特開 2015-185598 光インターコネクション装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-185598(P2015-185598A)

(43)【公開日】2015年10月22日

(54)【発明の名称】光インターコネクション装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/48 20100101AFI20150925BHJP

   H01L 31/10 20060101ALI20150925BHJP

   H01L 31/12 20060101ALI20150925BHJP

   H01L 33/02 20100101ALI20150925BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/00 400

   H01L31/10 A

   H01L31/12 B

   H01L33/00 100

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-58840(P2014-58840)

(22)【出願日】2014年3月20日

(71)【出願人】

【識別番号】500171707

【氏名又は名称】株式会社ブイ・テクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】110000626

【氏名又は名称】特許業務法人 英知国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100118898

【弁理士】

【氏名又は名称】小橋 立昌

(72)【発明者】

【氏名】小川 吉司

(72)【発明者】

【氏名】金子 孝裕

【テーマコード（参考）】

5F049

5F089

5F141

5F142

5F241

5F889

【Ｆターム（参考）】

5F049MA02

5F049MB03

5F049NB01

5F049RA02

5F049RA07

5F049SE02

5F049SE05

5F049SS03

5F089AA01

5F089BB08

5F089BC02

5F089BC07

5F141AA35

5F141CA12

5F141CA33

5F141CA71

5F141CA74

5F141CA88

5F141CA93

5F141CA98

5F141CB32

5F141CB36

5F141FF14

5F142AA54

5F142BA32

5F142CA01

5F142CB11

5F142CD01

5F142DB12

5F142DB20

5F142DB22

5F142DB24

5F142FA31

5F142GA08

5F241AA35

5F241CA12

5F241CA33

5F241CA71

5F241CA74

5F241CA88

5F241CA93

5F241CA98

5F241CB32

5F241CB36

5F241FF14

5F889AA01

5F889BB08

5F889BC02

5F889BC07

(57)【要約】

【課題】個々の基板の形成にコストと時間を要すること無く、光信号の送受信を行う基板相互の位置合わせを簡易に行うことができる基板間の光インターコネクションを実現すること。
【解決手段】光インターコネクション装置１における複数の基板１０は、個々の基板１０における発光素子１１と受光素子１２の配置パターンが共通しており、光信号の送受信を行う２つの基板１０は、一つの基板１０の配置パターンの方向が他の基板１０の配置パターンの方向に対して設定角度回転しており、一つの基板１０に設けた発光素子１１の光軸上に他の基板１０の受光素子１２が配置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の基板を積層配置して基板間で光信号の送受信を行う光インターコネクション装置であって、
複数の基板は、個々の基板における発光素子と受光素子の配置パターンが共通しており、
光信号の送受信を行う２つの基板は、一つの基板の前記配置パターンの方向が他の基板の前記配置パターンの方向に対して設定角度回転しており、一つの基板に設けた発光素子の光軸上に他の基板の受光素子が配置されていることを特徴とする光インターコネクション装置。

【請求項2】

前記配置パターンは、発光素子の位置を基板上の一点に対して設定角度回転した位置が受光素子の位置になることを特徴とする請求項１記載の光インターコネクション装置。

【請求項3】

前記基板の平面形状が前記一点を中心とした前記設定角度の回転に対して不変であることを特徴とする請求項２に記載された光インターコネクション装置。

【請求項4】

前記発光素子が基板の一面側から空間に光を出射する第１の発光素子であり、前記受光素子が基板の他面側から基板内に入射した光を基板の一面側で受光する第１の受光素子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光インターコネクション装置。

【請求項5】

前記発光素子が基板の一面側から基板内に出射した光を基板の他面側から空間に出射する第２の発光素子であり、前記受光素子が空間から基板の他面側に入射した光を基板の一面側で受光する第２の受光素子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光インターコネクション装置。

