imec bringt High-NA-EUV auf den Quantenchip
Das belgische Halbleiterforschungszentrum imec hat nach eigenen Angaben erstmals einen Quantenpunkt-Qubit-Baustein mit High-NA-EUV-Lithografie hergestellt. Das geht aus einer Pressemitteilung des Forschungszentrums vom 19. Mai hervor. Vorgestellt wird der Baustein diese Woche auf der ITF World. High-NA-EUV gilt als wichtige Technologie für kommende Logik- und Speicherchips. imec zeigt damit, dass diese Präzision auch bei Quantenpunkt-Qubits auf Siliziumbasis genutzt werden kann.
Qubit-Strukturen auf knapp 6 Nanometer gebracht
Mit dem Demonstrator bringt imec modernste Lithografie in eine Quantenarchitektur auf Siliziumbasis. In den Silizium-Quantenpunkt-Spin-Qubits trägt der Spin-Zustand eines einzelnen Elektrons die Quanteninformation. Die eigentliche Fertigungsleistung liegt in den Gate-Strukturen: Plunger-Gates steuern die einzelnen Quantenpunkte, Barriere-Gates regeln die Kopplung zwischen benachbarten Punkten. Zwischen diesen Strukturen erreicht imec Abstände von knapp 6 Nanometern. Akkumulations- und Einschluss-Gates helfen dabei, die aktiven Bereiche des Qubit-Arrays elektrisch zu definieren und zu begrenzen.
Kristiaan De Greve, imec Fellow und Programmdirektor für Quantencomputing, sagte: „High-NA-EUV ermöglicht die präzise Strukturierung von Silizium-Quantum-Dot-Qubits. Da die Kopplungsstärke zwischen benachbarten Quantum Dots exponentiell mit dem Abstand zwischen ihnen zunimmt, müssen wir Lücken von wenigen Nanometern zwischen den Steuerelektroden der Quantum Dots zuverlässig strukturieren. Dies ist eine echte technische Meisterleistung, die wir unseren Integrations- und Strukturierungsteams sowie der herausragenden High-NA-EUV-Technologie von ASML zu verdanken haben.“
Silizium-Qubits sollen den Sprung in 300-mm-Prozesse schaffen
Für nutzbare Quantencomputer müssen Qubits in großer Zahl auf Chips integriert und präzise kontrolliert werden. Anwendungen wie die Entwicklung neuer Medikamente oder die Simulation physikalischer Prozesse verlangen eine Architektur, die sich skalieren lässt. Mit dem High-NA-EUV-gefertigten Baustein zeigt imec nun einen Weg, Silizium-Quantenpunkt-Spin-Qubits näher an industrielle Chipprozesse und 300-mm-Fertigungsanlagen heranzuführen.
Der neue Baustein knüpft an frühere imec-Ergebnisse zu geringem Ladungsrauschen und stabilem Qubit-Betrieb an. Nun geht es um den nächsten Fertigungssprung: weg vom einzelnen Labormuster, hin zu reproduzierbaren Quantenbits auf industriellen Anlagen. High-NA-EUV ist dabei besonders relevant, weil die Technologie auch für künftige Logik- und Speicherchips unterhalb von 2 Nanometern vorgesehen ist. Damit bekommt ein Werkzeug der modernsten Chipfertigung auch bei Quantenhardware strategisches Gewicht.
Sofie Beyne, Projektleiterin und Ingenieurin für Quantenintegration bei imec, erklärte: „Wir können auf jahrzehntelange Innovationen im Halbleiterbereich zurückgreifen und das gesamte Ökosystem der Silizium-Skalierung nutzen, um Quantenbausteine über Laborversuche hinaus zu groß angelegten, industriell herstellbaren Systemen zu entwickeln. Hier haben Quantenbits auf Siliziumbasis einen klaren Vorteil.“
