(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐｎ接合構造と、該ｐｎ接合構造の端面の一部であって外部に露出された２箇所の端面と、前記ｐｎ接合構造に電気信号を印加するための電極対とを具える端面発光型受発光素子を用意し、
前記２箇所の端面のうちの一方の端面に対向させて該受発光素子で受光されるべき光情報を発する画像源を配置し、
前記２箇所の端面のうちの他方の端面に対向させて該受発光素子から発せられる光により画像が形成される画像形成用媒体を配置し、
前記電極対に印加するバイアスの極性を切り替えることにより前記受発光素子を前記画像源に対する受光素子または前記画像形成用媒体に対する発光素子として選択的に使用すること
を特徴とする画像の読み書き方法。
【請求項２】
請求項１に記載の画像の読み書き方法に用いる端面発光型受発光素子において、
前記ｐｎ接合構造の上面に前記電極対の一方の極用の電極を具え、
前記ｐｎ接合構造を作り込んである下地の、前記一方の極用の電極を設けた面と連続する面上に、前記電極対の他方の極用の電極を具えたこと
を特徴とする端面発光型受発光素子。
【請求項３】
請求項１に記載の画像の読み書き方法に用いる端面発光型受発光素子において、
前記ｐｎ接合構造の上面に、前記電極対の一方の極用の電極と、該電極により印加される電気信号が前記ｐｎ接合構造の主に前記２箇所の端面部分に印加されるよう規制するための絶縁膜とを具えたこと
を特徴とする端面発光型受発光素子。
【請求項４】
請求項１に記載の画像の読み書き方法に用いる端面発光型受発光素子において、
前記ｐｎ接合構造を、第一導電型の半導体下地の２箇所に第二導電型領域を形成し構成した第１のｐｎ接合部分と第２のｐｎ接合部分との２つの部分で構成し、
前記２箇所の端面の一方の端面を前記第１のｐｎ接合部分の端面の一部で構成し、前記２箇所の端面の他方の端面を前記第２のｐｎ接合部分の端面の一部で構成し、
該ｐｎ接合構造の上面に前記電極対の一方の極用の電極を具え、
前記第１のｐｎ接合部分と前記第２のｐｎ接合部分との間の第一導電型の半導体下地部分上に、前記一方の極用の電極と該半導体下地部分との電気的な絶縁を図るための絶縁膜を具えたこと
を特徴とする端面発光型受発光素子。
【請求項５】
請求項４に記載の端面発光型受発光素子において、
前記一方の極用の電極は前記第１のｐｎ接合部分の上面に設けられた第１の電極と、前記第２のｐｎ接合部分の上面に設けられた第２の電極とで構成してあることを特徴とする端面発光型受発光素子。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１項に記載の端面発光型受発光素子において、
前記ｐｎ接合構造を作り込んである下地の、前記一方の極用の電極を設けた面と連続する面上に、前記電極対の他方の極用の電極を具えたこと
を特徴とする端面発光型受発光素子。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか１項に記載の端面発光型受発光素子において、
前記ｐｎ接合構造における一方の端面側の部分の接合深さを他の部分より深くしてあること
を特徴とする端面発光型受発光素子。
【請求項８】
請求項４または５に記載の端面発光型受発光素子において、
前記第１のｐｎ接合部分または前記第２のｐｎ接合部分の端面からみた接合の奥行き寸法を、当該端面発光型受発光素子の受光動作時の吸収損失を軽減出来る所定の寸法としてあること
を特徴とする端面発光型受発光素子。
【請求項９】
請求項７に記載の端面発光型受発光素子において、
前記接合深さを深くした部分の、前記一方の端面からみた奥行き寸法を、当該端面発光型受発光素子の受光動作時の吸収損失を軽減出来る所定の寸法としてあること
を特徴とする端面発光型受発光素子。
【請求項１０】
請求項１に記載の画像の読み書き方法において、
前記端面発光型受発光素子として、請求項２〜９のいずれか１項に記載の受発光素子を用いることを特徴とする画像の読み書き方法。
【請求項１１】
請求項２〜９のいずれか１項に記載の端面発光型受発光素子と、
該受発光素子の一方の端面側に設けられ読み取り対象物からの光を該受発光素子に導くための第１の光学系と、
該受発光素子の他方の端面側に設けられ該受発光素子で発せられた光を書き込み対象物に導くための第２の光学系と、
該受発光素子の発光動作および受光動作の切り換えおよび該当動作の制御を行なうための制御部と
を具えたことを特徴とする画像読み書き装置用光ヘッド。
【請求項１２】
請求項７または９に記載の端面発光型受発光素子を製造するに当たり、
前記ｐｎ接合構造の形成は、第一導電型の半導体下地上に、前記接合深さを深くする部分に対応する部分の膜厚が他の部分より所定の厚さだけ薄くされた拡散制御膜を形成し、該拡散制御膜を介し第二導電型の不純物を前記第一導電型の半導体下地に導入することで行なうこと
