JP7315667B2 - 量子コンピューティング・デバイスのフリップ・チップ・アセンブリ - Google Patents

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Description

本発明は、一般に、量子コンピューティング・デバイスのアセンブリのためのデバイス、製造方法および製造システムに関する。より詳細には、本発明は、量子コンピューティング・デバイスのフリップ・チップ・アセンブリのためのデバイス、方法およびシステムに関する。
以下では、語句の単語における「Ｑ」という接頭文字は、それが使用されている個所で明示的に区別されていない限り、量子コンピューティングの文脈における単語または語句を指していることを示す。
分子および亜原子粒子は、最も基本的なレベルで物質世界がどのように働くかを探求する物理学の一分野である、量子力学の法則に従う。このレベルでは、粒子は奇妙な振る舞い方をし、同時に複数の状態をとり、非常に離れた距離にある他の粒子と相互作用する。量子コンピューティングは、このような量子現象を利用して情報を処理する。
我々が現在使用しているコンピュータは、古典的コンピュータと呼ばれる（本明細書では「従来型」コンピュータまたは従来型ノード、または「ＣＮ」とも呼ぶ）。従来型コンピュータは、フォン・ノイマン・アーキテクチャと呼ばれるものにおいて、半導体材料および技術を使用して製造された従来型プロセッサと、半導体メモリと、磁気またはソリッド・ステート・ストレージ・デバイスを使用する。具体的には、従来型コンピュータにおけるプロセッサは、バイナリ・プロセッサであり、すなわち１と０とで表されたバイナリ・データで動作する。
量子プロセッサ（ｑプロセッサ）は、エンタングル・キュービット・デバイス（本明細書では簡潔に「キュービット」と呼ぶ）の奇妙な性質を使用して計算タスクを行う。量子力学が作用する特定の領域では、物質の粒子は、「オン」状態、「オフ」状態、および同時に「オン」と「オフ」の両方の状態など、複数の状態で存在することができる。半導体プロセッサを使用するバイナリ・コンピューティングは「オン」状態と「オフ」状態（バイナリ・コードの１と０とに相当する）のみの使用に限定されているが、量子プロセッサは、物質の上記の量子状態を利用して、データ・コンピューティングで使用可能な信号を出力する。
従来型コンピュータは、情報をビットで表して符号化する。各ビットは、１または０の値をとり得る。これらの１と０は、最終的にコンピュータ機能を駆動するオン／オフ・スイッチとして機能する。一方、量子コンピュータは、重ね合わせとエンタングルメントという量子物理学の２つの重要な原理に従って動作するキュービットに基づく。重ね合わせとは、各キュービットが同時に１と０の両方を表すことができることを意味する。エンタングルメントとは、重ね合わせ状態のキュービットが、非古典的な方式で互いに相関可能であることを意味する。すなわち、一方の状態（１か０かまたはその両方であるかを問わず）が他方の状態に依存し得ることと、２つのキュービットに関して確認可能な情報が、２つのキュービットがもつれ合っているときの方が個別に扱われるときよりも多いことを意味する。
これらの２つの原理を使用して、キュービットはより高度な情報プロセッサとして動作し、量子コンピュータが、従来型コンピュータを使用して解決することができない難しい問題を解くことができるようにするように機能することを可能にする。ＩＢＭ（Ｒ）は、超伝導キュービットを使用して量子プロセッサの構築とその動作可能性の実証に成功した（ＩＢＭは、インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションの米国およびその他の国における登録商標である）。
超伝導キュービットは、ジョセフソン接合を含む。ジョセフソン接合は、２つの薄膜超伝導金属層を非超伝導材料によって分離することによって形成される。例えば金属の温度を所定の極低温まで低下させることによって、超伝導層内の金属が超伝導になるようにすると、電子の対が一方の超伝導層から非超伝導層を通って他方の超伝導層にトンネルすることができる。キュービットでは、分散非線形インダクタとして機能するジョセフソン接合が、非線形マイクロ波発振器を形成する１つまたは複数の容量性素子と並列に電気的に結合される。発振器は、キュービット回路におけるインダクタンスの値とキャパシタンスとによって決まる共振／遷移周波数を有する。「キュービット」という用語に言及する場合、その使用箇所で明示的に区別されていない限り、ジョセフソン接合を採用する超伝導キュービット回路を指す。
キュービットによって処理される情報は、マイクロ波周波数の範囲におけるマイクロ波信号／光子の形態で搬送または送信される。マイクロ波信号は、捕捉され、処理され、解析されて、信号中で符号化されている量子情報を解読する。読み出し回路は、キュービットの量子状態を捕捉し、読み取り、測定するようにキュービットに結合された回路である。読み出し回路の出力が、計算を行うためにｑプロセッサによって使用可能な情報である。
超伝導キュービットは－｜０＞と｜１＞の２つの量子状態を有する。これらの２つの状態は、原子の２つのエネルギー状態、例えば、超伝導人工原子（超伝導キュービット）の基底（｜ｇ＞）と第１励起状態（｜ｅ＞）であり得る。他の例には、核スピンまたは電子スピンのスピンアップとスピンダウン、結晶欠陥の２つの位置、および量子ドットの２つの状態が含まれる。この系は量子性であるため、２つの状態の任意の組み合わせが可能であり、有効である。
キュービットを使用する量子コンピューティングが信頼性を有するためには、量子回路、例えばキュービット自体と、キュービットに付随する読み出し回路と、量子プロセッサの他の部分とが、有意な仕方で、エネルギーを注入または散逸させるなどによってキュービットのエネルギー状態を変更してはならず、またはキュービットの｜０＞状態と｜１＞状態との相対位相に影響を与えてはならない。量子情報で動作するあらゆる回路のこの動作上の制約により、そのような回路で使用される半導体構造および超伝導構造の製造の際には特別な考慮が必要となる。
現在利用可能な量子回路は、極低温、例えば約１０から１００ミリケルビン（ｍＫ）、または約４Ｋで超伝導になる材料を使用して形成される。量子回路に接続する外部回路は、通常、室温（約２７０から３００Ｋ）以上で動作する。したがって、外部回路とｑ回路との間の接続、例えば、ｑ回路への入力線またはｑ回路からの出力線、あるいはその両方は、外部回路の環境から熱的に分離されなければならない。
この熱的分離を設けるために、ｑ回路に接続する線は、一連の１つまたは複数の希釈冷凍器段階（本明細書では簡潔に「段階」と呼ぶ）を通る。希釈冷凍器は、構成要素が希釈冷凍器に導入される温度と比較して構成要素の温度を低下させるか、構成要素を所定の低下温度に維持するか、あるいはその両方を行う熱交換装置である。例えば、１つの希釈冷凍器段階が、ｑ回路への入力線の温度を低下させることができ、一連の希釈冷凍器段階のラインに沿った別の希釈冷凍器段階がｑ回路を収容することができる。
段階を通る線上の信号は、ノイズを含むことがある。このノイズは、マイクロ波周波数スペクトル内にある場合がある。本明細書に記載の理由により、マイクロ波周波数のノイズは、線と信号とがｑ回路を使用する量子コンピューティングに関係する場合には望ましくない。
フリップ・チップ・アセンブリは、電子デバイスのパッドに堆積させた金属はんだバンプによって電子デバイスを外部回路と相互接続する方法である。電子デバイス上のパッドは、外部回路の対応するパッドと位置合わせされる。
例示の実施形態は、量子デバイス・アセンブリのための現在利用可能な方法の特定の欠点を認識している。例えば、ほとんどの場合、現在利用可能な方法は、電子デバイス上のパッドが外部回路上の対応するパッドと確実に位置合わせされるようにする位置精度を実現しない。したがって、現在利用可能な方法は、量子デバイスから離れる方向に熱を有効に移動させない。
したがって、当技術分野では上述の問題に対処する必要がある。
第１の観点から見ると、本発明は、１組のビアを含むインターポーザ層と、上記インターポーザ層の第１の側に形成された誘電体層であって、上記１組のビアに通信可能に結合された１組の伝送線を含む上記誘電体層と、上記インターポーザ層の反対側に結合された複数のキュービット・チップであって、各キュービット・チップが、上記キュービット・チップの第１の側の複数のキュービット、および上記キュービット・チップの第２の側の複数の突起を含む、上記複数のキュービット・チップと、上記複数のキュービット・チップに熱的に結合されたヒート・シンクであって、上記複数のキュービット・チップの上記複数の突起に位置合わせされた複数の凹部を含む上記ヒート・シンクとを含む、量子デバイスを提供する。
