配線装置
【課題】レーザ光によって加工を行う際に、被加工部分以外の部分が悪影響を受けない配線装置を提供する。
【解決手段】基板３０１上に、シリコン酸化膜からなる下部絶縁層３０２と、Ａｌからなる下部配線層３０３と、ポリイミドからなる上部絶縁層３０４と、Ａｌからなる上部配線層３０６とを有する。上記下部配線層３０３と、上部配線層３０６とが、接続配線３０８によって電気的に接続されている。下部絶縁層３０２は基板３０１に比べ熱伝導率が高く上部絶縁層３０４の開口形成時にレーザによる下部配線層３０３に溜った熱を放熱し下部配線層３０３の溶解や剥がれを防ぐ。
【解決手段】基板３０１上に、シリコン酸化膜からなる下部絶縁層３０２と、Ａｌからなる下部配線層３０３と、ポリイミドからなる上部絶縁層３０４と、Ａｌからなる上部配線層３０６とを有する。上記下部配線層３０３と、上部配線層３０６とが、接続配線３０８によって電気的に接続されている。下部絶縁層３０２は基板３０１に比べ熱伝導率が高く上部絶縁層３０４の開口形成時にレーザによる下部配線層３０３に溜った熱を放熱し下部配線層３０３の溶解や剥がれを防ぐ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品や光部品等の配線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板や絶縁性基板上に導電層と絶縁層とを交互に積層して多層配線基板を形成して、ＬＳＩ（大規模集積回路）やＶＬＳＩ（超大規模集積回路）等の電子部品を作製している。また、半導体基板や絶縁性基板上に電気回路を形成すると共に導光体を配置して、この導光体を加工して光導波路や光路変換素子等の光部品を作製している。
【０００３】
上記電子部品や光部品等の配線装置を作製する際、レーザ光を用いたレーザアブレーションが多く用いられている。上記レーザ光としては、例えばＫｒＦエキシマレーザ装置から出射される高輝度かつ高エネルギーの紫外線領域のレーザ光が用いられる。このレーザ光を、加工すべき材料の被加工部分に照射して、この被加工部分を瞬間的に蒸発させて上記材料を所定の形状に加工する。
【０００４】
上記レーザアブレーションは、短時間で行われるので、上記被加工部分以外の部分を殆ど加熱しないという利点がある。また、上記レーザ光は、非常に小さいスポットに集光できるので、加工すべき材料を所定の形状に高い精度で加工できるという利点がある。このようなレーザアブレーションの利点を生かして作製された配線装置およびその配線装置の製造方法としては、以下のようなものがある。
【０００５】
図４（ａ）は、従来の配線装置を示す図である。この配線装置は、半導体基板４０１にＰＮ接合ダイオード４０２を有し、このダイオード４０２は、接続配線４０４を介して配線４０５に電気的に接続されている。この配線装置は、以下のようにして製造する。
【０００６】
まず、図４（ｂ）に示すように、半導体基板４０１にＰ型不純物およびＮ型不純物を拡散させてＰＮ接合ダイオード４０２を形成した後、この半導体基板４０１上にポリイミドからなる下部絶縁層４０６を積層する。
【０００７】
続いて、図４（ｃ）に示すように、上記ダイオード４０２上方の下部絶縁層４０６にレーザ光４０８を照射して、レーザアブレーションによってポリイミドのレーザ光照射部分を蒸発させて、下部絶縁層４０６に孔４１０を形成する。上記孔４１０の大きさは、平面において５０μｍ×５０μｍにしている。
【０００８】
その後、図４（ｄ）に示すように、上記孔４１０内と下部絶縁層４０６上にＡｌ（アルミニウム）を蒸着して、接続配線４０４および配線４０５を形成する。
【０００９】
最後に、上記配線４０５上に上部絶縁層４０７を積層して、図４（ａ）に示す配線装置が得られる。
【００１０】
上記孔４１０は、ポリイミドからなる比較的厚い厚みを有する下部絶縁層４０６に、高輝度・高出力のレーザ光によって形成するので、例えばＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によって形成するよりもはるかに短時間で孔４１０を形成できる。その結果、上記配線装置の製造時間が短縮される。
【００１１】
図５（ａ）は、従来の配線装置としてのフォトダイオードおよび光導波路を有する光部品を示す図である。この配線装置は、半導体基板５０１に形成されたフォトダイオード５０２と、上記半導体基板５０１およびフォトダイオード５０２の上に積層された紫外線吸収層５０３と、下部クラッド層５０４と、光導波路５０５を有する。この光導波路５０５は、図５（ａ）における右側端にテーパ形状部分を有し、このテーパ形状部分によって、光導波路５０５の光をフォトダイオード５０２に導くようになっている。なお、上記紫外線吸収層５０３は、上記クラッド層５０４の反射防止膜としての機能と、以下に示すレーザ光５０６を吸収する機能とを有する。
【００１２】
この配線装置の製造方法は、まず、図５（ｂ）に示すように、半導体基板５０１にフォトダイオード５０２を形成し、その上にシリコン窒化膜からなる紫外線吸収層５０３と、シリコン酸化膜からなる下部クラッド層５０４と、さらに、ポリマー樹脂からなる光導波路５０５とを積層する。
【００１３】
その後、上記光導波路５０５の端部周辺に、ＫｒＦエキシマレーザ装置によって、フルエンスが０．５Ｊ／ｃｍ2で波長が２４８ｎｍのレーザ光５０６を照射する。そして、上記レーザ光５０６を矢印Ａで示すように光導波路５０５の長手方向に移動させながら照射して、上記光導波路５０５の端部をテーパ形状に加工する（特開平１２−１１７４６５号公報参照）。このようにして、高輝度・高出力のＫｒＦエキシマレーザによって、ポリマー樹脂からなる光導波路５０５の被加工部分を瞬間的に蒸発させて、上記被加工部分の周辺に熱を殆ど与えることなく光導波路５０５端部をテーパ形状に加工する。その結果、上記光導波路５０５のテーパ形状部分を、熱による歪や傷を生じることなく良好な光反射面にできる。
【００１４】
なお、上記紫外線吸収層５０３は、上記光導波路５０５を加工する際に、上記下部クラッド層５０４を透過したレーザ光５０６を吸収して、レーザ光５０６が半導体基板５０１やフォトダイオード５０２に達しないようにしている。
【００１５】
図６（ａ）は、従来の配線装置を示す図であり、基板６０１上に、絶縁層６０２，６０４と、配線層６０３，６０６とが交互に形成されてなる多層配線基板を示している。
【００１６】
この配線装置の製造方法は、まず、図６（ｂ）に示すように、基板６０１上に、ポリイミドからなる下部絶縁層６０２と、Ａｌからなる下部配線層６０３と、さらに、ポリイミドからなる上部絶縁層６０４とを形成する。
【００１７】
その後、図６（ｃ）に示すように上部絶縁層６０４にエキシマレーザ光６０５を照射して、レーザアブレーションによって上部絶縁層６０４に孔６０７を形成する。
【００１８】
そして、この孔６０７の内部と上部絶縁層６０４上にＡｌを蒸着して、上記上部配線層６０６と下部配線層６０３とを接続する接続配線６０９と、上部配線層６０６とを形成して、図６（ａ）に示す配線装置が得られる。
【００１９】
上記ポリイミドからなる上部絶縁層６０４は数１０μｍ以上の厚さを有し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によって孔を形成する場合、略半日の時間が必要である。一方、上記レーザアブレーションによれば、略瞬間的に上部絶縁層６０４に孔６０７を形成できるので、配線装置の製造時間を大幅に短縮できる。
【００２０】
しかしながら、図４に示す配線装置の製造方法において、図４（ｃ）の下部絶縁層４０６にレーザアブレーションによって孔４１０を形成する工程で、ダイオード４０２がレーザ光４０８に直接照射されて性能が低下する、あるいは、破損するという問題がある。具体的には、上記ダイオード４０２は、４００μｍ×４００μｍの大きさを有し、その一部にレーザ光４０８が照射されるのみでも、ダイオード４０２に数１０μＡのリーク電流が流れるようになってしまって、ダイオードとしての機能が失われてしまう。
