发光元件及其阵列、发光部件、光学装置及光测量装置的制作方法

1.本发明涉及一种发光元件及其阵列、发光部件、光学装置及光测量装置。


背景技术：

2.在专利文献1中公开了一种发光装置，与增大发光元件的发光点的尺寸的情况相比，能够抑制发光特性受损而增大光输出。
3.并且，在专利文献2中公开了一种制作工艺容易，抗应力强且可靠性高的氧化型的面发光激光器及面发光激光器阵列。
4.专利文献1：日本特开2020-120018号公报
5.专利文献2：日本特开2000-294872号公报
6.以往，已知一种发光元件，在射出光的发光部上层叠有晶闸管，该晶闸管设定为通过成为导通状态，使发光部发光或增加发光量。
7.在此，根据来自与晶闸管相接的电极的电流流过的层的电阻，电流不易沿晶闸管的横向流动，导致晶闸管电分离。若晶闸管电分离，则发光元件的发光有可能产生不均匀及点亮偏差等，因此不优选。


技术实现要素：

8.因此，本发明的目的在于，在发光部上层叠晶闸管的情况下，不使晶闸管电分离。
9.第1方式的发光元件具备：基板；发光部，层叠在所述基板上；及晶闸管，层叠在所述发光部上，设定为通过成为导通状态，使所述发光部发光或增加发光量，在来自与所述晶闸管相接的电极的电流流过的位置设置有低电阻层，所述低电阻层具有不使所述晶闸管电分离的电阻。
10.第2方式的发光元件是第1方式的发光元件，向所述电极供给控制所述晶闸管的导通状态和关断状态的信号。
11.第3方式的发光元件是第1或第2方式的发光元件，其具备供给电极，所述供给电极向所述发光部供给发光用电流。
12.第4方式的发光元件是第1至第3方式中任一方式的发光元件，所述低电阻层是p型半导体层，杂质浓度为1
×
10
19
/cm3以上且1
×
10
21
/cm3以下。
13.第5方式的发光元件是第1至第3方式中任一方式的发光元件，所述低电阻层具备杂质浓度大于1
×
10
18
/cm3的n型半导体层。
14.第6方式的发光元件是第5方式的发光元件，所述n型半导体层与所述晶闸管的其他层通过隧道接合而层叠。
15.第7方式的发光元件阵列具备多个第1至第6方式中任一方式的发光元件，多个所述发光元件分别具备的所述晶闸管经由连接部连接，所述电极配置在所述连接部。
16.第8方式的发光元件阵列具备多个第1至第6方式中任一方式的发光元件，其中，在多个所述发光元件之间共享所述电极。
17.第9方式的发光元件阵列是第7或第8方式的发光元件阵列，排列有分别具有多个所述发光元件的多个发光元件组，所述多个发光元件组中的各发光元件组的所述发光元件所具备的所述晶闸管在各发光元件组中分别以不同的定时成为导通状态。
18.第10方式的发光部件具备：基板；多个发光部，层叠在所述基板上；多个设定晶闸管，分别层叠在多个所述发光部上，设定为通过成为导通状态，使多个所述发光部发光或增加发光量；及多个转移晶闸管，分别与多个所述设定晶闸管连接，通过依次转移导通状态，能够使所连接的设定晶闸管转变为导通状态，在来自与所述设定晶闸管相接的电极的电流流过的位置设置有低电阻层，所述低电阻层具有比来自与所述转移晶闸管相接的电极的电流流过的层的电阻低的电阻。
19.第11方式的发光部件是第10方式的发光部件，来自与所述转移晶闸管相接的电极的电流流过的层是具有比所述低电阻层高的电阻的半导体层。
20.第12方式的光学装置具备：第10或第11方式的发光部件；及光学元件，将所述发光部件所具备的多个发光元件组中的各发光元件组射出的光的方向或束散角设定为预先设定的方向或预先设定的束散角。
21.第13方式的光测量装置具备：第12方式的光学装置；受光部，从被照射了来自所述光学装置的光的对象物接收反射光；及处理部，对与所述受光部接收的光有关的信息进行处理，测量从所述光学装置到对象物为止的距离或所述对象物的形状。
22.发明效果
23.根据第1方式，在发光部上层叠晶闸管的情况下，能够不使晶闸管电分离。
24.根据第2方式，切换晶闸管的导通状态和关断状态。
25.根据第3方式，发光部经由供给电极而发光。
26.根据第4方式，与将低电阻层设为n型半导体层的情况相比，低电阻层的结构变得简单。
27.根据第5方式，与将低电阻层设为p型半导体层的情况相比，低电阻层的电阻变低。
28.根据第6方式，与不层叠的情况相比，发光元件小型化。
29.根据第7方式，不需要对每个发光元件设置供给控制发光部的发光或非发光的信号的配线。
30.根据第8方式，与设置每个发光元件的电极的情况相比，发光元件阵列所具备的电极的数量变少。
31.根据第9方式，能够对多个发光元件组中的各发光元件组依次传播点亮状态。
32.根据第10方式，在发光部上层叠设定晶闸管的情况下，能够不使设定晶闸管电分离。
33.根据第11方式，与来自与转移晶闸管相接的电极的电流流过的层具有比低电阻层低的电阻的情况相比，能够使转移晶闸管的动作稳定。
