冷焊接倒装芯片互连结构的制作方法

1.本发明总体上涉及量子计算装置。


背景技术：

2.在下文中，除非在使用时明确区分，否则词语或短语中的“q”前缀指示在量子计算上下文中对该词语或短语的引用。
3.分子和亚原子粒子遵循量子力学定律，量子力学是探索物理世界如何在最基本的水平工作的物理学分支。在这个水平，粒子以奇怪的方式表现，同时呈现多于一个状态，并且与非常远的其他粒子相互作用。量子计算利用这些量子现象来处理信息。
4.我们今天使用的计算机被称为经典计算机(在此也被称为“常规”计算机或常规节点，或“cn”)。在所谓的von neumann架构中，常规计算机使用利用半导体材料和技术制造的常规处理器、半导体存储器、以及磁性或固态存储装置。具体地，常规计算机中的处理器为二进制处理器，即对由包括1和0的字符串表示的二进制数据进行操作。
5.量子处理器(q处理器)使用纠缠的量子位装置(在此紧凑地称为“量子位”、多个“量子位”)的奇数本质来执行计算任务。在量子力学运行的具体领域中，物质的粒子可以以多种状态存在——诸如“开”状态、“关”状态、或同时“开”和“关”状态两者。在使用半导体处理器的二进制计算被限制为仅使用开和关状态(在二进制代码中相当于1和0)的情况下，量子处理器利用物质的这些量子状态来输出在数据计算中可用的信号。
6.常规计算机以位编码信息。每个位可以取1或0的值。这些1和0由最终驱动计算机功能的开/关开关在物理上实现。另一方面，量子计算机是基于量子位的，量子位根据量子物理学的以下两个关键原理进行操作：叠加和纠缠。重叠意味着每个量子位可以同时表示1和0两者。纠缠意味着叠加中的量子位能够以非经典的方式彼此相关；即，一个量子位的状态(无论它是1还是0还是两者)可以取决于另一个量子位的状态，并且存在当这两个量子位纠缠时比当这两个量子位被单独处理时可以关于这两个量子位确认的信息更多。
7.使用这两种原理，量子位作为更复杂的信息处理器操作，使量子计算机能够以允许它们解决难以使用常规计算机处理的困难问题的方式起作用。ibm已经成功地构建并且证明了使用超导量子位的量子处理器的可操作性(ibm是国际商业机器公司在美国和其他国家的注册商标。)
8.超导量子位包括约瑟夫逊结。约瑟夫逊结是通过用由非超导材料(或通过超导材料的几何收缩)将两个薄膜超导金属层分离而形成的。当使超导层中的金属变得超导时——例如通过将金属的温度降低到特定的低温温度——电子对可以从一个超导层穿过非超导层隧穿到另一超导层。在量子位中，约瑟夫逊结(其作为无耗散非线性电感器起作用)与一个或多个电容性装置并联地电耦合，从而形成非线性微波振荡器。该振荡器具有由量子位电路中的电感和电容的值确定的共振/转变频率。除非在使用时明确区分，否则任何对术语“量子位”的引用都是对采用约瑟夫逊结的超导量子位电路的引用。
9.在超导状态下，材料首先对电流的通过不提供电阻。当电阻下降到零时，电流可在
材料内部循环而没有任何能量耗散。其次，材料表现出迈斯纳效应，即只要它们足够弱，外部磁场就不会穿透超导体，而是保留在其表面。当材料不再展现这些特性中的一个或两个时，材料被称为不再是超导的。
10.超导材料的临界温度是材料开始表现出超导特性的温度。超导材料对电流的流动展现出非常低的或零电阻率。临界场是对于给定温度材料在其下保持超导的最高磁场。
11.超导体一般被分类为两种类型之一。i型超导体在临界场展现出单一转变。当达到临界场时，i型超导体从非超导状态转变到超导状态。ii型超导体包括两个临界场和两个转变。在下临界场处或以下，ii型超导体展现出超导状态。在上临界场之上，ii型超导体没有展现出超导性质。在上临界场和下临界场之间，ii型超导体展现出混合状态。在混合状态下，ii型超导体展现出不完全的迈斯纳效应，即在特定位置的量化包中的外部磁场穿透超导体材料。