【請求項6】

複数の基板を積層配置して基板間で光信号の送受信を行う光インターコネクション装置であって、
複数の基板は、個々の基板における発光素子と受光素子の配置パターンが共通しており、
各基板は、
基板の一面側から空間に光を出射する第１の発光素子と、
基板の他面側から基板内に入射した光を基板の一面側で受光する第１の受光素子と、
基板の一面側から基板内に出射した光を基板の他面側から空間に出射する第２の発光素子と、
空間から基板の他面側に入射した光を基板の一面側で受光する第２の受光素子を備え、
前記配置パターンは、
前記第１の発光素子の位置を基板上の一点に対して設定角度回転した位置が前記第１の受光素子の位置になり、
前記第２の発光素子の位置を基板上の一点に対して設定角度回転した位置が前記第２の受光素子の位置になり、
光信号の送受信を行う２つの基板は、一つの基板の前記配置パターンの方向が他の基板の前記配置パターンの方向に対して設定角度回転していることを特徴とする光インターコネクション装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板間の光インターコネクションを実現することができる光インターコネクション装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

チップ間或いはボード間といった基板間の光インターコネクションは、積層された基板間の空間を利用した光伝送によって実現される。従来、このような光インターコネクションを実現するための装置は、光信号を他の基板に送信する発光素子と他の基板からの光信号を受信する受光素子を一つの基板が備えており、このような基板を複数積層して、一つの基板に設けられた発光素子に対して対向するように他の基板の受光素子を配置して光信号の空間的な伝送を行っている（例えば下記特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００−２７７７９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

基板間の光インターコネクションを実現する従来の装置は、光信号の送受信を行う２つの基板は、一つの基板の発光素子上に他の基板の受光素子を配置する必要があるので、それぞれの基板における発光素子と受光素子の配置パターンは個別のパターンを有しており、積層された基板間で光信号の送受信を行うには複数種類の基板を組み合わせることが必要であった。そのため、各基板における発光素子と受光素子の配列を個別にパターン設計する必要があった。また、光信号を送受信する２つの基板間では、一つの基板の発光素子の位置と他の基板の受光素子の位置を高い精度で位置合わせすることが必要になるが、異なる基板に配置されている発光素子と受光素子の位置を高い精度で位置合わせすることは製造上非常に困難であった。このような理由で、光インターコネクションを実現するには、個々の基板の形成に多大なコストと時間を要する問題があった。

【0005】

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、個々の基板の形成にコストと時間を要すること無く、光信号の送受信を行う基板相互の位置合わせを簡易に行うことができる、基板間の光インターコネクションを実現すること、等が本発明の目的である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

このような目的を達成するために、本発明による光インターコネクション装置は、明細書に記載された幾つかの発明のうち以下の構成を具備するものである。

【0007】

複数の基板を積層配置して基板間で光信号の送受信を行う光インターコネクション装置であって、複数の基板は、個々の基板における発光素子と受光素子の配置パターンが共通しており、光信号の送受信を行う２つの基板は、一つの基板の前記配置パターンの方向が他の基板の前記配置パターンの方向に対して設定角度回転しており、一つの基板に設けた発光素子の光軸上に他の基板の受光素子が配置されていることを特徴とする光インターコネクション装置。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係る光インターコネクション装置の基本構成を示した説明図である。

【図2】本発明の実施形態に係る光インターコネクション装置の基板に形成される発光素子，受光素子の形態例を示した説明図である。

【図3】本発明の実施形態に係る光インターコネクション装置の基板に形成される発光素子，受光素子の配置パターン例を示した説明図である。

【図4】本発明の実施形態に係る光インターコネクション装置の基板に形成される発光素子，受光素子の配置パターンの他の例を示した説明図である。（ａ）は、基板の平面形状が矩形（正方形）の例であり、（ｂ）は、基板の平面形状が矩形（長方形）の例であり、（ｃ）は、ある形態の発光素子や受光素子の領域内に別の形態の発光素子や受光素子を形成した例である。

【図5】本発明の実施形態に係る光インターコネクション装置における基板の実装構造例を示した説明図である。（ａ）が単体の実装例であり、（ｂ）が多段に積層した状態の実装例である。

【図6】本発明の実施形態に係る光インターコネクション装置における給電構造を示した説明図である。（ａ）がスルーホールを用いる構造、（ｂ）が個別にワイヤ接続する構造を示している。

【図7】本発明の実施形態に係る光インターコネクション装置における発光素子又は受光素子の具体例を示した説明図である。（ａ）が第１の発光素子Ａ，第２の受光素子Ｃを示しており、（ｂ）が第１の受光素子Ｂ，第２の発光素子Ｄを示している。

