(57)【要約】【課題】小型化と高機能化とを図ることが可能な半導体装置を提供すること。【解決手段】入力信号によって発光する発光素子と、上記発光素子からの光を受光することにより信号を出力するための起電力を生じる受光素子２と、を備える半導体装置Ａ１であって、上記発光素子としての有機ＥＬ素子３が形成された発光側基板１Ｂと、受光素子２が形成された受光側基板１Ａと、を備えており、有機ＥＬ素子３と受光素子２とが互いに正対するように、発光側基板１Ｂと上記受光側基板１Ａとが透明絶縁膜４を介して対向しており、発光側基板１Ｂおよび受光側基板１Ａには、集積回路が形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号によって発光する発光素子と、
上記発光素子からの光を受光することにより信号を出力するための起電力を生じる受光素子と、
を備える半導体装置であって、
上記発光素子としてのエレクトロルミネセンス素子が形成された発光側基板と、
上記受光素子が形成された受光側基板と、を備えており、
上記発光素子と上記受光素子とが互いに正対するように、上記発光側基板と上記受光側基板とが透明絶縁膜を介して対向しており、
上記発光側基板および上記受光側基板の少なくとも一方には、集積回路が形成されていることを特徴とする、半導体装置。
【請求項２】
上記発光側基板および上記受光側基板は、Ｓｉからなり、
上記発光側基板および上記受光側基板には、それぞれ集積回路が形成されている、請求項１に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば電子機器および通信機器の入出力手段、センサの信号絶縁、スイッチング電源などに用いられる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より入力信号によって発光する発光手段と、この発光手段からの光を受けると出力信号を発する受光手段とを備える半導体装置が、たとえば電子機器および通信機器の入出力手段、センサの信号絶縁、スイッチング電源などに用いられている。図６は、このような半導体装置に属するフォトカプラの一例を示している。同図に示されたフォトカプラＸは、リードフレーム９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃ、ＬＥＤ素子９２、受光素子９３、ＩＣチップ９４、透明絶縁樹脂９５、および樹脂パッケージ９６を備えている。ＬＥＤ素子９２は、リードフレーム９１Ａに搭載されており、入力側の発光手段として用いられる。受光素子９３は、リードフレーム９１Ｂに搭載されており、出力側の受光手段として用いられる。ＩＣチップ９４は、リードフレーム９１Ｃに搭載されており、たとえば受光素子９３の起電力に応じて出力信号を生成する。透明絶縁樹脂９５は、ＬＥＤ素子９２と受光素子９３との間に介在しており、ＬＥＤ素子９２からの光を透過させる絶縁性の樹脂からなる。樹脂パッケージ９６は、不透明な樹脂からなり、ＬＥＤ素子９２および受光素子９３の保護や、フォトカプラＸ外からの光の遮蔽のために備えられている。フォトカプラＸによれば、たとえば、互いに電圧が異なる回路どうしの信号授受を行うことができる。また、機械的な動作部分を備えないため、機械式のリレーに比べて長寿命であるという利点を有する。
【０００３】
しかしながら、フォトカプラＸを製造する際には、ＬＥＤ素子９２からの光を受光素子９３によって適切に受光できるように、リードフレーム９１Ａとリードフレーム９１Ｂとを位置合わせしなければならない。また、ＬＥＤ素子９２や受光素子９３を駆動制御するためのＩＣチップ９４を、ＬＥＤ素子９２や受光素子９３とは別体としてリードフレーム９１Ｃに設ける必要がある。フォトカプラＸに、たとえば通信制御などの付加的な機能を追加するには、樹脂パッケージ９６内に新たなＩＣチップをさらに収容しなければならない。このように、従来技術によっては、フォトカプラＸを小型としつつ高機能化を図ることが困難であった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３３２１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、小型化と高機能化とを図ることが可能な半導体装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によって提供される半導体装置は、入力信号によって発光する発光素子と、上記発光素子からの光を受光することにより信号を出力するための起電力を生じる受光素子と、を備える半導体装置であって、上記発光素子としてのエレクトロルミネセンス素子が形成された発光側基板と、上記受光素子が形成された受光側基板と、を備えており、上記発光素子と上記受光素子とが互いに正対するように、上記発光側基板と上記受光側基板とが透明絶縁膜を介して対向しており、上記発光側基板および上記受光側基板の少なくとも一方には、集積回路が形成されていることを特徴としている。
【０００７】
