專利名稱：光互聯集成電路、光互聯集成電路的制造方法、光電裝置以及電子儀器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光互聯集成電路、光互聯集成電路的制造方法、光電裝置以及電子儀器。
作為這種具有不同材質的半導體集成電路，可以舉例的有光電集成電路(OEIC)。光電集成電路是具有光輸入輸出裝置的集成電路。雖然采用電信號進行集成電路內的信號處理，但是與集成電路外部的輸入輸出采用光信號進行。
然而，由于硅是間接躍遷型半導體而不能發光。這樣，有必要將硅同其它的半導體發光元件進行組合來構成集成電路。
在這里，有希望成為半導體發光元件的有砷化鎵(GaAs)等由化合物半導體形成的表面發射激光器(VCSEL)。但是，由于表面發射激光器與硅晶格不匹配，因此，很難利用晶體取向附生等的半導體制造工藝，直接在硅集成電路上形成。
通常，表面發射激光器可以在砷化鎵襯底上形成。因此，可以考慮使用一種融合電信號傳輸電路和光信號傳輸電路的方法，將砷化鎵襯底上的表面發射激光器制作成芯片，然后把該芯片機械性地安裝在硅集成電路襯底上。
此外，為了不浪費形成集成電路的半導體襯底的面積，或者為了便于融合后的處理，最好，集成電路上的表面發射激光器元件的芯片尺寸盡可能小。如果可能，其尺寸最好與單片形成的集成電路大致相同，即尺寸＝(厚度數μm×面積數十μm2)。但是，現有的半導體安裝技術中，可裝卸的芯片尺寸大于等于(厚度數十μm×面積數百μm2)的尺寸。
針對這些問題，第一參考文獻(雜志《電子學》，2000年10月號，37～40頁)以及第二參考文獻(雜志《電子情報通信學會論文志》，2001/9，Vol.J84-C.No9)中有相關技術記載。這些參考文獻闡述的技術是，首先，通過研磨清除襯底，只將形成半導體元件的最外層的功能層(數μm)復制到其它支撐襯底上，通過裝卸以及光蝕刻技術整形出所希望的大小尺寸，粘結到最終襯底上，這樣，在最終襯底的需要的位置上形成最后的半導體元件的厚度為數μm的半導體層(功能層)。通過通常的半導體工藝進行加工、安裝電極等后完成這些半導體層。
這些第一和第二參考文獻的技術上的問題在于由于是通過研磨清除半導體襯底，因此需要剛體的支撐襯底。而且，需要全面一次性地進行與最終襯底的接合。即在進行接合前，必須全部清除最終需要保留部分以外的半導體膜，因而浪費極大。另外，由于被接合部分只是功能層，所以，接合后需要進行半導體處理。因此，若所需的半導體元件的配置密度不太大時，會因為逐個進行最終襯底的處理而造成很大的浪費。
鑒于以上的不足，本發明的目的是提供一種能夠實現集成電路間的信號傳輸速度高速化的光互聯集成電路、光互聯集成電路的制造方法、光電裝置以及電子儀器。
另外，本發明還提供能夠簡易、小型、低成本制造具有高速的信號傳輸速度的集成電路的光互聯集成電路、光互聯集成電路的制造方法、光電裝置以及電子儀器。
為達到上述目的，本發明涉及的光互聯集成電路，其特征在于包括至少兩個集成電路芯片；至少一個微瓦片狀元件，粘結在每一個所述集成電路芯片上；在至少一個所述微瓦片狀元件上設置的發光元件；以及在至少一個所述微瓦片狀元件上設置的光接收元件，用于檢測所述發光元件發射的光。
根據本發明，安裝在某一集成電路芯片上的發光元件發射的光信號，由安裝在其它的集成電路上的光接收元件進行檢測，發光元件受通信信號驅動，可以收發集成電路芯片之間的光通信信號，可以使集成電路芯片間的信號傳輸速度高速化。
另外，由于在微瓦片狀元件上設置了作為收發裝置的發光元件和光接收元件，故收發裝置可以小型化，從而可以制造出結構簡單、小型、且低成本的在集成電路芯片間高速進行信號收發的光互聯集成電路。
本發明的光互聯集成電路的該微瓦片狀元件優選粘結在該集成電路芯片的指定位置上。
根據本發明，微瓦片狀元件的尺寸很小，由于其微瓦片狀元件是通過粘結設置在集成電路芯片上的，因此微瓦片狀元件不僅限于集成電路芯片的周邊部分，也可以設置在集成電路中的任意位置。
另外，本發明的光互聯集成電路的該發光元件，用于發射光信號，所述光接收元件用于接收發光元件發射的光信號。
根據本發明，由于從安裝在某一集成電路芯片上的發光元件發射的光，由安裝在其它的集成電路上的光接收元件進行檢測，所以在集成電路芯片之間可以收發光信號，可以使集成電路芯片間的信號傳輸速度高速化。
另外，本發明的光互聯集成電路，優選所述發光元件設置在該集成電路芯片之一的第一集成電路芯片上所粘結的微瓦片狀元件上；該光接收元件設置在該集成電路芯片之一的第二集成電路芯片上所粘結的微瓦片狀元件上。