34.根据第12方式，光向二维空间射出。
35.根据第13方式，能够测量到对象物为止的距离或对象物的形状。
附图说明
36.根据以下附图，对本发明的实施方式进行详细叙述。
37.图1是发光部件的等效电路图；
38.图2是表示发光部件的平面布局的一例的图；
39.图3是沿图2的a-a线剖切的剖视图；
40.图4是沿图2的b-b线剖切的剖视图；
41.图5是表示沿图2的a-a线剖切的剖视图中的ld/s11的另一结构的第1说明图；
42.图6是表示沿图2的a-a线剖切的剖视图中的ld/s11的另一结构的第2说明图；
43.图7是说明转移晶闸管t1的制造方法的第1说明图；
44.图8是说明转移晶闸管t1的制造方法的第2说明图；
45.图9是说明转移晶闸管t1的制造方法的第3说明图；
46.图10是说明光学装置的结构的概略图；
47.图11是说明具备光学装置的光测量装置的结构的概略图；
48.图12是说明从光测量装置射出光的情况的图。
49.符号说明
50.10-发光部件(发光元件的一例)，80-gaas基板(基板的一例)。
具体实施方式
51.以下，参考附图，对本实施方式进行说明。
52.(第1实施方式)
53.首先，对第1实施方式进行说明。
54.图1是发光部件10的等效电路图。在此，一并示出控制发光部件10的控制部20。在图1中，将左右方向设为x方向。
55.发光部件10具备多个射出激光束的激光二极管ld。并且，发光部件10如以下说明那样构成为自扫描型发光元件阵列(sled：self-scanning light emitting device)。激光二极管ld例如是垂直共振器面发光激光器vcsel(vertical cavity surface emitting laser)。以下，对发光元件为激光二极管ld的情况进行说明，但也可以是发光二极管led等其他发光器件。
56.发光部件10具备多个激光二极管ld组，这些多个激光二极管ld组分别具备多个激光二极管ld。在图1中，作为一例，各激光二极管ld组具备4个激光二极管ld。以下，将激光二极管ld组表述为激光二极管ld组#1、#2、#3、
……
。另外，在不分别区分激光二极管ld组的情况下，表述为激光二极管ld组或激光二极管ld组i(i为1以上的整数)。在图1中，记载了4个激光二极管ld组，但激光二极管ld组也可以是4个以外的数量。
57.并且，发光部件10中，针对每个激光二极管ld设置设定晶闸管s。激光二极管ld与设定晶闸管s串联连接。
58.在此，将属于激光二极管ld组#1的激光二极管ld设为激光二极管ld11～14。在此，在表述为激光二极管ldij(j为1以上的整数)的情况下，“i”是激光二极管ld组的编号，“j”是激光二极管ld组内的激光二极管ld的编号。并且，对于设定晶闸管s，也标注相同的符号。即，激光二极管ld11所具备的设定晶闸管s表述为设定晶闸管s11。在图1所示的例子中，j是1～4。另外，在图1中，各激光二极管ld组具备相同数量的激光二极管ld，但在激光二极管ld组之间激光二极管ld的数量可以不同。并且，各激光二极管ld组的激光二极管ld的数量只
要是2个以上即可。
59.在本说明书中，“～”表示通过编号分别区分的多个构成要素，包括“～”前后记载的构成要素及其间的编号。例如，激光二极管ld11～14按编号顺序包括激光二极管ld11至激光二极管ld14。
60.发光部件10还具备多个转移晶闸管t、多个耦合二极管d、多个电源线电阻rg、启动二极管sd及限流电阻r1、r2。在此，在分别区分多个转移晶闸管t的情况下，标注编号进行区分，如转移晶闸管t1、t2、t3、
……
。对于耦合二极管d、电源线电阻rg也同样。另外，如后所述，转移晶闸管t1设置为与激光二极管ld组#1对应。因此，若表述为转移晶闸管ti，则i与相同的激光二极管ld组对应。因此，有时表述为转移晶闸管ti。对于耦合二极管d及电源线电阻rg也同样。
61.发光部件10中的转移晶闸管t的数量可以是预先设定的数量。例如可以是128个、512个或1024个等。图1示出了与转移晶闸管t1～t4对应的部分。转移晶闸管t的数量可以与激光二极管ld组的数量相同，也可以大于或小于激光二极管ld组的数量。
62.转移晶闸管t在x方向上按转移晶闸管t1、t2、t3、
……
的顺序排列。耦合二极管d在x方向上按耦合二极管d1、d2、d3、
……
的顺序排列。另外，耦合二极管d1设置在转移晶闸管t1与转移晶闸管t2之间。对于其他耦合二极管d也同样。并且，电源线电阻rg也在x方向上按电源线电阻rg1、rg2、rg3、
……
的顺序排列。
63.激光二极管ld及耦合二极管d是具备阳极和阴极的2端子元件。设定晶闸管s及转移晶闸管t是具备阳极、阴极及栅极的3端子元件。另外，将转移晶闸管t的栅极设为栅极gt，将设定晶闸管s的栅极设为栅极gs。另外，在分别进行区分的情况下，与上述同样地标注i。
