WO2014034755A1 - 受発光素子およびこれを用いたセンサ装置 - Google Patents

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直樹 藤本
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Definitions

  • the present invention relates to a light receiving / emitting element in which a light receiving element and a light emitting element are arranged on the same substrate, and a sensor device using the same.
  • This sensor device detects the characteristics of an irradiated object by irradiating the irradiated object with light from the light emitting element and receiving the regular reflection light and diffuse reflection light with respect to the light incident on the irradiated object by the light receiving element.
  • This sensor device is used in a wide range of fields, such as photo interrupters, photocouplers, remote control units, IrDA (Infrared Data Association) communication devices, optical fiber communication devices, and document size sensors. It has been.
  • a sensor device in which a light-emitting element and a light-receiving element are arranged on the same substrate and a light-shielding wall that separates the light-receiving area and the light-emitting area is used is used. Has been.
  • such a sensor device has a problem that it is difficult to improve the sensing performance of the sensor device because light emitted from the light emitting element is directly irradiated onto the light receiving element.
  • An object of the present invention is to provide a light emitting / receiving element having high sensing performance and a sensor device using the same.
  • a light emitting / receiving element includes a substrate made of a one-conductivity-type semiconductor, and a light-emitting element formed by laminating a plurality of semiconductor layers including a one-conductivity-type semiconductor layer and a reverse-conductivity-type semiconductor layer on the upper surface of the substrate, A light receiving element having a reverse conductivity type semiconductor region doped with an impurity of reverse conductivity type on the upper surface side of the substrate, the substrate, the one conductivity type semiconductor layer, the reverse conductivity type semiconductor layer, and the reverse conductivity type semiconductor At least one electrode pad connected to each of at least one of the regions, and a metal mass bonded to the upper surface of the electrode pad.
  • the electrode pad is connected to the substrate so that at least one of the electrode pads blocks the light emitted from the light emitting element toward the light receiving element, the light emitting element
  • the electrode pad is connected to the one-conductivity-type semiconductor layer, the reverse-conductivity-type semiconductor layer, or the reverse-conductivity-type semiconductor region on the upper surface of the substrate between the light-receiving element and the light-receiving element, an insulating layer is provided. Via the upper surface of the substrate.
  • the sensor device of the present invention is a sensor device using the above-described light receiving and emitting element, and irradiates an object to be irradiated with light from the light emitting element, and outputs the light received in response to reflected light from the object to be irradiated. At least one of position information, distance information, and concentration information of the irradiated object is detected according to an output current from the element.
  • FIG. 2B is a schematic cross-sectional view taken along line 1I-1I in FIG. (A) is sectional drawing of the light emitting element which comprises the light emitting / receiving element shown in FIG. (B) is sectional drawing of the light receiving element which comprises the light receiving and emitting element shown in FIG. It is a schematic sectional drawing which shows an example of embodiment of the sensor apparatus using the light emitting / receiving element shown in FIG. It is a principal part top view which shows the 1st modification of the light emitting / receiving element shown in FIG. It is a principal part top view which shows the 2nd modification of the light emitting / receiving element shown in FIG.
  • FIG. 1 is a principal part top view which shows the 3rd modification of the light emitting / receiving element shown in FIG.
  • FIG. 2 is a principal part top view which shows the 4th modification of the light emitting / receiving element shown in FIG. It is a principal part top view which shows the 5th modification of the light emitting / receiving element shown in FIG.
  • a light emitting / receiving element 1 shown in FIGS. 1A and 1B is incorporated in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, and stores position information, distance information or density information of an irradiated object such as toner or media. It functions as a sensor device to detect.
  • the light emitting / receiving element 1 includes a substrate 2, and a light emitting element 3 a and a light receiving element 3 b disposed on the upper surface of the substrate 2.
  • the substrate 2 is made of one conductivity type semiconductor material.
  • impurity concentration of one conductivity type there is no particular limitation on the impurity concentration of one conductivity type.
  • an n-type silicon (Si) substrate containing phosphorus (P) at a concentration of 1 ⁇ 10 17 to 2 ⁇ 10 17 atoms / cm 3 as one conductivity type impurity is used for the silicon (Si) substrate.
  • n-type impurities include, in addition to phosphorus (P), nitrogen (N), arsenic (As), antimony (Sb), bismuth (Bi), and the like, and the doping concentration is 1 ⁇ 10 16 to 1 ⁇ . 10 20 atoms / cm 3 .
  • n-type is a single conductivity type and p-type is a reverse conductivity type.
  • the light emitting element 3a is arranged on the upper surface of the substrate 2, and the light receiving element 3b is arranged corresponding to the light emitting element 3a.
  • the light emitting element 3a functions as a light source for light irradiated to the irradiated object, and the light emitted from the light emitting element 3a is reflected by the irradiated object and enters the light receiving element 3b.
  • the light receiving element 3b functions as a light detection unit that detects the incidence of light.
  • the light emitting element 3a is formed by laminating a plurality of semiconductor layers on the upper surface of the substrate 2, as shown in FIG.
  • a buffer layer 30a for buffering the difference in lattice constant between the substrate 2 and a semiconductor layer stacked on the upper surface of the substrate 2 (in this example, an n-type contact layer 30b described later). Is formed.
  • the buffer layer 30a reduces lattice defects such as lattice distortion generated between the substrate 2 and the semiconductor layer by buffering the difference in lattice constant between the substrate 2 and the semiconductor layer formed on the upper surface of the substrate 2, As a result, it has a function of reducing lattice defects or crystal defects in the entire semiconductor layer formed on the upper surface of the substrate 2.
  • the buffer layer 30a of this example is made of gallium arsenide (GaAs) containing no impurities and has a thickness of about 2 to 3 ⁇ m. If the difference in lattice constant between the substrate 2 and the semiconductor layer stacked on the upper surface of the substrate 2 is not large, the buffer layer 30a can be omitted.
  • GaAs gallium arsenide
  • n-type contact layer 30b is formed on the upper surface of the buffer layer 30a.
  • gallium arsenide (GaAs) is doped with n-type impurities such as silicon (Si) or selenium (Se), and the doping concentration is 1 ⁇ 10 16 to 1 ⁇ 10 20 atoms / cm 3.
  • the thickness is about 0.8 to 1 ⁇ m.
  • silicon (Si) is doped as an n-type impurity at a doping concentration of 1 ⁇ 10 18 to 2 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 .
  • a part of the upper surface of the n-type contact layer 30b is exposed, and the light-emitting element side first electrode pad 31A (first electrode) is interposed in the exposed part via the light-emitting element side first electrode 31a (first electrode 31a). 1 electrode pad 31A).
  • the first electrode pad 31 ⁇ / b> A is electrically connected to an external power source via the metal block 34.
  • the first electrode pad 31A and the external power source are connected by wire bonding using a gold (Au) wire
  • the metal lump 34 in this example is a gold (Au) bump bonded to the first electrode pad 31A. That is.
  • the metal lump 34 that is a gold (Au) bump for wire bonding is shown, and the wire is omitted for the sake of convenience (the same applies to other figures described later).
  • a wire such as an aluminum (Al) wire or a copper (Cu) wire instead of the gold (Au) wire.
  • the electric wiring may be joined to the first electrode pad 31A by solder or the like, or a gold stud bump is formed on the upper surface of the first electrode pad 31A to solder the electric wiring.
  • the gold (Au) stud bump may be joined by, for example.
  • the metal lump 34 in this case corresponds to a solder, a gold (Au) stud bump, and a solder bonding material.
  • the n-type contact layer 30b has a function of reducing contact resistance with the first electrode 31a connected to the n-type contact layer 30b.
  • the thickness of the metal block 34 in the normal direction of the substrate 2 is preferably set to be larger than the thickness of the light emitting element 3a.
  • the thickness of the metal block 34 is preferably set to be larger than the thickness of the light emitting element 3a.
  • the first electrode 31a and the first electrode pad 31A are made of, for example, a gold (Au) antimony (Sb) alloy, a gold (Au) germanium (Ge) alloy, or a Ni-based alloy, and have a thickness of 0.5 to 5 ⁇ m. Formed in degree.
  • a gold (Au) antimony (Sb) alloy a gold (Au) germanium (Ge) alloy, or a Ni-based alloy
  • it since it is disposed on the insulating layer 8 formed so as to cover the upper surface of the n-type contact layer 30b from the upper surface of the substrate 2, it is electrically connected to the semiconductor layers other than the substrate 2 and the n-type contact layer 30b. Is insulated.
  • the insulating layer 8 is formed of, for example, an inorganic insulating film such as silicon nitride (SiN x ) or silicon oxide (SiO 2 ), an organic insulating film such as polyimide, and the like, and has a thickness of about 0.1 to 1 ⁇ m. Yes.
  • n-type cladding layer 30c is formed on the upper surface of the n-type contact layer 30b, and has a function of confining holes in an active layer 30d described later.
  • the n-type cladding layer 30c is formed by doping aluminum gallium arsenide (AlGaAs) with silicon (Si) or selenium (Se) as an n-type impurity, and the doping concentration is 1 ⁇ 10 16 to 1 ⁇ 10 20 atoms / cm.
