一种指导芯片或其衬底开孔的方法、芯片组件及其应用技术

本发明专利技术提供了一种指导芯片或其衬底开孔的方法、芯片组件及其应用，所述方法包括如下步骤：初始化通孔参数，通孔周期性分布于衬底或芯片之上等效为光子晶体结构，然后按照光子晶体能带理论求解能带图，从能带图中找到对应频段的禁带；判断禁带是否满足所需禁带要求，若满足，则输出初始化通孔参数，按照初始化通孔参数在芯片或其衬底上进行开孔；若不满足，改变初始化通孔参数，直至得到的禁带满足所需禁带要求；本发明专利技术所述方法具备普适性和指导意义，为超导量子芯片衬底开孔的通用方法，能够明显改变禁带区间，提升超导量子芯片的性能。提升超导量子芯片的性能。提升超导量子芯片的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种指导芯片或其衬底开孔的方法、芯片组件及其应用


[0001]本专利技术属于超导量子
，涉及一种指导芯片或其衬底开孔的方法、芯片组件及其应用。

技术介绍

[0002]量子计算机能够实现经典计算机难以完成的计算任务，而量子计算机要实现规模化的量子计算，高性能和多数量的量子比特研发是目前首要任务。随着量子比特数量不断的增加，对应超导量子芯片尺寸不断增加，其本征模式谐振频率逐渐降低，超导量子芯片工作所需的禁带逐渐变窄，而禁带变窄将会严重干扰超导量子芯片工作，进而影响超导量子芯片的性能。
[0003]现有技术中公开的提升芯片性能的方法通用性差，如改变量子芯片的结构等，虽然能够提升量子芯片的性能，但是不具备指导意义，对不同尺寸的芯片等不具备普适性，无法根据不同的需求来改变禁带区间，在不同的禁带设计需求下，不能适用。
[0004]基于以上研究，需要提供一种指导芯片或其衬底开孔的方法，所述方法能解决在芯片在封装过程中的开孔问题，能够提高芯片本征模式谐振频率，改变禁带区间，具备普适性和指导意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种指导芯片或其衬底开孔的方法、芯片组件及其应用，所述方法通过利用光子晶体能带理论来指导超导量子芯片衬底开孔，从而有效改变超导量子芯片禁带区间，使得在不同禁带要求时，能够通过调整通孔使量子芯片满足所需禁带要求，因此，所述方法具备普适应，在不同禁带设计需求下，均能适用。
[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种指导芯片或其衬底开孔的方法，所述方法包括如下步骤：（1）初始化通孔参数，通孔周期性分布于衬底或芯片之上等效为光子晶体结构，然后按照光子晶体能带理论求解能带图，从能带图中找到对应频段的禁带；（2）判断步骤（1）得到的禁带是否满足所需禁带要求，若满足，则输出初始化通孔参数，按照初始化通孔参数在芯片或其衬底上进行开孔；若不满足，改变步骤（1）所述初始化通孔参数，直至得到的禁带满足所需禁带要求。
[0007]本专利技术在超导量子芯片衬底上开设通孔可以在一定频率范围内打开禁带，超导量子芯片开孔的尺寸会影响超导量子芯片的禁带，而不同工作频段要求的禁带不同，需要根据所需禁带确定衬底的开孔，从而来满足不同需求，因此，本专利技术通过将开孔后的衬底设置成与光子晶体结构相同，利用能带图得到开孔后禁带，判断是否满足所需禁带要求，从而来指导并优化衬底的开孔，使在特定频段范围内的禁带能够保证超导量子芯片的相干性和保
真度，提升的超导量子芯片性能，促进多比特超导量子芯片的发展；即，本专利技术通过光子晶体能带理论指导超导量子芯片衬底开孔的方法普适性高，能解决在超导量子芯片在封装过程中的芯片杂散模式问题，为超导量子芯片衬底开孔的通用方法。
[0008]本专利技术所述禁带是指：当某些频率的弹性波不能传播时，在该频率范围无本征模式，在能带图中表现为禁带；本专利技术所述光子晶体能带理论是指：光子尺度晶体中电子的状态及其运动的一种重要的近似理论。
[0009]本专利技术对于通孔初始化的参数不做具体限定，本领域技术人员可以根据需求进行合理选择。
[0010]优选地，步骤（1）所述通孔等距呈周期阵列分布，相邻通孔的尺寸均相同。
[0011]优选地，步骤（1）开孔后的衬底或芯片与二维平板光子晶体结构相同。
[0012]本专利技术所述通孔是指贯穿衬底上下表面的孔，本专利技术初始化通孔参数时，不同通孔的参数均相同，且等距呈周期性阵列分布，因此开孔后的衬底或芯片与二维平板光子晶体相同的结构(其中X和Y方向模型尺寸无限，Z方向模型尺寸有限)，从而能利用二维平板光子晶体模型计算能带图，得到禁带。
[0013]优选地，步骤（1）所述通孔参数包括单个通孔的尺寸、相邻通孔的间距和通孔分布类型。
[0014]本专利技术所述相邻通孔的间距是指，在衬底表面，通孔中心到相邻通孔中心的距离。
[0015]优选地，所述相邻通孔的间距和通孔分布类型相同时，单个通孔的尺寸越大，第一禁带越宽。
[0016]优选地，所述单个通孔的尺寸和通孔分布类型相同时，相邻通孔的间距越大，第一禁带越窄。
[0017]优选地，第一禁带不变时，所述通孔分布类型相同时，相邻通孔的间距越大，单个通孔的尺寸越大。
