JP2023099914A - 発光素子及び反射型エンコーダ - Google Patents
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Abstract
【課題】反射型エンコーダに適用された場合に検出精度の低下を抑制することができる発光素子、及びそのような発光素子を備える反射型エンコーダを提供する。【解決手段】発光素子3は、基板10と、活性層21、第1半導体層22及び第2半導体層23を含み、基板10上に形成されたメサ部20と、メサ部20の頂面25上に配置され第2半導体層23に接続された第1金属部分31と、第1金属部分31と一体に形成されメサ部20の側面26に沿って延在する第2金属部分32と、を有する金属層30と、側面26上に形成された絶縁層40と、絶縁層40上に形成された樹脂層50と、を備える。第1金属部分31は、光通過開口35aが形成された開口領域35と、外部接続用の接続領域36と、を含む。第2金属部分32は、絶縁層40及び樹脂層50を介して側面26上に形成されており、基板10の厚さ方向に垂直な方向から見た場合に活性層21と重なっている。【選択図】図4
Description
本発明は、発光素子及び反射型エンコーダに関する。
特許文献1には、反射型エンコーダ用の光源として適用可能な発光素子として、基板と、基板上に形成されたメサ部とを備える発光素子が開示されている。この発光素子では、メサ部の頂面に発光窓が形成されており、当該発光窓から基板の厚さ方向に沿って光が出射される。
上述したような発光素子を反射型エンコーダに適用した場合、メサ部の側面から漏れ出た光が反射型エンコーダの受光素子によってノイズとして検出されることで、検出精度が低下してしまうおそれがある。
本発明は、反射型エンコーダに適用された場合に検出精度の低下を抑制することができる発光素子、及びそのような発光素子を備える反射型エンコーダを提供することを目的とする。
本発明の発光素子は、基板と、光を発生させる活性層、活性層に対して基板側に配置された第1半導体層、及び活性層に対して基板とは反対側に配置された第2半導体層を含み、基板上に形成されたメサ部と、メサ部の頂面上に配置され、第2半導体層に電気的に接続された第1部分と、第1部分と一体に形成され、メサ部の側面に沿って延在する第2部分と、を有する金属層と、少なくともメサ部の側面上に形成された絶縁層と、絶縁層上に形成された樹脂層と、を備え、第1部分は、光が通過する光通過開口が形成された領域と、外部接続用の領域と、を含み、第2部分は、絶縁層及び樹脂層を介してメサ部の側面上に形成されており、基板の厚さ方向に垂直な方向から見た場合に、少なくとも活性層と重なっている。
この発光素子では、金属層が、メサ部の頂面上に配置され、第2半導体層に電気的に接続された第1部分に加えて、第1部分と一体に形成され、メサ部の側面に沿って延在する第2部分を有しており、第2部分が、基板の厚さ方向に垂直な方向から見た場合に、少なくとも活性層と重なっている。これにより、メサ部の側面から漏れ出る光を第2部分によって遮ることができ、メサ部の側面からの漏れ光を抑制することができる。また、単に金属層をメサ部の側面上に形成しようとすると金属層を良好に形成することができないおそれがあるのに対し、この発光素子では、金属層の第2部分が、絶縁層及び樹脂層を介してメサ部の側面上に形成されている。これにより、金属層の第2部分をメサ部の側面上に良好に形成することができ、その結果、メサ部の側面からの漏れ光を効果的に抑制することができる。よって、この発光素子によれば、反射型エンコーダに適用された場合に検出精度の低下を抑制することができる。
第2部分は、基板の厚さ方向に垂直な方向から見た場合に、メサ部における前記基板側の端部に至っていてもよい。この場合、メサ部の側面からの漏れ光を一層効果的に抑制することができる。
メサ部の頂面は、基板の厚さ方向から見た場合に、第1方向に沿って延在する一対の第1辺、及び第1方向と垂直な第2方向に沿って延在する一対の第2辺を有する矩形状に形成されており、メサ部の側面は、一対の第1辺において頂面にそれぞれ接続された一対の第1表面と、一対の第2辺において頂面にそれぞれ接続された一対の第2表面と、を有し、第1部分において、光通過開口は、基板の厚さ方向から見た場合に、頂面の中心よりも一対の第1表面の一方側に寄って形成されており、第2部分は、少なくとも、一対の第1表面の一方、及び一対の第2表面上に形成されていてもよい。この場合、金属層の第1部分において光通過開口が一対の第1表面の一方に寄って形成されているため、外部接続用の領域を広く確保することができる。その結果、例えば、当該領域への外部配線の接続を容易化することができる。一方、その場合、一対の第1表面の当該一方から光が漏れ出やすくなる。この点、この発光素子では、第2部分が、少なくとも、一対の第1表面の当該一方、及び一対の第2表面上に形成されているため、そのような場合でも、メサ部の側面からの漏れ光を確実に抑制することができる。
第2部分は、メサ部の側面の全周にわたって形成されていてもよい。この場合、メサ部の側面からの漏れ光を一層効果的に抑制することができる。
樹脂層は、基板側に近づくにつれて厚さが薄くなる部分を含んでいてもよい。この場合、樹脂層におけるメサ部と反対側の表面をなだらかにすることができ、金属層の第2部分をメサ部の側面上に一層良好に形成することができる。また、メサ部の側面から樹脂層に漏れ出た光は、メサ部の側面と金属層の第2金属部分との間において繰り返し反射されることにより減衰する。上述した樹脂層が基板側に近づくにつれて厚さが薄くなる部分を含む構成では、樹脂層に漏れ出た光の反射回数が増加するので、漏れ光を効率良く減衰させることができる。
メサ部の側面は、メサ部の内側に向かって凸の曲面状に形成されていてもよい。この場合、金属層の第2部分をメサ部の側面上に形成することが難しくなるが、この発光素子によれば、上述した理由により、そのような場合でも、金属層の第2部分をメサ部の側面上に良好に形成することができる。
樹脂層におけるメサ部とは反対側の表面は、メサ部とは反対側に向かって凸の曲面状に形成された領域を含んでいてもよい。この場合、金属層の第2部分をメサ部の側面上に一層良好に形成することができる。