12.迈斯纳效应是由于在超导体材料的表面处产生持续电流导致的。持续电流是不需要外部电源的永久电流。持续电流产生相反的磁场，以在整个超导体材料体中抵消外部磁场。在超导状态下，由于零电阻性质，持续电流不随时间衰减。
13.由量子位处理的信息以微波频率范围内的微波信号/光子的形式被携带或传输。微波信号被捕获、处理和分析，以解译其中编码的量子信息。读出电路是与量子位耦合以捕获、读取和测量该量子位的量子状态的电路。读出电路的输出是可由q处理器用来执行计算的信息。
14.超导量子位具有两个计算状态——|0>和|1>。这两个状态可以是原子的两个能量状态，例如超导人工原子(超导量子位)的基态(|g>)和第一激发状态(|e>)。其他示例包括核或电子自旋的自旋向上和自旋向下、晶体缺陷的两个位置、以及量子点的两个状态。因为该系统具有量子本质，所以这两个计算状态的任何(标准化的)线性组合被允许并且是有效的。
15.为了使用量子位的量子计算可靠，量子电路(例如量子位本身、与量子位相关联的读出电路、以及量子处理器的其他部分)必须不以任何显著的方式改变量子位的能量状态(诸如通过注入或耗散能量)或影响量子位的|0>与|1>状态之间的相对相位。对以量子信息操作的任何电路的这种操作约束使得制造在这种电路中使用的半导体和超导结构的特殊考虑成为必要。
16.目前可获得的量子电路是使用在低温(例如，低于10k)变得超导的材料形成的。连接到量子电路的外部电路通常在室温(大约270
‑
300k)或更高温度操作。外部电路与q电路之间的连接(例如，到q电路的输入线路或来自q电路的输出线路，或两者)因此必须与外部电路的环境热隔离。
17.为了提供这种热隔离，连接至q电路的线路穿过一系列的一个或多个稀释冰箱级(在此紧凑地称为“级”、多个“级”)。稀释冰箱是热交换装置，该热交换装置导致与将部件引入稀释冰箱中的温度相比该部件的温度降低、将该部件维持在指定的降低的温度、或两者。例如，稀释冰箱级可以降低到q电路的输入线路的温度，并且在一系列稀释冰箱级中沿着线路向下的另一个稀释冰箱级可以容纳q电路。
18.穿过级的线路上的信号可能包含噪声。这种噪声可以在微波频谱中。出于在此描述的原因，当线路和信号涉及使用q电路的量子计算时，微波频率噪声是不期望的。
19.倒装芯片组装是通过沉积到电子装置的焊盘上的金属焊料凸块将电子装置与外部电路互连的方法。电子装置上的焊盘与外部电路上的匹配焊盘对准。
20.本发明认识到用于量子装置组装的目前可用的方法的某些缺点。例如，在目前可用的方法中，将焊料膏沉积到接触焊盘上，并且然后加热整个电路组件以产生焊料膏的熔融状态。电路组件的加热可能损害约瑟夫逊结并且使电路的性能降级。例如，在目前可用的方法中，金属沉积物趋于氧化，从而影响连接的机械和电学性质。金属沉积物的去氧化可能损害量子位。例如，用于去除表面氧化物的化学品和方法可以是破坏性的并且甚至完全破坏约瑟夫逊结。另外，目前可用的方法由于在制造工艺期间衬底的翘曲而无法有效地产生良好的电连接。
21.本发明认识到，用于形成电连接的焊料在量子装置组装和冷却期间可能变形。塑性变形是在施加的力下材料的形状的不可逆变化。称为蠕变的塑性变形取决于焊料在组装期间被暴露于应力的时间和温度。本发明认识到焊料材料的温度和变形量之间存在直接关系。即，焊料材料的温度越高，焊料在施加的应力下变形越多。
22.本发明进一步认识到在量子装置组装期间焊料的变形影响所期望的电连接，焊料蠕变改变倒装芯片上的焊盘之间的间隙高度，焊料蠕变改变量子位与地与中介件上的信号之间的距离，并且由于任何衬底(诸如量子位芯片、中介件或有机封装)上的信号、地和量子位之间的焊料蠕变而发生性能降级。间隙高度被设计成产生期望的电容。由于焊料蠕变引起的间隙高度的波动影响电容值和电连接的性能。


