JPS61255047A - 光集積回路 - Google Patents
光集積回路Info
- Publication number
- JPS61255047A JPS61255047A JP60096922A JP9692285A JPS61255047A JP S61255047 A JPS61255047 A JP S61255047A JP 60096922 A JP60096922 A JP 60096922A JP 9692285 A JP9692285 A JP 9692285A JP S61255047 A JPS61255047 A JP S61255047A
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- JP
- Japan
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- light
- layer
- layers
- active
- signal
- Prior art date
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- Granted
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- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は能動層が積層された三次元光集積回路に関する
ものである。
ものである。
従来の技術
三次元集積回路内の信号伝達、特に積層された能動層間
の信号伝達を光によって行う方式は、例えば、特開昭５
７−１８４２６０，５８−８７８６１．５８−９０７６
４．５８−９２２５６．５８−９３２６７．５８−９３
２６８号公報等に示されている。これらの従来例を一般
的に図示すると第６図のようになる。−同図において、
電気素子が集積された半導体層（能動層）１，２．３と
、層間絶縁層（受動層）４，５．６が交互に積層されて
おシ、半導体層には発光素子７ａ、７ｂ、受光素子８ａ
、８ｂが形成されている。このような構成で発光素子７
ａから受光素子８ａへ、発光素子７ｂから受光素子８ｂ
へ信号光９ａ、９ｂによって信号が伝達される。この際
、層間絶縁層４゜５．６はＳ １０２等の絶縁膜で構成
されており、信号光に対して透明である。このため、発
光素子７ｂが発光していない場合にも発光素子７ａが発
光すると層間絶縁膜５を通る漏洩光１ｏによって受光素
子８ｂは信号を受光することになる。このようなりロス
トークは素子の集積度が上昇する程大きくなると考えら
れる。また、信号光７ａ 、７ｂが通る光導波路を形成
することで漏洩光１ｏの量は低減されるが、散乱光は必
ず生じるため層間絶縁層が信号光に対して透明である限
りクロストークは発生する。また、層間絶縁層が絶縁膜
である場合には、絶縁膜上に形成された半導体層２，３
内に能動素子を形成するために素子特性の向上が困難で
ある。
の信号伝達を光によって行う方式は、例えば、特開昭５
７−１８４２６０，５８−８７８６１．５８−９０７６
４．５８−９２２５６．５８−９３２６７．５８−９３
２６８号公報等に示されている。これらの従来例を一般
的に図示すると第６図のようになる。−同図において、
電気素子が集積された半導体層（能動層）１，２．３と
、層間絶縁層（受動層）４，５．６が交互に積層されて
おシ、半導体層には発光素子７ａ、７ｂ、受光素子８ａ
、８ｂが形成されている。このような構成で発光素子７
ａから受光素子８ａへ、発光素子７ｂから受光素子８ｂ
へ信号光９ａ、９ｂによって信号が伝達される。この際
、層間絶縁層４゜５．６はＳ １０２等の絶縁膜で構成
されており、信号光に対して透明である。このため、発
光素子７ｂが発光していない場合にも発光素子７ａが発
光すると層間絶縁膜５を通る漏洩光１ｏによって受光素
子８ｂは信号を受光することになる。このようなりロス
トークは素子の集積度が上昇する程大きくなると考えら
れる。また、信号光７ａ 、７ｂが通る光導波路を形成
することで漏洩光１ｏの量は低減されるが、散乱光は必
ず生じるため層間絶縁層が信号光に対して透明である限
りクロストークは発生する。また、層間絶縁層が絶縁膜
である場合には、絶縁膜上に形成された半導体層２，３
内に能動素子を形成するために素子特性の向上が困難で
ある。
発明が解決しようとする問題点
第５図に示すような従来の三次元光集積回路においては
、前述の通り層間絶縁層（受動層）を通る漏洩光による
クロストークが生じる。また、絶縁膜上に形成された半
導体層（能動層）中に能動素子を形成するために素子特
性の向上が困難である。
、前述の通り層間絶縁層（受動層）を通る漏洩光による
クロストークが生じる。また、絶縁膜上に形成された半
導体層（能動層）中に能動素子を形成するために素子特
性の向上が困難である。
本発明は上記従来の問題点を解決するためのもので、受
動層を通る漏洩光によるクロストークが生じないために
容易に集積度を向上させることが可能で、また受動層と
能動層が同一の格子定数を有する半導体層で構成されて
いるために能動層内に形成された能動素子の特性を向上
させることが可能な光集積回路の構造を提供しようとす
るものである。
動層を通る漏洩光によるクロストークが生じないために
容易に集積度を向上させることが可能で、また受動層と
