JP2879971B2

JP2879971B2 - 受発光複合素子

Info

Publication number: JP2879971B2
Application number: JP2340487A
Authority: JP
Inventors: 義昭矢澤; 浩行峯邑; 哲郎峯村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1999-04-05
Anticipated expiration: 2014-04-05
Also published as: JPH04207079A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、発光素子と受光素子を同一基板上に集積し
た受発光複合素子に関する。

〔従来の技術〕

近年、OA機器の小型化への要求が高まっている。これ
らの機器では文字や図形パターンを光学的な手段によっ
て読み込んだり書き込んだりする場合が多いが、光学系
の部品の大きさが機器全体の小型化の障害になっている
場合が多い。集積回路の出現によって電気回路が大幅に
小型化、高機能化できたのに対して光学部品の小型化が
集積回路に比べて遅れていたためである。例えば代表的
なOA機器であるファクシミリにおける読み取りヘッド部
については蛍光灯あるいは発光ダイオードといった照明
用の部品と反射光を読み取るためのセンサアレイが個別
の部品から組立られていた。また大容量の記憶媒体とし
て光ディスクが注目を集めている。しかしながら光ディ
スク装置では読みだし／書き込みヘッドが磁気ディスク
のヘッドに比較して大きく重量も大きいためにヘッド移
動速度を大きくすることが困難であった。このため磁気
ディスクに比較して情報の読みだし／書き込み速度が遅
く、速度の向上が課題となっていた。光ディスクの読み
だし／書き込み速度を向上するためには従来レーザダイ
オード、フォトダイオードあるいはプリズム等の個別部
品から組立てていた光学ヘッドにかえて多くの光学部品
を集積化したヘッドを用いることが有効である。こうし
た背景から装置の小型化のために発光素子と受光素子が
同一基板上に集積された複合的な光学素子が必要となっ
ていた。従来、受発光素子を複合して用いる場合、異な
る半導体基板上に受光素子と発光素子を別々に作成した
後一つのフレーム上に組み立てていた。この場合、組上
がった受発光複合素子はフレームの大きさや各素子の組
込みに必要な組立て精度のマージンをも含んだ大きさに
なるため素子の大幅な小型化には自ずと限界があった。
また複数の受発光複合素子を組み込む場合には素子間の
位置合わせも必要になってくるため、別々の受光素子、
発光素子から組み立てるのは製造コストの点からも困難
が多かった。そこで同一の半導体基板上に受光素子及び
発光素子を形成することが試みられてきた。これにより
大幅に受発光複合素子の小型化が実現できると同時に、
複数の受発光複合素子が集積化された素子を作ることも
比較的容易になる。

第16図、第17図に、従来より提案されている光ディス
ク用ヘッドの例を示す。

第16図は特開昭61−296540において示された構造で単
体の端面発光レーザ50を導波路51、ビームスプリッタ5
2、グレーティングカプラ53そしてフォトダイオード54
が、バッファ層55を介してシリコンの同一基板56上に集
積された光ディスク用ヘッドである。57は光ディスクで
ある。この構造ではレーザダイオードと他の素子がモノ
リシックに集積化されていないためレーザダイオードと
他の素子を組み込む工程が必要になる。そのため受発光
素子を同一基板上に集積化する場合には同一基板上に集
積化できる素子の個数には限界があった。またレーザダ
イオードから出射された光は導波路を通って基板表面に
平行に伝搬しグレーティングカプラによって基板表面に
垂直方向に出射される。このためレーザダイオードから
出た光は導波路およびグレーティングカプラにおける損
失分だけ減衰することになる。十分に効率の高いグレー
ティングカプラを作るにはきわめて微細なパターンニン
グ技術が必要であり少なくとも２μｍ程度の加工技術が
要求される。