を特徴とする端面発光型受発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この出願は、画像読み書き方法、この画像読み書き方法に用いて好適な新規な構造の端面発光型受発光素子、該新規な構造の端面発光型受発光素子を用いた画像読み書き装置用光ヘッド及び前記新規な構造の端面発光型受発光素子の製造方法に関するものである。なお、この出願において端面発光型受発光素子とは、１個の受発光部を有する素子の場合および多数個の受発光部をアレイ状に具える端面発光型受発光素子アレイの双方を含む意味である。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特開昭５８−１５７２５２号公報には、発光ダイオードアレイを発光させる手段と、該発光ダイオードアレイが受けた光に対応する電気信号を出力する手段とを有することにより、１つの発光ダイオードアレイを画像形成および画像読み取りそれぞれで使用可能とする技術が開示されている（例えば第１頁左下欄第１０〜１８行）。具体的には、この公報の例えば第４頁左上欄第３〜６行および同頁右上欄第６〜８行に、電子写真方式による印刷装置を考慮した例として、発光ダイオードアレイを含む画像形成兼読み取り装置（画像読み書き装置）を、画像形成時は感光体側に向くように、原稿読み取り時には原稿台側に向くように移動させて、画像の読み書きを行なう方法が開示されている。また、例えば特開昭５９−１２６６９号公報にも、組み合わせ読書き行−レンズ配列構成体５０（すなわち画像読み書き装置）を、画像書き込み時には受像器２２側に向くように、画像読み取り時には原稿側に向くように回転移動させて、画像の読み書きを行なう方法が開示されている（例えばＦｉｇ．２）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来技術では、画像の読み取り動作および画像の書き込み動作を選択するごとに、画像読み書き装置用光ヘッドの向きを原稿側あるいは感光体側に変化させる必要があったので、読み書きを瞬時に行なうにもおのずと限界がある。また、画像読み書き用光ヘッドを原稿側或は感光体側に向くように移動する際の移動空間及びヘッドを移動させるための装置を設ける空間が必要となるので、その分装置が大型になる。また、画像読み書き用光ヘッドを原稿側或は感光体側に向くように移動するための装置を設ける分、画像読み書き用光ヘッドの構成が複雑になる等の問題も生じる。さらに、画像読み書き用光ヘッドを原稿側或は感光体側に向くように移動するための装置は機械的な装置となるので、回転軸の摩耗などが生じ易く、そのため読み書き用光ヘッドの焦点ずれ等に起因する読み取り性能の悪化、書き込み性能の悪化が生じる。
【０００４】
このようなことから、上記問題を解決し得る技術が望まれる。また、それに好適な受発光素子および画像読み書き用光ヘッド、さらには前記好適な受発光素子を簡易に製造し得る方法も望まれる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、この出願の第一発明の画像読み取り方法によれば、ｐｎ接合構造と、該ｐｎ接合構造の端面の一部であって外部に露出された２箇所の端面と、前記ｐｎ接合構造に電気信号を印加するための電極対とを具える端面発光型の受発光素子を用意し、
前記２箇所の端面のうちの一方の端面に対向させて該受発光素子で受光されるべき光情報を発する画像源を配置し、
前記２箇所の端面のうちの他方の端面に対向させて該受発光素子から発せられる光により画像が形成される画像形成用媒体を配置し、
前記電極対に印加するバイアスの極性を切り替えることにより前記受発光素子を前記画像源に対する受光素子または前記画像形成用媒体に対する発光素子として選択的に使用すること
を特徴とする。
【０００６】
なお、この第一発明において外部に露出された２箇所の端面とは、典型的には素子の同一直線上の互いに反対端部に位置する端面であるが、設計によっては同一直線上でない場合でも良い（以下の第二〜第四発明において同じ）。また、外部に露出された端面とは、光の授受に支障がない状態であれば、保護膜等で覆われた状態も含む（以下の第二〜第四発明において同じ）。また、この第一発明でいう画像源とは種々の画像読み取り対象物であることが出来る。例えば読み取り対象の原稿であって別途に用意された光源からの光を反射する原稿などはここでいう画像源に相当する。また、この第一発明でいう画像形成用媒体とは画像形成を行ないたい種々の媒体であることができる。例えば電子写真方式で使用される静電潜像が形成される感光体、ファクシミリ等で使用される感熱紙などはここでいう画像形成用媒体に相当する。
【０００７】
また、この出願の第二発明では、次の（ａ）〜（ｇ）のような種々の端面発光型受発光素子を主張する。これらの端面発光型受発光素子それぞれは、第一発明の画像読み書き方法において用いる端面発光型受発光素子として好適である。
【０００８】
（ａ）ｐｎ接合構造と、該ｐｎ接合構造の端面の一部であって外部に露出された２箇所の端面と、前記ｐｎ接合構造に電気信号を印加するための電極対とを具え、さらに、前記ｐｎ接合構造の上面に前記電極対の一方の極用の電極を具え、前記ｐｎ接合構造を作り込んである下地の、前記一方の極用の電極を設けた面と連続する面上に、前記電極対の他方の極用の電極を具えた、端面発光型受発光素子。
【０００９】
（ｂ）ｐｎ接合構造と、該ｐｎ接合構造の端面の一部であって外部に露出された２箇所の端面と、前記ｐｎ接合構造に電気信号を印加するための電極対とを具え、さらに、前記ｐｎ接合構造の上面に、前記電極対の一方の極用の電極と、該電極により印加される電気信号が前記ｐｎ接合構造の主に前記２箇所の端面部分に印加されるよう規制するための絶縁膜とを具えた、端面発光型受発光素子。