金属層は、樹脂層におけるメサ部とは反対側の表面の全体を覆っていてもよい。この場合、メサ部の側面からの漏れ光を一層効果的に抑制することができる。また、空気との接触に起因する樹脂層の劣化を効果的に抑制することができる。
樹脂層は、メサ部の頂面上に形成された部分を有する一方で、第1部分における外部接続用の領域とメサ部の頂面との間には形成されていなくてもよい。この場合、樹脂層がメサ部の側面上だけでなくメサ部の頂面上にも形成されるため、樹脂層を良好に形成することができる。また、樹脂層が第1部分における外部接続用の領域とメサ部の頂面との間には形成されていないため、樹脂層の存在により外部接続用の領域に外部配線を良好に接続することができない事態の発生を抑制することができる。
樹脂層は、メサ部の頂面上に形成された部分を有し、樹脂層におけるメサ部の頂面上に形成された部分は、基板の厚さ方向から見た場合に、メサ部の頂面の外縁に沿って延在していてもよい。この場合、樹脂層がメサ部の側面上だけでなくメサ部の頂面上にも形成されるため、樹脂層を良好に形成することができる。また、樹脂層におけるメサ部の頂面上に形成された部分が、基板の厚さ方向から見た場合にメサ部の頂面の外縁に沿って延在しているため、樹脂層の存在により外部接続用の領域に外部配線を良好に接続することができない事態の発生を抑制することができる。
絶縁層は、メサ部の頂面上に形成されて光通過開口からの露出部分を覆う部分を有していてもよい。この場合、メサ部の頂面における光通過開口からの露出部分を絶縁層によって保護することができる。
第1部分は、メサ部の頂面における光通過開口に対応する部分を除く全面上にわたって形成されていてもよい。この場合、第1部分において外部接続用の領域を広く確保することができ、例えば、当該領域への外部配線の接続を容易化することができる。また、例えば、第1部分が複雑な配線パターンとして形成されている場合と比べて第1部分が単純な形状となるため、第1部分同士の間の意図しない短絡の発生を抑制することができる。
本発明の反射型エンコーダは、上記発光素子と、発光素子から出射された光を反射する反射パターンを有する回転板と、回転板に対して発光素子と同一側に配置され、反射パターンにより反射された光を検出する少なくとも1つの受光部と、を備え、第2部分は、メサ部の側面において、基板の厚さ方向から見た場合に少なくとも1つの受光部と向かい合う領域上に少なくとも形成されている。この反射型エンコーダによれば、メサ部の側面から上記少なくとも1つの受光部へと入射する漏れ光を金属層の第2部分によって遮ることができ、検出精度の低下を抑制することができる。
少なくとも1つの受光部は、基板の厚さ方向に垂直な方向における発光素子の両側にそれぞれ配置された2つの受光部を含み、第2部分は、メサ部の側面において、基板の厚さ方向から見た場合に2つの受光部とそれぞれ向かい合う2つの領域上に少なくとも形成されていてもよい。この場合、メサ部の側面から発光素子の両側に配置された2つの受光部へと入射する漏れ光を金属層の第2部分によって遮ることができる。
本発明によれば、反射型エンコーダに適用された場合に検出精度の低下を抑制することができる発光素子、及びそのような発光素子を備える反射型エンコーダを提供することが可能となる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
[反射型エンコーダ]
[反射型エンコーダ]
図1に示されるように、反射型エンコーダ1は、回転板(コードホイール)2と、発光素子3と、受光素子4と、を備えている。反射型エンコーダ1は、例えばアブソリュート型のロータリーエンコーダであり、回転する測定対象物からの反射光を利用して当該測定対象物の絶対角度を検出する装置である。
回転板2は、本体部201及び反射パターン202を有している。本体部201は、回転軸(不図示)に固定されており、回転軸と共に回転する。本体部201は、例えば円板状に形成されている。反射パターン202は、本体部201の主面201a上に形成されている。反射パターン202は、例えばCr等の金属により形成された光反射膜であり、発光素子3から出射された光Lを反射する。反射パターン202は、グレイコード等の所定のパターンに従って配置されている。
発光素子3は、光を出力する半導体素子であり、例えばLED(Light Emitting Diode)である。発光素子3は、本体部201の主面201aと向かい合うように受光素子4上に固定されており、回転板2に向けて光Lを出射する。発光素子3から出射された光Lは、反射パターン202によって反射され、受光素子4が有する複数の受光部402によって検出される。
受光素子4は、回転板2に対して発光素子3と同一側に配置されている。受光素子4は、基部401、及び基部401に形成された複数の受光部402を有している。基部401は、例えば矩形板状に形成されており、本体部201の主面201aと向かい合う主面401aを有している。主面401a上には、上述した発光素子3が固定されている。各受光部402は、例えばフォトダイオードであり、反射パターン202により反射された光Lを検出する。この例では、複数の受光部402は、2つの受光部402A,402Bを含んでいる。2つの受光部402A,402Bは、後述するY方向における発光素子3の両側にそれぞれ配置されている。
[発光素子]
[発光素子]
続いて、発光素子3の構成について更に説明する。図2から図5に示されるように、発光素子3は、基板10と、メサ部20と、金属層30と、絶縁層40と、樹脂層50と、電極60と、を備えている。図3から図5では、発光素子3の構成が簡略化されて示されている。図4は、図3と比べて発光素子のより詳細な構成を示す図であり、実際の発光素子のYZ断面視における構成は、図4に示される構成(XZ断面視における構成)と同様の特徴を有していてもよい。基板10は、半導体基板であり、例えばGaAsにより略矩形板状に形成されている。以下、基板10の厚さ方向をZ方向とし、Z方向に垂直な方向をX方向とし、Z方向及びX方向に垂直な方向をY方向として説明する。
