Patent DE-112020002985-T5 (DE)
Title: System und verfahren zum bilden von lötperlen
Inventor: LEWANDOWSKI ERIC PETER
IPC: H01L21/60
Filed: 2020-06-17
Abstract: Ein Verfahren zum Bilden einer Lötperle (122) schließt Vorbereiten einer Transferform (100), die eine Lötmittelsäule (112) aufweist, die sich von einem Formsubstrat (102) und durch eine erste Photoresistschicht (104) erstreckt und eine Form aufweist, die zum Teil durch eine zweite Photoresistschicht (108) definiert wird, die vor dem Überführen des Lötmittels entfernt wird; Bereitstellen eines Einheitensubstrats (114) mit einer benetzbaren Anschlussfläche (120); Anordnen der Transferform (100) und des Einheitensubstrats (114) in ausgerichtetem Kontakt, so dass die Lötmittelsäule (112) in Kontakt mit der benetzbaren Anschlussfläche (120) steht; Bilden einer metallischen Verbindung zwischen der Lötmittelsäule (112) und der benetzbaren Anschlussfläche (120), z.B. durch ein Kaltschweißverfahren oder ein Aufschmelzverfahren; und Entfernen des Formsubstrats (102) und der ersten Photoresistschicht (104) ein. Das Formsubstrat (102) und die Transferform (100) können flexibel sein. Die Transferform kann wenigstens eines aufweisen von: eine Benetzungsschicht über dem Formsubstrat (402), in welchem Fall eine Säule (112), die Aluminium enthält, aufgebracht und aufgeschmolzen werden kann; eine Keimschicht über dem Formsubstrat (402); und eine nichtbenetzende Schicht über der zweiten Photoresistschicht (408). Das Einheitensubstrat (114, 502) kann ein Durchgangsloch (118, 504) aufweisen und kann ein Interposer sein, der aus Silicium, Glas und/oder organischem Substratmaterial hergestellt ist. Das Verfahren kann ferner Befestigen des Interposers (114, 502) an eine Qubit-Halbleitereinheit (einen supraleitenden Chip) (300, 516) einschließen, wobei die Qubit-Halbleitereinheit (300, 516) einen Josephson-Übergang (304, 518) aufweist und wobei das Befestigen des Interposers (114, 502) an der Qubit-Halbleitereinheit (300, 516) Ausrichten des Lochs (118, 504) durch den Interposer (114, 502) auf den Josephson-Übergang (304, 518) einschließt, um einen Weg zum Zugang zu dem Josephson-Übergang (304, 518), insbesondere für die Durchführung von Einstellungen seiner baueigenen Frequenz, bereitzustellen. Die Lötmittelsäule (122) kann eine aus einer Mehrzahl von Lötmittelsäulen sein, die um das Loch (118) zwischen der Qubit-Halbleitereinheit (300) und dem Interposer (114) gebildet sind, um ein Maß an Wärmeisolation des Josephson-Übergangs (304) bereitzustellen, die eine kreisförmige Wand (200A, 200B) um die Qubits und zwischen dem Interposer (114) und dem supraleitenden Chip (300) bilden, wobei die kreisförmige Wand (200A, 200B) wenigstens eine hindurchgehende Lücke (202) aufweisen kann. Die Lötmittelsäule (122) kann eine aus einer Mehrzahl von Lötmittelsäulen (512) der Transferform sein, einschließlich einer ersten Lötmittelsäule (512) mit einem ersten Durchmesser und einer zweiten Lötmittelsäule (512) mit einem zweiten Durchmesser, wobei der erste Durchmesser größer als der zweite Durchmesser ist. Das Einheitensubstrat (602) kann ein Halbleitersubstrat aufweisen, das eine tiefe Vertiefung (604) aufweist, wobei eine Schaltungskomponente (608) in der tiefen Vertiefung (604) enthalten sein kann. Das Vorbereiten der Transferform (100) kann einschließen: Strukturieren der ersten und der zweiten Photoresistschicht (104, 108), um eine Vertiefung (110) zu bilden, die durch die erste und die zweite Photoresistschicht (104, 108) verläuft; und Verwenden von Spritzgusslöten (IMS), um die Vertiefung (110) mit Lötmittel zu füllen, um die Lötmittelsäule (112) zu bilden. Alternativ kann das Vorbereiten der Transferform einschließen: Strukturieren der ersten und der zweiten Photoresistschicht (404, 408), um eine Vertiefung (410) zu definieren, die durch die erste und die zweite Photoresistschicht (404, 408) verläuft; Bilden einer Keimschicht, wobei wenigstens ein Teil der Keimschicht in der Vertiefung (410) bereitgestellt wird; und Verwenden von Elektroplattierung, um die Vertiefung (410) mit Lötmittel zu füllen und die Lötmittelsäule zu bilden. Ferner können die Säulen (112) 3D-Metallstifte sein, die durch Kupferplattierung oder Kupferzapfen-Erhebungen gebildet sind.