技术实现要素：

23.本发明的实施例提供了一种量子计算装置。该装置包括：在衬底上形成的第一组突出部；在量子位芯片上形成的第二组突出部；以及在中介件上形成的一组凸块，所述凸块由在室温范围具有高于阈值延展性的材料形成，其中，该组凸块中的第一子组被配置为冷焊接至第一组突出部，并且该组凸块中的第二子组被配置为冷焊接至第二组突出部。
24.第一组突出部可以具有选自包括金和铂的组的至少一个成员。第二组突出物可以具有选自包括金和铂的组的至少一个成员。
25.该组凸块可以具有选自包括铟、锡、铅和铋的组的至少一个成员。第一组突出部可以具有圆锥形状。第二组突出部可以具有金字塔形状。
26.该组凸块可以包括在低温温度范围内展现出超导性的材料。第一组突出部中的多个突出部可以被配置成冷焊接至该组凸块中的一个凸块。
27.在本发明的实施例中，一种方法包括：在衬底上形成第一组突出部；在量子位芯片上形成第二组突出部；形成在中介件上形成的一组凸块，该组凸块由在室温范围具有高于阈值延展性的材料形成；以及将该组凸块中的子组冷焊接至第一组突出部，并且将该组凸块中的第二子组冷焊接至第二组突出部。
附图说明
28.现在将参考附图仅以举例的方式描述本发明的实施例，其中：
29.图1是数据处理系统的网络的框图；
30.图2是本发明的实施例的框图；
31.图3是本发明的实施例的框图；
32.图4是根据说明性实施例的示例配置的框图；
33.图5是本发明的实施例的框图；
34.图6是本发明的实施例的框图；
35.图7是本发明的实施例的框图；
36.图8是本发明的实施例的框图；并且，
37.图9是根据本发明的实施例的过程的流程图。
具体实施方式
38.在此描述的本发明的实施例总体上着手解决和解决量子装置组装中的上述需要。
39.在本文中被描述为关于一个频率或多个频率发生的操作应当被解释为关于该一个频率或多个频率的信号发生。除非在使用时明确区分，否则对“信号”的所有引用是对微波信号的引用。
40.本发明的一个实施例提供了一种量子计算装置的配置。本发明的另一个实施例提供了用于装置的制造方法，使得该方法可以被实现为软件应用。实施制造方法的应用可以被配置为结合现有制造系统——诸如光刻系统或电路组装系统——操作。
41.为了描述的清楚，并且不暗示对其的任何限制，使用一些示例配置来描述本发明的实施例。根据本公开，本领域的普通技术人员将能够想到用于实现所描述目的的所描述配置的许多更改、适配和修改，并且这些更改、适配和修改被构想在本发明的范围内。
42.此外，在图中使用示例组装部件的简化图。在实际制造或电路中，在不脱离本发明的范围的情况下，可以存在未在此示出或描述的附加结构或部件，或不同于所示出的那些但用于如在此所描述的类似功能的结构或部件。
43.此外，仅作为示例关于特定的实际或假设部件来描述本发明的实施例。所描述的步骤可以被适配为使用各种部件来制造电路，这些部件可以被有目的化或者重新目的化以提供所描述的功能，并且这样的适配被构想在本发明的范围内。
44.仅作为示例关于某些类型的材料、电学性质、步骤、数量、频率、电路、部件和应用来描述本发明的实施例。这些和其他类似人工制品的任何特定表现不旨在限制本发明。可以在本发明的范围内选择这些和其他类似人工制品的任何合适的表现。
45.本公开中的示例仅用于描述的清楚性，而不限制本发明。在此列出的任何优点仅是示例并且不旨在限制本发明。可以实现附加的或不同的优点。此外，本发明的具体实施例可以具有以上列出的优点中的一些、全部或没有以上列出的优点。