基板10は、基部11、及び基部11から突出する突出部12を有している。この例では、基部11は矩形板状(直方体状)に形成されている。突出部12は、基部11の表面から突出している。突出部12は、例えば、Z方向に沿った断面において略台形状に形成されている。基部11におけるメサ部20とは反対側の表面上には、電極60が形成されている。電極60は、例えばAuGe、Ni、Au等の金属材料により層状に形成されている。
メサ部20は、基板10の突出部12上に形成されている。メサ部20は、例えば、Z方向に沿った断面において略台形状に形成されている。メサ部20は、活性層21、第1半導体層22及び第2半導体層23を含んでいる。突出部12及びメサ部20は、例えば、基板10上に活性層21、第1半導体層22及び第2半導体層23を積層した後に、基板10、活性層21、第1半導体層22及び第2半導体層23の一部をエッチングにより除去することによって形成される。活性層21は、例えば多重量子井戸構造を有しており、電流が供給されることにより所定の波長の光を発生させる。
第1半導体層22は、活性層21に対して基板10側に配置されている。第1半導体層22は、DBR(Distributed Bragg Reflector)層121及びクラッド層122が基板10の突出部12上にこの順に積層されることによって構成されている。DBR層121は、活性層21からの光を活性層21側(図5における上側)に反射する。クラッド層122は、例えばn型の導電型を有している。
第2半導体層23は、活性層21に対して基板10とは反対側に配置されている。すなわち、この例では、第1半導体層22、活性層21及び第2半導体層23は、基板10の突出部12上にこの順に積層されている。第2半導体層23は、クラッド層123、ブロック層124、拡散層125及びコンタクト層126が活性層21上にこの順に積層されることによって構成されている。クラッド層123は、例えばp型の導電型を有している。拡散層125は、例えば、クラッド層123上にブロック層124及び拡散層125に対応する層を形成した後に、当該層における拡散層125に対応する部分にZn等の不純物を拡散させることにより形成される。これにより、拡散層125においては、ブロック層124と比べて電流が流れやすくなっている。
拡散層125は、ブロック層124に入り込むように形成された部分125Aを有している。部分125Aがブロック層124に入り込むように形成されていることにより、後述するメサ部20の頂面25における部分125Aと対応する領域に、凹部25Aが形成されている。部分125Aは、Z方向から見た場合に、円形状に形成されており、ブロック層124によって囲まれている。ブロック層124においては拡散層125と比べて電流が流れ難いため、拡散層125に供給された電流は、ブロック層124によって部分125Aに絞り込まれる。このように、ブロック層124及び拡散層125は、電流の流れを部分125Aに絞り込む電流狭窄構造を構成している。
メサ部20は、頂面25及び側面26を有している。頂面25は、メサ部20における基板10とは反対側の表面であり、X方向及びY方向に沿って平面状に延在している。この例では、頂面25は、第2半導体層23における活性層21とは反対側の表面により構成されている。頂面25は、Z方向から見た場合に、例えば矩形状(長方形状又は正方形状)に形成されている。この例では、頂面25は、Z方向から見た場合に長方形状に形成されている。頂面25は、Z方向から見た場合に、Y方向(第1方向)に沿って延在する一対の第1辺25a,25b、及びX方向(第2方向)に沿って延在する一対の第2辺25c,25dを有している。第1辺25a,25bは頂面25の短辺であり、第2辺25c,25dは頂面25の長辺である。頂面25には、上述した凹部25Aが形成されている。凹部25Aは、Z方向から見た場合に円形状に形成されている。
図5に示されるように、側面26は、メサ部20の内側に向かって凸の曲面状に形成されている。同様に、突出部12の側面12aも突出部12の内側に向かって凸の曲面状に形成されており、側面26は側面12aと滑らかに連続している。側面26が側面12aと滑らかに連続しているとは、例えば、側面26と側面12aとの境界部分に段差が形成されていないことを意味する。この例では、側面26及び側面12aは、滑らかに湾曲した1つの曲面を形成するように互いに連続している。
側面26は、一対の第1表面26a,26b、及び一対の第2表面26c,26dを有している(図2参照)。一対の第1表面26a,26bは、一対の第1辺25a,25bにおいて頂面25にそれぞれ接続されている。すなわち、第1表面26aは第1辺25aにおいて頂面25に接続され、第1表面26bは第1辺25bにおいて頂面25に接続されている。一対の第1表面26a,26bは、Z方向から見た場合に、X方向における頂面25の両側にそれぞれ配置されている。
一対の第2表面26c,26dは、一対の第2辺25c,25dにおいて頂面25にそれぞれ接続されている。すなわち、第2表面26cは第2辺25cにおいて頂面25に接続され、第2表面26dは第2辺25dにおいて頂面25に接続されている。一対の第2表面26c,26dは、Z方向から見た場合に、Y方向における頂面25の両側にそれぞれ配置されている。
図1及び図2に示されるように、発光素子3は、Z方向から見た場合に、第2表面26cが受光部402Aと向かい合い、且つ第2表面26dが受光部402Bと向かい合うように、受光素子4上に配置されている。すなわち、この例では、メサ部20の第2表面26cは、Z方向から見た場合に受光部402Aと向かい合う領域を構成しており、第2表面26dは、Z方向から見た場合に受光部402Bと向かい合う領域を構成している。
金属層30は、例えばCr、Au、Al、Cu等の金属材料により形成されている。金属層30は、メサ部20の頂面25上に形成された第1金属部分31(第1部分)、及びメサ部20の側面26上に形成された第2金属部分32(第2部分)を有している。第1金属部分31は、第2半導体層23に電気的に接続されており、電極として機能する。第1金属部分31は、活性層21からの光が通過する光通過開口35a(発光窓)が形成された開口領域35、及び外部接続用の接続領域36を含んでいる。
