JP4628044B2 - 積層型基板、積層型基板の製造方法および半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、光導波路を有する積層型基板、当該積層型基板の製造方法、および当該積層型基板を用いた半導体装置に関する。

近年、電子機器や半導体装置の高速度化に伴い、従来の電気配線に換わる技術として光導波路を用いた信号伝播の方法が検討されている。例えば、光導波路は、信号光を透過する、いわゆるコア材と呼ばれる光導波路の芯となる材料と、コア材の周囲を覆うように形成される、いわゆるクラッド材から構成されている。クラッド材はコア材と信号光の反射率が異なるため、コア材からクラッド材に向かう信号光はクラッド材で実質的にコア材側に全反射される構造になっている。

しかし、電子機器や半導体装置の回路を構成する場合には、全ての信号経路を光導波路で形成することは困難であるため、電気配線と光導波路の双方を有する回路を形成することが必要である。このため、電気配線と光導波路を搭載する基板、いわゆる、光−電気混載基板の構造が提案されていた（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
特開２００１−２３５６４３号公報 特開２００４−２０７６７号公報

しかし、クラッド材は一般にレーザによる加工が困難であり、例えばクラッド材をレーザにより加工し、クラッド材の中に金属配線を形成することは困難となる問題が生じていた。また、金属配線に用いられる金属材料、例えばＣｕなどは、クラッド材との密着性が悪いため、クラッド材と金属配線の剥離が生じて基板の信頼性が低下する問題が生じていた。このため、光導波路と電気配線を混載する場合に制限が生じ、光―電気混載基板を形成する場合の問題となっていた。

上記特許文献１（特開２００１−２３５６４３号公報）には、金属配線とクラッド材の間に中間層を設けることで、金属配線とクラッド材の密着力を改善する発明が開示されているが、金属配線とクラッド材の具体的な配置の記載はなく、金属配線とクラッド材を含む光導波路をどのように基板上に配置するかの具体的な記載はない。

また、上記特許文献２（特開２００４−２０７６７号公報）には、光導波路と光デバイスの結合部の構造が開示されている。しかし、光導波路のクラッド材の加工、例えば貫通穴の形成が困難であることに対する具体的な解決策は開示されていない。本発明は上記の問題を解決し、新規で有用な積層型基板、積層型基板の製造方法、および当該積層型基板を用いた半導体装置を提供することを目的としている。

本発明の具体的な課題は、光導波路と電気配線を有する、加工が容易で信頼性の高い積層型基板、当該積層型基板の製造方法、および当該積層型基板を用いた半導体装置を提供することである。

本発明の第１の観点では、上記の課題を、第１の配線と光導波路とを備えた第１の基板と、前記第１の配線に接続される第２の配線を備えた、接着層を介して前記第１の基板が設置される第２の基板と、を有する積層型基板であって、前記光導波路は、クラッド材と、当該クラッド材の内部に形成されたコア材を有し、前記光導波路の前記接着層と反対側に位置する一の面を除く周囲は、レーザ光の透過率が前記クラッド材よりも低い絶縁層で覆われ、前記絶縁層は、前記接着層と反対側に位置する一の面が前記光導波路の前記一の面と面一であると共に、前記レーザ光を照射して形成され、内壁面が粗化されたビアホールを有し、前記第１の配線は、前記光導波路の前記一の面及び前記絶縁層の前記一の面に形成される配線と、前記ビアホール内に前記絶縁層を貫通して形成される配線と、を含み、前記光導波路の前記一の面及び前記絶縁層の前記一の面に形成される前記配線は、前記光導波路の前記一の面と前記絶縁層の前記一の面に連続して形成されていることを特徴とする積層型基板により、解決する。

また、本発明の第２の観点では、上記の課題を、光導波路を有する上層基板が、配線を有する下層基板の前記配線を覆うソルダーレジスト層上に接着層を介して載置された構造を有する積層型基板の製造方法であって、クラッド材と当該クラッド材の内部に形成されたコア材を有する前記光導波路の前記接着層と反対側に位置する一の面を除く周囲を、前記クラッド材よりもレーザ光の透過率が低い絶縁層で覆い、前記絶縁層上に接着層を形成することで前記上層基板を形成する上層基板形成工程と、前記接着層が前記ソルダーレジスト層と接するように、前記上層基板を前記下層基板に載置する載置工程と、前記絶縁層、前記接着層、及び前記ソルダーレジスト層をレーザ光により一気に貫通させ、前記配線の一部を露出するビアホールを形成するビアホール形成工程と、内壁面が粗化された前記ビアホール内に前記配線と電気的に接続される前記絶縁層を貫通する配線を形成すると共に、該貫通する配線と電気的に接続され、前記光導波路の前記一の面と前記光導波路の前記一の面と面一である前記絶縁層の一の面に連続して形成される配線を形成する貫通配線形成工程と、を有することを特徴とする積層型基板の製造方法により、解決する。