【００１０】
（ｃ）ｐｎ接合構造と、該ｐｎ接合構造の端面の一部であって外部に露出された２箇所の端面と、前記ｐｎ接合構造に電気信号を印加するための電極対とを具え、さらに、前記ｐｎ接合構造を、第一導電型の半導体下地の２箇所に第二導電型領域を形成し構成した第１のｐｎ接合部分と第２のｐｎ接合部分との２つの部分で構成し、前記２箇所の端面の一方の端面を前記第１のｐｎ接合部分の端面の一部で構成し、前記２箇所の端面の他方の端面を前記第２のｐｎ接合部分の端面の一部で構成し、該ｐｎ接合構造の上面に前記電極対の一方の極用の電極を具え、前記第１のｐｎ接合部分と前記第２のｐｎ接合部分との間の第一導電型の半導体下地部分上に、前記一方の極用の電極と該半導体下地部分との電気的な絶縁を図るための絶縁膜を具えた、端面発光型受発光素子。なお、この（ｃ）の構成において、前記一方の極用の電極を、前記第１のｐｎ接合部分の上面に設けられた第１の電極と、前記第２のｐｎ接合部分の上面に設けられた第２の電極とで構成しても良い。その場合、これら第１の電極と第２の電極とを、電気的に独立に駆動されるものとしても良い。
【００１１】
（ｄ）上記（ｂ）または（ｃ）の構成において、電極対の他方の極用の電極を、上記（ａ）の構成同様、一方の極用の電極と同一面上に具えた端面発光型受発光素子。
【００１２】
（ｅ）上記（ａ）〜（ｄ）のいずれかの構成において、前記ｐｎ接合構造における一方の端面側の部分の接合深さを他の部分より深くしてある、端面発光型受発光素子。
【００１３】
（ｆ）上記（ｃ）の構成において、前記第１のｐｎ接合部分または前記第２のｐｎ接合部分の端面からみた接合の奥行き寸法を、当該端面発光型受発光素子の受光動作時の吸収損失を軽減出来る所定の寸法としてある、端面発光型受発光素子。
【００１４】
（ｇ）上記（ｅ）の構成において、前記接合深さを深くした部分の、前記一方の端面からみた奥行き寸法を、当該端面発光型受発光素子の受光動作時の吸収損失を軽減出来る所定の寸法としてある、端面発光型受発光素子。
【００１５】
また、この出願の第三発明では、画像読み書き装置用光ヘッドとして、上記（ａ）〜（ｇ）のいずれかの構成の端面発光型受発光素子と、該受発光素子の一方の端面側に設けられ読み取り対象物からの光を該受発光素子に導くための第１の光学系と、該受発光素子の他方の端面側に設けられ該受発光素子で発せられた光を書き込み対象物に導くための第２の光学系と、該受発光素子の発光動作および受光動作の切り換えおよび該当動作の制御を行なうための制御部とを具えたものを主張する。
【００１６】
また、この出願の第四発明では、上記（ｅ）または（ｇ）の構成の端面発光型受発光素子を製造するに当たり、前記ｐｎ接合構造の形成は、第一導電型の半導体下地上に、前記接合深さを深くする部分に対応する部分の膜厚が他の部分より所定の厚さだけ薄くされた拡散制御膜を形成し、該拡散制御膜を介し第二導電型の不純物を前記第一導電型の半導体下地に導入することで行なう。
【００１７】
【作用】
この出願の第一発明によれば、外部に露出されている２箇所の端面を具えた端面発光型の受発光素子の各端面を有効に利用することで、受発光素子を移動することなく画像読み取り、画像書き込みが行なえる。
【００１８】
また、この出願の第二発明において上記（ａ）または（ｄ）の構成とする場合、受発光素子を例えば駆動用ＩＣに実装する場合、受発光素子の一の面を介し、該受発光素子を駆動用ＩＣに実装出来る。
【００１９】
この出願の第二発明において上記（ｂ）または（ｃ）の構成とする場合、ｐｎ接合構造における発光に必要な部分にのみ電流を注入できるので、その分、必要部分での電流密度が向上する。このため、より低い消費電力で所望の発光が得られる。なお、特に（ｃ）の構成において一方の極用の電極を第１電極と第２の電極とで構成した場合、第１のｐｎ接合部分と第２のｐｎ接合部分とを独立駆動することも可能になる。
【００２０】
この出願の第二発明において上記（ｅ）の構成とする場合、接合深さを深くした分、端面と対向する接合面が増加するのでこの結果受光面積が増加することになる。
【００２１】
この出願の第二発明において上記（ｆ）または（ｇ）の構成とする場合、端面とｐｎ接合面との間に存在する半導体層の厚さを、ｐｎ接合構造は確保出来一方受光光を損失させることがない（光吸収層とならない）よう、適正化できる。この端面側を受光部として用いると受光時の損失が少ない動作が可能になる。
【００２２】
また、この出願の第三発明によれば、端面発光型受発光素子は制御部によって発光素子動作或は受光素子動作で駆動される。第１の光学系は例えば原稿上の画像情報を端面発光型受発光素子の一方の端面に導き、第２の光学系は端面発光型受発光素子で発した光を例えば感光体に導く。
【００２３】
この出願の第四発明によれば、ｐｎ接合構造における接合深さの深い部分およびそれより浅い部分を同一工程で形成できる。
【００２４】
【実施例】
以下、図面を参照してこの出願の各発明の実施例について説明する。ただし、いずれの図もこれらの発明を理解出来る程度に各構成成分の寸法、形状及び配置関係を概略的に示してある。また、説明に用いる各図において同様な構成成分については同一の番号を付して示してある。