  • the thickness is about 3 , and the thickness is about 0.2 to 0.5 ⁇ m.
  • silicon (Si) is doped as an n-type impurity at a doping concentration of 1 ⁇ 10 17 to 5 ⁇ 10 17 atoms / cm 3 .
  • An active layer 30d is formed on the upper surface of the n-type cladding layer 30c, and functions as a light emitting layer that emits light when carriers such as electrons and holes are concentrated and recombined.
  • the active layer 30d is made of aluminum gallium arsenide (AlGaAs) containing no impurities and has a thickness of about 0.1 to 0.5 ⁇ m.
  • AlGaAs aluminum gallium arsenide
  • the active layer 30d in this example is a layer that does not contain impurities, but may be a p-type active layer that contains p-type impurities or an n-type active layer that contains n-type impurities.
  • the band gap of the active layer 30d needs to be smaller than the band gap of the n-type cladding layer 30c and the p-type cladding layer 30e described later.
  • a p-type cladding layer 30e is formed on the upper surface of the active layer 30d, and has a function of confining electrons in the active layer 30d.
  • AlGaAs aluminum gallium arsenide
  • p-type impurities such as zinc (Zn), magnesium (Mg), or carbon (C)
  • the doping concentration is 1 ⁇ 10 16 to 1 ⁇ .
  • the thickness is about 10 20 atoms / cm 3 and the thickness is about 0.2 to 0.5 ⁇ m.
  • magnesium (Mg) is doped as a p-type impurity at a doping concentration of 1 ⁇ 10 19 to 5 ⁇ 10 20 atoms / cm 3 .
  • a p-type contact layer 30f is formed on the upper surface of the p-type cladding layer 30e.
  • the p-type contact layer 30f is formed by doping aluminum gallium arsenide (AlGaAs) with p-type impurities such as zinc (Zn), magnesium (Mg), or carbon (C), and the doping concentration is 1 ⁇ 10 16 to 1 ⁇ .
  • AlGaAs aluminum gallium arsenide
  • p-type impurities such as zinc (Zn), magnesium (Mg), or carbon (C)
  • the thickness is about 10 20 atoms / cm 3 and the thickness is about 0.2 to 0.5 ⁇ m.
  • the p-type contact layer 30f is connected to the light emitting element side second electrode pad 31B (second electrode pad 31B) through the light emitting element side second electrode 31b (second electrode 31b).
  • the second electrode pad 31B is electrically connected to an external power source through the metal block 34, like the light emitting element first side electrode pad 31A. Variations in the connection method and bonding form are the same as in the case of the first electrode pad 31A.
  • the p-type contact layer 30f has a function of reducing the contact resistance with the light emitting element side second electrode wiring 31b connected to the p-type contact layer 30f.
  • a cap layer having a function of suppressing oxidation of the p-type contact layer 30f may be formed on the upper surface of the p-type contact layer 30f.
  • the cap layer may be formed of, for example, gallium arsenide (GaAs) that does not contain impurities, and the thickness thereof may be about 0.01 to 0.03 ⁇ m.
  • the second electrode 31b and the second electrode pad 31B include, for example, AuNi, AuCr, which is a combination of gold (Au) or aluminum (Al) and nickel (Ni), chromium (Cr), or titanium (Ti) as an adhesion layer. It is made of AuTi or AlCr alloy and has a thickness of about 0.5 to 5 ⁇ m. Since the semiconductor layer is disposed on the insulating layer 8 formed so as to cover the upper surface of the p-type contact layer 30f from the upper surface of the substrate 2, it is electrically connected to the semiconductor layers other than the substrate 2 and the p-type contact layer 30f. Insulated.
  • the active layer 30d when a bias is applied between the first electrode pad 31A and the second electrode pad 31B, the active layer 30d emits light and functions as a light source.
  • the light receiving element 3 b is configured by forming a pn junction with the n-type substrate 2 by providing a p-type semiconductor region 32 on the upper surface of the substrate 2.
  • the p-type semiconductor region 32 is formed by diffusing p-type impurities in the substrate 2 at a high concentration.
  • the p-type impurity include zinc (Zn), magnesium (Mg), carbon (C), boron (B), indium (In), and selenium (Se).
  • the doping concentration is 1 ⁇ 10 16 to 1 X10 20 atoms / cm 3 .
  • boron (B) is diffused as a p-type impurity so that the thickness of the p-type semiconductor region 32 is about 0.5 to 3 ⁇ m.
  • the p-type semiconductor region 32 is electrically connected to the light receiving element side first electrode pad 33A (third electrode pad 33A) via the light receiving element side first electrode 33a (third electrode 33a), and is an n type semiconductor.
  • the light receiving element side second electrode pad 33B (fourth electrode pad 33B) is electrically connected to the substrate 2 that is.
  • the third electrode 33a and the third electrode pad 33A are electrically insulated from the substrate 2 because they are disposed on the upper surface of the substrate 2 with the insulating layer 8 interposed therebetween.
  • the fourth electrode pad 33 ⁇ / b> B is disposed on the upper surface of the substrate 2.
  • the third electrode 33a, the third electrode pad 33A, and the fourth electrode pad 33B are formed using, for example, a gold (Au) antimony (Sb) alloy, a gold (Au) germanium (Ge) alloy, or a Ni-based alloy. Is formed with a thickness of about 0.5 to 5 ⁇ m.
  • the light receiving element 3b configured as described above, when light is incident on the p-type semiconductor region 32, a photocurrent is generated by the photoelectric effect, and the photocurrent is extracted through the third electrode pad 33A. It functions as a part. Note that it is preferable to apply a reverse bias between the third electrode pad 33A and the fourth electrode pad 33B because the light detection sensitivity of the light receiving element 3b is increased.
  • first electrode pad 31A the second electrode pad 31B, the third electrode pad 33A, and the fourth electrode pad 33B will be described.
  • the second electrode pad 31B is disposed on the upper surface of the substrate 2 between the light emitting element 3a and the light receiving element 3b via the insulating layer 8.
  • the first electrode pad 31A sandwiches the light emitting element 3a with the second electrode pad 31B
  • the third electrode pad 33A and the fourth electrode pad 33B sandwich the light receiving element 3b with the second electrode pad 31B. Is arranged.
  • the first electrode pad 31 ⁇ / b> A and the third electrode pad 33 ⁇ / b> A are disposed on the upper surface of the substrate 2 via the insulating layer 8
  • the fourth electrode pad 33 ⁇ / b> B is disposed on the upper surface of the substrate 2.
  • the second electrode pad 31B By disposing the second electrode pad 31B on the upper surface of the substrate 2 between the light emitting element 3a and the light receiving element 3b via the insulating layer 8, light emitted from the light emitting element 3a toward the light receiving element 3b is It is blocked by a metal lump 34 bonded to the upper surface of the electrode pad 31B. Therefore, it can suppress that the light which the light emitting element 3a emits is irradiated to the light receiving element 3b directly, and can implement
  • the second electrode pad 31B is arranged on the upper surface of the substrate 2 between the light emitting element 3a and the light receiving element 3b via the insulating layer 8, but the first electrode 31a, the third electrode pad 33A or the fourth electrode Any of the electrode pads 33B may be disposed. Note that when the fourth electrode pad 33B is disposed, it is disposed on the upper surface of the substrate 2 without the insulating layer 8 interposed therebetween.
  • the light emitting element 3a and the light receiving element 3b located on the substrate may be one or plural.
  • a substrate 2 in which silicon (Si) is doped with n-type impurities is prepared.
  • a diffusion element film S (not shown) made of silicon oxide (SiO 2 ) is formed on the substrate 2 using a thermal oxidation method.
  • an opening Sa (not shown) for forming the p-type semiconductor region 32 by wet etching is used. Are formed in the diffusion barrier film S.
  • the opening Sa does not necessarily have to penetrate the diffusion blocking film S.
  • a polyboron film (PBF) is applied on the diffusion barrier film S.
  • boron (B) contained in the polyboron film (PBF) is diffused into the substrate 2 through the opening Sa of the diffusion blocking film S using a thermal diffusion method, and the p-type semiconductor region 32 is formed.
  • the thickness of the polyboron film (PBF) is set to 0.1 to 1 ⁇ m, and thermal diffusion is performed at a temperature of 700 to 1200 ° C. in an atmosphere containing nitrogen (N 2 ) and oxygen (O 2 ). Thereafter, the diffusion blocking film S is removed.
  • the natural oxide film formed on the surface of the substrate 2 is removed by heat-treating the substrate 2 in a reaction furnace of a MOCVD (Metal-organic Chemical Vapor Deposition) apparatus.
  • This heat treatment is performed, for example, at a temperature of 1000 ° C. for about 10 minutes.
  • each semiconductor layer (buffer layer 30a, n-type contact layer 30b, n-type cladding layer 30c, active layer 30d, p-type cladding layer 30e, p-type contact layer 30f constituting the light emitting element 3a is used.
  • the light emitting element 3a is formed by the wet etching method. Note that etching is performed a plurality of times so that a part of the upper surface of the n-type contact layer 30b is exposed. Thereafter, the photoresist is removed.
