受光发光元件以及使用该受光发光元件的传感器装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种受光元件和发光元件配置在同一基板上的受光发光元件以及使用该受光发光元件的传感器装置。
【背景技术】
[0002]一直以来，提出了各种如下的传感器装置，其通过从发光元件向被照射物照射光，并由受光元件接受针对向被照射物入射的光的正反射光和漫反射光，由此对被照射物的特性进行检测。该传感器装置在广泛的领域内被利用，例如，在光断续器，光耦合器，遥控器单元，IrDA(Infrared Data Associat1n)通信设备，光纤通信用装置、以及原稿尺寸传感器等涉及多方面的应用中被使用。
[0003]例如，如日本特开2007-201360号公报所记载的那样，使用在同一基板上分别配置发光元件以及受光元件，并设置有将受光区域和发光区域隔开的遮光壁的传感器装置。
[0004]然而，在这样的传感器装置中，发光元件发出的光直接向受光元件照射，因此存在难以提高传感器装置的传感检测性能的问题点。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种传感检测性能高的受光发光元件以及使用该受光发光元件的传感器装置。
[0006]本发明的受光发光元件具备:由一导电型半导体构成的基板；在该基板的上表面上层叠包括一导电型半导体层和逆导电型半导体层的多个半导体层而成的发光元件；在所述基板的上表面侧具有掺杂了逆导电型的杂质的逆导电型半导体区而成的受光元件；与所述基板、所述一导电型半导体层、所述逆导电型半导体层以及所述逆导电型半导体区的至少一个分别连接的至少一个电极衬垫；接合于该电极衬垫的上表面的金属块。在所述电极衬垫与所述基板连接的情况下，该至少一个所述电极衬垫以所述金属块遮挡从所述发光元件发出且朝向所述受光元件的光的方式，配置在所述发光元件与所述受光元件之间的所述基板的上表面，在所述电极衬垫与所述一导电型半导体层、所述逆导电型半导体层或者所述逆导电型半导体区连接的情况下，该至少一个所述电极衬垫以所述金属块遮挡从所述发光元件发出且朝向所述受光元件的光的方式，经由绝缘层配置在所述基板的上表面。
[0007]本发明的传感器装置为使用了上述受光发光元件的传感器装置，从所述发光元件向被照射物照射光，根据来自所述受光元件的输出电流对所述被照射物的位置信息、距离信息以及浓度信息中的至少一个进行检测，该来自所述受光元件的输出电流根据来自该被照射物的反射光而输出。
【附图说明】
[0008]图1 (a)是表示本发明的受光发光元件的实施方式的一个例子的俯视图。图1 (b)是沿着图1(a)的11-1I线的简要剖视图。
[0009]图2(a)是构成图1所示的受光发光元件的发光元件的剖视图。图2(b)是构成图1所示的受光发光元件的受光元件的剖视图。
[0010]图3是表示使用了图1所示的受光发光元件的传感器装置的实施方式的一个例子的简要剖视图。
[0011]图4是表示图1所示的受光发光元件的第一变形例的主要部分俯视图。
[0012]图5是表示图1所示的受光发光元件的第二变形例的主要部分俯视图。
[0013]图6 (a)是表示图1所示的受光发光元件的第三变形例的主要部分俯视图。图6 (b)是表示图1所示的受光发光元件的第四变形例的主要部分俯视图。
[0014]图7是表示图1所示的受光发光元件的第五变形例的主要部分俯视图。
【具体实施方式】
[0015]以下，参照附图对本发明的受光发光元件以及使用该受光发光元件的传感器装置的实施方式的例子进行说明。需要说明的是，以下的例子仅例示本发明的实施方式，本发明并不限定于这些实施方式。
[0016](受光发光元件组件)
[0017]图1 (a)以及(b)所示的受光发光元件I组装于复印机、打印机等图像形成装置，作为对调色剂、介质等被照射物的位置信息、距离信息或浓度信息等进行检测的传感器装置而发挥功能。
[0018]受光发光元件I具有基板2、配置于基板2的上表面的发光元件3a以及受光元件3b ο
[0019]基板2由一导电型的半导体材料构成。一导电型的杂质浓度不特别限定。在本例子中，对于硅(Si)基板，使用作为一导电型的杂质以1\1017?2\101^01^/0113的浓度含有磷⑵的η型的硅(Si)基板。作为η型的杂质，除磷⑵以外，可以列举例如氮(N)、砷(As)、铺(Sb)以及秘(Bi)等，掺杂浓度为I X 116?I X 10 2Clatoms/cm3。以下，η型为一导电型，P型为逆导电型。
