CN1727934A - 光电器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光电器件及制造方法，包括：发光元件，用于发光作为时钟信号；半导体芯片，配备有光接收部分用于接收光；以及形成板状并粘贴到所述半导体芯片的光波导板，其中波导芯的外周覆盖有包层；且如此构造该光波导板，使其在波导芯的光入射部分被来自所述发光元件的光照射，且包括一个或多个T形支路，该支路具有垂直开口部分，垂直开口部分具有垂直内壁，其垂直于光波导板的表面内的方向且成为镜面，用于分裂和反射光，该支路还具有倾斜开口部分，该倾斜开口部分具有倾斜内壁，其相对于波导芯的光波导方向具有一倾角并成为镜面，用于将光反射到离开光波导板表面的方向，以便在每一束光和每一光接收部分的连接位置连接到光接收部分。

Description

光电器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种光电器件及其制造方法，尤其涉及这样一种光电器件及其制造方法，该光电器件如此构造：通过光波导板将发光元件光连接到具有电路的半导体芯片，其中发光元件用于发光以作为时钟信号，而电路包括光接收部分。
背景技术
希望诸如数字摄像机、数字手机和笔记本个人计算机的便携式电子设备更加紧凑、更轻更薄的要求越来越强，为了响应这种要求，三年期间已经使VLSI和其他半导体器件的尺寸减小了70％。
另一方面，半导体器件的封装形式也已经从诸如DIP(双列直插封装)的引线插入型发展到了表面安装型和倒装芯片安装型，更发展成为一种被称为封装中系统(system-in-package，SIP)的复杂形式，在这种形式中将配备有有源元件的半导体芯片与无源元件封装到一起。
如上所述，半导体技术的进展是非常显著的，特别是在CPU和高速逻辑LSI领域，时钟频率已经超过GHz量级。
在LSI内部和外部，超过GHz的信号线路受到许多需要解决的不利因素的困扰，这在以前从不是任何问题，在近来集成度更高、速度更高的半导体器件中，对这些问题的解决方案是非常重要的要素。
这些问题是信号失真(信号完整性)、电气线路的频率极限、线路损耗、线路延迟、线路辐射、信号扭曲以及与驱动线路相关的功耗增加等。
特别是近年来，在LSI芯片或对不同LSI中提供的时钟的歪斜失真(skew)(定时差)已成为一个问题。举例来说，1GHz的1位的时间是500ps，上升和下降时间大约是几十ps到200ps或更短，而在ε＝4左右的一般介质上的线路中，电信号的大致传播速度为67ps/cm，这与上升时间相比已达到了不可忽视的范围。
因此，人们做出了很多努力以抑制线路歪斜失真：为安装衬底上的或LSI上的线路使用完全等长的线路；以及将时钟分到具有被称为H条(H bar)的H形线路来抑制线路歪斜失真。
在利用现有技术的电气线路进行时钟分割时，有一个缺点，即功耗变大，因为线路负载总是由时钟频率所驱动，此外，在每个分割点还要进行波形整形。
为了克服以上的问题，有一种提法是用光学系统，而不是使用诸如铝和铜的金属的电气线路来布线和分割时钟。
例如，2001年6月在日本京都召开的第六届IC工艺、器件和电路统计方法国际学术讨论会上Shiou Lin Sam、Anantha Chandrakasan和DuaneBoning的非专利文献《Variation Issues in On-Chip Optical Clock Distribution》中公开了一种技术，通过为每个LSI在硅衬底上形成光波导并在半导体工艺中用掩模对其处理，获得具有光时钟树的布线板。
不过，在上述通过在诸如硅、陶瓷或有机衬底的衬底上依次进行半导体工艺形成时钟线路层的方法中，存在一个麻烦，即必须要相应于特定的LSI进行设计和制作掩模，且每次都要为此进行处理。
而且，由于所有的生产工艺都是依次进行的，所以整个的TAT(周转时间)变长而且难以处理小的变化。