【００２５】
１．第一発明および第三発明の実施例
図１は、第一発明である画像読み書き方法の実施例および第三発明である画像読み書き装置用光ヘッドの実施例の説明図である。
【００２６】
第一発明では、ｐｎ接合構造と、このｐｎ接合構造の端面の一部であって外部に露出された２箇所の端面と、前記ｐｎ接合構造に電気信号を印加するための電極対（いずれも図示せず）とを具える端面発光型受発光素子（ここではアレイ状のもの）１１を用意する。そして、この端面発光型受発光素子１１（以下、「受発光素子１１」と略称することもある。）の２箇所の端面のうちの一方の端面１１ａに対向させて該受発光素子で受光されるべき光情報を発する画像源１３を配置し、他方の端面１１ｂに対向させて該受発光素子１１から発せられる光により画像が形成される画像形成用媒体１５を配置する。そして、前記電極対（図示せず）に印加するバイアスの極性を切り替えることにより受発光素子１１を画像源１３に対する受光素子または照射対象物１５に対する発光素子として選択的に使用する。
【００２７】
ここで、受発光素子１１は、第一発明の目的の範囲において任意好適なものを用いることができる。後述の第二発明の各実施例の受発光素子それぞれは、第一発明および第三発明の受発光素子１１として用いて好適である（詳細は後述の第二発明の各実施例において説明する。）。また、この図１の例では、画像源１３を、原稿１３ａと、該原稿１３ａを移動させるための移動機構１３ｂと、原稿１３ａに光を照射し受発光素子１１側への原稿１３ａの反射光を生成するための光源１３ｃ，１３ｄとで構成している。また、画像形成用媒体１５を、電子写真方式における静電潜像を形成するための感光体で構成している。勿論、画像源１３および画像形成用媒体１５は任意好適なものとできる。また、画像源１３からの情報は、第１の光学系１７例えば収束性ロッドレンズアレイ１７を介し、受発光素子１１の一方の端面１１ａに導かれる。また、受発光素子１１の他方の端面１１ｂから画像形成のため出力される光信号は、第２の光学系１９例えば収束性ロッドレンズアレイ１９を介し、画像形成用媒体１５に導かれる。また、図１において、２１は受発光素子１１を駆動するためのＩＣなどを含む制御部である。さらに、２３は受発光素子１１や制御部２１を支持するための支持基板である。ここで、制御部２１は、受発光素子１１を発光素子として動作させるか受光素子として動作させるかの切り換えおよび該当する動作での情報の入出力を制御するものである。この制御部２１は、例えば受発光素子１１を受光素子として動作させたときに受光素子が発する微弱な電流を増幅するアンプや、各受光部（ドット）の情報を位置情報として記憶する手段、また、受発光素子１１を発光素子として動作させた際に、画像情報に（受光動作で得たもの或は別途入力されたものいずれでも良い。）応じ各発光部（ドット）を点滅させる手段などを具えたものである。この制御部２１は、例えば公知の電気回路および制御技術で構成出来る。また、図１において、２７は電子写真方式における帯電器、２９は電子写真方式における転写器、３１は電子写真方式における現像器、３３は静電潜像が転写され最終的な画像が形成される用紙をそれぞれ示す。電子写真方式における画像形成の手順は公知のものであるのでここでは省略する。この図１の構成において、第三発明の画像読み書き装置用光ヘッド２５は、受発光素子１１と、第１の光学系１７と、第２の光学系１９と、制御部２３とで構成される。
【００２８】
この第一発明の画像読み書き方法および第三発明の画像読み書き装置用光ヘッド２５それぞれでは、画像の読み取り時および書き込み時いずれの場合も、光ヘッド２５を移動することなく、この光ヘッド２５中の受発光素子１１を発光素子として動作させるか発光素子として動作させるかを切り替えて、それに応じ画像書き込みおよび画像読み取りが行なえる。従って、画像の読み取り動作および画像の形成動作を選択するごとに、画像読み書き装置用光ヘッドの向きを原稿側あるいは感光体側に変化させる必要があった従来技術で生じていた種々の問題は、この第一発明および第三発明では、生じない。
【００２９】
２．第二発明の説明
次に、第二発明である端面発光型受発光素子（「受発光素子」と略称することもある。）の実施例について、以下に説明する。ただし、以下の各実施例はいずれも受発光部を多数アレイ状に具える受発光素子アレイの例を説明する。
【００３０】
２−１．第１実施例
図２（Ａ）は第１実施例の受発光素子４１の一部を示した斜視図、図２（Ｂ）はこの受発光素子４１を図２（Ａ）中のＳ平面に沿って切った断面図である。
【００３１】
この第１実施例の受発光素子４１は、第１導電型の半導体下地４３として、例えばＧａＡｓ基板とこの基板上に形成されたＮ型ＧａＡｓＰ層あるいはＮ型ＧａＡｌＡｓ層とで構成されたＮ型エピタキシャル基板を具える。ただし、図２ではＧａＡｓ基板とＮ型ＧａＡｓＰ層あるいはＮ型ＧａＡｌＡｓ層との区分けは省略している。
【００３２】