当該積層型基板の製造方法によれば、容易な方法で、光導波路と電気配線が混載された信頼性の高い積層型基板を製造することが可能となる。

また、本発明の第３の観点では、上記の課題を、光デバイスが設置され、当該光デバイスに接続される光導波路と、当該光デバイスに接続されるデバイス配線とを備えた第１の基板と、前記デバイス配線に接続される基板配線を備え、接着層を介して前記第１の基板が設置される第２の基板と、を有する半導体装置であって、前記光導波路は、クラッド材と、当該クラッド材の内部に形成されたコア材を有し、前記光導波路の前記接着層と反対側に位置する一の面を除く周囲は、レーザ光の透過率が前記クラッド材よりも低い絶縁層で覆われ、前記絶縁層は、前記接着層と反対側に位置する一の面が前記光導波路の前記一の面と面一であると共に、前記レーザ光を照射して形成され、内壁面が粗化されたビアホールを有し、前記デバイス配線は、前記光導波路の前記一の面及び前記絶縁層の前記一の面に形成される配線と、前記ビアホール内に前記絶縁層を貫通して形成される配線と、を含み、前記光導波路の前記一の面及び前記絶縁層の前記一の面に形成される前記配線は、前記光導波路の前記一の面と前記絶縁層の前記一の面に連続して形成されていることを特徴とする半導体装置により、解決する。

本発明によれば、光導波路と電気配線を有する、加工が容易で信頼性の高い積層型基板、当該積層型基板の製造方法、および当該積層型基板を用いた半導体装置を提供することが可能になる。

次に、本発明の実施の形態（参考例１、実施例１、実施例２）を図面に基づき、説明する。

［参考例１］
図１は、本発明の参考例１による積層型基板１を模式的に示した断面図である。

図１を参照するに、前記積層型基板１は、配線２３、配線２４、および配線２６が形成された基板２０上に、クラッド材３１、コア材３２、および反射部３３からなる光導波路３０が、接着層３４を介して積層された構造を有している。このように、光―電気混載基板を構成する方法としては、電気配線が形成された基板上に、光導波路を載置する方法があり、単純な構造で容易に光―電気混載型の基板を形成することが可能となる。

前記基板２０は、絶縁層２１を有しており、当該絶縁層２１上に前記接着層３４を介して前記光導波路３０が積層されている。前記絶縁層２１中には、ビア配線２３が形成されており、当該ビア配線２３に接続されるように、前記光導波路３０が設置される側には、配線２６が、反対側には配線２４が形成されている。

前記配線２２は、表面をソルダーレジスト層２２で覆われ、当該ソルダーレジスト層２２に形成された開口部には、前記配線２４に接続されるソルダーボール２５が形成され、当該ソルダーボール２５を介して前記積層型基板１が、接続対象のボードや電子機器などと接続可能な構造になっている。

一方、前記配線２６は、前記絶縁層２１上に設置された、ドライバ４７、およびアンプ４９と、それぞれワイヤ４８、およびワイヤ５０により、接続されている。また、前記絶縁層２１上に複数形成されている前記配線２６は、前記光導波路３０の前記クラッド層３１を貫通するように形成されたビア配線３５とも接続されるよう構成されている。また、前記ビア配線３５は、前記クラッド材３１上に形成された、ソルダーレジスト層３７に覆われた配線３６と接続され、さらに当該配線３６は、ソルダーレジスト層３７の開口部から、接続部４３を介して光デバイス４１と、また接続部４６を介して光デバイス４４と電気的に接続されている。

前記光デバイス４１、４４には、様々なデバイスを用いることが可能であるが、本実施例の場合、例えば前記光デバイス４１には面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、前記光デバイス４４にはフォトダイオード（ＰＤ）が用いられている。ここで、前記光デバイス４１の発光部４２から発光された光が前記反射部３３、前記コア材３２を介して前記光デバイス４４に到達し、当該光デバイス４４の受光部４５で検知され、光による信号の伝達が行われる構造になっている。

本実施例による積層型基板１では、電気配線と光導波路を混載することが可能であるが、例えば以下に示すような懸念が有る。

まず、前記クラッド材３１に前記ビア配線３５を形成する場合に、当該クラッド材３１を貫通するビアホールの形成が困難となる問題がある。これは、前記クラッド材３１の材質が、ビアホール加工に用いるレーザ、例えばＵＶ−ＹＡＧレーザの透過率が高いため、レーザ加工が困難となるためである。

このように、ビアホールのレーザ加工が困難である場合、例えば機械的な切削により、ビアホールを加工する方法を取ることも可能であるが、加工に時間を要するためコストアップにつながり、また微細加工が困難であるために、高性能な微細配線を有する基板を製造することが困難となってしまう問題がある。

また、クラッド材と、配線材料となる金属、例えばＣｕの密着性が不十分となるために、クラッド材から配線が剥離してしまう懸念がある。例えば本実施例の場合、前記配線３６とクラッド材３１、またはビアホール内に形成された前記ビア配線３５とクラッド材３１が剥離してしまう懸念があり、基板の信頼性が低下してしまう可能性が考えられる。