64.在此，将由激光二极管ld及设定晶闸管s构成的部分设为发光体102，将由转移晶闸管t、耦合二极管d、启动二极管sd、电源线电阻rg及限流电阻r1、r2构成的部分设为转移部101。
65.接着，对各元件(激光二极管ld、设定晶闸管s及转移晶闸管t等)的连接关系进行说明。
66.如上所述，激光二极管ldij与设定晶闸管sij串联连接。即，激光二极管ld中，阳极与基准电位vsub(接地电位(gnd)等)连接，阴极与设定晶闸管sij的阳极连接。
67.在此，在发光部件10中，设定晶闸管s层叠在激光二极管ld上。以下，将激光二极管ld及设定晶闸管s的半导体层层叠体设为“ld/s”。并且，将属于各激光二极管ld组的激光二极管ld和针对每个该激光二极管ld设置的设定晶闸管s统称为“ld/s组”。ld/s是“发光元件”的一例，ld/s组是“发光元件组”的一例。
68.设定晶闸管sij的阴极共同连接到点亮信号线75，该点亮信号线75供给将激光二极管ld控制为发光或非发光的状态的点亮信号
69.如后所述，基准电位vsub经由设置在构成发光部件10的gaas基板80的背面的电极(未图示)供给。
70.转移晶闸管t的阳极与基准电位vsub连接。奇数编号的转移晶闸管t1、t3、
……
的阴极与转移信号线72连接。转移信号线72经由限流电阻r1与端子连接。
71.偶数编号的转移晶闸管t2、t4、
……
的阴极与转移信号线73连接。转移信号线73经
由限流电阻r2与端子连接。
72.耦合二极管d彼此串联连接。即，一个耦合二极管d的阴极与在x方向上相邻的耦合二极管d的阳极连接。启动二极管sd中，阳极与转移信号线73连接，阴极与耦合二极管d1的阳极连接。
73.并且，启动二极管sd的阴极和耦合二极管d1的阳极与转移晶闸管t1的栅极gt1连接。耦合二极管d1的阴极和耦合二极管d2的阳极与转移晶闸管t2的栅极gt2连接。对于其他耦合二极管d也同样。
74.转移晶闸管t的栅极gt经由电源线电阻rg与电源线71连接。电源线71与vgk端子连接。
75.并且，转移晶闸管ti的栅极gti与设定晶闸管sij的栅极gsi连接。
76.对控制部20的结构进行说明。
77.控制部20生成点亮信号等信号，并将其供给至发光部件10。发光部件10根据所供给的信号进行工作。控制部20由电子电路构成。例如，控制部20也可以是为了驱动发光部件10而构成的集成电路(ic)。
78.控制部20具备转移信号生成部21、点亮信号生成部22、电源电位生成部23及基准电位生成部24。
79.转移信号生成部21生成转移信号及并将转移信号供给至发光部件10的端子，将转移信号供给至发光部件10的端子。转移信号及是成为“h(0v)”或“l(-3.3v)”的信号。0v是使转移晶闸管t成为关断状态的电位，-3.3v是使转移晶闸管t从关断状态成为导通状态的电位。
80.点亮信号生成部22生成点亮信号经由限流电阻ri供给至发光部件10的端子。点亮信号是成为“h(0v)”或“l(-3.3v)”的信号。0v是使激光二极管ld成为关断状态的电位，-3.3v是使激光二极管ld从关断状态成为导通状态的电位。另外，限流电阻ri可以设置在发光部件10内。并且，在发光部件10的动作不需要限流电阻ri的情况下，也可以不设置限流电阻ri。
81.电源电位生成部23生成电源电位vgk，并将其供给至发光部件10的vgk端子。基准电位生成部24生成基准电位vsub，并将其供给至发光部件10的vsub端子。作为一例，电源电位vgk为-3.3v。如上所述，作为一例，基准电位vsub是接地电位(gnd)。
82.在图1所示的发光部件10中，4个激光二极管ldij(j＝1～4)分别经由设定晶闸管sij与1个转移晶闸管ti连接。
83.转移晶闸管ti将多个ld/s组中的各ld/s组设定为依次传播点亮状态或非点亮状态。具体而言，通过转移晶闸管ti成为导通状态，将与转移晶闸管ti连接的设定晶闸管sij设定为能够转变为导通状态。由此，多个ld/s组中的各ld/s组的ld/s所具备的设定晶闸管sij在各ld/s组中分别以不同的定时成为导通状态。另外，驱动转移晶闸管ti以传播导通状态。因此，表述为转移晶闸管t。并且，当设定晶闸管sij成为导通状态时，激光二极管ldij发光。因此，由于将激光二极管ld设定为能够发光的状态，因此表述为设定晶闸管s。
84.在此，构成多个ld/s组，ld/s组与每个转移晶闸管t连接，属于ld/s组的激光二极
管ld并行发光。