根據本發明，由于第二集成電路芯片上所粘結的微瓦片狀元件的光接收元件檢測第一集成電路芯片上所粘結的微瓦片狀元件的發光元件發射的光，故在集成電路芯片之間可以收發光信號，可以使集成電路芯片間的信號傳輸速度高速化。
本發明的光互聯集成電路中，優選該第一集成電路芯片具有至少兩個該發光元件或光接收元件；該第二集成電路芯片具有至少該兩個發光元件或是光接收元件；該第一集成電路芯片與第二集成電路芯片具有至少兩組由該發光元件和光接收元件組成的信號收發裝置。
根據本發明，可通過第一集成電路芯片上設置的多個發光元件或光接收元件和第二集成電路芯片上設置的多個發光元件或是光接收元件形成多組信號收發裝置，利用該多組信號收發裝置，可以形成能夠同時(并行)收發信號的光總線。因此，根據本發明，可以使集成電路芯片間的信號傳輸速度進一步提高。
另外，根據本發明，可以構成更加緊湊、高速的光互聯集成電路，因為構成光總線的多個發光元件以及光接收元件是微瓦片狀元件，因此，在一個集成電路芯片上設置的多個發光元件以及光接收元件之間的間隔可以非常狹小。
另外，本發明的光互聯集成電路，該兩組信號收發裝置具有該第一集成電路芯片和第二集成電路芯片間作為雙向通信裝置的功能。
根據本發明，可以構成在集成電路芯片間進行雙向通信的高速、緊湊的光互聯集成電路。
本發明的光互聯集成電路，優選該至少兩組的信號收發裝置在該第一集成電路芯片和第二集成電路芯片之間作為并行傳輸多個光信號的光總線。
根據本發明，可以構成在集成電路芯片間包含高速、緊湊的信號傳輸裝置的光總線的光互聯集成電路。
本發明的光互聯集成電路中，優選將上述發光元件和光接收元件設置在該第一集成電路芯片的發光元件的發光中心軸與該第二集成電路芯片的光接收元件的受光中心軸處于基本同一條直線的位置上。
根據本發明，由于第一集成電路芯片的發光元件發射的光入射到第二集成電路芯片的光接收元件中，所以能夠很好地收發集成電路芯片間的光信號，可以實現集成電路芯片間的信號傳輸速度高速化。
本發明的光互聯集成電路的該光總線中的多個光信號最好分別由不同波長的光組成。
根據本發明，由于光總線內多個光信號分別采用了不同的波長，所以即使由發光元件和光接收元件為一組的多組光信號收發裝置相互間配置的很近，也能夠防止由于散射光造成的信號干擾，可以使光互聯集成電路進一步小型化。
本發明的光互聯集成電路中，上述發光元件優選為表面發射激光器。
根據本發明，通過表面發射激光器，可以進一步提高通信速度，同時也容易形成能穿透疊壓的多層結構的多個集成電路芯片的激光發射裝置(信號發送裝置)。
本發明的光互聯集成電路中，最好該光接收元件具有波長選擇性。
根據本發明，由于使用了具有波長選擇性的光接收元件(光檢測器)，可以更好地防止由于散射光造成的信號干擾，使光互聯集成電路更加小型化。
本發明的光互聯集成電路中的該發光元件優選發射波長大于等于1.1微米的光。
根據本發明，當用硅半導體形成集成電路芯片時，由于發光元件發射的光可以透過此硅半導體，所以，以多層結構重疊多個集成電路芯片，使用穿透集成電路芯片的光信號，則可以在各集成電路芯片間進行良好的信號傳輸。
還有，本發明的光互聯集成電路，優選該發光元件發射的光透過至少一個該集成電路芯片后，入射到該光接收元件。
根據本發明，當多個集成電路芯片重疊形成多層結構時，可通過穿透集成電路芯片的光在各集成電路間進行通信，從而可以簡單地構成小型、高速的光互聯集成電路。
本發明的光互聯集成電路中，至少兩個集成電路芯片重疊粘合，使一個集成電路芯片的上述發光元件發射的光能夠在另外的至少一個集成電路芯片的至少一個該光接收元件上檢測到。
根據本發明，由于能通過光信號進行各集成電路間的通信，所以能夠容易地構成小型、高速的光互聯集成電路。
本發明的光互聯集成電路中，最好至少兩個集成電路芯片通過透明粘合劑重疊粘合在一起。
根據本發明，可借助具有透明性質的粘合劑傳輸各集成電路間通信用的光信號，與通過空氣傳輸的方法相比，更有可能使傳輸路徑的介質的折射率和集成電路芯片的折射率一致，可以很好地進行光信號的傳輸。
本發明的光互聯集成電路中，該發光元件的一個面或是該光接收元件的一個面最好由非透明材料覆蓋。
根據本發明，由于光通信中的散射光可以被非透明材料吸收，故可以進行優質的光通信。