第17図はMicrooptics News,6,4,pp.221−231,Nov,198
8において発表された面発光レーザを利用した光ディス
ク用ヘッドである。第17図において、60は面発光レー
ザ、61は平板レンズ、62は受光素子としてのセンサアレ
イ、63はレーザ駆動回路、64は受光素子駆動回路、65は
基板である。このようなヘッドではレーザ光が基板表面
に対して垂直方向に出射されるため導波路やグレーティ
ングカプラは不要となる。ここでは半導体基板上に受光
素子、受光素子駆動回路そして発光素子駆動回路を従来
の半導体素子形成技術によって作製する。面発光レーザ
については基板表面からバッファ層、反射層、クラッド
層、活性層、クラッド層、反射層あるいは反射層を兼ね
た電極層を形成し、これらにフォトリソグラフィー技術
を適用することにより作製する。第17図の構成例によれ
ば複数の面発光レーザ60からディスクに照射された光は
それぞれ独立にセンサアレイの各画素に入射し光ディス
ク上の各トラックに記録された情報を並列に読み取るこ
とができる。この構造は受発光素子の高集積化、ヘッド
の軽量化に有効であるが、実際のヘッドに応用するには
ヘッドの支持方法やトラッキングの方法について検討す
る必要があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上の状況下において、本発明は、同一半導体基板上
に受光素子と発光素子をより高度に集積化可能とし、発
光素子と受光素子そして必要に応じて発光素子や受光素
子の駆動、制御回路や増幅回路を同一基板上に集積化す
ることにより、従来より更に小型、軽量の受発光複合素
子を提供することを目的としてなされたものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、レーザダイオ
ードあるいは発光ダイオードといった発光型のダイオー
ドとフォトダイオードを同一基板上に集積化し、例えば
発光型のダイオードのカソードとフォトダイオードのカ
ノードを半導体基板上で配線を介さずに接続することに
より受発光複合素子に必要な配線の数４本から３本にし
た。即ち、本発明は、第１導伝型を有する第１半導体基
板の第１主面から第２導伝型の不純物拡散層を設け、こ
の不純物拡散層上に隣接して置かれた直接遷移型のエネ
ルギーバンド構造を持つ第２半導体は、前記不純物拡散
層に接する下部層を第２導伝型、その上部層を第１導伝
型とする２層構造であり、該上部層を発光ダイオードの
第１主端子、該下部層を該発光ダイオードの第２主端子
とし、前記不純物拡散層をフォトダイオードの第２主端
子、前記第１半導体基板の第１導伝型部分を該フォトダ
イオードの第１主端子とし、前記発光ダイオードの第２
主端子と前記フォトダイオードの第２主端子を同一導伝
型の半導体で接続したことを特徴とする受発光複合素子
に関する。

これによってより小さな面積に受発光複合素子を配置
できるようになる。

またこの受発光複合素子を半導体基板上に設けたウェ
ル内に設けることにより、互いの電気的影響を排除で
き、複数の受発光複合素子を同一基板上に集積化するこ
とができる。

また半導体基板内に設けたウェルをフォトダイオード
のカソード、ウェル内に設けたウェルとは異なる導伝型
の半導体層をフォトダイオードのアノード、そしてこの
ウェルに接続され、ウェルと同一の導伝型を持つ半導体
層を発光ダイオードあるいはレーザダイオード等のダイ
オード型発光素子のカソード、その上部すなわち半導体
基板とは逆側にダイオード型発光素子のアノードを設け
る。これにより複数の受発光複合素子を同一基板上に集
積した場合の素子間の分離が可能になる。

また、半導体基板内に設けたウェルをフォトダイオー
ドのカソード、ウェル内に設けたウェルとは異なる導伝
型の半導体層をフォトダイオードのアノードとし、半導
体基板上のウェルから外の領域に半導体基板と同一導伝
型の半導体層を設け、これを発光ダイオードあるいはレ
ーザダイオードのアノードとする受発光複合素子におい
ては、この構造によりレーザダイオードのカソード電極
は半導体基板の裏面（第２主面）に接続することがで
き、カソード、アノードともに半導体基板表面から電極
をとった場合に比べて端子間の抵抗を下げることがで
き、高い輝度を必要とする受発光複合素子において有用
である。