85.激光二极管ld例如优选以低次单一横模(单模)进行振荡。在单模中，从激光二极管ld的发光点(后述的图2及图3的光出射口47)射出的光(出射光)的强度分布成为单峰性(强度峰值为1个的特性)。另一方面，在以包含高次的多重横模(多模)进行振荡的激光二极管ld中，成为多个峰等，强度分布容易扭曲。并且，在单模中，与多模相比，从发光点射出的光(出射光)的束散角小。因此，在光输出相同的情况下，与多模相比，单模在照射面上的光密度大。另外，束散角是指从激光二极管ld射出的光的半峰全宽(fwhm：full width at half maximum)。
86.并且，发光点的面积越小，激光二极管ld越容易以单一横模(单模)进行振荡。因此，单模的激光二极管ld的光输出小。当为了增大光输出而增大发光点的面积时，如上所述，转变为多模。因此，在第1实施方式中，将多个激光二极管ld作为激光二极管ld组，使激光二极管ld组中包含的多个激光二极管ld并行发光，由此增大光输出。
87.图2是表示发光部件10的平面布局的一例的图。在图2的纸面中，将左右方向设为x方向，将上下方向设为y方向。另外，x方向是与图1的x方向相同的方向。在图2中，发光体102成为排列有分别具有多个ld/s的多个ld/s组的发光元件阵列。
88.发光部件10由能够射出激光束的半导体材料构成。例如，发光部件10由gaas系化合物半导体构成。并且，如后述的剖视图(参考图3)所示，发光部件10由在p型gaas基板80上层叠有多个gaas系化合物半导体层而成的半导体层层叠体构成。并且，发光部件10通过将半导体层层叠体分离为多个岛状而构成。另外，以岛状残留的区域称为岛。将半导体层层叠体蚀刻成岛状以分离元件称为台面蚀刻。在此，利用图2所示的岛301、302、303、304及305对发光部件10的平面布局进行说明。另外，在分别区分岛301及302的情况下，与上述同样地表述为岛301-i或302-i(i≥1)。并且，岛301分为设置有ld/s组的岛301a和设置有转移晶闸管t及耦合二极管d的岛301b。
89.在岛301a-i上设置有激光二极管ldij及设定晶闸管sij，在岛301b-i上设置有转移晶闸管ti及耦合二极管di(在该例子中，j＝1～4)。并且，岛301a-i成为配合激光二极管ld的外形构成为圆柱形状的柱311的排列。柱311是ld/s中射出激光束的部分。
90.并且，属于各ld/s组的各柱311的一部分在对置的部分中在y方向上连续。以下，将各柱311的一部分在y方向上连续的部分表述为“连接部60”。即，多个ld/s分别具备的设定晶闸管s经由连接部60连接。另外，在图2中，将各ld/s记载为ld/sij来进行区分。
91.并且，岛301a-i以在x方向上并列的方式设置。在此，ld/s组在x方向上一维排列。
92.在岛302-i上设置有电源线电阻rgi。岛302-i以在x方向上并列的方式设置。
93.在岛303上设置有启动二极管sd。在岛304上设置有限流电阻r1，在岛305上设置有限流电阻r2。
94.图3是沿图2的a-a线剖切的剖视图。在图3中，左右方向是y方向。
95.在图3中，从左起示出了ld/s13、ld/s12及ld/s11。另外，由于各ld/s的结构相同，因此以ld/s11为例进行说明。
96.如图3所示，ld/s11为如下结构，在作为化合物半导体基板的gaas基板80上，产生激光束的激光二极管ld与控制激光二极管ld的点亮及熄灭的设定晶闸管s经由隧道接合层45耦合。gaas基板80是“基板”的一例，激光二极管ld是“发光部”的一例，设定晶闸管s是“晶
闸管”的一例。
97.激光二极管ld中，n型阴极层41、发光层42及p型阳极层43层叠在gaas基板80上。另外，发光层42是交替地层叠有阱(well)层和势垒(barrier)层的量子阱结构。
98.并且，阳极层43的一部分形成有通过氧化而生成的电流狭窄层43a。该电流狭窄层43a是为了通过使流过ld/s11的电流的电流路狭窄，使流过ld/s11的电流通过中央部分而形成的。具体而言，电流狭窄层43a中，中央部分形成为电流容易流动的电流通过区域α，其周边部形成为电流不易流动的电流阻止区域。
99.通过设置这样的电流狭窄层43a，能够抑制非发光复合所消耗的电力，实现降低消耗电力及增加发光效率。
100.在此，如上所述，电流狭窄层43a通过氧化阳极层43的一部分而形成。另外，有时将氧化阳极层43的一部分而形成电流狭窄层43a称为氧化狭窄。
101.接着，在阳极层43上层叠有隧道接合层45。隧道接合层45由以高浓度添加n型杂质的n
++
层与以高浓度添加p型杂质的p
++
层的接合构成。n
++
层及p
++
层具有例如杂质浓度1
×
10
21
/cm3的高浓度。
102.并且，在隧道接合层45上层叠有设定晶闸管s。设定晶闸管s由阴极层51、p型p栅极层52、n型n栅极层53、阳极层54、低电阻层55依次层叠而成。
103.低电阻层55是以高浓度添加p型杂质的p型半导体层，例如杂质浓度为1
×
10
19
/cm3以上且1
×
10
21
