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JP3568156B2 - Semiconductor device - Google Patents

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JP3568156B2
JP3568156B2 JP2000055573A JP2000055573A JP3568156B2 JP 3568156 B2 JP3568156 B2 JP 3568156B2 JP 2000055573 A JP2000055573 A JP 2000055573A JP 2000055573 A JP2000055573 A JP 2000055573A JP 3568156 B2 JP3568156 B2 JP 3568156B2
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JP
Japan
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optical
wiring layer
waveguide
semiconductor device
chip
Prior art date
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Application number
JP2000055573A
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Japanese (ja)
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JP2001242331A (en
Inventor
淳 荒武
恵美 為近
智幸 明吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に関する。特に、超高速光通信における信号処理集積回路光入出力構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
現在、通信基幹系トラヒックが爆発的に増大している状況の下、きたる超高速大容量通信に備えた様々な研究が進んでいる。
現在の電気インタフェースを用いた信号処理系集積回路においては、40Gb/sの信号処理が限界であると云われている。
これはパッケージ化された集積回路の電気信号の入出力速度により律速されているものであり、この問題解決する方法として、60Gb/s以上の高速信号は光による入出力、それ以下の低速信号は電気信号で入出力を行うことが研究されている。
【0003】
このような光・電気両方のインタフェースを持つ光・電気融合集積回路(OEIC)には、高速動作可能な面型フォトダイオードを採用したものが実現されており、40Gb/sでの動作が確認されている。
しかし、受光部が面型構造であることから、図2に示すようなパッケージとなっている。
これはチップの裏面からコリメーターレンズ系(共焦点系)を導入することで、光の入力を行うものである。
しかし、電気配線方向と光配線方向が垂直であるという実装に不利な形態であること、アライメント等の困難さによるコストの上昇などから、新たな接続方法が求められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、光・電気融合集積回路の光インタフェースを確立するための手段として、半導体チップの面方向から信号入出力を行っている光インタフェースを、半導体チップの端面方向から信号入出力を行っている電気インタフェースと整合のとれた形態にすること、光ファイバ等のチップ外の光配線との高効率で簡便な接続が可能となる形態にすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項1に係る半導体装置は、光デバイスや電子デバイスを作り込んだ基板上に、低速信号を扱う電気配線層と、高速信号を扱う光入出力構造を持つ光配線層が搭載され、該光入出力構造は、前記基板裏面に光反射部として形成されたエアー用スペース若しくはエッチングにより形成された結晶面である光路変換手段により該光デバイスと光学的に接続されたことを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項2に係る半導体装置は、光デバイスや電子デバイスを作り込んだ基板上に、低速信号を扱う電気配線層と、高速信号を扱う光入出力構造を持つ光配線層が搭載され、該光入出力構造は、該光配線層に作製された集光作用のある微小ミラーである光路変換手段により該光デバイスと光学的に接続されたことを特徴とする。
記課題を解決する本発明の請求項に係る半導体装置は、請求項又は記載の該光配線層が、シングルモード光導波路を有し、該導波路は分岐を有することを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項に係る半導体装置は、請求項1,又は記載の該光配線層が、シングルモードの高屈折率差導波路若しくはリッジ型導波路を有し、該導波路は外部の光配線との接続部位にスポットサイズ変換部を持つことを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