46.图1是可以在其中实现本发明的实施例的数据处理环境100的图。图1仅是示例并且不旨在断言或暗示关于其中可以实现本发明的不同实施例的环境的任何限制。具体实现方式可以基于以下描述对所描绘的环境做出许多修改。
47.数据处理环境100是其中可以实现说明性实施例的计算机网络。数据处理环境100包括网络102。网络102是用于在数据处理环境100内连接在一起的各种装置和计算机之间提供通信链路的介质。网络102可以包括连接，诸如有线、无线通信链路或光纤线缆。
48.客户端或服务器仅是连接到网络102的某些数据处理系统的示例角色，并且不旨在排除这些数据处理系统的其他配置或角色。服务器104和服务器106与存储单元108一起
耦合到网络102。软件应用可以在数据处理环境100中的任何计算机上执行。客户端110、112和114也耦合到网络102。诸如服务器104或106或者客户端110、112或114之类的数据处理系统可以包含数据并且可以具有在其上执行的软件应用或软件工具。
49.装置132是移动计算装置的示例。例如，装置132可以采取智能电话、平板计算机、膝上型计算机、固定或便携式形式的客户端110、可穿戴计算装置或任何其他合适的装置的形式。被描述为在图1中的另一数据处理系统中执行的任何软件应用可以被配置成以类似方式在装置132中执行。在图1中的另一数据处理系统中存储或产生的任何数据或信息可以被配置成以类似方式在装置132中存储或产生。
50.应用105实现本文描述的本发明的实施例。制造系统107是用于制造量子装置的任何合适的系统。应用105以在此描述的方式向系统107提供用于量子装置的倒装芯片组装的指令。
51.图1中的硬件可以取决于实现方式而变化。除了图1中所描绘的硬件之外或代替图1中所描绘的硬件，还可以使用其他内部硬件或外围装置，诸如闪存、等效非易失性存储器或光盘驱动器等。此外，本发明的实施例的处理可以应用于多处理器数据处理系统。
52.图2是示例配置200的框图。应用105与制造系统107交互以产生或操纵如本文所述的配置200。
53.配置200包括衬底202。衬底202包括穿过衬底202设置的凹部202a。衬底202包括在低温温度范围(约77k至0.01k)中具有预定热导率(高于阈值)的材料。衬底202是使用展现出至少100的残余电阻比(rrr)和在4开尔文处大于1w/(cm*k)(热导率的阈值水平)的热导率的材料形成的。rrr是材料在室温和0k的电阻率之比。因为在实践中不能达到0k，所以使用在4k处的近似。例如，衬底202可以是用于在低温温度范围内操作的有机衬底或陶瓷衬底。衬底材料的这个示例不旨在是限制性的。根据本公开，本领域的普通技术人员将能够想到适于形成衬底的许多其他材料，并且这些材料被构想在本发明的范围内。
54.本发明的实施例使制造系统107在衬底202的表面上产生一组突出部208。例如，本发明的实施例可以使制造系统沉积材料206，从而形成该组突出部208。在本发明的实施例中，制造系统107包括引线接合器以沉积材料206并形成突出部208。例如，引线接合器可以在形成球接合部的第一半之后向上拉以沉积突出部的其余部分。
55.在本发明的实施例中，突出部208是柱。在本发明的另一实施例中，突出部208是圆锥或金字塔。例如，突出部208可以具有近似三角形、圆柱形、圆形或矩形的横截面。
56.在本发明的实施例中，突出部208包括在室温范围(270至300k)具有预定延展性(高于阈值)的材料204。在本发明的实施例中，突出部208是使用在室温范围展现出至少20％的断裂伸长率(延展性的阈值水平)的材料形成的。断裂伸长率是在拉伸试验中材料断裂后增加的长度和初始长度之间的比率。例如，突出部208可以使用金、铂、或涂覆有金的超导材料来形成。在实施例中，突出部208是使用对由氧引起的材料的表面的氧化、化学降级有抵抗力的材料形成的。衬底材料、沉积装置、突出部形状及突出部材料的这些示例并不旨在是限制性的。根据本公开，本领域的普通技术人员将能够想到适合于形成衬底和突出部的许多其他形状、材料和沉积装置，并且这些形状、材料和沉积装置被构想在本发明的范围内。