/cm3以下。并且，低电阻层55的电阻比阳极层54低，比p栅极层52及n型n栅极层53高。
104.并且，在低电阻层55上形成有电极49，该电极49供给用于控制设定晶闸管s的导通状态和关断状态的电流。电极49由容易与低电阻层55等p型半导体层形成欧姆接触的金属材料构成。此时，如图3所示，电极49配置在连接各ld/s的连接部60。并且，电极49在图3中沿y方向延伸，在ld/s之间，例如在ld/s11及ld/s12之间共享一个电极49。通过在多个ld/s之间共享电极49，与设置每个ld/s的电极49的情况相比，发光体102所具备的电极49的数量变少。电极49是“与晶闸管相接的电极”及“与设定晶闸管相接的电极”的一例。
105.并且，以覆盖发光部件10整体的方式设置有层间绝缘层91。在层间绝缘层91上，以经由设置在层间绝缘层91上的通孔与电极49连接的方式设置有点亮信号线75。点亮信号线75是“供给电极”的一例。
106.在此，向电极49供给控制设定晶闸管s的导通状态和关断状态的信号。
107.并且，点亮信号线75向激光二极管ld供给发光用电流。更详细而言，点亮信号线75经由设置在层间绝缘层91上的通孔向激光二极管ld的电极49供给电流。并且，点亮信号线75的面积大于电极49的面积。由此，点亮信号线75例如能够流过比流过电极49的电流更大的电流。
108.另外，在层间绝缘层91对激光二极管ld的出射光的透射性差的情况下，也可以代替层间绝缘层91而在光出射口47上设置对激光二极管ld的出射光的透射性优异的光出射层。
109.在图3中的ld/s11的右侧，在除了低电阻层55及阳极层54以外露出的n栅极层53上设置有电极56。电极56经由设置在层间绝缘层91上的通孔与配线78连接。
110.图4是沿图2的b-b线剖切的剖视图。在图4中，左右方向是y方向。
111.转移晶闸管t1中，阴极层41、发光层42、阳极层43、隧道接合层45、阴极层51、p栅极层52、n栅极层53及阳极层54层叠在gaas基板80上。即，与ld/s11不同，转移晶闸管t1未设置有低电阻层55。
112.转移晶闸管t1在阳极层54上设置有电极58，并作为控制转移晶闸管t1的动作的栅极发挥作用。电极58与转移信号线72(参考图2)连接。电极58是“与转移晶闸管相接的电极”的一例。
113.另外，虽然省略了图示，但在图4中的转移晶闸管t1的左侧，在阳极层54上设置有电极57(参考图2)。电极57经由设置在层间绝缘层91上的通孔与配线78(参考图2)连接。通过以这种方式，当转移晶闸管t接通并且栅极gt成为0v时，设定晶闸管s的栅极gs经由配线78成为0v。即，通过依次转移转移晶闸管t的导通状态，所连接的设定晶闸管s转变为导通状态。
114.并且，在构成激光二极管ld的半导体层(阴极层41、发光层42及阳极层43)上设置转移晶闸管t1的部分中，通过配线79(参考图2)使阴极层41、发光层42及阳极层43短路，以使激光二极管ld不工作。
115.如上所述，发光部件10将多个激光二极管ld作为激光二极管ld组，使激光二极管ld组中包含的多个激光二极管ld并行发光。在该情况下，当针对激光二极管ld组中包含的每个激光二极管ld设置从转移部101供给控制激光二极管ld的发光或非发光的信号的配线时，不得不增加激光二极管ld之间的距离，导致发光部件10的面积变大。
116.因此，在发光部件10中，针对每个激光二极管ld设置将激光二极管ld设定为能够发光的状态的设定晶闸管s，并且将设定晶闸管s与激光二极管ld层叠，由此抑制发光部件10的面积增大。而且，将构成设定晶闸管s的半导体层通过连接部60与每个ld/s组连接，由此不需要设置从转移部101供给控制激光二极管ld的发光或非发光的信号的配线。
117.另外，沿图2的a-a线剖切的剖视图中的ld/s的结构并不限于图3所示的结构。例如，ld/s的结构也可以是图5或图6所示的结构。
118.图5是表示沿图2的a-a线剖切的剖视图中的ld/s11的另一结构的第1说明图。在图5中，左右方向是y方向。另外，图5是局部省略了ld/s11的结构的图示的概略图。
119.与图3所示的ld/s11不同，图5所示的ld/s11从ld/s11的中心部去除了设定晶闸管s。即，在ld/s11的中心部，通过蚀刻去除低电阻层55、阳极层54、n栅极层53、p栅极层52、阴极层51及隧道接合层45，露出激光二极管ld的阳极层43。在该情况下，露出的阳极层43的部分成为激光二极管ld的光出射口47。
120.如上所述，ld/s可以设置成保留隧道接合层45、阴极层51、p栅极层52、n栅极层53、阳极层54及低电阻层55的结构，使得以包围激光二极管ld的光出射口47的方式构成设定晶闸管s。
121.图6是表示沿图2的a-a线剖切的剖视图中的ld/s11的另一结构的第2说明图。在图6中，左右方向是y方向。另外，图6是局部省略了ld/s11的结构的图示的概略图。
