半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光子集成电路领域，其提供了一种半导体装置。在一些实施方式中，所述半导体装置包括：PIC芯片，其包括孔中导电结构；第一电子集成电路芯片即第一EIC芯片，所述第一EIC芯片设置在所述PIC芯片的第一表面；第二电子集成电路芯片即第二EIC芯片，所述第二EIC芯片设置在所述PIC芯片的第二表面；其中，所述第一EIC芯片通过所述PIC芯片的所述孔中导电结构电连接至所述第二EIC芯片本发明专利技术的半导体装置优化了PIC芯片的布线并能够抑制因布线过长导致的电压压降，优化了封装结构。优化了封装结构。优化了封装结构。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置


[0001]本专利技术涉及光子集成电路领域，更为具体而言，涉及一种半导体装置。

技术介绍

[0002]近年来，人工智能技术快速发展，其中涉及的某些神经网络算法需要进行大量矩阵运算。目前，已有提出用光子计算进行上述运算，光子计算以光作为信息的载体，通过光学器件/芯片实现光的传输、处理、计算等。
[0003]现有的一种实现光子计算系统的方案中，需要对电子集成电路(EIC)芯片、光子集成电路(PIC)芯片进行电连接，由于芯片较大，其中起到连接作用的线路较长。由于电阻的存在，电流流经长连接线路后产生电压压降不可忽略并导致额外功耗，压降过多还可能导致系统无法正常工作。此外，在诸如光子计算芯片等应用场景中，为了实现大量数据、信号的传输及电连接，EIC芯片、PIC芯片均具有多个连接点，大量连接点对应了大量的布线线路，这也进一步导致不必要的电压压降。另外，PIC芯片有时需要与外界具有光耦合，这对半导体装置整体的集成具有很大限制。对光子集成电路芯片进行合适封装，是本领域近年来一直期望解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种半导体装置，其能够有效抑制电压压降，优化PIC、EIC芯片之间的电连接，优化封装尺寸。
[0005]根据本专利技术的一方面，本专利技术的实施方式涉及一种半导体装置，包括：
[0006]PIC芯片，其包括孔中导电结构；
[0007]第一EIC芯片，所述第一EIC芯片设置在所述PIC芯片的第一表面；
[0008]第二EIC芯片，所述第二EIC芯片设置在所述PIC芯片的第二表面；
[0009]其中，所述第一EIC芯片通过所述PIC芯片的所述孔中导电结构电连接至所述第二EIC芯片。
[0010]在一些实施方式中，所述第一EIC芯片包括电信号转换单元；所述PIC芯片包括光矩阵计算单元以及第一布线结构。所述第二EIC芯片与所述PIC芯片的所述光矩阵计算单元之间形成电信号传输通道，沿着所述电信号传输通道在所述第二EIC芯片至所述PIC芯片的所述光矩阵计算单元的方向上，先后经过所述PIC芯片中的所述孔中导电结构、所述第一EIC芯片的所述电信号转换单元、所述PIC芯片的所述第一布线结构。所述电信号传输通道用于所述PIC芯片的所述光矩阵计算单元与所述第二EIC芯片之间的数据传输。
[0011]在一些实施方式中，所述半导体装置包括第一键合结构，该第一键合结构被配置为将所述第一EIC芯片电连接至所述PIC芯片，并且，被配置为沿着所述电信号传输通道在所述第二EIC芯片至所述光矩阵计算单元的方向上，满足先后经过所述PIC芯片中的所述孔中导电结构、所述第一键合结构、所述第一EIC芯片的所述电信号转换单元。
[0012]在一些实施方式中，所述半导体装置包括第二键合结构，该第二键合结构被配置
为将所述第二EIC芯片电连接至所述PIC芯片。
[0013]在一些实施方式中，所述半导体装置包括第三键合结构，该第三键合结构被配置为将所述第一EIC芯片电连接至所述PIC芯片，并且，沿着所述电信号传输通道在所述第二EIC芯片至所述光矩阵计算单元的方向上，满足先后经过所述第二EIC芯片的所述电信号转换单元、所述第三键合结构、所述PIC芯片的所述第一布线结构。
[0014]在一些实施方式中，在所述半导体装置中，所述孔中导电结构穿过PIC芯片的一部分，但未贯穿PIC芯片。可选地，所述PIC芯片包括硅通孔(TSV)，所述孔中导电结构的至少一部分位于所述硅通孔中。
[0015]根据本专利技术的另一方面，本专利技术的实施方式涉及半导体装置，包括：
[0016]基板；
[0017]PIC芯片，其包括孔中导电结构，所述PIC芯片安装在所述基板上，所述PIC芯片具有第一表面和第二表面，所述第二表面面向所述基板；
[0018]中介层，其包括第四布线结构，所述中介层安装在所述基板上，所述中介层具有面向基板的第三表面和与所述第三表面相对的第四表面；
[0019]第一EIC芯片，所述第一EIC芯片的一部分安装在所述PIC芯片的第一表面上，一部分安装在所述中介层的第四表面上；以及
[0020]第二EIC芯片，其安装在所述中介层的第四表面上。
[0021]在一些实施方式中，所述PIC芯片中的孔中导电结构被配置为将所述基板与所述第一EIC芯片电连接。所述第四布线结构被配置为将所述第一EIC芯片与所述第二EIC芯片电连接。