【図8】本発明の実施形態に係る光インターコネクション装置の発光素子又は受光素子を形成する具体的な方法を示した説明図である。（ａ）〜（ｄ）は各工程を示している。

【図9】本発明の実施形態に係る光インターコネクション装置の具体的な構成例を示した説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係る光インターコネクション装置の基本構成を示している。光インターコネクション装置１は、チップやボードなどの基板１０（１０ａ〜１０ｄ）を複数積層配置して、基板１０間で光信号の送受信を行う装置である。

【0010】

ここで、複数の基板１０（１０ａ〜１０ｄ）は、個々の基板１０における発光素子１１と受光素子１２の配置パターンが共通（例えば一致）している。ここでいう配置パターンは、一つの基板１０上に配置された発光素子１１と受光素子１２の平面的な位置関係の態様を示している。ここでは、発光素子１１，受光素子１２の数は単数であっても複数であってもよいが、発光素子１１と受光素子１２は対で存在するものとする。

【0011】

そして、光信号の送受信を行う２つの基板１０（例えば、基板１０ａと基板１０ｂ）は、一つの基板１０ａの配置パターンの方向Ｓａが他の基板１０ｂの配置パターンの方向Ｓｂに対して設定角度θ回転しており、一つの基板１０ａに設けた発光素子１１の光軸上に他の基板１０ｂの受光素子１２が配置されている。ここでは、複数の基板１０ａ〜１０ｄは、その一面が平行になるように積層されており、前述した「回転」は、基板１０の一面に垂直な軸周りの回転である。

【0012】

図示の例では、基板１０ａと基板１０ｂの間だけでなく、基板１０ｂと基板１０ｃ間、基板１０ｃと基板１０ｄ間でも光信号の送受信を行っており、基板１０ｂの配置パターンの方向Ｓｂが基板１０ｃの配置パターンのＳｃの方向に対して設定角度θ回転しており、基板１０ｃの配置パターンの方向Ｓｃが基板１０ｄの配置パターンのＳｄの方向に対して設定角度θ回転している。ここでの「回転」は、各基板１０の一面に垂直な軸周りの同軸回転である。

【0013】

このような光インターコネクション装置１は、各基板１０において発光素子１１と受光素子１２の配置パターンが共通しているので、同工程の繰り返しで発光素子１１と受光素子１２が配置された基板１０を複数個形成することができる。これによって、発光素子１１と受光素子１２が配置された複数の基板１０を低コスト且つ短時間に形成することが可能になる。また、複数の基板１０間での発光素子１１と受光素子１２の位置関係を精度良く合わせることが可能になるので、クロストークを抑えた基板間の光インターコネクションを実現することができる。また、複数の基板１０を積層配置する際には、各基板１０を設定角度回転させる一方向の調整で済むので、装置組み立て時の調整作業を簡略化することができる。

【0014】

ここで、個々の基板１０においては、発光素子１１と受光素子１２の配置パターンは、発光素子１１の位置を基板１０上の一点Ｏｓに対して設定角度θ回転した位置が受光素子１２の位置になっている。個々の基板１０の平面形状はどのような形状であっても良い。複数の基板１０の平面形状が同一であり、その平面形状が一点Ｏｓを中心とした設定角度θの回転に対して不変である場合には、各基板１０を同一形状の枠体で支持することができるので基板１０の支持や位置合わせが容易になる。特に、基板１０の平面形状を一点Ｏｓ中心のｎ多角形（ｎは３以上の整数）にして、前述した設定角度θを３６０°／ｎに設定することで、複数の基板１０を同一多角形の枠体で支持しながら、簡易に各基板１０の配置パターン方向を位置決めすることが可能になる。

【0015】

図２は、基板１０に形成される発光素子，受光素子の形態例を示している。図に示すように、基板１０に配置する発光素子１１と受光素子１２は以下の４形態にすることができる。第１の発光素子Ａは、基板１０の一面側から空間に光を出射する形態である。第１の受光素子Ｂは、基板１０の他面側から基板１０内に入射した光を基板１０の一面側で受光する形態である。第２の発光素子Ｄは、基板１０の一面側から基板１０内に出射した光を基板１０の他面側から空間に出射する形態である。第２の受光素子Ｃは、基板１０の他面側から基板１０内に入射した光を基板１０の一面側で受光する形態である。