〔実施例1〕
本発明の第1の実施例として、チップ表面の電気配線層に光配線層を取り込んだチップ概念図を図1に示す。
図1(a)は全体外観図であり、図(b)〜(d)は、面型フォトダイオードの下部の拡大図である。
本実施例は、超高速応答の可能な受光素子であるInP系面型フォトダイオード(PD)を光デバイス例として取り上げる。
面型フォトダイオード上部には電極が存在するので、信号光を面型フォトダイオードの下部から入射できるよう光路変換を行うようにしたものである。
【0007】
図1に示すように、光デバイスや電子デバイスを作り込んだ基板10上には、低速信号を扱う電気配線層と高速信号を扱う光入出力構造を持つ光配線層を備えた光・電気融合配線層20が搭載されている。
光・電気融合配線層20には、面型フォトダイオード50が実装されると共にクラッドでコアを挟んだ構造の光導波路30が形成され、この光導波路30の一端は外部の光ファイバ40と接続されている。
一方、光導波路30の他端にはミラー60が形成され、光ファイバ40から入力された信号光は、面型フォトダイオード50の付近まで導かれ、ミラー60による光路変換により面型フォトダイオード50の下部まで到達する。
【0008】
ここで、半導体が高屈折率であることを利用し、チップ裏面における基板10と空気との界面の反射、若しくは金属膜による反射によって面型フォトダイオード50に入射させる。
図1(b)に示すように、裏面を筐体に接触させることで、集積回路の放熱が必要な場合、チップ裏面に光反射部としてエアー用のスペース11を確保しておく。
また、図1(c)に示すように、結晶面を利用したエッチング12を行えば、光の入射角度を調整することも可能である。
更に、図1(d)のように、金属薄膜に代表される反射膜13を形成することで、光を導くことも可能である。
特に、光・電気融合集積回路においては、電子回路による発熱が考えられるため、図1(b)に示す構造が有効である。
【0009】
二つの高屈折率差シングルモード光導波路30a,30bを用いて、3dBカプラ31を搭載した光分岐機能を持ったチップの概念図を図3に示す。
光ファイバ40からの信号を一方のシングルモード光導波路30aに導けば、3dBカプラ31で2分岐することができる。
シングルモード光導波路30a,30bは、チップ内に収まるような微小な曲げでの損失が無いよう、高屈折率差の導波路になっている。
リッジ型導波路の場合、空気との屈折率差を利用できるため、更に小さな曲げ構造が可能となる。
このような高屈折率差のシングルモード光導波路の場合、導波路のモードフィールド半径(スポットサイズ:SS)が光ファイバのそれと比べて小さくなるが、接続部位にスポットサイズ変換器32を設けることで、接続効率・トレランスを向上させることができる。
【0010】
ここでは、光配線層に作製する素子として3dBカプラ32を取り上げたが、ビームスプリッタやフィルタと云ったパッシブ素子も搭載可能で、特にその機能・種類を限定するものではない。
光導波路30,30a,30bの材料としては、電気配線層に絶縁膜の有機材料(ポリマー)を用いることから、同材料を用いた作製プロセスは当然可能だが、張り合わせ技術を使うことにより、別工程で作製した導波路層をICプロセス終了後に一体化させることもできる。
この場合、導波路材料は半導体・ガラス系材料など、特にポリマーに限らない。
また、面型フォトダイオード50の電極として、ITO(Indium Tin Oxide)のような透明電極を用いれば、図4(a),(b)に示すようなチップ上面からの直接の入出力が可能である。
図4(a)は、面型フォトダイオード50の上部のミラー60で入射光を反射させるもの、図4(b)は面型フォトダイオード50まで垂直方向のコアを作製し、面型フォトダイオード50まで導波させるものである。
【0011】
〔実施例2〕
本発明の第2の実施例として、チップ裏面に光配線層を作製したチップ概念図を図5に示す。
図5に示すように、基板10の上面には、面型フォトダイオード50、FET等が搭載され低速信号を扱う電気配線層70が搭載される一方、基板10の下面には、光導波路30が形成され高速信号を扱う光配線層80が搭載されている。
本実施例では、実施例1とは異なり、面型フォトダイオード50に光導波路30から直接光を導くことができるので、光路変換には45度ミラー60を用いればよい。
【0012】
ミラー60の角度は45度と限定されるものではなく、また、平板型である必要もない。
例えば、光導波路30から面型フォトダイオード50までの光学距離が長い場合、光導波路30から出射する光が拡散し、受光効率が低下することが考えられる。
そこで、図5(b)に示すように、ミラー60に曲率を持たせることで、集光作用を持つ微小ミラーとすることができる。
実施例1でも取り上げたように、裏面からの放熱が必要な場合、ポリマーのような熱伝導率の低い材料を用いてチップの裏面に光配線層80を作製すると、この光配線層80が放熱の障害となるおそれがある。
【0013】