  • the insulating layer 8 is formed so as to cover the exposed surface of the light emitting element 3a and the upper surface of the substrate 2 (including the p-type semiconductor region 32) using a thermal oxidation method, a sputtering method, a plasma CVD method, or the like. Subsequently, after applying a photoresist on the insulating layer 8, exposing and developing a desired pattern by a photolithography method, a first electrode 31a, a second electrode 31b, and a third electrode 33a described later are formed by a wet etching method. Are formed in the insulating layer 8 for connection to the n-type contact layer 30b, the p-type contact layer 30f, and the p-type semiconductor region 32, respectively. Thereafter, the photoresist is removed.
  • the first electrode 31a, the first electrode pad 31A, An alloy film for forming the third electrode 33a, the third electrode pad 33A, and the fourth electrode pad 33B is formed. Then, using the lift-off method, the photoresist is removed, and the first electrode 31a, the first electrode pad 31A, the third electrode 33a, the third electrode pad 33A, and the fourth electrode pad 33B are formed in desired shapes. Similarly, the second electrode 31b and the second electrode pad 33B are formed by the same process.
  • the sensor device 100 including the light emitting / receiving element 1 will be described.
  • the light emitting / receiving element 1 is applied to a sensor device that detects the position of the toner T (object to be irradiated) attached on the intermediate transfer belt V in the image forming apparatus will be described as an example.
  • the sensor device 100 of this example is arranged so that the surface on which the light emitting element 3a and the light receiving element 3b of the light emitting / receiving element 1 are formed faces the intermediate transfer belt V. Then, light is emitted from the light emitting element 3 a to the intermediate transfer belt V or the toner T on the intermediate transfer belt V.
  • the prism P1 is disposed above the light emitting element 3a and the prism P2 is disposed above the light receiving element 3b, and the light emitted from the light emitting element 3a is refracted by the prism P1 and is transferred to the intermediate transfer belt V or the intermediate transfer belt V. It enters the toner T on the transfer belt V.
  • the regular reflected light L2 with respect to the incident light L1 is refracted by the prism P2 and received by the light receiving element 3b.
  • a photocurrent is generated in the light receiving element 3b according to the intensity of the received light, and this photocurrent is detected by an external device through the third electrode 33a and the like.
  • the photocurrent corresponding to the intensity of the regular reflection light from the intermediate transfer belt V or the toner T can be detected as described above. Therefore, for example, the position of the toner T can be detected according to the photocurrent value detected by the light receiving element 3b.
  • the intensity of the specularly reflected light also corresponds to the density of the toner T. Therefore, the density of the toner T can be detected according to the magnitude of the generated photocurrent.
  • the intensity of the specularly reflected light also corresponds to the distance from the light receiving / emitting element array 3 to the toner T. Therefore, the distance between the light receiving / emitting element array 3 and the toner T is set according to the magnitude of the generated photocurrent. It is also possible to detect.
  • the above-described effects of the light emitting / receiving element 1 can be achieved.
  • the second electrode pad 31B has one end of a side facing the light receiving element 3b of the light emitting element 3a and a side facing the light emitting element 3a of the light receiving element 3b.
  • a plurality of metal masses 34 may be joined to each other by crossing the line segment 50a connecting the two ends and the line segment 50b connecting the other ends.
  • the light emitting element 3a and the light receiving element 3b when viewed from the light receiving element 3b and the light emitting element 3a side, respectively, one end and the other end of the light emitting element 3a and the light receiving element 3b located at both ends What is necessary is just to make the line segment 50a and the line segment 50b. That is, the light emitting element 3a and the light receiving element 3b must be arranged between straight lines including the line segment 50a and the line segment 50b.
  • a plurality of second electrode pads 31B are arranged between the light emitting element 3a and the light receiving element 3b, and the plurality of second electrode pads 31B are When the light receiving element 3b side is viewed from the light emitting element 3a side, a part of adjacent ones overlaps, and each of the second electrode pads 31B located at both ends is a side facing the light receiving element 3b of the light emitting element 3a. And a line segment 50a connecting one end of the light receiving element 3b and the side facing the light emitting element 3a and a line segment 50b connecting the other ends of the light receiving element 3b are arranged at least on each of the plurality of second electrode pads 31B.
  • One metal lump 34 may be joined. Note that when the light receiving element 3b side is viewed from the light emitting element 3a side, it is when viewed from the light emitting element 3a toward the light receiving element 3b in a side view.
  • the plurality of electrode pads are configured only by the second electrode pad 31B, but may be the first electrode pad 31A, the third electrode pad 33A, and the fourth electrode pad 33B, or these Any combination of electrode pads may be used, and the number of electrode pads may be set as appropriate.
  • the plurality of metal blocks 34 are adjacent to each other when the light receiving element 3b side is viewed from the light emitting element 3a side. Part of things may overlap.
  • the metal masses 34 are arranged without a gap, so that the light emitted from the light emitting element 3a is directly received by the light receiving element 3b. Can be further suppressed, and a light emitting / receiving element with high sensing performance can be realized.
  • the light receiving and emitting element 1 is disposed on the upper surface of the wiring board 40 so as to surround the substrate 2 and the substrate 2 including the light emitting element 3 a and the light receiving element 3 b.
  • the light receiving element side lens 6a and the light emitting element side lens 6b corresponding to the light emitting element 3a and the light receiving element 3b, respectively, may be provided.
  • the light shielding wall 5 has a lower surface 5c facing the substrate 2, and the distance between the substrate 2 and the lower surface 5c of the light shielding wall 5 is determined by the thickness in the normal direction of the light emitting element side first electrode pad 31B of the metal block 34. May be made smaller.
  • the wiring substrate 40 is electrically connected to the substrate 2 and the external device, respectively, and applies a bias to the light emitting element 3a and the light receiving element 3b formed on the substrate 2, or an electric signal between the substrate 2 and the external device. It functions as a wiring board for sending and receiving.
  • the outer wall 4 is connected to the upper surface of the wiring substrate 40 via an adhesive 9 (not shown) so as to surround the substrate 2. Then, the light emitted from the light emitting element 3a is prevented from being scattered outside the direction toward the irradiated object, the light other than the light reflected by the irradiated object is prevented from entering the light receiving element 3b, and the wiring It has a function of protecting the substrate 40 and the substrate 2 from the external environment.
  • Outer wall 4 is a general purpose plastic such as polypropylene resin (PP), polystyrene resin (PS), vinyl chloride resin (PVC), polyethylene terephthalate resin (PET), acrylonitrile / butadiene / styrene resin (ABS), polyamide resin (PA) polycarbonate It is formed of engineering plastics such as resin (PC), super engineering plastics such as liquid crystal polymer, and metal materials such as aluminum (Al) and titanium (Ti).
  • PP polypropylene resin
  • PS polystyrene resin
  • PVC vinyl chloride resin
  • PET polyethylene terephthalate resin
  • ABS acrylonitrile / butadiene / styrene resin
  • PA polyamide resin
  • PC resin
  • PC super engineering plastics
  • metal materials such as aluminum (Al) and titanium (Ti).
  • depth and width dimensions of the outer wall 4 may be the same as or different from the depth and width dimensions of the substrate 2.
  • the dimensions of the depth and width of the outer wall 4 may be any dimensions that at least cover the light emitting element 3a and the light receiving element 3b.
  • the light shielding wall 5 is arranged inside the outer wall 4 so as to partition the inner space 4a of the outer wall 4 into spaces corresponding to the light emitting element 3a and the light receiving element 3b.
  • Arranging the inner space 4a of the outer wall 4 into a space corresponding to the light emitting element 3a and the light receiving element 3b means that when the light receiving / emitting element 1 is viewed from the light receiving / emitting element 1 side, the light shielding wall 5 and In other words, the light emitting element 3a is present in one space formed by the outer wall 4 and the light receiving element 3b is present in the other space.
  • the light shielding wall 5 has a function of suppressing the light emitted from the light emitting element 3a from entering the light receiving element 3b without being reflected by the irradiated object.
  • the light shielding wall 5 is disposed so as not to contact the wiring substrate 40 and the substrate 2.
  • the light shielding wall 5 includes a light emitting element side light shielding surface 5a (first surface 5a) located on the light emitting element 3a side, a light receiving element side light shielding surface 5b (second surface 5b) located on the light receiving element 3b side, and the light emitting element side. It has a light shielding surface 5a and a lower surface 5c connected to the light receiving element side light shielding surface 5b.
  • the first surface 5a and the second surface 5b of the fifth modification may have any shape as long as the inner space 4a of the outer wall 4 can be partitioned into spaces corresponding to the light emitting element 3a side and the light receiving element 3b side.
  • the substrate 2 is disposed along the normal direction of the upper surface of the substrate 2 and between the light emitting element 3a and the light receiving element 3b, and is in contact with the outer wall 4.
  • the length between the light emitting element 3a and the light receiving element 3b needs to be at least the length of the light emitting element 3a. Otherwise, the light emitted from the light emitting element 3a is directly applied to the space on the light receiving element 3b side.
  • the same material as that of the outer wall 4 can be used for the light shielding wall 5.
  • the upper wall 7 is disposed so as to cover the wiring substrate 40 and the substrate 2.