【0016】

図示の例では、発光素子１１は発光部１１ａと遮光部１１ｂを備えており、受光素子１２は受光部１２ａと遮光部１２ｂを備えている。第１の発光素子Ａは、基板１０の一面側に発光部１１ａを備え、発光部１１ａの背面側に遮光部１１ｂを備えている。第１の受光素子Ｂは、基板１０の一面側に受光部１２ａを備え、基板１０の一面側の表面に遮光部１２ｂを備えている。第２の発光素子Ｄは、基板１０の一面側に発光部１１ａを備え、基板１０の一面側の表面に遮光部１１ｂを備えている。第２の受光素子Ｃは、基板１０の一面側に受光部１２ａを備え、受光部１２ａの背面側に遮光部１２ｂを備えている。このような遮光部１１ｂ，１２ｂを設けることで、ノイズとなる光の発光や受光を抑止することができる。

【0017】

このような発光素子１１と受光素子１２の形態では、光信号の送受信を行う２つの基板間では第１の発光素子Ａと第１の受光素子Ｂが対になり、第２の発光素子Ｄと第２の受光素子Ｃが対になる。このように、発光素子１１と受光素子１２の全ての形態を基板１０の一面側に形成することができれば、基板１０に対して発光素子１１と受光素子１２を配置する工程を簡略化することが可能になる。この際、基板１０の他面側には個々の発光素子１１，受光素子１２に対応してレンズ（マイクロレンズ）１３を設けることができる。なお、このような形態の発光素子１１と受光素子１２を得るには基板１０は光透過性であることが必要になる。基板１０を透過させる光を赤外光とし、基板１０として赤外光を透過可能な半導体基板（Ｓｉなど）を用いることで、このような発光素子１１と受光素子１２を形成することができる。

【0018】

図３は、基板１０に形成される発光素子１１と受光素子１２の配置パターン例を示している。図示の例では、前述した第１の発光素子Ａ，第１の受光素子Ｂ，第２の受光素子Ｃ，第２の発光素子Ｄの４形態を基板１０に配置している。この配置パターンは、第１の発光素子Ａの位置を基板１０上の一点Ｏｓに対して設定角度θ回転した位置が第１の受光素子Ｂの位置になり、第２の受光素子Ｃの位置を基板１０上の一点Ｏｓに対して設定角度θ回転した位置が第２の発光素子Ｄの位置になる。

【0019】

光インターコネクション装置１を得るには、基板１０を一点Ｏｓが同軸上になるように２つ積層して、一つの基板１０の配置パターンの方向Ｓが他の基板１０の配置パターンの方向Ｓ’に対して設定角度θ回転しているように位置決めする。これによって、一つの基板１０における第１の発光素子Ａの位置と他の基板１０における第１の受光素子Ｂの位置が平面的に重なり、第２の受光素子Ｃと第２の発光素子Ｄの位置が平面的に重なることになり、第１の発光素子Ａと第１の受光素子Ｂとの間で光信号の送受信が可能になり、第２の受光素子Ｃと第２の発光素子Ｄとの間で光信号の送受信が可能になる。このように一つの基板１０に第１の発光素子Ａ，第１の受光素子Ｂ，第２の受光素子Ｃ，第２の発光素子Ｄの４形態の発光素子１１と受光素子１２を配置することで、２つの基板１０間で光信号の双方向送受信が可能になる。

【0020】

図４は、基板１０に形成される発光素子１１と受光素子１２の配置パターンの他の例を示している。（ａ）に示す例は、基板１０の平面形状が矩形（正方形）であり、基板１０上の一点Ｏｓから等距離の位置であって９０°の角度毎に離れた位置に、第１の発光素子Ａ，第１の受光素子Ｂ，第２の受光素子Ｃ，第２の発光素子Ｄがそれぞれ配置されている。この例では、光信号の送受信を行う２つの基板１０を一点Ｏｓが重なるように積層配置して、一つの基板１０の配置パターンの方向が他の基板１０の配置パターンの方向に対して９０°回転しているように位置決めすることで、一つの基板１０における第１の発光素子Ａと他の基板１０における第１の受光素子Ｂの間で光信号の送受信が可能になり、一つの基板における第２の受光素子Ｃと他の基板における第２の発光素子Ｄの間で光信号の送受信が可能になる。