发明内容
人们希望解决这个弊病，即，很难保持设计中的自由度以应对设计变化，而且难于应对以少量生产多个种类。
根据本发明，提供了一种光电器件，其包括：发光元件，用于发光作为时钟信号；半导体芯片，配备有光接收部分用于接收光；以及形成板状并粘贴到半导体芯片的光波导板，其中波导芯的外周覆盖有包层；其中用来自发光元件的光在波导芯的光入射部分照射光波导板；光波导板配备有一个或多个T形支路，在每个T形支路处提供垂直开口部分，垂直开口部分具有垂直于光波导板表面内的方向的垂直内壁，而垂直内壁起到镜面的作用，用于将光分裂、反射并导引到两个不同的方向；且在将分裂的光的每一束连接到每一光接收部分的位置提供倾斜开口部分，倾斜开口部分具有与波导芯的光波导方向成倾角的倾斜内壁，且倾斜内壁起到镜面的作用，以将光反射到离开光波导板的表面的方向，以连接到光接收部分。
上述光电器件具有：发光元件，用于发光作为时钟信号；半导体芯片，配备有光接收部分用于接收光；以及形成板状并粘贴到半导体芯片的光波导板，其中波导芯的外周覆盖有包层。
这里，光波导板具有如下的构造：来自发光元件的光照射到波导芯的光入射部分；它配备有一个或多个T形支路，在每个T形支路处提供垂直开口部分，垂直开口部分具有垂直于光波导板表面内的方向的垂直内壁，而垂直内壁起到镜面的作用，用于将光分裂、反射并导引到两个不同的方向；此外，在将分裂的光的每一束连接到每一光接收部分的位置提供倾斜开口部分，倾斜开口部分具有与波导芯的光波导方向成倾角的倾斜内壁，且倾斜内壁起到镜面的作用，将光反射到离开光波导板的表面的方向，以连接到光接收部分。
根据本发明，提供了一种制造光电器件的光电器件制造方法，该光电器件包括：发光元件，用于发光作为时钟信号；半导体芯片，配备有光接收部分用于接收光；以及光波导板，用于将光分裂到成两束或多束，并在连接到光接收部分的位置导引光将之连接到光接收部分，该方法包括如下步骤：在伪衬底上形成第一包层，在第一包层上形成波导芯，使之成为具有一个或多个T形支路的图案，以及形成第二包层以覆盖所述波导芯，由此形成板状的光波导板，其中波导芯的外周被所述包层覆盖；在光波导板上T形支路的位置形成具有垂直内壁的垂直开口部分，所述垂直内壁垂直于光波导板表面内的方向且成为镜面，用于将光分裂并反射到两个不同的方向；在光波导板上将光连接到光接收部分的位置形成倾斜开口部分，倾斜开口部分具有倾斜内壁，所述倾斜内壁与波导芯的光波导方向成倾角，且倾斜内壁成为镜面，用于将光反射到离开光波导板的表面的方向，以便连接到光接收部分；使所述光波导板从所述伪衬底脱离；将所述光波导板与所述光接收部分对准并粘贴到所述半导体芯片上；以及布置所述发光元件来安装所述发光元件，使得来自发光元件的光照射所述波导芯的光入射部分。
上述制造光电器件的方法用于制造这样的光电器件，其具有发光元件，用于发光作为时钟信号；半导体芯片，配备有光接收部分用于接收光；以及光波导板，用于将光分裂到成两束或多束，并在连接到光接收部分的位置导引光将之连接到光接收部分。
首先，在伪衬底上形成第一包层，在第一包层上形成波导芯，使之成为具有一个或多个T形支路的图案，以及形成第二包层以覆盖所述波导芯，由此形成板状的光波导板，其中波导芯的外周被所述包层覆盖。
接着，在光波导板上T形支路的位置形成具有垂直内壁的垂直开口部分，所述垂直内壁垂直于光波导板表面内的方向且成为镜面，用于将光分裂并反射到两个不同的方向。
接着，在光波导板上将光连接到光接收部分的位置形成倾斜开口部分，倾斜开口部分具有倾斜内壁，所述倾斜内壁与波导芯的光波导方向成倾角，且倾斜内壁成为镜面，用于将光反射到离开光波导板的表面的方向，以便连接到光接收部分。
接着，将所述光波导板从伪衬底脱离，并将所述光波导板与所述光接收部分对准并粘贴到所述半导体芯片上。
接着，将发光元件布置在预定位置用于安装，使得来自发光元件的光照射到所述波导芯的光入射部分。