他の観点から見ると、本発明は、１組のビアを含むインターポーザ層を形成することと、上記インターポーザ層の第１の側に形成される誘電体層を形成することであって、上記誘電体層が上記１組のビアに通信可能に結合された１組の伝送線を含む、上記誘電体層を形成することと、複数のキュービット・チップ上に複数の突起を形成することと、上記インターポーザ層の反対側に上記複数のキュービット・チップを結合することと、ヒート・シンクに複数の凹部を形成することと、上記複数の凹部が上記複数の突起と位置合わせされる、上記複数のキュービット・チップを上記ヒート・シンクに結合することとを含む方法を提供する。
他の観点から見ると、本発明は、回路製造システムであって、１組のビアを含むインターポーザ層を形成することと、上記１組のビアに通信可能に結合された１組の伝送線を含む誘電体層を上記インターポーザ層の第１の側に形成することと、複数のキュービット・チップ上に複数の突起を形成することと、上記インターポーザ層の反対側に上記複数のキュービット・チップを結合することと、ヒート・シンクに複数の凹部を形成することと、上記複数のキュービット・チップを上記ヒート・シンクに結合することであって、上記複数の凹部が上記複数の突起に位置合わせされる、前記結合することとを含む動作を行う回路製造システムを提供する。
例示の実施形態は、量子コンピューティング・デバイスと、その製造方法およびシステムを提供する。一実施形態のデバイスは、１組のビアを含むインターポーザ層を含む。一実施形態では、量子デバイスは、インターポーザ層の第１の側に形成された誘電体層を含み、誘電体層は上記１組のビアに通信可能に結合された１組の伝送線を含む。一実施形態では、量子デバイスは、インターポーザ層の反対側に結合された複数のキュービット・チップを含み、複数のキュービット・チップの各キュービット・チップは、キュービット・チップの第１の側の複数のキュービットと、キュービット・チップの第２の側の複数の突起とを含む。
一実施形態では、量子デバイスは、複数のキュービット・チップに熱的に結合されたヒート・シンクを含み、ヒート・シンクは複数のキュービット・チップの複数の突起と位置合わせされた複数の凹部を含む。一実施形態では、デバイスは、上記１組の伝送線に通信可能に結合された信号コネクタを含む。一実施形態では、複数の突起の形状は、複数の突起が複数の凹部と自己整合するように構成される。一実施形態では、デバイスは誘電体層に結合された第２のヒート・シンクを含む。一実施形態では、複数の突起はピラミッド形状を有する。
一実施形態では、デバイスは、複数のキュービット・チップ上の第１の組のパッドを含み、各パッドは対応するキュービットに接続される。一実施形態では、デバイスは、インターポーザ層上の第２の組のパッドを含み、第２の組のパッドはビア上に形成されている。
一実施形態では、デバイスは、第２の組のパッド上に配置された第１の層を含む。一実施形態では、デバイスは、第１の層上に配置された１組のはんだバンプを含み、１組のはんだバンプは、第１の組のパッドと第２の組のパッドとを接着するように構成される。一実施形態では、１組のはんだバンプは、インジウムと、スズと、ビスマスとを含む組から選択された少なくとも１つの要素からなる。一実施形態では、第２の層は、チタンと金とを含む組から選択された少なくとも１つの要素からなる。
一実施形態では、デバイスは、複数のキュービット・チップの複数の突起上に配置された第１の層を含む。一実施形態では、デバイスは、ヒート・シンクの複数の凹部に配置された第２の層を含む。一実施形態では、第１の層は、チタンと、銀と、銅と、プラチナと、金とを含む組から選択された少なくとも１つの要素からなる。一実施形態では、第２の層は、チタンと、銀と、銅と、プラチナと、金とを含む組から選択された少なくとも１つの要素からなる。
一実施形態は、デバイスを製造する製造方法を含む。一実施形態では、方法は、１組のビアを含むインターポーザ層を形成することを含む。一実施形態では、方法は、インターポーザ層の第１の側に形成される誘電体層を形成することを含み、誘電体層は、上記１組のビアに通信可能に結合された１組の伝送線を含む。一実施形態では、方法は、複数のキュービット・チップ上に複数の突起を形成することを含む。
一実施形態では、方法は、インターポーザ層の反対側に複数のキュービット・チップを結合することを含む。一実施形態では、方法は、ヒート・シンクに複数の凹部を形成することを含む。一実施形態では、方法は、ヒート・シンクに複数のキュービット・チップを結合することを含み、複数の凹部は複数の突起と位置合わせされる。
一実施形態では、方法は、１組の伝送線に信号コネクタを通信可能に結合することを含む。一実施形態では、方法は、インターポーザ層を薄くするために仮止め接着剤を使用して誘電体層上にハンドラを取り付けることと、上記１組のビアを反対側で露出させることとを含む。一実施形態では、方法は、複数のキュービット・チップをインターポーザ層に接着した後にインターポーザ層からハンドラを取り去ることを含む。
一実施形態では、方法は、複数のキュービット・チップ上に第１の組のパッドを堆積させることを含む。一実施形態では、方法は、インターポーザ層上に第２の組のパッドを堆積させることを含み、第２の組のパッドは上記ビア上に堆積される。一実施形態では、方法は、第２の組のパッド上に第１の層を堆積させることを含む。一実施形態では、方法は、第１の層上に１組のはんだバンプを堆積させることを含み、１組のはんだバンプは第１の組のパッドと第２の組のパッドとを接着するように構成される。
一実施形態では、方法は、複数のキュービット・チップの複数の突起上に第１の層を堆積させることを含む。一実施形態では、方法は、ヒート・シンクの複数の凹部に第２の層を堆積させることを含む。
一実施形態では、第１の層は、チタンと、銀と、銅と、プラチナと、金とを含む組から選択された少なくとも１つの要素からなる。一実施形態では、第２の層は、チタンと、銀と、銅と、プラチナと、金とを含む組から選択された少なくとも１つの要素からなる。一実施形態では、複数の突起の形状は、複数の突起が複数の凹部と自己整合するように構成される。
一実施形態は、デバイスを製造するための製造システムを含む。
本発明に特徴的と思われる新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に記載されている。しかし、本発明自体と、本発明の使用の好ましい態様と他の目的および利点は、例示の実施形態の以下の詳細な説明を添付図面と共に読んで参照すれば最もよくわかるであろう。
例示の実施形態を実装可能なデータ処理システムのネットワークのブロック図を示す図である。 例示の実施形態を実装可能なデータ処理システムのブロック図を示す図である。 例示の実施形態による例示のキュービット・チップのブロック図を示す図である。 例示の実施形態による例示のキュービット・チップ構造のブロック図を示す図である。 例示の実施形態による例示のヒート・シンク構造のブロック図を示す図である。 例示の実施形態による例示のヒート・シンク構造のブロック図を示す図である。 例示の実施形態による例示のヒート・シンク構造のブロック図を示す図である。 例示の実施形態による例示の構造のブロック図を示す図である。 例示の実施形態による例示の構造のブロック図を示す図である。 例示の実施形態による例示の構造のブロック図を示す図である。 例示の実施形態による例示の構造のブロック図を示す図である。 例示の実施形態による例示の構造のブロック図を示す図である。 例示の実施形態による例示の構造のブロック図を示す図である。 例示の実施形態による例示の構造のブロック図を示す図である。 例示の実施形態による例示の構造のブロック図を示す図である。 例示の実施形態による例示のフリップ・チップ構造のブロック図を示す図である。 例示の実施形態による例示のフリップ・チップ構造のブロック図を示す図である。 例示の実施形態による例示のフリップ・チップ構造のブロック図を示す図である。 例示の実施形態によるキュービット・チップ形成プロセスを示すフローチャートである。 例示の実施形態によるインターポーザ層形成プロセスのフローチャートを示す図である。 例示の実施形態によるキュービット・チップ形成プロセスのフローチャートを示す図である。