そこで、図6に示すように、光導波路30のコアと、光伝搬に必要な厚さのクラッド部分からなる埋込型光配線層80aを、基板10内に埋め込んでしまうことが考えられる。
図6(a)は全体斜視図、図6(b)は図6(a)中のA−A’線断面図、図6(b)は裏面から見た図である。
このように、基板10内に埋込型光配線層80aを埋め込めば、チップ裏面に光配線層80aとしてポリマー等熱伝導率の低い材料を用いた場合にも、熱伝導率の低い材料で基板10が全面的に囲まれることがないので、放熱の問題を解消することができる。
また、図7のように、発熱するデバイス部90と受光部領域100が分離できる場合、チップの裏面に放熱用のステップ120を作製することもできる。
また、図8のように、筐体110にステップ120を作製し、基板10からの放熱効率を上げる方法がある。
【0014】
複数個の面型フォトダイオードに対しては、図9(a)のように各面型フォトダイオード50にそれぞれ光入力を行うことも可能であるし、実施例1でも取り上げたような導波路分岐等パッシブ機能を持たせることで、図9(b)に示すように、1入力光を異なる面型フォトダイオード50まで導くことも可能である。
これらの場合でも図7,図8で説明した放熱対策を採れることはいうまでもない。
また、図10に示すように、電気インタフェースである電気信号線130と光インタフェースである光ファイバ40とを一体化した光・電気融合コネクタ140をパッケージ150内の光・電気融合集積回路160に接続することが可能となり、簡便・安価且つ省スペース化された実装を可能とできる。
【0015】
尚、本発明では、面型受光・若しくは発光素子を用いた光・電気融合集積回路のチップ表面若しくは裏面に光配線層をモノリシックに作製し、当層内に光路変換構造を持たせることで、光・電気融合集積回路における光インタフェースとしたものであり、光ファイバ等チップ外の光配線とは、チップ端面方向から入出力を行う。
例えば、光ファイバとは突き合わせ接続(butt−joint)による接続が可能であり、チップ外部に特別な光学系を必要とするものではない。
【0016】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発明はチップ上に光配線を導入することで、光・電気融合集積回路における光入出力インタフェースを確立するものである。特に、簡便・安価且つ省スペース化された実装を可能とし、将来の100Gb/sを超えるような超高速大容量通信に使用される光・電気融合集積回路の実現を拓くものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)はICチップ表面に光配線層がある場合のチップ構造の説明図であり、図1(b)はミラー用エアースペースを確保した部分拡大図、図1(c)はミラー用エアースペースに反射角を制御する構造を持たせた部分拡大図、図1(d)はミラーとして、反射膜を形成した部分拡大図である。
【図2】従来の面型フォトダイオードパッケージの説明図である。
【図3】光配線層にパッシブ機能(カプラによる2分岐)を持たせた構造を示す斜視図である。
【図4】図4(a)は透明電極を用いて、上面反射光を面型フォトダイオードに入射する様子を示す概念図、図4(b)は透明電極を用いて、導波光を面型フォトダイオードに入射する様子を示す概念図である。
【図5】図5(a)はICチップ裏面に光配線層のある場合のチップ構造の説明図であり、図5(b)は光路変換ミラーに集光作用を持たせた構造図である。
【図6】図6(a)はICチップ裏面に埋め込み型の光配線層を作製した構造の鳥瞰図であり、図6(b)はA−A’の断面図、図6(c)はICチップを裏面から見た説明図である。
【図7】発熱部と受光部領域が分離できる場合のICチップを端面方向から見た説明図である。
【図8】筐体側に放熱用ステップを作製した場合の概念図である。
【図9】図9(a)は複数個の面型フォトダイオードに対する光配線の概念図であり、図9(b)は複数個の面型フォトダイオードに対して、1入力の場合の光配線概念図である。
【図10】光・電気融合インタフェースの適用概念図である。
【符号の説明】
10 基板
11 スペース
12 エッチング
13 反射膜
20 光・電気融合配線層
30 光導波路
30a,30b シングルモード光導波路
31 3dBカプラ
32 スポットサイズ変換部
40 光ファイバ
50 面型フォトダイオード(PD)
60 ミラー
70 電気配線層
80 光配線層
80a 埋込型光配線層
90 デバイス領域
100 受光領域
110 筺体
120 ステップ
130 電気信号線
140 光・電気融合コネクタ
150 パッケージ
160 光・電気融合集積回路
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device. In particular, the present invention relates to a signal processing integrated circuit optical input / output structure in ultra-high-speed optical communication.