【００２１】
また、図５に示す配線装置の製造方法において、図５（ｂ）の光導波路５０５の端部をレーザ光５０６によってテーパ形状に加工する際に、上記レーザ光５０６が下部クラッド層５０４を通過して紫外線吸収層５０３に達する。しかし、上記レーザ光５０６は、高輝度・高出力であるので、上記紫外線吸収層５０３で吸収されずに紫外線吸収層５０３を破壊してしまう。この紫外線吸収層５０３の破壊は、被加工物である光導波路５０５の端部周辺で著しい。その結果、上記光導波路５０５端部の下方のフォトダイオード５０２周辺の半導体基板５０１がレーザ光５０６によって損傷して、フォトダイオード５０２の性能が低下する。上記レーザ光５０６がさらに強いと、フォトダイオード５０２もまた損傷してしまう。すなわち、上記シリコン窒化膜からなる紫外線吸収層５０３は、フルエンスが０．５Ｊ／ｃｍ2以上の強いレーザ光に対しては、レーザ光を吸収して遮断する効果を有していない。
【００２２】
また、図６に示した配線装置の製造方法において、図６（ｃ）の絶縁層６０４にレーザ光６０５によって孔６０７を形成する際、上記レーザ光６０５が上記絶縁層６０４の下方の下部配線層６０３にまで達する。下部配線層６０３の材料であるＡｌは、上記エキシマレーザ光に対して約８０％の反射率を有するので、下部配線層６０３で反射されない約２０％のレーザ光が、下部配線層６０３に熱エネルギーとして吸収される。この場合、上記下部配線層６０３は、熱伝導率が比較的低いポリイミドからなる下部絶縁層６０２上に形成されているので、上記熱エネルギーは下部配線層６０３に蓄積されて、下部配線層６０３が高温になる。その結果、上記下部配線層６０３が溶融したり、剥がれたり吹き飛んだりするという問題が生じる。さらに、上記下部配線層６０３が溶融すると、下部配線層６０３の下方の下部絶縁層６０２にまでレーザ光が達して、この下部絶縁層６０２に孔が形成される。その結果、上記下部絶縁層６０２の孔に異物や残瑳が生じて、マイグレーションを引き起こすという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
そこで、本発明の目的は、レーザ光によって加工を行う際に、被加工部分以外の部分が悪影響を受けない配線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するため、本発明の配線装置は、
金属配線が設けられた基板と、
上記金属配線上に設けられていて、レーザ光によって上記金属配線に開口する開口が加工される被加工層と、
上記基板と金属配線との間に配置されて、上記基板よりも高い熱伝導率を有する熱伝導層と
を有することを特徴としている。
【００２５】
上記構成の配線装置によれば、上記被加工層をレーザ光によって加工して、上記金属配線に開口する開口を形成する際、上記金属配線がレーザ光に照射されて、レーザ光の一部が熱エネルギーになって金属配線が加熱される。しかし、上記金属配線と、この金属配線が設けられた基板との間に、上記基板よりも高い熱伝導率を有する熱伝導層が配置されているので、この熱伝導層によって上記金属配線の熱が基板に速やかに逃がされる。したがって、上記金属配線は、上記レーザ光による熱が蓄積されて温度が上昇することがない。その結果、金属配線の溶解や剥がれなどの問題が防止される。
【００２６】
なお、上記開口は、孔や溝等に限らず、上記被加工層の１部分を除去して金属配線の１部を露出させた部分を示し、上記被加工層を除去する形状には限定されない。
【００２７】
一実施形態の配線装置では、
上記金属配線は、Ａｌからなり、
上記熱伝導層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、またはＮｉ（ニッケル）膜である。
【００２８】
上記実施形態の配線装置によれば、上記金属配線は、レーザ光に対する反射率が比較的高いＡｌであるので、上記レーザ光がＡｌに照射されても、Ａｌに吸収されるレーザ光は比較的少なく、したがって、Ａｌの加熱量は少ない。しかも、上記熱伝導層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、またはＮｉ膜からなり、比較的高い熱伝導率を有するので、上記Ａｌの熱は速やかにＡｌ以外の部分に逃がされる。その結果、Ａｌからなる金属配線の溶解や剥がれなどが防止される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の配線装置によれば、金属配線が設けられた基板と、上記金属配線上に設けられていて、レーザ光によって上記金属配線に開口する開口が加工される被加工層と、上記基板と金属配線との間に配置されて、上記基板よりも高い熱伝導率を有する熱伝導層とを有するので、上記金属配線に照射されたレーザ光の一部が熱エネルギーになって金属配線が発熱しても、この熱は上記熱伝導層によって基板に速やかに逃がされるから、上記金属配線はレーザ光によって熱が蓄積されることがなくて、金属配線の溶解や剥がれなどの問題を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
この発明の実施の形態を説明する前に、まずこの発明をより理解し易くするために第１参考例および第２参考例を説明する。
【００３１】
図１（ａ）は、本発明の第１参考例の配線装置である電子部品を示す図である。
【００３２】
この配線装置は、半導体基板１に半導体素子としてのＰＮ接合ダイオード２が設けられている。この配線装置は、上記半導体基板１上に、ポリイミドからなりレーザ光による被加工層としての下部絶縁層４と、この下部絶縁層４上に形成されたＡｌからなる配線６と、この配線６の上に積層されてポリイミドからなる上部絶縁層７とを有する。
【００３３】
上記ＰＮ接合ダイオード２と上記下部絶縁層４との間には、上記ＰＮ接合ダイオード２を覆うように、Ｎｉ膜からなる損傷防止層としての金属膜パターン３が設けられている。上記ＰＮ接合ダイオード２は、上記金属膜パターン３を介して、Ａｌからなる接続配線９によって上記配線６に接続されている。
【００３４】
この配線装置は、以下のようにして製造する。
【００３５】
まず、図１（ｂ）に示すように、半導体基板１にｐ型不純物およびｎ型不純物を拡散させてＰＮ接合ダイオード２を形成する。その後、上記半導体基板１上に、上記ＰＮ接合ダイオード２を覆うように金属膜パターン３を形成する。この金属膜パターン３は、まず、半導体基板１上にＮｉ薄膜を形成してパターニングして所定の形状にした後、このパターニングしたＮｉ薄膜に、めっきによってＮｉをさらに成長させて１０μｍの厚さにする。その後、上記半導体基板１および金属膜パターン３上に、ポリイミドからなる下部絶縁層４を積層する。
【００３６】
続いて、図１（ｃ）に示すように、上記下部絶縁層４の上記ダイオード２に対応する位置にレーザ光１１を照射して、レーザアブレーションによって、下部絶縁層４に上記金属膜パターン３に達する孔１２を形成する。
【００３７】
その後、図１（ｄ）に示すように、スパッタリフロー法によって、上記孔１２にＡｌを埋め込んで接続配線９を形成すると共に、下部絶縁層４上にＡｌ層を形成する。続いて、上記Ａｌ層をＲＩＥによってパターニングして、所定の配線パターンを有する配線層６を形成する。
【００３８】
最後に、上記配線層６上にポリイミドを塗布・焼成して、上部絶縁層７を形成する。
【００３９】
