JP3014045B2 - 光信号交換手段を備えた半導体装置 - Google Patents
光信号交換手段を備えた半導体装置Info
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Description
ロニクスに関し、より具体的には集積回路および接続基
板を備える半導体装置に関する。
基板をチップに接続することが行われている。この場
合、対向するチップの表面および基板の表面の間に基板
をチップに接続するための接続ボールまたは接点が設け
られ、マトリクスの形で分布する。基板は、前記接続ボ
ールに接続される外部接続手段を有する。
ップおよび基板において光信号交換手段を実現しようと
すると、入力/出力の機械的な伝導接続を必要とし、こ
れから派生する影響を防止するためチップに保護回路を
集積化する必要があった。従って、本発明の目的は、機
械的な伝導接続を用いることなく、エミッタとレシーバ
との間で光信号を交換することができるようにすること
である。
は、集積回路を形成するチップおよび接続基板を備え
る。接点またはボールは、マトリクスの形で分布し、チ
ップの表面および基板の表面の間に設けられる。基板
は、前記接点に接続される外部接続の手段を有する。
トエレクトロニクス(optoelectronics)部分から成る少
なくとも1つの光信号交換手段を備える。2つのオプト
エレクトロニクス部分は、それぞれ少なくとも1つのエ
ミッタおよび少なくとも1つのレシーバ(receiver)を含
み、これらは離れて対面し、それらの間で光信号を交換
することができる。2つのオプトエレクトロニクス部分
のうちの一方は、前記チップに集積化されて前記集積回
路の1つの構成要素を構成する。2つのオプトエレクト
ロニクス部分のうちの他方は前記基板により支えられ、
基板に外部的に接続されることができる。
有しない領域に置くことが有利である。
手段の前記他方の部分は、基板により支えられ、少なく
とも1つの光ファイバーから成る。光ファイバーの終端
部分は、基板を貫通するオリフィスにはめこまれ、基板
からチップを隔てるスペースを介して前記ファイバーを
前記チップに集積化された前記交換手段の前記一方の部
分に、前記ファイバーの終端が光学的および遠隔的に結
合するよう形成される。
からチップを隔てるスペースに対して垂直に伸びるのが
好ましい。
フィスの壁に軸状の溝を有するのが有利である。
分は、前記オリフィスで基板に接着されるのが好まし
い。
スペースに注入されるのは封着樹脂であることが好まし
く、この樹脂は前記光信号に透過性であり、基板に前記
ファイバーを接着する。
成要素を構成する前記交換手段の前記一方の部分は、チ
ップの厚さ方向において、この回路の最後の構成要素で
あることが好ましい。
段は、チップとは反対側の面上にマトリクスの形で分布
された外部接続パッドまたはボールを備えるのが好まし
い。
るためパッケージの壁の一部分を構成するのが有利であ
る。
て説明され、図によって例示される半導体装置を検討す
ることにより、より明確に理解することができよう。
のであり、集積回路を形成し、パッケージ3に封止され
たチップ2を備える。パッケージ3は、ホルダー4およ
び蓋5から構成される。
集積化する基板を構成する。接続線7は、壁6の外面9
上に分布された外部接続ボール(接続パッド)8を、チ
ップ2の正面13からパッケージ3の壁6の内面12を
隔てるスペース11に置かれている接続ボール(接点)
10に接続する。これらのボール10は、チップ2の集
積回路に接続されている。
0は、マトリクスの形で分布している。しかし、パッケ
ージ3の壁6のそれぞれの側面に横たわる対応領域14
および15には、ボールが存在せず、壁6における内部
接続も存在しない。
おいて、半導体装置1は、2つの部分ら成るオプトエレ
クトロニクスの光信号交換手段16を備える。2つの部
分のうちの一方の部分17は、チップ2における集積回
路の1つの構成要素を構成し、2つの部分のうちの他方
の部分18は、パッケージ(ブラケット,bracket)3の
壁6により支えられている。これらの部分17および1
8は、パッケージ3の壁6からチップ2を隔てるスペー
ス11を介して光信号を交換することができる。
オードから成るオプトエレクトロニクス・レシーバを備
える一方の部分17を示し、チップ2における集積回路
の1つの構成要素を構成する。このダイオードは、チッ
プの厚さ方向における最後の構成要素であり、二酸化シ
リコンの絶縁層20および保護層(パシベーション層)
21の背面に生成される。
他方の部分18は、光ファイバー22を備える。光ファ
イバー22の終端部分23は、その終端32がチップ2
に集積化された受光ダイオード(receiving diode)19
に向けられるような方法ではめこまれる。オリフィス2
4は、壁6を貫通しており、スペース11に対して垂直
に壁6の厚さ方向に生成される。
において開放分岐を有し、その終端は光信号エミッタに
接続するために適合することができる。光ファイバー2
2は、これらの信号をその終端24まで伝達する。終端
24は、パッケージ3の壁6からチップ2を隔てるスペ
ース11を介して受光ダイオード19に結合されるエミ
ッタを構成する。こうして、受光ダイオード19により
捉えられた信号は、後の方で電気信号に交換され、電気
信号はチップ2に集積化された他の構成要素により処理
される。
6を貫通し、ファイバー22の終端23を受けるオリフ
ィス24の壁は、軸状の溝24aを有する。パッケージ
3の壁6からチップ2を隔てるスペース11に注入され
