[发明专利]包含电和光学互连的半导体晶片接合

权利要求书

1.一种用于半导体晶片接合的方法，包括：

通过以下方式形成所述晶片的接合表面以用于接合的晶片之间电和光学信号的转移：

在每个晶片的表面上形成介电中间接合层，在该表面内嵌入分别用于光学和电信号的转移的光学互连和电互连两者；

将在一个晶片上的光学互连与在第二晶片上的光学互连融合，将在一个晶片上的电互连与在第二晶片上的电互连融合以及将在一个晶片上的介电中间接合层与在第二晶片上的介电中间接合层融合，以接合晶片连同在晶片之间的电互连和光学互连。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在被接合以用作主晶片和/或用作密封玻璃盖的透明玻璃衬底上的外延层中形成两个半导体晶片中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的方法，其中使用至少一个层在两个晶片的金属触点的顶上形成所述电互连，以通过固态扩散、共熔或暂态液相等温凝固来融合。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述电互连从由以下各项构成的组中选择：镍（Ni）、锡（Sn）、铜（Cu）、金（Au）、锗（Ge）或铟（In）。

5.根据权利要求4所述的方法，其中电互连的直径被选择成使它们的合计截面面积不超过晶片的接合面积的30%。

6.根据权利要求4所述的方法，其中介电中间接合层包括氧化硅、氮化硅或氧化硅和氮化硅两者，并且光学互连被形成为介电中间接合层的分立的区，所述分立的区的折射率高于介电中间接合层的折射率。

7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括通过以下来进行对接合表面的清理：把所述晶片浸入具有针对要被接合的所述晶片所调整的稀释比率的稀释的HF水溶液，随后是在由去离子水（H₂O）、双氧水（H₂O₂）、氢氧化铵（NH₄OH）构成的RCA溶液中清理所述晶片，其中RCA溶液的比率依赖于要被接合的所述晶片的表面来调整。

8.根据权利要求6所述的方法，进一步包括通过以下来进行对所述接合表面的清理：通过在反应离子刻蚀（RIE）模式中使晶片接合表面经受氧（O）和/或氮（N）和/或氩（Ar）等离子体处理而执行的表面去氧化和激活，其中等离子体的类型被选择为跨越要被接合的表面完成一致的激活。

9.根据权利要求1所述的方法，其中半导体晶片被图案化以刻划多个阵列，每个阵列形成器件管芯并且每个阵列包括许多元件；

在每个晶片上提供对齐标记用于实现关于所述阵列的准确对齐；

在每个晶片上沉积介电中间接合层；

在介电中间接合层中选择性地形成所述电互连，所述电互连与所述阵列实质对齐；

选择性地形成所述光学互连，所述光学互连与所述阵列实质对齐；

在融合所述晶片上的所述光学互连和所述电互连之前，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学互连和所述电互连之前，去除晶片之一的外延生长衬底。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述介电中间接合层用作所述两个晶片之间的接合剂。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述介电中间接合层由氧化硅、氮化硅或氧化硅和氮化硅两者构成，每个在所述介电中间接合层的选择的区中。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述介电中间接合层的厚度实质等于所述电互连的高度。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述光学互连被形成为介电中间接合层的分立的区，所述分立的区的折射率高于介电中间接合层的折射率。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述介电中间接合层是氧化硅。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述介电中间接合层是氧化硅层并且所述光学互连是氮化硅。

16.根据权利要求13所述的方法，其中使用至少一个层在两个晶片的金属触点的顶上形成所述电互连以通过固态扩散、共熔或暂态液相等温凝固来融合，并且其中所述光学互连被散布在所述电互连之间以形成跨越所述介电中间接合层的一致的图案。