このような構成によれば、上記エレクトロルミネセンス素子と上記受光素子とが互いに正対するように上記発光側基板と上記受光側基板とを張り合わせることは比較的容易である。したがって、上記半導体装置の製造効率を高めることができる。また、エレクトロルミネセンス素子は、印刷を用いた製造方法によって形成できる程度の薄状である。このため、上記発光側基板と上記受光側基板とを互いに接近させることが可能であり、上記半導体装置の小型化を図るのに有利である。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記発光側基板および上記受光側基板は、Ｓｉからなり、上記発光側基板および上記受光側基板には、それぞれ集積回路が形成されている。このような構成によれば、上記半導体装置にたとえばドライバＩＣや信号処理用ＩＣとしての機能を持たせることが可能であり、上記半導体装置の高機能化を図ることができる。
【０００９】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００１１】
図１および図２は、本発明に係る半導体装置の第１実施形態を示している。同図に示す半導体装置Ａ１は、受光側基板１Ａ、発光側基板１Ｂ、受光素子２、有機エレクトロルミネセンス（以下、ＥＬ）素子３、透明絶縁膜４、リードフレーム５、および樹脂パッケージ６を備えている。半導体装置Ａ１は、入力側回路と出力側回路とを互いに絶縁した状態で、入力側回路からの入力信号を受けると出力側回路に出力信号を送る機能を有する。
【００１２】
受光側基板１Ａは、矩形状であり、Ｓｉからなる。受光側基板１Ａには、受光素子２、複数のパッド１１、および図４に示す集積回路８Ａが形成されている。図４は、半導体装置Ａ１のシステム構成を示している。複数のパッド１１は、たとえばＡｕからなり、配線（図示略）によって受光素子２および集積回路８Ａと接続されている。
【００１３】
受光素子２は、たとえばフォトトランジスタまたはフォトダイオードであり、光を受けることにより起電力を生じる機能を有する。受光素子２は、受光側基板１Ａに対していわゆる半導体プロセスを施すことによって作りこまれている。
【００１４】
発光側基板１Ｂは、矩形状であり、Ｓｉからなる。本実施形態においては、発光側基板１Ｂは、受光側基板１Ａよりも小とされている。発光側基板１Ｂには、有機ＥＬ素子３、複数のパッド１４、および図４に示す集積回路８Ｂが形成されている。複数のパッド１４は、たとえばＡｕからなり、配線（図示略）によって有機ＥＬ素子３および集積回路８Ｂと接続されている。
【００１５】
有機ＥＬ素子３は、本発明で言うエレクトロルミネセンス素子の一例であり、入力信号を受けることにより発光する。有機ＥＬ素子３は、透明絶縁膜４を挟んで受光素子２と正対している。
【００１６】
図２に示すように、有機ＥＬ素子３は、金属電極３１、有機発光層３２、および透明電極３３が積層された構造とされている。金属電極３１は、たとえばＡｌからなり、本実施形態においては共通電極とされている。透明電極３３は、たとえばＩＴＯからなる透明な導電体からなり、本実施形態においては、個別電極とされている。有機発光層３２は、たとえば正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などの有機材料からなる複数の層が積層されたものである。金属電極３１からの正孔と、透明電極３３からの電子とが有機発光層３２において再結合することにより、上記発光層の材料によって決められた波長の光が発せられる。有機ＥＬ素子３の形成は、たとえば金属電極３１、有機発光層３２、および透明電極３３を印刷によって発光側基板１Ｂ上にパターン形成することによって行う。有機ＥＬ素子３は、透明な絶縁性材料からなる保護膜３４によって保護されている。
【００１７】
透明絶縁膜４は、受光側基板１Ａと発光側基板１Ｂとの間に介在している。透明絶縁膜４は、有機ＥＬ素子３からの光を透過させる絶縁性の材料からなり、たとえばＳｉＯ2、ＳｉＮ、ポリイミド樹脂を塗布することにより形成されている。透明絶縁膜４には、たとえばＡｕからなる複数のパッド１２，１３が形成されている。各パッド１２と各パッド１３とは、配線（図示略）によって互いに接続されている。
【００１８】
図３は、半導体装置Ａ１の製造工程において、透明絶縁膜４を挟んで受光側基板１Ａおよび発光側基板１Ｂを張り合わせる工程を示している。なお、図３においては、集積回路８Ａ，８Ｂを省略している。本実施形態においては、受光側基板１Ａに受光素子２および集積回路８Ａを作りこんだ後に、たとえば塗布を用いて透明絶縁膜４を形成する。次に、複数のパッド１１，１２，１３を形成する。そして、あらかじめ有機ＥＬ素子３、集積回路８Ｂ、および複数のパッド１４を形成しておいた発光側基板１Ｂを透明絶縁膜４に対して接合する。このとき、受光素子２と有機ＥＬ素子３とを正対させる。また、パッド１３とパッド１４との間には、導電性のバンプ７を介在させる。以上の工程により、受光側基板１Ａと発光側基板１Ｂとを透明絶縁膜４を介して張り合わせることができる。
【００１９】
図１に示すように、リードフレーム５は、ボンディングパッド５Ａおよび複数のリード５Ｂを含んでおり、たとえばＣｕ、Ｎｉ、およびこれらの合金からなる。ボンディングパッド５Ａには、受光側基板１Ａがボンディングされている。複数のリード５Ｂは、一端が樹脂パッケージ６から突出しており、半導体装置Ａを回路基板などに実装するために用いられる。
【００２０】
樹脂パッケージ６は、受光側基板１Ａ、発光側基板１Ｂ、ボンディングパッド５Ａ、および複数のリード５Ｂの一部ずつを覆っており、不透明な絶縁性の樹脂からなる。樹脂パッケージ６は、たとえばモールド成形技術によって形成される。
