用于接合需要在接合的晶片之间并且跨越接合边界转移电和光学信号的半导体晶片的方法。用于半导体晶片的接合的方法包含在晶片接合边界内形成电和光学互连通孔以在接合的晶片之间转移电和光学信号。使用许多金属柱跨越接合表面形成电通孔，每个金属柱由跨越接合表面融合的多个金属层构成。使用许多光波导跨越接合表面形成光通孔，每个光波导由跨越接合边界融合的介电材料构成并且具有比接合的晶片之间的介电中间接合层的折射率高的折射率。电和光学通孔跨越接合的晶片之间的接合表面散步以实现电和光学信号两者在接合的晶片之间的一致转移。
【技术实现步骤摘要】
包含电和光学互连的半导体晶片接合本申请是申请号为2012800342811、专利技术名称为“包含电和光学互连的半导体晶片接合”的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及为实现固态光器件的半导体III-V光子晶片和CMOS电子晶片的接合，在固态光器件中光和电信号在接合的晶片之间转移。
技术介绍
3D-IC和固态光技术的出现正使集成光发射体或检测器阵列成为可能，光发射体或检测器阵列从III-V材料图案化并且接合到CMOS控制电路（参见美国专利No.7,623,560、7,767,479和7,829,902，以及G.Y.Fan等人的III-nitridemicro-emitterarrays:developmentandapplications，J.PhysD:Appl.Phys.41(2008)，Z.Gong等人的Efficientflip-chipInGaNmicro-pixellatedlight-emittingdiodearrays:promisingcandidatesformicro-displaysandcolourconversion，J.PhysD:Appl.Phys.41(2008)，和H.Schneider等人的DualbandQWIPfocalplanearrayforthesecondandthirdatmosphericwindows,InfraredPhysics&Technology,47(2005)53-58）。具体地说，三维集成电路（3D-IC）中最近的进步正在使集成包括较高分辨率阵列的光发射体（参见美国专利No.7,623,560、7,767,479和7,829,902，以及G.Y.Fan等人的III-nitridemicro-emitterarrays:developmentandapplications，J.PhysD:Appl.Phys.41(2008)和Z.Gong等人的Efficientflip-chipInGaNmicro-pixellatedlight-emittingdiodearrays:promisingcandidatesformicro-displaysandcolourconversion，J.PhysD:Appl.Phys.41(2008)）或光检测器（参见H.Schneider等人的DualbandQWIPfocalplanearrayforthesecondandthirdatmosphericwindows，InfraredPhysics&Technology，47(2005)53-58）（共同称为“光子”阵列）的多层光电子器件成为可能。这样的趋势的证据是在G.Y.Fan等人的III-nitridemicro-emitterarrays:developmentandapplications,J.PhysD:Appl.Phys.41(2008)中描述的器件，该器件是包括单波长器件像素的微LED阵列器件，单波长器件像素在III-V化合物半导体层（诸如GaN）上图案化、无源驱动并且使用引线接合封装在PGA封装中。在G.Y.Fan等人中，使用了如下技术：使用倒装接合，混合集成了III-V发射体阵列与硅控制IC。单色8×8、16×16和64×64像素的类似的光发射体阵列器件被制造并且使用倒装接合与CMOS集成（参见G.Y.Fan等人的III-nitridemicro-emitterarrays:developmentandapplications，J.PhysD:Appl.Phys.41(2008)和Z.Gong等人的Efficientflip-chipInGaNmicro-pixellatedlight-emittingdiodearrays:promisingcandidatesformicro-displaysandcolourconversion，J.PhysD:Appl.Phys.41(2008)）。这些类型的微发射体阵列器件可以使用倒装和引线接合技术，因为它们的光子元件（像素）尺寸较大（几百微米），这导致低电互连密度，其使得可以使用这样的技术来将III-V光发射阵列接合到控制CMOS。尤其关注的是在美国专利No.7,623,560、7,767,479和7,829,902中描述的超高像素密度发射性微显示器件。