(57)【要約】【課題】  比較的小型であるとともに、光検出精度が比較的高い受発光素子を提供する。【解決手段】  一導電型の半導体基板１０に逆導電型の不純物をドープさせてなる逆導電型領域２１と前記逆導電型領域２１の周囲に位置する一導電型の前記半導体基板１０の一部領域２２とで構成される受光部２０と、前記半導体基板１０の主面１０ａ上において、前記逆導電型領域２１および前記一部領域２２から離れた位置に前記主面１０ａ側から順に積層された一導電型のバッファ層３１，逆導電型層３２からなる積層体３０と、前記積層体３０上に一導電型の第１コンタクト層４１，発光層４２，逆導電型の第２コンタクト層４３が積層されてなる発光部４０とを含む受発光素子である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一導電型の半導体基板に逆導電型の不純物をドープさせてなる逆導電型領域と前記逆導電型領域の周囲に位置する一導電型の前記半導体基板の一部領域とで構成される受光部と、
前記半導体基板の主面上において、前記逆導電型領域および前記一部領域から離れた位置に前記主面側から順に積層された一導電型のバッファ層，逆導電型層からなる積層体と、前記積層体上に順に積層された、一導電型の第１コンタクト層，発光層および逆導電型の第２コンタクト層からなる発光部と、
を含む受発光素子。
【請求項２】
前記半導体基板は、ｎ型のＳｉ基板であり、前記積層体および発光部は、ＧａＡｓ系材料からなる、請求項１記載の受発光素子。
【請求項３】
前記半導体基板の前記主面に配置された、前記受光部または前記発光部を駆動するための電気配線をさらに含む請求項１または２に記載の受発光素子。
【請求項４】
前記半導体基板の電位と、前記第１コンタクト層の電位とが異なる、請求項１乃至３のいずれかに記載の受発光素子。
【請求項５】
前記逆導電型層は、０．３μｍ以上の厚みを有する、請求項１乃至４のいずれかに記載の受発光素子。
【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一体形成された受発光一体型素子である受発光素子に関する。
【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センサ装置は、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】
このようなセンサ装置において、たとえば発光素子から測定対象に照射した光の正反射光を受光素子で受光する場合など、受光素子によってより正確な正反射光を受光するためには、発光素子と受光素子とがより近い位置に配置されていることが好ましい。
【０００４】
たとえば、下記特許文献１には、シリコンからなる半導体基板の一方の表面に不純物をドーピングし、受光機能を担う浅いｐｎ接合領域と、発光機能を担う深いｐｎ接合領域とを隣接して形成した受発光素子アレイが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−４６２３６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、たとえばシリコン基板には、絶縁性を有するものはなく、あっても抵抗率が３０００〜６０００Ωｃｍ程度の高抵抗なものとなる。このような１枚のシリコン基板上に受光素子と発光素子とを一体的に形成した場合、発光素子を駆動させると漏れ電流が発生し、シリコン基板を介して受光素子に流れ込む場合がある。この漏れ電流は、受光素子からの出力電流（受光強度に応じて出力される電流）にノイズとして混入する。そのため、従来の受発光素子アレイでは、このような漏れ電流の発生により、受光素子による反射光の検知精度が低下してしまうという課題があった。受光素子と発光素子とを近づけて配置するほど、この漏れ電流は大きくなる。すなわち、受光素子によってより正確な正反射光を受光するためには、発光部分と受光部分とがより近いことが望まれるが、反面、漏れ電流が比較的大きくなる。このため、従来の受発光素子アレイでは、測定精度を比較的高くすることができないといった課題があった。本発明は、かかる課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る受発光素子の一実施形態は、一導電型の半導体基板に逆導電型の不純物をドープさせてなる逆導電型領域と前記逆導電型領域の周囲に位置する一導電型の前記半導体基板の一部領域とで構成される受光部と、前記半導体基板の主面上において、前記逆導電型領域および前記一部領域から離れた位置に前記主面側から順に積層された一導電型のバッファ層，逆導電型層を含む積層体と、前記積層体上に順に積層された、一導電型の第１コンタクト層，発光層，および逆導電型の第２コンタクト層からなる発光部とを含むものである。
【０００８】