【００２１】
集積回路８Ａは、受光側基板１Ａに作りこまれており、たとえば受光素子２を駆動制御するためのドライバＩＣおよび信号処理用のＩＣとしての機能を有している。集積回路８Ｂは、発光側基板１Ｂに作りこまれており、たとえば入力信号に応じて有機ＥＬ素子３を発光させるためのドライバＩＣとしての機能を有している。
【００２２】
次に、半導体装置Ａ１の作用について説明する。
【００２３】
本実施形態によれば、受光側基板１Ａおよび発光側基板１Ｂに集積回路８Ａ，８Ｂを作りこむことにより、有機ＥＬ素子３を発光させるためのドライバＩＣとしての機能や受光素子２を制御するためのドライバＩＣとしての機能を半導体装置Ａ１に持たせることが可能である。したがって、半導体装置Ａ１の高機能化を図るのに適しており、入力側回路と出力側回路とを互いに絶縁した状態で信号伝達を行ういわゆるインシュレータ機能をワンチップ構造で実現することができる。
【００２４】
有機ＥＬ素子３は、たとえばＬＥＤ素子とくらべて顕著に薄い。このため、受光側基板１Ａと発光側基板１Ｂとの距離を縮小させることが可能である。したがって、半導体装置Ａ１の小型化を図るのに有利である。また、受光素子２と有機ＥＬ素子３とが互いに正対するように受光側基板１Ａと発光側基板１Ｂとを張り合わせることは、たとえば従来技術による構成のようにＬＥＤ素子と受光素子とを正対させる構成と比べて容易である。
【００２５】
たとえば、発光手段としてＬＥＤ素子を備える構成においては、基板とＬＥＤ素子とを一体化するには、たとえばＧａＮからなる基板を用いる必要がある。このような基板は、集積回路を形成するには不適である。これに対し、有機ＥＬ素子３は、たとえば印刷を用いた製造方法により形成することが可能であるため、発光側基板１Ｂの材質を集積回路の形成に適したＳｉとすることができる。
【００２６】
図５は、本発明に係る半導体装置の第２実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。同図に示された半導体装置Ａ２は、複数ずつの受光素子２と有機ＥＬ素子３とを備えている点が、上述した実施形態と異なっている。この構成においては、集積回路８ＢにＷＡＮ（Wide Area Network）との信号授受を行うための信号処理機能が組み込まれており、集積回路８ＡにＬＡＮ（Local Area Network）との信号授受を行うための信号処理機能が組み込まれている。複数ずつの受光素子２と有機ＥＬ素子３とは、互いに並列に信号を送受する構成とされている。
【００２７】
このような構成とされた半導体装置Ａ２によれば、ＷＡＮ−ＬＡＮ間の通信を行うためのモデムとしての機能をワンチップ構造で実現することができる。また、有機ＥＬ素子３は、印刷を用いた製造方法によって形成可能であるため、複数の有機ＥＬ素子３を発光側基板１Ｂに形成しても、極端に歩留まりが悪化するおそれが少ない。したがって、発光手段として複数のＬＥＤ素子を備える構成と較べて、半導体装置Ａ２の歩留まりを向上させることができる。
【００２８】
本発明に係る半導体装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００２９】
本発明で言うエレクトロルミネセンス素子は、有機ＥＬ素子に限定されず、たとえば無機ＥＬ素子であってもよい。本発明にかかる半導体装置は、入力側回路と出力側回路とを互いに絶縁させた状態で、光を介して信号の送受を行う機能を有するものであれば、様々な構成とすることが可能であり、フォトカプラ、フォトリレー、モデムなどとして構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る半導体装置の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る半導体装置の第１実施形態を示す要部断面図である。
【図３】本発明に係る半導体装置の第１実施形態の製造工程において、受光側基板と発光側基板とを張り合わせる工程を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る半導体装置の第１実施形態を示すシステム構成図である。
【図５】本発明に係る半導体装置の第２実施形態を示すシステム構成図である。
【図６】従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
Ａ１，Ａ２  半導体装置
１Ａ      受光側基板
１Ｂ      発光側基板
２        受光素子
３        有機ＥＬ素子（エレクトロルミネセンス素子）
４        透明絶縁膜
５        リードフレーム
５Ａ      ボンディングパッド
５Ｂ      リード
６        樹脂パッケージ
７        バンプ
８Ａ，８Ｂ  集積回路
８Ｂ
１１，１２，１３，１４  パッド
３１      金属電極
３２      有機発光層
３３      透明電極
３４      保護膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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