  • the upper wall 7 of the fifth modification is disposed in contact with the upper end of the outer wall 4. And it has through-holes 7a and 7b at positions corresponding to the light emitting element 3a and the light receiving element 3b.
  • the upper wall 7 functions as a function of protecting the substrate 2 and the light emitting / receiving element array 3 from the external environment and a support for lenses 6a and 6b described later.
  • the upper wall 7 can be made of the same material as the outer wall 4 and the light shielding wall 5.
  • outer wall 4, the light shielding wall 5, and the upper wall 7 of the fifth modification are integrally formed of polycarbonate resin (PC) by injection molding.
  • the light emitting element side lens 6a and the light receiving element side lens 6b are arranged corresponding to the through holes 7a and 7b of the upper wall 7, respectively, and have a function of condensing light emitted from the light emitting element 3a and reflected by the irradiated object. It has a function to collect the light.
  • the light emitting element side lens 6a and the light receiving element side lens 6b may be simply referred to as lenses 6a and 6b. By having these lenses 6a and 6b, the sensing performance can be enhanced even when the distance between the light emitting / receiving element 1 and the object to be irradiated becomes long.
  • the materials of the lenses 6a and 6b include plastics such as thermosetting resins such as silicone resin, urethane resin and epoxy resin, or thermoplastic resins such as polycarbonate resin and acrylic resin, or sapphire and inorganic glass.
  • plastics such as thermosetting resins such as silicone resin, urethane resin and epoxy resin, or thermoplastic resins such as polycarbonate resin and acrylic resin, or sapphire and inorganic glass.
  • the lenses 6a and 6b of the fifth modified example are cylindrical lenses formed of silicone resin.
  • the longitudinal directions of the through holes 7a and the through holes 7b that is, the columns of the light receiving elements 3a formed in the light receiving and emitting element array 3 and the light emission. It has a curvature in a direction perpendicular to the direction along the row of elements 3b.
  • the lenses 6a and 6b may be attached to the upper wall 7 with an organic adhesive such as silicone resin.
  • the straight line connecting the center of the light emitting part of the light emitting element 3a and the straight line connecting the center of the light receiving part of the light receiving element 3b substantially match the optical axes of the lenses 6a and 6b, and the optical axis is It substantially coincides with the normal line direction upward from the upper surface of the light emitting / receiving element array 3.
  • the center of the light receiving portion is the center of the p-type semiconductor region 32a when the substrate 2 is viewed in plan from the p-type semiconductor region 32a side.
  • the center of the light emitting portion is the center of the active layer 30d when the substrate 2 is viewed in plan from the p-type contact layer 30f side. Since the p-type cladding layer 30e and the p-type contact layer 30f are stacked on the upper surface of the active layer 30d, the center of the active layer 30d cannot be directly observed. Therefore, there is no problem even if the center of the p-type contact layer 30f is regarded as the center of the active layer 30d.
  • each layer of the semiconductor layer is very thin, so that the etching for forming the light emitting element array 3a and the etching for exposing a part of the upper surface of the n-type contact layer 30b are separately performed.
  • the center of the p-type contact layer 30f and the center of the active layer 30d substantially coincide with each other when seen in a plan view from the p-type contact layer 30f side.
  • the lenses 6a and 6b are cylindrical lenses, but may be planoconvex lenses corresponding to the light receiving element 3a and the light emitting element 3b, respectively.
  • the upper wall 7 and the lenses 6a and 6b are provided.
  • the upper wall 7 and the lenses 6a and 6b are provided. May not be provided.
  • the wiring board 40 of the fifth modified example is made of ceramics and is manufactured through the following processes. First, a ceramic green sheet is prepared.
  • the first electrode 31a, the first electrode pad 31A, the second electrode 31b, the second electrode pad 31B, the third electrode 33a, the third electrode pad 33A, the fourth electrode pad 33B, and these electrodes are respectively connected.
  • a metal paste to be an electric wiring for connecting to an external device is printed on the ceramic green sheet.
  • the metal paste to be used for electrical wiring include those containing metals such as tungsten (W), molybdenum (Mo), manganese (Mn), and copper (Cu).
  • the wiring board 40 may be made of resin.