另外，根據本發明的光互聯集成電路制造方法，其特征在于包括以下步驟在至少兩個集成電路芯片中的每一個的指定位置上，用透明粘合劑粘合至少一個構成發光元件或光接收元件的微瓦片狀元件；用透明粘合劑重疊粘合所述至少兩個集成電路芯片，使一個所述集成電路芯片所粘結的微瓦片狀元件的發光元件發射的光，能夠被其它至少一個集成電路芯片所粘結的微瓦片狀元件的光接收元件檢測到。
根據本發明，不僅是在集成電路芯片的周邊部分，在集成電路之中的任意位置都可以設置微瓦片狀元件，可以在重疊粘合成多層結構的各集成電路芯片之間進行光通信，因此，可以構成小型的、能夠實現集成電路芯片間的信號傳輸速度高速化的光互聯集成電路。
本發明的光互聯集成電路制造方法中，在半導體襯底上形成作為該發光元件或光接收元件的半導體元件，在該半導體襯底形成半導體元件的面上粘貼薄膜，并將該半導體襯底中包含半導體元件的功能層從該半導體襯底上切割分離而形成微瓦片狀元件。
根據本發明，可以將切割分離成微瓦片狀的半導體元件(微瓦片狀元件)與任意的材料體接合，形成集成電路。這里，半導體元件可以是化合物半導體或硅半導體，與半導體元件接合的物體可以是硅半導體襯底，也可以是化合物半導體或是其它物質。這里，根據本發明，可以將半導體元件形成于與該半導體元件材質不同的襯底(集成電路芯片)上，就象在硅半導體襯底(集成電路芯片)上，形成砷化鎵的表面發射激光器或是光電二極管等一樣。另外，在半導體襯底上完成半導體元件后，要將其切割分離成微瓦片狀，所以，在加工完成集成電路之前，可以預先對半導體元件進行測試篩選。
此外，根據本發明，可以只把含有半導體元件的功能層作為微瓦片狀元件，從半導體襯底上切下來，固定到薄膜上，進行處理，所以，可以一個一個選擇半導體元件(微瓦片狀元件)，粘貼固定到最后的襯底(集成電路芯片)上，同時，還能夠使得可處理的微瓦片狀元件的尺寸較從前的封裝技術的尺寸還小。因此可以達到高精度配置。
本發明的光互聯集成電路的制造方法中，在將微瓦片狀元件粘結到該集成電路芯片的步驟中，該透明粘合劑優選使用液滴噴出的方法涂敷。
根據本發明，可以減少形成透明粘合劑的材料的用量，可以容易地應對設計變化，降低制造成本。
本發明的光互聯集成電路的制造方法中，在粘結該至少兩個集成電路芯片的步驟中，該透明粘合劑優選使用液滴噴出的方法涂敷。
根據本發明，可以減少形成透明粘合劑的材料的用量，可以容易地應對設計變化，降低制造成本。
根據本發明的一種光電裝置，其特征在于包括上述光互聯集成電路。
根據本發明，可以提供一種具有高速信號傳輸裝置、使顯示狀態高速轉換的小型光電裝置。
根據本發明的一種電子儀器，其特征在于，包括上述光互聯集成電路。
根據本發明，可以提供一種具有高速信號傳輸裝置、可進行高速信號處理的小型光電裝置。
圖1是根據本發明的一個實施方式的光互聯集成電路的剖面示意圖；圖2是說明光互聯集成電路動作的簡要剖面示意圖；圖3是微瓦片狀元件的制造方法的第一步驟的剖面示意圖；圖4是微瓦片狀元件的制造方法的第二步驟的剖面示意圖；圖5是微瓦片狀元件的制造方法的第三步驟的剖面示意圖；圖6是微瓦片狀元件的制造方法的第四步驟的剖面示意圖；圖7是微瓦片狀元件的制造方法的第五步驟的剖面示意圖；圖8是微瓦片狀元件的制造方法的第六步驟的剖面示意圖；圖9是微瓦片狀元件的制造方法的第七步驟的剖面示意圖；圖10是微瓦片狀元件的制造方法的第八步驟的剖面示意圖；圖11是微瓦片狀元件的制造方法的第九步驟的剖面示意圖；圖12是微瓦片狀元件的制造方法的第十一步驟的剖面示意圖；圖13示出了包含根據本實施方式的光電裝置的電子儀器的一個示例；圖14示出了包含根據本實施方式的光電裝置的電子儀器的一個示例；以及圖15示出了包含根據本實施方式的光電裝置的電子儀器的一個示例。
圖1是根據本發明的一個實施方式的光互聯集成電路的剖面示意圖。該光互聯集成電路的結構是三個集成電路芯片(硅半導體襯底)1、2、3，通過插入其間的樹脂等透明粘合劑(無圖示)重疊粘結形成多層結構。集成電路芯片1、2、3是在半導體襯底上形成集成電路(LSI等)的。此外，集成電路芯片1、2、3也可以在玻璃襯底上形成薄膜晶體管(TFT)等。
在集成電路芯片1的特定位置上，粘貼固定有兩個表面發射激光器VC1、VC2和兩個光檢測器PD3、PD4。即不但集成電路芯片1上的周邊部分，在集成電路中的任意位置均可配置表面發射激光器VC1、VC2以及光檢測器PD3、PD4。
這里，表面發射激光器VC1、VC2以及光檢測器PD3、PD4分別是微瓦片狀元件。微瓦片狀元件是微小的瓦片形狀(板形狀)的半導體器件，例如，厚度1μm到20μm，長寬尺寸是數十μm到數百μm的板狀材料。有關微瓦片狀元件的制造方法將在其后詳細說明。