なお、本発明における受発光素子とは、半導体基板の一方の主面上に少なくとも１つの発光部および少なくとも１つの受光部を設けたものをいう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、小型であるとともに、光検出精度が高い受発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る受発光素子１００の模式的な平面図である。
【図２】図１の受発光素子１００のＩＩ−ＩＩ線における矢視断面図である。
【図３】実施例１に係る受発光素子の特性を示す線図である。
【図４】比較例に係る受発光素子の特性を示す線図である。
【図５】比較例に係る受発光素子において、バッファ層の抵抗値を測定した結果を示す線図である。
【図６】実施例１，２および比較例に係る受発光素子において、印加電圧とバッファ層を流れる電流との相関を測定した結果を示す線図である。
【図７】実施例１，３に係る受発光素子において、印加電圧とバッファ層を流れる電流との相関を測定した結果を示す線図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る受発光素子の第１の実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る受発光素子１００の模式的な平面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【００１２】
本実施形態の受発光素子１００は、半導体基板１０の主面１０ａ表面に、積層体３０，積層体３０上に積層された発光ダイオードを構成する発光部４０（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｅ，４０Ｆ）、フォトダイオードを構成する受光部２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ）、発光部個別電極４、受光部個別電極５、発光部共通電極６、受光部共通電極７が一体的に形成されている。
【００１３】
ここで、半導体基板１０は一導電型の半導体材料からなる。積層体３０は、半導体基板１０の主面１０ａに積層されて一体的に形成される。この積層体３０は、半導体基板１０の主面１０ａから順に、バッファ層３１，逆導電型層３２が積層されてなる。バッファ層３１は半導体基板と同じ一導電型を呈する。そして、この積層体３０の上面に、発光部４０を構成する、第１コンタクト層４１，発光層４２，第２コンタクト層４３を順に積層する。言い換えると、半導体基板１０から積層体３０，発光部４０が一体的に形成されている。ここで、発光部４０で発光する波長の光を受光部２０で受光するためには、一般的に、受光部２０と発光部４０とで材料系を変える必要がある。この場合には、積層体３０に半導体基板１０と発光部４０との格子整合をとるための役割をもたせてもよい。
【００１４】
半導体基板１０上において、発光部４０は、複数個が列状に配置されており、受光部２０も、この発光部４０の配列方向に略平行に、複数個が列状に配置されている。発光部個別電極４は、複数の発光部４０のそれぞれに電気的に接続され、発光部４０に給電する。受光部個別電極５は、複数の受光部２０のそれぞれに電気的に接続され、受光部２０で光電変換されて発生する電流が流れる。さらに、発光部共通電極６、受光部共通電極７が半導体基板１０の発光部４０と受光部２０との形成領域に隣接して設けられる。半導体基板１０の発光部、受光部、個別電極、共通電極が形成された領域以外の領域には、絶縁膜８が設けられる。
【００１５】
図２に示すように、発光部個別電極４と受光部個別電極５とは、発光部４０と受光部２０とのそれぞれに接続されている。なお、発光部個別電極４および受光部個別電極５は、基板１との間に介在する絶縁膜８によって、半導体基板１０との絶縁性が確保されている。
【００１６】
このような構成を有することにより、半導体基板１０と発光部４０の発光層４２との間には、一導電型のバッファ層３１，逆導電型層３２，第１コンタクト層４１とが積層されていることとなる。すなわち、半導体基板１０と発光層４２との間にトランジスタまたは逆方向のダイオードが２個形成されていることとなり、半導体基板１０と発光部４０との間に電流を通しにくくするものとなる。ここで、逆導電型層３２の厚みは、バイポーラ型のトランジスタとして機能させずに、２個のダイオードとしてふるまう程度に厚くすることが好ましい。
【００１７】
このように、発光部４０と半導体基板１０との間の電流経路を遮断することにより、発光部４０の動作によらず、受光部２０にて安定して受光量に応じた光電流を検出できるものとなる。すなわち、受発光素子１００は、光検出精度が比較的高いものとなる。以下、そのメカニズムについて考察する。
【００１８】