  • the following method can be considered as a method of manufacturing the wiring board 40 in this case.
  • a precursor sheet of a thermosetting resin is prepared.
  • the first electrode 31a, the first electrode pad 31A, the second electrode 31b, the second electrode pad 31B, the third electrode 33a, the third electrode pad 33A, the fourth electrode pad 33B, and these electrodes are respectively connected.
  • Laminate a plurality of precursor sheets so that lead terminals made of metal materials are placed between the precursor sheets and become electrical wiring for connecting to external devices, and the lead terminals are embedded in the precursor sheets To do.
  • Examples of the material for forming the lead terminal include copper (Cu), silver (Ag), aluminum (Al), iron (Fe) -nickel (Ni) -cobalt (Co) alloy, and iron (Fe) -nickel (Ni). Examples include metal materials such as alloys. And the wiring board 40 is completed by thermosetting this.
  • the substrate 2 is arranged on the upper surface of the wiring substrate 40 thus prepared.
  • the wiring board 40 and the board 2 may be joined by an adhesive such as epoxy resin or silver paste, and are connected by flip chip bonding.
  • an adhesive such as epoxy resin or silver paste
  • solder a brazing material such as silver brazing and copper brazing, a combination of a gold stud bump and solder, or an anisotropic conductive film may be used for electrical connection.
  • lenses 6a and 6b are previously bonded to a member in which the outer wall 4, the light-shielding wall 5 and the upper wall 7 are integrally formed with a silicone resin or the like, and this is attached to the upper surface of the substrate 2 with an epoxy resin or a silicone resin or the like.
  • Acrylic, rubber, or silicone adhesives are applied to resin adhesives or substrates such as polyester, non-woven fabric, acrylic foam, polyimide, polyvinyl chloride (PVC), or aluminum foil. Adhere using a double-sided tape.

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Abstract

　本発明の受発光素子（１）は、基板（２）と、基板（２）の上面に形成される発光素子（３ａ）と、基板（２）の上面側に形成される受光素子（３ｂ）と、発光素子側第１電極パッド（３１Ｂ）と、これに接合された金属塊（３４）とを備え、金属塊（３４）が発光素子（３ａ）から発せられて受光素子（３ｂ）に向かう光を遮るように、発光素子側第１電極パッド（３１Ｂ）が絶縁層を介して基板（２）の上面に配置されている。

Description

受発光素子およびこれを用いたセンサ装置
　本発明は、受光素子と発光素子とが同一基板上に配置された受発光素子およびこれを用いたセンサ装置に関する。
　従来より、発光素子から被照射物へ光を照射し、被照射物へ入射する光に対する正反射光と拡散反射光とを受光素子によって受光することで被照射物の特性を検出するセンサ装置が種々提案されている。このセンサ装置は広い分野で利用されており、例えば、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。
　例えば、特開２００７－２０１３６０号公報に記載されているように、同一の基板上に発光素子および受光素子をそれぞれ配置し、受光領域と発光領域とを隔てる遮光壁が設けられたセンサ装置が使用されている。
　ところが、このようなセンサ装置では、発光素子の発した光が直接受光素子に照射されることから、センサ装置のセンシング性能を高めることが難しいという問題点があった。
　本発明は、センシング性能の高い受発光素子およびこれを用いたセンサ装置を提供することを目的とする。
　本発明の受発光素子は、一導電型半導体からなる基板と、該基板の上面に一導電型半導体層と逆導電型半導体層とを含む複数の半導体層が積層されてなる発光素子と、前記基板の上面側に逆導電型の不純物がドーピングされた逆導電型半導体領域を有してなる受光素子と、前記基板、前記一導電型半導体層、前記逆導電型半導体層および前記逆導電型半導体領域の少なくとも１つのそれぞれに接続された少なくとも１つの電極パッドと、該電極パッドの上面に接合された金属塊とを備えている。この前記電極パッドの少なくとも１つは、前記金属塊が前記発光素子から発せられて前記受光素子に向かう光を遮るように、前記電極パッドが前記基板に接続されたものである場合は前記発光素子と前記受光素子との間における前記基板の上面に、前記電極パッドが前記一導電型半導体層、前記逆導電型半導体層または前記逆導電型半導体領域に接続されたものである場合は絶縁層を介して前記基板の上面に配置されている。
　本発明のセンサ装置は、上述した受発光素子を用いたセンサ装置であって、前記発光素子から被照射物に光を照射し、該被照射物からの反射光に応じて出力される前記受光素子からの出力電流に応じて前記被照射物の位置情報、距離情報および濃度情報のうち少なくとも１つを検出する。
（ａ）は、本発明の受発光素子の実施の形態の一例を示す平面図である。（ｂ）は、図１（ａ）の１I－１I線に沿った概略断面図である。 （ａ）は、図１に示した受発光素子を構成する発光素子の断面図である。（ｂ）は、図１に示した受発光素子を構成する受光素子の断面図である。 図１に示した受発光素子を用いたセンサ装置の実施の形態の一例を示す概略断面図である。 図１に示した受発光素子の第１変形例を示す要部平面図である。 図１に示した受発光素子の第２変形例を示す要部平面図である。 （ａ）は、図１に示した受発光素子の第３変形例を示す要部平面図である。（ｂ）は、図１に示した受発光素子の第４変形例を示す要部平面図である。 図１に示した受発光素子の第５変形例を示す要部平面図である。
　以下、本発明の受発光素子およびこれを用いたセンサ装置の実施の形態の例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の例は本発明の実施の形態を例示するものであって、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
　（受発光素子モジュール）
　図１（ａ）および（ｂ）に示す受発光素子１は、コピー機やプリンタなどの画像形成装置に組み込まれて、トナーやメディアなどの被照射物の位置情報、距離情報または濃度情報などを検出するセンサ装置として機能する。
　受発光素子１は、基板２と、基板２の上面に配置された発光素子３ａおよび受光素子３ｂとを有している。
　基板２は、一導電型の半導体材料からなる。一導電型の不純物濃度に特に限定はない。本例では、シリコン（Ｓｉ）基板に一導電型の不純物としてリン（Ｐ）を１×１０１７～２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度で含むｎ型のシリコン（Ｓｉ）基板を用いている。ｎ型の不純物としては、リン（Ｐ）の他に、例えば窒素（Ｎ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）およびビスマス（Ｂｉ）などが挙げられ、ドーピング濃度は１×１０１６～１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３とされる。以下、ｎ型を一導電型、ｐ型を逆導電型とする。
　基板２の上面に、発光素子３ａが配置されており、発光素子３ａに対応して受光素子３ｂが配置されている。発光素子３ａは被照射物に照射する光の光源として機能し、発光素子３ａから発せられた光が、被照射物で反射されて受光素子３ｂに入射する。受光素子３ｂは、光の入射を検出する光検出部として機能する。
　発光素子３ａは、図２（ａ）に示すように、基板２の上面に複数の半導体層が積層されて形成されている。
　まず、基板２の上面には、基板２と基板２の上面に積層される半導体層（本例の場合は後に説明するｎ型コンタクト層３０ｂ）との格子定数の差を緩衝するバッファ層３０ａが形成されている。バッファ層３０ａは、基板２と基板２の上面に形成される半導体層との格子定数の差を緩衝することによって、基板２と半導体層の間に発生する格子歪などの格子欠陥を少なくし、ひいては基板２の上面に形成される半導体層全体の格子欠陥または結晶欠陥を少なくする機能を有する。
　本例のバッファ層３０ａは、不純物を含まないガリウム砒素（ＧａＡｓ）からなり、その厚さが２～３μｍ程度とされている。なお、基板２と基板２の上面に積層される半導体層との格子定数の差が大きくない場合には、バッファ層３０ａは省略することができる。
　バッファ層３０ａの上面には、ｎ型コンタクト層３０ｂが形成されている。ｎ型コンタクト層３０ｂは、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）にｎ型不純物であるシリコン（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などがドーピングされており、ドーピング濃度は１×１０１６～１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度とされるとともに、その厚さが０．８～１μｍ程度とされている。
