(57)【要約】　　　（修正有）【課題】形成面積の集積化が図れ、装置外部と高速な信号の送受が可能な半導体集積回路装置を得る。【解決手段】パッケージ本体の中央底部に平面形状が矩形の（ＬＳＩ）チップ４が配置され、チップ４の四辺の周辺領域に複数のボンディングパッド１，複数の受光器５，及び複数の発光器６がそれぞれ設けられる。チップ４内に設けられた受光器５は、光ファイバー等より得られる光を受光し、光の光強度に基づく電気量の電気信号に光電変換して内部回路に供給している。一方、チップ４内に設けられた発光器６は、内部回路から得られる電気信号の電気量に基づき決定される光強度の光を発光する。【選択図】　　　　図１
2004031872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に形成された内部回路と、
前記半導体基板内に形成され、前記半導体基板の外部から受ける光信号を電気信号に変換して前記内部回路に伝達する受光器と、
前記半導体基板内に形成され、前記内部回路から受ける電気信号に基づき、光信号を前記半導体基板の外部に発生する発光器と、
を備える半導体集積回路装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体集積回路装置であって、
前記半導体基板を収納するパッケージをさらに備え、
前記パッケージは光信号が前記受光器に入射可能な受光用窓と、前記発光器からの光信号が外部に照射可能な発光用窓とを有する、
半導体集積回路装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体集積回路装置であって、
前記受光用窓は前記受光器に光信号の送信が可能な特定箇所にのみ配置される窓を含む、
半導体集積回路装置。
【請求項４】
請求項２記載の半導体集積回路装置であって、
前記受光用窓は前記パッケージ外部からの光信号を集光して前記受光器に照射可能に設けられた受光用レンズを含み、
前記発光用窓は前記発光器から出射される光信号を集光して前記パッケージ外部に照射可能に設けられた発光用レンズを含む、
半導体集積回路装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうち、いずれか１項に記載の半導体集積回路装置であって、
前記受光器は、
所定の色範囲に属する前記光信号のみを有効にする光センス部と、
前記光センス部で有効とされた前記光信号を光電変換する光電変換素子とを含む、
半導体集積回路装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のうち、いずれか１項に記載の半導体集積回路装置であって、
前記半導体基板は積層構造となる第１及び第２の層を含み、
前記受光器は外部からの光信号を電気信号に変換する受光側光電変換部を含み、
前記発光器は前記内部回路からの電気信号を光信号に変換する発光側光電変換部を含み、
前記受光側光電変換部及び前記発光側光電変換部は前記第１の層に形成され、
前記内部回路は前記第２の層に形成される、
半導体集積回路装置。
【請求項７】
請求項６記載の半導体集積回路装置であって、
前記受光側光電変換部及び前記発光側光電変換部は、前記内部回路と平面視近傍領域に形成される、
半導体集積回路装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項４のうち、いずれか１項に記載の半導体集積回路装置であって、
前記内部回路は各々が共通の信号で動作する複数の内部ブロックを含み、
前記受光器は前記複数の内部ブロックそれぞれに対応して設けられる複数の内部ブロック用受光器を含み、
前記複数の内部ブロック用受光器は、前記共通の信号用の光信号を受け、該光信号を電気信号に変換して前記共通の信号として対応する前記内部ブロックに送信し、
前記複数の内部ブロック用受光器は前記内部ブロックと平面視近傍領域に形成される、