そしてこのＮ型半導体下地４３に、ここでは所定間隔ＬごとにかつこのＬ方向と直交する方向において長尺な形状となっているＰ型拡散領域４５を、それぞれ設けてある。このＮ型半導体下地４３と各々のＰ型拡散領域４５とで、ｐｎ接合構造４７をそれぞれ構成している。また、各ｐｎ接合構造４７の長手方向の両端面４７ａ，４７ｂは、外部に露出されている。さらに、このＮ型半導体下地４３上に、各Ｐ型領域４５の上面をそれよりやや狭い範囲で露出する開口部４９ａと、各Ｐ型領域４５間においてＮ型半導体下地４３の一部を露出する開口部４９ｂとを有した絶縁膜４９を、具えている。ただし、この絶縁膜４９は、Ｐ型拡散領域４５を形成する時にＰ型不純物の拡散防止膜として使用されたもので良い（詳細は後述する。）。そして、ｐｎ接合構造４７に電気信号を印加するための電極対５１を構成する一方の極用の電極５１ａとしてここではＰ側電極を、各Ｐ型領域４５の上面にそれぞれ設けてあり、他方の極用の電極５１ｂとしてのＮ側電極を前記絶縁膜の開口部４９ｂから露出しているＮ型半導体下地部分上にそれぞれ設けてある。
【００３３】
この第１実施例の受発光素子４１は、第一発明および第三発明それぞれで言う受発光素子として用い得る。さらにこの受発光素子４１の場合、電極対５１を構成する第１および第２の電極５１ａ，５１ｂ双方を受発光素子４１の一方の面に具えているので、受発光素子と受発光素子駆動用のＩＣとの接続をバンプ技術により行なえるため、実装作業が簡易でありまた高密度実装ができるという利点を有する。さらに、Ｐ型拡散領域上面を利用してＰ側電極５１ａを設けているのでＰ側電極をＰ型拡散領域４５の一部分上およびＰ型拡散領域の周囲にわたって設ける場合に比べＰ側電極形成のための領域を少なく出来るから、その分、受発光素子の小型化が図れるという利点も有する。
【００３４】
次に、この第１実施例の受発光素子４１の製造方法の一例について説明する。この説明を図３〜図１０を参照して説明する。なお、これら図３〜図１０において、各（Ａ）図は試料を上方から見た平面図、各（Ｂ）図、（Ｃ）図は対応する（Ａ）図中のＩ−Ｉ線、ＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。ただし、図面が複雑化することを回避するため断面図において断面を示すハッチングは一部省略している。また、これらの図はウエハに多数形成される受発光素子４１（受発光素子アレイ４１）のうちの２個分の受発光素子アレイ４１が形成される部分に着目して示している。
【００３５】
先ず、図３に示したように、第１導電型半導体下地４３（以下、下地４３ともいう。）上に拡散防止膜形成用膜４９ｘを形成する。この実施例では、下地４３として、表面部分がＮ型ＧａＡｓ０．８  Ｐ０．２  層となっている下地を用い、拡散防止膜形成用膜４９ｘとして、Ａｌ２  Ｏ３  膜を用いる。
【００３６】
次に、図４に示したように、下地４３のＰ型不純物を拡散させたい部分上に当たる拡散防止膜形成用膜４９ｘの部分を、公知のリソグラフィ技術およびエッチング技術により選択的に除去する。これにより拡散防止膜４９（上述した絶縁膜４９）を得る。
【００３７】
次に、拡散防止膜形成済みの下地上に拡散制御膜６１を形成する（図５）。この実施例では、拡散制御膜６１として、ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）を用いる。次に、この試料にＰ型不純物を拡散させて所定部分にＰ型拡散領域４５を形成する（同じく図５）。この実施例では、Ｐ型不純物として亜鉛を用いる。なお、図５〜図９までの各（Ｃ）図において４５ｘを付したＰ側拡散領域は、素子で使用する本来のＰ型拡散領域ではなく後のエッチングおよびダイシング工程において除去されてしまう部分であることを付記する。
【００３８】
次に、拡散制御膜６１を除去し、そしてこの試料上全面にＰ側電極形成用薄膜５１ｘを形成する（図６）。この実施例では、Ｐ側電極形成用薄膜５１ｘとしてＡｌ膜を用いる。
【００３９】
次に、このＰ側電極形成用薄膜５１ｘを，公知のリソグラフィ技術およびエッチング技術により所定形状にパターニングして、Ｐ側電極５１ａを得る（図７）。
【００４０】
次に、拡散防止膜４９に、Ｐ型拡散領域４５間の下地４３の一部を露出する開口部４９ｂを、公知のリソグラフィ技術およびエッチング技術により形成する。次に、この試料上にＮ側電極形成用薄膜（図示せず）を形成し、そしてこれをパターニングすることによりＮ側電極５１ｂを得る（図８）。
【００４１】
次に、この試料上に、この実施例では各受発光素子アレイ４１部分を覆うエッチングマスク６３を、形成する（図９）。この実施例ではエッチングマスク６３をレジストで構成する。
【００４２】
次に、図１０に示したように、試料のエッチングマスク６３で覆われていない部分を、所定のエッチャントを用い、少なくともｐｎ接合面を越える深さまでエッチングする。次に、このエッチングによって生じた溝６５内の底部から下地４３の裏面までダイシングを行なう。これにより、ウエハに作り込まれた各受発光素子アレイ４１を分離でき、第１実施例の受発光素子アレイ４１が得られる。
【００４３】
なお、ウエハから各受発光素子アレイ４１を分離する際に所定の深さまで先ずウエットエッチングを行なったのは、こうするとｐｎ接合部分をダイシングすることがなくなるのでダイシング時の衝撃によりｐｎ接合にクラック等が生じるのを防止できるからである。
【００４４】
２−２．第２実施例