本发明的光电器件通过将用于分开时钟的光波导板和半导体芯片放在一起进行配置，能够保持设计中的自由度，以处理设计变化并应对以少量生产多个种类的问题。
根据本发明的光电器件的制造方法通过将用于分开时钟的光波导板和半导体芯片放在一起形成光电器件，利用这种方法能够保持设计中的自由度，以处理设计变化，且通过应对少量生产多个种类的问题而能够制造器件。
附图说明
通过参照附图在下文描述优选实施例，本发明的这些和其他目的和特性将变得更明了，在附图中：
图1A是根据本发明第一实施例的光电器件的示意性截面图，图1B是其平面图。
图2是用于解释垂直开口部分的构造的示意图；
图3A到图3C为示出根据本发明第一实施例的光电器件的制作方法的制作流程的截面图；
图4A到图4B为示出根据本发明第一实施例的光电器件的制作方法的制作流程的截面图；
图5A到图5C为示出根据本发明第一实施例的光电器件的制作方法的制作流程的截面图；
图6A到图6C为示出根据本发明第一实施例的光电器件的制作方法的制作流程的截面图；
图7A到图7B为示出根据本发明第一实施例的光电器件的制作方法的制作流程的截面图；
图8是根据本发明第二实施例的光电器件的示意性截面图；以及
图9是根据本发明第三实施例的光电器件的示意性截面图。
具体实施方式
以下将参考附图解释光电器件及其制备方法的实施例，该光电器件如此构造：通过光波导板将用于发光作为时钟的发光元件和具有包括光接收部分的电子电路的半导体芯片光连接起来。
第一实施例
图1A是根据本发明第一实施例的光电器件的示意性截面图，图1B是其平面图。
在半导体芯片10的表面上安装一发光元件20，例如半导体激光二极管，用于发光作为时钟信号，此外，在半导体芯片10的该表面上，通过粘合剂层31粘结一形成为板状的光波导板30，其中波导芯30b在光波导方向上延伸为条状，其外周被包层30a所覆盖。
该半导体芯片10形成有电子电路，该电子电路包括光接收部分11，例如光电二极管。
这样在半导体芯片10上安装发光元件20，使其通过凸点21连接到半导体芯片10的焊盘。
来自发光元件20的光从光波导板30的一端面照射到光波导板30的波导芯30b的光入射部分，光波导板30在一个或多个(图中为15个)波导芯上配备的T形支路S处将光分成两束或多束(图中为16束)，并导引光。
半导体芯片10具有这样的构造：其配备有多个光接收部分11，在所分裂的光连接到光接收部分11的位置提供有倾斜开口部分Pi，倾斜开口部分Pi相对于波导芯30b的光波导方向具有倾斜内壁，该倾斜内壁起到镜面(MRa和MRb)的作用，将光反射到离开光波导板30的表面的方向，以便与光接收部分11连接，使得在光波导板30处分裂的光分别连接到光接收部分11。
倾斜开口部分Pi的倾斜内壁相对于波导芯30b的光波导方向的倾斜度例如是45°。镜面(MRa和MRb)的倾斜方向随波导芯的伸展方向不同而不同。
下面将解释上述T形支路S。图2是用于解释垂直开口部分的构造的示意图。
T形支路S是包层30a中的分支点，在此处将波导芯30b形成图案，使一个波导分支成两个，且分支的两个波导方向之间所成的角度为180°。
在T形支路S处，提供垂直开口部分Pv，垂直开口部分Pv具有相对于光波导板表面内的方向的垂直内壁，垂直内壁起到镜面(MRc和MRd)的作用，将光L分裂、反射并导引到两个不同的方向。镜面(MRc和MRd)是这样的表面，其分别具有相对于T形支路S的入射方向和发射方向为，例如45°的倾斜角。
光波导板对于将使用的光的波长是透明的，例如可以使用聚酰亚胺树脂、聚烯烃树脂、聚降冰片烯树脂、丙烯酸树脂和环氧树脂等或基于氟化物及其他有机物的材料。
半导体芯片10的光接收部分11由光电二极管等组成，此外，举例来说，在半导体芯片10上光接收部分11附近提供放大器，且将入射光的时钟信号解调为电时钟信号。