本発明について説明するために使用する例示の実施形態は、一般に量子デバイス・アセンブリの上述の必要に対処し、解決する。例示の実施形態は、上述の必要または問題に対処する量子デバイス・アセンブリの方法を提供する。
本明細書で周波数に関して行われるものとして説明する動作は、その周波数の信号に関して行われるものと解釈されるべきである。使用されている個所で明示的に区別されていない限り、「信号」と言う場合はすべて、マイクロ波信号を指す。
一実施形態は、量子コンピューティング・デバイスの構造を提供する。別の実施形態は、方法をソフトウェア・アプリケーションとして実装することができるような、量子コンピューティング・デバイスの製造方法を提供する。製造方法の実施形態を実装するアプリケーションは、リソグラフィ・システムまたは回路アセンブリ・システムなどの既存の製造システムと共に動作するように構成可能である。
説明を明確にするため、いかなる限定も暗黙的に示さず、例示の実施形態についていくつかの例示の構造を使用して説明する。当業者は本開示から、記載されている目的を達成するために、記載されている構造の多くの変更、改変および修正に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
また、図面および例示の実施形態では、例示のデバイス構成要素の簡略図を使用する。実際の製造または回路では、図示されていないかまたは本明細書に記載されていない追加の構造または構成要素、または図示されているものとは異なるが本明細書に記載の同様の機能のための構造または構成要素が、例示の実施形態の範囲から逸脱することなく存在し得る。
また、例示の実施形態について、単に例としてのみ、特定の実際の構成要素または仮想的な構成要素に関連して説明する。様々な例示の実施形態によって説明されているステップは、ハイブリッド減衰器における記載されている機能を提供することを目的とするかまたはそのために転用され得る様々な構成要素を使用して回路を製造するために改変することができ、そのような改変は例示の実施形態の範囲内で企図されている。
例示の実施形態について、単に例として、特定の種類の材料、電気特性、ステップ、数、周波数、回路、構成要素、および用途に関連して説明する。これらおよびその他の類似物のいかなる特定の表現物も、本発明を限定することを意図していない。これらおよびその他の類似物の任意の適切な表現物を、例示の実施形態の範囲内で選択することができる。
本開示における実施例は、説明を明確にするためにのみ使用されており、例示の実施形態に限定しない。本明細書に記載されているいかなる利点も例に過ぎず、例示の実施形態に限定することを意図していない。特定の例示の実施形態によって、追加の利点または異なる利点も実現可能である。また、特定の例示の実施形態は上記の利点の一部または全部を有することができ、あるいはいずれの利点も有しなくてもよい。
図面を参照し、特に図１および図２を参照すると、これらの図は、例示の実施形態を実装可能なデータ処理環境の例示の図である。図１および図２は例に過ぎず、異なる実施形態を実装可能な環境に関していかなる限定も主張または暗黙的に示すことを意図していない。特定の実装形態は、以下の説明に基づいて、図示されている環境に多くの修正を加えることができる。
図１に、例示の実施形態を実装可能なデータ処理システムのネットワークのブロック図を示す。データ処理環境１００は、例示の実施形態を実装可能なコンピュータのネットワークである。データ処理環境１００はネットワーク１０２を含む。ネットワーク１０２は、データ処理環境１００内で互いに接続されている様々なデバイスおよびコンピュータの間に通信リンクを設けるために使用される媒体である。ネットワーク１０２は、有線リンク、無線通信リンク、または光ファイバ・ケーブルなどの接続部を含み得る。
クライアントまたはサーバは、ネットワーク１０２に接続された特定のデータ処理システムの例示の役割に過ぎず、これらのデータ処理システムの他の構成または役割を排除することを意図していない。サーバ１０４およびサーバ１０６は、ストレージ・ユニット１０８と共にネットワーク１０２に結合する。データ処理環境１００内のいずれのコンピュータ上でもソフトウェア・アプリケーションが実行可能である。クライアント１１０、１１２および１１４もネットワーク１０２に結合される。サーバ１０４もしくは１０６、またはクライアント１１０、１１２もしくは１１４などのデータ処理システムがデータを含むことができ、ソフトウェア・アプリケーションまたはソフトウェア・ツールを実行させることができる。
デバイス１３２は、モバイル・コンピューティング・デバイスの一例である。例えば、デバイス１３２は、スマートフォン、タブレット・コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、据置形態またはポータブル形態のクライアント１１０、ウェアラブル・コンピューティング・デバイス、または任意のその他の適切なデバイスの形態をとり得る。図１において別のデータ処理システムで実行されるものとして記載されている任意のソフトウェア・アプリケーションを、デバイス１３２において同様に実行されるように構成することができる。図１における別のデータ処理システムで記憶または生成される任意のデータまたは情報を、同様にしてデバイス１３２において記憶または生成されるように構成することができる。
アプリケーション１０５は、本明細書に記載の実施形態を実装する。製造システム１０７は、量子デバイスを製造するための任意の適切なシステムである。アプリケーション１０５は、本明細書に記載の方式による量子デバイスのフリップ・チップ・アセンブリのための命令をシステム１０７に与える。
図２を参照すると、この図は例示の実施形態を実装可能なデータ処理システムのブロック図を示す。データ処理システム２００は、例示の実施形態のためにプロセスを実装するコンピュータ使用可能プログラム・コードまたは命令が配置され得る、図１のサーバ１０４および１０６、またはクライアント１１０、１１２および１１４などのコンピュータ、または別の種類のデバイスの一例である。
データ処理システム２００は、例示の実施形態のプロセスを実装するコンピュータ使用可能プログラム・コードまたは命令が配置され得る、図１のデータ処理システムなど、データ処理システムまたはその構成も表す。データ処理システム２００について、例としてのみコンピュータとして説明するが、これには限定されない。図１のデバイス１３２など、他のデバイスの形態の実装形態は、タッチ／接触インターフェースを追加するなどによりデータ処理システム２００に変更を加えることができ、本明細書に記載のデータ処理システム２００の動作および機能の概説から逸脱することなく、データ処理システム２００から特定の図示されている構成要素を省くこともできる。
図の例では、データ処理システム２００は、メモリ・コントローラ・ハブ（ＮＢ／ＭＣＨ）２０２と、入出力（Ｉ／Ｏ）コントローラ・ハブ（ＳＢ／ＩＣＨ）２０４とを採用する。処理ユニット２０６と、メイン・メモリ２０８と、グラフィクス・プロセッサ２１０とが、この図に示す例示の方式で結合されている。ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）アダプタ２１２、オーディオ・アダプタ２１６、キーボードおよびマウス・アダプタ２２０、モデム２２２、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２２４、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）およびその他のポート２３２、およびＰＣＩ／ＰＣＩｅデバイス２３４がバス２３８を介して結合されている。ハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）またはソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ）２２６およびＣＤ－ＲＯＭ２３０がバス２４０を介して結合されている。スーパーＩ／Ｏ（ＳＩＯ）デバイス２３６がバス２３８を介して結合され得る。