上記配線装置の製造方法において、図１（ｃ）に示す工程で用いるレーザ光１１は、ＫｒＦエキシマレーザ装置によって発振し、フルエンス（単位面積あたりのパルスレーザ強度）が０．５Ｊ／ｃｍ2であり、波長が２４８ｎｍである。このレーザ光１１によって、上記ポリイミドからなる下部絶縁層４を瞬間的に蒸発させて、ポリイミドに燃焼部分を生じることなく、迅速に孔１２を形成することができる。
【００４０】
また、上記配線装置は、半導体基板１のＰＮ接合ダイオード２の上方に、１０μｍ膜厚のＮｉからなる金属膜パターン３が設けられているので、この金属膜パターン３によって、上記レーザ光１１がＰＮ接合ダイオード２に到達することが防止される。したがって、上記レーザ光１１によってＰＮ接合ダイオード２が損傷することを防止できる。
【００４１】
上記配線装置を製造した後、上記ＰＮ接合ダイオード２に約１０Ｖの逆方向電圧を印加して、その際に流れるリーク電流を測定した結果、リーク電流は数ｐＡオーダであった。したがって、ダイオード２のレーザ光１１による損傷が回避できたと言える。
【００４２】
また、上記金属膜パターン３はＮｉ膜からなるので、ＰＮ接合ダイオード２と接続配線９との間を問題無く電気的に接続できる。
【００４３】
なお、上記金属膜パターン３は、Ｎｉ膜以外の例えばＡｌ膜によって形成してもよい。金属膜パターン３をＡｌ膜によって形成した場合、金属膜パターン３の厚さを０．５μｍにまで薄くできる。これによって、下部絶縁層４を、半導体基板１と金属パターン３との境界の上方位置に段差を生じることなく形成できる。
【００４４】
図２（ａ）は、本発明の第２参考例の配線装置としての光部品を示す図である。
【００４５】
この配線装置は、半導体基板２０１に半導体素子としてのフォトダイオード２０２を有し、上記半導体基板２０１上に、紫外線吸収層２０３と、上記フォトダイオード２０２位置に孔が設けられてＡｌからなる損傷防止層としての金属膜２０４と、下部クラッド層２０５と、光導波路２０６と、シリコン酸化膜からなる上部クラッド層２０９と、Ａｌからなる迷光封止膜２１０とを有する。上記紫外線吸収層２０３は、上記下部クラッド層２０５の反射防止膜としての機能も有する。
【００４６】
この配線装置は、上記光導波路２０６の光を、図２（ａ）における光導波路２０６の右側端部に形成されたテーパ形状部分で反射させて、フォトダイオード２０２で受け取るようになっている。
【００４７】
この配線装置は、以下のようにして製造する。
【００４８】
まず、図２（ｂ）に示すように、フォトダイオード２０２が設けられた半導体基板２０１上に、紫外線吸収層２０３と、Ａｌ膜を積層し、このＡｌ膜の上記フォトダイオード２０２に対応する位置を開口して金属膜２０４を形成する。続いて、上記紫外線吸収層２０３および金属膜２０４上に、下部クラッド層２０５と、ポリマー樹脂からなる光導波路２０６とを積層する。
【００４９】
その後、ＫｒＦエキシマレーザ装置を用いて、フルエンスが０．５Ｊ／ｃｍ2で波長が２４８ｎｍのレーザ光によって、上記光導波路２０６の端部を加工する。すなわち、図２（ｂ）に示すように、レーザ光２０７を光導波路２０６に、この光導波路２０６の長手方向に直角に照射すると共に、矢印Ｂに示すように光導波路２０６の長手方向に移動させて、図２（ｃ）に示すように上記光導波路２０６の端部をテーパ形状に加工する。
【００５０】
続いて、上記光導波路２０６および下部クラッド層２０５の上に上部クラッド層２０９を積層して、最後に、上記上部クラッド層２０９上に迷光封止膜２１０を形成して、図２（ａ）に示す配線装置が完成する。
【００５１】
上記配線装置の製造工程において、図２（ｂ）に示す光導波路２０６をレーザ光２０７によって加工する際、上記金属膜２０４によって、上記レーザ光２０７によるフォトダイオード２０２周辺の半導体基板２０１の損傷が防止される。すなわち、上記レーザ光２０７が上記下部クラッド層２０５を通過して半導体基板２０１側に向っても、このレーザ光２０７の殆どは、Ａｌ膜からなる金属膜２０４によって反射される。また、上記金属膜２０４によって反射されずに金属膜２０４を透過するレーザ光は非常に少ないので、この少ないレーザ光は上記紫外線吸収層２０３に、この紫外線吸収層２０３が損傷することなく効果的に吸収される。したがって、上記レーザ光２０７は殆ど半導体基板２０１に達しないので、フォトダイオード２０２周辺の半導体基板２０１が損傷することがない。その結果、フォトダイオード２０２の性能の低下を防止できる。
【００５２】
上記配線装置を製造した後、上記フォトダイオード２０２のリーク電流を計測して、上記フォトダイオード２０２が上記レーザ光の影響を受けたか否かを確認した。その結果、フォトダイオード２０２のリーク電流は数ｐＡオーダであり、フォトダイオード２０２はレーザ光の影響を受けていないことが判った。
【００５３】
また、上記Ａｌ膜からなる金属膜２０４は、配線装置の配線や、フォトダイオードの遮光膜、光導波路の迷光封止膜として用いてもよく、レーザ光に対する損傷防止層としての機能に加えて、他の機能を有するように形成してもよい。
【００５４】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００５５】
図３（ａ）は、本発明の一実施の形態の配線装置としての電子部品である多層配線基板を示す図である。この配線装置は、基板３０１上に、シリコン酸化膜からなる下部絶縁層３０２と、Ａｌからなる下部配線層３０３と、ポリイミドからなる上部絶縁層３０４と、Ａｌからなる上部配線層３０６とを有する。上記下部配線層３０３と、上部配線層３０６とが、接続配線３０８によって電気的に接続されている。
【００５６】
この配線装置は、以下のようにして製造する。
【００５７】
まず、図３（ｂ）に示すように、基板３０１上にシリコン酸化膜からなる下部絶縁層３０２を形成し、その後、Ａｌからなる下部配線層３０３と、ポリイミドからなる上部絶縁層３０４とを形成する。
【００５８】
その後、図３（ｃ）に示すように上部絶縁層３０４にエキシマレーザ光３１０を照射して、上部絶縁層３０４に、上記下部配線層３０３に開口する孔３１２を形成する。
【００５９】
そして、この孔３１２の内部にＡｌを埋め込んで接続配線３０８を形成すると共に、上部絶縁層３０４上にＡｌを蒸着して上部配線層３０６を形成して、図６（ａ）に示す配線装置が完成する。
【００６０】
上記レーザアブレーションによって上部絶縁層３０４に孔３１２を形成する際、レーザ光３１０が上部絶縁層３０４下側の下部配線層３０３に照射される。この下部配線層３０３の材料であるＡｌは、上記エキシマレーザ光３１０に対して約８０％の反射率を有するので、この下部配線層３０３が反射しない約２０％のレーザ光は、熱エネルギーとして下部配線層３０３に蓄積されて、下部配線層３０３が加熱される。しかしながら、この下部配線層３０３が接する下部絶縁層３０２は、基板３０１よりも高い熱伝導率を有するシリコン酸化膜からなるので、この下部絶縁層３０２を介して上記下部配線層３０３の熱が速やかに基板３０１に逃がされる。したがって、下部配線層３０３の温度は殆ど上昇しないので、従来におけるように下部配線層３０３が溶融したり、剥がれたり吹き飛んだりすることがない。その結果、従来におけるように、上記下部配線層３０３の下方の下部絶縁層３０２までレーザ光が達して、この下部絶縁層３０２に孔が形成されて、この下部絶縁層３０２の孔に生じた異物や残瑳によってマイグレーションが発生することがない。したがって、本実施形態による配線装置の製造方法によれば、レーザ光によって短時間で絶縁層３０４に孔３１２を形成して配線装置を短時間で製造でき、しかも、良好な性能を有する配線装置が得られる。
【００６１】
本発明による配線装置の損傷防止層と比較例の損傷防止層に実際にレーザ光を照射する実験を行って、本発明による損傷防止層の作用効果について比較例と比較した。
【００６２】
