KR101775183B1 - 광전자 반도체 부품 - Google Patents

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오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하
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Abstract

광전자 반도체 부품(1)의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 부품은 상부면(20)을 가진 캐리어(2)를 포함한다. 캐리어 상부면(20) 상에는 적어도 하나의 광전자 반도체 칩(3)이 배치된다. 반도체 칩(3)은 전자기 복사선을 발생시키기 위한 적어도 하나의 액티브 층을 가진 반도체 층 시퀀스(32) 및 복사선 투과성 기판(34)을 포함한다. 또한, 반도체 부품(1)은 반사 포팅 물질(4)을 포함하고, 상기 포팅 물질은 캐리어 상부면(20)으로부터 나와, 반도체 칩(3)을 측방향에서 적어도 기판(34)의 1/2 높이까지 완전히 둘러싼다.

Description

광전자 반도체 부품{OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR COMPONENT}
본 발명은 광전자 반도체 부품에 관한 것이다.
간행물 US 6,900,511 B2에는 광전자 부품 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.
본 발명의 과제는 높은 방출 효율을 가진 광전자 반도체 부품을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제 1항의 특징들을 포함하는 광전자 반도체 부품에 의해 달성된다.
광전자 반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 상기 반도체 부품은 상부면을 가진 캐리어를 포함한다. 캐리어는 예컨대 회로 기판, 특히 인쇄 회로 기판 및/또는 금속 코어 기판이다. 또한, 캐리어는 바람직하게 스트립 도체를 가진 세라믹 또는 스트립 도체를 가진, 패시베이트된 반도체 재료, 예컨대 실리콘 또는 게르마늄이다. 또한, 캐리어는 소위 QFN(Quad-Flat-No-Leads-Package)으로서 구현될 수 있다.
반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 상기 반도체 부품은 하나 또는다수의 광전자 반도체 칩을 포함하고, 상기 반도체 칩은 캐리어 상부면에 배치된다. 반도체 칩은 반도체 층 시퀀스를 포함하고, 상기 반도체 층 시퀀스는 전자기 복사선을 발생시키기 위한 적어도 하나의 액티브 층을 포함한다. 또한, 적어도 하나의 반도체 칩은 바람직하게는 투명한 복사선 투과성 기판을 포함한다. 기판은 반도체 층 시퀀스용 성장 기판일 수 있다. 상기 성장 기판은 반도체 층 시퀀스를 등지고, 반도체 칩의 기판이 반도체 층 시퀀스를 지지하는, 추후에 배치되는 기판일 수 있으며, 이 기판은 상기 성장 기판과는 다르다. 반도체 층 시퀀스 및/또는 바람직하게는 투명한 기판은 적어도 부분적으로 복사선 투과성 패시베이션 층에 의해 특히 직접 둘러싸일 수 있다.
반도체 칩의 반도체 층 시퀀스는 바람직하게 Ⅲ-Ⅴ-화합물 반도체 재료에 기초한다. 반도체 재료는 예컨대 AlnIn1 - nGamN와 같은 질화물 반도체 재료 또는 AlnIn1-nGamP와 같은 인화물 반도체 재료이고, 각각 0 ≤ n ≤1, 0 ≤ m ≤ 1 및 n + m ≤ 1이다. 반도체 층 시퀀스는 도펀트 및 추가 성분을 포함할 수 있다. 반도체 층 시퀀스의 결정 격자의 주요 성분, 즉 Al, Ga, In, N 또는 P가 부분적으로 적은 양의 다른 물질로 대체되고 및/또는 보완될 수 있음에도, 편의상 상기 성분이 제시된다. 액티브 층은 특히 pn-접합 및/또는 적어도 하나의 양자샘 구조를 포함한다.
반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 상기 반도체 부품은 반사 포팅(potting) 물질을 포함한다. 반사라는 표현은 포팅 물질이 가시 스펙트럼 범위의 복사선에 대해 특히 80% 보다 큰 또는 90% 보다 큰, 바람직하게는 94% 보다 큰 반사율을 갖는 것을 의미한다. 포팅 물질은 바람직하게는 확산 반사한다. 포팅 물질은 관찰자에게 바람직하게는 백색으로 보인다.
광전자 반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 반사 포팅 물질은 반도체 칩을 측방향으로 완전히 둘러싼다. 특히, 포팅 물질은 적어도 부분적으로 반도체 칩과 직접 접촉한다.