为了在半导体芯片10上打开焊盘，形成穿透光波导板30和粘合剂层31的焊盘开口部分30p。仅仅在不导引光的区域上形成穿透光波导板30的焊盘开口部分30p。
在如上所述的光电器件的光波导板30上，优选地，在导引被分裂为两束或多束光的所有光路上，从波导芯30b的光入射部分的位置到将光连接到光接收部分11的位置，导引光的距离是相等的。
如上所述，通过在用于提供时钟的光线路中获得完全等长的线路，几乎可以抑制在将时钟信号分到多个光接收部分11时的倾斜失真。
根据如上所述的本实施例的光电器件，通过将用于分开时钟的光波导板和半导体芯片放在一起对其进行配置，能够保持设计中的自由度，以处理设计更改并应对少量生产多个种类的问题。特别是，通过在用于提供时钟的光线路中获得完全等长的线路，几乎可以抑制在将时钟信号分到多个光接收部分时的倾斜失真。
此外，在使用Y形支路进行光分路的情况下，尽管也取决于波导芯和包层之间的折射率差，但是，在假设普通有机波导材料中、能够通过全反射无损耗地弯曲的曲率半径为3到5mm，普通LSI的尺寸为10mm×10mm左右时，当在H树形中进行光分路时，过去一直难于适应在诸如16个的大量点处进行信号输入的这种情况。另一方面，上述根据本实施例的光电器件使用了T形支路，且能够以16个或更多的大量点进行信号输入。
接下来将解释根据本实施例的光电器件的制造方法。
半导体芯片和发光元件可以利用公知的方法制作。
作为形成光波导板的方法，首先，如图3A所示，例如通过电子束蒸发法或溅镀法等，在由硅或玻璃等制成的伪衬底40的表面上形成钛层和铜层的堆叠体，以获得脱模层(release layer)41。或者，还可以通过用CVD(化学气相淀积)法或溅镀法形成氧化硅层来获得脱模层41。在本例中，使用硅等作为伪衬底40。
接着，如图3B所示，例如通过旋涂法或印刷法用聚酰亚胺树脂形成具有第一折射率的树脂层，并通过进行固化处理将其固化，以获得第一包层30a。
接着，如图3C所示，例如用感光聚酰亚胺等形成具有第二折射率的感光树脂层，通过使用构图掩模进行曝光，并且还进行固化处理以形成波导芯30b，第二折射率比第一折射率大。
为了简化安装，在假设为多模传播时，波导芯30b的适宜厚度和宽度约为5到50μm，包层30a的适宜厚度约为波导芯30b厚度的1/4到1/2。
接着，如图4A所示，以如上述方式相同的方式，例如通过旋涂法或印刷法用聚酰亚胺树脂等形成具有第一折射率的树脂层，如有必要进行热回流，并进行固化处理将其固化，以形成第一包层30a。
如上所述，形成了光波导板30，其中波导芯30b的外周被包层30a所覆盖。
图4B示出了在图4A所示状态下平行于波导芯延伸方向的截面，它是垂直于图4A的方向上的截面。此后的步骤将沿着该方向的截面进行。
接着，如图5A所示，形成金属掩模MM，金属掩模MM的图案在用于形成T形支路的区域具有开口。例如，这可以通过如下步骤形成：在整个表面上形成金属层；通过光刻步骤形成光致抗蚀剂膜图案，该图案在用于形成T形支路的区域处具有开口；并利用它作为掩模蚀刻金属层。
接着，用金属掩模MM作为掩模，垂直于光波导板30执行各向异性干法蚀刻，例如RIE(反应离子刻蚀)，在光波导板30上形成垂直开口部分Pv。此时，为了增强各向异性，可以交替进行台阶蚀刻(step etching)和蚀刻，其中台阶蚀刻用于重复地堆叠用于保护蚀刻侧壁的保护膜。此外，优选地，使用某种降低蚀刻气氛气体压力或保持低温的方法等。对于此刻的气体种类来说，通过将碳氟化合物基气体与作为添加剂的O2和H2等混合，或通过与例如Ar和Xe的惰性气体混合，同时可以防止产生蚀刻残余。
通过上述步骤形成了垂直开口部分Pv的图案，使得垂直开口部分Pv的垂直内壁成为镜面(MRc和MRd)，用于将导引通过波导芯30b的光分裂、反射和导引到两个不同的方向。
上述步骤之后，除去金属掩模MM。