122.图6所示的ld/s11中，与图3所示的ld/s11同样地，阴极层41、发光层42及阳极层43层叠在gaas基板80上。并且，图6所示的ld/s11中，隧道接合层45层叠在阳极层43上，并且设定晶闸管s层叠在隧道接合层45上，但设定晶闸管s所具备的低电阻层55的结构与图3所示的ld/s11不同。
123.图6所示的低电阻层55由隧道接合层55a及n型层55b构成。
124.隧道接合层55a由以高浓度添加n型杂质的n
++
层与以高浓度添加p型杂质的p
++
层的接合构成。n
++
层及p
++
层具有例如杂质浓度1
×
10
21
/cm3的高浓度。
125.n型层55b例如是杂质浓度1
×
10
19
/cm3的n型半导体层。n型层55b是“n型半导体层”的一例。在该情况下，经由隧道接合层55a与n型层55b耦合的阳极层54成为“晶闸管的其他层”的一例。通过该结构，与不层叠n型层55b和阳极层54的情况相比，ld/s小型化。
126.接着，使用图7至图9，对图4所示的转移晶闸管t1的制造方法进行说明。另外，以下，作为一例，假设ld/s的低电阻层55由图6所示的隧道接合层55a及n型层55b构成。
127.图7所示的转移晶闸管t1是在gaas基板80上层叠有阴极层41、发光层42、阳极层43、隧道接合层45、阴极层51、p栅极层52、n栅极层53、阳极层54、gainp层56、隧道接合层55a及n型层55b的状态。
128.gainp层56是由gainp构成的半导体层。
129.图8所示的转移晶闸管t1示出了通过蚀刻从图7所示的状态去除隧道接合层55a及n型层55b之后的状态。隧道接合层55a及n型层55b的蚀刻例如使用磷酸系作为蚀刻剂。
130.图9所示的转移晶闸管t1示出了通过蚀刻从图8所示的状态去除gainp层56之后的状态。gainp层56的蚀刻例如使用磷酸或盐酸作为蚀刻剂。
131.通过以上工序，在图9所示的转移晶闸管t1中，低电阻层55及gainp层56被去除，最上部成为阳极层54。另外，虽然在图9中省略了图示，但在阳极层54上设置有电极58(参考图4)。由此，在转移晶闸管t1中，阳极层54成为“来自与转移晶闸管相接的电极的电流流过的层”的一例。
132.在此，与设置在发光体102上的设定晶闸管s不同，设置在转移部101的转移晶闸管t需要高电阻，因此在最上部设置有高电阻层。作为一例，阳极层54是杂质浓度为1
×
10
18
/cm3的p型半导体层，具有比低电阻层55高的电阻。即，设定晶闸管s的低电阻层55具有比转移晶闸管t的阳极层54的电阻低的电阻。通过该结构，在第1实施方式中，与转移晶闸管t的阳极层54具有比设定晶闸管s的低电阻层55低的电阻的情况相比，能够使转移晶闸管t的动作稳定。
133.另外，在上述中，作为转移晶闸管t1的制造方法，对去除低电阻层55及gainp层56的情况进行了说明，但并不限于此，也可以不在转移晶闸管t1中预先设置低电阻层55。
134.如上所述，在第1实施方式中，ld/s具备gaas基板80、激光二极管ld及设定晶闸管s。此时，在设定晶闸管s中，在来自电极49的电流流过的位置设置有低电阻层55，该低电阻层55具有不使设定晶闸管s电分离的电阻。在第1实施方式中，作为一例，将具有不使设定晶闸管s电分离的电阻的低电阻层55设为：若是p型半导体层，则杂质浓度为1
×
10
19
/cm3以上且1
×
10
21
/cm3以下，若是n型半导体层，则杂质浓度大于1
×
10
18
/cm3。在将低电阻层55设为p型半导体层的情况下，与将低电阻层55设为n型半导体层的情况相比，低电阻层55的结构变得简单。并且，在将低电阻层55设为n型半导体层的情况下，与将低电阻层55设为p型半导体层的情况相比，低电阻层55的电阻变低。
135.另外，在第1实施方式中，作为来自电极49的电流流过的位置，在设定晶闸管s的最上部设置了低电阻层55，但并不限于此，只要是来自电极49的电流流过的位置，则可以将低电阻层55设置在设定晶闸管s的最上部的下一层等其他层上。
136.在此，当低电阻层55的电阻高于上述基准时，电流不易沿设定晶闸管s的横向流动，设定晶闸管s有可能电分离。并且，若设定晶闸管s电分离，则ld/s的发光有可能产生不均匀及点亮偏差等，因此不优选。
137.然而，在第1实施方式中，由于采用了电阻低于上述基准的低电阻层55，因此在将设定晶闸管s层叠在激光二极管ld上的情况下，能够不使设定晶闸管s电分离。
138.并且，为了不使设定晶闸管s电分离，能够设想在设定晶闸管s的最上部以包围光出射口47的方式设置圆形的电极，但在该情况下，需要在ld/s上设置用于设置该电极的余量(margin)，导致ld/s大型化。与此相对，在第1实施方式中，在设定晶闸管s的最上部未设置包围光出射口47的圆形的电极，因此与设置该电极的情况相比，能够使ld/s小型化。