[0002]
[Prior art]
At present, various researches for the coming ultra-high-speed and large-capacity communication are progressing under a situation where communication backbone traffic is explosively increasing.
It is said that signal processing of 40 Gb / s is the limit in signal processing integrated circuits using current electrical interfaces.
This is limited by the input / output speed of the electric signal of the packaged integrated circuit. As a method for solving this problem, a high-speed signal of 60 Gb / s or more is input / output by light, and a low-speed signal of less than 60 Gb / s is used. It has been studied to perform input and output with electric signals.
[0003]
Such an optical-electrical integrated circuit (OEIC) having both optical and electrical interfaces has been realized using a surface-type photodiode capable of high-speed operation, and operation at 40 Gb / s has been confirmed. ing.
However, since the light receiving section has a planar structure, the package is as shown in FIG.
This is to input light by introducing a collimator lens system (confocal system) from the back surface of the chip.
However, a new connection method has been demanded because of the disadvantage of mounting, in which the electrical wiring direction and the optical wiring direction are perpendicular to each other, and an increase in cost due to difficulty in alignment and the like.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As a means for establishing an optical interface of an optical-electrical integrated circuit, the present invention provides an optical interface that performs signal input and output from a surface direction of a semiconductor chip, and performs a signal input and output from an end surface direction of a semiconductor chip. It is an object of the present invention to provide a configuration that is compatible with the electrical interface that is used, and a configuration that enables high-efficiency and easy connection to an optical wiring outside the chip such as an optical fiber.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having an optical wiring layer for handling low-speed signals and an optical input / output structure for handling high-speed signals on a substrate on which an optical device or an electronic device is formed. A wiring layer is mounted, and the optical input / output structure is optically connected to the optical device by an optical path converting means, which is an air space formed as a light reflecting portion on the back surface of the substrate or a crystal surface formed by etching. characterized in that was.
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having an optical wiring layer for handling low-speed signals and an optical input / output structure for handling high-speed signals on a substrate on which an optical device or an electronic device is formed. A wiring layer is mounted, and the optical input / output structure is optically connected to the optical device by an optical path changing means, which is a micromirror having a condensing function, formed on the optical wiring layer .
The semiconductor device according to claim 3 of the present invention for solving the above SL problem, optical wiring layer according to claim 1 or 2 wherein has a single-mode optical waveguide, said waveguide has a feature that it has a branch I do.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device according to the fourth aspect , wherein the optical wiring layer according to the first, second or third aspect has a single mode high refractive index difference waveguide or a ridge waveguide. The waveguide has a spot size converter at a connection portion with an external optical wiring.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Example 1]
As a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a conceptual diagram of a chip in which an optical wiring layer is incorporated into an electric wiring layer on the surface of a chip.
FIG. 1A is an overall external view, and FIGS. 1B to 1D are enlarged views of a lower portion of a surface photodiode.
In the present embodiment, an InP-based surface-type photodiode (PD), which is a light receiving element capable of ultra-high-speed response, is taken as an example of an optical device.
Since an electrode is present above the planar photodiode, the optical path is changed so that signal light can be incident from below the planar photodiode.
[0007]
As shown in FIG. 1, on a substrate 10 on which an optical device or an electronic device is built, an optical / electrical convergence including an optical wiring layer for handling low-speed signals and an optical wiring layer having an optical input / output structure for handling high-speed signals is provided. The wiring layer 20 is mounted.
An optical waveguide 30 having a structure in which a surface photodiode 50 is mounted and a core is sandwiched between claddings is formed in the optical / electrical fusion wiring layer 20, and one end of the optical waveguide 30 is connected to an external optical fiber 40. ing.
