(57)【要約】  【課題】  小型で光検出精度の優れた受発光デバイスを提供する。  【解決手段】  第１主面１Ａおよび第２主面１Ｂを備えた透光性の基板１と、基板１の第１主面１Ａ側に配置された、第１主面１Ａに向けて光を出射する発光素子２と、発光素子２上であって基板１側と反対側の部位に配置された第１反射膜４と、基板１の第１主面１Ａ側に配置された、第１主面１Ａからの光を受光する受光素子３と、受光素子３上であって基板１側と反対側の部位に配置された第２反射膜５と、基板１の第２主面１Ｂ側に配置された、発光素子３から出射された光を測定物に導く第１導光部６と、基板１の第２主面１Ｂ側に配置された、測定物からの反射光を受光素子３に導く第２導光部７とを有する。【選択図】  図１
2014127683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面および第２主面を備えた透光性の基板と、
該基板の前記第１主面側に配置された、該第１主面に向けて光を出射する発光素子と、
該発光素子上であって前記基板側と反対側の部位に配置された第１反射膜と、
前記基板の前記第１主面側に配置された、該第１主面からの光を受光する受光素子と、
該受光素子上であって前記基板側と反対側の部位に配置された第２反射膜と、
前記基板の前記第２主面側に配置された、前記発光素子から出射された光を測定物に導く第１導光部と、
前記基板の前記第２主面側に配置された、前記測定物からの反射光を前記受光素子に導く第２導光部と
を有する受発光デバイス。
【請求項２】
前記基板は、前記第１主面に第１電極および第２電極が設けられており、
前記第１電極および前記第１反射膜は、前記発光素子を駆動する電極として機能し、
前記第２電極および前記第２反射膜は、前記受光素子から信号を取り出す電極として機能する、請求項１記載の受発光デバイス。
【請求項３】
前記第１反射膜は、前記第１電極から電気的に分離された状態で前記基板の前記第１主面まで延在しており、
前記第２反射膜は、前記第２電極から電気的に分離された状態で前記基板の前記第１主面まで延在している、請求項２記載の受発光デバイス。
【請求項４】
前記基板は、前記発光素子が配置された領域と前記受光素子が配置された領域との間に、厚み方向に貫通する孔が形成されている、請求項１記載の受発光デバイス。
【請求項５】
前記発光素子は、前記基板側から順に積層された第１導電型の第１半導体層および第２導電型の第２半導体層を有しており、
平面視で、前記第１半導体層と前記第２半導体層とが重なる領域には前記第１電極が重ならない領域が含まれており、
前記第２電極は、平面視で、前記受光素子の受光領域を囲う環状である、請求項２記載の受発光デバイス。
【請求項６】
前記第１電極および前記第２電極は、透光性材料からなる、請求項２記載の受発光デバイス。
【請求項７】
前記第１導光部および前記第２導光部は、互いの光路を分離した状態で一体的に形成されている、請求項１記載の受発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子と受光素子とが同一基板上に形成された受発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子から測定対象へ光を照射し、その測定対象からの反射光を受光素子で検出して、測定対象の光学的特性を測定するような受発光デバイスが、広い分野で利用されている。たとえば、フォトインタラプタ、フォトカプラ、リモートコントロールユニット、ＩｒＤＡ（Infrared Data Association）通信デバイス、光ファイバ通信用装置、さらには原稿サイズセンサなど多岐にわたるアプリケーションで用いられている。
【０００３】
特許文献１には、半導体基板に発光素子及び受光素子が形成された受発光デバイスが開示されている。このように同一基板上に発光素子及び受光素子を形成することで、構成部品を削減し、デバイス全体の小型化に寄与することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１―９９９０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、同一基板に発光素子及び受光素子を形成する場合には互いの素子を電気的に分離する必要がある。特許文献１に示す例では、絶縁性の支持基板を設け、その上に半導体基板を実装し、半導体基板を完全に分断し、支持基板の一部まで到達する溝を形成することで、発光素子と受光素子とを分離している。すなわち、受光素子と発光素子との素子分離をするために、支持基板という新たな部品を必要としている。
