[发明专利]半导体装置及其制造方法和半导体集成电路

说明书

本公开涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体装置的制造方法，包括：在包括顺序堆叠的第一衬底、第一绝缘层以及半导体层的第一晶片的所述第一绝缘层上，形成第二绝缘层；在所述第一绝缘层和所述第二绝缘层中形成延伸至所述第一衬底表面的多个排气孔，所述多个排气孔对应于外延片的键合区域；将预定材料填充在所述多个排气孔中；在所述第一晶片的背离所述第一衬底的一侧，将所述第一晶片键合到第二晶片；完全移除所述第一衬底；去除所述多个排气孔中所填充的所述预定材料；以及将所述外延片键合到所述第一晶片。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，特别涉及半导体装置及其制造方法和半导体集成电路。

背景技术

硅光子技术利用光信号代替电信号来传输数据。它提供了高集成度、高传输速率、低功耗等优点，并且因此被认为是有前景的技术。然而，受限于硅基材料的低发光效率和弱光电效应，激光器和调制器等有源器件的性能一直难以提升。如果将优良的光电材料与硅基光器件集成在一起，既能利用硅基光器件低成本、低损耗、高集成度等优势，又能利用异质材料的优良光电特性，制造出性能良好的激光器和调制器等有源器件。

基于此，半导体晶片直接键合作为异质集成的一种重要方法越来越被人们所重视。但是，当两个半导体晶片通直接接触键合时，键合界面将产生气体副产物，例如H₂。这些气体副产物若无法及时去除，将在键合界面处形成气泡/空洞，降低键合强度，从而最终影响键合良率。

在此部分中描述的方法不一定是之前已经设想到或采用的方法。除非另有指明，否则不应假定此部分中描述的任何方法仅因其包括在此部分中就被认为是现有技术。类似地，除非另有指明，否则此部分中提及的问题不应认为在任何现有技术中已被公认。

发明内容

根据本公开的一方面，提供一种半导体装置的制造方法，包括：在包括顺序堆叠的第一衬底、第一绝缘层以及半导体层的第一晶片的所述第一绝缘层上，形成第二绝缘层；在所述第一绝缘层和所述第二绝缘层中形成延伸至所述第一衬底表面的多个排气孔，所述多个排气孔对应于外延片的键合区域；将预定材料填充在所述多个排气孔中；在所述第一晶片的背离所述第一衬底的一侧，将所述第一晶片键合到第二晶片；完全移除所述第一衬底；去除所述多个排气孔中所填充的所述预定材料；以及将所述外延片键合到所述第一晶片。

根据本公开的一方面，提供一种半导体装置，包括：第一晶片，所述第一晶片包括第一绝缘层、第二绝缘层以及至少一个半导体器件并且具有相对设置的第一键合面和第二键合面，其中，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层中具有从所述第二绝缘层的靠近第二晶片的表面延伸至所述第二键合面的多个排气孔，所述多个排气孔对应于所述第二键合面的键合区域；第二晶片，键合至所述第一晶片的第一键合面；以及外延片，键合至所述第一晶片的第二键合面的键合区域。

根据本公开的一方面，提供一种半导体集成电路，包括如上所述的半导体装置。

附图说明

附图示例性地示出了实施例并且构成说明书的一部分，与说明书的文字描述一起用于讲解实施例的示例性实施方式。所示出的实施例仅出于例示的目的，并不限制权利要求的范围。在所有附图中，相同的附图标记指代类似但不一定相同的要素。

图1是示出根据示例性实施例的半导体装置的制造方法的流程图；

图2-图15是示出根据本公开示例性实施例的通过图1的方法的各个步骤形成的示例结构的示意图；

图16是根据本公开示例性实施例的半导体集成电路的简化框图；

图17是根据本公开另一示例性实施例的半导体集成电路的简化框图。

具体实施方式