表面發射激光器VC1、VC2以及光檢測器PD3、PD4的各自的間隔可以很小，例如其間隔可以是數μm。
此外，各個微瓦片狀元件，通過具有透明性的粘合材料30粘貼固定在集成電路芯片1上。粘合劑30可以使用例如樹脂材料。
在集成電路芯片2的上面，粘結有一個表面發射激光器VC3和3個光檢測器PD1、PD2、以及PD4’。這里，表面發射激光器VC3和光檢測器PD1、PD2、PD4’分別是微瓦片狀元件。這些微瓦片狀元件通過具有透明性的粘合材料30粘貼固定在集成電路芯片2上。
在集成電路芯片3的上面，粘結有一個表面發射激光器VC4和3個光檢測器PD1’、PD2’、PD3’。這里，表面發射激光器VC4以及光檢測器PD1’、PD2’、PD3’分別是微瓦片狀元件。這些微瓦片狀元件通過具有透明性的粘合材料30粘貼固定在集成電路芯片3上面。
粘合劑30是通過噴嘴(無圖示)噴出含有粘合劑30的液滴，涂敷在集成電路芯片1、2、3上。這樣做可以減少粘合劑30的用量，容易應對設計上的變化，降低制造成本。
另外，用粘合劑對集成電路芯片1、2、3進行重疊粘貼固定時也可以使用這樣的粘合劑液滴噴出的涂敷方法。這樣做可以減少粘合劑的用量，容易應對設計上的變化，降低制造成本。
另外，面對表面發射激光器VC1的發光中心軸設置有兩個光檢測器PD1、PD1’；面向表面發射激光器VC2的發光中心軸設置有兩個光檢測器PD2、PD2’；面向表面發射激光器VC3的發光中心軸設置有兩個光檢測器PD3、PD3’；以及面向表面發射激光器VC4的發光中心軸設置有兩個光檢測器PD4、PD4’。
表面發射激光器VC和光檢測器PD、PD’的配置，最好使各個表面發射激光器VC的發光中心軸與面向各個表面發射激光器設置的兩個光檢測器PD、PD’的光接收中心軸重合。
表面發射激光器VC1發射第一波長的激光束，表面發射激光器VC2發射第二波長的激光束，表面發射激光器VC3發射第三波長的激光束，表面發射激光器VC4發射第四波長的激光束。這里的第一至第四波長，例如在硅半導體襯底上形成集成電路芯片1、2、3的情況下，波長大于等于1.1μm。據此，從表面發射激光器VC1、VC2、VC3、VC4發射的激光束可以穿透集成電路芯片1、2、3。例如第一波長為1.20μm，第二波長為1.22μm，第三波長為1.24μm，第四波長為1.26μm。
即使是波長1.10μm以下的光也能夠穿透玻璃襯底。因此，采用玻璃襯底形成集成電路芯片1、2、3時，第一至第四波長也可以設定在1.10μm以下。例如第一波長為0.79μm，第二波長為0.81μm，第三波長為0.83μm，第四波長為0.85μm。
理想的是，各光檢測器PD1、PD1’、PD2、PD2’、PD3、PD3’、PD4、PD4’均具有波長選擇性。例如，光檢測器PD1、PD1’只檢測第一波長的光，光檢測器PD2、PD2’只檢測第二波長的光，光檢測器PD3、PD3’只檢測第三波長的光，光檢測器PD4、PD4’只檢測第四波長的光。另外，也可以在各光檢測器PD1、PD1’、PD2、PD2’、PD3、PD3’、PD4、PD4’的上面和下面，設置具有波長選擇性的薄膜等而形成具有波長選擇功能的光接收元件。作為光檢測器PD1、PD1’、PD2、PD2’、PD3、PD3’、PD4、PD4’，可以使用例如光電二極管等。
另外，優選在表面發射激光器VC1、VC2以及光檢測器PD3、PD4的上面覆蓋非透明材料。在光檢測器PD1’、PD2’、PD3’以及表面發射激光器VC4的下面，也覆蓋有非透明材料。
這樣做可以抑制因散射光產生的噪聲。
通過上述組合，從表面發射激光器VC1向下方發射的第一波長的激光束穿透表面發射激光器VC1與集成電路芯片1之間的粘合劑30、集成電路芯片1、以及集成電路芯片1與集成電路芯片2之間的粘合劑后，入射到光檢測器PD1，接著，穿透光檢測器PD1、光檢測器PD1與集成電路芯片2之間的粘合劑30、集成電路芯片2、以及集成電路芯片2與集成電路芯片3之間的粘合劑后，入射到光檢測器PD1’。
從表面發射激光器VC2向下方發射的第二波長的激光束穿透表面發射激光器VC2與集成電路芯片1之間的粘合劑30、集成電路芯片1、以及集成電路芯片1與集成電路芯片2之間的粘合劑，入射到光檢測器PD2，接著，穿透光檢測器PD2、光檢測器PD2與集成電路芯片2之間的粘合劑30、集成電路芯片2、以及集成電路芯片2與集成電路芯片3之間的粘合劑，入射到光檢測器PD2’。