表１は、本発明の損傷防止層と、比較例の損傷防止層とにレーザ光を照射した後の損傷防止層の状態をまとめて示した表である。上記レーザ光は、ＫｒＦエキシマレーザ装置によるレーザ光であり、レーザ光の波長は２４８ｎｍで、フルエンスは０．５〜２．０Ｊ／ｃｍ2である。なお、損傷防止層の状態は、０．５〜２．０Ｊ／ｃｍ2の間のいずれのフルエンスのレーザ光を照射しても同様の結果が得られた。すなわち、損傷防止層の状態は、照射されるレーザ光のフルエンスが０．５〜２．０Ｊ／ｃｍ2の間であれば、フルエンスの値には依存しない。
【００６３】
比較例１の損傷防止層は、ＳｉＯ2およびＳｉ上に形成されたＡｕ（金）およびＴｉＷ（チタン・タングステン）の２層からなる膜であり、１．０μｍの層厚を有する。比較例１の損傷防止層は、第１参考例の損傷防止層と金属膜の種類以外の条件は略同一である。
【００６４】
比較例２の損傷防止層は、ポリイミド上に形成されたＡｌ膜であり、１．１から２．０μｍの層厚を有して第１参考例の層厚よりも厚い層厚を有し、かつ、第１参考例の損傷防止層とは下側層が異なる。
【００６５】
比較例３および比較例４の損傷防止層は、いずれもＡｌ膜からなり、かつ、ＳｉＯ2およびＳｉ上に形成されていて、各々層厚のみが第１参考例の損傷防止層と異なる。
【００６６】
なお、比較例２乃至４、および第１参考例のＡｌ膜は、下側層の上に蒸着によって形成した。
【００６７】
【表１】
【００６８】
上記表１からわかるように、比較例１のＡｕおよびＴｉＷの２層の膜からなる損傷防止層は、レーザ光によって完全にエッチングされてしまう。このことは、第１参考例のＡｌ膜は、レーザ光に対する反射率が約８０％であるのに対して、比較例１のＡｕおよびＴｉＷの２層の膜は、レーザ光に対する反射率が約３０％であることに起因する。すなわち、損傷防止層によって反射されずに吸収された約７０％のレーザ光が、熱としてＡｕおよびＴｉＷの２層の膜に蓄積されて、この熱によって損傷防止層が溶解および蒸発した。
【００６９】
また、比較例２の損傷防止層は、第１参考例の損傷防止層よりも比較的大きい層厚を有するにもかかわらず、完全にレーザ光によってエッチングされてしまう。これは、比較例２の損傷防止層が、熱伝導率が比較的低いポリイミド上に形成されたことに起因する。すなわち、比較例２の損傷防止層に吸収されたレーザ光が熱として蓄積され、熱伝導率が比較的低い上記ポリイミドによって上記熱が損傷防止層以外の部分に逃がされることが妨げられるので、損傷防止層の温度が上昇した結果、損傷防止層が溶解・蒸発したのである。
【００７０】
比較例３の損傷防止層は、レーザ光によって完全にエッチングされた。これは、第１参考例の損傷防止層のＡｌ膜に比べて、比較例３のＡｌ膜の厚さが小さいことに起因する。
【００７１】
比較例４の損傷防止層は、レーザ光によって完全にはエッチングされないが、損傷防止層の表面の光沢が変化したことから、多少Ａｌ膜が溶融したことがわかる。これは、レーザ光によって溶融しない第１参考例の損傷防止層に比べて、層厚が０．１μｍ小さいことに起因する。
【００７２】
以上の実験結果から、損傷防止層が溶融することなく確実にレーザ光に対する損傷防止効果を奏するためには、第１参考例のように、Ａｌ膜は０．５μｍ以上の層厚が必要であり、かつ、熱伝導率が比較的高いＳｉＯ2またはＳｉ上に形成する必要があることが分かる。
【００７３】
なお、上記実験に加えて、第１参考例と同一の構成の損傷防止層を、Ａｌ膜を、ＳｉＯ2またはＳｉ上にスパッタによって形成したものについてもレーザ光を照射して実験を行った。この場合においても、上記第１参考例と同様に、損傷防止層はレーザ光によって溶融しなかった。従って、蒸着膜およびスパッタ膜とでＡｌ膜の結晶状態が異なる場合でも、層厚が０．５μｍ以上であり、かつ、ＳｉＯ2またはＳｉ上に形成すれば、Ａｌ膜は損傷防止効果を有する。
【００７４】
また、上記損傷防止層が形成されるＳｉＯ2またはＳｉは、層厚が厚くて熱伝導効果が高ければより好ましい。また、ＳｉＯ2またはＳｉ以外の例えばＮｉなどの熱伝導率が比較的高いめっき層であってもよい。但し、Ａｌ膜を損傷防止層としてのみでなく配線としても使う場合、Ａｌ膜が形成される下側層の影響によって配線抵抗が変化するので、下側層の材料の電気抵抗を考慮する必要がある。この場合、上記下側層は、Ａｌ膜に比べて高い抵抗を有する金属膜が好ましい。
【００７５】
上記実施形態において、損傷防止層として、Ａｌ膜を用いたが、レーザアブレーションに対して選択比が高い例えばＡｌＳｉ，ＡｌＳｉＣｕ，ＡｌＣｕ，ＡｌＮｉなどの合金による金属膜を用いてもよい。配線装置を形成する場合、基板として多く用いられるシリコンに対して、融点が近い点で好適な金属膜材料として、Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｏなどがある。この他のレーザアブレーションに対して選択比が高い金属膜の材料として、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ等を用いてもよい。
【００７６】
また、上記損傷防止層は、誘電体を複数層形成し、この複数の誘電体層によってレーザ光の屈折率を最適化することによってレーザ光の多重反射を起こさせて、レーザ光の反射率を約８０％以上にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１参考例の配線装置である電子部品を示す図であり、図１（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、図１（ａ）の配線装置の製造工程を示す図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の第２参考例の配線装置としての光部品を示す図であり、図２（ｂ），（ｃ）は、図２（ａ）の配線装置の製造工程を示す図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の実施の形態の配線装置としての電子部品である多層配線基板を示す図であり、図３（ｂ），（ｃ）は、図３（ａ）の配線装置の製造工程を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、従来の配線装置としてのＰＮ接合ダイオードを有する電子部品を示す図であり、図４（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、図４（ａ）の配線装置の製造工程を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、従来の配線装置としてのフォトダイオードおよび光導波路を有する光部品を示す図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の配線装置の製造工程を示す図である。
【図６】図６（ａ）は、従来の配線装置としての多層配線基板を示す図であり、図６（ｂ），（ｃ）は、図６（ａ）の配線装置の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１ 半導体基板
２ ＰＮ接合ダイオード
３ 金属膜パターン
４ 下部絶縁層
６ 配線層
７ 上部絶縁層
９ 接続配線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品や光部品等の配線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板や絶縁性基板上に導電層と絶縁層とを交互に積層して多層配線基板を形成して、ＬＳＩ（大規模集積回路）やＶＬＳＩ（超大規模集積回路）等の電子部品を作製している。また、半導体基板や絶縁性基板上に電気回路を形成すると共に導光体を配置して、この導光体を加工して光導波路や光路変換素子等の光部品を作製している。
【０００３】
