特許 7583641 受発光素子、受発光素子モジュールおよびセンサ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-06

(45)【発行日】2024-11-14

(54)【発明の名称】受発光素子、受発光素子モジュールおよびセンサ装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/12 20060101AFI20241107BHJP

【ＦＩ】

H01L31/12 E

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021027841

(22)【出願日】2021-02-24

(65)【公開番号】P2022129220

(43)【公開日】2022-09-05

【審査請求日】2023-09-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100075557

【弁理士】

【氏名又は名称】西教 圭一郎

(72)【発明者】

【氏名】中村 伊吹

【審査官】佐竹 政彦

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－３２６９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１７５２４６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１１０１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０６７７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２５１８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２３７６０９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３１／０８－３１／１７３

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴＣｈｉｎａ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面および前記第１面と反対側の第２面を有する半導体基板と、
前記第１面に位置する発光部および受光部と、
前記第２面に位置する半導体層と、を備え、
前記半導体基板の構成材料が、Ｓｉであり、
前記半導体層の構成材料の屈折率が、前記半導体基板の構成材料の屈折率よりも大きい、受発光素子。

【請求項2】

前記半導体層の構成材料が、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰおよびＩｎＡｓから選ばれる１種以上である、請求項１記載の受発光素子。

【請求項3】

前記半導体基板は、Ｐ、Ｎ、Ａｓ、ＳｂおよびＢｉから選ばれる１種以上を含むＳｉ基板である、請求項１または請求項２記載の受発光素子。

【請求項4】

前記半導体層の厚さが、４００～１０００ｎｍである、請求項１～３のいずれか１つに記載の受発光素子。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１つに記載の受発光素子と、
前記受発光素子を搭載する配線基板と、
前記発光部からの出射光が透過する第１レンズおよび前記受光部への入射光が透過する第２レンズを含む光学部材と、を備える、受発光素子モジュール。

【請求項6】

請求項５に記載の受発光素子モジュールと、
前記受発光素子モジュールに電気的に接続され、前記発光部から出射する出射光を制御
し、前記受光部が受光した受光量を検出する制御用回路と、を備える、センサ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、受発光素子、受発光素子モジュールおよびセンサ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の受発光素子モジュールおよびそれを用いたセンサ装置は、発光素子と受光素子とを搭載し、発光素子から出射した光が被照射体で反射され、反射光を受光素子で受光するように構成されている。特許文献１記載の受発光素子モジュールは、半導体基板の一表面上に発光素子および受光素子を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１６／１７５２４６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

かかる受発光素子モジュールにおいては、発光素子と受光素子との距離を近付けるなどにより、さらなる小型化が望まれる。しかし、小型化によって、発光素子からの漏れ光の一部が、半導体基板内を透過し、基板裏面の金属層で反射して受光素子で受光してしまうおそれがある。

【0005】

本開示の目的は、漏れ光による光学ノイズの発生を低減することができる受発光素子、受発光素子モジュールおよびセンサ装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の受発光素子は、第１面および前記第１面と反対側の第２面を有する半導体基板と、
前記第１面に位置する発光部および受光部と、
前記第２面に位置する半導体層と、を備え、
前記半導体層の構成材料の屈折率が、前記半導体基板の構成材料の屈折率よりも大きい。

【0007】

本開示の受発光素子モジュールは、上記の受発光素子と、
前記受発光素子を搭載する配線基板と、
前記発光部からの出射光を透過する第１レンズおよび前記受光部への入射光を透過する第２レンズを含む光学部材と、を備える。

【0008】

本開示のセンサ装置は、上記の受発光素子モジュールと、
前記受発光素子モジュールに電気的に接続され、前記発光部から出射する出射光を制御し、前記受光部が受光した受光量を検出する制御用回路と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本開示の受発光素子および受発光素子モジュールによれば、漏れ光による光学ノイズの発生を低減することができる。