【０００６】
このような状況の中、確実に受光素子と発光素子とを電気的に分離した精度の高い受発光デバイスを、構成する部品点数を削減して生産性を高めて提供することが求められている。
【０００７】
本発明は、高精度で生産性の高い受発光デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る受発光デバイスは、第１主面および第２主面を備えた透光性の基板と、該基板の前記第１主面側に配置された、該第１主面に向けて光を出射する発光素子と、該発光素子上であって前記基板側と反対側の部位に配置された第１反射膜と、前記基板の前記第１主面側に配置された、該第１主面からの光を受光する受光素子と、該受光素子上であって前記基板側と反対側の部位に配置された第２反射膜と、前記基板の前記第２主面側に配置された、前記発光素子から出射された光を測定物に導く１導光部と、前記基板の前記第２主面側に配置された、前記測定物からの反射光を前記受光素子に導く第２導光部とを有するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高精度で生産性の高い受発光デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る受発光デバイスの概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す受発光デバイスの変形例を示す断面図である。
【図３】図２に示す受発光デバイスの製造方法の工程を示す、（ａ）は上面図であり、（ｂ），（ｃ）断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、図３に続く受発光デバイスの製造方法の工程を示す断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）はそれぞれ、図４に続く受発光デバイスの製造方法の工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る受発光デバイスの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
＜受発光デバイス＞
図１は本発明の受発光デバイスの一実施形態を示す断面図である。なお、各図において、構成の明確な図示のために、各構成要素の大きさの比率は実際の寸法と異なることがある。
【００１３】
図１に示すように、受発光デバイス１０は、基板１と、発光素子２と、受光素子３と、第１反射膜４と、第２反射膜５と、第１導光部６と第２導光部７とを有する。
【００１４】
基板１は、絶縁性の透光性材料からなる。ここで、透光性とは、可視光のみに限定されず、後述の発光素子２が出射する光を透過させるものとする。例えば発光素子２の出射光の波長が可視光・近赤外光程度のときには、基板１の材料として石英・サファイア等を用いることができ、遠赤外光のときには、さらに表面を熱酸化したシリコンも用いることができる。この例では、発光素子２としてＧａＡｓ系の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を用いるので、その出射光である波長８５０ｎｍから９５０ｎｍに対して透光性を有し、薄くても強度があるサファイア基板を用いている。
【００１５】
このような材料からなる基板１は、平坦な第１主面１Ａとこれに対向する第２主面１Ｂとを有する。
【００１６】
