[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管芯边界。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述光子晶片的III-V材料外延层在两个正交方向上被交叉刻蚀穿过所述光子晶片以形成一直到其外延生长衬底的沟槽。

6.根据权利要求5所述的方法，其中用金属材料或介电材料再填充所述沟槽。

7.根据权利要求4所述的方法，其中所述交叉刻蚀在所述融合之前进行。

8.根据权利要求4所述的方法，其中在所述融合之后使用激光剥离工艺、外延剥离工艺或化学机械抛光剥离工艺来去除所述外延生长衬底。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述介电中间接合层被选择为具有所述两个晶片的热膨胀系数之间的热膨胀系数。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述介电中间接合层的厚度基本上等于所述晶片的表面之上的所述电互连的高度。

11.根据权利要求9所述的方法，其中控制所述平面化以稍微在所述介电中间接合层的平面化表面之下提供所述电互连的表面。

12.根据权利要求4所述的方法，其中每个光子元件具有10x10微米或更小的尺寸。

13.根据权利要求12所述的方法，其中每个光子元件具有多个电通孔。

14. 根据权利要求4所述的方法，其中每个光子元件具有多个电通孔，由此电通孔的密度是 10⁶/cm²的倍数。