半導体集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は非接触な信号送受が可能な半導体集積回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＳＩは多機能、高機能化が進み、より優れたパフォーマンスが実行可能な半導体集積回路装置として小型化されている。ＬＳＩチップをパッケージ内に収納する際、ＬＳＩチップ側のパッドとパッケージ側の電極との信号伝搬手段としては、ワイヤボンディング技術を用いたワイヤボンディングによるワイヤ線接続が主流であった。この際、ボンディングを可能とすべくパッド領域が必要であった。
【０００３】
図２０は従来のワイヤボンディング接続で実現される半導体集積回路装置の断面構造を示す断面図である。図２１は図２０の平面構造を示す平面図である。図２１のＡ−Ａ断面が図２０に相当する。
【０００４】
これらの図に示すように、パッケージ本体５７ａの中央下部に平面形状が矩形の（ＬＳＩ）チップ５４が配置され、チップ５４の４辺の周辺領域に複数のボンディングパッド５１が設けられる。
【０００５】
一方、パッケージ本体５７ａは、配置されたチップ５４の外周部に、チップ５４の配置高さより高い形成高さで中段領域５７ｃを有している。この中段領域５７ｃ上に複数のパッケージ側電極５３が配置される。そして、対応するボンディングパッド５１とパッケージ側電極５３とがワイヤ線５２によって電気的に接続される。このワイヤ線５２は既存のワイヤボンディング技術により設けられる。
【０００６】
図２２はフリップチップ方式で実現される半導体集積回路装置の断面構造を示す断面図である。
【０００７】
同図に示すように、フリップチップ方式の半導体集積回路装置は、チップ５４の裏面に設けられたボンディングパッド５１とパッケージ本体５９ａの表面に設けられたパッケージ側電極５３との電気的接続をワイヤ線５２を用いることなく、半田５８により直接接続することにより実現している。
【０００８】
上述したワイヤボンディング方式及びフリップチップ方式（以下、両者を含めて単に「ボンディング（方式）」と略記する場合有り。）のいずれの半導体集積回路装置であっても、ボンディングパッド５１とパッケージ側電極５３とをワイヤ線５２，半田５８等の電気的接続手段を介して電気的に接続している点で同じである。ただし、フリップチップ方式の半導体集積回路装置は一般的にワイヤボンディング方式の半導体集積回路装置に比べて信頼性が高いとされている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＬＳＩの多機能、高機能化による信号ピンの増大、小型化に伴うボンディング間隔の短縮化に伴い、ボンディング工程が複雑になりボンディング接続の信頼性が低下する恐れがある。ボンディングを行うにはチップ側にパッド領域を設ける必要があり、ＬＳＩチップ内の集積回路自体の集積化に併せてパッド領域の縮小を図ることが技術的に困難である。
【００１０】
すなわち、ＬＳＩチップ全体の面積はボンディングのためのパッド領域の占める面積に律速され、ＬＳＩチップ全体の形成面積の縮小化の弊害となってしまう問題点があった。
【００１１】
また、外部との信号の授受を行う信号ピン数の増大、信号ピン間隔の縮小に伴い、異なる信号間の信号干渉が大きくなる傾向があり、従来のボンディングにより電気的接続手段による信号伝搬ではノイズ干渉を受けやすい、接触配線抵抗による信号伝搬速度の遅速化を招く等の問題点があった。
【００１２】
この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、形成面積の集積化が図れ、装置外部と高速な信号の送受が可能な半導体集積回路装置を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る請求項１記載の半導体集積回路装置、半導体基板に形成された内部回路と、前記半導体基板内に形成され、前記半導体基板の外部から受ける光信号を電気信号に変換して前記内部回路に伝達する受光器と、前記半導体基板内に形成され、前記内部回路から受ける電気信号に基づき、光信号を前記半導体基板の外部に発生する発光器とを備えている。
【００１４】
また、請求項２の発明は、請求項１記載の半導体集積回路装置であって、前記半導体基板を収納するパッケージをさらに備え、前記パッケージは光信号が前記受光器に入射可能な受光用窓と、前記発光器からの光信号が外部に照射可能な発光用窓とを有する。
【００１５】
また、請求項３の発明は、請求項２記載の半導体集積回路装置であって、前記受光用窓は前記受光器に光信号の送信が可能な特定箇所にのみ配置される窓を含む。
【００１６】
また、請求項４の発明は、請求項２記載の半導体集積回路装置であって、前記受光用窓は前記パッケージ外部からの光信号を集光して前記受光器に照射可能に設けられた受光用レンズを含み、前記発光用窓は前記発光器から出射される光信号を集光して前記パッケージ外部に照射可能に設けられた発光用レンズを含む。
【００１７】
また、請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のうち、いずれか１項に記載の半導体集積回路装置であって、前記受光器は、所定の色範囲に属する前記光信号のみを有効にする光センス部と、前記光センス部で有効とされた前記光信号を光電変換する光電変換素子とを含む。
【００１８】
また、請求項６の発明は、請求項１ないし請求項４のうち、いずれか１項に記載の半導体集積回路装置であって、前記半導体基板は積層構造となる第１及び第２の層を含み、前記受光器は外部からの光信号を電気信号に変換する受光側光電変換部を含み、前記発光器は前記内部回路からの電気信号を光信号に変換する発光側光電変換部を含み、前記受光側光電変換部及び前記発光側光電変換部は前記第１の層に形成され、前記内部回路は前記第２の層に形成される。
【００１９】
また、請求項７の発明は、請求項６記載の半導体集積回路装置であって、前記受光側光電変換部及び前記発光側光電変換部は、前記内部回路と平面視近傍領域に形成される。
【００２０】
さらに、請求項８の発明は、請求項１ないし請求項４のうち、いずれか１項に記載の半導体集積回路装置であって、前記内部回路は各々が共通の信号で動作する複数の内部ブロックを含み、前記受光器は前記複数の内部ブロックそれぞれに対応して設けられる複数の内部ブロック用受光器を含み、前記複数の内部ブロック用受光器は、前記共通の信号用の光信号を受け、該光信号を電気信号に変換して前記共通の信号として対応する前記内部ブロックに送信し、前記複数の内部ブロック用受光器は前記内部ブロックと平面視近傍領域に形成される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
＜実施の形態１＞
図１はこの発明の実施の形態１である半導体集積回路装置の立体形状を示す斜視図である。図２は実施の形態１の半導体集積回路装置の平面構造を示す平面図である。図３は図２の断面構造を示す断面図である。なお、図１はパッケージ蓋７ｂを設ける前の立体形状を示している。また、図２のＢ−Ｂ断面が図３に相当する。
【００２２】
これらの図に示すように、パッケージ本体７ａの中央底部に平面形状が矩形の（ＬＳＩ）チップ４が配置され、チップ４の４辺の周辺領域に複数のボンディングパッド１、複数の受光器５、及び複数の発光器６がそれぞれ設けられる。
【００２３】
一方、パッケージ本体７ａは、配置されたチップ４の外周部に、チップ４の配置高さより高い位置で中段領域７ｃを有している。そして、この中段領域７ｃ上に複数のパッケージ側電極３が配置される。そして、対応するボンディングパッド１とパッケージ側電極３とがワイヤ線２によって電気的に接続される。このワイヤ線２は従来同様ワイヤボンディング技術により設けられる。
【００２４】
ただし、図２に示すように、対応するボンディングパッド１とパッケージ側電極３との電気的接続は、電源電位ＶＤＤ及び接地電位ＧＮＤ設定用の電源供給系の限られた信号の伝搬のみを対象として行っている。なお、図１〜図３では、説明の都合上、受光器５及び発光器６をチップ４から突出して図示しているが、通常は後に詳述するように、受光器５及び発光器６はチップ４内に形成され、チップ４表面から視覚認識できるのは受光器５の受光面と発光器６と発光面である。
【００２５】
図４は実施の形態１の導体集積回路装置の立体形状を示す斜視図である。ただし、図４は図１と異なり、パッケージ蓋７ｂを設けた後の立体形状を示している。
【００２６】
図３及び図４に示すように、パッケージ本体７ａの上部全体を覆ってパッケージ蓋７ｂが設けられることによりチップ４をパッケージ内に完全収納している。そして、パッケージ蓋７ｂの中央部に光の透過性の良い受光・発光用窓９が設けられる。なお、光の透過性の良い材質として、例えば、アクリル板、ガラス板等がある。
【００２７】
チップ４内に設けられた受光器５は、受光・発光用窓９上に配置された、光信号の伝送媒体である光ファイバー８より得られる光２０を受光し、光２０の光強度に基づく電気量の電気信号に光電変換してチップ４に設けられた図示しない内部回路に供給している。一方、チップ４内に設けられた発光器６は、内部回路から得られる電気信号の電気量に基づき決定される光強度の光３０を発光することができる。
【００２８】
このように、電源供給系の信号伝搬は従来同様ボンディング技術によって実現し、パッケージ本体７ａ外部との情報信号系の信号伝搬を光信号により行うことを実現したのが実施の形態１の半導体集積回路装置である。
【００２９】
図５は受光器５の内部構成を示すブロック図である。同図に示すように、チップ４の表面に設けられた受光面１０より得られた光２０（光信号）は光センサー２１に与えられる。
【００３０】
光センサー２１は色測定部２５、比較部２６及び基準光色設定部２７を有している。色測定部２５は入力される光信号の色情報を測定し測定色情報Ｓ２５を比較部２６に出力する。比較部２６は測定色情報Ｓ２５と基準光色設定部２７で規定される基準光色情報Ｓ２７とを比較し、両者が一致したと判定した場合にのみ光信号を、フォトダイオード等の光電変換素子２２に与える。なお、比較部２６による一致／不一致の判断は基準光色情報Ｓ２７を基準とした所定の色の範囲内に測定色情報Ｓ２５が該当するか否かによって行う。
【００３１】
光センサー２１を通過した光信号は光電変換素子２２により光電変換され、電圧増幅回路２３により電圧増幅され、電気信号としてチップ４の内部回路に伝達される。なお、基準電源供給源２４は光センサー２１、光電変換素子２２及び電圧増幅回路２３の動作電源となる基準電源を供給する。また、電圧増幅回路２３はオペアンプ、トランジスタ等を用いて構成される。
【００３２】
図６は発光器６の内部構成を示すブロック図である。同図に示すように、発光ダイオード３１がチップ内部からの電流等の電気信号を受け、電気信号に基づく光強度で発光し、発光面１１を介して光３０を発光する。
【００３３】
なお、定電流源回路３３は発光ダイオード３１が安定した発光を行うために定電流を供給し、基準電源供給源３４は発光ダイオード３１及び定電流源回路３３の動作電源となる基準電源を供給する。
【００３４】
図７は実施の形態１の半導体集積回路装置のデバイス構造を示す断面図である。同図に示すように、実施の形態１の半導体集積回路装置が形成されるチップ４の半導体基板５０は、下層部第１層４１〜下層部第４層４４からなる下層部４０と下層部４０上に形成される上層部４５とからなる多層構造を呈している。また、半導体基板５０は、受光・発光器レイアウト領域Ａ１とロジック部レイアウト領域Ａ２とを有している。
【００３５】
受光・発光器レイアウト領域Ａ１の上層部４５には、図５で示した受光面１０、光センサー２１及び光電変換素子２２を含む受光側光電変換部１７と、図６で示した発光面１１及び発光ダイオード３１を含む発光側光電変換部１８とが形成される。
【００３６】
受光・発光器レイアウト領域Ａ１の下層部４０には電圧増幅回路２３、基準電源供給源２４を含む受光器５の受光側光電変換部１７以外の他の構成部（図７では図示せず）と、定電流源回路３３、基準電源供給源３４を含む発光器６の発光側光電変換部１８以外の他の構成部（図７では図示せず）を形成する。
【００３７】
一方、ロジック部レイアウト領域Ａ２には内部回路となるロジック部（図７では図示せず）が形成される。そして、受光・発光器レイアウト領域Ａ１に形成される受光器及び発光器がロジック部レイアウト領域Ａ２に形成されるロジック部とが下層部４０に形成されるレイアウト配線１２を介して電気的に接続される。
【００３８】
図８は受光側光電変換部１７の一構成例を示す断面図である。同図に示すように、受光側光電変換部１７はフォトダイオード３６、色フィルタ３５及び受光面１０の順で積み重なって形成され、これらを覆って絶縁層３７が形成される。この構成例において、色フィルタ３５は所定の分光透過特性を有し、所定の色のみを透過させることにより光センサー２１と等価な働きをする。フォトダイオード３６は光電変換部２２として機能する。
【００３９】
図９は発光側光電変換部１８の一構成例を示す断面図である。同図に示すように、発光側光電変換部１８は発光ダイオード３１及び発光面１１の順で積み重なって形成され、これらを覆って絶縁層３８が形成される。
【００４０】
このように構成された実施の形態１の半導体集積回路装置は、光信号の送受可能に受光器５及び発光器６を半導体基板５０の表面内に形成することにより、パッケージ本体７ａ外部との光信号による信号の送受が行える。
【００４１】
光信号の送受はワイヤ等の電気的接続手段を用いることなく非接触な信号伝搬であるため、外部との信号伝搬遅延を最小限に抑えた高速な信号伝搬が可能となる。加えて、非接触であるため配線抵抗がなく、信号干渉によるノイズ、外部からの電磁波の影響を受けることもない。
【００４２】
さらに、ボンディングのための比較的形成面積の要するパッド領域が不必要になる分、チップ全体の面積が小さくでき集積度の向上を図ることができる。また、ボンディング工程を省略できる分、装置の歩留まりの向上が期待できる。
【００４３】
加えて、実施の形態１の半導体集積回路装置では、色識別機能を有する光センサー２１を設けることにより、隣接する光ファイバー８による異なる種別の信号として異なる色の光信号を照射することにより、光信号の入射衝突を確実に回避した光信号の送受が可能となる。すなわち、入射光と受光側の検知範囲の色の組合せを統一することにより、効率の良い正確で信号損失のない光信号の受信が可能となる。
【００４４】
なお、光強度の変更は光ファイバー８から与える光信号の光強度自体を変更するのが一般的であるが、光ファイバー８から与える光信号の光強度を一定にして、光ファイバー８の受光・発光用窓９上の高さを変更する対応も考えられる。また、光強度に代えて、光信号の波長、光の点滅間隔等として情報を伝達する対応も考えられる。
【００４５】
＜実施の形態２＞
図１０はこの発明の実施の形態２である半導体集積回路装置の断面構造を示す断面図である。図１１は実施の形態２の半導体集積回路装置の立体形状を示す斜視図である。なお、図１１はパッケージ蓋７ｂを設けた後の立体形状を示している。
【００４６】
これらの図に示すように、パッケージ蓋７ｂの特定箇所に分散して複数の受光・発光用窓１９を設けている。そして、各受光・発光用窓１９の直下に位置するよう受光器５あるいは発光器６を配置する。
【００４７】
したがって、各受光用窓１９上に光送信用の光ファイバー８を配置することにより、自然光等の本来の光信号と関係のない光の入射の影響を効果的に抑制することができる。
【００４８】
なお、受光・発光用窓１９としては透過性の高い材質を用いる。また、他の構成は実施の形態１と同様である。なお、図１０では説明の都合上、受光器５及び発光器６をチップ４から突出して図示しているが、通常は前述したように、受光器５及び発光器６はチップ４内に形成され、チップ４表面から視覚認識できるのは受光器５の受光面１０と発光器６と発光面１１である。
【００４９】
このように、実施の形態２の半導体集積回路装置は光信号供給箇所である受光・発光用窓１９を特定箇所にのみ配置することにより、実施の形態１の効果に加え、安定した光信号の受信が可能となる効果を奏する。
【００５０】
なお、実施の形態２において、発光器６を設けることなく、信号出力はボンディングワイヤによって行ってもよい。
【００５１】
＜実施の形態３＞
図１２はこの発明の実施の形態３である半導体集積回路装置の断面構造を示す断面図である。図１３は実施の形態３の半導体集積回路装置の立体形状を示す斜視図である。なお、図１３はパッケージ蓋７ｂを設けた後の立体形状を示している。
【００５２】
これらの図に示すように、パッケージ蓋７ｂの特定箇所に分散して複数の受光用レンズ１３及び発光用レンズ１４を設けている。そして、各受光用レンズ１３の直下に位置するよう受光器５を配置し、各発光用レンズ１４の直下に発光器６が位置するように配置する。なお、他の構成は実施の形態１と同様である。なお、図１２では説明の都合上、受光器５及び発光器６をチップ４から突出して図示しているが、通常は前述したように、受光器５及び発光器６はチップ４内に形成され、チップ４表面から視覚認識できるのは受光器５の受光面１０と発光器６と発光面１１である。
【００５３】
図１４は受光用レンズ１３の詳細を示す説明図である。同図に示すように、受光用レンズ１３によって光２０が集光して、受光面１０に入射されることにより、受光面１０の光感度の向上を図ることができる。
【００５４】
図１５は発光用レンズ１４の詳細を示す説明図である。同図に示すように、発光用レンズ１４によって発光面１１を介して得られる光３２を発光用レンズ１４により集光した光３０として外部に出射することにより、外部の光受信部の光感度の向上を図ることができる。
【００５５】
このように、実施の形態３の半導体集積回路装置は光信号供給箇所に受光用レンズ１３及び発光用レンズ１４を設けることにより、実施の形態１及び実施の形態２の効果に加え、光信号の送受信がより安定性良く行えるという効果を奏する。
【００５６】
なお、実施の形態３において、発光器６を設けることなく、信号出力はボンディングワイヤによって行ってもよい。
【００５７】
また、受光用レンズ１３及び発光用レンズ１４に置き換えて偏光板を用いてもよい。偏光板は一定方向に振動する光だけを透過させる性質があり、透過する光は特定の一の方向にだけ振動するため、光信号の送受信を安定させることができる。加えて、光の入射位置が微妙にずれても明るさは変化しない点においてレンズより優れている特質も有している。
【００５８】
＜実施の形態４＞
図１６はこの発明の実施の形態４である半導体集積回路装置の受光器の内部構成を示すブロック図である。同図に示すように、実施の形態４は、光センサー２１及び光電変換部２２に置き換えてフォトトランジスタ２８を設けたことを特徴とする。なお、受光器の他の構成は図５で示した構成と同様である。
【００５９】
フォトトランジスタ２８で光２０の光の明るさ（光強度）に基づき光電変換し、その電気信号が電圧増幅回路２３によって増幅される。したがって、図７の上層部４５に形成される受光側光電変換部１７は、受光面１０及びフォトトランジスタ２８が相当することになる。
【００６０】
なお、実施の形態４において、実施の形態２の受光・発光用窓１９あるいは実施の形態３の受光用レンズ１３，発光用レンズ１４を用いることにより、光信号供給箇所を特定して行う構成が望ましい。
【００６１】
＜実施の形態５＞
図１７はこの発明の実施の形態５である半導体集積回路装置の立体形状を示す斜視図である。図１８は実施の形態５の半導体集積回路装置の平面構造を示す平面図である。なお、図１７はパッケージ蓋７ｂを設ける前の立体形状を示している。
【００６２】
これらの図に示すように、受光器５（受光側光電変換部１７を含む）及び発光器６（発光側光電変換部１８を含む）はチップ４の中央部に分散して配置され、受光器５は内部の論理回路を構成する内部ブロック１５の信号入力部として用いられる。すなわち、図７におけるロジック部レイアウト領域Ａ２の上層部４５に受光器５の受光側光電変換部１７が形成され、その下方の下層部４０に受光器５の他の構成部及び内部ブロック１５が形成されることになる。
【００６３】
このように、受光側光電変換部１７及び発光側光電変換部１８と内部ブロック１５とはその形成層が異なるものの、平面視した場合（図１８参照）の位置関係は近い関係となる。すなわち、受光側光電変換部１７及び発光側光電変換部１８は内部ブロック１５と平面視近傍領域に形成される。
【００６４】
なお、前述したように、受光器５及び発光器６はチップ４内に形成され、チップ４表面から視覚認識できるのは受光器５の受光面１０と発光器６と発光面１１である。
【００６５】
このように、実施の形態５では受光器５をチップ４の中央に形成される内部ブロック１５近傍に配置することにより、内部ブロック１５との電気的接続が比較的短いレイアウト配線１２により行えるため、内部ブロック１５に対して装置外部から高速な信号送信が可能となる。
【００６６】
このように、実施の形態５の半導体集積回路装置は内部ロジック形成領域に受光器５を設けることにより、受光器５と内部ブロック１５とのレイアウト配線１２の配線長を短縮化を図ることにより、高速な信号送信を実現している。
【００６７】
この際、図５で示した光センサー２１による色選別を可能な受光器５を設けることにより、光信号の入射衝突を確実に回避した光信号の受信が可能となる。
【００６８】
＜実施の形態６＞
図１９は実施の形態６の半導体集積回路装置の平面構造を示す平面図である。この実施の形態では、受光器５はクロック入力用として用いられる。
【００６９】
同図に示すように、実施の形態６では、実施の形態５と同様、受光器５がチップ４の中央に形成され、ブロック単位に設けられた内部ブロック１５（１５Ａ〜１５Ｄ）の近傍に配置される。内部ブロック１５は内部に１つあるいは２つのクロックメッシュ１６（１６ａ，１６ｂ）を有し、１つのクロックメッシュ１６に対応してその近傍に設けられた受光器５が電気的に接続される。すなわち、図７におけるロジック部レイアウト領域Ａ２の上層部４５に受光器５の受光側光電変換部が形成され、その下方の下層部４０に受光器５の他の構成部及びクロックメッシュ１６を有する内部ブロック１５が形成されることになる。したがって、内部ブロック（内のクロックメッシュ）用の受光器５は対応の内部ブロック１５と平面視近傍領域に形成される。
【００７０】
なお、クロックメッシュとはクロック信号伝搬用の配線を意味する。また、前述したように、受光器５はチップ４内に形成され、チップ４表面から視覚認識できるのは受光器５の受光面１０である。また、説明の都合上、クロック供給方式をメッシュ方式としているが、その他の供給方式（ツリー方式等）でも同等に使用可能である。
【００７１】
各受光器５はクロックを光信号として受け、光電変換して得られる電気信号を対応のクロックメッシュ１６に供給する。なお、クロックはクロックメッシュ１６ａ用の第１のクロックとクロックメッシュ１６ｂ用の第２のクロックとからなる２種類のクロックがある。例えば、内部ブロック１５Ａは２種類のクロックメッシュ１６ａ，１６ｂを有しているが、この構成の場合、クロックメッシュ１６ａは２つの受光器５から第１のクロックの供給を受け、クロックメッシュ１６ｂは１つの受光器５から第２のクロックの供給を受ける。
【００７２】
このように、実施の形態６では、対応のクロックメッシュ１６の近傍に受光器５を配置することにより、クロックメッシュ１６との電気的に接続が比較的短いレイアウト配線１２により行えるため、クロックメッシュ１６に対し高速なクロック供給が可能となる。
【００７３】
このように、実施の形態６の半導体集積回路装置はクロックメッシュ１６毎に、その近傍に受光器５を設けることにより、配線を用いた既存のクロック供給の際に必要とされるクロック幹線による配線が不要となるため、高速なクロック供給が可能となる。また、配線の不要により配線遅延が抑えられクロックスキューを低減できる。ここで、クロックスキューとはクロックが伝わった場所や経路の違いでクロックタイミングがどの程度ずれているかを意味する。
【００７４】
実施の形態６で内部ブロック１５間に共通の信号としてクロックの送信を光信号で行う例を示したが、クロック以外にもリセット信号、スタンバイ信号等のチップ内の回路全体に供給すべき信号を上記共通の信号として光信号で与えてもよい。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明における請求項１記載の半導体集積回路装置は、受光器及び発光器を半導体基板内に形成することにより外部との送受信を光信号によって行うことを可能としたため、信号干渉によるノイズ、外部からの電磁波の影響を受けることなく外部と高速な信号の送受が可能な１チップ構成の半導体集積回路装置を得ることができる。
【００７６】
加えて、外部電極とのボンディング接続時に用いるパッド領域は必要としない分、集積度の向上を図ることができる。
【００７７】
請求項２記載の半導体集積回路装置は、外部との送受信を光信号によって行うことを可能なパッケージ化された装置を得ることができる。
【００７８】
請求項３記載の半導体集積回路装置において、受光用窓は受光器に光信号の送信が可能な特定箇所にのみ配置されるため、自然光等の本来の光信号と関係のない光の入射を効果的に抑制することができる。
【００７９】
請求項４記載の半導体集積回路装置は、受光用，発光用レンズを用いることにより、光信号の受信感度の向上を図ることができる。
【００８０】
請求項５記載の半導体集積回路装置は、光センス部によって光信号の色範囲によって特定することにより、複数種の信号を色によって分類することができ、複数種の光信号の入射衝突を確実に回避した光信号の受信が可能となる。
【００８１】
請求項６記載の半導体集積回路装置において、受光側及び発光側光電変換部と内部回路とを積層構造で形成することにより、受光側及び発光側光電変換部の形成によって集積度が損なわれることはない。
【００８２】
請求項７記載の半導体集積回路装置は、受光側光電変換部及び発光側光電変換部は内部回路の平面視近傍領域に形成されるため、両者を電気的に接続する配線の短縮化が図れる分、より高速な信号送受信が可能となる。
【００８３】
請求項８記載の半導体集積回路装置において、複数の内部ブロックは共通の信号をそれぞれ独立して、平面視近傍領域に形成される対応の内部ブロック用受光器から受けることができるため、上記共通の信号の複数の内部ブロックへの効率的な信号送信が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である半導体集積回路装置の立体形状を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１の半導体集積回路装置の平面構造を示す平面図である。
【図３】図２の断面構造を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１である半導体集積回路装置の立体形状を示す斜視図である。
【図５】受光器の内部構成を示すブロック図である。
【図６】発光器の内部構成を示すブロック図である。
【図７】実施の形態１の半導体集積回路装置の多層構造を示す断面図である。
【図８】受光側光電変換部の一構成例を示す断面図である。
【図９】発光側光電変換部の一構成例を示す断面図である。
【図１０】実施の形態２の半導体集積回路装置の断面構造を示す断面図である。
【図１１】実施の形態２の半導体集積回路装置の立体形状を示す斜視図である。
【図１２】実施の形態３の半導体集積回路装置の断面構造を示す断面図である。
【図１３】実施の形態３の半導体集積回路装置の立体形状を示す斜視図である。
【図１４】受光用レンズの詳細を示す説明図である。
【図１５】発光用レンズの詳細を示す説明図である。
【図１６】実施の形態４の半導体集積回路装置の受光器の内部構成を示すブロック図である。
【図１７】実施の形態５の半導体集積回路装置の立体形状を示す斜視図である。
【図１８】実施の形態５の半導体集積回路装置の平面構造を示す平面図である。
【図１９】実施の形態６の半導体集積回路装置の平面構造を示す平面図である。
【図２０】従来のワイヤボンディング接続で実現される半導体集積回路装置の断面構造を示す断面図である。
【図２１】図２０の平面構造を示す断面図及び平面図である。
【図２２】フリップチップ方式で実現される半導体集積回路装置の断面構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１　ボンディングパッド、２　ワイヤ、３　パッケージ側電極、４　チップ、５　受光器、６　発光器、７ａ　パッケージ本体、７ｂ　パッケージ蓋、８　光ファイバー、９，１９　受光・発光用窓、１３　受光用レンズ、１４　発光用レンズ、１５，１５Ａ〜１５Ｄ　内部ブロック、１６ａ，１６ｂ　クロックメッシュ、１７　受光側光電変換部、１８　発光側光電変換部、２１　光センサー、２２　光電変換部、２３　電圧増幅回路、２８　フォトトランジスタ。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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