139.并且，在第1实施方式中，向电极49供给控制设定晶闸管s的导通状态和关断状态的信号。由此，在第1实施方式中，切换设定晶闸管s的导通状态和关断状态。
140.并且，在第1实施方式中，具备点亮信号线75，该点亮信号线75供给用于使激光二极管ld发光的电流。由此，在第1实施方式中，激光二极管ld经由点亮信号线75而发光。
141.(第2实施方式)
142.接着，对于第2实施方式，省略或简化与其他实施方式的重复部分来进行说明。
143.第2实施方式中的光学装置30使用在第1实施方式中说明的发光部件10。
144.图10是说明光学装置30的结构的概略图。并且，将左右方向设为x方向，将上下方向设为y方向。
145.光学装置30具备发光部件10和光学元件(未图示)。发光部件10具备在发光体102上沿x方向一维排列的9个ld/s组(ld/s组#1～#9)及转移部101。另外，省略转移部101的详细记载。并且，光学装置30具备光学元件，该光学元件将发光部件10所具备的多个ld/s组中的各ld/s组射出的光的方向或束散角设定为预先设定的方向或预先设定的束散角。以下，作为一例，假设光学元件为凸透镜(以下，表述为透镜lz)，使光的出射方向向预先设定的方向偏转来进行说明。例如，ld/s组#1配置成使透镜lz的中心相对于激光二极管ld的光出射口47(参考图3)的中心在x方向上错开，以使激光二极管ld射出的光在x方向上偏转。
146.另外，在透镜lz为微透镜等小透镜的情况下，有时偏转角小。在该情况下，可以在具备透镜lz的光学装置30的前表面设置另一个透镜，以增大偏转角。并且，将透镜lz作为凸透镜进行了说明，但也可以是凹透镜，也可以是非球面透镜。
147.并且，在上述中，使光的出射方向偏转，但也可以改变束散角。例如，通过凸透镜，可以使光在照射面上聚焦，也可以使光在照射面上的预先设定的范围内照射并扩展。
148.图11是说明具备光学装置30的光测量装置1的结构的概略图。光测量装置1具备：光学装置30；受光部11，从照射有来自光学装置30的光的测量对象物(对象物)13接收反射光；及处理部12，对与受光部11接收的光有关的信息进行处理，测量从光学装置30到测量对象物13为止的距离或测量对象物13的形状。并且，测量对象物13设为接近光测量装置1。另外，作为一例，测量对象物13是人。并且，图11是从上方观察的图。
149.受光部11是接收由测量对象物13反射的光的器件。受光部11只要是光电二极管即可。光电二极管例如是能够高精确度地测定受光时间的单光子雪崩二极管(spad：single photon avalanche diode)。
150.处理部12构成为具备用于输入输出数据的输入输出部的计算机。并且，处理部12
对与光有关的信息进行处理，计算出到测量对象物13为止的距离或测量对象物13的二维或三维的形状。
151.光测量装置1的处理部12控制光学装置30的发光部件10，从发光部件10射出光。即，光学装置30的发光部件10以脉冲状射出光。于是，处理部12根据发光部件10射出光的时刻与受光部11接收来自测量对象物13的反射光的时刻的时间差，计算出从光学装置30射出光到被测量对象物13反射而到达受光部11为止的光路长度。因此，处理部12测量距光学装置30、受光部11的距离或从作为基准的点(以下，表述为基准点。)到测量对象物13为止的距离。另外，基准点是指设置在距光学装置30及受光部11预先设定的位置的点(point)。
152.图12是说明从光测量装置1射出光的情况的图。在此，假设人14右手握住光测量装置1测量前方有无对象物。
153.例如，来自光学装置30中的发光部件10的ld/s组#1的光朝向假想设定的照射面15的区域＠1。并且，来自ld/s组#2的光朝向区域＠2。如此，从ld/s组#1～#9依次朝向不同的区域＠1～＠9射出光。并且，反射光被受光部11接收。并且，通过处理部12测量从射出光到反射光被受光部11接收为止的时间。于是，可知测量对象物13位于哪个方向。即，光测量装置1成为非接触式传感器。并且，根据到测量对象物13为止的距离，测量出测量对象物13的二维或三维的形状。
154.该方法是基于光的到达时间的测量法，称为时差(tof)法。在该方法中，例如，为了提高测定精确度，优选复数次照射脉冲状的光。并且，对于特定的方向，例如，在图12中，对于正面侧的区域＠2，也可以增多脉冲的数量来提高测量精确度。即，可以使向区域＠2照射光的期间比其他期间长而增加脉冲的次数。
155.光学装置30向预先设定的方向依次射出光。因此，该光学装置30与向多个方向同时射出光的情况相比，分辨率降低，但消耗电力少。并且，在向多个方向同时射出光的情况下，需要使用二维排列有受光元件的受光元件来识别反射光的入射方向。与此相比，在依次改变方向而射出光的光测量装置1中，不需要使用二维排列有受光元件的受光元件，只要使用能够高速地测定所接收的光的强度变化的受光元件即可。因此，光测量装置1的结构变得简单。