上記電子部品や光部品等の配線装置を作製する際、レーザ光を用いたレーザアブレーションが多く用いられている。上記レーザ光としては、例えばＫｒＦエキシマレーザ装置から出射される高輝度かつ高エネルギーの紫外線領域のレーザ光が用いられる。このレーザ光を、加工すべき材料の被加工部分に照射して、この被加工部分を瞬間的に蒸発させて上記材料を所定の形状に加工する。
【０００４】
上記レーザアブレーションは、短時間で行われるので、上記被加工部分以外の部分を殆ど加熱しないという利点がある。また、上記レーザ光は、非常に小さいスポットに集光できるので、加工すべき材料を所定の形状に高い精度で加工できるという利点がある。このようなレーザアブレーションの利点を生かして作製された配線装置およびその配線装置の製造方法としては、以下のようなものがある。
【０００５】
図４（ａ）は、従来の配線装置を示す図である。この配線装置は、半導体基板４０１にＰＮ接合ダイオード４０２を有し、このダイオード４０２は、接続配線４０４を介して配線４０５に電気的に接続されている。この配線装置は、以下のようにして製造する。
【０００６】
まず、図４（ｂ）に示すように、半導体基板４０１にＰ型不純物およびＮ型不純物を拡散させてＰＮ接合ダイオード４０２を形成した後、この半導体基板４０１上にポリイミドからなる下部絶縁層４０６を積層する。
【０００７】
続いて、図４（ｃ）に示すように、上記ダイオード４０２上方の下部絶縁層４０６にレーザ光４０８を照射して、レーザアブレーションによってポリイミドのレーザ光照射部分を蒸発させて、下部絶縁層４０６に孔４１０を形成する。上記孔４１０の大きさは、平面において５０μｍ×５０μｍにしている。
【０００８】
その後、図４（ｄ）に示すように、上記孔４１０内と下部絶縁層４０６上にＡｌ（アルミニウム）を蒸着して、接続配線４０４および配線４０５を形成する。
【０００９】
最後に、上記配線４０５上に上部絶縁層４０７を積層して、図４（ａ）に示す配線装置が得られる。
【００１０】
上記孔４１０は、ポリイミドからなる比較的厚い厚みを有する下部絶縁層４０６に、高輝度・高出力のレーザ光によって形成するので、例えばＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によって形成するよりもはるかに短時間で孔４１０を形成できる。その結果、上記配線装置の製造時間が短縮される。
【００１１】
図５（ａ）は、従来の配線装置としてのフォトダイオードおよび光導波路を有する光部品を示す図である。この配線装置は、半導体基板５０１に形成されたフォトダイオード５０２と、上記半導体基板５０１およびフォトダイオード５０２の上に積層された紫外線吸収層５０３と、下部クラッド層５０４と、光導波路５０５を有する。この光導波路５０５は、図５（ａ）における右側端にテーパ形状部分を有し、このテーパ形状部分によって、光導波路５０５の光をフォトダイオード５０２に導くようになっている。なお、上記紫外線吸収層５０３は、上記クラッド層５０４の反射防止膜としての機能と、以下に示すレーザ光５０６を吸収する機能とを有する。
【００１２】
この配線装置の製造方法は、まず、図５（ｂ）に示すように、半導体基板５０１にフォトダイオード５０２を形成し、その上にシリコン窒化膜からなる紫外線吸収層５０３と、シリコン酸化膜からなる下部クラッド層５０４と、さらに、ポリマー樹脂からなる光導波路５０５とを積層する。
【００１３】
その後、上記光導波路５０５の端部周辺に、ＫｒＦエキシマレーザ装置によって、フルエンスが０．５Ｊ／ｃｍ2で波長が２４８ｎｍのレーザ光５０６を照射する。そして、上記レーザ光５０６を矢印Ａで示すように光導波路５０５の長手方向に移動させながら照射して、上記光導波路５０５の端部をテーパ形状に加工する（特開平１２−１１７４６５号公報参照）。このようにして、高輝度・高出力のＫｒＦエキシマレーザによって、ポリマー樹脂からなる光導波路５０５の被加工部分を瞬間的に蒸発させて、上記被加工部分の周辺に熱を殆ど与えることなく光導波路５０５端部をテーパ形状に加工する。その結果、上記光導波路５０５のテーパ形状部分を、熱による歪や傷を生じることなく良好な光反射面にできる。
【００１４】
なお、上記紫外線吸収層５０３は、上記光導波路５０５を加工する際に、上記下部クラッド層５０４を透過したレーザ光５０６を吸収して、レーザ光５０６が半導体基板５０１やフォトダイオード５０２に達しないようにしている。
【００１５】
図６（ａ）は、従来の配線装置を示す図であり、基板６０１上に、絶縁層６０２，６０４と、配線層６０３，６０６とが交互に形成されてなる多層配線基板を示している。
【００１６】
この配線装置の製造方法は、まず、図６（ｂ）に示すように、基板６０１上に、ポリイミドからなる下部絶縁層６０２と、Ａｌからなる下部配線層６０３と、さらに、ポリイミドからなる上部絶縁層６０４とを形成する。
【００１７】
その後、図６（ｃ）に示すように上部絶縁層６０４にエキシマレーザ光６０５を照射して、レーザアブレーションによって上部絶縁層６０４に孔６０７を形成する。
【００１８】
そして、この孔６０７の内部と上部絶縁層６０４上にＡｌを蒸着して、上記上部配線層６０６と下部配線層６０３とを接続する接続配線６０９と、上部配線層６０６とを形成して、図６（ａ）に示す配線装置が得られる。
【００１９】
上記ポリイミドからなる上部絶縁層６０４は数１０μｍ以上の厚さを有し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によって孔を形成する場合、略半日の時間が必要である。一方、上記レーザアブレーションによれば、略瞬間的に上部絶縁層６０４に孔６０７を形成できるので、配線装置の製造時間を大幅に短縮できる。
【００２０】
しかしながら、図４に示す配線装置の製造方法において、図４（ｃ）の下部絶縁層４０６にレーザアブレーションによって孔４１０を形成する工程で、ダイオード４０２がレーザ光４０８に直接照射されて性能が低下する、あるいは、破損するという問題がある。具体的には、上記ダイオード４０２は、４００μｍ×４００μｍの大きさを有し、その一部にレーザ光４０８が照射されるのみでも、ダイオード４０２に数１０μＡのリーク電流が流れるようになってしまって、ダイオードとしての機能が失われてしまう。
【００２１】
また、図５に示す配線装置の製造方法において、図５（ｂ）の光導波路５０５の端部をレーザ光５０６によってテーパ形状に加工する際に、上記レーザ光５０６が下部クラッド層５０４を通過して紫外線吸収層５０３に達する。しかし、上記レーザ光５０６は、高輝度・高出力であるので、上記紫外線吸収層５０３で吸収されずに紫外線吸収層５０３を破壊してしまう。この紫外線吸収層５０３の破壊は、被加工物である光導波路５０５の端部周辺で著しい。その結果、上記光導波路５０５端部の下方のフォトダイオード５０２周辺の半導体基板５０１がレーザ光５０６によって損傷して、フォトダイオード５０２の性能が低下する。上記レーザ光５０６がさらに強いと、フォトダイオード５０２もまた損傷してしまう。すなわち、上記シリコン窒化膜からなる紫外線吸収層５０３は、フルエンスが０．５Ｊ／ｃｍ2以上の強いレーザ光に対しては、レーザ光を吸収して遮断する効果を有していない。
【００２２】