従来の受発光素子の構成として、図１，図２に示す受発光素子１００において逆導電型層３２を有さない構成を例に検討する。このような構成の従来の受発光素子の光検出感度を低下させる代表的な要因として、発光部から受光部への漏れ電流が考えられていた。これは、発光部が発光するときに受光部が受光しなくても受光部において信号（ノイズ）を検出することによる。このような漏れ電流を抑制するために、発明者が、第１コンタクト層を半導体基板に比べて低い電位とした。このような電位差を持たせることで発光部から受光部への漏れ電流は大幅に減少され、受光部におけるノイズは低減できるものと考えた。しかしながら、このような場合であってもノイズが検出されることが分かった。このときに、第１コンタクト層と半導体基板とのＩ−Ｖ特性を測定した結果、発光部が消灯時には殆ど電流が流れないが、発光時には受光部から発光部方向への電流が発生していることが確認された。これは、考えられていた漏れ電流の流れと逆向きの流れである。
【００１９】
このことから、従来の受発光素子においては、発光部の発光をバッファ層が吸収することによりバッファ層の抵抗値が変動し、これに伴い、バッファ層と一体的に形成されている半導体基板、すなわち受光部との間で誤動作が生じているものと推察できる。
【００２０】
上記を受けて、本発明の一実施形態に係る受発光素子１００では、バッファ層３１と第１コンタクト層４１との間に、これらとは逆の導電型を有する逆導電型層３２を介在させている。この逆導電型層３２の存在により、発光層４２と半導体基板１０との間に２個の逆向きのダイオードを形成することができ、これにより、半導体基板１０側から発光部４０へと向かう電流の流れを抑制することができる。そして、半導体基板１０を流れる意図せぬ電流による受光部２０への影響を抑制し、光検出精度の高い受発光素子１００を提供することができる。
【００２１】
また、たとえ、受光部２０において、受光により暗電流が発生したとしても、発光部４０側への流入を抑制することができる。さらに、受発光素子１００のように、半導体基板１０の主面１０ａに接するように直接、受光部２０，発光部４０を駆動させるための電気配線を有する場合には、これらの電気配線の誤動作・干渉を抑制することができる。このような電気配線として、例えば、発光部共通電極６，受光部共通電極７等を挙げることができる。
【００２２】
このような受発光素子１００をセンサ装置に用いる場合には、たとえば発光部４０から
測定対象に照射した光の正反射光を受光部２０で受光することにより機能させることができる。
【００２３】
ここで、受発光素子１００を構成する各部位について詳述する。
【００２４】
半導体基板１０は、一導電型の不純物がドープされた半導体材料からなる。たとえばシリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、ガリウム燐（ＧａＰ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）などの単結晶基板が用いられる。一導電型の不純物としては、例えば、ｎ型の場合には、ＳｉやＳｅ，リン（Ｐ）等が挙げられ、その濃度を１×１０１６〜１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｃにする。ｐ型の不純物としては、例えば、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃ、Ｂ等が挙げられ、その濃度を１×１０１６〜１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｃにする。
【００２５】
また、受光部２０は、半導体基板１０の主面１０ａに形成されている。たとえば、受光部２０は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＮなどの単結晶に、逆導電型のドーパントを０．５μｍ〜３μｍ程度の厚さで拡散させて逆導電型領域２１が形成される。このような逆導電型領域２１は、半導体基板１０の主面１０ａ側から所望の領域に熱拡散により不純物を拡散させたり、イオン注入により不純物を拡散させたりすることができる。また、半導体基板１０のうち、逆導電型領域２１の周囲の領域を一導電型の一部領域２２とする。
【００２６】
半導体基板１０がｎ型の場合には、ドーパントとして逆導電型を示すＺｎ、Ｍｇ、Ｃ、Ｂなどの元素を１×１０１６〜１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｃ程度の濃度で含有させる。また、半導体基板１０がｐ型である場合には、Ｓｉ、Ｓｅなどの元素を１×１０１６〜１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｃ程度の濃度で含有させる。
【００２７】
積層体３０および発光部４０を構成する各層は、ＧａＡｓ、アルミニウムガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）、ガリウムインジウム燐（ＧａＩｎＰ）、アルミニウムガリウムインジウム燐（ＡｌＧａＩｎＰ）、ＧａＮ等の単結晶からなる層を半導体基板１０上に形成される。一導電型または逆導電型を呈するためには、ドーパントとして、ｐ型であればＳｉ，Ｓｅ等を、ｎ型であればＺｎ，Ｍｇ，Ｃ，Ｂ等を含ませる。具体的には、例えば、製膜時にこれらの不純物を含むガスを含む雰囲気にてエピタキシャル成長させることで、所望の不純物を所望の濃度で含ませることができる。
【００２８】
積層体３０および発光部４０を構成する各層のドーパント濃度および厚みは所望の機能を発するよう設定する。例えば、バッファ層３１は、一導電型がｎ型の場合には、不純物として、Ｓｉ，Ｓｅ，Ｐ等を含ませることができる。不純物の濃度は特に限定されないが、半導体基板１０のドーパント濃度に比べて低いことが好ましい。不純物を含ませるには、バッファ層３１をエピタキシャル成長により形成するときに、原料ガスに不純物を含むガスを混入させ、そのガス濃度により不純物濃度を制御してもよいし、半導体基板１０側から不純物を拡散させながら成長させることにより含ませてもよい。そして、このバッファ層３１の厚みは、特に限定されないが、半導体基板１０を構成する材料と積層体３０および発光部４０を構成する材料との格子定数が異なる場合には、格子定数の不一致による歪みを吸収できる厚みとしてもよい。具体的には、半導体基板１０がＳｉ基板であり、バッファ層３１がＧａＡｓ系材料である場合には、２〜３μｍの厚みとすればよい。
【００２９】
次に、逆導電型層３２は、発光部４０に含まれる活性層として機能する層よりもバンドギャップの大きい材料系を用いることができる。具体的には、半導体基板１０がＳｉ基板であり、バッファ層３１および発光層４２がＧａＡｓ系材料からなる場合には、ＡｌＧａＡｓ系材料を用いることができる。ここで逆導電型がｐ型の場合には、不純物としてＺｎ，Ｍｇ，Ｃを１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｃ以下の濃度で含ませる。また、逆導電型層３２の厚みは、理由は後述するが、０．３μｍ以上とすることが好ましい。
【００３０】
次に、第１コンタクト層４１は、一導電型であり、例えばｎ型の不純物がドープされた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、第１コンタクト層４１のドーピング濃度を１×１０１８〜２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｃとしている。
【００３１】
バッファ層３１の厚みは、格子定数の歪緩和のために必要な厚みとなっており，第１コンタクト層４１の厚みは、所望の導電性を得るために必要な厚みとなっている。逆導電型層３２の厚みは、０．２μｍ未満ではｎｐｎフォトトランジスタとなる。逆導電型層３２の膜厚が０．２μｍ以上になると逆向きに接続された２つのダイオードとして機能し始める。これにより、より確実に半導体基板１０と第１コンタクト層４１との間の電流の流れを抑制することができる。特に、半導体基板１０と第１コンタクト層４１との間に電位差がある場合であっても、この間の電流の流れを抑制することができる。例えば、電位差が１．５Ｖ程度の場合には、その厚みを０．３μｍ以上とすることが好ましい。また、逆導電型層３２の不純物濃度が１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｃを超える場合には、半導体基板１０と第１コンタクト層４１との間に電位差があると電流が流れるようになることを確認している。このため、不純物は１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｃ以下が望ましい。
【００３２】
発光層４２は、発光可能であれば特にその構成は限定されないが、例えば、第１コンタクト層４１側から順に、一導電型半導体層と逆導電型導体層とを積層させて構成されていてもよい。例えば厚みは、１μｍ〜４μｍ程度とし、一導電型半導体層は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＮ等の単結晶に、ドーパントとしてＳｉやＳｅなどの元素をイオン注入等により、１×１０１６〜１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｃ程度含有させる。逆導電型半導体層は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＮ等の単結晶に、ドーパントとしてＺｎ、Ｍｇ、Ｃ等の元素をイオン注入等によって、１×１０１６〜１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｃ程度含有させる。