57.图3是示例配置300的框图。应用105与制造系统107交互以产生或操纵如本文所述
的配置300。
58.配置300包括衬底302、中介件306和量子位芯片310。衬底302是图2中的衬底202的示例。本发明的实施例使制造系统107在中介件306上沉积材料，从而形成一组凸块308。例如，本发明的实施例可以使制造系统107在中介件306上焊接该组凸块308。作为另一个示例，该组凸块308可以通过电镀、蒸镀、球安装、膏印刷、喷射或注塑模制焊接(ims)来形成。
59.在本发明的实施方式中，该组凸块308包括在室温范围具有预定延展性(高于阈值)的材料。在本发明的实施例中，该组凸块308是使用在室温范围展现出至少20％的断裂伸长率的材料形成的。例如，该组凸块308是使用铟、锡、铅、铋及其任意组合中的至少一个来形成的。
60.本发明的实施例使制造系统将量子位芯片310耦合到中介件306。在本发明的实施例中，制造系统107将量子位芯片310的一组焊盘与中介件306上的该组焊料凸块308的子组冷焊接。在本发明的实施例中，制造系统107将该组焊料凸块308的第二子组与形成在衬底302上的一组突出部304冷焊接。突出部304类似于图2中的突出部208。
61.在本发明的实施例中，每个突出部304耦合到对应的焊料凸块308。例如，每个突出部304可以刺穿对应的焊料凸块308。刺穿对应的焊料凸块308使得能够实现突出部304的外表面与焊料凸块308的未氧化的内表面之间的接触。在另一实施例中，多个突出部304耦合到单个焊料凸块308。本发明的实施例使制造系统将第二子组焊料凸块308与该组突出部304冷焊接。冷焊接是一种焊接工艺，其中在待焊接的两个零件的界面处在不加热的情况下发生耦合。在冷焊接中，不存在液相或熔融相。在耦合之后，量子位芯片310被设置在衬底的凹部302a中。沉积方法和焊料凸块材料的这些示例不旨在是限制性的。根据本公开，本领域的普通技术人员将能够想到适合于形成该组凸块的许多其他材料和方法，并且这些材料和方法被构想在本发明的范围内。
62.图4是示例配置400的框图。应用105与制造系统107交互以产生或操纵如本文所述的配置400。
63.配置400包括量子位芯片402。量子位芯片402包括在低温温度范围内具有预定热导率(高于阈值)的材料。在本发明的实施例中，量子位芯片402是使用展现出至少100的rrr以及在4开尔文处大于1w/(cm*k)(热导率的阈值水平)的热导率的材料形成的。例如，量子位芯片402可以使用蓝宝石、硅、石英、砷化镓、熔凝二氧化硅、非晶硅或金刚石来形成以用于在低温温度范围内的操作。
64.本发明的实施例使制造系统107通过以与材料206被沉积以形成突出部208相同的方式沉积材料406的制造系统在量子位芯片402的表面上产生一组突出部408。突出部408可以是柱并且可以具有三角形、圆柱形或矩形的横截面。
65.在本发明的实施例中，突出部408包括与突出部208的材料204类似的材料404。突出部材料、量子位芯片材料、突出部形状、以及沉积方法的这些示例不旨在是限制性的。根据本公开，本领域的普通技术人员将能够想到适合于形成衬底、量子位芯片和突出部的许多其他材料和方法，并且这些材料和方法被构想在本发明的范围内。
66.图5是示例配置500的框图。应用105与制造系统107交互以产生或操纵如本文所述的配置500。