接着，如图5B所示，通过光刻处理在光波导板30上形成抗蚀剂膜R1，它的图案在将光连接到光接收部分的位置处具有开口，并用光致抗蚀剂膜R1作为掩模，相对于光波导板30倾斜例如大约45°进行各向异性蚀刻，如RIE(反应离子刻蚀)。结果，形成了倾斜开口部分Pi，倾斜开口部分Pi具有相对于波导芯30b的光波导方向的倾斜度(例如45°)，并具有倾斜内壁，该内壁将作为镜面MRa，用于将被导引的光反射到离开光波导板30的表面的方向，并且将其连接到光接收部分。
上述步骤之后，除去光致抗蚀剂膜R1。
接着，如图5C所示，在波导芯的延伸方向与具有作为镜面MRa的倾斜内壁的倾斜开口部分Pi不同的部分上，通过光刻处理形成光致抗蚀剂膜R2，它的图案在将光连接到光接收部分的位置处具有开口，并用光致抗蚀剂膜R2作为掩模，相对于光波导板30倾斜例如大约45°进行各向异性蚀刻，如RIE(反应离子刻蚀)。结果，形成了倾斜开口部分Pi，倾斜开口部分Pi具有倾斜内壁，该倾斜内壁作为具有相对于波导芯30b的光波导方向的倾斜度(例如45°)的镜面MRb，不过该倾斜开口部分与具有作为镜面MRa的倾斜内壁的倾斜开口部分Pi的方向不同。
上述步骤之后，除去光致抗蚀剂膜R2。
接着，如图6A所示，将能够在特定温度下脱离的胶粘剂热脱离板50粘结到光波导板30的表面，并且将脱模层41和光波导板30的包层30a的边界面脱开。
举例来说，该热脱离板是通过在PET膜上把泡沫胶囊分散在黏合剂中构建的，例如，可以使用Nitto Denko公司等制造的REVALPHA。举例来说，可以通过将PET膜加热到70℃到150℃来容易地将其去除。
在使用钛层和铜层堆叠体作为脱模层41的情况下，将被上述热脱离板50支撑的光波导板30浸泡在诸如盐酸的酸中，由此将其脱离。或者，在使用氧化硅层作为脱模层41的情况下，将被上述热脱离板50支撑的光波导板30浸入诸如氟化酸或缓冲氟化酸的酸中，以溶解脱模层41。
接着，如图6B所示，在预先于其表面上形成有光接收部分11的半导体芯片10上，将倾斜开口部分Pi的镜面(MRa和MRb)的位置对准光接收部分11的位置，通过粘合板(粘合层)31将光波导板30粘合起来，该粘合板31对于将使用的光波长是透明的。
接着，如图6C所示，脱离热脱离板50，将光波导板30转移到半导体芯片10上。
此后，根据需要，形成穿透光波导板30和粘合层31的焊盘开口部分(未示出)，用于打开半导体芯片10的焊盘。可以通过在半导体芯片10一侧上形成焊盘并照射诸如CO2激光和准分子激光的激光束来形成它们。此时，焊盘成为了激光束的遮挡体。
接着，如图7A和7B所示，预先通过例如引线键合等在诸如激光二极管的发光元件20上形成诸如金凸点的凸点21，并将它们安装在半导体芯片10的光波导板30的粘合表面上。在图中，省掉了具有作为镜面的内壁的开口部分的图示。
这里，通过印刷方法等在半导体芯片10的安装部分上预先涂布焊料22，并且将发光元件20的发光部分与波导芯的光入射部分对准，以进行安装。此时，使用具有加热器的焊头(head)通过加热熔化焊料，在关闭加热器之后夹持(holding)直至冷却后才撤开加热器，这样可以提高安装的精度。
根据光波导板的波导芯的用于对准的位置，确定金凸点21的高度和焊料22预涂布的厚度。
由于金凸点21不溶解，凸点21就起到了隔离体的作用，这样就能够通过凸点21的高度决定发光元件20的高度而且可以稳定地保证高的精确度。
作为不同于上述的安装发光元件20的方法，可以使用这样的方法：在发光元件一侧形成通过为铜芯涂布焊料获得的凸点，在半导体芯片一侧形成焊料的预涂层并进行倒装芯片安装；并可以使用另一种方法：在发光元件和半导体芯片的任一个上通过镀镍形成隔离体，并且通过焊料凸点或焊料预涂层进行倒装芯片安装。
根据如上所述的本实施例的光电器件的制造方法，通过将用于分开时钟的光波导板和半导体芯片放在一起进行配置，并能够保持设计中的自由度，以处理设计更改并应对少量生产多个种类的问题。尤其是，通过在用于提供时钟的光线路中获得完全等长的线路，几乎可以抑制在将时钟信号分到多个光接收部分时的倾斜失真。