【００３３】
なお、上記の発光層４２における半導体接合は主にホモ接合の場合について説明したが、ダブルヘテロ型構造や量子井戸型構造の半導体接合であっても適用可能である。
【００３４】
第２コンタクト層４３は、逆導電型であり、例えば、ｐ型の不純物がドープされた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、第２コンタクト層４３のドーピング濃度を１×１０１９〜５×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｃとしている。
【００３５】
これらの積層体３０，発光部４０を構成する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、またはＭＢＥ（分子線エピタキシャル成長：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法を用い、半導体基板１０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。
【００３６】
また、発光部４０に電気的に接続する発光部個別電極４は、ＡｕＣｒ、ＡｕＴｉ、ＡｌＣｒなどの合金で形成され、厚みは０．５μｍ〜５μｍ程度に形成される。受光部２０に接続される受光部個別電極５は、ＡｕＣｒ、ＡｌＣｒ、ＰｔＴｉなどの合金で形成され、厚みは０．５μｍ〜５μｍ程度に形成される。
【００３７】
発光部共通電極６および受光部共通電極７は、ＣｒやＡｕＧｅ，ＡｕＳｂなどの合金で形成され、その厚みは０．５μｍ〜５μｍ程度に形成される。
【００３８】
上記各電極の下部および半導体基板１０の表面に形成される絶縁膜８は、ＳｉＮｘ、Ｓ
ｉＯ２などの無機絶縁膜やポリイミドなどの有機絶縁膜などが用いられ、その厚みは０．１μｍ〜５μｍ程度で形成される。
【００３９】
（変形例）
上述の例では、半導体基板１０と第１コンタクト層４１との電位差については言及していないが、これらの間に電位差があってもよい。このような電位差として、例えば受光部２０を効率的に機能させるためにバイアス電圧を印加することにより、半導体基板１０の電位が上がり、第１コンタクト層４１を発光部４０のカソード電極として機能させるために基準電位に接続する場合がある。
【００４０】
このような場合には、従来構成であれば、バッファ層３１の抵抗値の変化により半導体基板１０の電位が変わり、それによりバイアス電圧が変化し、受光部２０からの出力に誤差が生じる虞がある。
【００４１】
しかしながら、受発光素子１００によれば、半導体基板１０と第１コンタクト層４１との間に電位差があったとしても、半導体基板１０と第１コンタクト層４１との間の電流を遮断することにより、半導体基板１０の電位を一定に保つことができる。これにより、光検出精度の高い受発光素子１００を提供することができる。
【００４２】
（変形例２）
上述の例では、積層体３０と発光部４０との間には介在物は存在しない例を用いて説明したが、積層体３０と発光部４０との間に、発光部４０で発生する波長の光を発光部４０側に反射させる反射膜を含ませてもよい。その場合には、積層体３０側に透過する発光部４０からの光量を低減することができる。これにより、発光部４０からの光の吸収に起因するバッファ層３１の抵抗値の低下を抑制しつつ、低下した場合であっても、逆導電型層３２によりバッファ層３１を通る電流を遮断することができるため、発光部４０を高強度で発光させた場合であっても、光検出精度の高い受発光素子を提供することができる。
【００４３】
このような反射膜としては反射させる光の波長の１／４の厚みの屈折率の異なる層を多層積層させたものを用いることもできる。
【００４４】
（変形例３）
上述の例では、積層体３０が１つの逆導電型層３２を有する例を用いて説明したが、複数有していてもよい。
【００４５】
例えば、バッファ層３１と第１コンタクト層４１との間に、第１の逆導電型層３２ａ，一導電型層３３，第２の逆導電型層３２ｂを有するものとしてもよい。
【実施例】
【００４６】
本発明の効果を実証するために、逆導電型層３２を有する受発光素子１００を作製し、発光部４０を発光させ、受光部２０において受光させない状態での受光部２０からの出力を測定して評価を行った。なお、実施例として、逆導電型層３２の膜厚を変えたものを２つ用意した。具体的には、実施例１では０．２μｍの厚みとし、実施例２では０．４μｍの厚みとした。
【００４７】
実施例１，２を構成する各部位の構成は以下の通りとした。
半導体基板１０：ｎ型のＳｉ基板
バッファ層３１：厚み  ３μｍ
材料  ＧａＡｓ