【0010】

本開示のセンサ装置によれば、センシング精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の実施形態である受発光素子を示す概略断面図である。

【図2】（ａ）は受発光素子の発光部を示す拡大断面図であり、（ｂ）は受発光素子の受光部を示す拡大断面図である。

【図3】本開示の他の実施形態である受発光素子を示す概略断面図である。

【図4】本開示の実施形態である受発光素子モジュールを示す概略図であり、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は断面図を示す。

【図5】本開示の実施形態であるセンサ装置を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は、本開示の実施形態である受発光素子を示す概略断面図である。受発光素子１は、半導体基板７と、発光部３と、受光部４と、半導体層８と、を備える。半導体基板７は、半導体材料で構成されており、第１面７ａおよび第１面７ａと反対側の第２面７ｂを有する板状部材である。半導体基板７の第１面７ａには、発光部３および受光部４が位置している。半導体基板７の第２面７ｂには、半導体層８が位置している。

【0013】

発光部３および受光部４は、１つの半導体基板７を基材として共有しており、半導体基板７の同じ第１面７ａに形成されている。これにより、発光素子および受光素子を個別の素子として配線基板に搭載するような構成に比べて、発光部３と受光部４とを近接して配置することが可能になり、受発光素子１の小型化およびセンシング性能の向上が可能となる。また、本実施形態の受発光素子１は、発光部３と受光部４とを１つずつ備えているが、複数の発光部３および複数の受光部４を備えていてもよい。

【0014】

半導体基板７は、一導電型の半導体材料を構成材料としている。本実施形態の半導体基板７は、一導電型の半導体材料からなる。本実施形態の半導体基板７は、例えば、ｎ型のＳｉ（シリコン）基板を使用しており、厚さは、例えば３００～５００μｍである。すなわち、半導体基板７は、構成材料がＳｉであって、Ｓｉ基板にｎ型の不純物をドーピングして形成されている。Ｓｉ基板に対するｎ型の不純物は、例えば、Ｐ（リン）、Ｎ（窒素）、Ａｓ（ヒ素）、Ｓｂ（アンチモン）またはＢｉ（ビスマス）などを使用すればよい。なお、本明細書中において、一導電型をｎ型とし、逆導電型をｐ型とする。

【0015】

発光部３は、図２（ａ）に示すように、半導体基板７の第１面７ａに複数の半導体層が積層されて形成されている。発光部３は、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition）装置により、半導体基板７にエピタキシャル成長させることによって形成することができる。本実施形態の発光部３は、例えば、波長８５０ｎｍの赤外光を出射することが可能である。

【0016】

複数の半導体層は、半導体基板７の第１面７ａに積層されたバッファ層８１を有している。バッファ層８１は、半導体基板７と複数の半導体層との界面での格子定数の差を緩衝することができる。バッファ層８１は、例えば、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）で形成されればよい。

【0017】

複数の半導体層は、バッファ層８１の上面に積層されたｎ型コンタクト層８２を有している。ｎ型コンタクト層８２は、上面に発光部３のカソード電極が形成される。ｎ型コンタクト層８２は、電極との接触抵抗を低減することができる。ｎ型コンタクト層８２は、例えば、ＧａＡｓに、ｎ型の不純物をドーピングして形成することができる。ＧａＡｓに対するｎ型の不純物としては、例えば、ＳｉまたはＳｅ（セレン）などを使用すればよい。

【0018】

複数の半導体層は、ｎ型コンタクト層８２の上面に積層されたｎ型クラッド層８３を有している。ｎ型クラッド層８３は、後に説明する活性層８４に正孔を閉じ込めることができる。ｎ型クラッド層８３は、例えば、ＡｌＧａＡｓ（アルミニウムガリウムヒ素）にｎ型の不純物をドーピングして形成することができる。ＡｌＧａＡｓに対するｎ型の不純物は、例えば、ＳｉまたはＳｅなどを使用すればよい。

