[發明專利]半導體器件及其制造方法

在審

• 申請號: 202210142209.6
• 申請日: 2022-02-16
• 公開（公告）號: CN115390197A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 陳又豪;翁崇銘;于宗源;李惠宇;郭鴻毅;管瑞豐;吳建德
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

本發明的實施例涉及一種半導體器件及其制造方法。半導體器件包括襯底。半導體器件還包括在襯底的第一側上的波導。半導體器件還包括在襯底的與襯底的第一側相對的第二側上的光電探測器(PD)。半導體器件還包括將PD與波導光學連接的光貫通孔(OTV)，其中OTV從襯底的第一側延伸穿過襯底到襯底的第二側。

技術領域

本發明的實施例涉及一種半導體器件及其制造方法。

背景技術

三維集成電路(3DIC)用于器件中的垂直堆疊組件。襯底或中介層的相對兩側上的組件使用襯底貫通孔(TSV)進行電連接。TSV是用于將電信號從襯底或中介層的一側傳輸到另一側的導電元件，以實施3DIC的功能。

光子器件利用光波導在器件的組件之間傳輸信號。電信號被轉換成光信號。光信號沿著光波導傳播，然后被光電探測器轉換回電信號，以用于器件的其他組件。

發明內容

根據本申請實施例的一個方面，提供了一種半導體器件，包括：襯底；波導，位于襯底的第一側上；光電探測器(PD)，位于襯底的第二側上，與襯底的第一側相對；以及光貫通孔(OTV)，將光電探測器與波導光學連接，其中，光貫通孔從襯底的第一側穿過襯底延伸到襯底的第二側。

根據本申請實施例的另一個方面，提供了一種半導體器件，包括：襯底；波導，位于襯底的第一側上，其中，波導包括芯和包層；光子元件，位于襯底的第二側上，其中，襯底的第二側與襯底的第一側相對；光貫通孔(OTV)，將波導光學連接到光子元件，其中，光貫通孔從襯底的第一側延伸到襯底的第二側；以及光束偏轉器，與光子元件光通信，其中，光束偏轉器被配置為接收至少一個電壓信號，光束偏轉器被配置為響應于至少一個電壓信號具有第一電壓沿著第一路徑偏轉光信號，并且，光束偏轉器被配置為響應于至少一個電壓信號具有不同于第一電壓的第二電壓沿著不同于第一路徑的第二路徑偏轉光信號。

根據本申請實施例的又一個方面，提供了一種制造半導體器件的方法，方法包括：限定從襯底的第一側延伸到襯底的第二側的開口，其中，襯底的第一側與襯底的第二側相對；在開口中沉積介電材料，其中，介電材料具有第一折射率；蝕刻介電材料以限定從襯底的第一側延伸到襯底的第二側的芯開口；將芯材料沉積到芯開口中，其中，芯材料具有不同于第一折射率的第二折射率，并且芯材料是光學透明的；以及從襯底的表面去除多余的芯材料。

附圖說明

當結合附圖進行閱讀時，從以下詳細描述可最佳理解本發明的各個方面。應該強調，根據工業中的標準實踐，各個部件未按比例繪制并且僅用于說明的目的。實際上，為了清楚的討論，各個部件的尺寸可以任意地增大或減小。

圖1是根據一些實施例的半導體器件的截面圖。

圖2是根據一些實施例的半導體器件的部分的截面圖。

圖3A至圖3C是根據一些實施例的沿著第一方向截取的波導的截面圖。

圖3D是根據一些實施例的沿著第二方向截取的波導的截面圖。

圖4是根據一些實施例的波導的光束偏轉部分的截面圖。

圖5A至圖5D是根據一些實施例的波導的光束偏轉裝置的截面圖。

圖6A是根據一些實施例的波導的光束偏轉裝置的截面圖。

圖6B是根據一些實施例的半導體器件的部分的截面圖。

圖7A和圖7B是根據一些實施例的包括光束偏轉裝置的波導的截面圖。

圖7C是根據一些實施例的半導體器件的部分的截面圖。

圖7D和圖7E是根據一些實施例的在操作期間包括光束偏轉裝置的波導的截面圖。

圖8A至圖8C是根據一些實施例的光學貫通孔的截面圖。