、デバイスは、超伝導体（例えば、アルミニウム）が超伝導挙動を提示する温度に冷却される。適切な環境下では、超伝導体は、隣接する半導体に近接効果をもたらし、それにより、超伝導体との界面に近い半導体の領域も、超伝導特性を提示する。すなわち、トポロジカル位相挙動が、超伝導体だけでなく隣接する半導体においても誘導される。ＭＺＭが形成される場所は、半導体のこの領域内である。
【０００５】
ＭＺＭが形成できるトポロジカル位相を誘導するための別の条件は、半導体中のスピン縮退を解く（lift）ための磁場の印加である。量子系の文脈における縮退とは、異なる量子状態が同じエネルギー準位を有する場合を指す。縮退を解くことは、そのような状態に異なるエネルギー準位を取らせることを意味する。スピン縮退は、異なるスピン状態が同じエネルギー準位を有する場合を指す。スピン縮退は、磁場を用いて解くことができ、エネルギー準位を、別様にスピン偏極された電子間に分裂させる。これは、ゼーマン効果として知られている。ｇ因子は、印加磁場とスピン分裂との間の係数を指す。典型的には、磁場は、外部の電磁石により印加される。
【０００６】
［関連出願の相互参照］
本出願は、「SEMICONDUCTOR-SUPERCONDUCTOR HYBRID DEVICE AND ITS FABRICATION」と各々題された2019年12月5日に出願された米国仮出願第62/944,093号及び2020年2月20日に出願された米国出願第16/796,671号の利益及び優先権を主張するものであり、これらの双方が、その全体を全ての目的のために本明細書に完全に記載されているかのようにここで本明細書に組み込まれる。
【発明の概要】
【０００７】
半導体・超伝導体ハイブリッドデバイス（semiconductor-superconductor hybrid device）を製造する方法が提供される。当該方法は、半導体コンポーネントと、半導体コンポーネント上の第１の超伝導体材料の層と、第１の超伝導体材料の層上の第２の超伝導体材料の層とを含むワークピースを提供するステップであり、第２の超伝導体材料は第１の超伝導体材料と異なる、ステップと、第２の超伝導体材料の層をエッチングして第１の超伝導体材料の一部を露出させるステップと、第１の超伝導体材料の一部を酸化させて半導体コンポーネント上に不動態化層（passivating layer）を形成するステップと、を含む。
【０００８】
さらに、半導体・超伝導体ハイブリッドデバイスが提供される。当該デバイスは、半導体コンポーネントと、半導体コンポーネントの第１の部分上にわたる第１の超伝導体コンポーネントであり、第１の超伝導体コンポーネントは第１の超伝導体材料を含む、第１の超伝導体コンポーネントと、第１の超伝導体コンポーネント上の第２の超伝導体コンポーネントであり、第２の超伝導体コンポーネントは、第１の超伝導体材料と異なる第２の超伝導体材料を含む、第２の超伝導体コンポーネントと、半導体コンポーネントの第２の部分上にわたる不動態化層であり、不動態化層は第１の超伝導体材料の酸化物を含む、不動態化層と、を含む。
【０００９】
さらに、鉛コンポーネント（lead component）を含むワークピースをエッチングする方法が提供される。当該方法は、鉛コンポーネント上にマスクを形成するステップであり、マスクは鉛コンポーネントの露出領域を画定する、ステップと、露出領域をエッチャント組成物と接触させるステップと、を含む。エッチャント組成物は酢酸及びｐｒｏｐａｎ－２－ｏｌを含む。
【００１０】
この要約は、以下の詳細な説明でさらに記載される概念のうち選択されたものを簡素化された形式で紹介するために提供されている。この要約は、請求される対象事項の重要な特徴又は必須の特徴を識別することを意図したものではなく、請求される対象事項の範囲を限定するために使用されることを意図したものでもない。請求される対象事項は、本明細書に記載された欠点のいずれか又は全てを解決する実装にも限定されない。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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