メイン・メモリ２０８、ＲＯＭ２２４、またはフラッシュ・メモリ（図示せず）などのメモリが、コンピュータ使用可能ストレージ・デバイスのいくつかの例である。ハード・ディスク・ドライブまたはソリッド・ステート・ドライブ２２６、ＣＤ－ＲＯＭ２３０、およびその他の同様に使用可能なデバイスが、コンピュータ使用可能記憶媒体を含むコンピュータ使用可能ストレージ・デバイスのいくつかの例である。
図１のアプリケーション１０５などのアプリケーションまたはプログラムの命令が、ハード・ディスク・ドライブ２２６上のコード２２６Ａの形態などでストレージ・デバイスに配置され、処理ユニット２０６による実行のためにメイン・メモリ２０８などの１つまたは複数のメモリのうちの少なくとも１つにロードされ得る。例示の実施形態のプロセスは、例えばメイン・メモリ２０８、読み取り専用メモリ２２４または１つまたは複数の周辺デバイスなどのメモリ内に配置可能なコンピュータ実装命令を使用して処理ユニット２０６によって実行され得る。
また、ある場合には、コード２２６Ａをリモート・システム２０１Ｂからネットワーク２０１Ａを介してダウンロードすることができ、同様のコード２０１Ｃがストレージ・デバイス２０１Ｄに記憶される。別の場合には、コード２２６Ａはリモート・システム２０１Ｂにネットワーク２０１Ａを介してダウンロードすることができ、ダウンロードされたコード２０１Ｃがストレージ・デバイス２０１Ｄに記憶される。
図１および図２のハードウェアは、実装形態に応じて変わり得る。他の内部ハードウェアまたは、フラッシュ・メモリ、同等の不揮発性メモリ、もしくは光ディスク・ドライブなどの周辺デバイスを、図１および図２に示すハードウェアに加えて、または代わりに使用することもできる。さらに、例示の実施形態のプロセスは、マルチプロセッサ・データ処理システムにも適用可能である。
図３を参照すると、この図は、例示の実施形態による例示のキュービット・チップのブロック図を示す。構造３００を本明細書に記載のように作製または加工するために、図１のアプリケーション１０５が製造システム１０７とやり取りする。
構造３００は、基板３０２を含む。基板３０２は、極低温範囲において高い熱伝導率（閾値を超える）を有する材料を含む。一実施形態では、基板３０２は、少なくとも１００の残留抵抗比（ＲＲＲ）と、閾値熱伝導レベルである、４ケルビンで１Ｗ（ｃｍ＊Ｋ）を超える熱伝導率とを示す材料を使用して形成される。ＲＲＲは、室温と０Ｋとにおける材料の抵抗の比である。実際には０Ｋに達することはできないため、４Ｋにおける近似値が使用される。例えば、基板３０２は、７７Ｋから０．０１Ｋの温度範囲での動作のために、サファイア、シリコン、石英、ガリウムヒ素、石英ガラス、アモルファス・シリコン、またはダイヤモンドを使用して形成することができる。基板材料のこれらの例は、限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、基板を形成するのに適した多くの他の材料に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
構造３００は、少なくとも１つのパッド３０４と少なくとも１つの接合部３０６も含む。一実施形態は、図１の製造システム１０７などの製造システムに、チップ３００の裏面に形成物３１０を作製させる。例えば、ミリング(ｍｉｌｌｉｎｇ)装置３０８を、基板３０２の一部を除去して形成物３１０を作製するように構成することができる。別の例として、ディープ反応性イオン・エッチングを使用して形成物３１０を作製することができる。一実施形態では、形成物３１０は三角形の断面を備える。一実施形態では、形成物３１０は複数の突起を含む。一実施形態では、ミリング装置３０６は、ダイヤモンド・ミリング・ビットを備えたマイクロミリング装置またはレーザ・ミルである。ミリング装置のこれらの例は限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、キュービット・チップの裏面に形成物を作製するのに適した多くの他のミリング装置に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。また、当業者は本開示から、キュービット・チップの裏面に形成物を作製するのに適する多くの他の装置および方法に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
一実施形態では、基板３０２は１組のキュービット・チップを含むウエハ基板の一部である。一実施形態では、１組のキュービット・チップの各キュービット・チップは少なくとも１つのパッドと少なくとも１つの接合部とを含む。一実施形態では、各キュービット・チップは、複数のキュービットを含む。一実施形態は、製造システム１０７などの製造システムに、ウエハ基板の裏面に形成物３１０を作製させる。例えば、ミリング・デバイス３０８が、ウエハ基板から材料を除去してウエハ基板の裏面に形成物３１０を作製することができる。別の例として、ディープ反応性イオン・エッチングまたは異方性化学エッチングを使用してウエハ基板の裏面に形成物３１０を作製することができる。
図４を参照すると、この図は、例示の実施形態による例示のキュービット・チップ構造のブロック図を示す。本明細書に記載のように構造４００を作製または加工するために、図１のアプリケーション１０５が製造システム１０７とやり取りする。
一実施形態は、製造システムに、材料４０６を堆積させ、それによって第１の層４１０を形成する。第１の層４１０は、極低温範囲において高い熱伝導率（閾値を超える）を有する材料４０６を含む。一実施形態では、第１の層４１０は、少なくとも１００のＲＲＲと、熱伝導率の閾値レベルである４ケルビンで１Ｗ／（ｃｍ＊Ｋ）を超える熱伝導率とを示す材料を使用して形成される。例えば、第１の層４１０は、７７Ｋから０．０１Ｋの温度範囲での動作のために金、銀、銅、チタン、またはプラチナを使用して形成することができる。層材料のこれらの例は、限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、第１の層を形成するのに適した多くの他の材料に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
一実施形態では、第１の層４１０は構造４００の裏面に堆積させる。例えば、第１の層４１０は、形成物４０４上の粒子４０８の薄膜堆積物とすることができる。一実施形態では、第１の層４１０は、１０ｎｍと１０００ｎｍを含めて約１０ｎｍから１０００ｎｍまでの範囲の厚さを備える。堆積方法のこの例は限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、第１の層を形成するのに適した多くの他の方法およびプロセスに想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
図５を参照すると、この図は、例示の実施形態による例示のヒート・シンク構造のブロック図を示す。本明細書に記載のように構造５００を作製または加工するために、図１のアプリケーション１０５が、製造システム１０７とやり取りする。
構造５００は、ヒート・シンク５０２を含む。ヒート・シンク５０２は、極低温範囲において高い熱伝導率（閾値を超える）を有する材料を含む。一実施形態では、ヒート・シンク５０２は少なくとも１００のＲＲＲと、熱伝導率の閾値レベルである、４ケルビンで１Ｗ／（ｃｍ＊Ｋ）を超える熱伝導率とを示す材料を使用して形成される。例えば、ヒート・シンク５０２は、７７Ｋから０．０１Ｋの温度範囲での動作のために、金、銀、銅、またはアルミニウムを使用して形成することができる。ヒート・シンク材料のこれらの例は限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、ヒート・シンクの形成に適した多くの他の材料に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