例えば、このような配線に用いるＣｕなどの材料を絶縁層などに形成する場合、絶縁層などの表面を荒らし、表面積を増大させる工程を実施することで配線と絶縁層の密着力を向上させる方法が用いられる場合があった。例えば、このような工程は、いわゆるデスミア工程と呼ばれる薬液による絶縁層の表面処理によって実施される場合がある。

しかし、一般に用いられているクラッド材は、耐薬品性を有し、化学処理に対して安定な材料であるため、このようなデスミア工程による密着力向上は困難であり、Ｃｕなどの配線材料との密着力を確保することが困難となっていた。

そこで、本発明の実施例１では、上記の問題を解決した、容易な加工方法でビア配線が形成された、また、配線の信頼性が高い積層型基板と当該基板を用いた半導体装置について説明する。

図２は、本発明の実施例１による積層型基板１０１と、当該積層型基板１０１を用いた半導体装置１００を模式的に示した断面図である。

図２を参照するに、本実施例による半導体装置１００は、積層型基板１０１に、デバイス構造４００が実装された構造を有している。前記積層型基板１０１は、下層基板２００上に、光導波路３０１が形成された上層基板３００が、積層されるようにして設置された構造を有している。

前記下層基板２００には、様々な基板を用いることが可能であるが、本実施例では、例えば、コア基板２０１を有する、いわゆるビルドアップ基板からなる多層配線基板を用いている。前記コア基板２０１には、当該コア基板２０１を貫通する、充填材２０７が充填されたビア配線２０６が形成されている。前記コア基板２０１の、前記上層基板３００が設置される第１の側には、前記ビア配線２０６に接続された、配線２１１が、例えばメッキ法でパターニングされて形成されており、当該配線２１１を覆うように、ビルドアップ層である絶縁層２０３が、例えば樹脂層のラミネートなどにより形成されている。

さらに当該絶縁層２０３中には、前記配線２１１に接続されるビア配線２１２がメッキ法により形成され、当該ビア配線２１２に接続される配線２１３が、前記絶縁層２０３上にメッキ法によりパターニングされて形成されている。また、前記配線２１３はソルダーレジスト層２０５に覆われている。

一方、前記上層基板３００は、接着層３０５を介して前記ソルダーレジスト層２０５上に、積層されるようにして設置されている。前記上層基板３００は、その内部に、コア材３０３と当該コア材を包含するように形成されたクラッド材３０２、および当該コア材の端部に形成された反射部３０４を有する前記光導波路３０１が形成されている。

上記のように形成された光導波路に、配線を形成する場合、クラッド材のレーザ加工が困難である問題があり、いわゆる光導波路を貫通するようなビア配線を形成することが困難であった。またクラッド材と配線材料の密着力が小さいために配線の剥離が生じる懸念があり、クラッド材を貫通するビア配線を設けた場合のクラッド材と配線の剥離が問題となる場合があった。

そのため、本実施例では、前記光導波路３０１は、周囲を絶縁層３１０で覆われるように形成されており、上層基板を貫通する方向で形成される配線は、前記絶縁層３１０中に形成される構造になっている。前記絶縁層３１０は、前記光導波路３０１の周囲を覆うように形成され、また、前記クラッド材３０２と接するようにして当該クラッド材３０２の周囲を覆うように形成されている。また、前記絶縁層３１０は、前記接着層３０５と接するようにして、当該接着層３０５上に形成されており、当該絶縁層３１０の内部に、また当該絶縁層３１０に包含されるように、前記光導波路３０１が形成されている。

さらに、前記絶縁層３１０には、当該絶縁層３１０を貫通するようにビアホールが形成され、当該ビアホール内部には、当該絶縁層３１０を貫通するように、例えばＣｕのメッキ法により、ビア配線３０７が形成されている。また、当該ビア配線３０７に接続される配線３０８が、例えばＣｕのメッキ法により、パターニングされて前記絶縁層３１０上に形成されている。

上記のように、本実施例による積層型基板では、ビア配線が、光導波路の周囲に形成された絶縁層中に形成される構造となっているため、光導波路を有する上層基板のビア配線の形成が容易となる効果を奏する。すなわち、前記絶縁層３１０の、レーザ、例えばＵＶ−ＹＡＧレーザの透過率が、クラッド材と異なり、クラッド材に対して小さいため、ＵＶ−ＹＡＧなどの従来用いられているレーザ加工法によってビアホールを形成することが可能となり、そのためにビアホールの加工が容易となり、微細な形状のビアホールを速やかに形成することが可能となっている。この場合、当該絶縁層３１０は、例えば従来用いられているビルドアップ樹脂、例えばラミネート法により形成される、エポキシなどの樹脂材料を主成分とする材料で形成することが可能であり、例えば前記絶縁層２０２、２０３と同様の材料を用いることが可能である。