るのは、封着樹脂11aである。封着樹脂11aは、チ
ップ2およびパッケージ3の間の機械的な接着を強く
し、さらにファイバー22の終端23をパッケージ3の
壁6に固定させるようオリフィス24およびその軸状の
溝24aに入る。当然、封着樹脂11aは、光ファイバ
ー22および受光ダイオード19の間で交換されている
光信号に透過性であるようなものが選ばれる。
ができる。まず最初に、パッケージ3の壁6のオリフィ
ス24は、たとえば超音波エッチングにより生成するこ
とができる。チップ2は、接続ボール10の手段により
壁6にはんだ付けされる。光ファイバー22の終端23
は、貫通オリフィス24にはめられる。封着および接着
の樹脂11aは、パッケージ3の壁6からチップ2を隔
てるスペース11に注入される。この樹脂が重合せられ
(polymerized)て硬化された後、パッケージ3の蓋5を
ホルダー4に固定することにより、封止が行われる。
一方の部分17が光信号エミッタを備える。光信号エミ
ッタは、特に、GaAsのような、III−V族の物質のヘテ
ロエピタキシー(heteroepitaxy)によって得られる発光
ダイオード25から成る。発光ダイオード25は、二酸
化シリコンの絶縁層26および最後の保護層(パシベー
ション層)27の背面に、チップ2の厚さ方向において
チップ2に集積化される最後の構成要素を構成する。
16の他方の部分18は、光ファイバー28を備え、そ
の終端部分29は、パッケージ3の壁6を貫通するオリ
フィス30にはめられて固定される。光ファイバー28
の終端31は隔離スペース11にあり、チップ2に集積
化された発光ダイオード25により発せられた光信号
を、パッケージ3の壁6からチップ2を隔てるスペース
11を介して捉えることができる。
り捉えられた光信号は、後に光ファイバー28の他の終
端(パッケージ3の外側)まで伝達され、この終端は光
信号レシーバに接続することができる。
信号交換手段16は、いかなるDCリンクをも持たず、
したがって通常の入力/出力の機械的な伝導接続から生
じる寄生効果は何も生成されず、通常チップ2に集積化
される保護回路の少なくともいくつかを省くことができ
ることに注意しなければならない。さらに、データの入
力および(または)出力を非常に高いレートで行うこと
を可能にする。
ドおよび(または)受光ダイオードを備え、パッケージ
3の壁6は、光学的に前記ダイオードに結合される同じ
数だけのファイバーを支える。
いることなく、エミッタおよびレシーバとの間で光信号
を交換することができる。
の第1の実施形態を示す図。
の第2の実施形態を示す図。
Claims (9)
- 【請求項1】表面にマトリクスの形で分布する接続ボー
ルを設けた集積回路チップと、前記接続ボールに対応す
る終端位置から外部接点に伸びる接続線を有する接続基
板とを備え、前記接続ボールが前記接続線の終端位置に
接続するよう前記チップを前記接続基板に搭載してなる
半導体装置であって、 前記半導体装置は、前記接続ボール、前記接続線および
前記外部接点が存在しない領域と、該領域に設けられた
少なくとも1つの光信号交換手段とを備え、該光交換手
段は、離れて対面し、光信号を交換することのできる少
なくとも1つのオプトエレクトロニクス・エミッタおよ
び少なくとも1つのオプトエレクトロニクス・レシーバ
を備え、前記エミッタおよびレシーバの一方は前記チッ
プに集積化されて前記集積回路の1つの構成要素を構成
し、前記エミッタおよびレシーバの他方は前記接続基板
により支えられて前記接続基板に外部的に接続され、前
記接続ボールで形成される、前記接続基板と前記チップ
との間のスペースを介して、前記エミッタおよびレシー
バが光学的に結合されるようにした半導体装置。 - 【請求項2】前記接続基板により支えられる前記エミッ
タおよびレシーバの前記他方が少なくとも1つの光ファ
イバーを備え、該光ファイバーの終端部分が、前記接続
基板を貫通するオリフィスにはめこまれ、前記エミッタ
およびレシーバの前記一方に光学的に結合されるように
した請求項1に記載の半導体装置。 - 【請求項3】前記オリフィスが、前記接続基板と前記チ
ップとの間のスペースに対して垂直に伸びるようにした
請求項2に記載の半導体装置。 - 【請求項4】前記オリフィスが、該オリフィスの壁に軸
状の溝を有する請求項2または請求項3に記載の半導体
装置。 - 【請求項5】前記光ファイバーの終端部分が、前記オリ
フィスで前記接続基板に接着されるようにした請求項2
から請求項4のいずれかに記載の半導体装置。 - 【請求項6】前記接続基板と前記チップとの間のスペー
スに注入され、前記光信号に透過であって、前記光ファ
イバーを前記接続基板に接着させる封着樹脂を有する請
求項2から請求項5のいずれかに記載の半導体装置。 - 【請求項7】前記集積回路の1つの構成要素を構成する
前記エミッタおよ びレシーバの前記一方が、前記チップ
の厚さ方向において該集積回路の最後の構成要素である
請求項1から請求項6のいずれかに記載の半導体装置。 - 【請求項8】前記外部接点が、前記接続基板の前記チッ
プとは反対側の面上にマトリクスの形で分布する外部接
続パッドまたは外部接続ボールである請求項1から請求
項7のいずれかに記載の半導体装置。 - 【請求項9】前記接続基板が、前記チップを封止するた
めのパッケージの壁の一部分を構成するようにした請求
項1から請求項8のいずれかに記載の半導体装置。
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