【0021】

（ａ）においては、複数基板１０を積層配置する際に各基板１０間の電気的な接続を行う電極構造が示されている。図示の例では、基板１０の一面側には電源パッド１４ａ，１４ｂが配置され、基板１０の他面側には電源バンプ１５ａ，１５ｂが配置されている。それぞれの基板１０における配置パターン方向が９０°回転するように２つの基板１０を回転させて積層配置すると、一つの基板１０における電源パッド１４ａと他の基板１０における電源バンプ１５ａが接続され、一つの基板１０における電源パッド１４ｂと他の基板における電源バンプ１５ｂが接続されて、それぞれの接続が＋電源と−電源に接続される。ここで、電源パッド１４ａ，１４ｂは基板１０の一面側に設置される発光素子１１，受光素子１２と基板１０の一面上に形成された配線パターンを経由して接続されており、電源バンプ１５ａ，１５ｂはスルーホールなど基板１０を貫通する配線を経由して、基板１０の一面側に設置されている発光素子１１，受光素子１２と接続されている。なお、（＋の）電源パッド１４ａと（＋の）電源バンプ１５ａの位置関係は、第１の発光素子Ａと第１の受光素子Ｂの位置関係と同じであり、（−の）電源パッド１４ｂと（−の）電源バンプ１５ｂの位置関係は第２の受光素子Ｃと第２の発光素子Ｄの位置関係と同じであれば、接続関係が成立する（ここでの＋と−は逆でも可）。

【0022】

（ｂ）に示す例は、基板１０の平面形状が矩形（長方形）であり、基板１０上の一点Ｏｓから等距離の位置であって１８０°の角度毎に離れた位置に、第１の発光素子Ａと第１の受光素子Ｂの対、第２の受光素子Ｃと第２の発光素子Ｄの対がそれぞれ複数対配置されている。一つの対では一点Ｏｓから発光素子１１までの距離と一点Ｏｓから受光素子１２までの距離は等しい距離になっているが、異なる対では、一点Ｏｓから発光素子１１，受光素子１２までの距離を様々に設定することができる。

【0023】

この例では、光信号の送受信を行う２つの基板１０を一点Ｏｓが重なるように積層配置して、一つの基板１０の配置パターンの方向が他の基板１０の配置パターンの方向に対して１８０°回転しているように位置決めすることで、一つの基板１０における第１の発光素子Ａと他の基板１０における第１の受光素子Ｂの間で光信号の送受信が可能になり、一つの基板１０における第２の受光素子Ｃと他の基板１０における第２の発光素子Ｄの間で光信号の送受信が可能になる。

【0024】

（ｃ）の例は、基本的には（ａ）の例と同様に、一つの基板１０の配置パターンの方向が他の基板１０の配置パターンの方向に対して９０°回転しているように位置決めすることで、一つの基板１０における第１の発光素子Ａと他の基板１０における第１の受光素子Ｂの間で光信号の送受信が可能になり、一つの基板における第２の受光素子Ｃと他の基板における第２の発光素子Ｄの間で光信号の送受信が可能になる。この例では、第１発光素子Ａの領域内に第１の受光素子Ｂが配置され、第２の発光素子Ｄの領域内に第１の発光素子Ａが配置され、第２の受光素子Ｃの領域内に第２の発光素子Ｄが配置され、第１の受光素子Ｂの領域内に第２の受光素子Ｃが配置されている。このようにある形態の発光素子１１や受光素子１２の領域内に別の形態の発光素子１１や受光素子１２を形成したものであってもよい。

【0025】

図５は、基板１０の実装構造例を示した説明図である。（ａ）が単体の実装例であり、（ｂ）が多段に積層した状態の実装例である。基板１０はスペーサなどを介在させて所定間隔で直接積層配置することができるが、（ａ）に示す基板パッケージ１００と間隔保持部材１０１を用いて基板１０を積層配置することができる。基板パッケージ１００は、光信号（赤外線など）を透過させる光透過窓部１００ａと基板１０の発光素子１１，受光素子１２を駆動する給電を行うための外部配線１００ｂを備えている。間隔保持部材１０１は間隔保持のための脚部１０１ａと光信号（赤外線など）を透過させる光透過窓部１０１ｂを備えている。基板１０は、基板パッケージ１００の光透過窓部１００ａ上に支持され、基板１０の一面側に設けられる配線パターンと外部配線１００ｂが接続される。