また、前記絶縁層３１０は、クラッド材と比較した場合、Ｃｕなどの配線材料との密着性が良好である特徴を有している。例えば、レーザによるビアホール加工の後に、当該ビアホールの内壁面や、Ｃｕ配線が形成される絶縁層の表面に、いわゆるデスミアと呼ばれる、例えば過マンガン酸カリウムなどの薬品による表面処理を行うことで、効果的に配線との密着性を向上させることが可能となっている。

また、前記配線３０８は、前記絶縁層３１０上、または前記クラッド材３０２上にパターニングされて複数形成され、その表面をソルダーレジスト層３０６で覆われている。

さらに、前記上層基板３００上には、光デバイスを含む前記デバイス構造４００が設置されている。当該デバイス構造４００は、前記ソルダーレジスト層３０６に形成された開口部から、前記配線３０８に電気的に接続されている。

前記デバイス構造４００は、例えば、光デバイスや、ドライバ、アンプなどの素子を含み、本実施例の場合、光デバイスとして、面発光レーザ４０１、フォトダイオード４０５が用いられている。光デバイスは、上記の例に限定されず、例えば通信に用いる光の発信源（送信元）と、光の受信側となるような素子を含めばよい。

本実施例の場合、前記デバイス構造４００は、ドライバ４０９、アンプ４１２、面発光レーザ４０１、およびフォトダイオード４０５が、それぞれ、接続部４１０、４１３、４０３、および４０７によって、パターニングされた前記配線３０８に、前記ソルダーレジスト層３０６の開口部を介して接続された構造を有している。この場合、前記配線３０８とそれぞれの接続部４１０、４１３、４０３、および４０７の間には、Ｎｉ／Ａｕメッキ層などからなる密着層３０９が形成されていると好適である。また、前記ドライバ４０９およびアンプ４１２と、前記上層基板３００の間には、それぞれアンダーフィル４１１および４１４が、また、前記面発光レーザ４０１と前記フォトダイオード４０５と前記上層基板３００の間には通信に用いる光を透過する透明なアンダーフィル４０４および４０８が形成されている。

例えば、前記積層型基板１０１を用いた前記半導体装置１００において、光を用いた通信を行う場合には、前記面発光レーザ４０１の発光部４０２より光を発信し、前記光導波路３０１の前記反射部３０４および前記コア材３０３を介して前記フォトダイオード４０５の受光部４０６で受信されることになる。このため、電気を用いた通信に比べて高速度の通信を行う事が可能となる。

また、前記デバイス構造４００を構成する光デバイスやドライバ、アンプなどの素子は、前記配線３０８に接続されており、当該配線３０８は、前記絶縁層３１０を貫通する前記ビア配線３０７に接続され、当該ビア配線３０７を介して前記下層基板２００に形成された、前記配線２１３を含む配線構造に接続され、前記下層基板２００の、前記上層基板３００が設置された側の反対側の第２の側に形成された、ソルダーボール２１４に接続される構造になっている。

前記配線２１３は、上記のように、前記ビア配線２１２、および配線２１１を介して前記ビア配線２０６に接続されている。前記コア基板２０１の、前記第２の側には、前記ビア配線２０６に接続された配線２０８が、例えばメッキ法によりパターニングされて形成され、当該配線２０８を覆うように、ビルドアップ層である絶縁層２０２が、例えば樹脂層のラミネートなどにより形成されている。

さらに当該絶縁層２０２中には、前記配線２０８に接続されるビア配線２０９がメッキ法により形成され、当該ビア配線２０９に接続される配線２１０が、前記絶縁層２０３上にメッキ法によりパターニングされて形成されている。また、前記配線２１０はソルダーレジスト層２０４に覆われており、当該ソルダーレジスト層２０４に形成された開口部から前記配線２１０に接続されるように、ソルダーボール２１４が接続されている。

すなわち、前記上層基板３００に設置された前記デバイス構造４００は、前記上層基板３００に形成された光導波路で光通信を行う事が可能であって、さらに前記上層基板３００と下層基板２００に形成された配線によって、前記下層基板２００に形成された前記ソルダーボール２１４に接続され、当該ソルダーボール２１４を介して、積層型基板１０１の接続対象であるマザー基板や電子機器などと接続可能に構成されている。

また、本実施例では、下層基板２００に、いわゆる多層配線構造を有するビルドアップ基板を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構造を有する基板であってもよい。

また、前記配線２１１、２１３、２０８、２１０や、前記ビア配線２０９、２１２は、Ｃｕのメッキ法により形成されると、配線の形成が容易であり、また配線の抵抗値を小さくできるため、好適であるが、これに限定されるものではなく、他の金属材料や、抵抗値の小さい材料を用いることも可能である。

本実施例による半導体装置１００では、前記積層型基板１０１を用いているため、光通信のための光導波路と、電気配線を混載させることが可能となっており、高速度の通信を可能としながら、例えばＣｕによるメッキ法やビルドアップ法など従来の配線形成のために用いられてきた信頼性の高い構造により配線構造を形成することが可能となっており、高性能で、かつ容易に形成が可能であり、また、配線の剥離などが生じる懸念が小さく、信頼性の高い構造を実現することが可能となっている。