〔作用〕

本発明は上記した発光ダイオードあるいはレーザダイ
オードとフォトダイオードの一方の主端子を配線を介す
ることなく共通電位とすることにより単純な構造で発光
素子と受光素子を複合化できる。また発光ダイオードあ
るいはレーザダイオードとフォトダイオードの両方ある
いは片方を基板となる半導体上に設けたウェルの中に形
成することにより複数の受発光複合素子が同一基板上に
形成できると同時に同一基板上に形成された発光素子の
駆動、制御回路から発生するノイズがフォトダイオード
の受光特性に与える影響を低減でき、複数の受発光複合
素子が集積化された場合にも相互の干渉を低減すること
ができる。さらに発光素子として面発光レーザを用いる
ことにより発光ビームの微細化並びに高輝度化が可能に
なる。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例について説明する。第１図
（ａ）は本発明にかかる受発光複合素子の縦断面図、第
１図（ｂ）はその等価回路図である。一例として、第１
半導体基板１としてｐ型の導伝型のシリコン（Si）を用
い、第２導伝型の不純物層２として燐あるいは砒素をド
ープしたｎ型不純物層を形成する。このｎ型不純物層２
の上に２層の砒化ガリウム（GaAs）の層を形成し、Si基
板と接する側の不純物層６をシリコンあるいはテルル等
をドープしてｎ型不純物層とし、その上部の不純物層７
にベリリウムあるは亜鉛をドープしてｐ型不純物層とす
る。ｐ型Si基板１とｎ型不純物層２の間のpn接合をフォ
トダイオードとし、受光素子として用いる。GaAsのｎ型
不純物層６とｐ型不純物層７により発光ダイオードを形
成し発光素子として用いる。第１図（ｂ）において、Ａ
は発光ダイオードのカソード、Ｂはフォトダイオードの
カソード、Ｇは共通のアノードである。本構造の特徴
は、第１図（ｂ）の等価回路図に示すように発光ダイオ
ードの陰極がｎ型半導体２により接続されていることで
ある。第１図（ａ）の断面図上においてSi基板１の第１
主面から表面に設けたｎ型不純物層２の上に形成した電
極を共通電極８とする。動作時には共通電極８に対して
GaAsのｎ型不純物層７上の電極９に正の電圧を印加して
発光ダイオードに順方向電流を流すことにより任意のパ
ターンで発光させることができる。フォトダイオードに
おいては共通電極８に対してフォトダイオードの陽極12
から流れだす電流を測定することによりフォトダイオー
ドに照射される光量を測定することが出来る。従来は、
発光ダイオードの陽極、陰極とフォトダイオードの陽
極、陰極の合計４個の電極が必要であったのに対して、
第１図に示す構造をとることにより合計３個の電極で済
むため複合素子の小型化、高集積化に有効である。また
フォトダイオードが発光ダイオードの直下に位置してい
るためフォトダイオードを発光ダイオードの発光特性モ
ニタとして使うことが出来る。第１図（ｂ）に示すよう
な素子構成の場合，通常発光ダイオードは順バイアス、
フォトダイオードはゼロバイアスないしは逆バイアス条
件で使用される。第１図（ａ）においては不純物層２が
発光ダイオードとフォトダイオードの共通電極として使
用され、第２半導体の上部層７と下部層６の間が順方向
にバイアスされ、第１半導体基板１と不純物層２との間
がゼロないしは逆方向にバイアスされる。

第２図は第１図における受発光複合素子を同一基板上
に複数集積化することを可能にする素子構造を示す。第
２図（ａ）は平面図を、第２図（ｂ）は縦断面図を、第
２図（ｃ）はその等価回路図を示す。本構造の特徴はSi
基板上に形成したウェル内に第１図に示したものと同様
の受発光複合素子を形成したことにある。第２図の具体
的な構造についてその一例を説明する。第１半導体とし
てｎ型導電型のSi基板１を用い、第１主面側からｐ型の
不純物を拡散し、ウェル３を形成しこの中にｐ型のウェ
ル３よりも高濃度の不純物層５を設けここに電極11を形
成してウェル３の電位を調整する。さらにウェル３の中
にｎ型不純物拡散層４を設け、このｎ型不純物拡散層４
の上に２層のGaAs層を形成し、Si基板と接する側をｎ型
不純物層６、その上部をｐ型不純物層７とする。ｎ型不
純物拡散層４の上に形成した電極10をフォトダイオード
と発光ダイオードの共通電極とする。この構造において
基板電位をこの素子が使用される最大の電位に接続して
おけばウェルと基板間のpn接合は常に逆方向にバイアス
されるためウェル内の構造はそのウェル外の素子とは電
気的に分離された状態にすることができる。従って複数
の受発光複合素子を同一基板上に集積することができ、
受発光素子を１次元に配列したアレイまたは２次元に配
列したマトリックスを実現することができる。さらにこ
の構造によれば受発光素子を基板から電気的に分離でき
るため、例えばLEDの駆動、制御回路を同一基板上に形
成した場合にこれらの回路から発生する電気的ノイズが
受発光素子に与える影響を大幅に低減することができ
る。