67.配置500包括衬底502、中介件506和量子位芯片510。衬底502是图2中的衬底202的
示例。本发明的实施例使制造系统107在中介件506上沉积材料，从而以与在中介件306上形成凸块308类似的方式形成一组凸块508。
68.在本发明的实施例中，该组凸块508包括与凸块308的材料类似的材料。
69.本发明的实施例使制造系统107将量子位芯片510耦合到中介件506。在本发明的实施例中，制造系统107将量子位芯片510的一组突出部512与中介件506上的该组焊料凸块508的子组冷焊接。在本发明的实施例中，每个突出部512耦合到对应的焊料凸块508。例如，每个突出部512可以刺穿对应的焊料凸块508。实施例使制造系统将第一子组焊料凸块508与该组突出部512冷焊接。冷焊接是其中待焊接的两个零件的界面处于室温范围的焊接工艺。在冷焊接中，界面处于固态。
70.本发明的实施例使制造系统107将中介件506耦合到衬底502。在本发明的实施例中，制造系统107将该组焊料凸块508的第二子组与形成在衬底502上的一组突出部504冷焊接。在本发明的实施例中，每个突出部504耦合到对应的焊料凸块508。例如，每个突出部504可以刺穿对应的焊料凸块508。本发明的实施例使制造系统107将第二子组焊料凸块508与该组突出部504冷焊接。突出部504类似于图2中的突出部208。在耦合衬底502和中介件506之后，量子位芯片510被设置在衬底的凹部502a中。沉积方法和焊料凸块材料的这些示例不旨在是限制性的。根据本公开，本领域的普通技术人员将能够想到适合于形成该组凸块的许多其他材料和沉积方法，并且这些材料与沉积方法被构想在本发明的范围内。
71.图6是示例配置600的框图。应用105与制造系统107交互以产生或操纵如本文所述的配置600。
72.配置600包括衬底602和量子位芯片604。衬底602是图2中的衬底202的示例。量子位芯片604是图4中的量子位芯片402的示例。本发明的实施例使制造系统107将材料沉积在衬底606上，从而形成一组凸块606。例如，本发明的实施例可以使制造系统107将该组凸块606焊接在衬底602上。作为另一个示例，该组凸块606可以通过电镀、蒸镀、球安装、膏印刷、喷射或注塑模制焊接(ims)来形成。
73.在本发明的实施例中，该组凸块606包括在室温范围具有预定延展性(高于阈值)的材料。在本发明的实施例中，该组凸块606是使用在室温范围展现出至少20％的断裂伸长率的材料形成的。例如，该组凸块606是使用铟、锡、铅、铋及其任意组合中的至少一个来形成的。
74.本发明的实施例使制造系统107将量子位芯片604耦合到衬底602。在本发明的实施例中，制造系统107将量子位芯片604的一组突出部608与衬底602上的该组焊料凸块606冷焊接。在本发明的实施例中，每个突出部608耦合到对应的焊料凸块606。例如，每个突出部608可以刺穿对应的焊料凸块606。本发明的实施例使制造系统107将该组焊料凸块606与该组突出部608冷焊接。沉积方法和焊料凸块材料的这些示例不旨在是限制性的。根据本公开，本领域的普通技术人员将能够想到适合于形成该组凸块的许多其他材料和沉积方法，并且这些材料与沉积方法被构想在本发明的范围内。
75.图7是示例配置700的框图。配置700是分别在图4、图5和图6中的突出部304与凸块308、突出部504和凸块508、突出部512和凸块508、或凸块606和608之间的冷焊接连接的示例。配置700包括第一衬底702、第一焊盘704、突出部706、凸块708、第二焊盘710和第二衬底712。
76.衬底702可以由与衬底202相同的材料形成。