この例では、光通過開口35aは、円形状に形成されている。活性層21からの光は、光通過開口35aから発光素子3の外部に出射される。光通過開口35aは、Z方向から見た場合に、頂面25の中心Cよりも第1表面26a(一対の第1表面26a,26bの一方)側に寄って形成されている。すなわち、Z方向から見た場合に、光通過開口35aの中心から第1表面26aまでのX方向における距離は、光通過開口35aの中心から第1表面26bまでのX方向における距離よりも小さい。第1金属部分31は、頂面25における光通過開口35aに対応する部分を除く全面上にわたって形成されている。頂面25における光通過開口35aに対応する部分とは、Z方向から見た場合に光通過開口35aの内側に位置する部分である。光通過開口35aは、上述した凹部25Aに対応する位置(Z方向から見た場合に凹部25Aと重なる位置)に形成されている。
接続領域36は、例えば、発光素子3を外部に電気的に接続するワイヤ等の外部配線が接続される領域であり、外部接続端子として機能する。この例では、接続領域36は、矩形状に設定されており、Z方向から見た場合に、開口領域35の第1表面26b側に配置されている。
第2金属部分32は、第1金属部分31と一体に形成され、側面26に沿って延在している。第2金属部分32は、後述する絶縁層40の第2絶縁部分42及び樹脂層50の第2樹脂部分52を介して側面26上に形成されている。この例では、第2金属部分32は、側面26の全周にわたって側面26上に形成されており、Z方向から見た場合に矩形環状に延在している。具体的には、第2金属部分32は、側面26の全周にわたって連続するように、第1表面26a,26b及び第2表面26c,26d上に一体に形成されている。Z方向においては、第2金属部分32は、メサ部20の側面26上から突出部12の側面12a上に至るように形成されている。
絶縁層40は、例えばSiN、SiO2、又はAlNにより形成されている。絶縁層40は、メサ部20の頂面25上に形成された第1絶縁部分41、及びメサ部20の側面26上に形成された第2絶縁部分42を有している。第1絶縁部分41は、メサ部20における光通過開口35aからの露出部分25fを覆っている。この例では、第1絶縁部分41は、頂面25における凹部25Aの縁部、並びに凹部25Aの底面及び内周面上に形成されており、露出部分25fを保護するパッシベーション膜として機能する。第1絶縁部分41は、Z方向から見た場合に、例えば円形状に形成されている。
第2絶縁部分42は、メサ部20の頂面25及び側面26、並びに突出部12の側面12a上にわたって一体に形成されている。すなわち、この例では、第2絶縁部分42は、頂面25上に形成された頂部43、及び側面26上に形成された本体部44を有している。頂部43は、頂面25の外縁領域25e上に形成されており、Z方向から見た場合に矩形環状に形成されている。外縁領域25eは、頂面25の外縁(第1辺25a,25b及び第2辺25c,25d)に沿って延在する矩形環状の領域である。本体部44は、側面26上から側面12a上に至るように形成されている。本体部44は、側面26の全周にわたって連続して形成されている。具体的には、本体部44は、側面26の全周にわたって連続するように、第1表面26a,26b及び第2表面26c,26d上に一体に形成されている。本体部44は、側面26に沿って延在しており、メサ部20の内側に向かって凸の曲面状を有している。
樹脂層50は、例えばポリイミド、又はエポキシ等の樹脂材料により形成されている。図5に示されるように、樹脂層50は、メサ部20の頂面25上に形成された第1樹脂部分51、及びメサ部20の側面26上に形成された第2樹脂部分52を有している。第1樹脂部分51は、第2絶縁部分42の頂部43を介して頂面25上に形成されている。第1樹脂部分51は、Z方向から見た場合に、頂面25の外縁に沿って延在しており、矩形環状に形成されている。第1樹脂部分51の厚さは、例えば2μm程度である。
第2樹脂部分52は、第1樹脂部分51と一体に形成され、第2絶縁部分42の本体部44を介してメサ部20の側面26上に形成されている。この例では、第2樹脂部分52は、側面26の全周にわたって連続して形成されている。具体的には、第2樹脂部分52は、側面26の全周にわたって連続するように、第1表面26a,26b及び第2表面26c,26d上に一体に形成されている。
続いて、図6及び図7も参照して、樹脂層50の構成について更に説明する。図6には、樹脂層50の一例が示されており、図7には樹脂層50の他の例が示されている。図6及び図7において白色の破線で囲まれた部分が樹脂層50である。樹脂層50は、図6に示された構成を備えていてもよいし、図7に示された構成を備えていてもよい。
樹脂層50は、メサ部20側の表面50a、及びメサ部20とは反対側の表面50bを有している。表面50aは、メサ部20の頂面25及び側面26に沿って延在している。表面50aにおける頂面25に沿った部分は、X方向及びY方向に沿って延在している。表面50aにおける側面26に沿った部分は、メサ部20の内側に向かって凸の曲面状を有している。表面50aの全面は、第2絶縁部分42と接触している。
表面50bは、全体としてメサ部20とは反対側に向かって膨らむなだらかな形状を有している。表面50bは、メサ部20とは反対側に向かって凸の曲面状に形成された領域55を含んでいる。表面50bの全面は、金属層30によって覆われている。すなわち、この例では、樹脂層50の表面(表面50a,50b)の全面が金属層30及び第2絶縁部分42によって覆われており、露出していない。
樹脂層50の第2樹脂部分52は、基板10側に近づくにつれて厚さが薄くなる薄化部分56を含んでいる。薄化部分56は、金属層30の第2金属部分32と、絶縁層40の第2絶縁部分42との間に形成されている。これにより、基板10側に近づくにつれて、第2金属部分32と第2絶縁部分42との間隔が狭くなる。この例では、薄化部分56における基板10側の端部において、第2金属部分32と第2絶縁部分42とが接触している。第2樹脂部分52の厚さ(最大厚さ)は、例えば1μm~20μm程度である。第2樹脂部分52の厚さとは、Z方向に垂直な方向における厚さである。