基板１の第１主面１Ａ側には、発光素子２と受光素子３とが配置されている。発光素子２は出射する光の少なくとも一部が第１主面１Ａ側に向かうよう構成されている。発光素子２は、ＧａＡｓ系の半導体層を積層してなるＬＥＤとしている。具体的には、基板１側から順に積層された第１半導体層２１，第２半導体層２２を有する。第１半導体層２１は第１導電型の半導体材料からなり、第２半導体層２２は第２導電型の半導体材料からなる。ここで、第１半導体層２１の平面面積は第２半導体層２２の平面面積よりも大きい。言い換えると、第１半導体層２１は第２半導体層２２に覆われた領域と第２半導体層２２から露出する領域とを有する。さらに言い換えると、発光素子２は、平面視で、第１半導体層２１と第２半導体層２２とが重なる領域（以下、領域２３とする）と重ならない領域とを有する。この発光素子２の具体的な構成については後述する。
【００１７】
発光素子２のうち、基板１と反対側の部位には第１反射膜４が配置されている。第１反射膜４は、発光素子２側からの光を基板１側に反射させるものである。第１反射膜４は、領域２３を覆うように形成すればよいが、さらに好ましくは、図１に示すように発光素子２の基板１と反対側の面全体を覆うようにすることが好ましい。基板１側以外に向かう発光素子２からの出射光を基板１側へと効率的に反射させることができるからである。
【００１８】
第１反射膜４は、屈折率の異なる２種類の半導体層を交互に積層した積層体であっても
よいし、金属材料等を用いてもよい。金属材料を用いる場合には、第１半導体層２１と第２半導体層２２とが電気的に接続されることがないように少なくとも第１半導体層２１のうち第２半導体層２２から露出している部分を覆うような絶縁膜１３を形成することが好ましい。
【００１９】
このようにして、基板１側へと導かれた発光素子２からの出射光は、基板１を通過し第１導光部６へと到達する。第１導光部６は基板１の第２主面１Ｂ側に配置されており、第１導光部６に到達した光を被照射体に照射する。この例では、平面視で、発光素子２と第１導光部６とが配置された領域とが重なるように配置されている。より具体的には。発光素子２の領域２３の直上に第１導光部６が配置されている。
【００２０】
このような第１導光部６は、一般的なレンズにより実現できる。例えばプリズムや集光レンズ等が挙げられる。このような光学系の設計は、光線追跡法を用いて行われ、所望の形状を有するものを形成することができる。
【００２１】
基板１の第２主面１Ｂ側には、第２導光部７が配置されている。第２導光部７は、被照射体から反射された光を受け、その光路を変え、後述の受光素子３へと光を導くものである。ここで、第２導光部７は、第１導光部６と同様に一般的なレンズにより実現できる。例えばプリズムや集光レンズ等が挙げられる。このような光学系の設計は、光線追跡法を用いて行われ、所望の形状を有するものを形成することができる。
【００２２】
このような、第１導光部６及び第２導光部７は、別体で形成してもよいが、図１に示す例では一体的に形成されている。第１導光部６及び第２導光部７を一体的に形成する場合には、互いの光路が分離された状態とする。
【００２３】
このように第１導光部６及び第２導光部７を一体的に形成することにより、構成部品を削減するとともに、位置合わせ精度を向上させることができる。
【００２４】
基板１の第１主面１Ａ側には、第２導光部７から基板１を介して到達する光を受光する受光素子３が配置されている。受光素子３は、その受光面が基板１側に向くように配置されており、第２導光部７からの光を受け、ｐｎ接合が形成された受光部で受光量に応じた光電流が生じ電気信号として出力する。この例では、受光素子３は平面視で第２導光部７と重なる領域に配置されている。すなわち、第２導光部７は、到達した光を基板１の主面１Ｂの法線方向（基板１の厚み方向）に光路を変え、第２導光部７の基板１を挟んだ直下に位置する受光素子３に入射させる。
【００２５】
そして、受光素子３の基板１と反対側の面には第２反射膜５が配置される。第２反射膜５は、受光素子３の受光部を通過してきた光を基板１側に反射させ、受光部に光を戻すものである。第２反射膜５は、受光部を覆うように形成すればよいが、さらに好ましくは、図１に示すように受光素子３の基板１と反対側の面全体を覆うようにすることが好ましい。基板１側以外に向かう受光素子３を通過する光を基板１側へと効率的に反射させることができるからである。
【００２６】
第２反射膜５は、屈折率の異なる２種類の半導体層を交互に積層した積層体であってもよいし、金属材料等を用いてもよい。
