JPH0685432B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH0685432B2 JPH0685432B2 JP60052214A JP5221485A JPH0685432B2 JP H0685432 B2 JPH0685432 B2 JP H0685432B2 JP 60052214 A JP60052214 A JP 60052214A JP 5221485 A JP5221485 A JP 5221485A JP H0685432 B2 JPH0685432 B2 JP H0685432B2
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/43—Arrangements comprising a plurality of opto-electronic elements and associated optical interconnections
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/12—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
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- H01L31/16—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources
- H01L31/167—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources the light sources and the devices sensitive to radiation all being semiconductor devices characterised by potential barriers
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- H—ELECTRICITY
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- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
- H04B10/801—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は素子あるいは集積化素子間の信号伝達を容易に
かつ高速で行なう電子回路を構成した半導体装置に関す
る。
かつ高速で行なう電子回路を構成した半導体装置に関す
る。
半導体装置の作製プロセスの発展に伴ない高密度で素子
を集積化することが可能となつてきた。しかしながら、
素子の高密度化は素子間の信号伝達機構を複雑化し、信
号の処理時間は、素子の演算時間よりもむしろ素子間や
装置間の信号伝達時間で規制されるようになつてきた。
そのために装置間の信号伝達に光を用いる方法が提案さ
れている。（ジエー・ダブリユー・グツドマン他：「ヴ
イ エル エス アイ システムの光学的接続」アイト
リプルイー フロシーディング、第72巻、1984年７月
刊、第850〜866頁）（J.W.Goodman他：“Optical Inter
connections for VLSI Systems"Proc・of IEEE,Vol 72,
July 1984,P850〜P866参照）すなわち、高集積化に伴な
い相互キヤパシタンスの増加や駆動電圧の低下が生じ、
信号のクロストークが問題となり、また装置間の接続配
線数の増加に伴なうクロストークなどが問題となつてい
る。
を集積化することが可能となつてきた。しかしながら、
素子の高密度化は素子間の信号伝達機構を複雑化し、信
号の処理時間は、素子の演算時間よりもむしろ素子間や
装置間の信号伝達時間で規制されるようになつてきた。
そのために装置間の信号伝達に光を用いる方法が提案さ
れている。（ジエー・ダブリユー・グツドマン他：「ヴ
イ エル エス アイ システムの光学的接続」アイト
リプルイー フロシーディング、第72巻、1984年７月
刊、第850〜866頁）（J.W.Goodman他：“Optical Inter
connections for VLSI Systems"Proc・of IEEE,Vol 72,
July 1984,P850〜P866参照）すなわち、高集積化に伴な
い相互キヤパシタンスの増加や駆動電圧の低下が生じ、
信号のクロストークが問題となり、また装置間の接続配
線数の増加に伴なうクロストークなどが問題となつてい
る。
以上示したように、素子や装置の高集積化、高速化に伴
ない、集積化装置内における素子間あるいは集積化装置
間の信号伝達性能を向上させるための技術的対策が必要
となつてきた。
ない、集積化装置内における素子間あるいは集積化装置
間の信号伝達性能を向上させるための技術的対策が必要
となつてきた。
本発明の目的は、異なる波長を有する光を半導体装置の
信号伝達とした場合、上記異なる波長を識別する手段を
設けることにより一つの導波路で多量の信号を伝達可能
とする半導体装置を提供することにある。
信号伝達とした場合、上記異なる波長を識別する手段を
設けることにより一つの導波路で多量の信号を伝達可能
とする半導体装置を提供することにある。
素子の高集積化に伴なつて信号伝達機構が複雑になるの
は、配線数の増大と配線面積の増大による。これは、信
号伝達の手段として電子を用いていることによる。電子
を一定場所へ導くためには、ポテンシヤル勾配が必要で
あり、ある一つの信号を他の信号と区別するためには、
異なる信号を担う電子をアイソレートする必要がある。
このためには、一つの信号に対応して一つの配線が必要
であることを意味する。したがつて、信号伝達の手段と
して電子を用いる限り、信号伝達機構が複雑となるのは
避けられない。
は、配線数の増大と配線面積の増大による。これは、信
号伝達の手段として電子を用いていることによる。電子
を一定場所へ導くためには、ポテンシヤル勾配が必要で
あり、ある一つの信号を他の信号と区別するためには、
異なる信号を担う電子をアイソレートする必要がある。
このためには、一つの信号に対応して一つの配線が必要
であることを意味する。したがつて、信号伝達の手段と
して電子を用いる限り、信号伝達機構が複雑となるのは
避けられない。
本願発明者等は、信号の伝達手段として光を半導体電子
装置に導入することを発明した。しかし、光の場合、信
号を伝送する導波路の幅を信号の波長より小さくするこ
とが難しく、したがつて導波路の幅を電子の場合の配線
の幅より小さくすることが難しい。そこで、本願発明者