[金属層、絶縁層及び樹脂層の詳細]
[金属層、絶縁層及び樹脂層の詳細]
以下、金属層30、絶縁層40及び樹脂層50の構成について更に説明する。図2に示されるように、第1絶縁部分41の外縁41aと第2絶縁部分42の内縁42aとの間には、Z方向から見た場合に、スペースSが形成されており、スペースSでは頂面25が絶縁層40から露出している。金属層30の第1金属部分31は、スペースSにおいて頂面25と接触しており、第2半導体層23と電気的に接続されている。
また、図2に示されるように、スペースSは、外縁41aに対して第1表面26b側に位置する第1スペースS1と、外縁41aに対して第1表面26a側に位置する第2スペースS2と、を含んでいる。上述したように、第1絶縁部分41は、Z方向から見た場合に、頂面25の中心Cよりも第1表面26a側に寄って形成されている。そのため、第1スペースS1は、第2スペースS2と比べて、X方向において広い幅を有している。第1金属部分31の接続領域36は、第1スペースS1内に位置している。接続領域36においては、第1金属部分31がメサ部20の頂面25上に絶縁層40及び樹脂層50を介さずに直接に形成されている。すなわち、樹脂層50の第1樹脂部分51は、接続領域36と頂面25との間には形成されていない。
上述したとおり、金属層30の第2金属部分32は、絶縁層40の第2絶縁部分42及び樹脂層50の第2樹脂部分52を介してメサ部20の側面26上に形成されている。第2金属部分32は、Z方向に垂直な方向(例えばX方向又はY方向)から見た場合に、活性層21、第1半導体層22及び第2半導体層23と重なっている(覆っている)。この例では、第2金属部分32は、Z方向に垂直な方向から見た場合に、メサ部20における基板10側の端部(側面26における基板10側の端部)に至っており、第2金属部分32における基板10側の端部は、突出部12の側面12a上に位置している。すなわち、第2金属部分32は、Z方向に垂直な方向から見た場合に、側面26だけでなく側面12aとも重なっている。
図6及び図7に示されるように、第2金属部分32における樹脂層50上に形成された部分は、樹脂層50の表面50bに沿って延在しており、全体としてメサ部20とは反対側に向かって膨らむなだらかな形状を有している。第2金属部分32における表面50bの領域55上に形成された部分は、メサ部20とは反対側に向かって凸の曲面状に形成されている。
図1及び図2に示されるように、反射型エンコーダ1において、メサ部20の第2表面26c上の第2金属部分32は、Z方向から見た場合に、第2表面26cと受光部402Aとの間に配置されており、メサ部20の第2表面26d上の第2金属部分32は、Z方向から見た場合に、第2表面26dと受光部402Bとの間に配置されている。これにより、第2表面26c,26dから漏れ出る光が第2金属部分32によって遮られ、第2表面26c,26dからの漏れ光が受光部402A,402Bに入射することが抑制される。
[作用及び効果]
[作用及び効果]
発光素子3では、金属層30が、メサ部20の頂面25上に配置され、第2半導体層23に電気的に接続された第1金属部分31に加えて、第1金属部分31と一体に形成され、メサ部20の側面26に沿って延在する第2金属部分32を有しており、第2金属部分32が、Z方向に垂直な方向から見た場合に活性層21と重なっている。これにより、メサ部20の側面26から漏れ出る光を第2金属部分32によって遮ることができ、メサ部20の側面26からの漏れ光を抑制することができる。例えば、仮に、金属層30が第2金属部分32を有していない場合、図1に示されるように側面26からの漏れ光Limが受光部402に直接に入射してしまうおそれがある。一方、上述した発光素子3では、第2金属部分32によって漏れ光Limが遮られるので、漏れ光Limの受光部402への入射が抑制される。また、単に金属層30をメサ部20の側面26上に形成しようとすると金属層30を良好に形成することができないおそれがあるのに対し、この発光素子3では、金属層30の第2金属部分32が、絶縁層40及び樹脂層50を介してメサ部20の側面26上に形成されている。これにより、金属層30の第2金属部分32をメサ部20の側面26上に良好に形成することができ、その結果、メサ部20の側面26からの漏れ光を効果的に抑制することができる。より具体的には、例えば、メサ部20の製造時には側面26に凹凸が形成される場合があり、この場合、側面26上に第2金属部分32を形成することが難しくなるおそれがある。また、側面26がメサ部20の内側に向かって凸の曲面状であることによっても、側面26上に第2金属部分32を形成することが難しくなるおそれがある。対して、発光素子3では、第2金属部分32が樹脂層50を介して側面26上に形成されるため、側面26をなだらかな形状として第2金属部分32の付き性を向上することができ、第2金属部分32を側面26上に良好に形成することができる。以上より、発光素子3によれば、反射型エンコーダ1に適用された場合に検出精度の低下を抑制することができる。
一般的に、寄生容量の増加を抑制する観点から金属層30を必要以上に延在させる構成は好適ではないため、メサ部20の頂面25において第2半導体層23と電気的に接続されている金属層30をメサ部20の側面26まで延在させる構成は採用されないと考えられる。対して、発光素子3では、金属層30をあえてメサ部20の側面26上に至るように延在させることにより、メサ部20の側面26からの漏れ光を抑制している。また、仮に、金属層30における第1金属部分31と第2金属部分32とが互いに別体に形成されていると、第1金属部分31と第2金属部分32とが意図せず接触してしまうおそれがあるが、発光素子3では、第1金属部分31と第2金属部分32とが一体に形成されているので、そのような意図しない接触の発生が抑制されている。
第2金属部分32が、Z方向に垂直な方向から見た場合に、メサ部20における基板10側の端部に至っている。これにより、メサ部20の側面26からの漏れ光を一層効果的に抑制することができる。
