[发明专利]在相同芯片上的电性与光学通孔连接

权利要求书

1.一种半导体结构，包括：

光学衬底通孔(TSV)，形成于衬底中并包括填充该衬底通孔的光学材料，其中，该光学衬底通孔为形成在由该衬底的一部分组成的核心部分周围的环形通孔，其中，该环形通孔于该环形通孔邻近于该核心部分的内壁与该环形通孔隔绝该核心部分的外壁之间具有d1的通孔宽度，且其中，该核心部分具有d2的圆周尺寸；以及

电性衬底通孔，形成于该衬底中并包括该光学材料的衬垫层及填充该电性衬底通孔的其余部分的电性导电材料，其中，该电性衬底通孔具有D1的直径，且D1>d1。

2.如权利要求1所述的半导体结构，其中，该衬底为硅，而该衬底通孔为硅通孔。

3.如权利要求1所述的半导体结构，其中，该光学材料为氧化物材料。

4.如权利要求1所述的半导体结构，其中，该电性衬底通孔为通孔形状。

5.如权利要求4所述的半导体结构，其中，该光学衬底通孔的宽度尺寸小于该电性衬底通孔的宽度尺寸。

6.如权利要求4所述的半导体结构，其中，该光学衬底通孔与该电性衬底通孔延伸贯穿由硅组成的该衬底。

7.如权利要求4所述的半导体结构，更包括至少一额外的装置于该衬底材料中。

8.如权利要求1所述的半导体结构，更包括空气间隙，形成在该衬底材料中并对齐该光学衬底通孔。

9.如权利要求8所述的半导体结构，更包括光电侦测器，对齐该空气间隙与该光学衬底通孔。

10.如权利要求9所述的半导体结构，其中，该空气间隙跨过该核心并与填充该光学衬底通孔的该衬底通孔的该光学材料重叠。

11.如权利要求10所述的半导体结构，其中，该光电侦测器设置于另一衬底中，该另一衬底连接至具有该光学衬底通孔的该衬底材料。

12.一种半导体结构，包括：

光学衬底通孔，形成在硅中以及具有环形形状并填充有光学材料，该光学材料环绕由该硅组成的核心；

电性衬底通孔，形成在该硅中以及具有通孔形状并包括该光学材料的衬垫层及填充该电性衬底通孔的其余部分的电性导电材料；

其中，该光学材料是凹陷于该硅中，且空气间隙是形成在该硅中并对齐该光学衬底通孔的该光学材料的凹陷表面；以及

光电侦测器，对齐该空气间隙与该光学衬底通孔，其中，该空气间隙是介于在该光电侦测器与该光学衬底通孔的该光学材料的该凹陷表面之间。

13.如权利要求12所述的半导体结构，其中，该光学材料为氧化物材料。

14.如权利要求12所述的半导体结构，其中，该光学衬底通孔的宽度尺寸小于该电性衬底通孔的宽度尺寸。

15.如权利要求12所述的半导体结构，更包括至少一额外的装置于硅衬底中，该硅衬底具有该光学衬底通孔与该电性衬底通孔。

16.如权利要求12所述的半导体结构，其中，该空气间隙跨过该核心并与填充该光学衬底通孔的衬底通孔的该光学材料重叠。

17.如权利要求12所述的半导体结构，其中，该光电侦测器设置于另一衬底中，该另一衬底是连接至包括该光学衬底通孔的硅衬底。

18.如权利要求17所述的半导体结构，其中，该另一衬底包括电性衬底通孔，其电性接触包括该衬垫层与该导电材料的该电性衬底通孔。

19.一种制造半导体结构的方法，该方法包括：

使用相同光刻工艺形成环形通孔及通孔状通孔于衬底上；

于相同沉积工艺中，以光学材料填充该环形通孔，并以该光学材料形成衬垫层于电性衬底通孔的侧壁上；

以导电材料填充该电性衬底通孔的其余部分；

移除该衬底的背侧，以形成环形光学衬底通孔，该环形光学衬底通孔包括具有该光学材料的该环形通孔及电性通孔，该电性通孔是从具有该光学材料与该导电材料的该电性衬底通孔而来；

通过凹陷该光学材料及衬底材料的核心区域于第一通孔中，以形成空气间隙于该衬底中并对齐该环形光学衬底通孔；以及

结合光电侦测器至该衬底并对齐该空气间隙以及该光学材料的凹陷表面及该衬底材料的该核心区域于该第一通孔中。