一実施形態は、図１の製造システム１０７などの製造システムに、ヒート・シンク５０２の表面に形成物５０６を作製させる。例えば、ミリング装置５０４を、ヒート・シンク５０２の一部を除去して形成物５０６を作製するように構成することができる。別の例として、エッチングを使用して形成物５０６を作製することができる。一実施形態では、形成物５０６は三角形の切り欠きを含む。一実施形態では、形成物５０６は複数の凹部を含む。一実施形態では、ミリング装置５０４は、ダイヤモンド・ミリング・ビットを備えたマイクロミリング装置またはレーザ・ミルである。ミリング装置のこれらの例は、限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、ヒート・シンク上に形成物を作製するのに適した多くの他のミリング装置に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。また、当業者は本開示から、ヒート・シンク上に形成物を作製するのに適した多くの他の装置および方法に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
図６を参照すると、この図は例示の実施形態による例示のヒート・シンク構造のブロック図を示す。本明細書に記載のように構造６００を作製または加工するために、図１のアプリケーション１０５が製造システム１０７とやり取りする。
一実施形態は、製造システムに、材料６０６を堆積させ、それによって第１の層６１０を形成する。第１の層６１０は、極低温範囲において高い熱伝導率（閾値を上回る）を有する材料６０６を含む。一実施形態では、第１の層６１０は、少なくとも１００のＲＲＲと、熱伝導率の閾値レベルである、４ケルビンで１Ｗ／（ｃｍ＊Ｋ）より高い熱伝導率とを示す材料を使用して形成される。例えば、第１の層６１０は、７７Ｋから０．０１Ｋの温度範囲での動作のために、金、銀、銅、チタン、またはプラチナを使用して形成することができる。層材料のこれらの例は、限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、第１の層を形成するのに適した多くの他の材料に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
一実施形態では、第１の層６１０は、構造６００のヒート・シンク６０２上に堆積させる。例えば、第１の層６１０は、形成物６０４上の粒子６０８の薄膜堆積物とすることができる。一実施形態では、第１の層６１０は、１０ｎｍと１０００ｎｍとを含めて約１０ｎｍから１０００ｎｍまでの範囲の厚さを備える。堆積方法のこの例は、限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、第１の層を形成するのに適する多くの他の方法およびプロセスに想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
図７を参照すると、この図は、例示の実施形態による例示のヒート・シンク構造のブロック図を示す。本明細書に記載のように構造７００を作製または加工するために、図１のアプリケーション１０５が製造システム１０７とやり取りする。
一実施形態は、製造システムに、１組のキュービット・チップ７０４、７０６、７０８をヒート・シンク７０２に結合させる。一実施形態では、キュービット・チップ７０４、７０６、７０８は、図４のキュービット・チップ構造４００と類似している。一実施形態では、ヒート・シンク７０２は、図６のヒート・シンク６０２と類似している。キュービット・チップ７０４、７０６、７０８は形成物７１０を含む。ヒート・シンク７０２は形成物７１２を含む。一実施形態では、形成物７１２は、形成物７１０に対して相補的な形状に対応する。例えば、形成物７１２は、形成物７１０の複数の突起を受け入れるように構成された複数の凹部を含む。一実施形態では、形成物７１０は、結合時に、対応するキュービット・チップと形成物７１２の対応する結合個所とが自己整合するように構成される。例えば、製造システムは形成物７１０を形成物７１２において圧着することができる。
図８を参照すると、この図は例示の実施形態による例示の構造のブロック図を示す。本明細書に記載のように構造８００を製作または加工するために、図１のアプリケーション１０５が製造システム１０７とやり取りする。
構造８００は、基板８０２を含む。基板８０２は、極低温範囲において高い熱伝導率（閾値を上回る）を有する材料を含む。一実施形態では、基板８０２は、少なくとも１００のＲＲＲと、熱伝導率の閾値レベルである、４ケルビンで１Ｗ／（ｃｍ＊Ｋ）より高い熱伝導率とを示す材料を使用して形成される。例えば、基板８０２は、７７Ｋから０．０１Ｋの温度範囲での動作のために、サファイア、シリコン、石英、ガリウムヒ素、石英ガラス、アモルファス・シリコン、またはダイヤモンドを使用して形成することができる。基板材料のこれらの例は限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、基板を形成するのに適した多くの他の材料に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
一実施形態は、図１の製造システム１０７などの製造システムに、基板８０２上に形成物８０６を作製させる。例えば、ミリング装置８０４を、基板８０２の一部を除去して形成物８０６を作製するように構成することができる。別の例として、ディープ反応性イオン・エッチングを使用して形成物８０６を作製することができる。一実施形態では、形成物８０６は複数の凹部を含む。例えば、形成物８０６は、基板８０２内に複数の矩形トレンチを含み得る。一実施形態では、ミリング装置８０４は、ダイヤモンド・ミリング・ビットを備えたマイクロミリング装置またはレーザ・ミルである。ミリング装置のこれらの例は限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、基板に形成物を作製するのに適する多くの他のミリング装置に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。また、当業者は本開示から、基板に形成物を作製するのに適する多くの他の装置および方法に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
図９を参照すると、この図は例示の実施形態による例示の構造のブロック図を示す。本明細書に記載のように構造９００を作製または加工するために、図１のアプリケーション１０５が製造システム１０７とやり取りする。
一実施形態は、製造システムに、材料を堆積させ、それによって複数のビア９０６を形成する。例えば、複数のビア９０６は、７７Ｋから０．０１Ｋの温度範囲での動作のために、タングステン、インジウム、銅またはスズを使用して形成することができる。層材料のこれらの例は限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、複数のビアを形成するのに適した多くの他の材料に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
一実施形態では、複数のビア９０６は、基板９０２内の形成物９０４の凹部に堆積させる。例えば、複数のビア９０６は、電気めっきまたは射出成形はんだ（ＩＭＳ）によって形成することができる。堆積方法のこの例は、限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、複数のビアを形成するのに適した多くの他の方法およびプロセスに想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
図１０を参照すると、この図は例示の実施形態による例示の構造のブロック図を示す。本明細書に記載のように構造１０００を作製または加工するために、図１のアプリケーション１０５が製造システム１０７とやり取りする。
一実施形態は、製造システムに、材料を堆積させ、それによって第２の層１００６を形成する。第２の層１００６は、誘電材料の積層を含む。層材料の上記の例は、限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、第２の層を形成するのに適した多くの他の材料に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
一実施形態では、第２の層１００６は基板（インターポーザ層）１００２上に堆積させる。例えば、第２の層１００６は、スピン・コーティングによって形成することができる。堆積方法のこの例は、限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、第２の層を形成するのに適した多くの他の方法およびプロセスに想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。１組の伝送線１００８が複数のビア１００４に接続する。一実施形態では、この１組の伝送線１００８は銅を使用して形成される。一実施形態では、この１組の伝送線は、信号接続点を設けるために露出される。