能動層が同一の格子定数を有する半導体層で構成されて
いるために能動層内に形成された能動素子の特性を向上
させることが可能な光集積回路の構造を提供しようとす
るものである。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するために、電気的に駆動さ
れる能動素子を含む複数の能動層と、前記能動層と交互
に積層された前記能動層間を電気的に絶縁する受動層と
を有し、前記能動層内に形成された発光素子および受光
素子を用いて前記能動層間の信号伝達を前記受動層を透
過する信号光によって行い、前記受動層内の前記信号光
が透過すべき領域以外の領域が前記信号光に対して不透
明である構造で光集積回路を構成するものであり、能動
層および受動層がともに格子定数がほぼ等しい化合物半
導体よりなっていてもよい。
れる能動素子を含む複数の能動層と、前記能動層と交互
に積層された前記能動層間を電気的に絶縁する受動層と
を有し、前記能動層内に形成された発光素子および受光
素子を用いて前記能動層間の信号伝達を前記受動層を透
過する信号光によって行い、前記受動層内の前記信号光
が透過すべき領域以外の領域が前記信号光に対して不透
明である構造で光集積回路を構成するものであり、能動
層および受動層がともに格子定数がほぼ等しい化合物半
導体よりなっていてもよい。
作 用
本発明の光集積回路は、能動層間の信号伝達を発光素子
からの信号光を受動層を通して受光素子へ伝達すること
によって行う。この際、受動層内の信号光が透過すべき
領域以外の領域が信号光に対して不透明になるようにし
ておく。これにより、信号光が能動層と受動層の界面等
で散乱された場合にも、信号光が伝達されるべき方向以
外の方向へ散乱された光は受動層内で吸収される。この
結果、信号光が漏洩光として誤った受光素子に受光され
てクロストークを生じる可能性がなくなる。
からの信号光を受動層を通して受光素子へ伝達すること
によって行う。この際、受動層内の信号光が透過すべき
領域以外の領域が信号光に対して不透明になるようにし
ておく。これにより、信号光が能動層と受動層の界面等
で散乱された場合にも、信号光が伝達されるべき方向以
外の方向へ散乱された光は受動層内で吸収される。この
結果、信号光が漏洩光として誤った受光素子に受光され
てクロストークを生じる可能性がなくなる。
また、本発明の光集積回路を構成するに際し、受動層と
して半絶縁性の化合物半導体層を用いれば、能動層と受
動層を格子整合のとれた半導体で形成することができる
。この結果、受動層上の能動層の結晶性が向上し、能動
層内に形成される能動素子の特性が向上する。
して半絶縁性の化合物半導体層を用いれば、能動層と受
動層を格子整合のとれた半導体で形成することができる
。この結果、受動層上の能動層の結晶性が向上し、能動
層内に形成される能動素子の特性が向上する。
実施例
第１図は本発明の実施例の断面図である。同図において
、半絶縁性ＧａＡｓ基板１１上にＡ Ｉ Ｇ ａ Ａ
ｓ およびＧ ａ Ａ ｓよりなる能動層１２゜１３．
１４．受動層１５，１６．１７が積層されている。ここ
で受動層１６，１６．１７は光透過領域１９ａ、１９ｂ
を除き半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓによって構成されている
。一方、光透過領域１９ａ。
、半絶縁性ＧａＡｓ基板１１上にＡ Ｉ Ｇ ａ Ａ
ｓ およびＧ ａ Ａ ｓよりなる能動層１２゜１３．
１４．受動層１５，１６．１７が積層されている。ここ
で受動層１６，１６．１７は光透過領域１９ａ、１９ｂ
を除き半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓによって構成されている
。一方、光透過領域１９ａ。
１９ｂは半絶縁性Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ によって構
成されている。また、能動層１２，１３．１４内には発
光素子２０ａ、２０ｂおよび受光素子２１ａ、２１ｂが
形成されている。発光素子および受光素子の拡大図を第
２図、第３図に示す。第２図に示す発光素子はダブル・
ヘテロ構造発光ダイオードであり、ｐ型Ａ Ｉ Ｇ ａ
Ａ ｓ層２２、ｎ型ＧａＡｓ＋層２３、ｎ型ＡｌＧａ
Ａｓ層２４の積層構造となっている。第３図に示す受光
素子はシングル・ヘテロ構造ｐ−１−ｎホト・ダイオー
ドであり、ｎｍＧａＡｓ層２６、ｉ型Ｇ ａ Ａ ｓ層
２６、ｐ型Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｍ層２７の積層構造と
なっている。また、能動層１２ 、１３．１４内にはへ
テロ接合バイポーラ・トランジスタ等の能動素子が集積
化されている。本実施例においては、Ｇ ａ Ａ ｓ基
板１１、能動層１２，１３，１４、受動層１５，１６．
１７の格子定数が等しいので、受動層上に形成された能
動層１３．１４をエピタキシアル成長することができる
。この結果能動層として結晶性の優れた半導体層を得る
ことができるので、その中に集積化された能動素子の特
性が非常に良好になる。
成されている。また、能動層１２，１３．１４内には発
光素子２０ａ、２０ｂおよび受光素子２１ａ、２１ｂが
形成されている。発光素子および受光素子の拡大図を第
２図、第３図に示す。第２図に示す発光素子はダブル・