【００２７】
基板１のうち、平面視で、発光素子２が配置された領域と受光素子３が配置された領域との間に、低屈折率部８を形成する。低屈折率部８は、基板１を構成する材料よりも低い屈折率を有する。この例では低屈折率部８は、基板１を厚み方向に貫通する孔に空気が充填されてなる。このような構成とすることにより、発光素子２からの光が、基板１内を通
過するときに、受光素子３へと入射されることを抑制することができる。特に孔を機械的手法で形成する場合には、孔を形成する壁面が細かい凹凸ができ、この形状によっても発光素子２からの光が受光素子３へと導かれることを抑制することができる。
【００２８】
なお、孔の中に充填される雰囲気（空気）は、大気であってもよいし、受発光デバイス１０が真空や不活性ガス中に封止されるのであれば、その雰囲気に準ずるものとしてもよい。
【００２９】
また、低屈折率部８は上述の形態に限定されない。例えば、基板１を構成する材料よりも小さい屈折率を有する樹脂材料を充填して形成してもよい。
【００３０】
なお、基板１の第１主面１Ａまたは第２主面１Ｂの少なくとも一方に不図示の位置合わせマーカーを印刷等により配置してもよい。基板１は透光性材料からなるため、この位置合わせマーカーは、位置合わせマーカーが配置された面と反対側の面においても確認することができる。これにより、発光素子２，受光素子３，第１導光部６，第２導光部７を全てこの位置合わせマーカーを基準に配置することができる。これにより、受発光デバイス１０を構成する各部品の位置合わせ精度を高めることができるとともに、調整が容易となり生産性を高めることができる。
【００３１】
このような構成とすることにより、受発光デバイス１０は以下のような効果を奏するものとなる。まず、絶縁性の基板１を用いることより、発光素子２と受光素子３とを電気的に分離できる。これにより、ノイズの混入の少ない、高精度の受発光デバイス１０とすることができる。次に、第１及び第２反射膜４，５により、発光量、受光量を効率よく用いることができる。これにより、高感度な受発光デバイス１０を構成することができる。さらに、発光素子２，受光素子３，第１導光部６および第２導光部７の位置合わせの基準を基板１に統一することができる。これにより、従来のように、発光素子及び受光素子を配置した基板と筐体と導光部とを別々の基準で位置調整した上で実装していた場合に比べて位置合わせ精度を高めることができるとともに、組み立て工程を簡易とし、生産性を高めることができる。
【００３２】
なお、上述の例では、発光素子２及び受光素子３のそれぞれを駆動する電極に関する記載を省略している。例えば、発光素子２を駆動するための電極は、第２半導体層２２上に一方電極を、第１半導体層２１の基板１側の面もしくは第１半導体層２１のうち第２半導体層から露出する面に他方の電極を接続すればよい。
【００３３】
＜変形例：電極構造＞
次に受発光デバイス１０の変形例１０Ｘについて図２を用いて説明する。図２に示すように、上述の受発光デバイス１０において、基板１に代えて基板１Ｘとしてもよい。基板１Ｘは、第１主面１Ａに第１電極１１，第２電極１２が配置されている。第１電極１１は、基板１Ｘと発光素子２との間に配置されており、第２電極１２は、基板１Ｘと受光素子３との間に配置されている。このような第１電極１１及び第２電極１２を構成する材料は、導電性を有する材料であれば特に限定されない。例えば、ＡｕＳｎ半田はＡｕＧｅ等を用いることができる。ただし、第１電極１１が平面視で発光素子２の領域２３の全面を被覆する場合には、ＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム）や２酸化チタン等の透光性を有する材料を用いればよい。同様に第２電極１２が平面視で受光素子３の受光面全面を被覆する場合には、ＩＴＯや二酸化チタン等の透光性を有する材料を用いればよい。
【００３４】
また、この例では、第１反射膜４と第２反射膜５とを導電性材料で構成している。このように構成することで、第１電極１１は第１反射膜４とともに、発光素子２を駆動するための電極として機能する。同様に、第２電極１２は第２反射膜５とともに、受光素子３が
受けた光量に応じた電気信号を取り出す電極として機能する。
【００３５】