また、前記下層基板２００に形成される配線構造や、前記上層基板３００に形成される配線構造は、図２に示した構造に限定されるものではなく、様々に変形・変更して用いることが可能である。例えば、前記配線３０８は、前記デバイス構造４００に対応して、様々なパターンで形成することが可能である。またその場合、配線が前記クラッド材３０２上に形成される面積が、前記絶縁層３１０上に形成される面積に比べて小さくなるように形成することが、配線の剥離の可能性が小さくなるため、好ましい。

次に、実施例１に示した構造を一例とする、光導波路と電気配線を有する積層型基板の製造方法に関して、図３（Ａ）〜（Ｃ）、図４（Ｄ）〜（Ｆ）、図５（Ｇ）〜（Ｉ）、図６（Ｊ）〜（Ｋ）、および図７（Ｌ）〜（Ｏ）に基づき、手順を追って以下に説明する。

まず、図３（Ａ）に示す工程において、光導波路を形成する。光導波路は定法により形成されるが、例えば絶縁材料で光の透過率が所定の値となるものを、塗布法などにより形成する。

まず、例えばＣｕよりなる金属膜５０５上に、クラッド材となる材料を塗布法により形成し、さらにコア材となる材料を塗布法により形成したのち、露光によりパターニングしてコア材のパターニングを行い、さらにクラッド材を塗布し、図３（Ａ）に示すような、クラッド材５０１、およびコア材５０２を有する光導波路を形成する。また、この場合、コア材５０２の端部に、スパッタなどの方法により、金属などからなる反射部５０３を形成する。また、前記金属膜５０５に開口部５０６を形成し、当該開口部に対応する、前記クラッド材５０１中に、コア材により、位置あわせのためのマーカー５０４を形成すると、後の工程において配線構造を形成する場合の位置合わせが容易となり、好適である。

次に、図３（Ｂ）に示す工程において、図３（Ａ）に示す構造である光導波路をダイシングテープ５０７に貼り付け、ブレード５０８により切断して個片化し、当該ダイシングテープ５０７より剥離して、クラッド材５０１、コア材５０２、反射部５０３、マーカー５０４、開口部５０６を有する金属膜５０５、からなる光導波路構造５００Ａを形成する。

次に、図３（Ｃ）に示す工程において、前記光導波路構造５００Ａを、ボンダーなどの装置により、例えば耐熱ＵＶテープからなる設置層５０８上に設置し、当該設置層５０８にＵＶ（紫外光線）を照射することにより露光し、当該設置層５０８を硬化させる。

次に、図４（Ｄ）に示す工程において、前記設置層５０８上に、前記光導波路構造５００Ａ上と、当該光導波路構造５００Ａの周囲を覆うように、絶縁層５０９を形成する。当該絶縁層５０９は、例えば、エポキシ樹脂などのいわゆるビルドアップ樹脂を、例えば真空ラミネート法により、真空ラミネータによって、１１０℃、０．１Ｍｐａの条件により、前記設置層５０８上に、前記光導波路構造５００Ａ上と、当該光導波路構造５００Ａの周囲を覆うように貼り付けることにより形成され、さらに当該ビルドアップ樹脂を、１１０℃、９．２ｋｇ／ｃｍ^２の条件で押圧する、いわゆる平坦化プレスを行い、硬化させる。また、前記絶縁層５０９は上記の方法に限定されず、他の方法、例えば塗布法などにより、形成することも可能である。また、前記絶縁層５０９は、前記クラッド材５０１より、レーザ光、例えばＵＶ−ＹＡＧレーザの透過率が小さいと、後の工程においてレーザ加工により、ビアホールを形成することが容易となり、好ましい。

次に、図４（Ｅ）に示す工程において、前記絶縁層５０９上に、所定の温度条件により粘着力、または固定力を奏するフィルムからなる接着層５１０を貼り付け、さらに、オーブンにより、１８５℃で３０分保持する、いわゆるキュア工程を行い、ビルドアップ樹脂からなる前記絶縁層５０９と前記接着層５１０を同時に加熱し、キュアする。

次に、図４（Ｆ）に示す工程において、前記設置層５０８を、前記光導波路構造５００Ａおよび前記絶縁層５０９より剥離する。

次に、図５（Ｇ）に示す工程において、前記接着層５０１をダイシングテープ５１１に貼り付け、ブレード５１２によって前記絶縁層５０９および前記接着層５１０のダイシングを行って、前記光導波路構造５００Ａを含む構造を個片化する。

図５（Ｈ）に示す工程においては、前記ダイシングテープ５１１より前記接着層５１０を剥離し、前記クラッド材５０１、前記コア材５０２、前記反射部５０３、前記マーカー５０４、前記開口部５０６を有する金属膜５０５、前記絶縁層５０９、および前記接着層５１０、よりなる上層基板５００Ｂが個片化され、形成される。