【0026】

そして、基板１０を積層配置するには、一つの基板パッケージ１００上に間隔保持部材１０１を載せ、この間隔保持部材１０１上に他の基板パッケージ１００を載せる。これを繰り返すことで設定間隔を空けて基板１０を多層に積層配置することができる。また、最下層の基板パッケージ１００の光透過窓部１００ａを覆うようにフィルム状の赤外線透過フィルタ１０２を取り付け、最上層の間隔保持部材１０１の光透過窓部１０１ｂを覆うようにフィルム状の赤外線透過フィルタ１０３を取り付けることで、迷光の入射で発生するノイズを防ぐことができる。このような基板パッケージ１００を用いると、基板１０のハンドリングが容易になる、配線の引き回しの自由度が増える、基板１０に設けるスルーホールが不要となるなどの有利な点が得られる。

【0027】

図６は、各基板又は基板パッケージへの給電構造を示した説明図である。（ａ）に示した例は、実装基板２００上に基板１０（又は基板パッケージ１００）を積層して、バンプ２１０とスルーホール２２０を経由して、各基板１０（又は基板パッケージ１００）相互間の接続を行い、最上層の基板１０（又は基板パッケージ１００）上の電極と実装基板２００上の電極とをワイヤ２０１で接続したものである。この例では、最上層（又は最下層）の基板１０（又は基板パッケージ１００）から中間の基板１０（又は基板パッケージ１００）を経由して最下層（又は最上層）の基板１０（又は基板パッケージ１００）に電気供給がなされる。（ｂ）に示した例は、実装基板２００と各基板１０（又は基板パッケージ１００）を個別にワイヤ２０１で接続している。各基板（又は基板パッケージ１００）においては前述した設定角度θが９０°であり、各基板１０は発光素子１１と受光素子１２の配置パターン方向がそれぞれ９０°回転した状態になっている。

【0028】

図７は、本発明の実施形態に係る光インターコネクション装置における発光素子又は受光素子の具体例を示した説明図である。（ａ）が第１の発光素子Ａ，第２の受光素子Ｃを示しており、（ｂ）が第１の受光素子Ｂ，第２の発光素子Ｄを示している。

【0029】

発光素子１１又は受光素子１２は、基板（半導体基板）１０にｐｎ接合部１０ｐｎを囲む絶縁性の素子分離層２０を備え、基板１０の一面側において、素子分離層２０の内側にｐ層電極とｎ層電極の一方になる第１電極２１を配置すると共に、素子分離層２０の外側にｐ層電極とｎ層電極の他方になる第２電極２２を配置している。

【0030】

（ａ）に示した第１の発光素子Ａ，第２の受光素子Ｃにおいては、第１電極２１は光透過性のｐ層電極２１ｐであり、第２電極２２は金属製のｎ層電極２２ｎであって、素子分離層２０の外周部に第２電極２２に接続されるｎ＋拡散層２３を備えている。第１電極２１と第２電極２２にはそれぞれ引き出し配線２１ａ，２２ａが接続されており、この引き出し配線２１ａ，２２ａを含めて第１電極２１と第２電極２２間の電気的な絶縁を確保するために、第１層間絶縁膜２４と第２層間絶縁膜２５が積層配置されている。このような構成を備える発光素子１１又は受光素子１２は、第１電極２１上に発光部又は受光部が形成され、発光部又は受光部における基板１０の他面側に遮光層３０が形成されている。これによって、光透過性の第１電極２１を経由した発光又は受光が可能になる。

【0031】

（ｂ）に示した第１の受光素子Ｂ，第２の発光素子Ｄにおいては、第１電極２１が光反射性の金属電極になり、基板１０の他面側が光透過部１０Ｓになる。これによって、基板１０における光透過部１０Ｓを経由した発光又は受光が可能になる。ここで、（ａ），（ｂ）のいずれにおいても、第１電極２１から第２電極２２に向かう電流の流れは、ｐｎ接合部１０ｐｎを囲む素子分離層２０の外周部に形成されるｎ＋拡散層２３に沿った流路が形成されるので、発光部又は受光部内で比較的均一な発光又は受光特性を得ることができる。

【0032】

図８は、本発明の実施形態に係る光インターコネクション装置の発光素子又は受光素子を形成する具体的な方法を示した説明図である。ここでは、図７（ａ）に示した発光・受光素子を例に説明する。