図１１を参照すると、この図は例示の実施形態による例示の構造のブロック図を示す。本明細書に記載のように構造１１００を作製または加工するために、図１のアプリケーション１０５が製造システム１０７とやり取りする。
一実施形態は、製造システムに、第２の層１１０４に第３の層（ハンドラ）１１０８を結合させる。一実施形態では、第３の層１１０８はガラスまたはシリコンを使用して形成される。層材料のこれらの例は限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、第３の層を形成するのに適した多くの他の材料に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
一実施形態では、接着層１１１０によって第２の層１１０４にハンドラ（第３の層）１１０８が接着される。一実施形態では、接着層１１１０は仮止め接着剤である。接着方法のこの例は、限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、第２の層に第３の層を接着するのに適した多くの他の方法および材料に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
図１２を参照すると、この図は例示の実施形態による例示の構造のブロック図を示す。本明細書に記載のように構造１２００を作製または加工するために、図１のアプリケーション１０５が製造システム１０７とやり取りする。
構造１２００は基板１２０２を含む。基板１２０２は、極低温範囲において高い熱伝導率（閾値を上回る）を有する材料を含む。一実施形態では、基板１２０２は少なくとも１００のＲＲＲと、熱伝導率の閾値レベルである、４ケルビンで１Ｗ／（ｃｍ＊Ｋ）より高い熱伝導率とを示す材料を使用して形成される。例えば、基板１２０２は、７７Ｋから０．０１Ｋの温度範囲での動作のために、サファイア、シリコン、石英、ガリウムヒ素、石英ガラス、アモルファス・シリコン、またはダイヤモンドを使用して形成することができる。基板材料のこれらの例は限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、基板の形成に適した多くの他の材料に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
一実施形態は、図１の製造システム１０７などの製造システムに、基板１２０２の厚さを薄くさせる。例えば、ミリング装置１２０８を、基板１２０２の一部を除去するように構成することができる。別の例として、ディープ反応性イオン・エッチングを使用して基板１２０２の一部を除去することができる。一実施形態では、ミリング装置は、１組のビア１２１０を露出させるように基板１２０２の一部を除去する。例えば、ミリング装置１２０８を、５パーセント以内など、基板１２０８の表面が上記１組のビア１２１０の表面と実質的に面一になるまで基板１２０８の厚さを薄くするように構成することができる。一実施形態では、ミリング装置１２０８は、ダイヤモンド・ミリング・ビットを備えたマイクロミリング装置またはレーザ・ミルである。別の例として、化学機械研磨法を使用して研磨１２０２することができる。ミリング装置のこれらの例は限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、基板の厚さを薄くするのに適した多くの他のミリング装置に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。また、当業者は本開示から、基板の厚さを薄くするのに適した多くの他の装置および方法に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
図１３を参照すると、この図は例示の実施形態による例示の構造のブロック図を示す。本明細書に記載のように構造１３００を作製または加工するために、図１のアプリケーション１０５が、製造システム１０７とやり取りする。
一実施形態は、製造システムに、材料１３０６を堆積させ、それによって１組のパッド１３１０と１組の共振器１３１２とを形成する。一実施形態では、材料１３０６は、粒子１３０８の薄膜堆積物である。例えば、１組のビア１３０４に１組のパッド１３１０を堆積させることができる。別の例として、基板１３０２上に１組の共振器１３１２を堆積させることができる。
図１４を参照すると、この図は、例示の実施形態による例示の構造のブロック図を示す。本明細書に記載のように構造１４００を作製または加工するために、図１のアプリケーション１０５が製造システム１０７とやり取りする。
一実施形態は、製造システムに、材料１４０４を堆積させ、それによって１組のパッド１４０２上に第１の層１４０８を形成する。一実施形態では、第１の層１４０８は、７７Ｋから０．０１Ｋの温度範囲での動作のために、チタン、パラジウム、金、銀、銅、またはプラチナのうちの少なくとも１つを使用して形成される。第１の層材料のこれらの例は、限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、第１の層を形成するのに適した多くの他の材料に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
一実施形態では、第１の層１４０８は上記１組のパッド１４０２上に堆積させる。例えば、第１の層１４０８は、粒子１４０６の薄膜堆積物である。別の例として、第１の層１４０８は、スパッタリングによって堆積させる。さらに別の例として、第１の層１４０８は、アンダー・バンプ・メタラジ（ＵＢＭ）によって堆積させる。堆積方法のこれらの例は、限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、第１の層を形成するのに適した多くの他の方法およびプロセスに想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
図１５を参照すると、この図は、例示の実施形態による例示の構造のブロック図を示す。本明細書に記載のように構造１５００を作製または加工するために、図１のアプリケーション１０５が、製造システム１０７とやり取りする。
一実施形態は、製造システムに、材料１５０４を堆積させ、それによって第１の層１５０２上に第２の層１５０８を形成する。一実施形態では、第２の層１５０８は１組のはんだバンプである。一実施形態では、第２の層１５０８は、７７Ｋから０．０１Ｋの温度範囲での動作のために、インジウム、スズ、およびビスマスを使用して形成される。一実施形態では、第２の層１５０８はインジウム・バンプである。第２の層材料のこの例は、限定的であることを意図していない。当業者は、本開示から、第２の層を形成するのに適した多くの他の材料に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
一実施形態では、第２の層１５０８は、第１の層１５０２上に堆積させる。例えば、第２の層１５０８は、粒子１５０６のＩＭＳ堆積物である。堆積方法のこの例は、限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、第２の層を形成するのに適した他の多くの方法およびプロセスに想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態の範囲内で企図されている。
図１６を参照すると、この図は例示の実施形態による例示のフリップ・チップ構造のブロック図を示す。本明細書に記載のように構造１６００を作製または加工するために、図１のアプリケーション１０５が製造システム１０７とやり取りする。
一実施形態は、製造システムに、インターポーザ層１６０２に複数のキュービット・チップを結合させる。一実施形態では、キュービット・チップ１６０８は、図４のキュービット・チップ構造４００と類似している。一実施形態では、ヒート・シンク１６１０は図６のヒート・シンク６０２と類似している。一実施形態では、第２の層１６０４は図１０の第２の層１００６と類似している。一実施形態では、第３の層１６０６は図１１の第３の層１１０８と類似している。一実施形態では、製造システムは、１組のインジウム・バンプ１６１２において、キュービット・チップの１組のパッドをインターポーザ層１６０２の１組のパッドに圧着する。