第３図は発光素子の基板側不純物層６と受光素子の不
純物拡散層４を独立させた構造である。第３図（ａ）は
平面図、第３図（ｂ）は縦断面図である。本構造では発
光素子を構成する基板側不純物層６と同じ導電型の高濃
度不純物層13を受光素子の上部不純物拡散層４と分離し
ている。第３図の構造では不純物層13の導電型によって
２つのタイプに分けることができる。

一つは不純物層13の導伝型を不純物層４の導伝型と等
しくしたもので、一例として、ｎ型のシリコンの第１半
導体基板１にｐ型のウェル３を形成し、このウェル３内
の不純物層４及び13をｎ型で形成する。このウェル層３
をフォトダイオードのアノードとし、不純物層４をフォ
トダイオードのカソードとする。不純物層13の上に置か
れる砒化ガリウム等からなる第２半導体は、その下部層
６をｎ型不純物層、上部層７をｐ型不純物層で形成し、
この上部層７を発光ダイオードのアノードとし、下部層
６を発光ダイオードのカソードとする。この場合発光素
子の下部層６とウェル３間のpn接合は逆バイアスされ
る。

他方は、不純物層13の導伝型を不純物層４の導伝型と
異なるものとした場合で、一例として、ｐ型ウェル３内
にｎ型の不純物層４を形成して、フォトダイオードに関
しては上記と同様であるが、不純物層13はｐ型、第２半
導体の下部層６をｐ型、上部層７をｎ型で形成する。こ
の場合は、不純物層13はウェル３と同じ導伝型であるの
で、第３図（ｃ）に示すように、不純物層13を特に形成
せずに、ウェル３に隣接して第２半導体を設けてもよ
い。この構成では、発光素子の下部不純物層６とウェル
３は等電位とされる。

これらの構造を採ることにより複数の受光素子あるい
は複数の発光素子を同一ウェル内に形成することが可能
になり高機能の受発光複合素子を実現することが出来
る。

第４図は受光素子をウェル３内に形成し、発光素子を
ウェル３の外に形成する場合を示す。第４図（ａ）は平
面図、第４図（ｂ）は縦断面図である。即ち、第４図に
おいて、第２導電型を有する第１半導体基板１の第１主
面から第１導電型の不純物拡散層を設けることによりウ
ェル３を形成し、このウェル３内に第１主面から第２導
伝型の不純物層４を設け、ウェル３の領域外の第１半導
体基板の第１主面に隣接して置かれた直接遷移型のエネ
ルギーバンド構造を持つ第２半導体の下部層６を第２導
伝型、その上部層７を第１導伝型とし、下部層６を発光
ダイオードの第２主端子、上部層７を発光ダイオードの
第１主端子とし、ウェル３内に設けた第２導伝型の不純
物層４をフォトダイオードの第２主端子、ウェル３をフ
ォトダイオードの第１主端子とし、発光ダイオードの第
１主端子と第１半導体基板を同一導伝型の半導体で接続
したものである。発光素子の下部不純物層６は第１半導
体基板と同一の導伝型であり、第１半導体基板１の第２
主面（裏面）に電極12を設け、この電極から発光素子の
下部不純物層に通電する。この構造により比較的多くの
電流を必要とする発光ダイオードには基板の厚さ方向に
電流が流れるようになるため、発光ダイオードにおける
２つの主端子の両方を半導体基板の第１主面側に設けた
場合に比べて電流密度を高くすることが出来、発光ダイ
オードの高輝度化に有効である。

上記において、第１半導体としてシリコン、第２半導
体として砒化ガリウムを用いる例を示したが、これらの
他、第１半導体を砒化ガリウム、砒化アルミニウム、イ
ンジウムりん、砒化インジウムあるいはこれらの混晶材
料を用いることもできるし、また、第２半導体として砒
化アルミニウム、インジウムりん、砒化インジウムある
いはこれらの混晶材料またはこれらの積層構造を用いる
こともできる。