【0019】

複数の半導体層は、ｎ型クラッド層８３の上面に積層された活性層８４を有している。活性層８４は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ことができる。すなわち、活性層８４は、発光層として機能することができる。活性層８４は、例えば、ＡｌＧａＡｓで形成されればよい。

【0020】

複数の半導体層は、活性層８４の上面に積層されたｐ型クラッド層８５を有している。ｐ型クラッド層８５は、活性層８４に電子を閉じ込めることができる。ｐ型クラッド層８５は、例えば、ＡｌＧａＡｓにｐ型の不純物をドーピングして形成することができる。ＡｌＧａＡｓに対するｐ型の不純物は、例えば、Ｚｎ（亜鉛）、Ｍｇ（マグネシウム）またはＣ（炭素）などを使用すればよい。

【0021】

複数の半導体層は、ｐ型クラッド層８５の上面に積層されたｐ型コンタクト層８６を有している。ｐ型コンタクト層８６は、上面に発光部３のアノード電極が形成される。ｐ型コンタクト層８６は、電極との接触抵抗を低減することができる。ｐ型コンタクト層８６は、例えば、ＡｌＧａＡｓにｐ型の不純物をドーピングして形成することができる。なお、ｐ型コンタクト層８６は、電極との接触抵抗を低減するために、ｐ型クラッド層８５よりもキャリア密度が高く設定されていればよい。なお、ｐ型コンタクト層８６へのアノード電極の接続およびｎ型コンタクト層８２へのカソード電極の接続は、以上の複数の半導体層を覆うように絶縁層を形成し、この絶縁層のｐ型コンタクト層８６上の部位およびｎ型コンタクト層８２上の部位にそれぞれ形成したコンタクトホール（接続孔）に、それぞれの電極層を入り込ませることで行なわれている。

【0022】

図２（ｂ）に示すように、半導体基板７の第１面７ａにｐ型半導体領域４１を設けている。その結果、ｎ型の半導体基板７とｐ型半導体領域４１との界面でｐｎ接合が形成され、受光部４を形成することができる。ｐ型半導体領域４１は、半導体基板７にｐ型の不純物をドーピングすることによって形成されている。本実施形態の半導体基板７は、Ｓｉ基板であることから、ｐ型の不純物としては、例えば、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂ（ホウ素）またはＩｎ（インジウム）などが挙げられる。

【0023】

発光部３と受光部４との距離を近付ける（例えば、３ｍｍ程度）ほど小型化が可能となるが、発光部３からの漏れ光の一部が、半導体基板７内を透過し、受光部４に入射してしまうおそれがあり、光学ノイズが生じることとなる。半導体基板７の第２面７ｂには、受発光素子１を実装する実装基板との接合のために、例えばＣｒなどの金属層を設けるが、発光部３から半導体基板７内への漏れ光がこの金属層に全反射臨界角以上の角度で入射した時に全反射することで、半導体基板７内から受光部４に入射し易くなる。

【0024】

本実施形態の受発光素子１は、半導体基板７の第２面７ｂに半導体層８を設けている。第２面７ｂに位置する半導体層８の構成材料として、半導体基板７の構成材料よりも大きい屈折率を有する半導体材料を用いる。このような屈折率を有する半導体材料を用いることで、半導体基板７と半導体層８との境界における漏れ光の反射を低減させ、受光部４に入射する光量を低減させる。これにより、受発光素子１における光学ノイズの発生を低減することができる。

【0025】

半導体層８の屈折率が、半導体基板７より大きいと、半導体基板７内を透過して半導体層８との境界に達した漏れ光は全反射しないので、漏れ光が半導体層８を透過しやすくなり、半導体基板７と半導体層８との境界で反射して受光部４に入射する光量を低減させることができる。また、半導体層８を透過した漏れ光の一部は、半導体層８と外部との境界で反射され、一部は、外部へと透過する。半導体層８内で反射した光は、半導体基板７内に戻るが、このような光の進行を繰り返すうちに半導体基板７内および半導体層８内で漏れ光は減衰する。本実施形態の受発光素子１では、このようにして、受光部４に入射する漏れ光が低減され、光学ノイズの発生が低減される。

