[发明专利]一种超导量子芯片的三维封装结构及封装方法

说明书

本发明公开了一种超导量子芯片的三维封装结构及封装方法。所述三维封装结构包括：量子芯片、控制电路芯片、第一连接部和第二连接部；所述量子芯片的第一面面向所述控制电路芯片的第一面并且通过超导材料与所述控制电路芯片的第一面键合；所述第一连接部支撑于所述量子芯片的第一面和所述控制电路芯片的第一面之间，在所述键合的过程中，所述第一连接部于键合压力方向上的尺寸保持不变；以及，所述量子芯片的第一面和所述控制电路芯片的第一面中的任一者与所述第一连接部的一端固定连接，另一者与所述第二连接部的一端固定连接，并且所述第一连接部还与第二连接部配合形成嵌合结构。本发明提供的超导量子芯片的三维封装结构，能够精确控制量子芯片与控制电路芯片的间距，且键合强度高。

技术领域

本发明属于超导量子芯片封装技术领域，具体涉及一种超导量子芯片的三维封装结构及封装方法。

背景技术

随着量子计算的应用逐渐加深，更多比特的量子芯片受到关注，二维芯片已不能满足比特阵列与控制线排布的需求，三维封装则可以突破二维空间的限制，将量子比特与控制电路分别放置在两芯片，利用倒装焊把对应的焊接点焊接起来形成通路，实现超导量子芯片的高密度集成，促进量子计算技术快速发展。此过程中需要精确控制两芯片的间距，并且需要较高的键合强度。

现有技术中，一般在底部芯片上刻蚀形成硅柱凸点，之后将项部芯片和底部芯片键合于一起，并通过硅柱凸点控制两芯片的间距。此种方法具有一定的缺陷，一个缺点是其只能在硅衬底上实现，使用上具有局限性；另一个缺点是在使用干法刻蚀形成硅柱凸点的过程中会对硅衬底本身造成损伤，影响芯片性能。

因此，如何提供一种既能够精确控制芯片间距、同时又不对芯片自身性能造成影响的三维封装结构及封装方法，是一个急需解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种超导量子芯片的三维封装结构及封装方法，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种超导量子芯片的三维封装结构，其包括：量子芯片、控制电路芯片、第一连接部和第二连接部；

所述量子芯片的第一面面向所述控制电路芯片的第一面并且通过超导材料与所述控制电路芯片的第一面键合；

所述第一连接部支撑于所述量子芯片的第一面和所述控制电路芯片的第一面之间，在所述键合的过程中，所述第一连接部于键合压力方向上的尺寸保持不变；

以及，所述量子芯片的第一面和所述控制电路芯片的第一面中的任一者与所述第一连接部的一端固定连接，另一者与所述第二连接部的一端固定连接，并且所述第一连接部还与第二连接部配合形成嵌合结构。

本发明实施例还提供了一种超导量子芯片的三维封装方法，其包括：

在量子芯片的第一面和控制电路芯片的第一面中的任一者上制作第一连接部，另一者上制作第二连接部；

使所述量子芯片的第一面与所述控制电路芯片的第一面相对，并使每一第一连接部与相应的一个第二连接部对应设置；

在所述量子芯片与所述控制电路芯片之间施加压力，使所述量子芯片与控制电路芯片通过超导材料键合，并使所述第一连接部支撑于所述量子芯片的第一面和所述控制电路芯片的第一面之间，且使每一第一连接部还与相应的一个第二连接部配合形成嵌合结构；

在所述键合的过程中，所述第一连接部于所述压力方向上的尺寸保持不变。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：