第５図は第２図に示した受発光複合素子を同一基板上
に複数個集積化した場合の実施例を示す縦断面図であ
る。

第６図は第３図に示した受発光複合素子を同一基板上
に複数個集積化した場合の実施例を示す縦断面図であ
る。

第７図は第４図に示した受発光複合素子を同一基板上
に複数個集積化した場合の実施例を示す縦断面図であ
る。

この場合、各発光ダイオードの下部電極は各素子間で
共通となっており、上部電極９の電位を制御することに
より発光ダイオードの発光制御をする。

第８図は第１図（ａ）に示した受発光複合素子におい
て発光素子として発光ダイオードの部分にレーザダイオ
ードを利用した構造を示す。ここでは結晶の劈開面を光
の反射面とした端面発光型レーザの替わりに第１半導体
基板の表面に平行に反射層を形成し基板表面に対して垂
直方向に光を共振させる面発光型のレーザを用いた。第
８図において19は第１半導体基板と同じ第２の導電型を
有する第２半導体からなるバッファ層、18は第２の導伝
型を持つ例えばGaAsあるいはAlGaAsあるいはこれらの混
晶を用いた半導体超格子構造を有するブラッグ反射層、
17は第２の導伝型を持つ例えば、Al_xGa_1-xAs（０≦ｘ≦
１）のように電子親和力が比較的小さく屈折率の比較的
小さな半導体層、16は例えばAl_yGa_1-yAs（０≦ｙ≦1,x
≧ｙ）のように電子親和力が比較的大きく屈折率の比較
的大きな半導体層、15は第１の導伝型を持つ例えばAl_zG
a_1-zAs（０≦ｚ≦,y≦ｚ）のように電子親和力が比較的
小さく屈折率の比較的小さな半導体層、14は第１の導電
型を持つキャップ層である。このように本発明による受
発光複合素子に面発光レーザを取り入れることにより位
相の揃った、微小なスポットが得られるようになるため
微細なパターンからの情報読み取りが可能となる。第９
図は第２図に示した受発光複合素子に面発光レーザを応
用した構造である。

第10図は第３図に示した受発光複合素子に面発光レー
ザを応用した構造である。

第11図は第４図に示した受発光複合素子に面発光レー
ザを応用した構造である。

つぎに受発光複合素子を光ディスク用のヘッドに応用
した実施例について説明する。

第12図は本発明を光ディスク用ヘッドに応用した例を
示す。第12図において、28は光ディスク、29は半導体基
板、31、31′はフォトダイオード、33、33′はフォトダ
イオード駆動回路、32は発光素子駆動回路、30は発光素
子で発光ダイオードあるいは面発光型のレーザダイオー
ドである。必要に応じてフォーカシングあるいは集光用
のレンズ34、35、35′を追加してもよい。発光素子の両
脇すなわちトラッキング方向に対して垂直方向に発光素
子をはさむように配置する。ヘッドが光ディスクに対し
て正しくトラッキングされているときはフォトダイオー
ド35及び35′にはほぼ等しい光の入力があるが光軸が光
ディスク上のトラックからはずれると２つのフォトダイ
オード35、35′からの出力にアンバランスが生じるため
この出力差をなくす方向にヘッドを移動させるようにヘ
ッドのアクチュエータにフィードバックをかける。これ
によりトラッキングサーボ機能を備えた集積化光ヘッド
を実現することができる。このような構造によってヘッ
ドが大幅に軽量化されることによって空気スライダ方式
のヘッド保持機構を採用できる。ここでは基板を加工す
ることにより光ディスクの回転によってヘッドが空気力
学的に浮上する。浮上距離は光ディスクの回転速度と空
気スライダの形状によって決まるため従来の３次元アク
チュエータを用いた光ディスク用ヘッドに比べて単純な
機構によりヘッドと光ディスク面の間の距離を一定に保
つことができる。

第13図は本発明による受発光複合素子を光ディスク用
ヘッドに応用した他の実施例を示す。ここでは読みだ
し、書き込み用の素子36とトラッキング制御専用の素子
37、38を同一基板29上に集積したことを特徴としてい
る。読みだし、書き込み用ヘッドの両脇にトラッキッグ
制御用の素子を配置している。読みだし、書き込み用の
素子としては前述の第１図から第４図あるいは第８図か
ら第11図に示した構造のうちいずれかを利用したもの、
トラッキング制御用素子は第１図から第４図、第８図か
ら第11図のうちのいずれか、あるいはこれらから発光素
子を除いたフォトダイオードだけを集積化した素子を利
用したものである。本実施例のように読みだし、書き込
み用素子とトラッキング制御用素子を独立に設けること
により第12図の構造に比べてより高精度、高速動作の光
ディスク用ヘッドを提供することができる。また本構造
において受光素子あるいは発光素子用の駆動回路を同一
基板上に集積することにより更に高機能な光ディスク用
ヘッドを実現することができる。