第1金属部分31において、光通過開口35aが、Z方向から見た場合に、頂面25の中心Cよりも第1表面26a側に寄って形成されており、第2金属部分32が、第1表面26a、及び一対の第2表面26c,26d上に形成されている。これにより、第1金属部分31において光通過開口35aが第1表面26aに寄って形成されているため、外部接続用の接続領域36を広く確保することができる。その結果、例えば、接続領域36への外部配線の接続を容易化することができる。一方、その場合、第1表面26aから光が漏れ出やすくなる。この点、発光素子3では、第2金属部分32が、第1表面26a、及び一対の第2表面26c,26d上に形成されているため、そのような場合でも、メサ部20の側面26からの漏れ光を確実に抑制することができる。
第2金属部分32が、メサ部20の側面26の全周にわたって形成されている。これにより、メサ部20の側面26からの漏れ光を一層効果的に抑制することができる。
樹脂層50が、基板10側に近づくにつれて厚さが薄くなる薄化部分56を含んでいる。これにより、樹脂層50におけるメサ部20と反対側の表面50bをなだらかにすることができ、金属層30の第2金属部分32をメサ部20の側面26上に一層良好に形成することができる。また、メサ部20の側面26から樹脂層50に入射した光を効率良く減衰させることができる。具体的には、メサ部20の側面26から樹脂層50に漏れ出た光は、メサ部20の側面26と金属層30の第2金属部分32との間において繰り返し反射されることにより減衰する。樹脂層50の厚さが薄いほどメサ部20の側面26と金属層30の第2金属部分32との間の間隔が狭くなり、漏れ光の反射回数が増加するので、漏れ光を効率良く減衰させることができる。発光素子3では、樹脂層50が基板10に近づくにつれて厚さが薄くなる薄化部分56を含んでいるので、メサ部20の側面26から樹脂層50に入射した光を効率良く減衰させることができる。また、側面26からの漏れ光を効率良く減衰可能であると、例えば、第2金属部分32に意図しない孔が形成されている場合でも、当該孔から光が漏れ出ることを抑制することができる。さらに、側面26からの漏れ光を効率良く減衰可能であると、活性層21からの光が基板10の側面から漏れ出ることを抑制することができる。なお、上記実施形態の発光素子3では活性層21で発生した光が基板10により吸収されるため、基板10の側面から光が漏れ出ることはないが、基板10により吸収されない波長帯の光を活性層21で発生させる場合に、基板10の側面からの漏れ光を効率良く減衰させることが有効となる。
メサ部20の側面26が、メサ部20の内側に向かって凸の曲面状に形成されている。この場合、金属層30の第2金属部分32をメサ部20の側面26上に形成することが難しくなるが、発光素子3によれば、上述した理由により、そのような場合でも、第2金属部分32を側面26上に良好に形成することができる。
樹脂層50におけるメサ部20とは反対側の表面50bが、メサ部20とは反対側に向かって凸の曲面状に形成された領域55を含んでいる。これにより、金属層30の第2金属部分32をメサ部20の側面26上に一層良好に形成することができる。
金属層30が、樹脂層50におけるメサ部20とは反対側の表面50bの全体を覆っている。これにより、メサ部20の側面26からの漏れ光を一層効果的に抑制することができる。また、空気との接触に起因する樹脂層50の劣化を効果的に抑制することができる。
樹脂層50が、メサ部20の頂面25上に形成された第1樹脂部分51を有する一方で、第1金属部分31における接続領域36とメサ部20の頂面25との間には形成されていない。これにより、樹脂層50がメサ部20の側面26上だけでなく頂面25上にも形成されるため、樹脂層50を良好に形成することができる。また、樹脂層50がメサ部20の頂面25上にも形成される場合、メサ部20の頂面25と側面26との接続部分上に樹脂層50が位置する構成となる。これにより、金属層30を樹脂層50上により良好に形成することができる。加えて、メサ部20の頂面25と側面26との接続部分上に樹脂層50が位置することにより、金属層30におけるメサ部20の頂面25上に位置する部分とメサ部20の側面26上に位置する部分とがなだらかに繋がるので、金属層30の断切れを抑制することができる。また、樹脂層50が第1金属部分31における接続領域36と頂面25との間には形成されていないため、樹脂層50の存在により接続領域36に外部配線を良好に接続することができない事態の発生を抑制することができる。すなわち、接続領域36において第1金属部分31と頂面25との間に樹脂層50が形成されていると、外部配線のコンタクト面が柔らかくなり、外部配線の接続が難しくなるおそれがある。対して、発光素子3では、樹脂層50が第1金属部分31における接続領域36と頂面25との間には形成されていないため、そのような事態の発生を抑制することができる。
樹脂層50の第1樹脂部分51が、Z方向から見た場合に、メサ部20の頂面25の外縁に沿って延在している。これにより、樹脂層50がメサ部20の側面26上だけでなくメサ部20の頂面25上にも形成されるため、樹脂層50を良好に形成することができる。また、第1樹脂部分51が、Z方向から見た場合にメサ部20の頂面25の外縁に沿って延在しているため、樹脂層50の存在により接続領域36に外部配線を良好に接続することができない事態の発生を抑制することができる。
絶縁層40が、メサ部20の頂面25上に形成されて光通過開口35aからの露出部分25fを覆う第1絶縁部分41を有している。これにより、露出部分25fを第1絶縁部分41によって保護することができる。
第1金属部分31が、メサ部20の頂面25における光通過開口35aに対応する部分を除く全面上にわたって形成されている。これにより、第1金属部分31において外部接続用の接続領域36を広く確保することができ、例えば、接続領域36への外部配線の接続を容易化することができる。また、例えば、第1金属部分31が複雑な配線パターンとして形成されている場合と比べて第1金属部分31が単純な形状となるため、第1金属部分31同士の間の意図しない短絡の発生を抑制することができる。