次に、図５（Ｉ）に示す工程において、前記上層基板５００Ｂを、下層基板６００に載置する。この場合、下層基板は、様々な基板を用いることが可能であるが、前記上層基板５００Ｂと接続可能な配線構造を有していることが好ましい。

本実施例では、下層基板に、一般的ないわゆるビルドアップ法にて形成が可能なビルドアップ基板を用いており、コア基板６０１に対してビルドアップ層が形成された構造を有し、図２に示した下層基板２００と同様の構造を有している。

すなわち、前記コア基板６０１には、当該コア基板６０１を貫通するビア配線６１３が形成されている。前記コア基板６０１の、前記上層基板５００Ｂが設置される第１の側には、前記ビア配線６１３に接続された、配線６０５が、例えばＣｕのメッキ法でパターニングされて形成されており、当該配線６０５を覆うように、ビルドアップ層である絶縁層６０３が、例えば樹脂層のラミネートなどにより形成されている。

さらに当該絶縁層６０３中には、前記配線６０５に接続されるビア配線６０７がＣｕのメッキ法により形成され、当該ビア配線６０７に接続される配線６０９が、前記絶縁層６０３上にＣｕのメッキ法によりパターニングされて形成されている。また、前記配線６１３はソルダーレジスト層６１１に覆われている。

また、前記コア基板６０１の、前記上層基板５００Ｂが設置された側の反対側の第２の側には、前記ビア配線６１３に接続された配線６０４が、例えばＣｕのメッキ法によりパターニングされて形成され、当該配線６０４を覆うように、ビルドアップ層である絶縁層６０２が、例えば樹脂層のラミネートなどにより形成されている。

さらに当該絶縁層６０２中には、前記配線６０４に接続されるビア配線６０６がＣｕのメッキ法により形成され、当該ビア配線６０６に接続される配線６０８が、前記絶縁層６０２上にＣｕのメッキ法によりパターニングされて形成されている。また、前記配線６０２はソルダーレジスト層６１０に覆われており、当該ソルダーレジスト層６１０に形成された開口部には、例えば、Ｎｉ／Ａｕメッキ層などからなる密着層６１２が形成されており、当該密着層６１２上には、必要に応じてソルダーボールが形成され、当該ソルダーボールを介して、接続対象であるマザー基板や電子機器などと接続可能に構成される。

本図に示す工程においては、前記上層基板５００Ｂは、前記接着層５１０が、前記ソルダーレジスト層６１１に貼り付けられるようにして、前記下層基板６００に載置されるようにして、例えばボンダーや、またはマウンターと呼ばれる装置により、設置される。さらに、１８０℃で１時間、前記接着層５１０の、いわゆるキュア工程を行って、前記上層基板５００Ｂと下層基板６００の接着力を増大させる。

次に、図６（Ｊ）に示す工程において、前記上層基板５００Ｂの前記絶縁層５０９および接着層５１０を貫通するように、例えばＵＶ−ＹＡＧレーザにより、ビアホールＢＨの形成を行う。また、この場合、当該ビアホールＢＨは、前記絶縁層５０９および前記接着層５１０を貫通して、さらに前記ソルダーレジスト層６０３の一部にも形成され、前記配線６０９に到達するように形成される。

例えば、前記クラッド材に直接レーザなどによりビアホールを形成することは、クラッド材のレーザの透過率が高いために困難であった。本実施例によれば、クラッド材を有する光導波路を、レーザの透過率の低い、例えばエポキシ材料からなる絶縁層で周囲を覆う構造としているため、光導波路を有する上層基板に容易に、速やかに、かつ微細なビアホールを形成することが可能となっている。

また、ビアホールを形成した後、デスミア工程を実施して、例えば過マンガン酸カリウムなどの薬品で前記絶縁層５０９の表面処理を行い、例えばビアホールの内壁面などの絶縁層の表面積を増大させることで、後の工程で形成されるＣｕ配線との密着力を良好とし、信頼性の高い配線構造としている。

次に、図６（Ｋ）に示す工程において、前記ビアホールＢＨの内壁面と前記絶縁層５０９上に、例えばＣｕの無電解メッキにより、Ｃｕの電解メッキのためのシード層Ｓを形成する。また、この場合、当該シード層Ｓは、前記金属膜５０５や、前記ソルダーレジスト層６１１上にも形成される。次に、電解メッキのパターニングのためのレジストを形成してパターニングし、レジストパターンＲを形成する。この場合、前記マーカー５０４を用いてレジストパターンＲを形成する場合の位置決めを行うと、パターニングを正確に実施することが可能となり、好適である。

次に、図６（Ｌ）に示す工程において、前記ビアホールＢＨ内に、前記配線６０９に接続されるように、例えばＣｕの電解メッキ法により、ビア配線５１２を形成するとともに、当該ビア配線５１２に接続される、配線５１３を形成し、さらに、Ｃｕによる電解メッキの後、レジストパターンを剥離し、不要な部分のシード層Ｓをエッチングする。また、当該エッチングによって、前記金属膜５０５もエッチングされて除去される。