第14図は本発明による受発光複合素子を光ディスク用
ヘッドに応用した他の実施例を示す。ここでは読みだ
し、書き込み用素子39に加えて読みだし、書き込み情報
確認用素子40を同一基板29上に形成したことを特徴とし
ている。各々の素子はトラッキング方向に沿って配置さ
れ、情報確認用の素子は直前に書き込まれたあるいは読
み取られた情報の確認をするために情報の読みだしをす
る。ここで読みだし、書き込み用の素子としては前述の
第１図から第４図あるいは第８図から第11図に示した構
造のうちいずれかを利用したもの、情報確認用素子は第
１図から第４図、第８図から第11図のうちのいずれかの
素子を利用したものである。

第15図は本発明による受発光複合素子41をファックス
等に搭載する文書読み取り用素子に応用した例を示す。
前述の第１図から第４図あるいは第８図から第11図に示
した構造のうちいずれかを同一基板上に直線状に配置し
たものである。受光素子と発光素子を同一基板上に集積
化したことにより文書読み取り用素子を大幅に小型化す
ることが可能になる。また発光素子を読み取り文書のご
く近くに配置できることから拡散して利用されない光が
少なくなるため装置の省電力化にも効果がある。本実施
例において受発光複合素子の発光素子から直接受光素子
に光が入射すると素子のダイナミックレンジを低下させ
ることになる。この場合前述の第８図から第11図に示す
ような発光素子の活性層の下部に反射層を設けた構造が
有効である。反射層の導入により発光素子から直接受光
素子に入射する光が減少し文書読み取り素子の低雑音化
すなわち高階調度化が可能になる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、同一基板上に受光素子と発光素子を
高密度に集積化することが可能になる。本発明を光ディ
スク用ヘッドに応用することにより小型、軽量のヘッド
の実現が可能となり、光ディスクにおける読みだし、書
き込みの高速化に寄与できる。また本発明をファックス
等の文書読み取り用の素子に利用することにより装置本
体の小型化および省電力化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明にかかる受発光複合素子の縦断面
図、第１図（ｂ）はその等価回路図である。第２図（ａ）は本発明にかかる受発光複合素子の平面
図、第２図（ｂ）はその縦断面図、第２図（ｃ）はその
等価回路図である。第３図（ａ）は本発明にかかる受発光複合素子の平面
図、第３図（ｂ）はその縦断面図である。第３図（ｃ）
は、第３図（ｂ）の不純物層13を除いた場合の縦断面図
である。第４図（ａ）は本発明にかかる受発光複合素子の平面
図、第４図（ｂ）はその縦断面図である。第５図〜第７図は、それぞれ第２図〜第４図に示した受
発光複合素子を同一基板上に複数個集積化した素子の縦
断面図である。第８図〜第11図は、それぞれ第１図〜第４図に示した受
発光複合素子における発光素子に面発光型のレーザを適
用した素子の縦断面図である。第12図は本発明による受発光複合素子を光ディスク用ヘ
ッドに応用した例を示す斜視図であり、第13図、第14図
は本発明による受発光複合素子を光ディスク用ヘッドに
応用した他の実施例を示す斜視図であり、第15図は本発
明による受発光複合素子をファックス等の文書読み取り
用の素子に適用した例を示す斜視図である。第16図、第17図は、従来の光ディスク用ヘッドの従来例
を示す斜視図である。１……第１半導体基板２……不純物層３……ウェル層４……不純物層５……ウェル層と同一導伝型の高濃度不純物層６……第２半導体で構成される不純物層７……第２半導体で構成される不純物層８……不純物層２の電位を取るための電極９……第２半導体で構成される不純物層７の電位を取る
ための電極 10……不純物層４の電位を取るための電極 11……ウェル層の電位を取るための電極 12……第１半導体基板の第２主面に接続する電極 13……第２半導体で構成される不純物層７と同一導電型
の不純物層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｓ 3/18 Ｈ０４Ｎ 1/028 ＺＨ０４Ｎ 1/024 Ｈ０１Ｌ 27/04 Ｕ 1/028 (56)参考文献特開昭62−176177（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−188385（ＪＰ，Ａ) 特開平１−268173（ＪＰ，Ａ) 特公昭43−5594（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１導伝型を有する第１半導体基板の第１