図１７を参照すると、この図は例示の実施形態による例示のフリップ・チップ構造のブロック図を示す。本明細書に記載のように構造１７００を作製または加工するために、図１のアプリケーション１０５が製造システム１０７とやり取りする。
一実施形態は、製造システムに、第２の層１７０４から第３の層を切り離させる。一実施形態では、第３の層と第２の層１７０４を接着する接着材料を、第２の層１７０４の表面から洗浄して除去する。一実施形態では、１組の共振器１７１２が対応する１組の接合部１７１４と位置合わせされる。
図１８を参照すると、この図は、例示の実施形態による例示のフリップ・チップ構造のブロック図を示す。本明細書に記載のように構造１８００を作製または加工するために、図１のアプリケーション１０５が製造システム１０７とやり取りする。
一実施形態は、製造システムに、ヒート・シンク１８０６と信号コネクタ１８０８とを構造１８００に結合させる。ヒート・シンク１８０６は、極低温範囲において高い熱伝導率（閾値を上回る）を有する材料を含む。一実施形態では、ヒート・シンク１８０６は、少なくとも１００のＲＲＲと、熱伝導率の閾値レベルである、４ケルビンで１Ｗ／（ｃｍ＊Ｋ）より高い熱伝導率とを示す材料を使用して形成される。例えば、ヒート・シンク１８０６は、７７Ｋから０．０１Ｋの温度範囲での動作のために、金、銀、銅、またはアルミニウムを使用して形成することができる。ヒート・シンク材料のこれらの例は、限定的であることを意図していない。当業者は本開示から、ヒート・シンクを形成するのに適した他の多くの材料に想到することができるであろうし、それらは例示の実施形態内で企図されている。
一実施形態では、ヒート・シンク１８０６は信号コネクタ１８０８と第２の層１８０４との間に配置される。一実施形態では、信号コネクタ１８０８は、１組の締め具１８１２によってヒート・シンク１８１０に結合される。信号コネクタ１８０８は、ピン１８１６において１組の伝送線１８１４に接続する。信号コネクタ１８０８は、信号処理のために伝送線１８１４から外部回路にキュービット信号を転送するように構成される。
図１９を参照すると、この図は、例示の実施形態によるキュービット・チップ形成プロセスのフローチャートを示す。プロセス１９００は、図３、図４、図５、図６および図７に関して説明したように、ヒート・シンクとキュービット・チップにおいて形成物を作製するように図１のアプリケーション１０５で実装することができる。
アプリケーションは、製造システムに、ヒート・シンクにおいて形成物をエッチングさせる（ブロック１９０２）。一実施形態では、アプリケーションは製造システムに、ヒート・シンク内に複数の凹部を形成させる。アプリケーションは製造システムに、ヒート・シンク上に第１の層を堆積させる（ブロック１９０４）。一実施形態では、アプリケーションは製造システムに、複数の凹部上に第１の層を堆積させる。アプリケーションは製造システムに、キュービット・チップにおいて形成物をエッチングさせる（ブロック１９０６）。一実施形態では、アプリケーションは、製造システムに、複数のキュービット・チップ上に複数の突起を形成させる。アプリケーションは製造システムに、キュービット・チップ上に第２の層を堆積させる（ブロック１９０８）。一実施形態では、アプリケーションは、製造システムに、複数の突起上に第２の層を堆積させる。アプリケーションは製造システムに、キュービット・チップとヒート・シンクとを結合させる（ブロック１９１０）。一実施形態では、アプリケーションは製造システムに、複数のキュービット・チップをヒート・シンクに結合させる。その後、アプリケーションはプロセス１９００を終了する。
図２０を参照すると、この図は、例示の実施形態によるインターポーザ層形成プロセスのフローチャートを示す。プロセス２０００は、図８、図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４および図１５に関連して説明したようにヒート・シンクとキュービット・チップとに形成物を作製するように、図１のアプリケーション１０５で実装可能である。
アプリケーションは製造システムに、基板（インターポーザ層）において形成物をエッチングさせる（ブロック２００２）。一実施形態では、アプリケーションは製造システムに、基板に複数の凹部を形成させる。アプリケーションは製造システムに、基板において形成物を充填させる（ブロック２００４）。一実施形態では、アプリケーションは製造システムに、基板内の複数の凹部を充填させる。アプリケーションは製造システムに、誘電体層における伝送線を充填された形成物に接続させる（ブロック２００６）。アプリケーションは製造システムに、誘電体層にハンドラ（第３の層）を結合（取り付け）させる（ブロック２００８）。アプリケーションは製造システムに、充填された形成物を露出させるように基板をエッチングさせる（ブロック２０１０）。アプリケーションは製造システムに、基板上に１組の共振器を形成させる（ブロック２０１２）。アプリケーションは製造システムに、充填された形成物上に１組のパッドを形成させる（ブロック２０１４）。アプリケーションは製造システムに、上記１組の共振器上に第１の層を堆積させる（ブロック２０１６）。アプリケーションは製造システムに、上記１組の共振器上に第２の層を堆積させる（ブロック２０１８）。その後、アプリケーションはプロセス２０００を終了する。
図２１を参照すると、この図は例示の実施形態によるキュービット・チップ形成プロセスのフローチャートを示す。プロセス２１００は、図１６、図１７および図１８に関連して説明したようにヒート・シンクとキュービット・チップとに形成物を作製するように、図１のアプリケーション１０５で実装可能である。
アプリケーションは製造システムに、基板パッケージとキュービット・チップ・パッケージとの間の電気接続を形成させる（ブロック２１０２）。アプリケーションは製造システムに、誘電体層からハンドラを取り外させる（ブロック２１０４）。アプリケーションは製造システムに誘電体層から接着剤を洗浄除去させる（ブロック２１０６）。アプリケーションは製造システムに、基板パッケージにヒート・シンクを取り付けさせる（ブロック２０１８）。アプリケーションは製造システムに、信号コネクタと基板パッケージとの間の電気接続を形成させる（ブロック２１１０）。その後、アプリケーションはプロセス２１００を終了する。
本明細書では本発明の様々な実施形態について関連する図面を参照しながら説明している。本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態も考案することができる。以下の説明および図面では、要素間の様々な接続および位置関係（例えば、上、下、隣接など）が記載されているが、当業者は、本明細書に記載の位置関係の多くは、向きが変更されても記載されている機能が維持される場合、向きには依存しないことがわかるであろう。これらの接続または位置関係あるいはその両方は、特に明記されていない限り、直接的または間接的とすることができ、本発明はこの点に関して限定的であることが意図されていない。したがって、実体の結合は、直接結合または間接結合を指す場合があり、実体間の位置関係は、直接的位置関係または間接的位置関係であり得る。間接的位置関係の一例として、本明細書で層「Ａ」を層「Ｂ」の上に形成すると言う場合、層「Ａ」と層「Ｂ」の関連する特性および機能が介在層によって実質的に変更されない限り、層「Ａ」と層「Ｂ」との間に１つまたは複数の介在層（例えば層「Ｃ」）がある状況を含む。
特許請求の範囲および本明細書の解釈のために以下の定義および略語を使用するものとする。本明細書で使用する「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有している（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含有している（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」、または「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」という用語またはこれらの任意のその他の変形は、非排他的包含を含むものと意図されている。例えば、列挙されている要素を含む組成物、混合物、プロセス、方法、物、または装置は、必ずしもそれらの要素のみには限定されず、明示的に記載されていないかまたはそのような組成物、混合物、プロセス、方法、物または装置に固有の他の要素を含み得る。