等はさらに異なる波長を有する光を半導体装置の信号伝
達の手段として用いることを発明した。この場合、その
波長を識別することにより、一つの導波路で波長の異な
る信号を伝送でき、またその信号がどこから来たかを容
易に認識することが可能であり、したがつて、導波路等
を用いて光をアイソレーシヨンする必要が全くなく、一
つの導波路で多量の信号を伝送できるという長所があ
る。すなわち、光を伝搬させる部分は、全信号共通で使
用できる。
装置に導入することを発明した。しかし、光の場合、信
号を伝送する導波路の幅を信号の波長より小さくするこ
とが難しく、したがつて導波路の幅を電子の場合の配線
の幅より小さくすることが難しい。そこで、本願発明者
等はさらに異なる波長を有する光を半導体装置の信号伝
達の手段として用いることを発明した。この場合、その
波長を識別することにより、一つの導波路で波長の異な
る信号を伝送でき、またその信号がどこから来たかを容
易に認識することが可能であり、したがつて、導波路等
を用いて光をアイソレーシヨンする必要が全くなく、一
つの導波路で多量の信号を伝送できるという長所があ
る。すなわち、光を伝搬させる部分は、全信号共通で使
用できる。
第１図は、上述の方法を実現する構成の一実施例を示し
たものである。集積化素子を形成した第１層１の下に、
光の発受信部４を形成した第２層２を形成し、つぎに平
板の透明な光伝搬部３を形成する。光の発受信部は、信
号の発受信に適した箇所に形成すればよい。光の発受信
部４は第１層に存在する集積化素子と電気的あるいは光
学的に結合しており、集積化素子からの信号を即時に光
に変えて発信し、また受信して集積化素子へ伝達する。
信号の区別が必要の時は発信部からの光の波長を変えて
行なう。たとえば、第１の発信部からは波長λAの光を
発信するようにし、第２の発信部からは波長λB（B≠λ
A）の光を発信するようにする。このようにすれば、受
信部 では、第１の発信部からの光を受けるときはλAの光を
受信すればよく、第２の発信部からの光を受けるときは
λBの光を受信すればよい。
たものである。集積化素子を形成した第１層１の下に、
光の発受信部４を形成した第２層２を形成し、つぎに平
板の透明な光伝搬部３を形成する。光の発受信部は、信
号の発受信に適した箇所に形成すればよい。光の発受信
部４は第１層に存在する集積化素子と電気的あるいは光
学的に結合しており、集積化素子からの信号を即時に光
に変えて発信し、また受信して集積化素子へ伝達する。
信号の区別が必要の時は発信部からの光の波長を変えて
行なう。たとえば、第１の発信部からは波長λAの光を
発信するようにし、第２の発信部からは波長λB（B≠λ
A）の光を発信するようにする。このようにすれば、受
信部 では、第１の発信部からの光を受けるときはλAの光を
受信すればよく、第２の発信部からの光を受けるときは
λBの光を受信すればよい。
さらに、上述の発明において、信号光を高速に変調すれ
ば伝達できる信号の情報量は飛躍的に増大することはい
うまでもない。
ば伝達できる信号の情報量は飛躍的に増大することはい
うまでもない。
光伝送部３は第１図では平面層状である線状の光導波路
でもよいことは云うまでもない。
でもよいことは云うまでもない。
また、第２図に示すように、半導体装置間を光フアイバ
などの波長多重光導波路５で接続した場合も高性能な伝
導ができた。この場合、光導波路５の規模が小さくてよ
く、また波長多重発受信部４は集積化技術により集積装
置内に組みこむこともでき、小型、高性能が可能であ
る。
などの波長多重光導波路５で接続した場合も高性能な伝
導ができた。この場合、光導波路５の規模が小さくてよ
く、また波長多重発受信部４は集積化技術により集積装
置内に組みこむこともでき、小型、高性能が可能であ
る。
第１図において、第１層１にLSIを実装し、それからの
信号を各LSIに付随して第２層２に形成した発行ダイオ
ードから光信号として発するように形成した。発行ダイ
オードからの光は、石英ガラス板からなる第３層３を伝
搬する。また、各LSIに付随して、PINダイオードを形成
し、信号光を受信するようにした。なお、各LSIには、L
SIからの信号を光信号に変えるための信号を変調するIC
が具備されている。このような方法で形成した論理演算
回路は、従来の電気的配線を用いた場合より、50％程度
その大きさが小さくなつた。したがつて、本発明による
光を用いた信号伝達技術を導入した半導体装置は、従来
の電気的配線を用いた方法により、大幅に小形化できる
ことがわかる。
信号を各LSIに付随して第２層２に形成した発行ダイオ
ードから光信号として発するように形成した。発行ダイ
オードからの光は、石英ガラス板からなる第３層３を伝
搬する。また、各LSIに付随して、PINダイオードを形成
し、信号光を受信するようにした。なお、各LSIには、L
SIからの信号を光信号に変えるための信号を変調するIC
が具備されている。このような方法で形成した論理演算
回路は、従来の電気的配線を用いた場合より、50％程度
その大きさが小さくなつた。したがつて、本発明による
光を用いた信号伝達技術を導入した半導体装置は、従来
の電気的配線を用いた方法により、大幅に小形化できる
ことがわかる。
第１図は、本発明による半導体装置の一例を示す図、第
２図は２個の半導体装置間を波長多重光導波路で接続し
たブロツク図である。 １…集積化素子、２…光信号の発受信部を設けた層、３
…光伝播部、４…光信号発受信部、５…光導波路。
２図は２個の半導体装置間を波長多重光導波路で接続し
たブロツク図である。 １…集積化素子、２…光信号の発受信部を設けた層、３
…光伝播部、４…光信号発受信部、５…光導波路。
Claims (2)
- 【請求項１】半導体集積化電子回路における信号伝達の
一部もしくは全部を光を用いて行うことを特徴とする半
導体装置において、上記半導体集積化電子回路は、少な
くとも２つ以上の異なる波長の光を発信する発信部と、
上記異なる波長の光を伝搬させる層および／もしくは部
分と、上記異なる波長の光を識別して受信する受信部と
を具備してなることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、上記光の
発信部および受信部は、上記半導体集積化電子回路と電
気的あるいは光学的に結合していることを特徴とする半
導体装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60052214A JPH0685432B2 (ja) | 1985-03-18 | 1985-03-18 | 半導体装置 |