反射型エンコーダ1では、受光部402が、Z方向に垂直な方向における発光素子3の両側にそれぞれ配置された2つの受光部402A,402Bを含み、第2金属部分32が、メサ部20の側面26において、Z方向から見た場合に2つの受光部402A,402Bとそれぞれ向かい合う2つの領域(第2表面26c,26d)上に形成されている。これにより、メサ部20の側面26から発光素子3の両側に配置された2つの受光部402A,402Bへと入射する漏れ光を第2金属部分32によって遮ることができる。
[変形例]
[変形例]
本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、各構成の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を採用することができる。上記実施形態では、メサ部20の頂面25がZ方向から見た場合に長方形状に形成されていたが、頂面25は、正方形状、円形状又は楕円形状に形成されていてもよい。この場合、メサ部20の側面26は、Z方向から見た場合に正方形環状、円環状又は楕円環状に形成されていてもよい。
上記実施形態では、メサ部20がブロック層124及び拡散層125によって構成された電流狭窄構造を有していたが、メサ部20は電流狭窄構造を有していなくてもよい。ただし、電流狭窄構造が設けられている場合、発光点(出射光)を絞ることができ、反射型エンコーダ1におけるノイズの発生を抑制することができる。メサ部20の頂面25に凹部25Aが形成されていなくてもよく、頂面25の全体がX方向及びY方向に沿って平坦に形成されていてもよい。
上記実施形態では、光通過開口35aが、Z方向から見た場合に、頂面25の中心Cよりも第1表面26a側に寄って形成されていたが、光通過開口35aの位置は限定されない。例えば、光通過開口35aは、Z方向から見た場合に、頂面25の中心Cに形成されていてもよい。上記実施形態では、光通過開口35aが円形状に形成されていたが、光通過開口35aは矩形状又は楕円形状に形成されていてもよい。
上記実施形態では、絶縁層40が、メサ部20の頂面25上に形成された部分(第1絶縁部分41及び第2絶縁部分42の頂部43)を有していたが、絶縁層40は、少なくともメサ部20の側面26上に形成されていればよく、第2絶縁部分42の本体部44のみを有していてもよい。
上記実施形態では、樹脂層50が、頂面25上に形成された第1樹脂部分51を有していたが、樹脂層50は、少なくとも側面26上に形成されていればよく、第2樹脂部分52のみを有していてもよい。上記実施形態において、樹脂層50が第1金属部分31の接続領域36とメサ部20の頂面25との間に形成されていてもよい。
上記実施形態では、金属層30の第1金属部分31が、メサ部20の頂面25における光通過開口35aに対応する部分を除く全面上にわたって形成されていたが、第1金属部分31は、当該全面上に部分的に形成されていてもよい。
上記実施形態では、金属層30の第2金属部分32が、Z方向から見た場合に、活性層21、第1半導体層22、第2半導体層23及び突出部12の側面12aと重なっていたが、第2金属部分32は、少なくとも活性層21と重なっていればよい。例えば、第2金属部分32における基板10側の端部は、突出部12の側面12a上ではなく第1半導体層22の側面上に位置していてもよい。
上記実施形態では、金属層30の第2金属部分32が側面26の全周にわたって形成されていたが、第2金属部分32は、側面26の全周にわたって形成されていなくてもよい。例えば、第1表面26a,26b及び第2表面26c,26dのうち、Z方向から見た場合に光通過開口35aから最も離れている第1表面26b上には第2金属部分32が形成されていなくてもよい。側面26における第2金属部分32が形成される領域は、受光部402との位置関係に基づいて決定されてもよい。例えば、上記実施形態のように、2つの受光部402A,402BがY方向における発光素子3の両側に配置されている場合には、Z方向から見た場合に2つの受光部402A,402Bとそれぞれ向かい合う2つの第2表面26c,26d上のみに第2金属部分32が形成され、第1表面26a,26b上には第2金属部分32が形成されていなくてもよい。すなわち、第2金属部分32は、側面26において、Z方向から見た場合に漏れ光の入射を抑制したい受光部402と向かい合う(受光部402に臨む)領域上のみに形成されていてもよい。
上記実施形態では、受光素子4が複数の受光部402を有していたが、受光部402の数は限定されない。受光素子4は、少なくとも1つの受光部402を有していればよい。受光部402が1つである場合、金属層30の第2金属部分32は、側面26において、Z方向から見た場合にその1つの受光部402と向かい合う領域上のみに形成されていてもよい。この場合にも、上記実施形態と同様に、反射型エンコーダ1に適用された場合に検出精度の低下を抑制することができる。上記実施形態では、反射型エンコーダ1が、1つの受光素子4のみを備えていたが、反射型エンコーダ1は、複数の受光素子4を備えていてもよい。
発光素子3は、Z方向から見た場合に、メサ部20の第1表面26aと受光部402Aとが向かい合い、メサ部20の第1表面26bと受光部402Bとが向かい合うように配置されてもよい。この場合、金属層30の第2金属部分32は、第1表面26a,26b上のみに形成され、第2表面26c,26d上には形成されていなくてもよい。
上記実施形態では、メサ部20の側面26がメサ部20の内側に向かって凸の曲面状に形成されていたが、側面26は、Z方向に対して傾斜する平面状に形成されていてもよい。
上記実施形態では、金属層30が樹脂層50の表面50bの全面を覆っていたが、金属層30は表面50bの全面を覆っていなくてもよい。すなわち、表面50bの一部が、金属層30から露出していてもよい。上記実施形態では、表面50bがメサ部20とは反対側に向かって凸の曲面状に形成された領域55を含んでいたが、表面50bは必ずしも領域55を含んでいなくてもよい。