ヘテロ構造発光ダイオードであり、ｐ型Ａ Ｉ Ｇ ａ
Ａ ｓ層２２、ｎ型ＧａＡｓ＋層２３、ｎ型ＡｌＧａ
Ａｓ層２４の積層構造となっている。第３図に示す受光
素子はシングル・ヘテロ構造ｐ−１−ｎホト・ダイオー
ドであり、ｎｍＧａＡｓ層２６、ｉ型Ｇ ａ Ａ ｓ層
２６、ｐ型Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｍ層２７の積層構造と
なっている。また、能動層１２ 、１３．１４内にはへ
テロ接合バイポーラ・トランジスタ等の能動素子が集積
化されている。本実施例においては、Ｇ ａ Ａ ｓ基
板１１、能動層１２，１３，１４、受動層１５，１６．
１７の格子定数が等しいので、受動層上に形成された能
動層１３．１４をエピタキシアル成長することができる
。この結果能動層として結晶性の優れた半導体層を得る
ことができるので、その中に集積化された能動素子の特
性が非常に良好になる。
次に、本実施例の動作について説明する。各能動層内の
能動素子は電気的あるいは光学的に結合されて信号処理
を行う。ここで、異なる能動層間で信号伝達を行う場合
、例えば能動層１２から能動層１４へ信号伝達を行う場
合について考える。
能動素子は電気的あるいは光学的に結合されて信号処理
を行う。ここで、異なる能動層間で信号伝達を行う場合
、例えば能動層１２から能動層１４へ信号伝達を行う場
合について考える。
この時は、能動層１２内の発光素子２０ａを信号に応じ
て変調し、信号光２８ａを出力する。この信号光２８ａ
は光透過領域１９ａを通って能動層１４内の受光素子２
１ａに達する。この際光透過領域１９ａ以外の方向へ出
力された信号光および散乱された信号光は、受動層１５
．１６内のＧ ａ Ａ ｓ領域で吸収されるので、他の
受光素子２１ｂに達することはない。受光素子２１ｂへ
は発光素子２０ｂからの信号光２８ｂのみが入力される
ことになる。さらに、各能動層内の信号伝達を信号光に
よって行った場合にも、この信号光が他の能動層内の受
光素子によって受光されることはない。
て変調し、信号光２８ａを出力する。この信号光２８ａ
は光透過領域１９ａを通って能動層１４内の受光素子２
１ａに達する。この際光透過領域１９ａ以外の方向へ出
力された信号光および散乱された信号光は、受動層１５
．１６内のＧ ａ Ａ ｓ領域で吸収されるので、他の
受光素子２１ｂに達することはない。受光素子２１ｂへ
は発光素子２０ｂからの信号光２８ｂのみが入力される
ことになる。さらに、各能動層内の信号伝達を信号光に
よって行った場合にも、この信号光が他の能動層内の受
光素子によって受光されることはない。
以上述べてきた実施例においては、光透過領域１９ａ、
１９ｂは周囲のＧ ａ Ａ ｓ領域に比耳輻折率が低く
なるために、光導波路としては機能していない。この場
合も光透過領域の長さが短ければ光透過領域内の信号光
の減衰量はさほど大きくはならず問題はない。しかし、
光透過領域が長くなった場合には、光透過領域を第４図
に示すような光導波路構造とすることが望ましい。同図
に示す光透過領域はＡｌｏ、、Ｇａ０．９ＡＳコア２９
とＡ１０．３Ｇａｏ、７Ａｓクラツド３０によって構成
されている。このような構成とすることで信号光はコア
内に閉込められ、損失なく光透過領域内を伝搬すること
が可能となる。
１９ｂは周囲のＧ ａ Ａ ｓ領域に比耳輻折率が低く
なるために、光導波路としては機能していない。この場
合も光透過領域の長さが短ければ光透過領域内の信号光
の減衰量はさほど大きくはならず問題はない。しかし、
光透過領域が長くなった場合には、光透過領域を第４図
に示すような光導波路構造とすることが望ましい。同図
に示す光透過領域はＡｌｏ、、Ｇａ０．９ＡＳコア２９
とＡ１０．３Ｇａｏ、７Ａｓクラツド３０によって構成
されている。このような構成とすることで信号光はコア
内に閉込められ、損失なく光透過領域内を伝搬すること
が可能となる。
なお、以上の実施例の説明においては構成材料をＧ ａ
Ａ ｓ ／Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ系としてきたが、
本発明の構造を実現するための材料はこれに限定される
ものではなく、例えばＩｎＰ／ＩｎＧａＡ８Ｐ系のよう
な他の■−■族化合物半導体あるいはＩＩ−Ｍ族化合物
半導体等であってもよい。
Ａ ｓ ／Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ系としてきたが、
本発明の構造を実現するための材料はこれに限定される
ものではなく、例えばＩｎＰ／ＩｎＧａＡ８Ｐ系のよう
な他の■−■族化合物半導体あるいはＩＩ−Ｍ族化合物
半導体等であってもよい。
発明の効果
以上述べてきたように、本発明によれば異なる能動層間
の信号伝達を信号光によって行う際に漏洩光によるクロ
ストークを生じることなく、受動層と能動層が同一の格
子定数を有する半導体層で構成されているために能動層
内に形成された能動素子の特性を向上させることが可能
な三次元光集積回路を構成することができる。
の信号伝達を信号光によって行う際に漏洩光によるクロ
ストークを生じることなく、受動層と能動層が同一の格
子定数を有する半導体層で構成されているために能動層
内に形成された能動素子の特性を向上させることが可能
な三次元光集積回路を構成することができる。
第１図は本発明の一実施例における光集積回路の断面図