この場合、前記配線５１３は、上層基板に設置される光デバイスなどのデバイスと、ビア配線５１２を接続する接続配線となる。また、この場合、前記ビアホールＢＨの形状、またはいわゆるアスペクト比によっては、前記ビアホールＢＨがＣｕによって完全に充填されず、例えばボイドと呼ばれる空間が形成される場合や、ビア配線がビアホールの内壁面に付着されるように形成され、ビアホール内部が完全にＣｕで充填されない場合がある。このような場合に関しても、電気的な接続が確保されている限り、ビアホールが完全に充填された構造のビア配線と同様の機能を有する。

次に、図７（Ｍ）に示す工程において、前記配線５１３上にソルダーレジスト層を形成し、開口部を含むパターニングを行い、ソルダーレジスト層５１４を形成する。さらにソルダーレジスト層５１４の開口部の前記配線５１３上に、例えば、Ｎｉ／Ａｕメッキ層などからなる密着層５１５が形成され、当該密着層５１５上に面発光レーザやフォトダイオードなどの光デバイスが接続可能に構成される。本工程において、前記クラッド材５０１、前記コア材５０２、前記反射部５０３、前記絶縁層５０９、前記接着層５１０、前記ビア配線５１２、前記配線５１３、前記ソルダーレジスト層５１４、および前記密着層５１５を有する、上層基板５００Ｃが形成される。

次に、図７（Ｎ）に示す工程において、ダイシングテープ６００Ａ上に設置された前記下層基板を、ブレード６１０によって切断して個片化する。

そこで、図７（Ｏ）に示すように、前記下層基板６００が個片化された下層基板６００ａと、当該下層基板６００ａ上に設置された上層基板５００Ｃを有する、積層型基板７００が形成される。また、必要に応じて、前記上層基板５００Ｃに光デバイスなどのデバイスを設置して当該積層型基板７００を用いた半導体装置を形成することや、また、前記密着層６１２に接続されるソルダーボールを形成し、当該ソルダーボールによって基板や電子機器と接続を行うことが可能である。

以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。

本発明によれば、光導波路と電気配線を有する、加工が容易で信頼性の高い積層型基板、当該積層型基板の製造方法、および当該積層型基板を用いた半導体装置を提供することが可能になる。

参考例１による積層型基板を模式的に示した断面図である。 実施例１による積層型基板を模式的に示した断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、実施例２による積層型基板の製造方法を手順を追って示した図（その１）である。 （Ｄ）〜（Ｆ）は、実施例２による積層型基板の製造方法を手順を追って示した図（その２）である。 （Ｇ）〜（Ｉ）は、実施例２による積層型基板の製造方法を手順を追って示した図（その３）である。 （Ｊ）〜（Ｌ）は、実施例２による積層型基板の製造方法を手順を追って示した図（その４）である。 （Ｍ）〜（Ｏ）は、実施例２による積層型基板の製造方法を手順を追って示した図（その５）である。

１００ 半導体装置
１，１０１，７００ 積層型基板
２０，２００，３００，６００ａ 基板
２１，２０１，６０１ コア基板
２２，２６，３６，２０８，２１０，２１１，２１３，３０８，６０４，６０５，６０８，６０９，５１３ 配線
２３，３５，２０６，２０９，３０７，６０６，６０７，５１２ ビア配線
２５，２１４ ソルダーボール
３０，３０１ 光導波路
３１，３０２，５０１ クラッド材
３２，３０３，５０２ コア材
３３，３０４，５０３ 反射部
４１，４４，４０１，４０５ 光デバイス
４２，４０２ 発光部
４５，４０６ 受光部
４３，４６，４０３，４０７，４１０，４１３ 接続部
４７，４０９ ドライバ
４９，４１２ アンプ
４８，５０ ワイヤ
２２，３７，２０４，２０５，３０６，５１４，６１１，６１２ ソルダーレジスト層
３４，３０５ 接着層
４００ デバイス構造
４０４，４０８，４１１，４１４ アンダーフィル
５０５ 金属膜
５０６ 開口部
５００Ａ 光導波路構造
５０７，５１１ ダイシングテープ
５０８，６１０ ブレード
５０９，６０２，６０３ 絶縁層
５１０ 接着層
５００Ｂ，５００Ｃ 上層基板

Claims (13)