【0033】

先ず、（ａ）に示すように、基板（Ｓｉ半導体基板）１０を加工して素子分離層２０を形成するための溝部２０ｅを形成する。この溝部２０ｅは例えば異方性エッチングなどによって形成することができ、発光部又は受光部を囲むように形成される。溝部２０ｅの形成後には、ｎ＋拡散層２３をｎ型不純物のイオン注入などによって形成する。ｎ＋拡散層２３は、溝部２０ｅの底部及び外側にチャネル拡散層２３ａを形成し、更に半導体基板１０の表面に第２電極２２との接続を取るためのコンタクト拡散層２３ｂを形成する。

【0034】

次に、（ｂ）に示すように、溝部２０ｅに酸化膜などの絶縁膜を埋め込んで素子分離層２０を形成する。そして、（ｃ）に示すように、第１層間絶縁膜２４を形成し、ｎ＋拡散層２３へのコンタクト開口を形成した後、第２電極２２のパターンを形成する。その後、第２層間絶縁膜２５を形成して、発光部又は受光部となる素子分離層２０の内側を開口し、１３族元素、例えば、Ｂ（ボロン），Ａｌ（アルミニウム），Ｇａ（ガリウム）から選択される不純物を注入して素子分離層２０の内側にｐｎ接合部１０ｐｎを形成する。

【0035】

その後、基板１０上にＩＴＯなどの透明導電膜を成膜してパターニングすることで第１電極２１を形成し、更にその他の回路構成を形成する。そして、第１電極２１と第２電極２２間に順方向電圧Ｖａを印加してｐｎ接合部１０ｐｎに電流を流し、その電流によるジュール熱でのアニール処理で半導体基板１０に注入した１３族元素、例えば、Ｂ（ボロン），Ａｌ（アルミニウム），Ｇａ（ガリウム）から選択される不純物を拡散させる過程で、透明導電膜である第１電極２１側からｐｎ接合部１０ｐｎに特定波長λの光を照射し、このようなアニール過程での光照射によってｐｎ接合部１０ｐｎ近傍にドレスト光子を発生させる。このようにドレスト光子が発生したｐｎ接合部１０ｐｎは、ｐｎ接合部１０ｐｎに順方向電圧を印加すると、アニール処理過程で照射した光の波長λと同等の波長の光を放出する。また、ｐｎ接合部１０ｐｎは波長λの光にピーク感度を有する受光部として機能する。

【0036】

図７（ｂ）に示した受光・発光素子を形成するには、基板１０上に金属電極膜を成膜してパターニングすることで第１電極２１を形成し、第１電極２１と第２電極２２間に順方向電圧Ｖａを印加してｐｎ接合部１０ｐｎに電流を流し、その電流によるジュール熱でのアニール処理で半導体基板１０に注入した１３族元素、例えば、Ｂ（ボロン），Ａｌ（アルミニウム），Ｇａ（ガリウム）から選択される不純物を拡散させる過程で、光透過部１０Ｓ側からｐｎ接合部１０ｐｎに特定波長λの光を照射し、このようなアニール過程での光照射によってｐｎ接合部１０ｐｎ近傍にドレスト光子を発生させる。

【0037】

ここで、異なる基板１０間で光信号の送受信を行う一対の発光素子１１と受光素子１２をそれぞれ形成する際には、前述したアニール処理過程で照射する光の波長を同じ波長にする。これによって、アニール処理で照射される光の波長によって発光素子１１の発光波長と受光素子１２の受光波長が特定されることになる。ここで特定される光の波長は、基板１０を透過することができる光の波長であり、基板１０がＳｉ半導体基板の場合には近赤外以上の長波長光が選択される。

【0038】

図９は、本発明の実施形態に係る光インターコネクション装置の具体的な構成例を示している。光インターコネクション装置１は、複数の基板１０（１０−１，１０−２，１０−３）間で光信号の送受信を行っており、具体的には、基板１０−１と基板１０−２間で双方向に光信号の送受信を行い、基板１０−２と基板１０−３間で双方向に光信号の送受信を行っている。