、第２図、第３図は本実施例中の発光素子および受光素
子をそれぞれ拡大して示す断面図、第４図は光透過領域
の他の構成例の断面図、第５図は従来の光集積回路の断
面図である。 １２．１３．１４・・団・能動層、１５，１６゜１７・
・・・・・受動層、２０ａ、２０ｂ・・・・・・発光素
子、２１ａ、２１ｂ・・・・・・受光素子。 代理人の氏名 弁理士 中尾 敏 男 ほか１名第１図 第２図 第４図 １間絶縁層
、第２図、第３図は本実施例中の発光素子および受光素
子をそれぞれ拡大して示す断面図、第４図は光透過領域
の他の構成例の断面図、第５図は従来の光集積回路の断
面図である。 １２．１３．１４・・団・能動層、１５，１６゜１７・
・・・・・受動層、２０ａ、２０ｂ・・・・・・発光素
子、２１ａ、２１ｂ・・・・・・受光素子。 代理人の氏名 弁理士 中尾 敏 男 ほか１名第１図 第２図 第４図 １間絶縁層
Claims (3)
- （１）電気的に駆動される能動素子を含む複数の能動層
と、前記能動層と交互に積層された前記能動層間を電気
的に絶縁する受動層とを有し、前記能動層内に形成され
た発光素子および受光素子を用いて前記能動層間の信号
伝達を前記受動層を透過する信号光によって行い、前記
受動層内の前記信号光が透過すべき領域以外の領域が前
記信号光に対して不透明であることを特徴とする光集積
回路。 - （２）能動層および受動層がともにほぼ格子定数の等し
い化合物半導体よりなることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の光集積回路。 - （３）受動層内の信号光が透過すべき領域が光導波路と
して機能する屈折率分布を有することを特徴とする特許
請求の範囲第１項又は第２項記載の光集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60096922A JPS61255047A (ja) | 1985-05-07 | 1985-05-07 | 光集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60096922A JPS61255047A (ja) | 1985-05-07 | 1985-05-07 | 光集積回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61255047A true JPS61255047A (ja) | 1986-11-12 |
| JPH0543190B2 JPH0543190B2 (ja) | 1993-06-30 |
Family
ID=14177846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60096922A Granted JPS61255047A (ja) | 1985-05-07 | 1985-05-07 | 光集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61255047A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5200631A (en) * | 1991-08-06 | 1993-04-06 | International Business Machines Corporation | High speed optical interconnect |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5892255A (ja) * | 1981-11-27 | 1983-06-01 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JPS5893267A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-02 | Toshiba Corp | 光結合集積回路 |
-
1985
- 1985-05-07 JP JP60096922A patent/JPS61255047A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5892255A (ja) * | 1981-11-27 | 1983-06-01 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JPS5893267A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-02 | Toshiba Corp | 光結合集積回路 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5200631A (en) * | 1991-08-06 | 1993-04-06 | International Business Machines Corporation | High speed optical interconnect |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0543190B2 (ja) | 1993-06-30 |
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