[0018]优选地，所述单个通孔的尺寸和相邻通孔的间距相同时，通孔分布类型为三角形阵列时，第一禁带越宽。
[0019]本专利技术在开孔时通孔的尺寸越大，其他参数相同，第一禁带越宽，相邻通孔的间距越大，其他参数相同，则第一禁带越窄，同时，其他参数相同，只是阵列不同时，三角形阵列得到的第一禁带较宽，而当第一禁带不变时，所述通孔分布类型相同时，相邻通孔的间距越大，单个通孔的尺寸越大，因此所述方法能够顺利指导开孔，在不同禁带要求时，能够根据所需禁带的区间，指导选择开孔的初始化参数，为初始化参数的选择提供了方向。
[0020]由于开孔的尺寸会影响禁带数量和禁带宽度，因此本专利技术对于开孔的形状不做具体限定，本领域技术人员能够根据需求进行合理选择；优选地，步骤（1）所述通孔在开孔面上的形状为圆形、矩形、椭圆形、三角形或六角形中的任意一种。
[0021]优选地，所述圆形的半径为1μm
‑
1cm，例如可以是1μm、10μm、100μm、1mm、10mm、50mm或1cm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.1mm
‑
0.3mm。
[0022]优选地，所述矩形的长和宽分别独立地为1μm
‑
1cm，例如可以是1μm、10μm、100μm、1mm、10mm、50mm或1cm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优
选为0.2mm
‑
0.6mm。
[0023]优选地，所述相邻通孔的间距为3mm
‑
5mm，例如可以是3mm、3.2mm、3.4mm、3.6mm、3.8mm、4mm、4.2mm、4.4mm、4.6mm、4.8mm或5mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0024]优选地，步骤（2）所述衬底的长和宽分别独立地为24mm
‑
48mm，例如可以是24mm、28mm、32mm、36mm、42mm、46mm或48mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0025]由于通孔尺寸与衬底尺寸之间存在搭配效果，为了匹配特定尺寸的衬底，优选通孔的尺寸和相邻通孔的间距在特定范围内，以提升禁带宽度，最大程度上满足较多情况下所需禁带的要求。
[0026]本专利技术对于衬底的厚度不做具体限定，本领域技术人员能够根据需求进行合理选择。
[0027]优选地，步骤（2）所述开孔后还包括在通孔中填充材料的步骤。
[0028]本专利技术对所述填充材料的种类不做具体限定，本领域技术人员能够根据需求进行合理选择，优选包括金属材料或非金属材料，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种指导芯片或其衬底开孔的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：（1）初始化通孔参数，通孔周期性分布于衬底或芯片之上等效为光子晶体结构，然后按照光子晶体能带理论求解能带图，从能带图中找到对应频段的禁带；（2）判断步骤（1）得到的禁带是否满足所需禁带要求，若满足，则输出初始化通孔参数，按照初始化通孔参数在芯片或其衬底上进行开孔；若不满足，改变步骤（1）所述初始化通孔参数，直至得到的禁带满足所需禁带要求。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述通孔等距呈周期阵列分布，相邻通孔的尺寸均相同；步骤（1）开孔后的衬底或芯片与二维平板光子晶体结构相同。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述通孔参数包括单个通孔的尺寸、相邻通孔的间距和通孔分布类型；所述通孔分布类型包括正方形阵列或三角形阵列；所述相邻通孔的间距和通孔分布类型相同时，单个通孔的尺寸越大，第一禁带越宽；所述单个通孔的尺寸和通孔分布类型相同时，相邻通孔的间距越大，第一禁带越窄。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，第一禁带不变时，所述通孔分布类型相同时，相邻通孔的间距越大，单个通孔的尺寸越大；所述单个通孔的尺寸和相邻通孔的间距相同时，通孔分布类型为三角形阵列时，第一禁带越宽。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述通孔在开孔面上的形状包括：圆形、矩形、椭圆形、三角形或六角形中的任意一种；步骤（2）所述开孔后还包括在通孔中填充材料的步骤，所述填充材料包括超导材料、树脂类材料或非超导金属材料中的任意一种或至少两种的组合；所述超导材料包括铝、铌、氧化钛、氮化铌、铌钛合金、钛、锡、镉、钼、钨、铅或铟中的任意一种或至少两种组合；所述非超导金属材料包括铜、金或银中的任意一种或至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓梅，冯加贵，熊康林，周博艺，于文龙，王雨，
申请(专利权)人：材料科学姑苏实验室，
类型：发明
国别省市：