On the other hand, a mirror 60 is formed at the other end of the optical waveguide 30, and the signal light input from the optical fiber 40 is guided to the vicinity of the surface photodiode 50, and the optical path conversion by the mirror 60 changes the surface light of the surface photodiode 50. Reach to the bottom.
[0008]
Here, utilizing the fact that the semiconductor has a high refractive index, the light is incident on the surface type photodiode 50 by reflection at the interface between the substrate 10 and air on the back surface of the chip or reflection by a metal film.
As shown in FIG. 1B, when heat is required to be released from the integrated circuit by bringing the back surface into contact with the housing, an air space 11 is secured on the back surface of the chip as a light reflecting portion.
In addition, as shown in FIG. 1C, if the etching 12 using the crystal plane is performed, the incident angle of light can be adjusted.
Furthermore, as shown in FIG. 1D, light can be guided by forming a reflective film 13 typified by a metal thin film.
In particular, in an optical / electrical integrated circuit, heat generation due to an electronic circuit is conceivable, so the structure shown in FIG. 1B is effective.
[0009]
FIG. 3 is a conceptual diagram of a chip having an optical branching function equipped with a 3 dB coupler 31 using two high-refractive index difference single mode optical waveguides 30a and 30b.
If the signal from the optical fiber 40 is guided to one single-mode optical waveguide 30a, it can be branched into two by the 3 dB coupler 31.
The single mode optical waveguides 30a and 30b are waveguides having a high refractive index difference so that there is no loss due to minute bending that can be accommodated in the chip.
In the case of a ridge-type waveguide, a smaller bending structure is possible because a difference in refractive index from air can be used.
In the case of such a single mode optical waveguide having a high refractive index difference, the mode field radius (spot size: SS) of the waveguide becomes smaller than that of the optical fiber, but by providing the spot size converter 32 at the connection site. , Connection efficiency and tolerance can be improved.
[0010]
Here, the 3 dB coupler 32 has been described as an element to be manufactured in the optical wiring layer, but a passive element such as a beam splitter or a filter can be mounted, and the function and type thereof are not particularly limited.
As a material for the optical waveguides 30, 30a, and 30b, an organic wiring material (polymer) is used for the electric wiring layer. Therefore, a manufacturing process using the same material is naturally possible. Can be integrated after the IC process is completed.
In this case, the waveguide material is not particularly limited to a polymer such as a semiconductor / glass material.
Further, if a transparent electrode such as ITO (Indium Tin Oxide) is used as the electrode of the surface type photodiode 50, direct input / output from the upper surface of the chip as shown in FIGS. 4A and 4B is possible. is there.
FIG. 4A shows a structure in which incident light is reflected by a mirror 60 above the surface-type photodiode 50, and FIG. The wave is guided up to.
[0011]
[Example 2]
As a second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a conceptual view of a chip in which an optical wiring layer is formed on the back surface of the chip.
As shown in FIG. 5, on the upper surface of the substrate 10, an electrical wiring layer 70 for handling a low-speed signal on which a planar photodiode 50, an FET and the like are mounted is mounted, while on the lower surface of the substrate 10, an optical waveguide 30 is provided. An optical wiring layer 80 formed and handling a high-speed signal is mounted.
In the present embodiment, unlike the first embodiment, since light can be guided directly from the optical waveguide 30 to the surface-type photodiode 50, a 45-degree mirror 60 may be used for optical path conversion.
[0012]
The angle of the mirror 60 is not limited to 45 degrees, and need not be a flat plate.
For example, when the optical distance from the optical waveguide 30 to the planar photodiode 50 is long, light emitted from the optical waveguide 30 may be diffused and light receiving efficiency may be reduced.
Therefore, as shown in FIG. 5B, by giving the mirror 60 a curvature, a micro mirror having a light condensing action can be obtained.
As described in the first embodiment, when heat radiation from the back surface is necessary, if the optical wiring layer 80 is formed on the back surface of the chip using a material having low thermal conductivity such as a polymer, May be an obstacle.
[0013]
Therefore, as shown in FIG. 6, it is conceivable that the embedded optical wiring layer 80a including the core of the optical waveguide 30 and the clad portion having a thickness necessary for light propagation is embedded in the substrate 10.