上述の第１実施例の受発光素子４１では、Ｐ側拡散領域４５上面ほぼ全域にＰ側電極５１ａを設けていたので電気信号はＰ側拡散領域４５全域に印加される。しかし、受発光素子を発光素子として用いる場合でこれを低消費電力で動作させることを考えた場合、Ｐ型拡散領域４５全域に電気信号を印加しない方が電流密度が向上するので、素子の低消費電力駆動ができる場合がある。この第２実施例はその例である。図１１はその説明に供する図であり、図１（Ｂ）に対応する断面図によって第２実施例の受発光素子７１を示したものである。
【００４５】
この第２実施例の受発光素子７１は、ｐｎ接合構造４７の上面すなわちこの例ではＰ型拡散領域４５上面に、電極対５１の一方の極用の電極５１ａと、該電極５１ａにより印加される電気信号が前記ｐｎ接合構造の主に前記２箇所の端面部分に印加されるよう規制するための絶縁膜７３とを具えている。具体的には、絶縁膜７３を、Ｐ側電極５１ａの所定部分とＰ型拡散領域４５との間に設けて、Ｐ側電極５１ａの所定部分をＰ型拡散領域４５と電気的に絶縁している。それ以外は第１実施例と同様な構成としている。なお、絶縁膜７３をどのような形状のものでかつどの程度の面積のものとするかは、設計に応じ決定する。
【００４６】
２−３．第３実施例
次にｐｎ接合構造を２つの部分で構成した例（第３実施例）を説明する。図１２（Ａ）および（Ｂ）はその説明に供する図であり、図１（Ｂ）に対応する断面図によって第３実施例の受発光素子８１を示したものである。
【００４７】
この第３実施例の受発光素子８１では、１つの受発光部ごとに、第一導電型の半導体下地４３の２箇所に第二導電型領域４５を形成し構成した第１のｐｎ接合部分４７ｘと第２のｐｎ接合部分４７ｙとの２つの部分でｐｎ接合構造４７を構成してある。そして、この発明でいう外部に露出させた２箇所の端面の一方の端面を前記第１のｐｎ接合部分４７ｘの端面の一部で構成し、前記２箇所の端面の他方の端面を前記第２のｐｎ接合部分４７ｙの端面の一部で構成してある。さらに、ｐｎ接合構造４７の上面に電極対５１の一方の極用の電極５１ａを具え、かつ、第１のｐｎ接合部分４７ｘと第２のｐｎ接合部分４７ｙとの間の第一導電型の半導体下地部分上に、電極５１ｘと該半導体下地４３部分との電気的な絶縁を図るための絶縁膜８３を具えている。
【００４８】
この第３実施例の受発光素子８１の場合も、第２実施例同様、発光素子動作時のｐｎ接合部の電流密度を向上させることができるので、第１実施例に比べ低消費電力による発光が可能と考える。
【００４９】
なお、この第３実施例の構成において、電極５１ａを、第１のｐｎ接合部分４７ｘの上面に設けた第１の電極５１ａａと、第２のｐｎ接合部分４７ｙの上面に設けた第２の電極５１ａｂとで構成しても良い。このような構成では、第１のｐｎ接合部分４７ｘと第２のｐｎ接合部分４７ｙとを独立して駆動させることも可能になるので便宜と考える。
【００５０】
２−４．第４実施例（並びに第四発明の第１実施例）
上述の第１〜第３実施例ではｐｎ接合構造の接合深さは、受発光素子の両端面で同じとされていた。しかし、受光部として用いる側の端面近傍でのｐｎ接合深さを深くするとそうしない場合に比べ、同一入射光に対する光電流が増加することが分かった。これについて説明する。図１３（Ａ）に示したように、ｐｎ接合構造におけるｐｎ接合の深さｄをパラメータとして何種類かの受発光素子を作製する。そして、これら受発光素子それぞれに、この実施例では、原稿読み取りに適した可視光域の波長５５０ｎｍの光を同じ条件で照射し、その時の光電流を測定する。その結果、図１３（Ｃ）に示したように、拡散深さ（ｐｎ接合深さ）と光電流とは比例関係を示す。これは、ｐｎ接合深さを深くするとその分ｐｎ接合面積が増えるためである。
【００５１】
そこで、第４実施例の１つの態様として、第１実施例の受発光素子の構成に対し、ｐ型拡散領域の一方の端面でのｐｎ接合深さｄを他の部分より深くした個性を加えた受発光素子９１を示した（図１４（Ａ））。また、第４実施例の他の態様として、第３実施例の受発光素子の構成に対し、第１および第２のｐｎ接合部分のうちの一方のｐｎ接合部分でのｐｎ接合深さｄを他方のそれより深くした構成を加えた受発光素子９３を示した。
【００５２】
この第４実施例の受発光素子を使用する際には、そのｐｎ接合を深くした部分側に画像源（原稿）を配置する。こうすることにより、画像読み取り感度の向上が図れる。
【００５３】
なお、ｐｎ接合深さを一部違えた受発光素子９１，９３等を製造する場合以下に説明する方法（第四発明の製造方法）で行なうのが好適である。この説明を図１５（Ａ）〜（Ｄ）を参照して説明する。ただし、この図１５は、第４実施例の受発光素子９１を製造する場合の要部工程図であって、第１実施例の受発光素子の製法と相違する部分の工程を示した図（図５の工程に代わる図）である。
【００５４】