此外，有可能始终生产大量的膜作为如上形成的光波导板的基底，该光波导板用于分光作为时钟信号，而且能够在后续工艺中在任何位置形成倾斜开口部分，该开口部分具有作为镜面的倾斜内壁。因此，即使LSI自身的设计变化了，或者有很多种具有不同规格的LSI，每次也能够应对。
结果，能够抑制制造成本，减少开发周期和TAT，并开发其中倾斜失真被抑制的LSI。
在根据上述本实施例的光电器件的制造方法中，描述了一个例子，通过分步程序在诸如硅的伪衬底上制造作为基底的光波导板，不过还有一种集体制造方法，制备成卷的聚酰亚胺膜作为基底，并且，例如通过卷到卷(roll-to-roll)工艺涂布芯材料并构图。由此能够实现更大的成本减少。
第二实施例
图8为根据本发明第二实施例的光电器件的示意性截面图。
它是如此构造的：在插入件(interposer)60上安装粘贴到光波导板30的半导体芯片10和发光元件，来自发光元件20的光从光波导板30的侧表面照射到波导芯。除此外的其他构造基本上和第一实施例的相同。
也就是说，用于发射作为时钟信号的光的发光元件20，如半导体激光二极管安装在半导体芯片10的表面上，此外在其上通过粘合剂层31将形成为板的光波导板30粘结到半导体芯片10上，在光波导板30中，沿光波导方向呈条形延伸的波导芯30b的外周由包层30a覆盖。
半导体芯片10形成有电子电路，该电子电路包括诸如光电二极管的光接收部分11。
此外，为了打开半导体芯片10的焊盘，形成穿透光波导板30和粘合剂层31的焊盘开口部分，并形成凸点12以和焊盘连接。
在插入件60上通过凸点12安装粘贴在光波导板30上的半导体芯片10，插入件60通过堆叠第一树脂层61、第二树脂层62和第三树脂层63并通过穿透诸层和边界面形成线路图案64形成。
此外，在插入件60安装在半导体芯片10上的表面的同一表面上安装发光元件20。
在插入件60安装半导体芯片10的相对表面上，形成凸点65并安装在另一个安装衬底上以供使用。
作为插入件60，可以使用各种有机线路衬底，例如所谓的FR-4衬底、FR-5衬底、BT-树脂衬底、聚酰亚胺衬底和诸如氧化铝和玻璃陶瓷的陶瓷线路衬底。
另一方面，作为光时钟光源的激光二极管安装在例如光波导板的端部，接近波导芯，使得光有效地照射到光波导的波导芯，而用于驱动激光二极管的激光驱动器接近在插入件60上的激光二极管安装。
根据如上所述的发明的光电器件，通过将用于分开时钟的光波导板和半导体芯片放在一起对其进行配置，能够保持设计中的自由度，以处理设计更改并应对少量生产多个种类的问题。尤其是，通过在用于提供时钟的光线路中获得完全等长的线路，几乎可以抑制在将时钟信号分到多个光接收部分时的倾斜失真。
第三实施例
图9是根据本发明第三实施例的光电器件的示意性截面图。
多个半导体芯片(10a和10b)粘贴到光波导板30并安装在插入件60上。此外，发光元件20也安装在插入件60上且如此构造：来自发光元件20的光从光波导板30的端面照射到波导芯。此外的其他构造与第一实施例中的构造基本相同。
在本实施例的光电器件中，可以如此配置它：多个半导体芯片分别配备有光接收部分，且光接收部分的每一个均连接到在光波导板处分开的每束光。
此外，可以如此配置它：多个半导体芯片的部分或全部配备有多个光接收部分，且光接收部分的每一个均连接到在光波导板处分开的每束光。
例如，第一半导体芯片10a形成有多个光接收部分11a，它们通过提供在光波导板上的镜面(MRa和MRb)而光连接。
另一方面，第二半导体芯片10b形成有多个光接收部分11b，它们通过提供在光波导板上的镜面(MRc和MRd)而光连接。
此外，举例来说，通过如此配置可以改善光电器件的可靠性：发光元件20连接到冷却体23并配备有穿过插入件的热通路TV。