　本例では、ｎ型不純物としてシリコン（Ｓｉ）が１×１０１８～２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３のドーピング濃度でドーピングされている。ｎ型コンタクト層３０ｂの上面の一部は露出しており、この露出している部分に発光素子側第１電極３１ａ（第１電極３１ａ）を介して、発光素子側第１電極パッド３１Ａ（第１電極パッド３１Ａ）に接続されている。第１電極パッド３１Ａは金属塊３４を介して外部電源と電気的に接続されている。本例では、金（Ａｕ）線によるワイヤボンディングによって第１電極パッド３１Ａと外部電源が接続されており、本例の金属塊３４とは、第１電極パッド３１Ａに接合された金（Ａｕ）バンプのことである。図にはワイヤボンディングの金（Ａｕ）バンプである金属塊３４のみを記載し、ワイヤは簡便のために省略している（後に説明するその他の図においても同じ）。金（Ａｕ）線の代わりにアルミニウム（Ａｌ）線、銅（Ｃｕ）線などのワイヤを選択することも可能である。また、本例ではワイヤボンディングの代わりに、電気配線をはんだなどによって第１電極パッド３１Ａと接合してもよいし、第１電極パッド３１Ａの上面に金スタッドバンプを形成して、電気配線をはんだなどによってこの金（Ａｕ）スタッドバンプと接合してもよい。この場合の金属塊３４とは、それぞれはんだと、金（Ａｕ）スタッドバンプおよびはんだの接合材が相当する。ｎ型コンタクト層３０ｂは、ｎ型コンタクト層３０ｂに接続される第１電極３１ａとの接触抵抗を下げる機能を有している。
　なお、金属塊３４の基板２の法線方向の厚みは、発光素子３ａの厚みよりも厚く設定するのが好ましい。金属塊３４の厚みを、発光素子３ａの厚みよりも厚く設定することによって、金属塊３４の上方を発光素子３ａの発した光が通過されて受光素子３ｂに照射される可能性が少なくなる。
　第１電極３１ａおよび第１電極パッド３１Ａは、例えば金（Ａｕ）アンチモン（Ｓｂ）合金、金（Ａｕ）ゲルマニウム（Ｇｅ）合金またはＮｉ系合金などを用いて、その厚さが０．５～５μｍ程度で形成される。それとともに、基板２の上面からｎ型コンタクト層３０ｂの上面を覆うように形成される絶縁層８の上に配置されているため、基板２およびｎ型コンタクト層３０ｂ以外の半導体層とは電気的に絶縁されている。
　絶縁層８は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮｘ）または酸化シリコン（ＳｉＯ２）などの無機絶縁膜や、ポリイミドなどの有機絶縁膜などで形成され、その厚さが０．１～１μｍ程度とされている。
　ｎ型コンタクト層３０ｂの上面には、ｎ型クラッド層３０ｃが形成されており、後に説明する活性層３０ｄに正孔を閉じ込める機能を有している。ｎ型クラッド層３０ｃは、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）にｎ型不純物であるシリコン（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などがドーピングされており、ドーピング濃度は１×１０１６～１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度とされるとともに、その厚さが０．２～０．５μｍ程度とされている。本例では、ｎ型不純物としてシリコン（Ｓｉ）が１×１０１７～５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３のドーピング濃度でドーピングされている。
　ｎ型クラッド層３０ｃの上面には、活性層３０ｄが形成されており、電子や正孔などのキャリアが集中して、再結合することによって光を発する発光層として機能する。活性層３０ｄは、不純物を含まないアルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）であるとともに、その厚さが０．１～０．５μｍ程度とされている。なお、本例の活性層３０ｄは、不純物を含まない層であるが、ｐ型不純物を含むｐ型活性層であっても、ｎ型不純物を含むｎ型活性層であってもよい。ただし、活性層３０ｄのバンドギャップがｎ型クラッド層３０ｃおよび後に説明するｐ型クラッド層３０ｅのバンドギャップよりも小さくなっている必要がある。
　活性層３０ｄの上面には、ｐ型クラッド層３０ｅが形成されており、活性層３０ｄに電子を閉じ込める機能を有している。ｐ型クラッド層３０ｅは、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）にｐ型不純物である亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）または炭素（Ｃ）などがドーピングされており、ドーピング濃度は１×１０１６～１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度とされるとともに、その厚さが０．２～０．５μｍ程度とされている。本例では、ｐ型不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）が１×１０１９～５×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３のドーピング濃度でドーピングされている。
　ｐ型クラッド層３０ｅの上面には、ｐ型コンタクト層３０ｆが形成されている。ｐ型コンタクト層３０ｆは、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）にｐ型不純物である亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）または炭素（Ｃ）などがドーピングされており、ドーピング濃度は１×１０１６～１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度とされるとともに、その厚さが０．２～０．５μｍ程度とされている。
　ｐ型コンタクト層３０ｆは、発光素子側第２電極３１ｂ（第２電極３１ｂ）を介して、発光素子側第２電極パッド３１Ｂ（第２電極パッド３１Ｂ）に接続されている。第２電極パッド３１Ｂは、発光素子第１側電極パッド３１Ａと同様に、金属塊３４を介して外部電源と電気的に接続されている。接続方法と接合形態のバリエーションは第１電極パッド３１Ａの場合と同様である。ｐ型コンタクト層３０ｆは、ｐ型コンタクト層３０ｆに接続される発光素子側第２電極配線３１ｂとの接触抵抗を下げる機能を有している。
　なお、ｐ型コンタクト層３０ｆの上面には、ｐ型コンタクト層３０ｆの酸化を抑制する機能を有するキャップ層を形成してもよい。キャップ層は、例えば不純物を含まないガリウム砒素（ＧａＡｓ）で形成して、その厚さを０．０１～０．０３μｍ程度とすればよい。
　第２電極３１ｂおよび第２電極パッド３１Ｂは、例えば金（Ａｕ）やアルミニウム（Ａｌ）と、密着層であるニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）またはチタン（Ｔｉ）とを組み合わせたＡｕＮｉ、ＡｕＣｒ、ＡｕＴｉまたはＡｌＣｒ合金などで形成されており、その厚さが０．５～５μｍ程度とされる。そして、基板２の上面からｐ型コンタクト層３０ｆの上面を覆うように形成される絶縁層８の上に配置されているため、基板２およびｐ型コンタクト層３０ｆ以外の半導体層とは電気的に絶縁されている。
　このようにして構成された発光素子３ａは、第１電極パッド３１Ａと第２電極パッド３１Ｂとの間にバイアスを印加することによって、活性層３０ｄが発光して、光源として機能する。
　受光素子３ｂは、図２（ｂ）に示すように、基板２の上面にｐ型半導体領域３２を設けることによって、ｎ型の基板２とでｐｎ接合を形成して構成される。ｐ型半導体領域３２は、基板２にｐ型不純物を高濃度に拡散させて形成されている。ｐ型不純物としては、例えば亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、炭素（Ｃ）、ホウ素（Ｂ）、インジウム（Ｉｎ）またはセレン（Ｓｅ）などが挙げられ、ドーピング濃度は１×１０１６～１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３とされる。本例では、ｐ型半導体領域３２の厚さが０．５～３μｍ程度となるように、ホウ素（Ｂ）がｐ型不純物として拡散されている。
　ｐ型半導体領域３２は、受光素子側第１電極３３ａ（第３電極３３ａ）を介して受光素子側第１電極パッド３３Ａ（第３電極パッド３３Ａ）と電気的に接続されており、ｎ型半導体である基板２には、受光素子側第２電極パッド３３Ｂ（第４電極パッド３３Ｂ）が電気的に接続されている。
　第３電極３３ａおよび第３電極パッド３３Ａは、基板２の上面に絶縁層８を介して配置されているため、基板２と電気的に絶縁されている。一方、第４電極パッド３３Ｂは基板２の上面に配置されている。
　第３電極３３ａ、第３電極パッド３３Ａ、第４電極パッド３３Ｂは、例えば金（Ａｕ）アンチモン（Ｓｂ）合金、金（Ａｕ）ゲルマニウム（Ｇｅ）合金またはＮｉ系合金などを用いて、その厚さが０．５～５μｍ程度で形成される。
　このように構成された受光素子３ｂは、ｐ型半導体領域３２に光が入射すると、光電効果によって光電流が発生して、この光電流を第３電極パッド３３Ａを介して取り出すことによって、光検出部として機能する。なお、第３電極パッド３３Ａと第４電極パッド３３Ｂとの間に逆バイアスを印加すれば、受光素子３ｂの光検出感度が高くなるので好ましい。
　ここで、第１電極パッド３１Ａ、第２電極パッド３１Ｂ、第３電極パッド３３Ａおよび第４電極パッド３３Ｂの配置について説明する。
　本例の場合、発光素子３ａと受光素子３ｂとの間における基板２の上面に絶縁層８を介して第２電極パッド３１Ｂが配置されている。そして、第１電極パッド３１Ａは、第２電極パッド３１Ｂとで発光素子３ａを挟むように、第３電極パッド３３Ａおよび第４電極パッド３３Ｂは、第２電極パッド３１Ｂとで受光素子３ｂを挟むように配置されている。第１電極パッド３１Ａおよび第３電極パッド３３Ａは基板２の上面に絶縁層８を介して、第４電極パッド３３Ｂは基板２の上面に配置されている。
　第２電極パッド３１Ｂを発光素子３ａと受光素子３ｂとの間における基板２の上面に絶縁層８を介して配置することにより、発光素子３ａから発せられて受光素子３ｂに向かう光は、第２電極パッド３１Ｂの上面に接合された金属塊３４によって遮られる。よって、発光素子３ａの発する光が直接受光素子３ｂに照射されることを抑制することができ、センシング性能の高い受発光素子を実現することができる。
　なお、本例では発光素子３ａと受光素子３ｂとの間における基板２の上面に絶縁層８を介して第２電極パッド３１Ｂを配置したが、第１電極３１ａ、第３電極パッド３３Ａまたは第４電極パッド３３Ｂのいずれかを配置してもよい。第４電極パッド３３Ｂを配置する場合には、絶縁層８を介することなく基板２の上面に配置することに留意する。
　また、基板上に位置する発光素子３ａおよび受光素子３ｂは１つであってもよいし、複数であってもよい。
　（受発光素子の製造方法）
　次に、受発光素子１の製造方法の例を示す。