拡散防止膜４９の形成が済んだ試料上に拡散制御膜を形成する際に、この第四発明ではまず、第１の拡散制御膜６１ａを試料の所定部分に所定膜厚で形成する。次に、薄い膜厚の第２の拡散制御膜６１ｂを形成する。ここで、所定部分とは、下地４３における、通常の接合深さ（上記接合が深い部分に対しこれより浅い通常の深さの意味）のｐｎ接合を形成したい部分のことである。また、所定膜厚とは第１の拡散制御膜６１ａと第２の拡散制御膜６１ｂとを合わせた制御膜によって、上記通常の接合深さの拡散が実現できる膜厚である。このように第１および第２拡散制御膜６１ａ、６１ｂを形成すると、接合深さを深くしたい下地部分上では拡散制御膜が第２の拡散制御膜６１ｂのみであるので、制御膜の厚さは他の部分より薄くなる。この状態で試料にＰ型不純物を拡散させると、この部分下の下地では深い拡散が生じ、他の部分では浅い拡散が生じる。このため、一部において拡散深さが深くされたｐｎ接合構造が得られる。この製法では同一の不純物拡散工程で一部において拡散深さが深くされたｐｎ接合構造が得られるので、製造工程数を低減できる。
【００５５】
２−５．第５実施例
上述の第１〜第４実施例では、受発光素子におけるｐｎ接合構造の端面からみた奥行き寸法（詳細は後述するが図１３（Ａ）中にｔで示す寸法）については、何ら考慮していなかった。しかし、受光部として用いる側の端面近傍でのｐｎ接合の奥行き寸法を考慮するとそうしない場合に比べ受光感度が向上することが分かった。これについて説明する。端面近傍にｐｎ接合部分が独立に形成されている図１２に示したような受発光素子、また、一方の端面近傍でｐｎ接合深さが他の部分より深くされている図１４に示したような受発光素子では、ｐｎ接合面の立っている部分が素子端面と対向するようになる。素子端面と対向するこのようなｐｎ接合面を図１３（Ａ）中にＱで示す。このｐｎ接合面Ｑと端面との距離を奥行き寸法ｔと、ここでは称することにする。ただし、奥行き寸法ｔは、この実施例では、拡散深さ方向における何ケ所かの奥行き寸法の平均値としている。この奥行き寸法ｔをパラメータとして何種類かの受発光素子を作製する。そして、これら受発光素子それぞれに、この実施例では、原稿読み取りに適した可視光域の波長５５０ｎｍの光を同じ条件で照射し、その時の受光感度（光電流で良い。）を測定する。その結果、図１３（Ｂ）に示したように、受光感度を向上させるには奥行き寸法を適性な値にする必要があることが分かった。これは、奥行き寸法ｔを所定の範囲とすると、素子端面とｐｎ接合面Ｑとの間に存在する半導体層の厚さが適性化されることになるので、この半導体層における光吸収損失が小さくなり、その結果受光感度が向上するためである。この実施例の場合であれば、奥行き寸法ｔを０．６〜１．０μｍ程度とするのが好ましいことが分かった（図１３（Ｂ）参照）。
【００５６】
そこで、第５実施例の１つの態様として、第１実施例の受発光素子の構成に対し、ｐ型拡散領域４５の一方の端面でのｐｎ接合深さｄを他の部分より深くし、かつ、該深くした部分での奥行き寸法ｔを受光動作時の吸収損失を軽減出来る所定の寸法としてある受発光素子９３を、示した（図１６（Ａ））。また、第５実施例の他の態様として、第３実施例の受発光素子の構成に対し、第１および第２のｐｎ接合部分のうちの一方のｐｎ接合部分での奥行き寸法ｔを、受光動作時の吸収損失を軽減出来る所定の寸法としてある受発光素子９７を、示した（図１６（Ｂ））。また、また、第５実施例のさらに他の態様として、第４実施例の受発光素子の構成に対し、第１および第２のｐｎ接合部分のうちの一方のｐｎ接合部分での奥行き寸法ｔを、受光動作時の吸収損失を軽減出来る所定の寸法としてある受発光素子９９すなわち、接合深さｄおよび奥行き寸法ｔ双方を考慮した受発光素子９９を、示した（図１６（Ｃ））。
【００５７】
２−６．第６実施例（並びに第四発明の第２実施例）
電極対の配置に関して、上述の第１〜第５の各実施例では、Ｐ側電極５１ａおよびＮ側電極５１ｂ双方を同一平面上に設ける例を示した。しかし、Ｎ側電極５１ｂを下地４３の裏面に設けるようにしても良い。この場合も、いずれか一方の端面を画像源と対向させ、他方の端面を画像形成用媒体と対向させることが出来るし、また、各Ｐ側電極は駆動用ＩＣに対しバンプ接続できる。
【００５８】
ここで、このように電極対の一方を下地裏面に設ける場合であって、ｐｎ接合深さが一部違っている構成の受発光素子を製造する場合は以下の方法（第四発明の第２実施例の方法）で行なうのが好適である。この説明を図１７〜図２１を参照して説明する。なお、これら図１７〜図２１において、各（Ａ）図は試料を上方から見た平面図、各（Ｂ）図、（Ｃ）図は対応する（Ａ）図中のＩ−Ｉ線、ＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。ただし、図面が複雑化することを回避するため断面図において断面を示すハッチングは一部省略している。また、これらの図はウエハに多数形成される受発光素子（受発光素子アレイ）のうちの２個分の受発光素子アレイが形成される部分に着目して示している。
【００５９】
先ず、図１７に示したように、第１導電型半導体下地４３上に、第１の拡散制御膜６１ａを形成する。ただし、この第１の拡散制御膜６１ａは、浅い接合のｐｎ接合部分を形成したい下地部分上に形成される。第１の拡散制御膜６１ａとして、例えばＰＳＧ膜、ＳｉＯ２  膜、Ａｌ２  Ｏ３  膜或はＳｉＮ膜などを用いる。
【００６０】
次に、図１８に示したようにこの試料上全面に第２の拡散制御膜６１ｂを形成する。なお、第２の拡散制御膜６１ｂとして、第１の拡散制御膜６１ａと同様な膜を用いることが出来る。そして、この試料に対しＰ型不純物を導入する。この際、第１および第２の拡散制御膜６１ａ，６１ｂが重なっている部分では制御膜の膜厚が厚いのでその下の下地４３では浅い拡散が起きる。一方、第１の拡散制御膜６１ａのみの部分下の下地では前者より深い拡散が起きる。この結果、Ｐ型拡散領域４６の一部のｐｎ接合深さを深く出来る。