它可以通过如下步骤制造：夹持光波导板，使其发光一侧向上；通过将发光部分与半导体芯片上的光接收部分的位置对准利用粘合剂板依次安装半导体芯片；此外，提供到达半导体芯片的焊盘的焊盘开口部分，并通过凸点安装在插入件上。
根据如上所述的本实施例的光电器件是如此配置的：将用于分开时钟的光波导板和半导体芯片放在一起，能够保持设计中的自由度，以处理设计更改并应对少量生产多个种类的问题。尤其是，通过在用于提供时钟的光线路中获得完全等长的线路，几乎可以抑制在将时钟信号分到多个光接收部分时的倾斜失真。
根据上述本实施例的光电器件，解决了在半导体芯片速度高时引起时钟倾斜失真的问题，能够防止错误的操作，相关技术的设计方法中需要长时间的时钟定时分析成为多余的了，并且设计开发周期能够得到大幅度的减少。
此外，如在相应实施例中制造光电器件的方法中那样，通过分开制造光波导板，与相关技术的情况相比能够实现很快地提供非常便宜的时钟的机构，在相关技术中，每次都在半导体芯片上形成光波导。
有可能灵活地对半导体芯片的设计更改做出响应，而且，特别是在少量地开发若干种类的原型阶段中的便利和可重用性是非常高的。
此外，各实施例的光电器件中的支路与Y形导引支路不同并且对弯曲没有限制，因此能够在大约10mm×10mm的LSI上向多到6到10条支路的很多点(64到1024点)提供无倾斜失真的时钟。
可以将本实施例的光电器件用于计算机设备，尤其是例如游戏计算机、网络服务器、家用服务器和机器人脑的需要大容量和高速处理信号的MPU或图像处理器，以及例如高速缓存的超高速信号处理LSI。
本发明不仅仅局限于上述描述。
举例来说，作为和光波导板装配在一起的半导体芯片，可以使用SiP(系统在封装中的半导体器件)，而且，举例来说，可以使用组合了具有诸如晶体管的有源元件和诸如电感、电容或电阻元件的无源元件的半导体芯片的封装。
作为引入SiP中的光学器件，除了激光二极管之外，还可以使用发光二极管等。
除了上述内容之外，还可以在本发明的范围内进行多种改进。
本发明的光电器件可以应用到如下配置的光电器件：通过光波导板将用于发光作为时钟的发光元件和具有包括光接收部分的电子电路的半导体芯片光连接起来。
本发明的光电器件的制造方法可以应用于制造如下配置的光电器件：通过光波导板将用于发光作为时钟的发光元件和具有包括光接收部分的电子电路的半导体芯片光连接起来。
本领域的技术人员应当理解，在权利要求或其等价要件的范围之内可以根据设计要求和其他因素做出多种改进、组合、子组合和变化。
本发明包含于2004年7月29日提交到日本专利局的日本专利申请JP2004-221984相关的主题，在此将其全部内容引入以做参考。

Claims (16)

1.一种光电器件，包括：
发光元件，用于发光作为时钟信号；
半导体芯片，配备有光接收部分用于接收所述光；以及
形成板状并粘贴到所述半导体芯片的光波导板，其中波导芯的外周覆盖有包层；
其中
所述光波导板在所述波导芯的光入射部分被来自所述发光元件的所述光照射；
所述光波导板配备有一个或多个T形支路，且在每个T形支路处提供垂直开口部分，所述垂直开口部分具有垂直于所述光波导板表面内的方向的垂直内壁，且所述垂直内壁起到镜面的作用，用于将所述光分裂、反射并导引到两个不同的方向；以及
在将所述分裂的光的每一束连接到每一所述光接收部分的位置提供倾斜开口部分，所述倾斜开口部分具有与所述波导芯的光波导方向成倾角的倾斜内壁，且所述倾斜内壁起到镜面的作用，将所述光反射到离开所述光波导板的表面的方向，以连接到所述光接收部分。
2.如权利要求1所述的光电器件，其中在所述光波导板中，在导引被分裂为两束或多束的光的所有路径上，从所述波导芯的光入射部分的位置到分别将所述光连接到所述光接收部分的位置的距离是相等的。
3.如权利要求1所述的光电器件，其中所述倾斜开口部分的所述倾斜内壁相对于所述波导芯的光波导方向具有大约45°的倾角。