また、図６に示した配線装置の製造方法において、図６（ｃ）の絶縁層６０４にレーザ光６０５によって孔６０７を形成する際、上記レーザ光６０５が上記絶縁層６０４の下方の下部配線層６０３にまで達する。下部配線層６０３の材料であるＡｌは、上記エキシマレーザ光に対して約８０％の反射率を有するので、下部配線層６０３で反射されない約２０％のレーザ光が、下部配線層６０３に熱エネルギーとして吸収される。この場合、上記下部配線層６０３は、熱伝導率が比較的低いポリイミドからなる下部絶縁層６０２上に形成されているので、上記熱エネルギーは下部配線層６０３に蓄積されて、下部配線層６０３が高温になる。その結果、上記下部配線層６０３が溶融したり、剥がれたり吹き飛んだりするという問題が生じる。さらに、上記下部配線層６０３が溶融すると、下部配線層６０３の下方の下部絶縁層６０２にまでレーザ光が達して、この下部絶縁層６０２に孔が形成される。その結果、上記下部絶縁層６０２の孔に異物や残瑳が生じて、マイグレーションを引き起こすという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
そこで、本発明の目的は、レーザ光によって加工を行う際に、被加工部分以外の部分が悪影響を受けない配線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するため、本発明の配線装置は、
金属配線が設けられた基板と、
上記金属配線上に設けられていて、レーザ光によって上記金属配線に開口する開口が加工される被加工層と、
上記基板と金属配線との間に配置されて、上記基板よりも高い熱伝導率を有する熱伝導層と
を有することを特徴としている。
【００２５】
上記構成の配線装置によれば、上記被加工層をレーザ光によって加工して、上記金属配線に開口する開口を形成する際、上記金属配線がレーザ光に照射されて、レーザ光の一部が熱エネルギーになって金属配線が加熱される。しかし、上記金属配線と、この金属配線が設けられた基板との間に、上記基板よりも高い熱伝導率を有する熱伝導層が配置されているので、この熱伝導層によって上記金属配線の熱が基板に速やかに逃がされる。したがって、上記金属配線は、上記レーザ光による熱が蓄積されて温度が上昇することがない。その結果、金属配線の溶解や剥がれなどの問題が防止される。
【００２６】
なお、上記開口は、孔や溝等に限らず、上記被加工層の１部分を除去して金属配線の１部を露出させた部分を示し、上記被加工層を除去する形状には限定されない。
【００２７】
一実施形態の配線装置では、
上記金属配線は、Ａｌからなり、
上記熱伝導層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、またはＮｉ（ニッケル）膜である。
【００２８】
上記実施形態の配線装置によれば、上記金属配線は、レーザ光に対する反射率が比較的高いＡｌであるので、上記レーザ光がＡｌに照射されても、Ａｌに吸収されるレーザ光は比較的少なく、したがって、Ａｌの加熱量は少ない。しかも、上記熱伝導層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、またはＮｉ膜からなり、比較的高い熱伝導率を有するので、上記Ａｌの熱は速やかにＡｌ以外の部分に逃がされる。その結果、Ａｌからなる金属配線の溶解や剥がれなどが防止される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の配線装置によれば、金属配線が設けられた基板と、上記金属配線上に設けられていて、レーザ光によって上記金属配線に開口する開口が加工される被加工層と、上記基板と金属配線との間に配置されて、上記基板よりも高い熱伝導率を有する熱伝導層とを有するので、上記金属配線に照射されたレーザ光の一部が熱エネルギーになって金属配線が発熱しても、この熱は上記熱伝導層によって基板に速やかに逃がされるから、上記金属配線はレーザ光によって熱が蓄積されることがなくて、金属配線の溶解や剥がれなどの問題を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
この発明の実施の形態を説明する前に、まずこの発明をより理解し易くするために第１参考例および第２参考例を説明する。
【００３１】
図１（ａ）は、本発明の第１参考例の配線装置である電子部品を示す図である。
【００３２】
この配線装置は、半導体基板１に半導体素子としてのＰＮ接合ダイオード２が設けられている。この配線装置は、上記半導体基板１上に、ポリイミドからなりレーザ光による被加工層としての下部絶縁層４と、この下部絶縁層４上に形成されたＡｌからなる配線６と、この配線６の上に積層されてポリイミドからなる上部絶縁層７とを有する。
【００３３】
上記ＰＮ接合ダイオード２と上記下部絶縁層４との間には、上記ＰＮ接合ダイオード２を覆うように、Ｎｉ膜からなる損傷防止層としての金属膜パターン３が設けられている。上記ＰＮ接合ダイオード２は、上記金属膜パターン３を介して、Ａｌからなる接続配線９によって上記配線６に接続されている。
【００３４】
この配線装置は、以下のようにして製造する。
【００３５】
まず、図１（ｂ）に示すように、半導体基板１にｐ型不純物およびｎ型不純物を拡散させてＰＮ接合ダイオード２を形成する。その後、上記半導体基板１上に、上記ＰＮ接合ダイオード２を覆うように金属膜パターン３を形成する。この金属膜パターン３は、まず、半導体基板１上にＮｉ薄膜を形成してパターニングして所定の形状にした後、このパターニングしたＮｉ薄膜に、めっきによってＮｉをさらに成長させて１０μｍの厚さにする。その後、上記半導体基板１および金属膜パターン３上に、ポリイミドからなる下部絶縁層４を積層する。
【００３６】
続いて、図１（ｃ）に示すように、上記下部絶縁層４の上記ダイオード２に対応する位置にレーザ光１１を照射して、レーザアブレーションによって、下部絶縁層４に上記金属膜パターン３に達する孔１２を形成する。
【００３７】
その後、図１（ｄ）に示すように、スパッタリフロー法によって、上記孔１２にＡｌを埋め込んで接続配線９を形成すると共に、下部絶縁層４上にＡｌ層を形成する。続いて、上記Ａｌ層をＲＩＥによってパターニングして、所定の配線パターンを有する配線層６を形成する。
【００３８】
最後に、上記配線層６上にポリイミドを塗布・焼成して、上部絶縁層７を形成する。
【００３９】
上記配線装置の製造方法において、図１（ｃ）に示す工程で用いるレーザ光１１は、ＫｒＦエキシマレーザ装置によって発振し、フルエンス（単位面積あたりのパルスレーザ強度）が０．５Ｊ／ｃｍ2であり、波長が２４８ｎｍである。このレーザ光１１によって、上記ポリイミドからなる下部絶縁層４を瞬間的に蒸発させて、ポリイミドに燃焼部分を生じることなく、迅速に孔１２を形成することができる。
【００４０】
また、上記配線装置は、半導体基板１のＰＮ接合ダイオード２の上方に、１０μｍ膜厚のＮｉからなる金属膜パターン３が設けられているので、この金属膜パターン３によって、上記レーザ光１１がＰＮ接合ダイオード２に到達することが防止される。したがって、上記レーザ光１１によってＰＮ接合ダイオード２が損傷することを防止できる。
【００４１】
上記配線装置を製造した後、上記ＰＮ接合ダイオード２に約１０Ｖの逆方向電圧を印加して、その際に流れるリーク電流を測定した結果、リーク電流は数ｐＡオーダであった。したがって、ダイオード２のレーザ光１１による損傷が回避できたと言える。
【００４２】
また、上記金属膜パターン３はＮｉ膜からなるので、ＰＮ接合ダイオード２と接続配線９との間を問題無く電気的に接続できる。
【００４３】
なお、上記金属膜パターン３は、Ｎｉ膜以外の例えばＡｌ膜によって形成してもよい。金属膜パターン３をＡｌ膜によって形成した場合、金属膜パターン３の厚さを０．５μｍにまで薄くできる。これによって、下部絶縁層４を、半導体基板１と金属パターン３との境界の上方位置に段差を生じることなく形成できる。
【００４４】
図２（ａ）は、本発明の第２参考例の配線装置としての光部品を示す図である。
【００４５】