從表面發射激光器VC3向上方發射的第三波長的激光束穿透集成電路芯片2與集成電路芯片1之間的粘合劑、集成電路芯片1、以及集成電路芯片1與光檢測器PD3之間的粘合劑30，入射到光檢測器PD3。從表面發射激光器VC3向下方發射的第三波長的激光束穿透表面發射激光器VC3與集成電路芯片2之間的粘合劑30、集成電路芯片2、以及集成電路芯片2與集成電路芯片3之間的粘合劑，入射到光檢測器PD3’。
另外，從表面發射激光器VC4向上方發射的第四波長的激光束穿透集成電路芯片3與集成電路芯片2之間的粘合劑、集成電路芯片2、以及集成電路芯片2與光檢測器PD4’之間的粘合劑30，入射到光檢測器PD4’，接著，穿透光檢測器PD4’、集成電路芯片2與集成電路芯片1之間的粘合劑，集成電路芯片1、以及集成電路芯片1與光檢測器PD4之間的粘合劑30，入射到光檢測器PD4。
因此，作為表面發射激光器VC1輸出的第一波長激光束的光信號幾乎同時被光檢測器PD1、PD1’接收。而且，作為表面發射激光器VC2輸出的第二波長激光束的光信號幾乎同時被光檢測器PD2、PD2’接收。從表面發射激光器VC3輸出的第三波長激光束的光信號幾乎同時被光檢測器PD3、PD3’接收。從表面發射激光器VC4輸出的作為第四波長激光束的光信號幾乎同時被光檢測器PD4、PD4’接收。
這樣，在集成電路芯片1、集成電路芯片2、以及集成電路芯片3的相互之間，第一波長至第四波長的四個光信號可以同時、并行收發信號，進行雙向通信。換言之，該表面發射激光器VC1、VC2、VC3、VC4以及光檢測器PD1、PD2、PD3、PD4、PD1’、PD2’、PD3’、PD4’成為光總線的信號收發裝置，第一至第四波長的四個光信號為光總線的傳輸信號。
因此，本實施方式的光互聯集成電路由于具有在三個集成電路芯片1、2、3的相互間并列收發多個光信號的光總線，因而可以使集成電路芯片間的信號傳輸速度高速化，可以解決在使用金屬配線收發電氣信號時產生的以下問題。
1)配線間信號傳輸時間的偏差(歪斜失真)2)傳輸高頻信號時需要的較大功率3)配線設置時自由度受到限制，設計困難4)需要阻抗匹配5)需要解決接地噪聲和電磁感應噪聲的措施本實施方式的光互聯集成電路，由于使用微瓦片狀元件作為發光元件和光接收元件，可以使多個發光元件和光接收元件相互間的配置間隔極小，從而可實現裝置的小型化。
本實施方式的光互聯集成電路中，由于做為光總線通信信號的多個激光束分別具有不同的波長，因此，即使發光元件和光接收元件組成一組的多組光信號收發裝置相互間的配置間隔很小，也可以防止由于散射光等造成的信號干擾，從而可進一步使裝置小型化。
另外，本實施方式的光互聯集成電路使用表面發射激光器作為發光元件，所以，在使通信速度進一步提高的同時，也容易形成穿透多層結構的多個集成電路芯片的激光束的發射裝置(信號發送裝置)。
還有，本實施方式的光互聯集成電路中，由于使用具有波長選擇性的光接收元件(光檢測器)，可以進一步防止由于散射光等造成的信號干擾，從而使裝置更加小型化。
接下來，就光互聯集成電路的一般動作參照圖2進行說明。圖2是相當于圖1所示光互聯集成電路的一部分的光互聯集成電路的剖面示意圖。該光互聯集成電路具有多層結構，是使用樹脂等透明粘合劑(無圖示)重疊粘合的兩個(多個)集成電路芯片(硅半導體襯底)10、20而形成的。集成電路芯片10包含集成電路區11，在集成電路芯片10的上面，光檢測器PD10與表面發射激光器VC10通過透明粘合劑30粘合在一起。另外，集成電路芯片20包含集成電路區21，在集成電路芯片20的上面，表面發射激光器VC20與光檢測器PD20通過透明粘合劑30粘接在一起。在集成電路區11、21上，形成構成CPU、存儲器或是ASIC的各種集成電路。
在這種結構中，將在集成電路芯片10的集成電路區11內處理的電信號，通過表面發射激光器VC10轉換為激光脈沖信號，然后發送至集成電路芯片20的光檢測器PD20。光檢測器PD20將接收到的激光脈沖信號轉換為電信號發送至集成電路區21。接著，在集成電路芯片20的集成電路區21內處理的電信號，通過表面發射激光器VC20轉換為激光脈沖信號，然后發送至集成電路芯片10的光檢測器PD10。光檢測器PD10將接收到的激光脈沖信號轉換為電氣信號發送至集成電路區11。
