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JP2001242331A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2001242331A
JP2001242331A JP2000055573A JP2000055573A JP2001242331A JP 2001242331 A JP2001242331 A JP 2001242331A JP 2000055573 A JP2000055573 A JP 2000055573A JP 2000055573 A JP2000055573 A JP 2000055573A JP 2001242331 A JP2001242331 A JP 2001242331A
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JP
Japan
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optical
wiring layer
waveguide
chip
semiconductor device
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Application number
JP2000055573A
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Japanese (ja)
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Inventor
Atsushi Aratake
淳 荒武
Emi Tamechika
恵美 為近
Tomoyuki Akeyoshi
智幸 明吉
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NTT Inc
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)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超高速光通信における信号処理集積回路光入
出力構造を提供するものである。 【解決手段】 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。
[PROBLEMS] To provide an optical input / output structure for a signal processing integrated circuit in ultra-high-speed optical communication. SOLUTION: An optical wiring layer is monolithically formed on the front or back surface of a chip of an optical / electrical integrated circuit using a surface type light receiving / light emitting element, and an optical path conversion structure is provided in the layer to provide an optical path conversion structure. This is an optical interface in an electrofusion integrated circuit, and inputs and outputs from and to optical wiring outside the chip such as an optical fiber from the end face of the chip.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
[0001] 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】[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。
2. Description of the Related Art At present, under the situation where communication backbone traffic is explosively increasing, various researches for the coming ultra-high-speed and large-capacity communication are in progress. In a signal processing integrated circuit using a current electric interface, 40 Gb / s
Signal processing is said to be the limit. 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】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。
An optical-electrical integrated circuit (OEIC) having both optical and electrical interfaces has realized a surface photodiode which can operate at high speed, and operates at 40 Gb / s. Has been confirmed. However, since the light receiving section has a planar structure, the package is as shown in FIG. This is by introducing a collimator lens system (confocal system) from the back of the chip,
This is for inputting light. However, a new connection method is required due to disadvantages 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】[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。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, as a means for establishing an optical interface of an optical / electrical integrated circuit, an optical interface for performing signal input / output from a surface direction of a semiconductor chip is provided. The purpose is to have a form that is compatible with the electrical interface that performs signal input and output from the end face direction, and a form that enables highly efficient and easy connection to optical wiring outside the chip such as an optical fiber. I do.

【0005】[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、請求項1項記載の該光
配線層が、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3に係る半導体装置は、請求項2項記載の該
光路変換手段が、該導波路層に作製した平面型若しくは
集光作用のある微小ミラーであ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4に係る半導体装置
は、請求項1,2又は3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5に係
る半導体装置は、請求項1,2,3又は4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。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device, comprising: an electric wiring layer for handling a low-speed signal; Characterized in that an optical wiring layer having an optical input / output structure that handles the above is mounted. A semiconductor device according to a second aspect of the present invention that solves the above problem is characterized in that the optical wiring layer according to the first aspect is optically connected to the optical device by an optical path conversion unit. According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device according to the third aspect, wherein the optical path converting means is a flat mirror or a micromirror having a condensing action, which is formed on the waveguide layer. Features. According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device, wherein the optical wiring layer according to the first, second or third aspect has a single mode optical waveguide, and the waveguide has a branch. And In a semiconductor device according to a fifth aspect of the present invention for solving the above problems, the optical wiring layer according to the first, second, third or fourth aspect has a single mode high refractive index difference waveguide or a ridge type waveguide. The waveguide has a spot size converter at a connection portion with an external optical wiring.

【0006】[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(P
D)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。
[Embodiment 1] As a first embodiment of the present invention, a conceptual diagram of a chip in which an optical wiring layer is incorporated in an electric wiring layer on a chip surface is shown in FIG. FIG. 1A is an overall external view, and FIGS. 1B to 1D are enlarged views of a lower portion of the surface photodiode. In the present embodiment, an InP-based surface-type photodiode (P
D) 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】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。
As shown in FIG. 1, an optical device having an optical wiring layer having an optical input / output structure for handling a high-speed signal and an optical wiring layer having an optical input / output structure for handling a high-speed signal is provided on a substrate 10 on which an optical device or an electronic device is fabricated. -The electrofusion wiring layer 20 is mounted. light·
An optical waveguide 30 having a structure in which a surface-type photodiode 50 is mounted and a core is sandwiched between claddings is formed in the electrofusion wiring layer 20, and one end of the optical waveguide 30 is connected to an external optical fiber 40. . 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 of the mirror 60 is changed by the mirror 60. Reach to the bottom.

【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。
Here, utilizing the fact that the semiconductor has a high refractive index, the semiconductor is made incident on the surface 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. Also, as shown in FIG.
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】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。
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, the signal can be branched into two by the 3 dB coupler 31. The single-mode optical waveguides 30a and 30b are designed so that there is no loss due to minute bending that fits in the chip.
The waveguide has a high refractive index difference. 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】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30,3
0a,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、I
TO(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。
Although the 3 dB coupler 32 has been described as an element to be formed in the optical wiring layer, a passive element such as a beam splitter or a filter can be mounted, and the function and type thereof are not particularly limited. Optical waveguides 30, 3
As a material of the layers 0a and 30b, since an organic material (polymer) of an insulating film is used for the electric wiring layer, a manufacturing process using the same material is of course possible. The wave layer 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, as an electrode of the surface type photodiode 50, I
If a transparent electrode such as TO (Indium Tin Oxide) is used, direct input / output from the upper surface of the chip as shown in FIGS. 4A and 4B is possible. FIG. 4A shows a structure in which incident light is reflected by a mirror 60 above a surface photodiode 50, and FIG. The wave is guided up to.