さらに、本明細書では「例示の」という用語を使用して、「例、事例または例示となる」ことを意味する。「例示の」として本明細書に記載されているいずれの実施形態または設計も、必ずしも他の実施形態または設計よりも好ましいかまたは有利であるものと解釈されるべきではない。「少なくとも１つの」および「１つまたは複数の」という用語は、１以上の任意の整数、すなわち１、２、３、４などを含むものと理解される。「複数の」という用語は、２以上の任意の整数、すなわち、２、３、４、５などを含むものと理解される。「接続」という用語は、間接的な「接続」と直接的な「接続」とを含み得る。
本明細書で「一実施形態」、「ある実施形態」、「例示の実施形態」などと言う場合、それは、記載されているその実施形態が、特定の特徴、構造または特性を含み得るが、すべての実施形態がその特定の特徴、構造または特性を備えていてもいなくてもよいことを示している。また、そのような語句は必ずしも同じ実施形態を指していない。さらに、ある実施形態に関連して特定の特徴、構造または特性が記載されている場合、明示的に記載されているか否かを問わず、そのような特徴、構造または特性を他の実施形態に関連して備えることも当業者の知識の範囲内にあるものと認められる。
「約」、「実質的に」、「ほぼ」という用語およびこれらの変形は、本願の出願の時点で利用可能な装置に基づく特定の数量の測定に付随する程度の誤差を含むことが意図されている。例えば、「約」は、記載されている値の±８％または５％、または２％の範囲を含み得る。
例示のために本発明の様々な実施形態に関する説明を示したが、網羅的であること、または本開示に記載の実施形態に限定することを意図したものではない。記載されている実施形態の範囲および思想から逸脱することなく、当業者には多くの変更および変形が明らかであろう。本明細書で使用されている用語は、実施形態の原理、実際の適用、または市場にある技術に優る技術的改良を最もよく説明するため、または当業者が本明細書に記載の実施形態を理解することができるようにするために選択されている。

Claims (18)

  1. 量子デバイスであって、
    １組のビアを含むインターポーザ層と、
    前記インターポーザ層の第１の側に形成された誘電体層であって、前記１組のビアに通信可能に結合された１組の伝送線を含む、前記誘電体層と、
    前記インターポーザ層の反対側に結合された複数のキュービット・チップであって、各キュービット・チップが、
    前記キュービット・チップの第１の側の複数のキュービット、および
    前記キュービット・チップの第２の側の複数の突起を含む、前記複数のキュービット・チップと、
    前記複数のキュービット・チップに熱的に結合された第１のヒート・シンクであって、前記複数のキュービット・チップの前記複数の突起に位置合わせされた複数の凹部を含む、前記第１のヒート・シンクと、
    前記１組の伝送線に通信可能に結合された信号コネクタと、
    前記誘電体層に結合された第２のヒート・シンクを含み、
    前記第２のヒート・シンクは、前記信号コネクタと前記誘電体層との間に配置され、
    前記信号コネクタは、１組の締め具によって前記第１のヒート・シンクに結合されている、量子デバイス。
  2. 前記複数の突起の形状は、前記複数の突起が前記複数の凹部と自己整合するように構成されている、請求項１に記載の量子デバイス。
  3. 前記複数の突起はピラミッド形状を有する、請求項１ないし２のいずれかに記載の量子デバイス。
  4. 各パッドが対応するキュービットに接続された、前記複数のキュービット・チップ上の第１の組のパッドと、
    前記インターポーザ層上の第２の組のパッドであって、前記ビアに形成された、前記第２の組のパッドとをさらに含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の量子デバイス。
  5. 前記第２の組のパッド上に配置された第１の層と、
    前記第１の層上に配置され、前記第１の組のパッドと前記第２の組のパッドとを接着するように構成された１組のはんだバンプとをさらに含む、請求項４に記載の量子デバイス。
  6. 前記１組のはんだバンプは、インジウムと、スズと、ビスマスとを含む組から選択された少なくとも１つの要素からなる、請求項５に記載の量子デバイス。
  7. 前記複数のキュービット・チップの前記複数の突起上に配置された第１の層と、
    前記第１のヒート・シンクの前記複数の凹部に配置された第２の層とをさらに含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の量子デバイス。
  8. 前記第１の層は、チタンと、銀と、銅と、プラチナと、金とを含む組から選択された少なくとも１つの要素からなる、請求項７に記載の量子デバイス。
  9. 前記第２の層は、チタンと、銀と、銅と、プラチナと、金とを含む組から選択された少なくとも１つの要素からなる、請求項７または８に記載の量子デバイス。
  10. 方法であって、
    １組のビアを含むインターポーザ層を形成することと、
    前記インターポーザ層の第１の側に形成される誘電体層を形成することであって、前記誘電体層が前記１組のビアに通信可能に結合された１組の伝送線を含む、前記誘電体層を形成することと、
    複数のキュービット・チップ上に複数の突起を形成することと、
    前記インターポーザ層の反対側に前記複数のキュービット・チップを結合することと、
    第１のヒート・シンクに複数の凹部を形成することと、
    前記複数の凹部が前記複数の突起と位置合わせさるように、前記複数のキュービット・チップを前記第１のヒート・シンクに結合することと、
    前記誘電体層に第２のヒート・シンクを結合することと、
    前記１組の伝送線に信号コネクタを通信可能に結合し、前記第２のヒート・シンクを前記信号コネクタと前記誘電体層との間に配置することと、
    １組の締め具によって前記信号コネクタを前記第１のヒート・シンクに結合することを含む、方法。
  11. 前記複数の突起の形状は、前記複数の突起が前記複数の凹部と自己整合するように構成される、請求項１０に記載の方法。
  12. 接着剤を使用して前記誘電体層にハンドラを取り付けることと、
    前記インターポーザ層の反対側において前記１組のビアを露出させるように前記インターポーザ層の厚さを薄くすることとをさらに含む、請求項１０または１１に記載の方法。
  13. 前記複数のキュービット・チップを前記インターポーザ層に結合した後で、前記インターポーザ層から前記ハンドラを取り去ることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記複数のキュービット・チップ上に第１の組のパッドを堆積させることと、
    前記インターポーザ層上に第２の組のパッドを堆積させることであって、前記第２の組のパッドがビア上に堆積される、前記第２の組のパッドを堆積させることとをさらに含む、請求項１０ないし１３のいずれかに記載の方法。
  15. 前記第２の組のパッド上に第１の層を堆積させることと、
    前記第１の層上に１組のはんだバンプを堆積させることであって、前記１組のはんだバンプは前記第１の組のパッドと前記第２の組のパッドとを接着するように構成される、前記１組のはんだバンプを堆積させることとをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記複数のキュービット・チップの前記複数の突起上に第１の層を堆積させることと、
    前記第１のヒート・シンクの前記複数の凹部に第２の層を堆積させることとをさらに含む、請求項１０ないし１５のいずれかに記載の方法。
  17. 前記第１の層は、チタンと、銀と、銅と、プラチナと、金とを含む組から選択された少なくとも１つの要素からなる、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記第２の層は、チタンと、銀と、銅と、プラチナと、金とを含む組から選択された少なくとも１つの要素からなる、請求項１６または１７に記載の方法。
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