超导量子芯片及制备方法，以及超导量子计算机与流程

本发明涉及量子，具体而言，涉及一种超导量子芯片及制备方法，以及超导量子计算机。

背景技术：

1、倒装芯片(flip-chip)是实现可扩展多比特超导量子处理器的必要技术。目前的主流flip-chip工艺均基于铟(in)柱工艺，即：通过将厚in镀层制备为柱状结构后，通过压接方式键合于另一超导量子芯片之上，构成flip-chip结构。此主流方式中，in柱同时起到机械支撑和电学导通作用。但in质地柔软，易出现压接倾斜，导致良率降低。

2、因此，在相关技术中，制备的倒装芯片存在压接倾斜，导致良率低的问题。

3、针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种超导量子芯片及制备方法，以及超导量子计算机，以至少解决在相关技术中，制备的倒装芯片存在压接倾斜，导致良率低的技术问题。

2、根据本发明实施例的一个方面，提供了一种超导量子芯片，包括：第一芯片，第二芯片，以及在所述第一芯片和所述第二芯片之间依次制备的刚性支撑体和压接体，所述刚性支撑体和所述压接体形成所述第一芯片和所述第二芯片之间的机械连接和电连接。

3、可选地，所述刚性支撑体包括：刚性柱，以及制备于所述刚性柱上的超导薄膜。

4、可选地，所述刚性柱的材料为以下至少之一：硅氧化物，氮化硅。

5、可选地，所述超导薄膜的材料为以下至少之一：氮化钛，钽，铝。

6、可选地，所述刚性支撑体的一端制备于所述第一芯片上，所述压接体制备于所述刚性支撑体的另一端。

7、可选地，所述压接体制备于所述第二芯片上。

8、可选地，所述压接体通过压接的方式将所述第一芯片键合于所述第二芯片上。

9、可选地，所述压接体的材料为铟。

10、根据本发明的另一方面，提供了一种超导量子器件，包括：芯片本体，制备于所述芯片本体上的刚性支撑体,以及制备于所述刚性支撑体上的压接体，所述刚性支撑体和所述压接体形成所述超导量子器件的所述芯片本体和另一超导量子器件的芯片本体之间的机械连接和电连接。

11、可选地，所述刚性支撑体包括：刚性柱，以及制备于所述刚性柱上的超导薄膜。

12、根据本发明的还一方面，提供了一种超导量子芯片的制备方法，包括：在第一芯片上制备初始衬底；在所述初始衬底上制备刚性支撑体；在所述刚性支撑体上制备压接体；通过所述压接体将所述第一芯片压接于第二芯片上，其中，所述刚性支撑体和所述压接体形成所述第一芯片和所述第二芯片之间的机械连接和电连接。

13、可选地，所述在所述初始衬底上制备刚性支撑体，包括：在所述初始衬底上制备刚性柱；在所述刚性柱上制备超导薄膜，得到在所述衬底上制备的刚性支撑体。

14、可选地，通过以下方式至少之一，在所述初始衬底上制备刚性柱：在所述初始衬底上制备刚性介质层，通过光刻-刻蚀工艺在所述刚性介质层上制备所述刚性柱；采用刚性介质在所述初始衬底上直接刻蚀出所述刚性柱。

15、根据本发明的再一方面，提供了一种超导量子计算机，包括：上述任一项所述的超导量子芯片。

16、在本发明实施例中，通过在第一芯片和第二芯片之间依次制备刚性支撑体和压接体,该刚性支撑体和压接体形成第一芯片和第二芯片之间的机械连接和电连接。由于刚体支撑体的硬度较高，具有良好的机械性能，能够稳定好第一芯片和第二芯片之间的间距，避免第一芯片与第二芯片之间压接导致的倾斜问题，实现在保证电连接的基础上，机械连接更为稳定，精确，提高基于倒装工艺制备的超导量子芯片的良率。

技术特征：

1.一种超导量子芯片，其特征在于，包括：第一芯片，第二芯片，以及在所述第一芯片和所述第二芯片之间依次制备的刚性支撑体和压接体，所述刚性支撑体和所述压接体形成所述第一芯片和所述第二芯片之间的机械连接和电连接。

2.根据权利要求1所述的超导量子芯片，其特征在于，所述刚性支撑体包括：刚性柱，以及制备于所述刚性柱上的超导薄膜。

3.根据权利要求2所述的超导量子芯片，其特征在于，所述刚性柱的材料为以下至少之一：硅氧化物，氮化硅。

4.根据权利要求2所述的超导量子芯片，其特征在于，所述超导薄膜的材料为以下至少之一：氮化钛，钽，铝。

5.根据权利要求1所述的超导量子芯片，其特征在于，所述刚性支撑体的一端制备于所述第一芯片上，所述压接体制备于所述刚性支撑体的另一端。

6.根据权利要求1所述的超导量子芯片，其特征在于，所述压接体制备于所述第二芯片上。

7.根据权利要求1所述的超导量子芯片，其特征在于，所述压接体通过压接的方式将所述第一芯片键合于所述第二芯片上。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的超导量子芯片，其特征在于，所述压接体的材料为铟。

9.一种超导量子器件，其特征在于，包括：芯片本体，制备于所述芯片本体上的刚性支撑体,以及制备于所述刚性支撑体上的压接体，所述刚性支撑体和所述压接体形成所述超导量子器件的所述芯片本体和另一超导量子器件的芯片本体之间的机械连接和电连接。

10.根据权利要求9所述的超导量子器件，其特征在于，所述刚性支撑体包括：刚性柱，以及制备于所述刚性柱上的超导薄膜。

11.一种超导量子芯片的制备方法，其特征在于，包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述在所述初始衬底上制备刚性支撑体，包括：

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，通过以下方式至少之一，在所述初始衬底上制备刚性柱：

14.一种超导量子计算机，其特征在于，包括：权利要求1至8中任一项所述的超导量子芯片。

技术总结
本发明公开了一种超导量子芯片及制备方法，以及超导量子计算机。其中，上述方案涉及量子技术领域，该超导量子芯片包括：第一芯片，第二芯片，以及在第一芯片和第二芯片之间依次制备的刚性支撑体和压接体，刚性支撑体和压接体形成第一芯片和第二芯片之间的机械连接和电连接。本发明解决了在相关技术中，制备的倒装芯片存在压接倾斜，导致良率低的技术问题。

技术研发人员：邓昊,李之升
受保护的技术使用者：阿里巴巴达摩院（杭州）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13