这些类型的器件通常是微尺度固态光发射元件的阵列，微尺度固态光发射元件由一种类型的光子材料（诸如III-V材料）形成并且使用3D-IC技术集成到用于耦合电信号进出光子阵列的微电子电路阵列（参见美国专利No.7,623,560、7,767,479和7,829,902，以及G.Y.Fan等人的III-nitridemicro-emitterarrays:developmentandapplications,J.PhysD:Appl.Phys.41(2008)，Z.Gong等人的Efficientflip-chipInGaNmicro-pixellatedlight-emittingdiodearrays:promisingcandidatesformicro-displaysandcolourconversion,J.PhysD:Appl.Phys.41(2008)，和H.Schneider等人的DualbandQWIPfocalplanearrayforthesecondandthirdatmosphericwindows,InfraredPhysics&Technology,47(2005)53-58)）。对于多数这些类型的器件，光子阵列元件由其形成的光子材料的晶片通常使用晶片接合技术诸如在以下各项中描述的那些技术中的一个或多个而被接合到微电路阵列晶片：M.Alexe和U.Güsele的WaferBondingApplicationsandTechnology,pp327-415,Springer2004以及Q.Y.Tong和U.Güsele的SemiconductorWaferBondingScienceandTechnology，pp203-261，Wiley1999，其中使用电互连通孔阵列（诸如在M.Alexe和U.Güsele，pp.177-184中描述的阵列）在接合的光子和电子晶片之间转移电信号。因此，在这些类型的器件的制造中需要的晶片接合边界表面将涉及在光子和电子晶片之间的接合边界表面内嵌入电通孔阵列。另外，当光子阵列的元件及其关联的电子电路元件在尺寸上是微尺度（即，几微米尺寸，诸如对于在美国专利No.7,623,560、7,767,479和7,829,902中描述的器件的情况）时，跨越接合边界的互连通孔的密度可以达到多余每平方厘米一百万互连通孔。针对这些类型的器件的晶片接合还将包括完成跨越晶片接合边界表面的粘附（接合）的装置，晶片接合边界表面还包括互连通孔的横截面。跨越晶片边界表面的主要部分的接合通常使用能够跨越边界表面熔接的中间层来完成。对于更早提到的器件类型，晶片接合通过跨越晶片的接合边界的高度抛光的中间层的熔接接合来完成，熔接接合能够在室温（参见美国专利No.7,622,324、7,本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于将III‑V半导体晶片接合到CMOS硅晶片的方法，包括：在晶片上形成接合表面以通过以下方式在接合的晶片之间转移电信号：分别在每个晶片的表面上形成介电中间接合层，在该表面内嵌入用于转移电信号的电互连；将一个晶片上的电互连与第二晶片上的电互连进行融合，并且将一个晶片上的介电中间接合层与第二晶片上的介电中间接合层进行融合，以接合晶片连同晶片之间的电互连。
【技术特征摘要】
2011.05.10 US 61/484563;2012.05.03 US 13/4631301.一种用于将III-V半导体晶片接合到CMOS硅晶片的方法，包括：在晶片上形成接合表面以通过以下方式在接合的晶片之间转移电信号：分别在每个晶片的表面上形成介电中间接合层，在该表面内嵌入用于转移电信号的电互连；将一个晶片上的电互连与第二晶片上的电互连进行融合，并且将一个晶片上的介电中间接合层与第二晶片上的介电中间接合层进行融合，以接合晶片连同晶片之间的电互连。2.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述融合之前平面化两个晶片的介电中间接合层的表面。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述III-V半导体晶片形成在外延生长衬底上的至少一个外延层中，所述外延生长衬底被接合以充当主晶片。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述III-V半导体晶片是包含多个III-V材料层的光子晶片，所述多个III-V材料层沉积在外延生长衬底上，并被交叉刻蚀以刻划包括多个光子元件的阵列，并进一步被交叉刻蚀以刻划所述阵列的...
【专利技术属性】
技术研发人员：HS埃尔霍罗里，庄奇理，K亚达瓦利，范谦，
申请(专利权)人：奥斯坦多科技公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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