6A is an overall perspective view, FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 6A, and FIG.
As described above, if the buried optical wiring layer 80a is embedded in the substrate 10, even when a material having a low thermal conductivity such as a polymer is used as the optical wiring layer 80a on the back surface of the chip, the substrate can be made of a material having a low thermal conductivity. Since the area 10 is not completely surrounded, the problem of heat radiation can be solved.
Further, as shown in FIG. 7, when the device section 90 that generates heat and the light receiving area 100 can be separated from each other, a step 120 for heat radiation can be formed on the back surface of the chip.
As shown in FIG. 8, there is a method in which the step 120 is formed in the housing 110 to increase the heat radiation efficiency from the substrate 10.
[0014]
For a plurality of planar photodiodes, it is possible to input light to each planar photodiode 50 as shown in FIG. 9 (a), or a waveguide branch as described in the first embodiment. By providing an equal passive function, it is possible to guide one input light to a different planar photodiode 50 as shown in FIG. 9B.
Even in these cases, it goes without saying that the heat radiation measures described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 10, an optical / electrical fusion connector 140 in which an electric signal line 130 as an electric interface and an optical fiber 40 as an optical interface are integrated is connected to an optical / electrical integrated circuit 160 in a package 150. It is possible to implement simple, inexpensive and space-saving mounting.
[0015]
In the present invention, an optical wiring layer is monolithically formed on the chip surface or the back surface of an optical / electrical integrated circuit using a surface-type light-receiving or light-emitting element, and an optical path conversion structure is provided in the layer. This is an optical interface in an integrated optical / electrical integrated circuit, and inputs / outputs from / to optical wiring outside the chip such as an optical fiber from the chip end face direction.
For example, the optical fiber can be connected by butt-joint, and does not require a special optical system outside the chip.
[0016]
【The invention's effect】
As described above in detail based on the embodiments, the present invention establishes an optical input / output interface in an optical / electrical integrated circuit by introducing optical wiring on a chip. In particular, the present invention enables simple, inexpensive and space-saving mounting, and opens up the realization of an optical / electrical integrated circuit used for ultra-high-speed and large-capacity communication exceeding 100 Gb / s in the future.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is an explanatory view of a chip structure when an optical wiring layer is provided on the surface of an IC chip. FIG. 1B is a partially enlarged view in which an air space for a mirror is secured, and FIG. 1) is a partially enlarged view in which a structure for controlling a reflection angle is provided in a mirror air space, and FIG. 1D is a partially enlarged view in which a reflection film is formed as a mirror.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional surface-type photodiode package.
FIG. 3 is a perspective view showing a structure in which an optical wiring layer has a passive function (two branches by a coupler).
FIG. 4A is a conceptual diagram showing a state in which reflected light from the upper surface is incident on a surface-type photodiode using a transparent electrode, and FIG. FIG. 3 is a conceptual diagram showing a state of incidence on a photodiode.
FIG. 5A is an explanatory diagram of a chip structure when an optical wiring layer is provided on the back surface of an IC chip, and FIG. 5B is a structural diagram in which an optical path conversion mirror has a light collecting function. .
FIG. 6A is a bird's-eye view of a structure in which an embedded optical wiring layer is formed on the back surface of an IC chip, FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line AA ′, and FIG. It is explanatory drawing which looked at the chip | tip from the back surface.
FIG. 7 is an explanatory diagram of the IC chip when the heat generating portion and the light receiving region can be separated from each other when viewed from the end face direction.
FIG. 8 is a conceptual diagram in the case where a heat radiation step is formed on the housing side.
FIG. 9A is a conceptual diagram of an optical wiring for a plurality of surface photodiodes, and FIG. 9B is an optical wiring in the case of one input for a plurality of surface photodiodes. It is a conceptual diagram.
FIG. 10 is a conceptual diagram of application of an optical / electrical fusion interface.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 11 Space 12 Etching 13 Reflection film 20 Optical / Electric fusion wiring layer 30 Optical waveguide 30a, 30b Single mode optical waveguide 31 3dB coupler 32 Spot size conversion part 40 Optical fiber 50 Surface photodiode (PD)
60 Mirror 70 Electric wiring layer 80 Optical wiring layer 80a Embedded optical wiring layer 90 Device area 100 Light receiving area 110 Housing 120 Step 130 Electric signal line 140 Optical / electrical fusion connector 150 Package 160 Optical / electrical fusion integrated circuit

Claims (4)

光デバイスや電子デバイスを作り込んだ基板上に、低速信号を扱う電気配線層と、高速信号を扱う光入出力構造を持つ光配線層が搭載され、該光入出力構造は、前記基板裏面に光反射部として形成されたエアー用スペース若しくはエッチングにより形成された結晶面である光路変換手段により該光デバイスと光学的に接続されたことを特徴とする半導体装置。An electrical wiring layer for handling low-speed signals and an optical wiring layer having an optical input / output structure for handling high-speed signals are mounted on a substrate on which optical devices and electronic devices are built , and the optical input / output structure is provided on the back surface of the substrate. A semiconductor device, wherein the semiconductor device is optically connected to the optical device by an optical path changing means which is a space for air formed as a light reflecting portion or a crystal plane formed by etching . 光デバイスや電子デバイスを作り込んだ基板上に、低速信号を扱う電気配線層と、高速信号を扱う光入出力構造を持つ光配線層が搭載され、該光入出力構造は、該光配線層に作製された集光作用のある微小ミラーである光路変換手段により該光デバイスと光学的に接続されたことを特徴とする半導体装置。 An electrical wiring layer for handling low-speed signals and an optical wiring layer having an optical input / output structure for handling high-speed signals are mounted on a substrate on which optical devices and electronic devices are fabricated. A semiconductor device , which is optically connected to the optical device by an optical path changing means, which is a micromirror having a light condensing function, manufactured as described above . 該光配線層は、シングルモード光導波路を有し、該導波路は分岐を有することを特徴とする請求項又は記載の半導体装置Optical wiring layer has a single-mode optical waveguide, the waveguide is a semiconductor device according to claim 1, wherein it has a branch 該光配線層は、シングルモードの高屈折率差導波路若しくはリッジ型導波路を有し、該導波路は外部の光配線との接続部位にスポットサイズ変換部を持つことを特徴とする請求項1,又は記載の半導体装置。The optical wiring layer has a single mode high refractive index difference waveguide or a ridge type waveguide, and the waveguide has a spot size converter at a connection portion with an external optical wiring. 4. The semiconductor device according to 1, 2, or 3 .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3818153B2 (en) * 2002-01-11 2006-09-06 オムロン株式会社 Optical waveguide device
JP3952923B2 (en) 2002-10-01 2007-08-01 セイコーエプソン株式会社 Manufacturing method of optical interconnection circuit
JP5240821B2 (en) * 2005-02-28 2013-07-17 日本電気株式会社 Connection structure between two-dimensional array optical element and optical circuit
US8078022B2 (en) 2006-01-11 2011-12-13 Omron Corporation Optical cable module and apparatus using the same
JP4983269B2 (en) * 2007-01-18 2012-07-25 オムロン株式会社 Optical transmission module, electronic device, and manufacturing method of optical transmission module
JP4917977B2 (en) * 2007-07-02 2012-04-18 アンリツ株式会社 Optical modulator with monitor photodetector
JP4404141B2 (en) * 2008-01-07 2010-01-27 オムロン株式会社 OPTICAL TRANSMISSION MODULE HAVING REINFORCEMENT COMPONENT FOR REINFORCING SUBSTRATE OF LIGHT TRANSMISSION MODULE AND ELECTRONIC DEVICE HAVING THE LIGHT TRANSMISSION MODULE
CN109613648B (en) * 2019-02-14 2020-04-10 聊城大学 Preparation method of full-crystal waveguide coupler
CN115706104A (en) * 2021-08-13 2023-02-17 华为技术有限公司 On-board optical interconnection device and communication equipment
WO2023228263A1 (en) * 2022-05-24 2023-11-30 日本電信電話株式会社 Optical receiver
CN117250702B (en) * 2023-11-20 2024-02-23 之江实验室 Photoelectric co-packaging module and photoelectric co-packaging method

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