この配線装置は、半導体基板２０１に半導体素子としてのフォトダイオード２０２を有し、上記半導体基板２０１上に、紫外線吸収層２０３と、上記フォトダイオード２０２位置に孔が設けられてＡｌからなる損傷防止層としての金属膜２０４と、下部クラッド層２０５と、光導波路２０６と、シリコン酸化膜からなる上部クラッド層２０９と、Ａｌからなる迷光封止膜２１０とを有する。上記紫外線吸収層２０３は、上記下部クラッド層２０５の反射防止膜としての機能も有する。
【００４６】
この配線装置は、上記光導波路２０６の光を、図２（ａ）における光導波路２０６の右側端部に形成されたテーパ形状部分で反射させて、フォトダイオード２０２で受け取るようになっている。
【００４７】
この配線装置は、以下のようにして製造する。
【００４８】
まず、図２（ｂ）に示すように、フォトダイオード２０２が設けられた半導体基板２０１上に、紫外線吸収層２０３と、Ａｌ膜を積層し、このＡｌ膜の上記フォトダイオード２０２に対応する位置を開口して金属膜２０４を形成する。続いて、上記紫外線吸収層２０３および金属膜２０４上に、下部クラッド層２０５と、ポリマー樹脂からなる光導波路２０６とを積層する。
【００４９】
その後、ＫｒＦエキシマレーザ装置を用いて、フルエンスが０．５Ｊ／ｃｍ2で波長が２４８ｎｍのレーザ光によって、上記光導波路２０６の端部を加工する。すなわち、図２（ｂ）に示すように、レーザ光２０７を光導波路２０６に、この光導波路２０６の長手方向に直角に照射すると共に、矢印Ｂに示すように光導波路２０６の長手方向に移動させて、図２（ｃ）に示すように上記光導波路２０６の端部をテーパ形状に加工する。
【００５０】
続いて、上記光導波路２０６および下部クラッド層２０５の上に上部クラッド層２０９を積層して、最後に、上記上部クラッド層２０９上に迷光封止膜２１０を形成して、図２（ａ）に示す配線装置が完成する。
【００５１】
上記配線装置の製造工程において、図２（ｂ）に示す光導波路２０６をレーザ光２０７によって加工する際、上記金属膜２０４によって、上記レーザ光２０７によるフォトダイオード２０２周辺の半導体基板２０１の損傷が防止される。すなわち、上記レーザ光２０７が上記下部クラッド層２０５を通過して半導体基板２０１側に向っても、このレーザ光２０７の殆どは、Ａｌ膜からなる金属膜２０４によって反射される。また、上記金属膜２０４によって反射されずに金属膜２０４を透過するレーザ光は非常に少ないので、この少ないレーザ光は上記紫外線吸収層２０３に、この紫外線吸収層２０３が損傷することなく効果的に吸収される。したがって、上記レーザ光２０７は殆ど半導体基板２０１に達しないので、フォトダイオード２０２周辺の半導体基板２０１が損傷することがない。その結果、フォトダイオード２０２の性能の低下を防止できる。
【００５２】
上記配線装置を製造した後、上記フォトダイオード２０２のリーク電流を計測して、上記フォトダイオード２０２が上記レーザ光の影響を受けたか否かを確認した。その結果、フォトダイオード２０２のリーク電流は数ｐＡオーダであり、フォトダイオード２０２はレーザ光の影響を受けていないことが判った。
【００５３】
また、上記Ａｌ膜からなる金属膜２０４は、配線装置の配線や、フォトダイオードの遮光膜、光導波路の迷光封止膜として用いてもよく、レーザ光に対する損傷防止層としての機能に加えて、他の機能を有するように形成してもよい。
【００５４】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００５５】
図３（ａ）は、本発明の一実施の形態の配線装置としての電子部品である多層配線基板を示す図である。この配線装置は、基板３０１上に、シリコン酸化膜からなる下部絶縁層３０２と、Ａｌからなる下部配線層３０３と、ポリイミドからなる上部絶縁層３０４と、Ａｌからなる上部配線層３０６とを有する。上記下部配線層３０３と、上部配線層３０６とが、接続配線３０８によって電気的に接続されている。
【００５６】
この配線装置は、以下のようにして製造する。
【００５７】
まず、図３（ｂ）に示すように、基板３０１上にシリコン酸化膜からなる下部絶縁層３０２を形成し、その後、Ａｌからなる下部配線層３０３と、ポリイミドからなる上部絶縁層３０４とを形成する。
【００５８】
その後、図３（ｃ）に示すように上部絶縁層３０４にエキシマレーザ光３１０を照射して、上部絶縁層３０４に、上記下部配線層３０３に開口する孔３１２を形成する。
【００５９】
そして、この孔３１２の内部にＡｌを埋め込んで接続配線３０８を形成すると共に、上部絶縁層３０４上にＡｌを蒸着して上部配線層３０６を形成して、図６（ａ）に示す配線装置が完成する。
【００６０】
上記レーザアブレーションによって上部絶縁層３０４に孔３１２を形成する際、レーザ光３１０が上部絶縁層３０４下側の下部配線層３０３に照射される。この下部配線層３０３の材料であるＡｌは、上記エキシマレーザ光３１０に対して約８０％の反射率を有するので、この下部配線層３０３が反射しない約２０％のレーザ光は、熱エネルギーとして下部配線層３０３に蓄積されて、下部配線層３０３が加熱される。しかしながら、この下部配線層３０３が接する下部絶縁層３０２は、基板３０１よりも高い熱伝導率を有するシリコン酸化膜からなるので、この下部絶縁層３０２を介して上記下部配線層３０３の熱が速やかに基板３０１に逃がされる。したがって、下部配線層３０３の温度は殆ど上昇しないので、従来におけるように下部配線層３０３が溶融したり、剥がれたり吹き飛んだりすることがない。その結果、従来におけるように、上記下部配線層３０３の下方の下部絶縁層３０２までレーザ光が達して、この下部絶縁層３０２に孔が形成されて、この下部絶縁層３０２の孔に生じた異物や残瑳によってマイグレーションが発生することがない。したがって、本実施形態による配線装置の製造方法によれば、レーザ光によって短時間で絶縁層３０４に孔３１２を形成して配線装置を短時間で製造でき、しかも、良好な性能を有する配線装置が得られる。
【００６１】
本発明による配線装置の損傷防止層と比較例の損傷防止層に実際にレーザ光を照射する実験を行って、本発明による損傷防止層の作用効果について比較例と比較した。
【００６２】
表１は、本発明の損傷防止層と、比較例の損傷防止層とにレーザ光を照射した後の損傷防止層の状態をまとめて示した表である。上記レーザ光は、ＫｒＦエキシマレーザ装置によるレーザ光であり、レーザ光の波長は２４８ｎｍで、フルエンスは０．５〜２．０Ｊ／ｃｍ2である。なお、損傷防止層の状態は、０．５〜２．０Ｊ／ｃｍ2の間のいずれのフルエンスのレーザ光を照射しても同様の結果が得られた。すなわち、損傷防止層の状態は、照射されるレーザ光のフルエンスが０．５〜２．０Ｊ／ｃｍ2の間であれば、フルエンスの値には依存しない。
【００６３】
比較例１の損傷防止層は、ＳｉＯ2およびＳｉ上に形成されたＡｕ（金）およびＴｉＷ（チタン・タングステン）の２層からなる膜であり、１．０μｍの層厚を有する。比較例１の損傷防止層は、第１参考例の損傷防止層と金属膜の種類以外の条件は略同一である。
【００６４】
比較例２の損傷防止層は、ポリイミド上に形成されたＡｌ膜であり、１．１から２．０μｍの層厚を有して第１参考例の層厚よりも厚い層厚を有し、かつ、第１参考例の損傷防止層とは下側層が異なる。
【００６５】
比較例３および比較例４の損傷防止層は、いずれもＡｌ膜からなり、かつ、ＳｉＯ2およびＳｉ上に形成されていて、各々層厚のみが第１参考例の損傷防止層と異なる。
【００６６】
なお、比較例２乃至４、および第１参考例のＡｌ膜は、下側層の上に蒸着によって形成した。
【００６７】
【表１】
【００６８】
上記表１からわかるように、比較例１のＡｕおよびＴｉＷの２層の膜からなる損傷防止層は、レーザ光によって完全にエッチングされてしまう。このことは、第１参考例のＡｌ膜は、レーザ光に対する反射率が約８０％であるのに対して、比較例１のＡｕおよびＴｉＷの２層の膜は、レーザ光に対する反射率が約３０％であることに起因する。すなわち、損傷防止層によって反射されずに吸収された約７０％のレーザ光が、熱としてＡｕおよびＴｉＷの２層の膜に蓄積されて、この熱によって損傷防止層が溶解および蒸発した。