[0020]在基板2的上表面上，配置有发光元件3a，并与发光元件3a对应地配置有受光元件3b。发光元件3a作为向被照射物照射光的光源而发挥功能，从发光元件3a发出的光被被照射物反射而入射至受光元件3b。受光元件3b作为对光的入射进行检测的光检测部而发挥功能。
[0021]如图2(a)所示，发光元件3a以在基板2的上表面上层叠有多个半导体层的方式而形成。
[0022]首先，在基板2的上表面上，形成有对基板2与层叠于基板2的上表面的半导体层(在本例子的情况下为之后进行说明的η型接触层30b)的晶格常数之差进行缓冲的缓冲层30a。通过缓冲层30a缓冲基板2与形成于基板2的上表面的半导体层的晶格常数之差，由此具有减少基板2与半导体层之间所产生的晶格形变等晶格缺陷，进而减少形成于基板2的上表面的半导体层整体的晶格缺陷或结晶缺陷的功能。
[0023]本例子的缓冲层30a由不含有杂质的砷化镓(GaAs)构成，其厚度为2?3 μπι左右。需要说明的是，在基板2与层叠于基板2的上表面的半导体层的晶格常数之差不大的情况下，能够省略缓冲层30a。
[0024]在缓冲层30a的上表面上形成有η型接触层30b。在η型接触层30b中，在砷化镓(GaAs)中掺杂有作为η型杂质的硅(Si)或砸(Se)等，掺杂浓度为I X 116?I X 10 2°atoms/cm3左右，并且，其厚度为0.8?Iym左右。
[0025]在本例子中，作为η型杂质，以I X 118?2X10 18atoms/cm3的掺杂浓度掺杂有硅
(Si)。η型接触层30b的上表面的一部分露出，并在该露出的部分处经由发光元件侧第一电极31a(第一电极31a)，与发光元件侧第一电极衬垫31A(第一电极衬垫31A)连接。第一电极衬垫31A经由金属块34与外部电源电连接。在本例子中，通过金(Au)线的引线结合将第一电极衬垫31A与外部电源连接，本例的金属块34为与第一电极衬垫31A接合的金(Au)凸块。在图中仅记载了引线结合的金(Au)凸块即金属块34，为了简便省略导线(在之后进行说明的其他附图中也是相同的)。也可以代替金(Au)线而选择铝(Al)线、铜(Cu)线等导线。另外，在本例子中，可以代替引线结合，通过软钎料等将电配线与第一电极衬垫31A接合，还可以在第一电极衬垫31A的上表面上形成金柱状凸块，通过软钎料等将电配线与该金(Au)柱状凸块接合。该情况下的金属块34分别相当于软钎料、金(Au)柱状凸块以及软钎料的接合材。η型接触层30b具有减小与连接于n型接触层30b的第一电极31a的接触电阻的功能。
[0026]需要说明的是，优选为，金属块34的在基板2的法线方向上的厚度设定为比发光元件3a的厚度厚。通过将金属块34的厚度设定为比发光元件3a的厚度厚，由此减小发光元件3a发出的光通过金属块34的上方向受光元件3b照射的可能性。
[0027]第一电极31a以及第一电极衬垫31A使用例如金(Au)锑(Sb)合金、金(Au)锗(Ge)合金或者Ni类合金等，其厚度形成为0.5?5 μπι左右。并且，由于配置在以从基板2的上表面覆盖η型接触层30b的上表面的方式形成的绝缘层8之上，因此与基板2以及η型接触层30b以外的半导体层绝缘。
[0028]绝缘层8例如由氮化硅(SiNx)或者氧化硅(S12)等无机绝缘膜、聚酰亚胺等有机绝缘膜等形成，其厚度为0.1?I ym左右。
[0029]在η型接触层30b的上表面形成有η型包覆层30c，之后进行说明的活性层30d具有封闭空穴的功能。在η型包覆层30c中，在砷化铝镓(AlGaAs)中掺杂有作为η型杂质的硅(Si)或者砸(Se)等，掺杂浓度为I X 116?lX102°atoms/cm3左右，并且该η型包覆层30c的厚度为0.2?0.5 μπι左右。在本例子中，作为η型杂质，以IX 117?5Χ 10 17atoms/cm3的掺杂浓度掺杂硅(Si)。
[0030]在η型包覆层30c的上表面形成有活性层30d，作为使电子、空穴等载流子集中并通过再结合发出光的发光层而发挥功能。活性层30d为不含杂质的砷化铝镓(AlGaAs)，并且其厚度为0.1?0.5 μπι左右。需要说明的是，本例子的活性层30d为不含杂质的层，然而也可以为含有P型杂质的P型活性层、