【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。
Embodiment 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 electric 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 photodiode 50, a 45-degree mirror 60 may be used for optical path conversion.

【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。
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 required, 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】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。
Therefore, as shown in FIG.
It is conceivable that the embedded optical wiring layer 80a composed of the core and the clad portion having a thickness necessary for light propagation is embedded in the substrate 10. FIG. 6A is an overall perspective view, and FIG.
FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.
Is a view from the back side. As described above, if the buried optical wiring layer 80a is embedded in the substrate 10, even if a material having 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 formed of a material having 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 section area 100 can be separated from each other, a step 120 for heat dissipation can be formed on the back surface of the chip. Also,
As shown in FIG. 8, a step 120 is formed in the housing 110,
There is a method of increasing the heat radiation efficiency from the substrate 10.

【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。
For a plurality of surface photodiodes, it is possible to input light to each surface photodiode 50 as shown in FIG. 9A, or as described in the first embodiment. By providing a passive function such as waveguide branching, 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 dissipation measures described with reference to FIGS. Also, as shown in FIG.
An optical / electrical fusion connector 140 in which an electric signal line 130 as an electrical interface and an optical fiber 40 as an optical interface are integrated can be connected to the optical / electrical integrated circuit 160 in the package 150, which is simple and convenient.
Inexpensive and space-saving mounting can be achieved.

【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-j
oint)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。
In the present invention, an optical wiring layer is monolithically formed on the front or back surface of a chip 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 this layer. In this way, the optical interface is used as an optical interface in the integrated optical / electrical integrated circuit, and input / output from / to optical wiring outside the chip such as an optical fiber is performed from the chip end face direction. For example, butt-j
oint), and does not require any special optical system outside the chip.

【0016】[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。
As described above in detail with reference to the embodiments, the present invention establishes an optical input / output interface in an optical / electrical integrated circuit by introducing optical wiring on a chip. is there. In particular, it enables simple, inexpensive, and space-saving mounting, and is expected to be 100 Gb / s in the future.
It aims to realize the realization of integrated optical / electrical circuits used in ultra-high-speed and large-capacity communications that exceed the standard.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1A is an explanatory view of a chip structure when an optical wiring layer is provided on the surface of an IC chip, and FIG. 1B is a partially enlarged view in which an air space for a mirror is secured; 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.

【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。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional surface-type photodiode package.

【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。
FIG. 3 is a perspective view showing a structure in which an optical wiring layer has a passive function (two branches by a coupler).

【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。
FIG. 4A is a conceptual diagram illustrating a state in which reflected light from the upper surface is incident on a surface-type photodiode using a transparent electrode, and FIG. FIG. 4 is a conceptual diagram showing a state of incidence on a photodiode.

【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。
FIG. 5A is an explanatory diagram of a chip structure in a case where 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. .

【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。
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, and FIG.
FIG. 6C is a cross-sectional view taken along the line −A ′, and FIG.

【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。
FIG. 7 is an explanatory view of an IC chip in a case where a heat-generating portion and a light-receiving portion region can be separated from each other when viewed from an end surface direction.

【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。
FIG. 8 is a conceptual diagram in the case where a heat-dissipating step is formed on the housing side.

【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。
FIG. 9A is a conceptual diagram of an optical wiring for a plurality of surface photodiodes, and FIG. 9B is an optical wiring in a case of one input for a plurality of surface photodiodes. It is a conceptual diagram.

【図10】光・電気融合インタフェースの適用概念図で
ある。
FIG. 10 is a conceptual diagram of application of an optical / electrical fusion interface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 明吉 智幸 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2H037 AA01 BA11 BA24 CA34 CA37 2H047 KA03 KA04 KA05 KB08 KB09 MA05 MA07 5F088 AA01 AB07 BA02 BA18 BB01 FA04 JA13 JA14 JA20  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Tomoyuki Akeyoshi 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term in Nippon Telegraph and Telephone Corporation (reference) 2H037 AA01 BA11 BA24 CA34 CA37 2H047 KA03 KA04 KA05 KB08 KB09 MA05 MA07 5F088 AA01 AB07 BA02 BA18 BB01 FA04 JA13 JA14 JA20

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 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たことを特徴
とする半導体装置。
1. A semiconductor wherein 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. apparatus.
【請求項2】 該光配線層は、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請求項
1項記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the optical wiring layer is optically connected to the optical device by an optical path changing unit.
【請求項3】 該光路変換手段は、該導波路層に作製し
た平面型若しくは集光作用のある微小ミラーであること
を特徴とする請求項2項記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein said optical path changing means is a flat mirror or a micro mirror having a light-condensing action formed on said waveguide layer.
【請求項4】 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1,2又は3記載の半導体装置
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the optical wiring layer has a single mode optical waveguide, and the waveguide has a branch.
【請求項5】 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1,2,3又は4記載の半導
体装置。
5. 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. The semiconductor device according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein
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