這樣，集成電路芯片10與集成電路芯片20，可通過激光脈沖進行雙向信號傳輸。(微瓦片狀元件的制造方法)以下就微瓦片狀元件的制造方法參照圖3至圖12進行說明。本制造方法中，將要說明的是把微瓦片狀元件的化合物半導體器件(化合物半導體元件)粘接到成為襯底的硅LSI芯片上的情況，但是，本發明也適用于與半導體器件的種類和LSI芯片種類無關的情況。此外，本實施例中的“半導體襯底”雖然是指由半導體物質形成的材料體，但并不限于平板狀的襯底，無論形狀如何，只要是半導體材料，都包含在“半導體襯底”內。<第一步驟>
圖3是微瓦片狀元件的制造方法的第一步驟的剖面示意圖。圖3中的襯底110為半導體襯底，例如，假設采用砷化鎵化合物半導體襯底，襯底110上的最底層設置有犧牲層111。犧牲層111由砷化鋁(AlAs)構成，厚度為例如數百nm。
例如，在犧牲層111的上層設置有功能層112。功能層112的厚度為例如從1μm到10(20)μm左右。而且，在功能層112上形成半導體器件(半導體元件)113。半導體器件113可以是例如發光二極管(LED)、表面發射激光器(VCSEL)、光電二極管(PD)、高電子遷移率晶體管(HEMT)、異質雙極型晶體管(HBT)等。這些半導體器件113都是在襯底110上重疊多層外延層后形成的元件。另外，在各半導體器件113內還形成電極，進行動作測試。<第二步驟>
圖4是表示微瓦片狀元件的制造方法的第二步驟的剖面示意圖。在本步驟中，將各個半導體器件113分割開形成分離槽121。分離槽121至少需到達犧牲層111的深度。例如，分離槽的寬度和深度都在10μm到數百μm。另外，為使后述的選擇蝕刻液在該分離槽121內流動，分離槽121成為不設隔檔的相連的溝槽。進而，分離槽121形成圍棋盤狀的格子。
另外，由于分離槽121相互間的間隔在數十μm到數百μm，因此被分離槽121分割形成的各半導體器件113的面積成為邊長從數十μm到數百μm的四方塊。分離槽121的形成方法可以有光刻和濕式蝕刻方法，以及干式蝕刻方法。另外，只要在襯底上不產生裂縫的范圍內，也可以用切割U型槽的方式形成分離槽121。<第三步驟>
圖5是微瓦片狀元件的制造方法的第三步驟的剖面示意圖。在本步驟中，中間復制薄膜131粘貼在襯底110的表面(半導體器件113一側)。中間復制薄膜131是表面上涂抹了粘合劑的柔性帶狀薄膜。<第四步驟>
圖6是微瓦片狀元件的制造方法的第四步驟的剖面示意圖。在本步驟中，在分離槽121內注入選擇蝕刻液141。本步驟里因為只對犧牲層111實施有選擇的蝕刻，因此使用對砷化鋁選擇性高的低濃度的鹽酸作為選擇蝕刻液141。<第五步驟>
圖7是微瓦片狀元件的制造方法的第五步驟的剖面示意圖。在第四步驟，向分離槽121內注入選擇蝕刻液141后，經過規定的時間，犧牲層111的全部被選擇地蝕刻并從襯底110上去除。<第六步驟>
圖8是微瓦片狀元件的制造方法的第六步驟的剖面示意圖。在第五步驟里，如果對犧牲層111進行全面蝕刻，就可以從襯底110中切割分離功能層112。
然后，在該步驟，通過從襯底110剝離中間復制薄膜131，便可以從襯底110上拉開粘在中間復制薄膜131上的功能層112。據此，形成半導體器件113的功能層112，由于分離槽121的形成以及犧牲層111的蝕刻而被分割，變為特定形狀的(例如瓦片狀)的半導體元件(上述實施例中的“微瓦片狀元件”)，粘貼保留在中間復制薄膜131上。這里，最好，功能層的厚度例如從1μm到20μm，大小(長寬)例如是從數十μm到數百μm。<第七步驟>
圖9是微瓦片狀元件的制造方法的第七步驟的剖面示意圖。在本步驟中，通過移動中間復制薄膜131(微瓦片狀元件161粘貼其上)，在最終襯底171(集成電路芯片1、2、3)的特定位置上，定位微瓦片狀元件161。這里，最終襯底171使用例如硅半導體，形成LSI區172。另外，在最終襯底171的特定位置，涂敷上粘貼固定微瓦片狀元件161的粘合劑173。粘合劑也可以涂抹在微瓦片狀元件161上。<第八步驟>
圖10是表示本制造方法的第八步驟的剖面示意圖。在該步驟，使用壓緊器181，將定位在最終襯底171特定位置上的微瓦狀元件161，越過中間復制膠片131，壓緊接合到最終襯底171上。這里，因為在該特定位置涂敷了粘合劑173，所以，微瓦狀元件161，被粘貼固定到該最終襯底171的特定位置上。<第九步驟>
圖11是表示本半導體集成電路制造方法第九步驟的剖面示意圖。在本步驟中，使中間復制薄膜131失去粘力，從微瓦片狀元件161上揭下中間復制薄膜131。