반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 포팅 물질은 캐리어 상부면으로부터 멀어지는 방향으로, 적어도 반도체 칩의 기판의 적어도 1/2 높이까지 이른다. 특히 반도체 칩의 측면 경계면은 적어도 기판의 1/2 높이까지 반사 포팅 물질에 의해 커버된다. 달리 표현하면, 반도체 칩은 적어도 기판의 1/2 높이까지 반사 포팅 물질 내로 매립된다.
반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 광전자 반도체 칩은 소위 볼륨 에미터(volume emitter)이다. 즉, 반사 포팅 물질과 같은 추가의 조치가 없으면, 반도체 칩의 작동 중에 발생되는 복사선 부분이 복사선 투과성 기판을 통해 반도체 칩을 벗어난다. 반도체 칩의 작동 중에 발생되는 복사선 부분은 예컨대 반도체 칩으로부터 분리된 총 복사선의 20%를 초과하거나 40%를 초과한다. 포팅 물질과 같은 추가의 조치가 없으면, 반도체 칩의 작동 중에 복사선이 반도체 층 시퀀스에 뿐만 아니라 상당 부분이 기판에도 방출된다.
광전자 반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 반도체 부품은 상부면을 가진 캐리어를 포함한다. 캐리어 상부면에는 적어도 하나의 광전자 반도체 칩이 배치된다. 반도체 칩은 전자기 복사선을 발생시키기 위한 적어도 하나의 액티브 층을 가진 반도체 층 시퀀스 및 복사선 투과성 기판을 포함한다. 또한, 반도체 부품은 반사 포팅 물질을 포함하고, 상기 반사 포팅 물질은 캐리어 상부면으로부터 나와, 반도체 칩을 측방향으로 적어도 기판의 1/2 높이까지 둘러싼다.
사파이어 또는 탄화 실리콘과 같은 기판의 재료는 그 결정 격자 및 그 높은 열 전도성으로 인해, 재료 상에 복사선을 발생시키기 위한 반도체 층 시퀀스를 마련하기에 특히 적합하다. 그러나, 상기 재료들은 복사선 투과성이다. 따라서, 반도체 칩의 작동 중에 발생된 복사선이 전체 반도체 칩에 걸쳐, 특히 기판에 걸쳐 분배된다. 따라서, 작동 중에 발생된 복사선은 기판의 경계면을 통해 반도체 칩으로부터 방출된다. 기판으로부터 방출된 복사선은 비교적 배향되지 않으며 예컨대 캐리어에서 흡수될 수 있다. 기판을 주로 둘러싸는 반사 포팅 물질에 의해, 기판을 통해 방출되는 복사선이 기판으로 다시 반사될 수 있다. 이로 인해, 반도체 부품의 방출 효율이 증가될 수 있다.
반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 반도체 칩은 발광 다이오드이고, 상기 발광 다이오드는 바람직하게 근 자외선 또는 근 적외선 스펙트럼 범위의 복사선 및/또는 청색 또는 백색 광과 같은 가시광선을 방출한다. 반도체 층 시퀀스의 두께는 예컨대 최대 12 ㎛ 또는 최대 8 ㎛ 이다. 복사선 투과성 기판의 두께는 예컨대 40 ㎛ 이상 500 ㎛ 이하이고, 특히 50 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하이다.
반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 복사선 투과성 기판은 캐리어와 반도체 층 시퀀스 사이에 배치된다. 반도체 층 시퀀스는 캐리어를 등지는 기판의 측면에 배치된다. 반도체 칩의 복사선 메인 면은 기판 및 캐리어를 등지는 반도체 층 시퀀스 또는 반도체 칩의 경계면에 의해 형성된다.
반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 포팅 물질은 캐리어 상부면으로부터 나와, 적어도 캐리어를 등지는 반도체 칩의 복사선 메인 면까지 및/또는 적어도 캐리어를 등지는 기판의 메인 면까지 이른다. 달리 표현하면, 반도체 칩의 측면 경계면은 반사 포팅 물질에 의해 바람직하게는 완전히 커버된다.