　まず、シリコン（Ｓｉ）にｎ型不純物がドーピングされた基板２を準備する。そして、熱酸化法を用いて、基板２の上に酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる拡散素子膜Ｓ（図示せず）を形成する。
　拡散阻止膜Ｓ上にフォトレジストを塗布して、フォトリソグラフィ法によって所望のパターンを露光、現像した後、ウェットエッチング法によって、ｐ型半導体領域３２を形成するための開口部Ｓａ（図示せず）を拡散阻止膜Ｓ中に形成する。開口部Ｓａは、必ずしも拡散阻止膜Ｓを貫通している必要はない。
　そして、拡散阻止膜Ｓ上にポリボロンフィルム（ＰＢＦ）を塗布する。続いて、熱拡散法を用いて、拡散阻止膜Ｓの開口部Ｓａを介して、ポリボロンフィルム（ＰＢＦ）に含まれているホウ素（Ｂ）を基板２の内部に拡散させ、ｐ型半導体領域３２を形成する。このとき、例えばポリボロンフィルム（ＰＢＦ）の厚さを０．１～１μｍとし、窒素（Ｎ２）および酸素（Ｏ２）を含む雰囲気中で７００～１２００℃の温度で熱拡散させる。その後、拡散阻止膜Ｓを除去する。
　次に、基板２をＭＯＣＶＤ（Metal-organic Chemical Vapor Deposition）装置の反応炉内で熱処理することによって、基板２の表面に形成された自然酸化膜を除去する。この熱処理は、例えば１０００℃の温度で１０分間程度行なう。
　次いで、ＭＯＣＶＤ法を用いて、発光素子３ａを構成する各々の半導体層（バッファ層３０ａ、ｎ型コンタクト層３０ｂ、ｎ型クラッド層３０ｃ、活性層３０ｄ、ｐ型クラッド層３０ｅ、ｐ型コンタクト層３０ｆ）を基板２上に順次積層する。そして、積層された半導体層Ｌ（図示せず）上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法によって所望のパターンを露光、現像した後、ウェットエッチング法によって発光素子３ａを形成する。なお、ｎ型コンタクト層３０ｂの上面の一部が露出するように、複数回のエッチングを行なう。その後、フォトレジストを除去する。
　次に、熱酸化法、スパッタリング法またはプラズマＣＶＤ法などを用いて、発光素子３ａの露出面および基板２（ｐ型半導体領域３２を含む）の上面を覆うように絶縁層８を形成する。続いて、絶縁層８上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法によって所望のパターンを露光、現像した後、ウェットエッチング法によって、後に説明する第１電極３１ａおよび第２電極３１ｂならびに第３電極３３ａを、それぞれｎ型コンタクト層３０ｂおよびｐ型コンタクト層３０ｆならびにｐ型半導体領域３２に接続するための開口を、絶縁層８に形成する。その後、フォトレジストを除去する。
　次に、絶縁層８上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法によって所望のパターンを露光、現像した後、抵抗加熱法やスパッタリング法などを用いて、第１電極３１ａ、第１電極パッド３１Ａ、第３電極３３ａ、第３電極パッド３３Ａおよび第４電極パッド３３Ｂを形成するための合金膜を形成する。そして、リフトオフ法を用いて、フォトレジストを除去するとともに、第１電極３１ａ、第１電極パッド３１Ａ、第３電極３３ａ、第３電極パッド３３Ａおよび第４電極パッド３３Ｂを所望の形状に形成する。同様に第２電極３１ｂおよび第２電極パッド３３Ｂもそれぞれ同様の工程によって形成する。
　（センサ装置）
　次に、受発光素子１を備えたセンサ装置１００について説明する。以下では、受発光素子１を、画像形成装置における、中間転写ベルトＶ上に付着したトナーＴ（被照射物）の位置を検出するセンサ装置に適用する場合を例に挙げて説明する。
　図３に示すように、本例のセンサ装置１００は、受発光素子１の発光素子３ａおよび受光素子３ｂが形成された面が、中間転写ベルトＶに対向するように配置される。そして、発光素子３ａから中間転写ベルトＶまたは中間転写ベルトＶ上のトナーＴへ光が照射される。本例では、発光素子３ａの上方にプリズムＰ１を、また受光素子３ｂの上方にプリズムＰ２を配置して、発光素子３ａから発せられた光が、プリズムＰ１で屈折して中間転写ベルトＶまたは中間転写ベルトＶ上のトナーＴに入射する。そして、この入射光Ｌ１に対する正反射光Ｌ２が、プリズムＰ２で屈折して、受光素子３ｂによって受光される。受光素子３ｂには、受光した光の強度に応じて光電流が発生し、第３電極３３ａなどを介して、外部装置でこの光電流が検出される。
　本例のセンサ装置１００では、以上のように中間転写ベルトＶまたはトナーＴからの正反射光の強度に応じた光電流を検出することができる。そのため、例えば受光素子３ｂで検出される光電流値に応じて、トナーＴの位置を検出することができる。なお、正反射光の強度はトナーＴの濃度にも対応するため、発生した光電流の大きさに応じて、トナーＴの濃度を検出することも可能である。同様に、正反射光の強度は、受発光素子アレイ３からトナーＴとの距離にも対応するため、発生した光電流の大きさに応じて、受発光素子アレイ３とトナーＴとの距離を検出することも可能である。
　本例のセンサ装置１００によれば、受発光素子１の有する上述の効果を奏することができる。
　以上、本発明の具体的な実施の形態の例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
　例えば、図４に示した第１変形例のように、第２電極パッド３１Ｂが、発光素子３ａの受光素子３ｂに対向する辺と受光素子３ｂの発光素子３ａに対向する辺との一方端同士を結ぶ線分５０ａおよび他方端同士を結ぶ線分５０ｂと交わって配置されて、複数の金属塊３４（本変形例の場合は２つ）が接合されていてもよい。
　このような構成とすることで、発光素子３ａの発する光が直接受光素子３ｂに照射されることをさらに抑制することができ、センシング性能の高い受発光素子を実現することができる。
　なお、発光素子３ａおよび受光素子３ｂが複数の場合には、それぞれ受光素子３ｂおよび発光素子３ａ側から見たときに、両端に位置する発光素子３ａおよび受光素子３ｂの一方端と他方端とで線分５０ａおよび線分５０ｂとを作ればよい。つまり、発光素子３ａおよび受光素子３ｂが、線分５０ａおよび線分５０ｂをそれぞれ含む直線の間に配置されていなければならない。
　また、図５に示した第２変形例のように、第２電極パッド３１Ｂが、発光素子３ａと受光素子３ｂとの間に沿って複数配置されており、複数の第２電極パッド３１Ｂは、発光素子３ａ側から受光素子３ｂ側を見たときに隣り合うもの同士の一部が重なっており、両端に位置する第２電極パッド３１Ｂのそれぞれは、発光素子３ａの受光素子３ｂに対向する辺と受光素子３ｂの発光素子３ａに対向する辺との一方端同士を結ぶ線分５０ａおよび他方端同士を結ぶ線分５０ｂと交わって配置されており、複数の第２電極パッド３１Ｂのそれぞれに少なくとも１つの金属塊３４が接合されていてもよい。なお、発光素子３ａ側から受光素子３ｂ側を見たときとは、側面視において発光素子３ａから受光素子３ｂに向かう方向に見たときをいう。
　このような構成とすることで、発光素子３ａの発する光が直接受光素子３ｂに照射されることをさらに抑制することができ、センシング性能の高い受発光素子を実現することができる。
　なお、第２変形例では、複数の電極パッドを第２電極パッド３１Ｂのみで構成したが、第１電極パッド３１Ａ、第３電極パッド３３Ａおよび第４電極パッド３３Ｂであってもよいし、これらの電極パッドをどのように組み合わせてもよいし、それぞれの電極パッドの数も適宜設定すればよい。
　さらに、図６（ａ）、（ｂ）に示した第３変形例、第４変形例のように、複数の金属塊３４は、発光素子３ａ側から受光素子３ｂ側を見たときに隣り合うもの同士の一部が重なっていてもよい。
　このような構成とすることで、発光素子３ａ側から受光素子３ｂ側を見たときに金属塊３４同士が隙間なく配置されていることになるため、発光素子３ａの発する光が直接受光素子３ｂに照射されることをさらに抑制することができ、センシング性能の高い受発光素子を実現することができる。
　なぜならば、発光素子３ａから発せられた光で、線分５０ａおよび線分５０ｂで挟まれる領域の上方を通過するものは受光素子３ｂに照射される可能性のある光であるため、この領域の上方を通過する光を遮れば、発光素子３ａから発せられた光は受光素子３ｂに照射されることはない。
　また、図７に示した第５変形例のように、受発光素子１は、配線基板４０の上面に、発光素子３ａおよび受光素子３ｂとを備えた基板２と、基板２を取り囲むように配置された枠上の外壁４と、外壁４の内側に位置した、外壁４の内部空間４ａを発光素子３ａおよび受光素子３ｂのそれぞれに対応した空間に仕切る遮光壁５と、基板２を覆っており、発光素子３ａおよび受光素子３ｂのそれぞれ対応した受光素子側レンズ６ａおよび発光素子側レンズ６ｂとを支持する上壁７とを有していてもよい。
　そして、遮光壁５は基板２に対向する下面５ｃを有し、基板２と遮光壁５の下面５ｃとの間隔は、金属塊３４の発光素子側第１電極パッド３１Ｂの法線方向の厚みよりも小さくされていてもよい。
　配線基板４０は、基板２および外部装置とそれぞれ電気的に接続されて、基板２に形成された発光素子３ａおよび受光素子３ｂにバイアスを印加したり、基板２と外部装置との間で電気信号の授受を行なったりするための配線基板として機能する。
　外壁４は、配線基板４０の上面に、基板２を取り囲むように、図示はしないが接着剤９を介して接続されている。そして、発光素子３ａが発した光が被照射物に向かう方向以外に散乱するのを抑制したり、受光素子３ｂに被照射物で反射された以外の光が入射するのを抑制したり、配線基板４０および基板２を外部環境から保護する機能を有する。
　外壁４は、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン樹脂（ＡＢＳ）などの汎用プラスチック、ポリアミド樹脂（ＰＡ）ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）などのエンジニアリングプラスチック、液晶ポリマーなどのスーパーエンジニアリングプラスチック、およびアルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）などの金属材料で形成される。
　なお、外壁４の奥行および幅の寸法は基板２の奥行および幅の寸法と同じでもよいし、異なっていてもよい。外壁４の奥行および幅の寸法は少なくとも発光素子３ａおよび受光素子３ｂが覆われる寸法であればよい。
　遮光壁５は、外壁４の内側に、外壁４の内側空間４ａを発光素子３ａおよび受光素子３ｂに対応した空間に仕切るように配置されている。外壁４の内側空間４ａを発光素子３ａおよび受光素子３ｂに対応した空間に仕切るように配置するとは、受発光素子１を受発光素子１側から配線基板４０を見たときに、遮光壁５と外壁４で形成される一方の空間に発光素子３ａが存在し、他方の空間に受光素子３ｂが存在するように配置することである。
　遮光壁５は、発光素子３ａの発した光が、被照射物に反射されることなく受光素子３ｂに入射するのを抑制する機能を有する。
　遮光壁５は、配線基板４０および基板２とは接触しないように配置されている。このように配置することで、受発光素子１が駆動により熱を発したり、外部環境から熱を受けたりして、遮光壁５が熱膨張によって寸法が伸びたとしても、発光素子３ａおよび受光素子３ｂが形成されている基板２に当接することがないことから、発光素子３ａおよび受光素子３ｂの位置関係を維持することができ、センシング性能を高めることができる。