[0022]在一些实施方式中，所述第一EIC芯片包括电信号转换单元；所述PIC芯片包括光矩阵计算单元以及第一布线结构。所述第二EIC芯片与所述PIC芯片的所述光矩阵计算单元之间形成电信号传输通道，沿着所述电信号传输通道在所述第二EIC芯片至所述PIC芯片的所述光矩阵计算单元的方向上，先后经过所述中介层的所述第四布线结构、所述第一EIC芯片的所述电信号转换单元；所述电信号传输通道用于所述PIC芯片的所述光矩阵计算单元与所述第二EIC芯片之间的数据传输。
[0023]在一些实施方式中，所述PIC芯片包括光栅耦合器。
[0024]根据本专利技术的实施方式，通过将PIC芯片设置在第一EIC芯片与第二EIC芯片之间，并且所述第一EIC芯片通过形成在PIC芯片中的布线结构例如孔中导电结构与第二EIC芯片电连接。缩短了第一EIC芯片到第二EIC芯片的线路距离，从而减少了电压压降。并且，采用上述配置也缩短了第二EIC芯片到PIC芯片的电信号传输距离，抑制了信号下降同时也提高了信息传输和处理速率。另外，可使用中介层及其孔中导电结构来缩短中介层上的芯片到基板的连接距离，亦能减少电压压降，改善了半导体装置的性能。通过PIC的光栅耦合器进行光耦合，提高了半导体装置的集成度。
[0025]本专利技术实施方式的各个方面、特征、优点等将在下文结合附图进行具体描述。根据以下结合附图的具体描述，本专利技术的上述方面、特征、优点等将会变得更加清楚。
附图说明
[0026]图1是示例性示出根据本专利技术的一种实施方式的半导体装置的结构的截面图；
[0027]图2是示例性示出根据本专利技术的另一种实施方式的半导体装置的结构的截面图；
[0028]图3是示例性示出根据本专利技术的又一种实施方式的半导体装置的结构的截面图；
[0029]图4是示例性示出根据本专利技术实施方式的孔中导电结构一例的示意图；
[0030]图5是示例性示出根据本专利技术实施方式的孔中导电结构另一例的示意图。
具体实施方式
[0031]为了便于理解本专利技术技术方案的各个方面、特征以及优点，下面结合附图对本专利技术进行具体描述。应当理解，下述的各种实施方式只用于举例说明，而非用于限制本专利技术的保护范围。
[0032]【实施方式一】
[0033]图1示例性示出根据本专利技术的一种实施方式的半导体装置的结构。在本专利技术的一种实施方式中，所述半导体装置包括基板101、PIC芯片102、第一EIC芯片103、以及第二EIC芯片104。所述PIC芯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，其特征在于，包括：光子集成电路PIC芯片，其包括孔中导电结构；第一电子集成电路芯片即第一EIC芯片，所述第一EIC芯片设置在所述PIC芯片的第一表面；第二电子集成电路芯片即第二EIC芯片，所述第二EIC芯片设置在所述PIC芯片的第二表面；其中，所述第一EIC芯片通过所述PIC芯片的所述孔中导电结构电连接至所述第二EIC芯片。2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一EIC芯片包括电信号转换单元；所述PIC芯片包括光矩阵计算单元以及第一布线结构；所述第二EIC芯片与所述PIC芯片的所述光矩阵计算单元之间形成电信号传输通道，沿着所述电信号传输通道在所述第二EIC芯片至所述PIC芯片的所述光矩阵计算单元的方向上，先后经过所述PIC芯片中的所述孔中导电结构、所述第一EIC芯片的所述电信号转换单元、所述PIC芯片的所述第一布线结构；所述电信号传输通道用于所述PIC芯片的所述光矩阵计算单元与所述第二EIC芯片之间的数据传输。3.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，包括：第一键合结构，其被配置为将所述第一EIC芯片电连接至所述PIC芯片，并且，被配置为沿着所述电信号传输通道在所述第二EIC芯片至所述光矩阵计算单元的方向上，满足先后经过所述PIC芯片中的所述孔中导电结构、所述第一键合结构、所述第一EIC芯片的所述电信号转换单元。4.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，包括：第二键合结构，该第二键合结构被配置为将所述第二EIC芯片电连接至所述PIC芯片。5.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，包括：第三键合结构，其被配置为将所述第一EIC芯片电连接至所述PIC芯片，并且，沿着所述电信号传输通道在所述第二EIC芯片至所述光矩阵计算单元的方向上，满足先后经过所述第二EIC芯片的所述电信号转换单元、所述第三键合结构、所述PIC芯片的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建华，卢正观，孟怀宇，沈亦晨，
申请(专利权)人：上海曦智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：