中間復制薄膜131的粘合劑，設定為UV硬化性或者熱硬化性的粘合劑。當為UV硬化性的粘合劑時，將壓緊器181定為透明材料，從壓緊器181的前端開始照射紫外線(UV)，使中間復制薄膜131失去其粘力。當采用熱硬化性的粘合劑時，加熱壓緊器181即可。或者，也可以在第六步驟以后，對中間復制薄膜131進行全面紫外線照射等，使粘力全面消失。雖說叫粘力消失，但實際上，還殘留有少量的粘性，微瓦片狀元件161非常薄，也非常輕，所以，被保持在中間復制薄膜131上。<第十步驟>
本步驟無圖示。在本步驟中，施行加熱處理等，將微瓦片狀元件161大體固定到最終襯底171上。<第十一步驟>
圖12是表示本半導體集成電路制造方法的第十一步驟的剖面示意圖。在本步驟中，通過配線191，將微瓦片狀元件161的電極與最終襯底171上的電路進行電連接，使得完成一個LSI芯片等(用于光互聯集成電路的集成電路芯片)。作為最終襯底171，不僅可以用硅半導體，還可以使用玻璃襯底、石英襯底或者塑料薄膜。(應用實例)以下就本發明涉及的光互聯集成電路的應用實例進行說明。
第一應用實例使用的是上述實施例的光電集成電路信號傳輸裝置的光互聯集成電路。計算機可作為光電集成電路的例子。形成CPU的集成電路內的信號處理使用了電信號，而在CPU與存儲裝置等之間進行數據傳輸的總線上使用的是該實施例的光互聯集成電路。
因此，根據本應用實例，可以比現有技術大幅度提高成為計算機處理速度瓶頸的總線信號傳輸速度。
另外，根據本應用實例，也可以使計算機等更大幅度地實現小型化。
作為第二應用實例，在光電裝置的液晶顯示器、等離子顯示器或是有機EL(電致發光)顯示器上使用了該實施例的光互聯集成電路。
據此，根據本應用實例，因為可以高速收發顯示信號，故可以提供高速轉換顯示狀態的光電裝置。(電子儀器)以下對配備有上述實施方式的光互聯集成電路的電子儀器的例子進行說明。
圖13是移動電話例子的立體透視圖。在圖13中，符號1000表示使用了該光互聯集成電路的移動電話主體，符號1001表示使用了該光電裝置的顯示部分。
圖14是電子手表例子的立體透視圖。在圖14中，符號1100表示使用了該光互聯集成電路的手表主體，符號1101表示使用了該光電裝置的顯示部分。
圖15是文字處理機、個人計算機等便攜型信息處理裝置例子的立體透視圖。在圖15中，符號1200是信息處理裝置，符號1202是鍵盤等輸入部分，符號1204是使用了該光互聯集成電路的信息處理裝置主體，符號1206是使用了該光電裝置的顯示部分。
圖13至圖15表示的電子儀器由于設置了該實施方式的光互聯集成電路或是光電裝置，所以可以實現顯示水平優異，特別是包含了高速響應和明亮的畫面顯示部分的電子儀器。另外，通過使用該實施方式的光互聯集成電路，可比現有的電子儀器更加小型，同時，由于使用了該實施方式的光互聯集成電路，而使制造成本比現有儀器更加低廉。
本發明的技術范圍并不僅限于該實施方式，在不脫離本發明的主題范圍之內可以有各種變形，實施方式中所列舉的具體的材料或是層的構成只是其中一種例子，可以進行適當的變化。
例如，在上述實施例中使用了表面發射激光器作為發光元件，但也可以使用端面發射激光器或是光電二極管作為發光元件。
在該實施方式中列舉了3個集成電路芯片重疊組合的例子，但本發明不限于此，也可以把2個或者4個集成電路芯片重疊組合。
綜上所述，可以明確，如果采用本發明，可以在各集成電路芯片上設置了微瓦片狀元件的發光元件或是光接收元件，因此，能夠實現集成電路芯片間的信號傳輸速度的高速化。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的權利要求范圍之內。
附圖標記說明1、2、3、10、20 集成電路芯片11、21 集成電路區30 粘合劑PD1、PD1’、PD2、PD2’ 光檢測器PD3、PD3’、PD4、PD4’ 光檢測器PD10、PD20 光檢測器VC1、VC2、VC3、VC4 表面發射激光器VC10、VC20 表面發射激光器
權利要求
1.一種光互聯集成電路，其特征在于包括至少兩個集成電路芯片；至少一個微瓦片狀元件，粘結在每一個所述集成電路芯片上；在至少一個所述微瓦片狀元件上設置的發光元件；以及在至少一個所述微瓦片狀元件上設置的光接收元件，用于檢測所述發光元件發射的光。
2.根據權利要求1所述的光互聯集成電路，其特征在于所述微瓦片狀元件被粘結在所述集成電路芯片的指定位置上。
3.根據權利要求2所述的光互聯集成電路，其特征在于所述發光元件發射光信號，所述光接收元件接收所述發光元件發射的光信號。