　遮光壁５は、発光素子３ａ側に位置する発光素子側遮光面５ａ（第１面５ａ）と、受光素子３ｂ側に位置する受光素子側遮光面５ｂ（第２面５ｂ）と、発光素子側遮光面５ａおよび受光素子側遮光面５ｂに接続される下面５ｃとを有している。
　第５変形例の第１面５ａおよび第２面５ｂは、外壁４の内部空間４ａを発光素子３ａ側と受光素子３ｂ側に対応した空間に仕切ることができればどのような形状であってもよい。第５変形例では、基板２の上面の法線方向、ならびに発光素子３ａと受光素子３ｂの間に沿って配置されて、外壁４と当接している。発光素子３ａと受光素子３ｂの間に沿った長さは、少なくとも発光素子３ａの長さ以上の長さにする必要がある。さもなければ、発光素子３ａの発した光が直接受光素子３ｂ側の空間に照射されるためである。
　遮光壁５は、外壁４と同様の材料を用いることができる。
　上壁７は、配線基板４０および基板２を覆うように配置される。第５変形例の上壁７は外壁４の上端に当接して配置されている。そして、発光素子３ａおよび受光素子３ｂに対応した位置に、貫通孔７ａ，７ｂを有している。上壁７は、基板２および受発光素子アレイ３を外部環境から保護する機能、および後に説明するレンズ６ａ，６ｂの支持体として機能する。
　上壁７は、外壁４および遮光壁５と同様の材料を用いることができる。
　なお、第５変形例の外壁４、遮光壁５および上壁７は、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）で射出成形によって一体的に形成されている。
　発光素子側レンズ６ａおよび受光素子側レンズ６ｂは上壁７の貫通孔７ａ，７ｂに対応して配置されて、それぞれ発光素子３ａの発した光を集光する機能と、被照射物で反射された光を集光する機能を有する。なお、本明細書においては、発光素子側レンズ６ａおよび受光素子側レンズ６ｂを単にレンズ６ａおよび６ｂという場合がある。これらのレンズ６ａおよび６ｂを有することにより、受発光素子１と被照射物との距離が長くなった場合でもセンシング性能を高くすることができる。
　レンズ６ａおよび６ｂの材質は、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂ならびにエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、またはポリカーボネート樹脂ならびにアクリル樹脂などの熱可塑性樹脂などのプラスチック、あるいはサファイアおよび無機ガラスなどが挙げられる。
　第５変形例のレンズ６ａおよび６ｂは、シリコーン樹脂で形成されたシリンドリカルレンズであり、貫通孔７ａおよび貫通孔７ｂの長手方向、つまり受発光素子アレイ３に形成された受光素子３ａの列および発光素子３ｂの列に沿った方向に直交する方向に曲率を有している。レンズ６ａおよび６ｂの上壁７への取付けは、シリコーン樹脂などの有機接着剤などによって行なえばよい。
　本例では、発光素子３ａの発光部の中心を結んだ直線および受光素子３ｂの受光部の中心を結んだ直線と、レンズ６ａおよび６ｂの光軸とをそれぞれ略一致させており、光軸は受発光素子アレイ３の上面から上方に向かう法線方向と略一致する。このような構成とすることにより、発光素子３ａから発した光を高い照度で被照射物に照射することが可能となり、発光素子３ａが発した光が被照射物で反射されて受光素子３ｂによって受光するときの照度を高くすることが可能となるため、感度の高い、つまりセンシング性能の高い受発光素子１を実現することができる。
　ここで、受光部の中心とは、ｐ型半導体領域３２ａ側から基板２を平面視した場合のｐ型半導体領域３２ａの中心のことである。同様に、発光部の中心とは、ｐ型コンタクト層３０ｆ側から基板２を平面視した場合の活性層３０ｄの中心のことである。活性層３０ｄの上面には、ｐ型クラッド層３０ｅおよびｐ型コンタクト層３０ｆなどが積層されているため、活性層３０ｄの中心を直接に観察することができない。そのため、ｐ型コンタクト層３０ｆの中心を活性層３０ｄの中心とみなしても問題ない。なぜなら、上述したように、半導体層の各層は非常に薄いことから、発光素子アレイ３ａを形成するためのエッチングとｎ型コンタクト層３０ｂの上面の一部を露出するためのエッチングとが個別に行なわれたとしても、ｐ型コンタクト層３０ｆ側から平面透視して、ｐ型コンタクト層３０ｆの中心と活性層３０ｄの中心とは略一致するからである。
　なお、レンズ６ａおよび６ｂは、シリンドリカルレンズであるが、受光素子３ａおよび発光素子３ｂのそれぞれに対応した平凸レンズであってもよい。
　なお、第５変形例では、上壁７、レンズ６ａおよび６ｂを有しているが、受発光素子１と被照射物が近距離で設置される場合などは、上壁７、レンズ６ａおよび６ｂは設けなくてもよい。
　次に、第５変形例の製造方法について簡単に説明する。
　上述した受発光素子製造方法に加えて、以下の工程により製造する。
　第５変形例の配線基板４０は、セラミックスからなり、次のような工程を経て製造される。まず、セラミックグリーンシートを準備する。
　次に、第１電極３１ａ、第１電極パッド３１Ａ、第２電極３１ｂ、第２電極パッド３１Ｂ、第３電極３３ａ、第３電極パッド３３Ａおよび第４電極パッド３３Ｂや、これらの電極をそれぞれ接続したり、外部装置と接続したりするための電気配線となる金属ペーストをセラミックグリーンシート上に印刷する。電気配線になる金属ペーストとしては、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）および銅（Ｃｕ）などの金属を含有させたものが挙げられる。
　なお、配線基板４０は樹脂からなるものでもよい。この場合の配線基板４０の製造方法は、例えば次のような方法が考えられる。まず、熱硬化型樹脂の前駆体シートを準備する。次に、第１電極３１ａ、第１電極パッド３１Ａ、第２電極３１ｂ、第２電極パッド３１Ｂ、第３電極３３ａ、第３電極パッド３３Ａおよび第４電極パッド３３Ｂや、これらの電極をそれぞれ接続したり、外部装置と接続したりするための電気配線となる、金属材料からなるリード端子を前駆体シート間に配置し、かつリード端子を前駆体シートに埋設させるように複数の前駆体シートを積層する。このリード端子の形成材料としては、例えば銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）－ニッケル（Ｎｉ）－コバルト（Ｃｏ）合金および鉄（Ｆｅ）－ニッケル（Ｎｉ）合金などの金属材料が挙げられる。そして、これを熱硬化させることにより、配線基板４０が完成する。
　このように準備した、配線基板４０の上面にを基板２を配置する。配線基板４０と基板２とをワイヤボンディングによって電気的に接続する場合には、配線基板４０と基板２とをエポキシ樹脂や銀ペーストなどの接着剤で接合すればよく、フリップチップボンディングによって接続する場合には、はんだ、銀ロウおよび銅ロウなどのロウ材、金スタッドバンプとはんだとの組合せ、あるいは異方性導電フィルムなど、電気的な接続とを兼ねて行なえばよい。
　そして、外壁４、遮光壁５および上壁７が一体的に形成された部材に、あらかじめレンズ６ａおよび６ｂをシリコーン樹脂などによって接着し、これを基板２の上面に、エポキシ樹脂およびシリコーン樹脂などの樹脂系接着剤、あるいはポリエステル、不織布、アクリルフォーム、ポリイミド、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）またはアルミ箔などの基材に対してアクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤またはシリコーン系粘着剤の接着剤が塗布された両面テープなどを用いて接着する。
１　受発光素子
２　基板
３ａ　発光素子
３ｂ　受光素子
４　外壁
４ａ　内部空間
５　遮光壁
５ａ　発光素子側遮光面
５ｂ　受光素子側遮光面
５ｃ　下面
６ａ　発光素子側レンズ
６ｂ　受光素子側レンズ
７　上壁
８　絶縁層
９　接着剤
３０ａ　バッファ層
３０ｂ　ｎ型コンタクト層
３０ｃ　ｎ型クラッド層
３０ｄ　活性層
３０ｅ　ｐ型クラッド層
３０ｆ　ｐ型コンタクト層
３１Ａ　発光素子側第１電極パッド
３１Ｂ　発光素子側第２電極パッド
３１ａ　発光素子側第１電極
３１ｂ　発光素子側第２電極
３２　ｐ型半導体領域
３３Ａ　受光素子側第１電極パッド
３３Ｂ　受光素子側第２電極パッド
３３ａ　受光素子側第１電極
３４　金属塊
４０　配線基板
５０ａ　第１線分
５０ｂ　第２線分
１００　センサ装置

Claims (6)

  1. 　一導電型半導体からなる基板と、該基板の上面に一導電型半導体層と逆導電型半導体層とを含む複数の半導体層が積層されてなる発光素子と、前記基板の上面側に逆導電型の不純物がドーピングされた逆導電型半導体領域を有してなる受光素子と、前記基板、前記一導電型半導体層、前記逆導電型半導体層および前記逆導電型半導体領域の少なくとも１つのそれぞれに接続された少なくとも１つの電極パッドと、該電極パッドの上面に接合された金属塊とを備え、
    前記電極パッドの少なくとも１つは、前記電極パッドが前記基板に接続されたものである場合は前記発光素子と前記受光素子との間における前記基板の上面に、前記電極パッドが前記一導電型半導体層、前記逆導電型半導体層または前記逆導電型半導体領域に接続されたものである場合は絶縁層を介して前記基板の上面に配置されている受発光素子。
  2. 　前記電極パッドは、前記発光素子における前記受光素子に対向する辺と前記受光素子における前記発光素子に対向する辺との一方端同士を結ぶ線分および他方端同士を結ぶ線分と交わって配置されており、
    前記電極パッドに複数の前記金属塊が接合されている請求項１に記載の受発光素子。
  3. 　前記電極パッドは前記発光素子と前記受光素子との間に沿って複数配置されており、複数の前記電極パッドは、前記発光素子側から前記受光素子側を見たときに隣り合うもの同士の一部が重なっており、両端に位置する前記電極パッドのそれぞれは、前記発光素子の前記受光素子に対向する辺と前記受光素子の前記発光素子に対向する辺との一方端同士を結ぶ線分または他方端同士を結ぶ線分と交わっており、
    複数の前記電極パッドのそれぞれに少なくとも１つの前記金属塊が接合されている請求項１に記載の受発光素子。
  4. 　複数の前記金属塊は、前記発光素子側から前記受光素子側を見たときに隣り合うもの同士の一部が重なっている請求項２または請求項３に記載の受発光素子。
  5. 　前記基板の上面に前記発光素子および前記受光素子を取り囲むように配置された枠状の外壁と、該外壁の内側に位置して内側空間を前記発光素子および前記受光素子のそれぞれに対応した空間に仕切る遮光壁とをさらに備え、
    該遮光壁は前記基板に対向する下面を有し、
    前記基板と前記遮光壁の下面との間隔は、前記金属塊の前記電極パッドの法線方向の厚みよりも小さい請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の受発光素子。
  6. 　請求項１乃至５のいずれか１項に記載の受発光素子を用いたセンサ装置であって、
    前記発光素子から被照射物に光を照射し、該被照射物からの反射光に応じて出力される前記受光素子からの出力電流に応じて前記被照射物の位置情報、距離情報および濃度情報のうち少なくとも１つを検出するセンサ装置。
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