반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 반도체 부품은 변환 수단을 포함한다. 이 변환 수단은 작동 중에 반도체 칩 내에 발생된 복사선을 부분적으로 또는 완전히 다른 파장의 복사선으로 변환시키도록 설계된다. 변환 수단은 방출 방향으로 반도체 칩 후방에 배치된다. 예컨대, 변환 수단은 복사선 메인 면을 부분적으로 또는 완전히 적어도 간접적으로, 캐리어로부터 멀어지는 방향으로 그리고 캐리어 상부면에 대해 수직으로 커버한다. 변환 수단은 반도체 칩의 복사선 메인 면과 직접 접촉할 수 있다.
반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 변환 수단은 층으로서 형성된다. 이는 변환 수단의 측면 길이가 변환 수단의 두께를 초과하는 것을 의미한다. 예컨대, 변환 수단의 두께는 10 ㎛ 이상 150 ㎛ 이하, 특히 15 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하이다.
반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 변환 수단이 측방향으로, 즉 캐리어 상부면에 대해 평행한 방향으로, 부분적으로 또는 완전히 포팅 물질과 직접 접촉한다. 포팅 물질과 변환 수단은 측방향으로 서로 직접 인접할 수 있다.
반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 포팅 물질과 변환 수단은 캐리어 상부면으로부터 멀어지는 방향으로 서로 동일한 높이로 종단된다. 달리 표현하면, 캐리어를 등지는 포팅 물질 및 변환 수단의 상부면은, 포팅 물질과 변환 수단이 측방향으로 가장 가까이 있거나 및/또는 접촉하는 영역에서, 캐리어 상부면에 대해 동일한 간격을 갖는다.
반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 포팅 물질은 부분적으로 또는 완전히 복사선 메인 면에 걸쳐 연장된다. 복사선 메인 면은 캐리어 상부면으로부터 멀어지는 방향으로 포팅 물질에 의해 커버된다. 캐리어 상부면 위의 포팅 물질의 두께는 바람직하게 최대 50 ㎛ 또는 최대 20 ㎛이다. 포팅 물질이 복사선 메인 면과 직접 접촉하는 것이 가능하다. 그러나, 바람직하게는 복사선 메인 면 위의 포팅 물질과 복사선 메인 면 자체 사이에 변환 수단이 배치된다. 이 경우, 포팅 물질은 반도체 칩 및 변환 수단을 커버한다.
반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 반도체 칩 및 포팅 물질은 캐리어 상부면에 대해 수직인 방향으로, 변환 수단에 의해 주로 또는 완전히 커버된다. "주로"라는 표현은 커버율이 75%를 넘거나 또는 90%를 넘는 것을 의미할 수 있다. 특히, 반도체 칩 및 포팅 물질은 적어도 하나의 전기 접속 장치와 함께 변환 수단에 의해 완전히 커버된다. 전기 접속 장치는 예컨대 변환 수단을 관통하는 본딩 와이어에 의해 형성된다.
반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 적어도 하나의 전기 접속 장치에 의해 캐리어, 특히 캐리어 상부면 또는 캐리어 상부면 상에 있는 전기 접속 영역과 반도체 칩의 복사선 메인 면 사이의 전기 접속이 이루어진다. 캐리어를 복사선 메인 면과 접속하는 접속 장치는 적어도 부분적으로 반사 포팅 물질 내로, 특히 캐리어를 등지는 포팅 물질의 상부면까지 매립된다. 포팅 물질은 측방향으로 접속 장치를 직접적인 형상 끼워맞춤 방식으로 완전히 둘러싼다.
반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 포팅 물질은 반도체 칩을 측방향으로 직접적인 형상 끼워맞춤 방식으로 완전히 둘러싼다. 포팅 물질은 반도체 칩 상에 포팅될 수 있다.
반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 하나의 또는 다수의 전기 접속 장치는 부분적으로 캐리어를 등지는 포팅 물질 및/또는 변환 수단의 상부면에 예컨대 스퍼터링 또는 기상 증착에 의해 직접 제공된다. 접속 장치는 적어도 하나의 전기 전도성 층을 포함한다. 접속 장치의 전기 전도성 층은 바람직하게는 포팅 물질에 의한 관통 접속을 통해 및/또는 변환 수단을 통해 캐리어 및/또는 반도체 칩과 연결된다.
반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 반도체 칩의 작동 중에 발생되는 복사선 부분은 측방향으로 반도체 칩의 기판을 벗어나고, 포팅 물질 내로 침투한다. 침투 깊이는 예컨대 적어도 10 ㎛ 또는 적어도 30 ㎛ 이다. 바람직하게는 침투 깊이는 최대 300 ㎛ 또는 최대 100 ㎛ 이다. 침투 깊이는 예컨대 캐리어 상부면에 대해 평행하게, 포팅 물질 내로 침투한 복사선의 강도가 1/e2 로 떨어지는 깊이이다.