【0026】

半導体基板７の構成材料の屈折率をｎ１とし、半導体層８の構成材料の屈折率をｎ２とすると、ｎ２＞ｎ１である。本開示における屈折率は、発光部３から出射される光（漏れ光）の波長における屈折率である。本実施形態では、例えば、発光部３の出射光の波長が８５０ｎｍであるので、波長８５０ｎｍにおける屈折率である。本実施形態では、例えば、半導体基板７の構成材料がＳｉであり、屈折率ｎ１は、３．４２である。半導体層８の構成材料は、例えば、Ｇｅ（ゲルマニウム）、ＧａＡｓ、ＩｎＰ（インジウムリン）およびＩｎＡｓ（インジウムヒ素）から選ばれる１種以上である。Ｇｅは、屈折率ｎ２が４．６であり、ＧａＡｓは、屈折率ｎ２が３．６３であり、ＩｎＰは、屈折率ｎ２が３．４４であり、ＩｎＡｓは、屈折率ｎ２が３．７１であり、いずれの半導体材料も屈折率ｎ２＞屈折率ｎ１である。

【0027】

半導体層８の厚さは、半導体層８を構成する半導体材料に応じて適宜設定すればよく、構成材料がＧｅであれば、例えば、４００～１０００ｎｍである。半導体層８の形成方法は、半導体層８を構成する半導体材料に応じて適宜選択すればよく、構成材料がＧｅであれば、例えば、蒸着によって形成することができる。

【0028】

図３は、本開示の他の実施形態である受発光素子を示す概略断面図である。本実施形態の受発光素子１Ａは、半導体基板７の第１面７ａにも半導体層８Ａを備える構成が、前述の受発光素子１と異なるだけであるので、同じ構成には同じ参照符号を付与し、詳細な説明は省略する。半導体層８Ａは、半導体基板７の第１面７ａであって、発光部３と受光部４との間に位置する。

【0029】

前述のように、発光部３から半導体基板７内への漏れ光の一部は、半導体基板７と半導体層８との境界および半導体層８と外部との境界で反射し、半導体基板７内に戻る。この戻り光は、半導体基板７の第１面７ａにおける外部（例えば空気）との境界で反射することになる。本実施形態では、第１面７ａに半導体層８Ａを設けることで、半導体層８と同様に、第１面７ａにおける半導体基板７と半導体層８Ａとの境界に達した戻り光が全反射せずに半導体層８Ａを透過し、減衰する。これにより、受発光素子１Ａでは、光学ノイズの発生がさらに低減される。

【0030】

半導体層８Ａの構成材料は、半導体層８と同様に、例えば、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰおよびＩｎＡｓから選ばれる１種以上であればよく、半導体層８の構成材料と半導体層８Ａの構成材料とが同一であっても、異なっていてもよい。

【0031】

半導体層８Ａの厚さは、半導体層８Ａを構成する半導体材料に応じて適宜設定すればよく、構成材料がＧｅであれば、例えば、半導体層８と同様に４００～１０００ｎｍである。半導体層８Ａは、半導体層８と同様の方法で形成することができる。

【0032】

図４は、本開示の実施形態である受発光素子モジュールを示す概略図であり、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は断面図を示す。受発光素子モジュール１００は、上記の受発光素子１と、受発光素子１を搭載する配線基板２と、光学部材９と、を備える。本実施形態の受発光素子モジュール１００は、受発光素子１を備える例を示しているが、受発光素子１に代えて受発光素子１Ａを備えていてもよい。受発光素子モジュール１００は、いずれの方向が上方または下方とされて使用されてもよいものであるが、本開示では、便宜的に、図４の紙面に向かって上下方向（図４中に示すＺ軸方向）を基準として上面または下面等の語を用いるものとする。

