[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

本发明涉及光子集成电路领域，其提供了一种半导体装置及其制造方法，所述半导体装置包括设置在基板上的EIC芯片和PIC芯片，并且，所述EIC芯片位于所述PIC芯片与所述基板之间；其中，至少一个EIC芯片设置在单个PIC芯片的朝向所述基板的表面上，并且所述EIC芯片通过连接结构安装在所述基板上。本发明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。

技术领域

本发明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及其制造方法。

背景技术

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。

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。

发明内容

本发明提供了一种半导体装置及其制造方法，其能够有效抑制电压压降，优化PIC芯片、EIC芯片之间的电连接，优化封装尺寸。

一方面，本发明的实施方式提供了一种半导体装置，其包括基板；光子集成电路(PIC)芯片；电子集成电路(EIC)芯片；所述EIC芯片位于所述PIC芯片与所述基板之间；其中，所述PIC芯片与所述EIC芯片进行电连接。

在本发明的一些实施方式中，所述PIC芯片包括PIC布线结构，所述EIC芯片包括EIC布线结构；在所述PIC芯片到所述基板的电连接路径中，包括先后经过所述PIC布线结构、所述EIC布线结构、所述基板的电连接路径。

在本发明的一些实施方式中，所述EIC芯片的周围的至少一部分设置有封装材料，所述封装材料中设置有过孔导电结构，在所述PIC芯片到所述基板的电连接路径中，包括经过所述过孔导电结构的电连接路径。

在本发明的一些实施方式中，所述半导体装置包括PIC再布线结构、第一键合结构、EIC再布线结构一、EIC再布线结构二、过孔导电结构、第二键合结构中的至少一个结构；并且，上述至少一个结构满足：

所述PIC布线结构到所述EIC布线结构的电连接路径中，先后经过PIC再布线结构、第一键合结构、EIC再布线结构一中的至少一个，和/或

所述EIC布线结构到所述基板的电连接路径中，先后经过EIC再布线结构二、过孔导电结构、第二键合结构中的至少一个。

在本发明的一些实施方式中，所述半导体装置包括至少两个EIC芯片，所述至少两个EIC芯片中，包括第一EIC芯片、第二EIC芯片，所述第一EIC芯片、第二EIC芯片之间具有封装材料，所述封装材料中设置至少一个过孔导电结构。在一些实施方式中，所述第一EIC芯片周围的具有两个以上的过孔导电结构，选取与其布线距离非最远的至少一个过孔导电结构进行连接。

在本发明的一些实施方式中，所述EIC芯片通过第一键合结构与所述PIC芯片连接。所述EIC芯片通过连接结构与所述基板连接，所述连接结构包括：与所述第一键合结构电连接的第一段连接结构、与所述第一段连接结构电连接的第二段连接结构、以及与所述第二段连接结构电连接的第二键合结构。其中，所述EIC芯片通过所述第二键合结构与所述基板连接。