このような第１電極１１および第２電極１２は、電極として機能するのみならず、発光素子２と基板１Ｘとの接合剤や受光素子３と基板１Ｘとの接合剤として機能する。
【００３６】
さらにこの例では、第１反射膜４は、第１電極１１から電気的に分離した状態で基板１Ｘ上まで導出されている。同様に、第２反射膜５は、第２電極１２から電気的に分離した状態で第１基板１Ｘ上まで導出されている。このように構成することで、発光素子２を駆動する電極及び受光素子３を駆動する電極が全て基板１Ｘ上に配線されることとなり、取扱いが容易となる。
【００３７】
＜製造工程＞
次にこのような受発光デバイス１０Ｘを製造する製造工程の一例を図３〜図４を用いて示す。
【００３８】
（基板準備工程）
まず、図３（ａ）に示す通り、基板１Ｘを準備する。基板１Ｘとしては、絶縁性材料からなり、透光性を有する材料であれば特に限定されないが、後に基板１の表裏面（１Ａ，１Ｂ）に配置される構成部品を安定して保持できる強度を有していることが好ましい。具体的には、サファイア基板，樹脂基板等を用いることができる。
【００３９】
基板１Ｘの厚みは、強度及び平坦度が保たれれば特に限定されないが、発光素子２から出射した光が基板１Ｘ内で減衰したり、基板１Ｘ内を伝搬して受光素子３側へ入射したりすることを防ぐためには薄い方が好ましい。例えば２００μｍ〜３００μｍ程度とすればよい。
【００４０】
次に、基板１Ｘの一方主面１Ａ全面に導電性材料からなる導体層を形成し、パターニングすることで、第１電極１１，第２電極１２，電極パッド２５（２５ａ，２５ｂ），および位置合わせマーカー２６を形成する。この例では、発光素子２及び受光素子３の組合せを複数配置できるように、図面の上下方向に第１電極１１および第２電極を複数個配列している。なお、第２電極１２は環状の形状部分を有するものとなっている。
【００４１】
第１電極１１，第２電極１２の厚みは、０．５μｍ〜２μｍ程度とすればよい。このような第１電極１１，第２電極１２を形成するには、蒸着法やスパッタ法等で導体層を形成した後にリフトオフまたはエッチングによりパターンを形成すればよい。
【００４２】
さらに、平面視で、第１電極１１が形成された領域と第２電極１２が形成された領域との間に低屈折率部８を構成する貫通孔を形成している。言い換えると、複数の第１電極１１の列と複数の第２電極１２の列との間に貫通孔を形成している。
【００４３】
（受光素子３形成準備工程）
次に、図３（ｂ）に示すように、一導電型の半導体基板３０を準備し、半導体基板３０の一表面に逆導電型のドーパントを拡散または注入し、逆導電型の半導体部３１を形成して中間構造体Ａを製造する。
【００４４】
一導電型の不純物濃度に限定はないが、例えば１０Ω以下、より好ましくは〜５Ωの電気抵抗を有することが好ましい。この例では、半導体基板３０として、ｎ型のシリコン基板を用いている。以下、ｎ型を一導電型，ｐ型を逆導電型とする。半導体基板３０は、一導電型の不純物としてＰ（リン）を含んでおり、その濃度は１×１０１４〜２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｃとしている。より好ましくは、Ｐの濃度を８×１０１４〜５×１０１５
ａｔｏｍｓ／ｃｃとする。このような濃度範囲とすれば、半導体基板３０の抵抗を１〜５Ω・ｃｍとすることができる。
【００４５】
そして、半導体基板３０の上面に形成されたｐ型の半導体部３１を設けることにより、ｎ型の半導体基板３０とでｐｎ接合を形成する。半導体基板３０のうち、このｐｎ接合を含む部分が後の受光素子３となる。
【００４６】
半導体部３１は、半導体基板３０にｐ型不純物を高濃度に拡散させて形成されている。ｐ型不純物としては、例えばＺｎ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ等が挙げられる。本実施形態では、ｐ型不純物としてＢを０．５〜３μｍの厚さとなるように拡散させ、半導体部３１のドーピング濃度を１×１０１８〜１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｃとしている。
【００４７】