4.根據權利要求3所述的光互聯集成電路，其特征在于所述發光元件被設置在所述集成電路芯片之一的第一集成電路芯片所粘結的微瓦片狀元件上；所述光接收元件被設置在所述集成電路芯片之一的第二集成電路芯片所粘結的微瓦片狀元件上。
5.根據權利要求4所述的光互聯集成電路，其特征在于所述第一集成電路芯片具有至少兩個所述發光元件或光接收元件；所述第二集成電路芯片具有至少兩個所述發光元件或光接收元件；所述第一集成電路芯片和第二集成電路芯片具有至少兩組由所述發光元件和光接收元件組成的信號收發裝置。
6.根據權利要求5所述的光互聯集成電路，其特征在于所述至少兩組信號收發裝置具有在所述第一集成電路芯片和第二集成電路芯片間作為雙向通信裝置的功能。
7.根據權利要求6所述的光互聯集成電路，其特征在于所述至少兩組信號收發裝置在所述第一集成電路芯片和第二集成電路芯片之間，構成并行傳輸多個光信號的光總線。
8.根據權利要求6所述的光互聯集成電路，其特征在于設置所述發光元件和光接收元件，使所述第一集成電路芯片的發光元件的發光中心軸與所述第二集成電路芯片的光接收元件的光接收中心軸處于基本相同的直線上。
9.根據權利要求7所述的光互聯集成電路，其特征在于所述光總線中的多個光信號分別由不同波長的光組成。
10.根據權利要求1至9中任一所述的光互聯集成電路，其特征在于所述發光元件為表面發射激光器。
11.根據權利要求1所述的光互聯集成電路，其特征在于所述光接收元件具有波長選擇性。
12.根據權利要求1所述的光互聯集成電路，其特征在于所述發光元件發射波長大于等于1.1微米的光。
13.根據權利要求1所述的光互聯集成電路，其特征在于所述發光元件發射的光至少透過一個所述集成電路芯片，入射到所述光接收元件上。
14.根據權利要求1所述的光互聯集成電路，其特征在于所述至少兩個集成電路芯片重疊粘合，使所述集成電路芯片中的一個的發光元件發射的光能夠被其它至少一個集成電路芯片的至少一個所述光接收元件檢測到。
15.根據權利要求14所述的光互聯集成電路，其特征在于所述至少兩個集成電路芯片通過透明的粘合劑重疊粘合在一起。
16.根據權利要求1所述的光互聯集成電路，其特征在于所述發光元件的一個面或所述光接收元件的一個面由非透明材料覆蓋。
17.一種光互聯集成電路的制造方法，其特征在于包括以下步驟在至少兩個集成電路芯片中的每一個的指定位置上，用透明粘合劑粘結至少一個構成發光元件或光接收元件的微瓦片狀元件；用透明粘合劑重疊粘結所述至少兩個集成電路芯片，使一個所述集成電路芯片所粘結的微瓦片狀元件的發光元件發射的光，能夠被其它至少一個所述集成電路芯片所粘結的微瓦片狀元件的光接收元件檢測到。
18.根據權利要求17所述的光互聯集成電路的制造方法，其特征在于在半導體襯底上形成作為所述發光元件或光接收元件的半導體元件，在所述半導體襯底形成半導體元件的面上粘貼薄膜，并將所述半導體襯底中包含半導體元件的功能層從所述半導體襯底上切割分離而形成微瓦片狀元件。
19.根據權利要求17或18所述的光互聯集成電路的制造方法，其特征在于在將微瓦片狀元件粘結到所述集成電路芯片的步驟中，所述透明粘合劑是以液滴噴出的方法涂敷的。
20.根據權利要求17至19中任一所述的光互聯集成電路的制造方法，其特征在于在粘結所述至少兩個集成電路芯片的步驟中，所述透明粘合劑是以液滴噴出的方法涂敷的。
21.一種光電裝置，其特征在于包括權利要求1所述的光互聯集成電路。
22.一種電子儀器，其特征在于包括權利要求1所述的光互聯集成電路。
全文摘要
本發明提供了一種能夠實現集成電路間的信號傳輸速度高速化的光互聯集成電路、光互聯集成電路的制造方法、光電裝置以及電子儀器。根據本發明的光互聯集成電路其特征在于包括多個集成電路芯片(1)、(2)、(3)；發光元件(VC1)、(VC2)、(VC3)、(VC4)，其為微瓦片狀元件，被分別粘結在集成電路芯片(1)、(2)、(3)上；以及光檢測器(PD1)、(PD1’)、(PD2)、(PD2’)、(PD3)、(PD3’)、(PD4)、(PD4’)，其為微瓦片狀元件，被分別粘結在集成電路芯片(1)、(2)、(3)上，是用于檢測所述發光元件出射光的光接收元件。
文檔編號H01L25/16GK1469472SQ03149118
公開日2004年1月21日 申請日期2003年6月16日 優先權日2002年6月18日
發明者近藤貴幸 申請人:精工愛普生株式會社