[发明专利]一种超导量子计算芯片的集成封装结构和方法

权利要求书

1.一种超导量子计算芯片的集成封装结构，包括超导量子计算芯片，其特征在于，还包括与所述超导量子计算芯片封装在一起的倒装封装芯片，其中，

所述超导量子计算芯片的绝缘衬底上具有多个相互耦合的超导量子比特，以及与所述超导量子比特相连，用于对超导量子比特进行操控和读出的第一通讯线路；

所述倒装封装芯片具有多个超导谐振腔，所述超导谐振腔与超导量子比特及第一通讯线路相对应，对每个所述超导量子比特和第一通讯线路进行电磁屏蔽。

2.根据权利要求1所述的集成封装结构，其特征在于，

每个超导量子比特与一组第一通讯线路相连，每组第一通讯线路包括量子比特操控微波输入线路、量子比特操控直流输入线路和量子比特状态读出线路；

所述超导谐振腔与所述超导量子比特、量子比特操控微波输入线路、量子比特操控直流输入线路和量子比特状态读出线路一一对应，分别对所述超导量子比特、量子比特操控微波输入线路、量子比特操控直流输入线路和量子比特状态读出线路进行电磁屏蔽。

3.根据权利要求1或2所述的集成封装结构，其特征在于，

所述倒装封装芯片具有多个穿硅通孔TSV，所述TSV中设置有金属互联柱，所述金属互联柱的一端与所述第一通讯线路相连，另一端与第二通讯线路相连，所述第二通讯线路位于所述倒装封装芯片的外表面。

4.根据权利要求3所述的集成封装结构，其特征在于，

所述金属互联柱通过金属键合的方式与所述第一通讯线路相连。

5.根据权利要求1或2所述的集成封装结构，其特征在于，

所述超导谐振腔的截止频率大于等于10GHz。

6.一种超导量子计算芯片的集成封装方法，包括：

分别制备超导量子计算芯片和具有多个超导谐振腔的倒装封装芯片；

将所述超导量子计算芯片和倒装封装芯片封装在一起，其中，所述倒装封装芯片中的超导谐振腔与超导量子计算芯片中的超导量子比特及用于对超导量子比特进行操控和读出的第一通讯线路相对应，所述超导谐振腔对每个所述量子比特和第一通讯线路进行电磁屏蔽。

7.根据权利要求6所述的集成封装方法，其特征在于，所述制备所述倒装封装芯片的步骤包括：

在衬底上制备穿硅通孔TSV；

在衬底的一面上制备超导谐振腔；

在衬底的另一面制备有用于和外界电路连接的第二通讯线路，所述第二通讯线路包括共面波导和引线盘。

8.根据权利要求7所述的集成封装方法，其特征在于，所述衬底为表面生长了氮化硅的硅衬底，所述在衬底的一面上制备超导谐振腔包括：

用光刻胶制作掩模图形，利用等离子体刻蚀去掉没有光刻胶保护的氮化硅，使用深硅刻蚀工艺形成谐振腔；

在所述谐振腔的表面蒸镀一层超导薄膜，形成超导谐振腔。

9.根据权利要求7所述的集成封装方法，其特征在于，

在所述制备超导量子计算芯片的步骤中，在所述超导量子计算芯片上设置用于金属键合的金属触点；

在所述制备倒装封装芯片的步骤中，在所述TSV中制作互联金属柱；

在所述将所述超导量子计算芯片和倒装封装芯片封装在一起的步骤中，通过金属键合的方式，将所述金属触点和互联金属柱连接在一起。

10.根据权利要求6～9中任意一项所述的集成封装方法，其特征在于，

所述超导量子计算芯片上，每个超导量子比特与一组第一通讯线路相连，每组第一通讯线路包括量子比特操控微波输入线路、量子比特操控直流输入线路和量子比特状态读出线路；

所述超导谐振腔与所述超导量子比特、量子比特操控微波输入线路、量子比特操控直流输入线路和量子比特状态读出线路一一对应，分别对所述超导量子比特、量子比特操控微波输入线路、量子比特操控直流输入线路和量子比特状态读出线路进行电磁屏蔽。