4.如权利要求1所述的光电器件，其中
所述半导体芯片配备有多个所述光接收部分；且
在所述光波导板处分裂的所述光连接到各自的所述光接收部分。
5.如权利要求1所述的光电器件，包括多个所述半导体芯片；且
在所述光波导板处分裂的所述光分别连接到分别提供到所述多个半导体芯片的各自的光接收部分。
6.如权利要求5所述的光电器件，其中
所述多个半导体芯片的一部分或全部配备有多个光接收部分；且
在所述光波导板处分裂的所述光分别连接到所述各自的光接收部分。
7.如权利要求1所述的光电器件，其中
所述发光元件安装在所述半导体芯片的、粘贴到所述光波导板的一侧的表面上；且
来自所述发光元件的光从所述光波导板的侧表面照射所述波导芯。
8.如权利要求1所述的光电器件，其中
所述半导体芯片粘贴到所述光波导板且所述发光元件安装在插入件上；且
来自所述发光元件的光从所述光波导板的侧表面照射所述波导芯。
9.如权利要求8所述的光电器件，其中多个所述半导体芯片粘贴到所述光波导板且安装在所述插入件上。
10.一种制造光电器件的方法，用于制造这样的光电器件，其包括：发光元件，用于发光作为时钟信号；半导体芯片，配备有光接收部分用于接收所述光；以及光波导板，用于将所述光分裂到成两束或多束，并在连接到所述光接收部分的位置导引所述光将之连接到所述光接收部分，所述方法包括如下步骤：
在伪衬底上形成第一包层，在所述第一包层上形成波导芯，以成为具有一个或多个T形支路的图案，形成第二包层以覆盖所述波导芯，由此形成板状的光波导板，其中波导芯的外周被所述包层覆盖；
在所述光波导板上所述T形支路的位置形成具有垂直内壁的垂直开口部分，所述垂直内壁垂直于所述光波导板表面内的方向且成为镜面，用于将所述光分裂并反射到两个不同的方向；
在所述光波导板上将所述光连接到所述光接收部分的位置形成倾斜开口部分，所述倾斜开口部分具有倾斜内壁，所述倾斜内壁与所述波导芯的光波导方向成一倾角，且成为镜面，用于将所述光反射到离开所述光波导板的表面的方向，以连接到所述光接收部分；
将所述光波导板从所述伪衬底脱离；
将所述光波导板与所述光接收部分对准并粘贴到所述半导体芯片上；以及
布置所述发光元件来安装所述发光元件，使得来自所述发光元件的光照射所述波导芯的光入射部分。
11.如权利要求10所述的光电器件制造方法，其中
在形成所述光波导板的步骤中，如此形成光波导板，使得在导引被分裂为两束或多束的光的所有路径上，从所述波导芯的光入射部分的位置到将所述相应的光连接到所述光接收部分的位置的导引所述光的距离相等。
12.如权利要求10所述的光电器件的制造方法，还包括在所述伪衬底上形成所述光波导板的步骤之前在所述伪衬底的表面上形成脱模层的步骤，
其中，在形成所述光波导板的步骤中，在所述脱模层上形成光波导板；且
在从所述伪衬底脱离所述光波导板的步骤中，是在所述光波导板和所述脱模层的边界面上脱离的。
13.如权利要求12所述的光电器件的制造方法，其中所述脱模层是钛层和铜层的堆叠体或氧化硅层。
14.如权利要求10所述的光电器件制造方法，其中
在形成所述倾斜开口部分的步骤中，所述倾斜开口部分的所述倾斜内壁如此形成，以相对于所述波导芯的光波导方向具有大约45°的倾角。
15.如权利要求10所述的光电器件制造方法，其中
在安装所述发光元件的步骤中，所述发光元件在粘贴到所述光波导板的一侧粘贴在所述半导体芯片的表面上，使得来自所述发光元件的光从所述光波导板的侧表面照射所述波导芯。
16.如权利要求10所述的光电器件的制造方法，还包括将粘贴到所述光波导板的所述半导体芯片安装在插入件上，
其中在安装所述发光元件的步骤中，所述发光元件安装在所述插入件上，使得来自所述发光元件的光从所述光波导板的侧表面照射所述波导芯。
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