主面から第２導伝型の不純物拡散層を設け、この不純物
拡散層の上面の一部分の上に、該不純物拡散層に接する
ように置かれた直接遷移型のエネルギーバンド構造を持
つ第２半導体は、前記不純物拡散層に接する下部層を第
２導伝型、その上部層を第１導伝型とする２層構造であ
り、該上部層を発光ダイオードの第１主端子、該下部層
を該発光ダイオードの第２主端子とし、前記不純物拡散
層をフォトダイオードの第２主端子、前記第１半導体基
板の第１導伝型部分を該フォトダイオードの第１主端子
とすることにより、同一導伝型の半導体からなる前記発
光ダイオードの第２主端子と前記フォトダイオードの第
２主端子とが、隣接する構成とし、前記フォトダイオードは、前記不純物拡散層の上面の、
前記第２半導体が配置されていない部分に照射された光
を受光することを特徴とする受発光複合素子。
【請求項２】第２導伝型を有する第１半導体基板の第１
主面から第１導伝型の不純物拡散層を設けることにより
ウェル層を形成し、このウェル層内に前記第１主面から
第２導伝型の不純物層を設け、該不純物層上に隣接して
置かれた直接遷移型のエネルギーバンド構造を持つ第２
半導体は、前記不純物拡散層に接する下部層を第２導伝
型、その上部層を第１導伝型とする２層構造であり、該
上部層を発光ダイオードの第１主端子、前記下部層を該
発光ダイオードの第２主端子とし、前記ウェル内に設け
た第２導伝型の前記不純物拡散層をフォトダイオードの
第２主端子、前記ウェル層を該フォトダイオードの第１
主端子とし、前記発光ダイオードの第２主端子と前記フ
ォトダイオードの第２主端子を同一導伝型の半導体で接
続したことを特徴とする受発光複合素子。
【請求項３】第２導伝型を有する第１半導体基板の第１
主面から第１導伝型の不純物拡散層を設けることにより
ウェル層を形成し、このウェル層内に前記第１主面から
第２導伝型の不純物層を設け、該不純物層が形成されて
いない領域内において前記第１半導体基板の第１主面に
隣接して置かれた直接遷移型のエネルギーバンド構造を
持つ第２半導体は、第１半導体基板に隣接する下部層を
第１導伝型、その上部層を第２導伝型とする２層構造で
あり、該下部層を発光ダイオードの第１主端子、該上部
層を該発光ダイオードの第２主端子とし、前記ウェル内
に設けた第２導伝型の不純物拡散層をフォトダイオード
の第２主端子、前記ウェル層を該フォトダイオードの第
１主端子とし、前記発光ダイオードの第１主端子と前記
フォトダイオードの第１主端子を同一導伝型の半導体で
接続したことを特徴とする受発光複合素子。
【請求項４】第２導伝型を有する第１半導体基板の第１
主面から第１導伝型の不純物拡散層を設けることにより
ウェル層を形成し、このウェル層内に第１主面から第２
導伝型の不純物層を設け、該ウェル層をフォトダイオー
ドの第１主端子とし、前記第２導伝型の不純物層を該フ
ォトダイオードの第２主端子とし、該第２導伝型の不純
物層と接しないように形成した別の第２導伝型の不純物
層の上に置かれた直接遷移型のエネルギーバンド構造を
持つ２層の第２半導体において第１半導体基板に隣接す
る下部層を第２導伝型、その上部層を第１導伝型とし、
該下部層を発光ダイオードの第２主端子、該上部層を発
光ダイオードの第１主端子とすることを特徴とする受発
光複合素子。
【請求項５】第２導伝型を有する第１半導体基板の第１
主面から第１導伝型の不純物拡散層を設けることにより
ウェル層を形成し、このウェル層内に前記第１主面から
第２導伝型の不純物層を設け、前記ウェル層の領域外の
第１半導体基板の第１主面に隣接して置かれた直線接移
型のエネルギーバンド構造を持つ第２半導体は、第１半
導体基板に隣接する下部層を第２導伝型、その上部層を
第１導伝型とする２層構造であり、該下部層を発光ダイ
オードの第２主端子、該上部層を該発光ダイオードの第
１主端子とし、前記ウェル内に設けた第２導伝型の不純
物拡散層をフォトダイオードの第２主端子、前記ウェル
層を該フォトダイオードの第１主端子とし、前記発光ダ
イオードの第１主端子と第１半導体基板を同一導伝型の
半導体で接続したことを特徴とする受発光複合素子。