そして、この半導体部３１の上面に、電極層３２を形成する。この電極層３２は第２電極１２のパターンと合うように環状に構成される。電極層３２は、例えば、ＡｕやＡｌと、密着層であるＮｉ、Ｃｒ、Ｔｉとを組み合わせたＡｕＮｉ、ＡｕＣｒ、ＡｕＴｉ、ＡｌＣｒ合金等で、その厚さが０．５〜５μｍで形成されている。
【００４８】
この電極層３２の環状に囲われた領域の内側が受光領域として機能する。
【００４９】
（発光素子２形成準備工程）
次に図３（ｃ）に示すように、半導体基板４０を用意する。半導体基板４０は、その上部に形成する半導体層２１，２２を成長させるために適したものを選択すればよい。この例では半導体層２１，２２としてＧａＡｓを用いるため、ＧａＡｓ基板を用いる。なお、半導体基板４０は、半導体基板３０のようにドーパント濃度に制限はない。
【００５０】
半導体基板４０の上面には犠牲層となるＡｌＡｓ層４１が形成されている。ＡｌＡｓ層４１は、半導体基板４０を基板１Ｘと向い合せたときに第２電極１２の環状パターン部と重なる領域を予め除去している。
【００５１】
次にＡｌＡｓ層４１上に順に、第２半導体層２２，第１半導体層２１の積層体を形成し中間構造体Ｂを製造する。具体的には、以下のような構成とした。
【００５２】
まず、ＡｌＡｓ層４１上にキャップ層２７を形成する。キャップ層２７は、ｐ型の不純物がドーピングされたＧａＡｓからなり、０．０１〜０．０３μｍの厚さを有している。キャップ層２７のドーピング濃度は１×１０１９〜５×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｃとしている。
【００５３】
次に、キャップ層２７の上面にｐ型のコンタクト層２２１を形成する。ｐ型コンタクト層２２１は、ｐ型の不純物がドーピングされたＡｌＧａＡｓからなり、０．３〜０．５μｍの厚さを有している。ｐ型の不純物としては、例えばＭｇが挙げられ、ｐ型コンタクト層２２１のドーピング濃度を１×１０１９〜５×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｃとしている。
【００５４】
次に、ｐ型コンタクト層２２１の上にｐ型クラッド層２２２を形成する。ｐ型クラッド層２２２は、ｐ型の不純物がドーピングされたＡｌＧａＡｓからなり、０．３〜０．５μｍの厚さを有している。ｐ型の不純物としては、例えばＭｇが挙げられ、ｐ型クラッド層２２２のドーピング濃度を１×１０１８〜２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｃとしている。これらｐ型コンタクト層２２１，ｐ型クラッド層２２２を合わせて第２半導体層２２とする。
【００５５】
次に、第２半導体層２２の上に活性層２８を形成する。活性層２８は、不純物がドーピ
ングされていないＡｌＧａＡｓからなり、０．３〜０．５μｍの厚さを有している。
【００５６】
次に、活性層２８の上面に、ｎ型クラッド層２１１が形成される。ｎ型クラッド層２１１は、ｎ型の不純物がドーピングされたＡｌＧａＡｓからなり、０．３〜０．５μｍの厚さを有している。ｎ型の不純物としては、例えばＳｉが挙げられ、ｎ型クラッド層２１１のドーピング濃度を１×１０１７〜５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｃとしている。
【００５７】
次に、ｎ型クラッド層２１１の上面にｎ型コンタクト層２１２を形成する。ｎ型コンタクト層２１２は、ｎ型の不純物がドーピングされたＧａＡｓからなり、０．８〜１μｍの厚さを有している。ｎ型の不純物としては、例えばＳｉが挙げられ、ｎ型コンタクト層２１２のドーピング濃度を１×１０１８〜２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｃとしている。このｎ型クラッド層２１１とｎ型コンタクト層２１２とを合せて第１半導体層２１とする。
【００５８】
そして、このコンタクト層２１２の上面に、電極層２９を形成する。この電極層２は第１電極１１のパターンと合うように構成される。電極層２９は、例えば、ＡｕやＡｌと、密着層であるＮｉ、Ｃｒ、Ｔｉとを組み合わせたＡｕＮｉ、ＡｕＣｒ、ＡｕＴｉ、ＡｌＣｒ合金等で、その厚さが０．５〜５μｍで形成されている。
【００５９】