77.衬底712包括在低温温度范围内具有预定热导率(高于阈值)的材料。在本发明的实施例中，衬底712是使用与量子位芯片402的材料类似的材料形成的。
78.在本发明的实施例中，第一焊盘704和第二焊盘710是使用钛、钯、金、银、铜或铂中的至少一种来形成的，以用于在低温温度范围内的操作。在本发明的实施例中，第一焊盘704和第二焊盘710通过使用溅射、蒸镀或电镀方法作为凸块下金属(under bump metallurgy，ubm)被沉积。
79.突出部706是图2中的突出部208的示例。凸块708是图4中的凸块408的示例。本发明的实施例使制造系统107将第一衬底702耦合到第二衬底712。在本发明的实施例中，制造系统107将第一衬底702的突出部706与第二衬底712上的焊料凸块708冷焊接。例如，突出部706可以刺穿对应的焊料凸块708。本发明的实施例使制造系统107将焊料凸块708与突出部706冷焊接。
80.在本发明的实施例中，使用与用于形成凸块308的材料类似的材料形成凸块708。
81.在本发明的实施例中，使用在低温温度范围内展现出超导性的材料形成凸块708。在本发明的实施例中，凸块708接触第一焊盘704和第二焊盘710。在本发明的实施例中，凸块708在低温温度范围内在第一焊盘704和第二焊盘710之间提供超导路径。衬底材料、凸块材料、沉积方法和焊盘材料的这些示例不旨在是限制性的。根据本公开，本领域的普通技术人员将能够想到适合于形成装置的部件的许多其他材料和沉积方法，并且这些材料和沉积方法被构想在本发明的范围内。
82.图8是示例配置的框图。配置800是分别在图4、图5和图6中的突出部304与凸块308、突出部504和凸块508、突出部512和凸块508、或凸块606和突出部608之间的冷焊接连接的示例。配置800包括第一衬底802、第一焊盘804、突出部806、凸块808、第二焊盘810和第二衬底812。
83.衬底802类似于衬底702。
84.衬底812类似于衬底712。
85.在本发明的实施例中，第一焊盘804和第二焊盘810类似于焊盘704和710。这些示例并不旨在是限制性的。根据本公开，本领域的普通技术人员将能够想到适于形成第一层的许多其他材料，并且这些材料被构想在本发明的范围内。
86.突出部806是图2中的突出部208的示例。凸块808是图3中的凸块308的示例。本发明的实施例使制造系统将第一衬底802耦合至第二衬底812。在本发明的实施例中，制造系统107将第一衬底802的突出部806与第二衬底812上的焊料凸块808冷焊接。例如，突出部806可以刺穿对应的焊料凸块808。本发明的实施例使制造系统将焊料凸块808与突出部806冷焊接。
87.在本发明的实施例中，凸块808类似于凸块308。
88.在本发明的实施方式中，通过焊盘804和810之间的距离确定电连接的电容。例如，电容与焊盘804和810之间的距离或间隙高度成反比。在本发明的实施例中，突出部806具有对应于电连接的期望电容的高度。在本发明的实施例中，间隙高度是突出部806的高度和冷焊接期间的压缩力的函数。例如，间隙高度可以与冷焊接期间的压缩力的量具有反比关系。作为另一示例，间隙高度可以与突出部806的高度具有直接关系。衬底材料、凸块材料、沉积
方法和焊盘材料的这些示例不旨在是限制性的。根据本公开，本领域的普通技术人员将能够想到适合于形成装置的部件的许多其他材料和沉积方法，并且这些材料和沉积方法被构想在本发明的范围内。在本发明的实施例中，对应突出部的高度在形成于表面上的一组突出部之间不同。例如，突出部的高度可以不同以适应衬底的翘曲。
89.关于图9，该图描绘了量子装置组装过程的流程图。过程900可以在应用105中实施，以冷焊接如关于图2
