[發(fā)明專利]包含電和光學互連的半導體晶片接合有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201280034281.1 | 申請日： | 2012-05-04 |
| 公開（公告）號： | CN103650266B | 公開（公告）日： | 2017-05-31 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | H.S.埃爾-霍羅里;莊奇理;K.亞達瓦利;范謙 | 申請（專利權(quán)）人： | 奧斯坦多科技公司 |
| 主分類號： | H01S5/40 | 分類號： | H01S5/40;H01L27/146;H01L21/20;H01L21/762 |
| 代理公司： | 中國專利代理(香港)有限公司72001 | 代理人： | 王岳,徐紅燕 |
| 地址： | 美國加利*** | 國省代碼： | 暫無信息 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 包含 光學 互連 半導體 晶片 接合 | ||
1.一種用于半導體晶片接合的方法，包括：
通過以下方式形成所述晶片的接合表面以用于接合的晶片之間電和光學信號的轉(zhuǎn)移：
在每個晶片的表面上形成介電中間接合層，在該表面內(nèi)嵌入分別用于光學和電信號的轉(zhuǎn)移的光學互連和電互連兩者；
將在一個晶片上的光學互連與在第二晶片上的光學互連融合，將在一個晶片上的電互連與在第二晶片上的電互連融合以及將在一個晶片上的介電中間接合層與在第二晶片上的介電中間接合層融合，以接合晶片連同在晶片之間的電互連和光學互連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在被接合以用作主晶片和/或用作密封玻璃蓋的透明玻璃襯底上的外延層中形成兩個半導體晶片中的至少一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用至少一個層在兩個晶片的金屬觸點的頂上形成所述電互連，以通過固態(tài)擴散、共熔或暫態(tài)液相等溫凝固來融合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述電互連從由以下各項構(gòu)成的組中選擇：鎳（Ni）、錫（Sn）、銅（Cu）、金（Au）、鍺（Ge）或銦（In）。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中電互連的直徑被選擇成使它們的合計截面面積不超過晶片的接合面積的30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中介電中間接合層包括氧化硅、氮化硅或氧化硅和氮化硅兩者，并且光學互連被形成為介電中間接合層的分立的區(qū)，所述分立的區(qū)的折射率高于介電中間接合層的折射率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進一步包括通過以下來進行對接合表面的清理：把所述晶片浸入具有針對要被接合的所述晶片所調(diào)整的稀釋比率的稀釋的HF水溶液，隨后是在由去離子水（H2O）、雙氧水（H2O2）、氫氧化銨（NH4OH）構(gòu)成的RCA溶液中清理所述晶片，其中RCA溶液的比率依賴于要被接合的所述晶片的表面來調(diào)整。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進一步包括通過以下來進行對所述接合表面的清理：通過在反應(yīng)離子刻蝕（RIE）模式中使晶片接合表面經(jīng)受氧（O）和/或氮（N）和/或氬（Ar）等離子體處理而執(zhí)行的表面去氧化和激活，其中等離子體的類型被選擇為跨越要被接合的表面完成一致的激活。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中半導體晶片被圖案化以刻劃多個陣列，每個陣列形成器件管芯并且每個陣列包括許多元件；
在每個晶片上提供對齊標記用于實現(xiàn)關(guān)于所述陣列的準確對齊；
在每個晶片上沉積介電中間接合層；
在介電中間接合層中選擇性地形成所述電互連，所述電互連與所述陣列實質(zhì)對齊；
選擇性地形成所述光學互連，所述光學互連與所述陣列實質(zhì)對齊；
在融合所述晶片上的所述光學互連和所述電互連之前，平面化并且清理所述晶片的接合表面；
在融合所述晶片上的所述光學互連和所述電互連之前，去除晶片之一的外延生長襯底。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述介電中間接合層用作所述兩個晶片之間的接合劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述介電中間接合層由氧化硅、氮化硅或氧化硅和氮化硅兩者構(gòu)成，每個在所述介電中間接合層的選擇的區(qū)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述介電中間接合層的厚度實質(zhì)等于所述電互連的高度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述光學互連被形成為介電中間接合層的分立的區(qū)，所述分立的區(qū)的折射率高于介電中間接合層的折射率。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述介電中間接合層是氧化硅。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述介電中間接合層是氧化硅層并且所述光學互連是氮化硅。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中使用至少一個層在兩個晶片的金屬觸點的頂上形成所述電互連以通過固態(tài)擴散、共熔或暫態(tài)液相等溫凝固來融合，并且其中所述光學互連被散布在所述電互連之間以形成跨越所述介電中間接合層的一致的圖案。
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