【0033】

受発光素子モジュール１００は、被照射物に発光部３から光を照射し、被照射物での反射光を受光部４で受光することができる。その結果、受発光素子モジュール１００は、被照射物の表面状態等をセンシングすることができる。

【0034】

受発光素子モジュール１００は、例えば、コピー機またはプリンタなどの画像形成装置に搭載されて、トナーまたは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の検出に用いられる。また、受発光素子モジュール１００は、例えば、工作機械などにも搭載されて、被工作物の表面状態をセンシングしてもよい。なお、受発光素子モジュール１００は、上記の例に限られず、様々な装置への搭載が考えられる。

【0035】

配線基板２は、受発光素子１が実装され、受発光素子１を支持することができる。そして、配線基板２は、外部装置に電気的に接続されて、例えば発光部３および受光部４にバイアス電圧を印加することが、また受光部４が受光して出力した電気信号を取り出すことができる。

【0036】

配線基板２は、例えば、矩形板状などの形状であればよい。配線基板２は、例えば、樹脂基板またはセラミック基板などを使用することができる。本実施形態の配線基板２は、例えば、樹脂基板である。なお、本開示において、樹脂基板とは、配線基板２の絶縁材料が樹脂材料からなる基板をいう。また、セラミック基板とは、配線基板２の絶縁材料がセラミック材料からなる基板をいう。なお、配線基板２は、従来公知の方法によって形成することができる。

【0037】

受発光素子１は、半導体層８側（半導体基板７の第２面７ｂ側）を配線基板２の上面に接合する。例えば、はんだまたはろう材などを用いて、半導体層８を配線基板２に接合することができる。また、受発光素子１と配線基板２との接合強度を高めるために、半導体層８の表面に、Ｃｒ、Ａｕなどの金属層を形成してもよい。

【0038】

光学部材９は、発光部３からの出射光が透過する第１レンズ１２と、受光部４への入射光が透過する第２レンズ１３と、を含み、支持部１０と、支柱１１とを含んでいてよい。第１レンズ１２および第２レンズ１３のそれぞれは、例えば凸レンズ、球面レンズまたは非球面レンズなどである。支持部１０は、第１レンズ１２および第２レンズ１３を支持することができる。支柱１１は、支持部１０の下面に設けられ、支持部１０を支持することができる。

【0039】

第１レンズ１２および第２レンズ１３（以下、レンズ１２，１３という場合がある）は、例えば、透光性材料で形成されていればよい。透光性材料は、例えば、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イ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を用いることができる。レンズ１２，１３は、例えば、射出形成等により形成することができる。なお、光学部材９において、レンズ１２，１３が透光性を有していればよく、支持部１０および支柱１１は透光性を有していなくてもよい。

【0040】

支持部１０は、レンズ１２，１３を保持する機能を有する。支持部１０は、例えば、板状であればよい。支持部１０は、レンズ１２，１３と一体的に形成されることによってレンズ１２，１３を保持してもよく、支持部１０にレンズ１２，１３が嵌め込まれることによってレンズ１２，１３を保持してもよい。なお、「一体的」とは、継ぎ目がなく、レンズ１２，１３と支持部１０とが連続していることを指す。すなわち、レンズ１２，１３および支持部１０は、同じ材料から１つのプロセスで同時に形成されてもよい。

【0041】

支柱１１は、レンズ１２，１３を保持した支持部１０を支持するものであり、ひいてはレンズ１２，１３を支持することができる。レンズ１２，１３および支持部１０は、発光部３および受光部４から離れて上方に位置している。そして、支柱１１は、支持部１０の下面から配線基板２に延びており、支柱１１の下部先端は、配線基板２の上面に接している。支柱１１の長さによって、第１レンズ１２と発光部３との距離および第２レンズ１３と受光部４との距離を適切な距離に位置決めすることができる。例えば、枠状の部材などで上下方向の位置決めを行なう場合と比較して、支柱１１は配線基板２に接触する面積が小さいので、配線基板２の上面の形状による位置決め精度への影響を小さくすることができる。したがって、より効果的にレンズ１２，１３の上下方向の位置ずれを低減することができ、受発光素子モジュール１００のセンシング性能を向上させることができる。