上記の各半導体層は、例えば、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長：Metal-organic Chemical Vapor Deposition）法を用い、半導体基板４０上にエピタキシャル成長させることによって形成される。そして、この各半導体層が積層体の平面視における一領域が発光素子２となる。
【００６０】
（受光素子３形成工程）
次に、図４（ａ）に示すように、受光素子３形成準備工程で用意した中間構造体Ａの電極層３２が形成された側の面と、基板１Ｘの一方主面１Ａとを向い合せて接合する。ここで、電極層３２と第２電極１２の環状パターン部とが平面視で重なるように、中間構造体Ａと基板１Ｘと位置合わせする。また、両者を接合するには、表面を活性化して接合してもよいし、電極層３２と第２電極１２との間にＡｕＧｅ，ＡｕＳｎ半田等を接着層として介在させて接合してもよい。表面を活性化させる手法としては、イオンビームや中性子ビームを照射する手法や、プラズマを照射する手法を用いればよい。
【００６１】
そして、図４（ｂ）に示すように、半導体基板３０の一部を除去して、基板１Ｘに接合された状態の受光素子３を形成する。半導体基板３０の除去には、研削等の機械的手法や、エッチング等の物理的・化学的手法や、それらの組合せにより実現することができる。
【００６２】
（発光素子２形成工程）
次に、図４（ｃ）に示すように、発光素子２形成準備工程で用意した中間構造体Ｂの電極層２９が形成された側の面と、基板１Ｘの主面１Ａとを向い合せて接合する。ここで、中間構造体ＢのＡｌＡｓ層４１を予め除去していた領域内に受光素子３が収まり、電極層２７と第１電極１１とが平面視で重なるように、中間構造体Ｂと基板１Ｘとを位置合わせする。また、両者を接合するには、表面を活性化して接合してもよいし、電極層２９と第１電極１１との間にＡｕＧｅ，ＡｕＳｎ半田等を接着層として介在させて接合してもよい。表面を活性かさせる手法としては、イオンビームや中性子ビームを照射する手法や、プラズマを照射する手法を用いればよい。
【００６３】
なお、図４（ｃ），（ｄ），図５においては、各構成要素の位置関係等が分かりやすくなるように、半導体層（ｎ型コンタクト層，ｎ型クラッド層）２１１，２１２を第１半導体層２１として表示し、半導体層（ｐ型クラッド層，ｐ型コンタクト層）２２１，２２２を第２半導体層２２としてまとめて表示するとともに、一部の構成要素の図示を省略する
こともある。
【００６４】
そして、図４（ｄ）に示すように、半導体基板４０を除去し、積層した半導体層の一部を除去し発光素子２を形成する。半導体基板４０や、積層した半導体層の一部の除去には、研削等の機械的手法や、エッチング等の物理的・化学的手法や、それらの組合せにより実現することができる。例えば、ＡｌＡｓ層４１を犠牲層としてエッチングにより、ＡｌＡｓ層４１を溶解させ半導体基板４０を除去した後に、半導体層をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）やＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance：電子サイクロトロン共鳴）等の物理的エッチング装置を用いてパターニングすればよい。なお、第１半導体層２１と第２半導体層２２が平面視で重なる領域が発光部となるが、この領域２３に第１電極１１が重ならない領域を含むようにしている。この例のように、第１半導体層２１は第２半導体層に被覆されていない非被覆領域を含むようにし、この非被覆領域において第１電極１１と接続することが好ましい。発光部で発光する光を効率よく利用できるためである。
【００６５】
より具体的には、第１半導体層２１のうち、ｎ型半導体層２１１の上面は活性層２８の下面と同一の面積としており、ｎ型コンタクト層２１２のみが活性層２８，第２半導体層２２から露出するように延在させ面積を大きくしている。
【００６６】
（反射膜形成工程）
次に、図５（ａ）に示すように、発光素子２のキャップ層２７の一部を除き被覆するとともに、受光素子３の半導体基板３０の一部を除き被覆する、透光性を有する絶縁膜１３を形成する。この絶縁膜１３は、例えば、ＳｉＮｘ、ＳｉＯ２等の無機絶縁膜や、ポリイミド等の有機絶縁膜等を用い、その厚さが０．１〜５μｍで形成されている。