156.另外，图10所示的光学装置30中的发光部件10具备9个ld/s组#1～#9。并且，如图12所示，照射3
×
3的9个区域＠1～＠9。因此，在增加区域的数量的情况下，只要变更排列的ld/s组的数量即可。在照射5
×
5的25个区域＠1～＠25的情况下，只要具备25个ld/s组即可。另外，也可以是5
×
4或4
×
5的20个区域。并且，ld/s组以一维排列，但也可以以二维排列。而且，照射的区域也可以不排列成格子状。可以设定透镜lz等光学元件，以设定来自光学装置30中的发光部件10的激光二极管ld的光的出射方向，使其照射到想要测量的位置。
157.以上，第2实施方式中的光学装置30通过沿着排列依次驱动发光部件10中的ld/s组，以面状照射光。即，通过一维操作，使光向二维空间射出。
158.上述本发明的实施方式是以例示及说明为目的而提供的。另外，本发明的实施方式并不全面详尽地包括本发明，并且并不将本发明限定于所公开的方式。很显然，对本发明所属的领域中的技术人员而言，各种变形及变更是自知之明的。本实施方式是为了最容易理解地说明本发明的原理及其应用而选择并说明的。由此，本技术领域中的其他技术人员能够通过对假定为各种实施方式的特定使用最优化的各种变形例来理解本发明。本发明的
范围由以上的权利要求书及其等同物来定义。

技术特征：
1.一种发光元件，其具备：基板；发光部，层叠在所述基板上；及晶闸管，层叠在所述发光部上，设定为通过成为导通状态，使所述发光部发光或增加发光量，在来自与所述晶闸管相接的电极的电流流过的位置设置有低电阻层，所述低电阻层具有不使所述晶闸管电分离的电阻。2.根据权利要求1所述的发光元件，其中，向所述电极供给控制所述晶闸管的导通状态和关断状态的信号。3.根据权利要求1或2所述的发光元件，其具备供给电极，所述供给电极向所述发光部供给发光用电流。4.根据权利要求1至3中任一项所述的发光元件，其中，所述低电阻层是p型半导体层，杂质浓度为1
×
10
19
/cm3以上且1
×
10
21
/cm3以下。5.根据权利要求1至3中任一项所述的发光元件，其中，所述低电阻层具备杂质浓度大于1
×
10
18
/cm3的n型半导体层。6.根据权利要求5所述的发光元件，其中，所述n型半导体层与所述晶闸管的其他层通过隧道接合而层叠。7.一种发光元件阵列，其具备多个权利要求1至6中任一项所述的发光元件，多个所述发光元件分别具备的所述晶闸管经由连接部连接，所述电极配置在所述连接部。8.一种发光元件阵列，其具备多个权利要求1至6中任一项所述的发光元件，在多个所述发光元件之间共享所述电极。9.根据权利要求7或8所述的发光元件阵列，其中，排列有分别具有多个所述发光元件的多个发光元件组，所述多个发光元件组中的各发光元件组的所述发光元件所具备的所述晶闸管在各发光元件组中分别以不同的定时成为导通状态。10.一种发光部件，其具备：基板；多个发光部，层叠在所述基板上；多个设定晶闸管，分别层叠在多个所述发光部上，设定为通过成为导通状态，使多个所述发光部发光或增加发光量；及多个转移晶闸管，分别与多个所述设定晶闸管连接，通过依次转移导通状态，能够使所连接的设定晶闸管转变为导通状态，在来自与所述设定晶闸管相接的电极的电流流过的位置设置有低电阻层，所述低电阻层具有比来自与所述转移晶闸管相接的电极的电流流过的层的电阻低的电阻。11.根据权利要求10所述的发光部件，其中，来自与所述转移晶闸管相接的电极的电流流过的层是具有比所述低电阻层高的电阻的半导体层。12.一种光学装置，其具备：权利要求10或11所述的发光部件；及
光学元件，将所述发光部件所具备的多个发光元件组中的各发光元件组射出的光的方向或束散角设定为预先设定的方向或预先设定的束散角。13.一种光测量装置，其具备：权利要求12所述的光学装置；受光部，从被照射了来自所述光学装置的光的对象物接收反射光；及处理部，对与所述受光部接收的光有关的信息进行处理，测量从所述光学装置到对象物为止的距离或所述对象物的形状。

技术总结
一种发光元件及其阵列、发光部件、光学装置及光测量装置，所述发光元件具备：基板；发光部，层叠在所述基板上；及晶闸管，层叠在所述发光部上，设定为通过成为导通状态，使所述发光部发光或增加发光量，在来自与所述晶闸管相接的电极的电流流过的位置设置有低电阻层，所述低电阻层具有不使所述晶闸管电分离的电阻。低电阻层具有不使所述晶闸管电分离的电阻。低电阻层具有不使所述晶闸管电分离的电阻。


技术研发人员：近藤崇 村田道昭 樋口贵史
受保护的技术使用者：富士胶片商业创新有限公司
技术研发日：2022.11.01
技术公布日：2023/10/11