| US06/827,611 US4838633A (en) | 1985-03-18 | 1986-02-10 | Semiconductor device with high speed signal transmission arrangement utilizing light |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60052214A JPH0685432B2 (ja) | 1985-03-18 | 1985-03-18 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61212059A JPS61212059A (ja) | 1986-09-20 |
| JPH0685432B2 true JPH0685432B2 (ja) | 1994-10-26 |
Family
ID=12908504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60052214A Expired - Lifetime JPH0685432B2 (ja) | 1985-03-18 | 1985-03-18 | 半導体装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4838633A (ja) |
| JP (1) | JPH0685432B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0786555A (ja) * | 1993-09-16 | 1995-03-31 | Hitachi Ltd | ３次元光・電子集積回路 |
| DE10104563A1 (de) * | 2001-02-01 | 2002-08-22 | Infineon Technologies Ag | Halbleiterelement mit optoelektronischer Signalübertragung und Verfahren zum Erzeugen eines solchen Halbleiterelements |
| US20050117904A1 (en) * | 2001-08-01 | 2005-06-02 | Youngwan Choi | Integrated optical transmitter, receiver for free space optical communication and network system and application apparatus thereof |
| JP3927913B2 (ja) * | 2003-03-05 | 2007-06-13 | キヤノン株式会社 | 光電気混載装置、及びその駆動方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5244192A (en) * | 1975-10-06 | 1977-04-06 | Hitachi Ltd | Optical integrated circuit |
| US4136928A (en) * | 1977-05-06 | 1979-01-30 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Optical integrated circuit including junction laser with oblique mirror |
| US4274104A (en) * | 1979-05-21 | 1981-06-16 | International Business Machines Corporation | Electrooptical integrated circuit communication |
| US4327962A (en) * | 1980-02-13 | 1982-05-04 | Redman Charles M | Laser/amplifier/detector diode |
| JPS5715465A (en) * | 1980-07-02 | 1982-01-26 | Fujitsu Ltd | Large scale optical integrated circuit |
| US4372642A (en) * | 1980-11-25 | 1983-02-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Multiple thin film absorption of reflected substrate modes in waveguide system |
| JPS5893390A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-03 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置 |
| US4626878A (en) * | 1981-12-11 | 1986-12-02 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor optical logical device |
| ATE76981T1 (de) * | 1985-01-07 | 1992-06-15 | Siemens Ag | Verfahren zur herstellung einer integriert optischen anordnung. |
| US4709371A (en) * | 1985-10-18 | 1987-11-24 | West Fred D | Variable wavelength laser diode |
| US4725128A (en) * | 1985-11-20 | 1988-02-16 | Medtronic, Inc. | Method for delivering light from multiple light emitting diodes over a single optical fiber |
-
1985
- 1985-03-18 JP JP60052214A patent/JPH0685432B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-02-10 US US06/827,611 patent/US4838633A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4838633A (en) | 1989-06-13 |
| JPS61212059A (ja) | 1986-09-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |