DE3731865A1 - Optische verschaltung fuer integrierte halbleiterschaltungen - Google Patents
Optische verschaltung fuer integrierte halbleiterschaltungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Verschaltungen oder Verbindungen
für integrierte Halbleiterschaltungen und insbesondere opti
sche Verschaltungen, die eine Aktivierung oder einen Betrieb
einer Vielzahl von Elementen in integrierten Halbleiterschal
tungen ermöglichen.
In bislang bekannten integrierten Halbleiterschaltungen
sind Verdrahtungen oder Verbindungsleitungen für die Übertra
gung von Taktsignalen, Zeitsteuersignalen oder ähnlichen aus
diffundierten Widerstands- bzw. Sperrschichten, Metallschich
ten (beispielsweise aus Aluminium) oder ähnlichen Schichten
aufgebaut, die auf einem Halbleiterchip gebildet sind. Mit
derartigen elektrischen Verbindungen oder Verschaltungen tre
ten jedoch Verzögerungen in der Signalübertragung aufgrund
elektrostatischer Kapazitäten auf, die den elektrischen Ver
bindungsleitungen zugeordnet sind, woraus sich ein Hindernis
für die Steigerung der Operationsgeschwindigkeit einer inte
grierten Schaltung ergibt.
Zur Lösung dieses Problems wurde ein optisches Verschal
tungssystem vorgeschlagen, in dem Licht für die Signalübertra
gung Anwendung findet. Ein derartiges System ist beispielswei
se in dem Artikel "Optical Interconnections For VLSI Systems"
von J.W. Goodman et al, Proc. of the IEEE, Vol. 72, Nr. 7, Ju
li 1984, Seiten 850 bis 866, dargestellt. In diesem optischen
Verbindungs- oder Verschaltungssystem erfolgt die Übertragung
eines optischen Signals durch Ausbreitung im freien Raum oder
über optische Fasern oder optische Wellenleiter, so daß sich
die Signalübertragung mit einer sehr hohen Geschwindigkeit
vollzieht, die gleich der Fortpflanzungsgeschwindigkeit von
Licht in einem derartigen Medium ist.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel des in oben genanntem Artikel
dargestellten optischen Verschaltungssystems, bei dem sich im
freien Raum ausbreitendes Licht Anwendung findet. Wie in der
Figur dargestellt, wird von einer Lichtquelle 110 als ein op
tisches Signal emittiertes Licht durch eine Linse 130 parallel
gerichtet, um einen Halbleiterchip 140 mit einer integrierten
Schaltung (im folgenden als "IC-Chip" bezeichnet) zu bestrah
len. In dem IC-Chip 140 gebildete lichtempfangende Elemente
120 bis 125 nehmen die optischen Signale auf und wandeln sie
in elektrische Signale um. Sind diese optischen Signale Takt
signale für die in dem IC-Chip gebildeten logischen Schal
tungen, sind die an beliebigen Punkten des Chip reproduzier
ten oder regenerierten elektrischen Taktsignale zeitlich voll
ständig aufeinander abgestimmt. Daraus ergibt sich der Vor
teil, daß das Auftreten eines Takt-Jitters verhindert werden
kann, der aus den Fortpflanzungsverzögerungen resultiert, die
im Falle von elektrischen Verschaltungen auftreten können.
Da in dem oben beschriebenen herkömmlichen Beispiel eines
optischen Verschaltungssystems jedoch die gesamte Oberfläche
der integrierten Halbleiterschaltung gleichmäßig bestrahlt
wird, werden durch die optische Erregung in der gesamten inte
grierten Schaltung, einschließlich der lichtempfangenden Ele
mente, Photoelektronen generiert. Diese Photoelektronen haben
mehr oder weniger starken Einfluß auf die Charakteristika der
in der integrierten Schaltung enthaltenen Transistoren oder
Dioden, so daß ein ursächlicher Zusammenhang zwischen den ge
nerierten Photoelektronen und der Verschlechterung der Eigen
schaften der integrierten Schaltung und/oder einer fehlerhaf
ten Operation der Schaltung besteht.
Von dem Licht, mit dem die Oberfläche der integrierten
Halbleiterschaltung beleuchtet wird, ist der wirksame Anteil
bzw. der Anteil, der auf die lichtempfangenden Elemente 120
bis 125 auftrifft, extrem gering, da die Bereiche der licht
empfangenden Elemente aufgrund der Steigerung des Integra
tionsgrades sehr begrenzt sind. Daher ist der Grad der Licht
ausnutzung schlecht.
Weiterhin erfolgt in dem oben beschriebenen Beispiel des
optischen Verschaltungssystems eine gleichzeitige Aktivierung
aller lichtempfangenden Elemente. Eine selektive Aktivierung
der lichtempfangenden Elemente wurde nicht in Betracht gezo
gen.
Die generelle Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist da
rin zu sehen, ein optisches Verschaltungssystem zu schaffen,
mit dem die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile, zu
mindest teilweise, überwunden werden. Insbesondere soll eine
optische Verschaltung in einer integrierten Halbleiterschal
tung angegeben werden, mit der eine Verschlechterung der Ei
genschaften der integrierten Schaltung und/oder ein fehlerhaf
ter Betrieb der Schaltung nicht auftritt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine op
tische Verschaltung in einer integrierten Halbleiterschaltung
zu schaffen, mit der der Ausnutzungsgrad des Lichts verbessert
wird.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine optische Ver
schaltung anzugeben, mit der durch Anwendung einfacher Mittel
lichtempfangende Elemente selektiv aktiviert werden können.
Weiterhin soll eine optische Verschaltung in einer inte
grierten Halbleiterschaltung angegeben werden, bei der gleich
zeitig der Ausnutzungsgrad des Lichts verbessert ist und die
lichtempfangenden Elemente selektiv durch die Verwendung ein
facher Mittel aktiviert werden können.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist nach vorliegender Erfin
dung die Oberfläche einer integrierten Halbleiterschaltung mit
Ausnahme der Oberflächenbereiche über lichtempfangenden Ele
menten mit einer lichtundurchlässigen bzw. opaken Schicht ab
gedeckt, während die Oberflächenbereiche über den lichtemp
fangenden Elementen mit einer transparenten Schicht versehen
sind. Die transparente Schicht kann so ausgebildet sein, daß
sie eine Linsenwirkung aufweist, um das einfallende Licht ef
fektiv auszunutzen. Weiterhin kann die transparente Schicht
auf verschiedenen Oberflächenbereichen eine Selektivität für
unterschiedliche Wellenlängen des Lichts haben, um mehrere
lichtempfangende Elemente selektiv zu aktivieren. In diesem
Fall weist ein optisches Impulssignal, mit dem die lichtemp
fangenden Elemente bestrahlt werden, mehrere entsprechende
Wellenlängen auf.
Die Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Er
findung erfolgt unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeich
nungen. In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels ei
ner herkömmlichen optischen Verschaltung in einer integrierten
Halbleiterschaltung;
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem
lichtempfangenden Element oder photo-elektrischen Wandlerele
ment;
Fig. 3 eine dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel
entsprechende Schaltung;
Fig. 4 eine Gesamtdarstellung des Ausführungsbeispiels
der Erfindung;
Fig. 5 ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbei
spiel; und
Fig. 6 ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbei
spiel.
Im folgenden wird eine erfindungsgemäße optische Ver
schaltung in einer integrierten Halbleiterschaltung im einzel
nen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrie
ben.
Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 dargestellt, die
einen Schnitt eines Teils einer integrierten Halbleiterschal
tung (im folgenden als "IC" bezeichnet) zeigt. Bezugsziffer 1
in Fig. 2 bezeichnet allgemein einen IC-Chip. Der Chip 1 wird
hergestellt, indem p-leitende vergrabene Schichten 50 und 55
in einem n-leitenden Halbleitersubstrat (Silizium) 40, und an
schließend eine Photodiode 10, ein Widerstand 20 und ein Tran
sistor 30 in den vergrabenen Schichten ausgebildet werden. Die
Photodiode 10 hat eine p-i-n-Struktur mit einer n-dotierten
Schicht 52, einer eigenleitenden Schicht 51 und einer p-do
tierten Schicht 50. Eine p-dotierte Schicht 53 ist ein diffun
dierter Widerstand und baut zusammen mit einer n-dotierten
Schicht 54 den Widerstand 20 auf (vgl. Fig. 3). Der Transi
stor 30 ist ein MOS-Transistor, der in der p-dotierten vergra
benen Schicht 55 ausgebildete n-dotierte Source- und Drain-
Schichten 57 und 56, einen Gate-Isolierfilm 61 sowie eine
Gate-Elektrode 71 umfaßt. Bezugsziffer 60 bezeichnet einen
Feld-Oxidfilm, die Bezugsziffern 70 und 72 bis 77 bezeichnen
Anschlußkontakte. Zum besseren Verständnis ist die Verdrahtung
bzw. Verschaltung in Fig. 2 schematisch außerhalb des IC-Chip
1 dargestellt. Tatsächlich erfolgt die Verschaltung jedoch
durch gedruckte Leiterbahnen, die auf dem Feld-Oxidfilm 60 an
geordnet sind.
Der so aufgebaute Chip 1 wird mit einer lichtundurchläs
sigen bzw. opaken isolierenden Harzschicht 200 versehen. Im
einzelnen wird die opake Harzschicht 200 ausgebildet, indem
ein Gemisch aus Silikongummi, Polyimid oder Epoxid mit Titan
weiß (Titanoxid), Bengara oder Karbon in Form eines dünnen
Films auf den IC-Chip 1 aufgesponnen wird. Anschließend wird
eine Öffnung 100 in der opaken Harzschicht vorgesehen. Die
Öffnung 100 liegt gerade über der Photodiode 10, wobei ihre
Abmessungen größer als ein Arbeits- oder Betriebsbereich der
Photodiode sind. Die Öffnung 100 kann ausgebildet werden, in
dem die opake Harzschicht mit Ausnahme eines Bereichs, in dem
die Öffnung gebildet werden soll, mit einer Maske versehen,
und der freiliegende Bereich anschließend geätzt wird.
Danach wird in der Öffnung 100 ein Füllmaterial 210 aus
einem transparenten Harz vorgesehen. Die transparente Harz
schicht 210 kann ausgebildet werden, indem mittels einer
Spinnvorrichtung Silikongummi, Polyimid oder Epoxid in die
Öffnung 100 ein- und auf die Oberfläche der opaken Harzschicht
aufgebracht wird, und bei der sich ergebenden Struktur eine
Schicht vorgegebener Dicke weggeätzt wird. Daraufhin wird auf
der Oberfläche des Füllmaterials 210 durch Pressen eine Fres
nel-Linse 220 gebildet. Die Linse 220 konvergiert oder sammelt
das von der Öffnung 100, die größer als der Arbeitsbereich
der Photodiode 10 ist, einfallende Licht im Arbeitsbereich
der Photodiode 10. Statt der Fresnel-Linse 220 kann eine
sphärische Linse, eine Linse mit verteiltem Brechungsindex
oder ähnliches verwendet werden. Die transparente Schicht 210
kann beispielsweise auch eine durch Sputtern gebildete Glas
schicht sein. Die Dicke sowohl der opaken Schicht 200 als auch
der transparenten Schicht 210 kann 2 bis 3 µm betragen.
In Fig. 2 ist mit Bezugsziffer 6 eine Schaltung für die
Erzeugung eines elektrischen Taktsignals, und mit Bezugsziffer
5 eine Generatoreinrichtung für die Erzeugung eines optischen
Taktsignals in Antwort auf das elektrische Taktsignal bezeich
net. Das optische Taktsignal wird in Form einer Änderung der
Lichtstärke, in Form eines EIN/AUS-Schaltens des Lichts oder
ähnlichem geliefert und findet letztlich als ein elektrisches
Signal für die Betätigung eines logischen Schaltungsbereichs
300 Anwendung (vgl. Fig. 3). Obwohl hier beispielhaft die
Taktsignal-Generatorschaltung 6 dargestellt ist, können andere
Signale mit ähnlich vorteilhaften Wirkungen verwendet werden.
Das heißt, die signalerzeugende Schaltung 6 kann eine Impuls-
Generatoreinrichtung für die Erzeugung eines elektrischen Im
pulssignals sein. Durch die Umwandlung des elektrischen Im
pulssignals in ein optisches Impulssignal kann die Erfindung
vorteilhaft zur Anwendung kommen.
Im folgenden wird der Betrieb des in Fig. 2 gezeigten
Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert,
die ein der in Fig. 2 dargestellten Struktur entsprechendes
Schaltbild zeigt. Das von dem Signalgenerator 5 emittierte op
tische Taktsignal bestrahlt die Photodiode 10 in dem IC-Chip
1. Dabei tritt das auf die Photodiode 10 auffallende Licht
durch die in der Öffnung 100 vorgesehene transparente Schicht
210 und wird durch die Linsenwirkung der transparenten Schicht
210 konvergiert, so daß eine Bestrahlung des Arbeitsbereichs
der Photodiode 10 erfolgt. Durch die Bestrahlung mit dem Licht
wird die Photodiode 10 leitend, so daß ein Strom von einer
Spannungsquelle +VCC (z.B. 5 V) durch den Widerstand 20
(z.B. 1 kΩ) fließt, über dem eine Spannung abfällt. Diese
Spannung wird von dem MOS-Transistor 30 verstärkt und als ein
elektrisches Taktsignal dem logischen Schaltungsbereich 300
zugeführt. In dem Fall, in dem die signalerzeugende Schaltung
6 als ein gewöhnlicher Impuls-Generator, jedoch nicht als ein
Taktsignal-Generator ausgebildet ist, wie unter Bezugnahme auf
Fig. 2 erläutert, wird alternativ ein von dem Impuls-Genera
tor 6 erzeugtes elektrisches Impulssignal durch die Schaltung
5 in ein optisches Impulssignal umgewandelt. Die Photodiode 10
wird durch das optische Impulssignal angesteuert.
Die obige Erläuterung erfolgte im Zusammenhang mit einem
einzigen logischen Element, das eine Photodiode 10, einen Wi
derstand 20 und einen MOS-Transistor 30 umfaßt. Tatsächlich
ist in dem IC-Chip eine Vielzahl derartiger logischer Elemente
ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel werden alle diese
logischen Elemente gleichzeitig durch eine einzige, ein opti
sches Taktsignal erzeugende Einrichtung aktiviert. Dieser Fall
ist in Fig. 4 dargestellt. Der in Fig. 4 gezeigte IC-Chip 1
enthält eine Vielzahl logischer Schaltungen. Mit Bezugsziffer
2 ist ein unteres Formteil, mit Bezugsziffer 3 sind Leitungs
anschlüsse, und mit Bezugsziffer 4 ist ein oberes Formteil be
zeichnet. Auf der Innenseite des oberen Formteils 4 ist eine
Generatoreinrichtung 5 für ein optisches Taktsignal, wie eine
lichtemittierende Diode, angebracht, die ein elektrisches
Taktsignal von einer entsprechenden Generatorschaltung 6 emp
fängt und ein optisches Taktsignal erzeugt. Das von der licht
emittierenden Diode 5 abgegebene optische Signal oder Licht
bestrahlt den gesamten Chip 1. Dementsprechend werden durch
ein Taktsignal sämtliche Photodioden auf dem Chip 1 auf einmal
aktiviert. Als Folge davon fallen die Zeitpunkte der Aktivie
rung aller Photodioden miteinander zusammen, so daß keinerlei
Zeit-Jitter aufgrund von Verzögerungen in der Übertragung der
Taktsignale auftritt.
Aus Fig. 2 wird deutlich, daß, da alle Bereiche der
Struktur mit Ausnahme der Oberflächen über den Photodioden mit
der lichtundurchlässigen Harzschicht 200 abgedeckt sind, die
Erzeugung von Photoelektronen, bis auf die Erzeugung in den
Bereichen der Photodioden, unterbunden wird, so daß eine Ver
schlechterung der Eigenschaften der integrierten Schaltung
und/oder eine Fehloperation nicht auftritt.
Wie beschrieben, sind die Abmessungen der Öffnung 100
größer als der Arbeitsbereich der Photodiode, ist die transpa
rente Schicht 210 in der Öffnung 100 vorgesehen und hat die
transparente Schicht 210 eine Linsenfunktion. Daher kann das
von der Öffnung 100, die größer als der Arbeitsbereich der
Photodiode 10 ist, einfallende Licht wirkungsvoll ausgenutzt
werden, während sonst nur das Licht wirksam ist, das auf eine
Fläche eingestrahlt wird, die dem Arbeitsbereich der Photodi
ode entspricht. Licht von der vergrößerten Öffnung 100 wird in
anderen Worten mittels der über der Öffnung vorgesehenen Linse
220 auf den Arbeitsbereich der Photodiode 10 konvergiert, wo
durch der Ausnutzungsgrad des einfallenden Lichts erhöht wird.
Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel nach Fig. 4
ist die lichtemittierende Diode (LED) 5 auf der Innenseite des
oberen Formteils 4 angebracht, und von der LED 5 emittiertes
Licht wird als Signallicht verwendet. Es kann jedoch auch eine
Konstruktion Anwendung finden, bei der ein Fenster aus trans
parentem Material, wie Glas, in dem oberen Formteil 4 vorge
sehen ist, wobei Signallicht durch das Fenster eingeführt
wird, um den Chip 1 auf der Innenseite zu bestrahlen.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin
dung, bei dem in den Öffnungen 100 transparente Schichten 230,
240 vorgesehen sind, die eine unterschiedliche Selektivität
für die Wellenlänge des Lichts aufweisen. Im einzelnen sind
die Photodioden 10 a, 10 b auf dem IC-Chip 1 in mehrere Gruppen
unterteilt. In den Öffnungen 100 über Photodioden einer Gruppe
(in Fig. 5 ist nur eine Photodiode 10 a gezeigt) sind transpa
rente Schichten 230 vorgesehen, die eine selektive Durchläs
sigkeit für Licht mit einer Wellenlänge λ 1 aufweisen,
während in den Öffnungen 100 über Photodioden einer anderen
Gruppe (in Fig. 5 ist nur eine Photodiode 10 b gezeigt) trans
parente Schichten 240 vorgesehen sind, die eine selektive
Durchlässigkeit für Licht mit einer Wellenlänge λ 2 aufwei
sen. Die Anzahl der Gruppen bzw. Sätze von Dioden kann nach
Bedarf erhöht werden. Mit Bezugsziffer 80 ist eine transparen
te Harzschicht dargestellt.
Die über dem IC-Chip 1 vorgesehene Einrichtung für die
Erzeugung eines optischen Taktsignals ist in zwei Abschnitte
5 a und 5 b unterteilt, von denen einer das Licht mit der Wel
lenlänge λ 1, und der andere das Licht mit der Wellenlänge
g 2 emittiert. Durch Ansteuerung der Abschnitte 5 a und 5 b
mit verschiedenphasigen Taktsignalen kann damit die Vielzahl
von Photodioden 10 a, 10 b auf dem IC-Chip 1 mit mehrphasigen
Taktsignalen angesteuert werden. Zu einem Satz gehörige Photo
dioden werden jeweils gleichzeitig aktiviert, so daß, wie im
Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, kein Zeit-Jitter auftritt.
Jede der transparenten Schichten mit unterschiedlicher Wellen
längen-Selektivität kann durch Verwendung von Gelatine gebil
det werden, der ein Farbstoff mit bestimmter Wellenlängen-Se
lektivität zugegeben ist.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin
dung, das dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ähnlich ist,
jedoch auf die Verbesserung des Licht-Ausnutzungsgrads ab
zielt. Die Abmessungen der Öffnung 100 sind größer als der Ar
beitsbereich der Photodiode 10 a, 10 b ausgelegt. Die Öffnungen
100 sind mit transparenten Schichten 250 und 260 gefüllt, die
jeweils eine unterschiedliche Wellenlängen-Selektivität auf
weisen. Jede transparente Schicht 250, 260 zeigt daneben eine
Linsenwirkung, da eine Fresnel-Linse 220 oder ähnliches vorge
sehen ist. Als Folge davon wird von der Öffnung 100, die grö
ßer als der Arbeitsbereich der Photodiode 10 a, 10 b ist, ein
fallendes Licht auf den Arbeitsbereich konvergiert. Das Aus
führungsbeispiel nach Fig. 6 vereinigt daher in sich die Vor
teile des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 (Lichtbündelung
durch Linsenwirkung) und des Ausführungsbeispiels nach Fig. 5
(Wellenlängen-Selektivität).
Claims (6)
1. Optische Verschaltung in einer integrierten Halbleiter
schaltung, gekennzeichnet durch
ein Halbleitersubstrat (40);
eine Einrichtung (5) für die Erzeugung eines optischen Impulssignals in Antwort auf ein elektrisches Impulssignal;
ein photo-elektrisches Wandlerelement (10; 10 a, 10 b), das in dem Halbleitersubstrat (40) ausgebildet ist und in Antwort auf ein optisches Impulssignal aktiviert wird, das von der Einrichtung (5) für die Erzeugung eines optischen Impulssig nals erzeugt wird und auf eine Oberfläche des Halbleitersub strats (40) auftrifft;
weitere elektrische Schaltungseinrichtungen (20, 30), die in dem Halbleitersubstrat (40) ausgebildet sind;
eine opake Schicht (200), die so angeordnet ist, daß sie eine Oberfläche des Halbleitersubstrats (40) abdeckt, und in der über dem photo-elektrischen Wandlerelement (10; 10 a, 10 b) eine Öffnung (100) vorgesehen ist; und
eine transparente Schicht (210; 230, 240; 250, 260), die in der Öffnung (100) vorgesehen ist.
ein Halbleitersubstrat (40);
eine Einrichtung (5) für die Erzeugung eines optischen Impulssignals in Antwort auf ein elektrisches Impulssignal;
ein photo-elektrisches Wandlerelement (10; 10 a, 10 b), das in dem Halbleitersubstrat (40) ausgebildet ist und in Antwort auf ein optisches Impulssignal aktiviert wird, das von der Einrichtung (5) für die Erzeugung eines optischen Impulssig nals erzeugt wird und auf eine Oberfläche des Halbleitersub strats (40) auftrifft;
weitere elektrische Schaltungseinrichtungen (20, 30), die in dem Halbleitersubstrat (40) ausgebildet sind;
eine opake Schicht (200), die so angeordnet ist, daß sie eine Oberfläche des Halbleitersubstrats (40) abdeckt, und in der über dem photo-elektrischen Wandlerelement (10; 10 a, 10 b) eine Öffnung (100) vorgesehen ist; und
eine transparente Schicht (210; 230, 240; 250, 260), die in der Öffnung (100) vorgesehen ist.