【００６１】
次に、図１９に示すように、第１および第２の拡散制御膜６１ａ，６１ｂを除去する。次いで、この試料上全面にＰ側電極形成用薄膜５１ｘを、また、下地４３の裏面全面にｎ側電極５１ｂを、それぞれ公知の成膜技術により形成する。
【００６２】
次に、図２０に示すように、このＰ側電極形成用薄膜５１ｘの、ｐ側電極として残存させる部分上に、エッチングマスク１００例えばレジストパターンを形成する。
【００６３】
そして、図２１に示すように、エッチングマスク１００で覆われていない部分を少なくともＰ型拡散領域４５を越える深さまでウエットエッチング法によりエッチングする。このエッチングにより、１つのアレイにおける隣り合う受・発光部同士は電気的に分離される。次に、ウエハにおける隣合う受発光素子アレイの境界（図２１（Ｃ）のＲ部分）で、ウエハをダイシングする。この結果、ウエハより個々の受発光素子アレイを分離できる。
【００６４】
この製法の場合も一度の不純物拡散工程で一部に深い接合部分を有するｐｎ接合が形成できる。
【００６５】
上述においてはこの出願の各発明の実施例について説明したがこれら発明は上述の実施例に限られない。例えば上述の各発明ではＮ型の下地にＰ型拡散領域を形成する例を示した。しかし、Ｐ型下地にＮ型拡散領域を形成する構成としかつ電極対の配置を実施例と逆転させても良い。
【００６６】
【発明の効果】
上述した説明から明らかなように、この出願の第一発明によれば、外部に露出されている２個所の端面を具えた端面発光型の受発光素子を用意し、２箇所の端面の一方に画像源を対向させ、他方に画像形成用媒体を対向させ、そして、受発光素子を発光素子または受光素子として選択的に切り換えて画像読み取りおよび画像書き込みを行なう。このため、受発光素子を移動することなく画像読み取り、画像書き込みが行なえる。したがって、画像読み取り時と画像書き込み時とで受発光素子を別の位置に向ける必要があった従来技術で生じていた問題は、この第一発明では生じない。また、第三発明の画像読み書き用光ヘッドは第一発明の実施を容易にするので、第一発明同様な効果が得られる。
【００６７】
また、第二発明のそれぞれの端面発光型受発光素子は、第一発明および第三発明の実施を容易とする。
【００６８】
また、この出願の第四発明は、第二発明の端面発光型受発光素子のうちの一部において接合深さが深くされたｐｎ接合を有した素子の製造を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一及び第三発明の実施例の説明図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、第二発明の第１実施例の素子の説明図である。
【図３】第１実施例の素子の製法例の説明図（その１）である。
【図４】第１実施例の素子の製法例の説明図（その２）である。
【図５】第１実施例の素子の製法例の説明図（その３）である。
【図６】第１実施例の素子の製法例の説明図（その４）である。
【図７】第１実施例の素子の製法例の説明図（その５）である。
【図８】第１実施例の素子の製法例の説明図（その６）である。
【図９】第１実施例の素子の製法例の説明図（その７）である。
【図１０】第１実施例の素子の製法例の説明図（その８）である。
【図１１】第二発明の第２実施例の説明図である。
【図１２】第二発明の第３実施例の説明図である。
【図１３】第二発明の第４実施例及び第５実施例の説明図である。
【図１４】第二発明の第４実施例の説明図である。
【図１５】第二発明の第４実施例及び第四発明の第１実施例の説明図である。
【図１６】第二発明の第５実施例の説明図である。
【図１７】第二発明の第６実施例及び第四発明の第２実施例の説明図である。
【図１８】第二発明の第６実施例及び第四発明の第２実施例の図１７に続く説明図である。
【図１９】第二発明の第６実施例及び第四発明の第２実施例の図１８に続く説明図である。
【図２０】第二発明の第６実施例及び第四発明の第２実施例の図１９に続く説明図である。
【図２１】第二発明の第６実施例及び第四発明の第２実施例の図２０に続く説明図である。
【符号の説明】
１１：所定の端面発光型受発光素子
１１ａ：一方の端面        １１ｂ：他方の端面
１３：画像源              １５：画像形成用媒体
２１：制御部
２５：実施例の画像読み書き用光ヘッド
４１：第１実施例の端面発光型受発光素子
４３：第１導電型の半導体下地
４５：第２導電型拡散領域
４７：ｐｎ接合構造        ４９：絶縁膜
５１：電極対
５１ａ：一方の極用の電極
５１ｂ：他方の極用の電極
７１：第２実施例の端面発光型受発光素子
８１：第３実施例の端面発光型受発光素子
９１、９３：第４実施例の端面発光型受発光素子
９５、９７、９９：第５実施例の端面発光型受発光素子
【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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