JPH04207079A - 受発光複合素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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−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５２、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（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、　１９８８
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ソ
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Ｉ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−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−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（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。−例として、第１半導体
基板ｌ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（Ｇａ　Ａｓ　）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にベリリウムあるいは亜鉛をドープしてｎ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ｐ
ｎ接合をフォトダイオードとし、受光素子として用いる
。Ｇａ　Ａｓのｎ型不純物層６とｎ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Ｇａ　Ａｓ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２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Ｓｔ
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Ｇａ　Ａｓ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ＩＯ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と同じ導伝型の高濃度
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の導伝型によっ
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、−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、−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Ｉ３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導伝型を有する第１半導体基板ｌ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。ここでは結晶の臂開面を光の
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の導伝型を
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、ＡＬＧ
ａ＋−ｒＡｓ（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
ＡＩ、Ｇａ＋−、Ａｓ（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Ａ１．Ｇａ＋−、
Ａｓ（０≦２≦１．ｙ≦２）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
導伝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、３３．３
３′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
ン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と同一導伝型の不純物層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （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
   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。 （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。 （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。 （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。 （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。 （６）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て複数個のウェル層
   を形成することにより、請求項２記載の素子を複数個形
   成したことを特徴とする受発光複合素子。 （７）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て複数個のウェル層
   を形成することにより、請求項３又は４記載の素子を複
   数個形成したことを特徴とする受発光複合素子。 （８）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て複数個のウェル層
   を形成することにより、請求項５記載の素子を複数個形
   成したことを特徴とする受発光複合素子。 （９）請求項１〜５のいずれかに記載の受発光複合素子
   において、発光ダイオードを面発光レーザに置き換えた
   ことを特徴とする受発光複合素子。（１０）請求項８記
   載の受発光複合素子において、同一基板上に受発光複合
   素子を複数個集積したことを特徴とする受発光複合素子
   。 （１１）請求項１〜１０のいずれかに記載の受発光複合
   素子において、第１半導体をシリコンで形成し、第２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またはこ
   れらの積層構造で形成したことを特徴とする受発光複合
   素子。 （１２）請求項１〜１０のいずれかに記載の受発光複合
   素子において、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
   らの混晶材料で形成したことを特徴とする受発光複合素
   子。 （１３）請求項１〜５、９、１１及び１２のいずれかに
   記載の受発光複合素子において、第１半導体基板上に発
   光素子の駆動及び制御回路、受光素子の増幅あるいはイ
   ンピーダンス整合回路を集積したことを特徴とする受発
   光複合素子。 （１４）請求項６〜８及び１０〜１２のいずれかに記載
   の受発光複合素子において、第１半導体基板上に発光素
   子の選択あるいは走査回路及び駆動回路、受光素子の選
   択あるいは走査回路及び増幅あるいはインピーダンス整
   合回路を集積したことを特徴とする受発光複合素子。 （１５）請求項６〜８、１０及び１２〜１４のいずれか
   に記載の受発光複合素子を利用して文書あるいは図形を
   読み取る機能を備えたことを特徴とするデータ入力装置
   。 （１６）請求項６〜８、１０、１２及び１４のいずれか
   に記載の受発光複合素子を利用して文書あるいは図形を
   読み取る機能を備えたことを特徴とするファクシミリ。 （１７）請求項１〜１４のいずれかに記載の受発光複合
   素子を利用した光ディスク用ヘッド。（１８）請求項１
   〜１４のいずれかに記載の受発光複合素子を空気スライ
   ダに搭載したことを特徴とする光ディスク用ヘッド。 （１９）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、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ソードを半導体基板上で配線を介さ
   ずに接続したことを特徴とする受発光複合素子。 （２０）請求項１９に記載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たことを特徴とする受発光
   複合素子。 （２１）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、該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、該ウェ
   ルに接続し、ウェルと同一導伝型を持つ半導体層を発光
   ダイオードのカソード、その上部に発光型のダイオード
   のアノードを設けたことを特徴とする受発光複合素子。 （２２）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、該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、これを発光型のダイオードのア
   ノードとすることを特徴とする受発光複合素子。