2. Optische Verschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet,
daß die Einrichtung (5 a, 5 b) für die Erzeugung eines op tischen Impulssignals Licht verschiedener Wellenlängen (λ 1,λ 2) als ein optisches Impulssignal in Antwort auf ein elektrisches Impulssignal erzeugt;
daß mehrere Sätze von photo-elektrischen Wandlerelementen (10 a, 10 b) in dem Halbleitersubstrat (40) ausgebildet sind, die in Antwort auf das optische Impulssignal aktiviert werden;
daß in der eine Oberfläche des Halbleitersubstrats (40) abdeckenden opaken Schicht (200) Öffnungen (100) jeweils über den photo-elektrischen Wandlerelementen (10 a, 10 b) ausgebildet sind; und
daß in den Öffnungen (100) jeweils transparente Schich ten (230; 240; 250, 260) vorgesehen sind, die in eine Anzahl von Sätzen entsprechend der Anzahl von Sätzen der photo-elek trischen Wandlerelemente (10 a, 10 b) unterteilt sind, wobei je der Satz der transparenten Schichten eine selektive Durchläs sigkeit für ein optisches Impulssignal einer anderen Licht- Wellenlänge (λ 1, λ 2) aufweist, so daß alle photo-elektrischen Wandlerelemente (10 a, 10 b) jedes zusammengehörigen Satzes gleichzeitig in Antwort auf das Licht mit der entsprechenden Wellenlänge aktiviert werden.
daß die Einrichtung (5 a, 5 b) für die Erzeugung eines op tischen Impulssignals Licht verschiedener Wellenlängen (λ 1,λ 2) als ein optisches Impulssignal in Antwort auf ein elektrisches Impulssignal erzeugt;
daß mehrere Sätze von photo-elektrischen Wandlerelementen (10 a, 10 b) in dem Halbleitersubstrat (40) ausgebildet sind, die in Antwort auf das optische Impulssignal aktiviert werden;
daß in der eine Oberfläche des Halbleitersubstrats (40) abdeckenden opaken Schicht (200) Öffnungen (100) jeweils über den photo-elektrischen Wandlerelementen (10 a, 10 b) ausgebildet sind; und
daß in den Öffnungen (100) jeweils transparente Schich ten (230; 240; 250, 260) vorgesehen sind, die in eine Anzahl von Sätzen entsprechend der Anzahl von Sätzen der photo-elek trischen Wandlerelemente (10 a, 10 b) unterteilt sind, wobei je der Satz der transparenten Schichten eine selektive Durchläs sigkeit für ein optisches Impulssignal einer anderen Licht- Wellenlänge (λ 1, λ 2) aufweist, so daß alle photo-elektrischen Wandlerelemente (10 a, 10 b) jedes zusammengehörigen Satzes gleichzeitig in Antwort auf das Licht mit der entsprechenden Wellenlänge aktiviert werden.
3. Optische Verschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die transparente Schicht/transparenten
Schichten (210; 250, 260) eine Linsenwirkung aufweist/aufwei
sen, um das durch die Öffnung (100) einfallende Licht auf den
Arbeitsbereich des jeweiligen photo-elektrischen Wandlerele
ments (10; 10 a, 10 b) zu konvergieren.
4. Optische Verschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die transparenten Schichten (210; 250, 260) mit
der Linsenwirkung eine Fresnel-Linse (220) aufweisen.
5. Optische Verschaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die transparenten Schichten (210; 250, 260)
mit der Linsenwirkung eine Linse mit verteiltem Brechungsindex
aufweisen.
6. Optische Verschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die transparenten Schichten (210;
250, 260) mit der Linsenwirkung eine sphärische Linse aufwei
sen.
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D2 | Grant after examination | ||
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