【００６９】
また、比較例２の損傷防止層は、第１参考例の損傷防止層よりも比較的大きい層厚を有するにもかかわらず、完全にレーザ光によってエッチングされてしまう。これは、比較例２の損傷防止層が、熱伝導率が比較的低いポリイミド上に形成されたことに起因する。すなわち、比較例２の損傷防止層に吸収されたレーザ光が熱として蓄積され、熱伝導率が比較的低い上記ポリイミドによって上記熱が損傷防止層以外の部分に逃がされることが妨げられるので、損傷防止層の温度が上昇した結果、損傷防止層が溶解・蒸発したのである。
【００７０】
比較例３の損傷防止層は、レーザ光によって完全にエッチングされた。これは、第１参考例の損傷防止層のＡｌ膜に比べて、比較例３のＡｌ膜の厚さが小さいことに起因する。
【００７１】
比較例４の損傷防止層は、レーザ光によって完全にはエッチングされないが、損傷防止層の表面の光沢が変化したことから、多少Ａｌ膜が溶融したことがわかる。これは、レーザ光によって溶融しない第１参考例の損傷防止層に比べて、層厚が０．１μｍ小さいことに起因する。
【００７２】
以上の実験結果から、損傷防止層が溶融することなく確実にレーザ光に対する損傷防止効果を奏するためには、第１参考例のように、Ａｌ膜は０．５μｍ以上の層厚が必要であり、かつ、熱伝導率が比較的高いＳｉＯ2またはＳｉ上に形成する必要があることが分かる。
【００７３】
なお、上記実験に加えて、第１参考例と同一の構成の損傷防止層を、Ａｌ膜を、ＳｉＯ2またはＳｉ上にスパッタによって形成したものについてもレーザ光を照射して実験を行った。この場合においても、上記第１参考例と同様に、損傷防止層はレーザ光によって溶融しなかった。従って、蒸着膜およびスパッタ膜とでＡｌ膜の結晶状態が異なる場合でも、層厚が０．５μｍ以上であり、かつ、ＳｉＯ2またはＳｉ上に形成すれば、Ａｌ膜は損傷防止効果を有する。
【００７４】
また、上記損傷防止層が形成されるＳｉＯ2またはＳｉは、層厚が厚くて熱伝導効果が高ければより好ましい。また、ＳｉＯ2またはＳｉ以外の例えばＮｉなどの熱伝導率が比較的高いめっき層であってもよい。但し、Ａｌ膜を損傷防止層としてのみでなく配線としても使う場合、Ａｌ膜が形成される下側層の影響によって配線抵抗が変化するので、下側層の材料の電気抵抗を考慮する必要がある。この場合、上記下側層は、Ａｌ膜に比べて高い抵抗を有する金属膜が好ましい。
【００７５】
上記実施形態において、損傷防止層として、Ａｌ膜を用いたが、レーザアブレーションに対して選択比が高い例えばＡｌＳｉ，ＡｌＳｉＣｕ，ＡｌＣｕ，ＡｌＮｉなどの合金による金属膜を用いてもよい。配線装置を形成する場合、基板として多く用いられるシリコンに対して、融点が近い点で好適な金属膜材料として、Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｏなどがある。この他のレーザアブレーションに対して選択比が高い金属膜の材料として、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ等を用いてもよい。
【００７６】
また、上記損傷防止層は、誘電体を複数層形成し、この複数の誘電体層によってレーザ光の屈折率を最適化することによってレーザ光の多重反射を起こさせて、レーザ光の反射率を約８０％以上にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１参考例の配線装置である電子部品を示す図であり、図１（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、図１（ａ）の配線装置の製造工程を示す図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の第２参考例の配線装置としての光部品を示す図であり、図２（ｂ），（ｃ）は、図２（ａ）の配線装置の製造工程を示す図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の実施の形態の配線装置としての電子部品である多層配線基板を示す図であり、図３（ｂ），（ｃ）は、図３（ａ）の配線装置の製造工程を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、従来の配線装置としてのＰＮ接合ダイオードを有する電子部品を示す図であり、図４（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、図４（ａ）の配線装置の製造工程を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、従来の配線装置としてのフォトダイオードおよび光導波路を有する光部品を示す図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の配線装置の製造工程を示す図である。
【図６】図６（ａ）は、従来の配線装置としての多層配線基板を示す図であり、図６（ｂ），（ｃ）は、図６（ａ）の配線装置の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１ 半導体基板
２ ＰＮ接合ダイオード
３ 金属膜パターン
４ 下部絶縁層
６ 配線層
７ 上部絶縁層
９ 接続配線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属配線が設けられた基板と、
上記金属配線上に設けられていて、レーザ光によって上記金属配線に開口する開口が加工される被加工層と、
上記基板と金属配線との間に配置されて、上記基板よりも高い熱伝導率を有する熱伝導層と
を有することを特徴とする配線装置。
【請求項２】
請求項１に記載の配線装置において、
上記金属配線は、Ａｌからなり、
上記熱伝導層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、またはＮｉ膜であることを特徴とする配線装置。
【請求項１】
金属配線が設けられた基板と、
上記金属配線上に設けられていて、レーザ光によって上記金属配線に開口する開口が加工される被加工層と、
上記基板と金属配線との間に配置されて、上記基板よりも高い熱伝導率を有する熱伝導層と
を有することを特徴とする配線装置。
【請求項２】
請求項１に記載の配線装置において、
上記金属配線は、Ａｌからなり、
上記熱伝導層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、またはＮｉ膜であることを特徴とする配線装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１５７０３９（Ｐ２００６−１５７０３９Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８３８５（Ｐ２００６−２８３８５）
【出願日】平成１８年２月６日（２００６．２．６）
【分割の表示】特願２０００−３５７６６３（Ｐ２０００−３５７６６３）の分割
【原出願日】平成１２年１１月２４日（２０００．１１．２４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月６日（２００６．２．６）
【分割の表示】特願２０００−３５７６６３（Ｐ２０００−３５７６６３）の分割
【原出願日】平成１２年１１月２４日（２０００．１１．２４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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