【００６７】
そして、この絶縁膜１３から露出するキャップ層２７に電気的に接続される第１反射膜４を形成する。第１反射膜４は、この例では、ＡｕやＡｌと、密着層であるＮｉ、Ｃｒ、Ｔｉとを組み合わせたＡｕＮｉ、ＡｕＣｒ、ＡｕＴｉ、ＡｌＣｒ合金等で、その厚さが０．５〜５μｍで形成する。この例では、さらに、第１反射膜４を、第１電極１１から電気的に分離した状態で、基板１Ｘの上面まで延出させ、電極パッド２５ａに接続されている。
【００６８】
第１電極１１及び第１反射膜４は、図示しない外部の駆動回路に接続されており、両電極間に順方向電圧を印加することによって、ｐ型クラッド層２２２とｎ型クラッド層２１１とでｐｎ接合を形成する発光素子２に電流が供給され、活性層２８が発光するようになっている。
【００６９】
同様に絶縁層１３から露出する半導体基板３０に電気的に接続される第２反射膜５を形成する。第２反射膜５は、この例では、ＡｕやＡｌと、密着層であるＮｉ、Ｃｒ、Ｔｉとを組み合わせたＡｕＮｉ、ＡｕＣｒ、ＡｕＴｉ、ＡｌＣｒ合金等で、その厚さが０．５〜５μｍで形成する。さらに、第２反射膜５は、第２電極１２から電気的に分離した状態で第１基板１Ｘの第１主面１Ａまで延出しており、電極パッド２５ｂに接続している。第２電極１２と第２反射膜５とは、図示しない外部回路に接続される。受光素子３に光が入射すると、光電流が発生し、第２電極１２と第２反射膜５とによってこの光電流を取り出すことができる。
【００７０】
このように構成することで、基板１Ｘの第１主面１Ａ上において発光素子２，受光素子３を駆動するための電極を引き回すことができる。
【００７１】
（導光部設置工程）
次に、図５（ｂ）に示すように、基板１Ｘの第２主面１Ｂに第１導光部６及び第２導光
部７を設置する。このとき、基板１Ｘの第１主面１ａに形成されたマーカー２６を基準にして位置合わせを行なう。
【００７２】
第１導光部６及び第２導光部７と基板１Ｘとの接合には通常の接合剤を用いることができる。なお、発光素子２と第１導光部６との間の光路及び受光素子３と第２導光部７との間の光路に接合剤が配置する場合には、透光性を有する接合剤を用いることが好ましい。このような接合剤として例えば透明のＵＶ接着剤が例示でき、第１及び第２導光部６，７を配置後にＵＶ照射を行なうことで基板１Ｘと導光部６，７とを接合することができる。
【００７３】
また、基板１Ｘ上に透明の樹脂を塗布し、導光部形成用（レンズ形成用）の金型を基板１Ｘのマーカー２６を基準に位置合わせを行なって配置して直接導光部６，７を形成することもできる。
【００７４】
このようにして、受発光デバイス１０Ｘを得ることができる。上述の製造方法によれば受発光デバイス１０Ｘは、半導体基板に直接形成した発光素子３，受光素子４を基板１Ｘに半導体基板毎貼り合せて、基板１Ｘ上に配置するものである。このため、従来のチップ部品を一点ずつ実装するものに比べて微細化が可能となる。また、基板１Ｘと発光素子３及び受光素子４を電極を介して接続しているため、電極配線が簡易となる。
【００７５】
また、基板１Ｘのマーカー２６を基準に各素子２，３、導光部６，７の位置合わせを行うので位置精度は向上するので、１点ずつ実装するものに比べて実装誤差を考慮する必要がなくなり、光学設計のトレランスを広げることができる。
【００７６】
また、発光素子３を構成する各半導体層を、格子整合のとれた状態でホモ成長させることにより形成することができるので、欠陥や歪の発生を抑制することができ、発光素子３自体の性能を高めることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１０  受発光デバイス
１  基板
１Ａ  第１主面
１Ｂ  第２主面
２  発光素子
３  受光素子
４  第１反射膜
５  第２反射膜
６  第１導光部
７  第２導光部
【図１】
2014127683.tif 000003
【図２】
2014127683.tif 000004
【図３】
2014127683.tif 000005
【図４】
2014127683.tif 000006
【図５】
2014127683.tif 000007