‑
图8所描述的电连接。
90.该应用使制造系统在量子位芯片上沉积第一组柱状凸块(突出部)(框902)；在衬底上沉积第二组柱状凸块(突出部)(框904)；以及在中介件上沉积一组凸块(框906)，诸如一组焊料凸块。该应用使制造系统在量子位芯片和中介件之间形成电连接(框908)，诸如冷焊接量子位芯片上的柱状凸块和中介件上的焊料凸块之间的电连接。该应用使制造系统在中介件和衬底之间形成电连接(框910)，诸如冷焊接衬底上的柱状凸块和中介件上的焊料凸块之间的电连接。该应用使制造系统在量子位芯片和衬底之间形成电连接(框912)，诸如冷焊接量子位芯片上的柱状凸块和衬底上的焊料凸块之间的电连接。应用在此后结束过程900。过程步骤的这些示例和过程步骤的顺序并不旨在是限制性的。根据本公开，本领域的普通技术人员将能够想到适合于量子装置组装的许多其他步骤和过程步骤的顺序，并且这些步骤和过程步骤的顺序被构想在本发明的范围内。
91.在此参照相关附图描述本发明的各种实施例。在不脱离本发明的范围的情况下，可以设计替代实施例。尽管在以下描述和附图中在元件之间阐述了各种连接和位置关系(例如，之上、之下、相邻等)，但是本领域技术人员将认识到，当即使取向改变也保持所描述的功能时，本文描述的许多位置关系是取向无关的。除非另有说明，否则这些连接和/或位置关系可以是直接的或间接的，并且本发明在这方面并不旨在是限制的。因而，实体的耦合可以指直接或间接耦合，并且实体之间的位置关系可以是直接或间接位置关系。作为间接位置关系的示例，本说明书中对在层“b”之上形成层“a”的引用包括其中一个或多个中间层(例如，层“c”)在层“a”与层“b”之间的情况，只要层“a”和层“b”的相关特性和功能基本上不被(一个或多个)中间层改变。
92.以下定义和缩写用于解释权利要求书和说明书。如在此使用的，术语“包括”、“包括了”、“包含”、“包含了”、“具有”、“具备”、“含有”或“含”或其任何其他变体旨在覆盖非排他性的包含。例如，包括一系列元素的组合物、混合物、过程、方法、制品或设备不一定仅限于那些元素，而是可以包含未明确列出的或此类组合物、混合物、过程、方法、制品或设备固有的其他元素。
93.另外，术语“说明性”在此用于指“充当示例、实例或说明。”在此描述为“说明性”的任何实施例或设计不一定被解释为比其他实施例或设计优选或有利。术语“至少一个”和“一个或多个”应被理解为包括大于或等于一的任何整数，即一、二、三、四等。术语“多个”应被理解为包括大于或等于二的任何整数，即二、三、四、五等。术语“连接”可以包括间接“连接”和直接“连接”。
94.说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可以包括或可以不包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语不一定指代相同的实施例。另外，当结合一个实施例描述特定特征、结构或特性时，认为无论是否明确描述，结合其他实施例来影响这样的特征、结构或
特性都在本领域技术人员的知识范围内。
95.术语“约”、“基本上”、“近似”及其变体旨在包括与基于在提交本技术时可用的设备对具体量的测量相关联的误差程度。例如，“约”可以包括给定值的
±
8％或5％、或2％的范围。
96.已经出于说明的目的给出了对本发明的各种实施例的描述，但这些描述并不旨在是穷尽性的或限于所公开的实施例。在不脱离所描述的实施例的范围的情况下，许多修改和变化对本领域的普通技术人员而言将是清楚的。选择本文中所使用的术语以最佳地解释实施例的原理、实际应用或对市场中所发现的技术的技术改进，或使得所属领域的其他普通技术人员能够理解本文中所描述的实施例。