不純物（材料，濃度）  Ｓｉ，１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｃ以下
逆導電型層３２：厚み  実施例１；０．２μｍ，実施例２；０．４μｍ
材料  ＡｌＧａＡｓ
不純物（材料，濃度）  Ｚｎ，２×１０１６〜１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｃ
第１コンタクト層４１：厚み  １．０μｍ
材料  ＧａＡｓ
不純物（材料，濃度）  Ｓｉ，２×１０１８〜６×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｃ
さらに実施例３として、変形例３に示すような、バッファ層３１と第１コンタクト層４１との間に、逆導電型層が２層存在する構成の受発光素子を作製した。
【００４８】
また、逆導電型層３２を有さない点以外は、全て同じ構成の比較例の受発光素子についても作製し、同様の評価を行なった。
【００４９】
ここで、発光部４０の第１コンタクト層４１はグランド電位とし、第２コンタクト層４３は５Ｖの電位に接続した。同様に発光部２０は、逆導電型領域２１と一部領域２２との間で形成されるｐｎ接合に逆方向電圧を印加するように、受光部個別電極５と、受光部共通電極７とに電位差を設けた。
【００５０】
まず、定電流源により発光部２０を駆動させることで、発光部２０に注入する電流を一定とし、第１コンタクト層４１と半導体基板１０との電位差（以下、単に印加電圧という）を０Ｖ〜５Ｖまで変化させてＩ−Ｖ測定を行なった。さらに定電流源の電流値を０，２，４，６，８，１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０ｍＡの各値に設定して同様の測定を繰り返した。実施例１，比較例に関する測定結果を、図３，図４に示す。なお、図３，図４において、定電流源の設定値、全ての条件について表示せずに、代表的な条件のみ表示している。また、図４において定電流源の値が０のときのプロットは、Ｙ軸のレンジの設定の都合上、ほぼＸ軸と重なっている。図３において横軸はシリコン基板とｎ型コンタクト層への）印加電圧であり、縦軸はバッファ層３１を流れる電流値を示す。
【００５１】
受光部２０に印加する逆方向の電圧を１．５Ｖとすると、図３に示す実施例１の場合には、受光によらない信号量はほぼ０であるのに対して、図４に示す比較例の場合には、受光していない状態にもかかわらず、信号を検出していることを確認できる。これにより、逆導電型層３２の存在により、光検出精度を高めることができることを確認した。
【００５２】
なお、比較例について、Ｉ−Ｖ測定結果からバッファ層３１の抵抗値を算出した結果を図５に示す。図５において、横軸は印加電圧であり、縦軸はバッファ層３１の抵抗値である。図５からも明らかなように、発光部４０を駆動しない状態ではＧΩレベルの抵抗値を有するにもかかわらず、発光部２０の駆動によりｋΩレベルの抵抗値に低下することが分かった。このことから、発光部４０の光によりバッファ層３１の抵抗値が低下し、半導体基板１０に直接形成されている電気配線との影響でノイズが発生し受光部２０の出力に影響がでるという仮説が正しいことを確認できた。
【００５３】
さらに、図３，４に示す結果および同様の条件で測定した実施例２の測定結果を、印加電圧の小さい領域を確認できるように拡大したものを図６に示す。図６からも明らかなように、印加電圧が低い間はマイナスの電流、すなわち、半導体基板１０から第１コンタクト層４１に向かい流れる電流が確認され、ある印加電圧の値を閾値として、リーク電流の大きさが増大し、第１コンタクト層４１から半導体基板１０へと流れることが確認できる。さらに、印加電圧の閾値が、逆導電型層３２の挿入により高電圧側にシフトすることを確認できた。なお、逆導電型層３２の厚みを増やすことにより、印加電圧の閾値に影響はなかったが、リーク電流の絶対値を小さく抑えることができることを確認した。このこと
は、逆導電型層３２の厚みを厚くすることにより、２つのダイオードとして機能していることを示すものと推察される。
【００５４】
同様に、実施例１と実施例３との測定結果を図７に示す。図７からも明らかなように、逆導電型層３２の数を増やすことにより、印加電圧の閾値を電圧側にシフトさせることができることを確認した。
【符号の説明】
【００５５】
１０  半導体基板
２０  受光部
２１  逆導電型領域
２２  一部領域
３０  積層体
３１  バッファ層
３２  逆導電型層
４０  発光部
４１  第１コンタクト層
４２  発光層
４３  第２コンタクト層
【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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