【0039】

この例では、発光素子１１が集合した発光素子アレイ領域５０と受光素子が集合した受光素子アレイ領域６０が矩形状の各基板１０における四辺に沿って配置されており、基板１０の中央部に駆動部７０が配置され、駆動部７０と発光・受光素子アレイ領域５０，６０間に配線パターンが形成されている。発光素子アレイ領域５０には、各発光素子が第１の発光素子Ａであるものと、各発光素子が第２の発光素子Ｄであるものが別領域に配置されており、受光素子アレイ領域６０には、各受光素子が第１の受光素子Ｂであるものと、各受光素子が第２の受光素子Ｃであるものが別領域に配置されている。

【0040】

そして、各基板１０においては、第１の発光素子Ａの発光素子アレイ領域５０（Ａ）を基板１０の中心に対して９０°回転した位置に第１の受光素子Ｂの受光素子アレイ領域６０（Ｂ）が配置され、第１の受光素子Ｂの受光素子アレイ領域６０（Ｂ）を基板１０の中心に対して９０°回転した位置に第２の受光素子Ｃの受光素子アレイ領域６０（Ｃ）が配置され、第２の受光素子Ｃの受光素子アレイ領域６０（Ｃ）を基板１０の中心に対して９０°回転した位置に第２の発光素子Ｄの発光素子アレイ領域５０（Ｄ）が配置されている。

【0041】

第１の受光素子Ｂの受光素子アレイ領域６０（Ｂ）と第２の発光素子Ｄの発光素子アレイ領域５０（Ｄ）には、基板１０の一面側に遮光膜８０が配置されており、第１の発光素子Ａの発光素子アレイ領域５０（Ａ）と第２の受光素子Ｃの受光素子アレイ領域６０（Ｃ）には、基板１０の他面側に遮光膜（図示省略）が配置されている。ここでの遮光膜８０としてはチタンブラックなどの金属膜を採用することができる。

【0042】

また、基板１０−１における発光・受光素子アレイ領域の配置パターンの方向を９０°回転したものが基板１０−２における発光・受光素子アレイ領域の配置パターンになっており、基板１０−２における発光・受光素子アレイ領域の配置パターンを９０°回転したものが基板１０−３の発光・受光素子アレイ領域の配置パターンになっている。

【0043】

このような光インターコネクション装置１によると、発光・受光素子アレイ領域の配置パターン自体は、全ての基板１０（１０−１，１０−２，１０−３）で共通しており、同工程の繰り返しで発光・受光素子アレイ領域を全ての基板１０に簡易に形成することができる。そして、共通した配置パターンを有する基板における配置パターンの方向を基板１０の中心周りに９０°回転させて積層配置するだけで、異なる基板１０間の発光素子と受光素子の位置決めを行うことができ、対面する基板１０間で光信号の双方向送受信を行うことができる。

【0044】

このように本発明の実施形態に係る光インターコネクション装置１は、個々の基板１０の形成にコストと時間を要すること無く、また光信号の送受信を行う基板１０相互の位置合わせを簡易に行うことができるものであり、クロストークを抑えた光インターコネクションを簡易に実現することが可能になる。

【0045】

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0046】

１：光インターコネクション装置，１０：基板，１０ｐｎ：ｐｎ接合部，
１１：発光素子，１１ａ：発光部，１１ｂ：遮光部，
１２：受光素子，１２ａ：受光部，１２ｂ：遮光部，
１３：レンズ（マイクロレンズ），
１４ａ，１４ｂ：電源パッド，１５ａ，１５ｂ：電源バンプ，
２０：素子分離層，２０ｅ：溝部，
２１：第１電極，２２：第２電極，２１ａ，２２ａ：引き出し配線，
２３：ｎ＋拡散層，２３ａ：チャネル拡散層，２３ｂ：コンタクト拡散層，
２４：第１層間絶縁膜，２５：第２層間絶縁膜，
５０：発光素子アレイ領域，６０：受光素子アレイ領域，
７０：駆動部，８０：遮光膜，
１００：基板パッケージ，１００ａ：光透過窓部，１００ｂ：外部配線，
１０１：間隔保持部材，１０１ａ：脚部，１０１ｂ：光透過窓部，
１０２，１０３：赤外線透過フィルタ，
２００：実装基板，２０１：ワイヤ，
２１０：バンプ，２２０：スルーホール，
Ａ：第１の発光素子，Ｂ：第１の受光素子，
Ｃ：第２の受光素子，Ｄ：第２の発光素子，
Ｏｓ：一点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】