1. 第１の配線と光導波路とを備えた第１の基板と、
   前記第１の配線に接続される第２の配線を備えた、接着層を介して前記第１の基板が設置される第２の基板と、を有する積層型基板であって、
   前記光導波路は、クラッド材と、当該クラッド材の内部に形成されたコア材を有し、
   前記光導波路の前記接着層と反対側に位置する一の面を除く周囲は、レーザ光の透過率が前記クラッド材よりも低い絶縁層で覆われ、
   前記絶縁層は、前記接着層と反対側に位置する一の面が前記光導波路の前記一の面と面一であると共に、前記レーザ光を照射して形成され、内壁面が粗化されたビアホールを有し、
   前記第１の配線は、前記光導波路の前記一の面及び前記絶縁層の前記一の面に形成される配線と、前記ビアホール内に前記絶縁層を貫通して形成される配線と、を含み、
   前記光導波路の前記一の面及び前記絶縁層の前記一の面に形成される前記配線は、前記光導波路の前記一の面と前記絶縁層の前記一の面に連続して形成されていることを特徴とする積層型基板。
2. 前記絶縁層は、接着層上に形成され、
   前記第１の配線は、前記絶縁層及び前記接着層を貫通して形成されていることを特徴とする請求項１記載の積層型基板。
3. 前記第１の基板は、前記接着層が前記ソルダーレジスト層と接するように、前記第２の基板に搭載され、
   前記第１の配線は、前記絶縁層、前記接着層、及び前記ソルダーレジスト層を貫通して形成されていることを特徴とする請求項２記載の積層型基板。
4. 前記第１の基板上に設置される光デバイスと前記第１の配線が接続されることを特徴とする請求項１乃至３のうち、いずれか１項記載の積層型基板。
5. 前記第２の基板には、前記第２の基板の接続対象と前記第２の配線とを接続可能とする接続部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうち、いずれか１項記載の積層型基板。
6. 前記第２の基板には、前記第２の配線が多層に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のうち、いずれか１項記載の積層型基板。
7. 光導波路を有する上層基板が、配線を有する下層基板の前記配線を覆うソルダーレジスト層上に接着層を介して載置された構造を有する積層型基板の製造方法であって、
   クラッド材と当該クラッド材の内部に形成されたコア材を有する前記光導波路の前記接着層と反対側に位置する一の面を除く周囲を、前記クラッド材よりもレーザ光の透過率が低い絶縁層で覆い、前記絶縁層上に接着層を形成することで前記上層基板を形成する上層基板形成工程と、
   前記接着層が前記ソルダーレジスト層と接するように、前記上層基板を前記下層基板に載置する載置工程と、
   前記絶縁層、前記接着層、及び前記ソルダーレジスト層をレーザ光により一気に貫通させ、前記配線の一部を露出するビアホールを形成するビアホール形成工程と、
   内壁面が粗化された前記ビアホール内に前記配線と電気的に接続される前記絶縁層を貫通する配線を形成すると共に、該貫通する配線と電気的に接続され、前記光導波路の前記一の面と前記光導波路の前記一の面と面一である前記絶縁層の一の面に連続して形成される配線を形成する貫通配線形成工程と、を有することを特徴とする積層型基板の製造方法。
8. 前記上層基板形成工程は、
   設置層を準備し、複数の前記光導波路を前記設置層上に設置する設置工程と、
   前記設置層上に、複数の前記光導波路の周囲を覆うように前記絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
   前記絶縁層上に前記接着層を形成する接着層形成工程と、
   複数の前記光導波路、前記絶縁層、及び前記接着層を前記設置層から剥離する剥離工程と、
   複数の前記光導波路、前記絶縁層、及び前記接着層を個片化して複数の前記上層基板を形成する上層基板個片化工程と、を有することを特徴とする請求項７記載の積層型基板の製造方法。
9. 前記貫通配線は、メッキ法により形成されることを特徴とする請求項７又は８記載の積層型基板の製造方法。
10. 前記下層基板には、前記配線が多層に形成されていることを特徴とする請求項７乃至９のうち、いずれか１項記載の積層型基板の製造方法。
11. 光デバイスが設置され、当該光デバイスに接続される光導波路と、当該光デバイスに接続されるデバイス配線とを備えた第１の基板と、
    前記デバイス配線に接続される基板配線を備え、接着層を介して前記第１の基板が設置される第２の基板と、を有する半導体装置であって、
    前記光導波路は、クラッド材と、当該クラッド材の内部に形成されたコア材を有し、
    前記光導波路の前記接着層と反対側に位置する一の面を除く周囲は、レーザ光の透過率が前記クラッド材よりも低い絶縁層で覆われ、
    前記絶縁層は、前記接着層と反対側に位置する一の面が前記光導波路の前記一の面と面一であると共に、前記レーザ光を照射して形成され、内壁面が粗化されたビアホールを有し、
    前記デバイス配線は、前記光導波路の前記一の面及び前記絶縁層の前記一の面に形成される配線と、前記ビアホール内に前記絶縁層を貫通して形成される配線と、を含み、
    前記光導波路の前記一の面及び前記絶縁層の前記一の面に形成される前記配線は、前記光導波路の前記一の面と前記絶縁層の前記一の面に連続して形成されていることを特徴とする半導体装置。
12. 前記絶縁層は、接着層上に形成され、
    前記デバイス配線は、前記絶縁層及び前記接着層を貫通して形成されていることを特徴とする請求項１１記載の半導体装置。
13. 前記光デバイスは、フォトダイオード、または、発光レーザのいずれかを含むことを特徴とする請求項１１または１２記載の半導体装置。

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