基板10は突出部12を有していなくてもよい。この場合、例えば、基板10は全体として矩形板状(直方体状)に形成され、メサ部20は基板10の主面上に形成されていてもよい。メサ部20は、Z方向に沿った断面において矩形状に形成された垂直メサ構造を有していてもよい。この場合、メサ部20の側面26は、Z方向に沿って延在していてもよい。
接続領域36の形状は限定されず、ワイヤ等の外部配線を接続可能な形状であればよい。例えば、接続領域36の形状は、円形状又は楕円形状であってもよい。接続領域36は、第1金属部分31における光通過開口35aを除く部分の全体であってもよい。すなわち、上記実施形態において、接続領域36はメサ部20の頂面25における光通過開口35aに対応する部分を除く全面上にわたって位置していてもよい。
1…反射型エンコーダ、2…回転板、3…発光素子、10…基板、20…メサ部、21…活性層、22…第1半導体層、23…第2半導体層、25…頂面、25a,25b…第1辺、25c,25d…第2辺、25f…露出部分、26…側面、26a,26b…第1表面、26c,26d…第2表面、30…金属層、31…第1金属部分(第1部分)、32…第2金属部分(第2部分)、35a…光通過開口、35…開口領域、36…接続領域、40…絶縁層、50…樹脂層、50b…表面、55…領域、56…薄化部分、202…反射パターン、402,402A,402B…受光部、C…中心、L…光。
Claims (14)
- 基板と、
光を発生させる活性層、前記活性層に対して前記基板側に配置された第1半導体層、及び前記活性層に対して前記基板とは反対側に配置された第2半導体層を含み、前記基板上に形成されたメサ部と、
前記メサ部の頂面上に配置され、前記第2半導体層に電気的に接続された第1部分と、前記第1部分と一体に形成され、前記メサ部の側面に沿って延在する第2部分と、を有する金属層と、
少なくとも前記メサ部の前記側面上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層上に形成された樹脂層と、を備え、
前記第1部分は、前記光が通過する光通過開口が形成された領域と、外部接続用の領域と、を含み、
前記第2部分は、前記絶縁層及び前記樹脂層を介して前記メサ部の前記側面上に形成されており、前記基板の厚さ方向に垂直な方向から見た場合に、少なくとも前記活性層と重なっている、発光素子。 - 前記第2部分は、前記基板の厚さ方向に垂直な方向から見た場合に、前記メサ部における前記基板側の端部に至っている、請求項1に記載の発光素子。
- 前記メサ部の前記頂面は、前記基板の厚さ方向から見た場合に、第1方向に沿って延在する一対の第1辺、及び前記第1方向と垂直な第2方向に沿って延在する一対の第2辺を有する矩形状に形成されており、
前記メサ部の前記側面は、前記一対の第1辺において前記頂面にそれぞれ接続された一対の第1表面と、前記一対の第2辺において前記頂面にそれぞれ接続された一対の第2表面と、を有し、
前記第1部分において、前記光通過開口は、前記基板の厚さ方向から見た場合に、前記頂面の中心よりも前記一対の第1表面の一方側に寄って形成されており、
前記第2部分は、少なくとも、前記一対の第1表面の前記一方、及び前記一対の第2表面上に形成されている、請求項1又は2に記載の発光素子。 - 前記第2部分は、前記メサ部の前記側面の全周にわたって形成されている、請求項1~3のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記樹脂層は、前記基板側に近づくにつれて厚さが薄くなる部分を含んでいる、
、請求項1~4のいずれか一項に記載の発光素子。 - 前記メサ部の前記側面は、前記メサ部の内側に向かって凸の曲面状に形成されている、請求項1~5のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記樹脂層における前記メサ部とは反対側の表面は、前記メサ部とは反対側に向かって凸の曲面状に形成された領域を含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記金属層は、前記樹脂層における前記メサ部とは反対側の表面の全体を覆っている、請求項1~7のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記樹脂層は、前記メサ部の前記頂面上に形成された部分を有する一方で、前記第1部分における前記外部接続用の領域と前記メサ部の前記頂面との間には形成されていない、請求項1~8のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記樹脂層は、前記メサ部の前記頂面上に形成された部分を有し、
前記樹脂層の前記部分は、前記基板の厚さ方向から見た場合に、前記メサ部の前記頂面の外縁に沿って延在している、請求項1~9のいずれか一項に記載の発光素子。 - 前記絶縁層は、前記メサ部の前記頂面上に形成されて前記光通過開口からの露出部分を覆う部分を有する、請求項1~10のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記第1部分は、前記メサ部の前記頂面における前記光通過開口に対応する部分を除く全面上にわたって形成されている、請求項1~11のいずれか一項に記載の発光素子。
- 請求項1~12のいずれか一項に記載の発光素子と、
前記発光素子から出射された前記光を反射する反射パターンを有する回転板と、
前記回転板に対して前記発光素子と同一側に配置され、前記反射パターンにより反射された前記光を検出する少なくとも1つの受光部と、を備え、
前記第2部分は、前記メサ部の前記側面において、前記基板の厚さ方向から見た場合に前記少なくとも1つの受光部と向かい合う領域上に少なくとも形成されている、反射型エンコーダ。 - 前記少なくとも1つの受光部は、前記基板の厚さ方向に垂直な方向における前記発光素子の両側にそれぞれ配置された2つの受光部を含み、
前記第2部分は、前記メサ部の前記側面において、前記基板の厚さ方向から見た場合に前記2つの受光部とそれぞれ向かい合う2つの領域上に少なくとも形成されている、請求項13に記載の反射型エンコーダ。
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