【0042】

支柱１１の配線基板２側の先端面は、例えば、凸曲面であってもよい。支柱１１と配線基板２との接触を点接触に近付けることができるため、配線基板２の上面の形状による位置決め精度への影響を効果的に小さくすることができる。したがって、より効果的に上下方向の位置ずれを低減することができる。また、支柱１１の先端面を曲面にすることによって、先端が尖っている場合と比較して、支柱１１の先端の欠けの発生を低減することができる。

【0043】

第１レンズ１２、第２レンズ１３、支持部１０および支柱１１は、これらが一体的に形成されていてもよい。すなわち、光学部材９は、一体的に形成されていてもよい。また、言い換えれば、第１レンズ１２、第２レンズ１３、支持部１０および支柱１１は、各構成部材の接触箇所において境界がなく、各構成部材が連続していてもよい。その結果、例えば光学部材９の各構成部材を別々に作製した後、それらを接着させて光学部材９を形成する場合と比べて、各構成部材の位置関係のばらつきを低減することができる。

【0044】

また、受発光素子１の発光部３および受光部４は、１つの半導体基板７上に形成されていることから、発光部３および受光部４を個別の素子として配線基板２に実装する場合と比較して、発光部３と受光部４との位置関係のばらつきを低減することができる。

【0045】

本実施形態の受発光素子モジュール１００は、遮光体６をさらに有している。遮光体６は、受発光素子１の上方および側方において、意図しない光（迷光）が受光部４で受光されることを低減することができる。遮光体６は、光学部材９と配線基板２との間に配されており、発光部３および受光部４を囲むように配置されている。その結果、遮光体６は、上述した通り、迷光が受光部４で受光されることを低減することができる。

【0046】

遮光体６は、例えば、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）ポリカーボネイト樹脂（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）などの金属材料などで形成されればよい。遮光体６は、例えば、射出形成などにより形成することができる。

【0047】

遮光体６は、壁部１４と蓋部１５とを有している。壁部１４は、発光部３および受光部４を取り囲んだ枠状の部材であればよい。蓋部１５は、枠状の壁部１４の上端側開口に嵌め込まれるように配されていればよい。また、蓋部１５は、発光部３から第１レンズ１２までの光路上および第２レンズ１３から受光部４までの光路上に位置した光通過部１６を有している。本実施形態の光通過部１６は、蓋部１５を厚さ方向に貫通する貫通孔である。

【0048】

壁部１４は、上下方向に貫通した貫通孔１７を有している。そして、貫通孔１７内には、光学部材９の支柱１１が配されている。言い換えれば、貫通孔１７に、支柱１１が挿入されている。支柱１１が遮光体６の壁部１４に被覆されることから、支柱１１を保護することができ、例えば外部からの衝撃によって支柱１１が折れることを低減することができる。

【0049】

また、複数の支柱１１の配線基板２側の先端部は、先端に向かって先細り形状になっていてもよい。受発光素子モジュール１００の製造時において、光学部材９を遮光体６に挿入しやすくなり、受発光素子モジュール１００の生産効率を向上させることができる。

【0050】

遮光体６の上面は、光学部材９の支持部１０の下面から離れて下方に位置していてもよい。すなわち、遮光体６の上面と支持部１０の下面との間には隙間を有していてもよい。例えば、遮光体６の熱膨張等によって光学部材９が押し上げられることを低減することができる。したがって、レンズ１２，１３と発光部３および受光部４との距離を保持しやすく、受発光素子モジュール１００のセンシング性能を維持することができる。

【0051】

受発光素子モジュール１００を上面視したときに、遮光体６の外縁は、光学部材９の外縁よりも外側に位置していてもよい。そして、遮光体６の外縁部の上面が上方に突出した凸部１８を有していてもよい。その結果、例えば外部応力から光学部材９を保護することができる。なお、本実施形態では、凸部１８が、支持部１０を取り囲むように連続して形成されている。

【0052】

光学部材９は、遮光体６の凸部１８の内面と支持部１０の側面とにおいて接着剤を介して、固定されていてもよい。支持部１０の下面と蓋部１５の上面との間に入り込む接着剤の量を低減することができ、接着剤が熱膨張してレンズ１２，１３の上下方向の位置ずれが生じるのを低減することができる。

【0053】

また、遮光体６の位置決めは、本実施形態では貫通孔１７を使用して行なっているが、遮光体６の上面または支持部１０の下面のいずれかに、突起部および窪み部を形成して、それらを組み合わせることによって位置合わせしてもよい。

【0054】

図５は、本開示の実施形態であるセンサ装置を示す模式図である。なお、図５に示す二点鎖線の矢印は、発光部３から出射され、受光部４で受光される光の経路を示している。センサ装置２００は上記の受発光素子モジュール１００と、制御用回路１０１と、を備える。制御用回路１０１は、受発光素子モジュール１００に電気的に接続され、発光部３から出射する出射光を制御し、受光部４が受光した受光量を検出する。制御用回路１０１は、例えば、発光部３を駆動させるための駆動回路、受光部４からの出力（電流または電圧など）を処理する演算回路、外部装置と通信するための通信回路等を含んでいてよい。センサ装置２００は、制御用回路１０１によって、例えば、受光部４からの出力または演算回路の演算結果を、センシングによる検出結果として外部に出力することができる。

【0055】

（実施例）
半導体基板の第２面に、半導体層としてＧｅ層を設けた受発光素子を実施例とし、半導体層の代わりにＣｒ層を設けた受発光素子を比較例として作製した。実施例および比較例の半導体基板の厚さを３５０μｍとし、実施例のＧｅ層の厚さを５００ｎｍとし、比較例のＣｒ層の厚さを３０ｎｍとした。

【0056】

以下に示す条件で実施例および比較例を動作させ、漏れ光の低減率を評価した。
・発光部電流値：６ｍＡ
・受光部正規出力：３Ｖ

【0057】

漏れ光の測定方法は、以下の通りである。
（１）被照射物を配置した状態で、受光部の出力が正規出力３Ｖとなるように調整
（２）被照射物を配置しない状態で、受光部の出力を測定
（３）漏れ光（％）＝（測定出力／正規出力）×１００を算出
（２）は、被照射物が配置されていないので、受光部が被照射物からの反射光を受光しておらず、測定された出力は、漏れ光によるものとみなすことができる。

【0058】

実施例の漏れ光（％）を測定し、比較例の漏れ光（％）を測定し、
漏れ光低減率（％）＝（（実施例の漏れ光－比較例の漏れ光）／比較例の漏れ光）×１００
を算出した。

【0059】

実施例の測定出力は０．１１１Ｖであり、漏れ光は３．７％であった。比較例の測定出力は０．１３８Ｖであり、漏れ光は４．６％であった。これらの結果から、漏れ光低減率は２０％であり、実施例では、受光部に入射する漏れ光について光量の低減が可能であることがわかった。

【符号の説明】

【0060】

１、１Ａ 受発光素子
２ 配線基板
３ 発光部
４ 受光部
６ 遮光体
７ 半導体基板
７ａ 第１面
７ｂ 第２面
８、８Ａ 半導体層
９ 光学部材
１０ 支持部
１１ 支柱
１２ 第１レンズ
１３ 第２レンズ
１４ 壁部
１５ 蓋部
１６ 光通過部
１７ 貫通孔
１８ 凸部
１００ 受発光素子モジュール
１０１ 制御用回路
２００ センサ装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】