반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 포팅 물질은 포팅 물질 내로 침투하는 복사선 부분을 적어도 부분적으로 확산시켜 기판으로 다시 반사시키도록 형성된다. 부분 복사선은 기판 및/또는 반도체 층 시퀀스를 벗어나서 포팅 물질 내로 침투하고, 상기 포팅 물질에 의해 반사된 다음, 다시 반도체 칩으로 도달하고 바람직하게는 후속해서 복사선 메인 면에서 반도체 칩으로부터 분리된다.
광전자 반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 특히 측방향으로 반도체 칩 근처에 있는, 캐리어 상부면 상의 전기 접속 영역들은 반도체 칩의 작동 중에 발생되는 복사선에 대해 흡수성 재료를 포함한다. 접속 영역들은 포팅 물질에 의해, 반도체 칩에 발생된 복사선에 대해 차폐된다. 예컨대, 접속 영역은 금을 포함할 수 있고, 반도체 칩은 청색 스펙트럼 범위의 복사선을 방출한다.
반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 복사선 메인 면 및/또는 변환 수단의 상부면은 부분적으로 또는 완전히 접착 방지층으로 커버된다. 접착 방지층은 반도체 부품의 제조 동안 포팅 물질에 의한 변환 수단의 상부면 및/또는 복사선 메인 면의 습윤을 방지하도록 설계된다. 접착 방지층은 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌과 같은 불소화된 폴리머를 포함한다.
반도체 부품의 적어도 하나의 실시예에 따라, 포팅 물질은 반도체 부품의 작동 중에 발생된 복사선의 방출 각을 줄이도록 형성된다. 이는 포팅 물질이 반도체 칩에 발생된 복사선 부분을 줄이거나 또는 방지함으로써 가능해지고, 상기 복사선 부분은 반도체 칩을 측방향으로 벗어난다. 대안으로서 또는 추가로, 포팅 물질의 상부면이 포물면 또는 쌍곡면 리플렉터로서 형성되는 것이 가능하다.
이하에서, 여기에 설명된 광전자 반도체 부품의 실시예가 도면을 참고로 상세히 설명된다. 동일한 도면 부호는 도면들 내의 동일한 소자를 나타낸다. 물론, 척도에 맞지 않으며, 오히려 개별 소자들이 더 나은 이해를 위해 과도한 크기로 도시될 수 있다.
본 발명에 의해, 높은 방출 효율을 가진 광전자 반도체 부품이 제공된다.
도 1, 도 3 내지 도 11 및 도 13은 여기에 설명된 광전자 반도체 부품의 실시예들의 개략도.
도 2는 여기에 설명된 반도체 부품의 실시예들을 위한 광전자 반도체 칩의 개략적인 측면도.
도 12는 포팅 물질 없는 반도체 부품의 개략도.
도 14 및 도 15는 여기에 설명된 반도체 부품의 실시예들의 방출 특성을 나타낸 개략적인 다이어그램.
도 1에는 광전자 반도체 부품(1)의 실시예가 개략적인 단면도로 도시된다. 반도체 부품(1)은 공동부(25)를 구비한 캐리어(2)를 포함한다. 캐리어(2)의 스트립 도체들은 도면에 도시되지 않는다. 공동부(25)의 바닥면은 캐리어 상부면(20)을 형성한다. 캐리어 상부면(20) 상에 광전자 반도체 칩(3)이 배치된다. 반도체 칩(3)은 반도체 칩(3)의 작동 중에 전자기 복사선을 발생시키기 위한 액티브 층을 가진 반도체 층 시퀀스(32)를 포함한다. 또한, 반도체 칩(3)은 복사선 투과성 기판(34)을 포함하고, 상기 기판(34) 상에 반도체 층 시퀀스(32)가 배치된다. 도면에서, 반도체 층 시퀀스(32) 및 복사선 투과성 기판(34)은 각각 파선에 의해 개략적으로 분리된다. 반도체 칩(3)은 유닛으로서 취급될 수 있으며 특히 유닛으로서 캐리어 상부면(20)에 조립된 단일의, 컴팩트한, 모놀리식 소자이다.
반도체 칩(3)은 도 1에서 본딩 와이어로 형성된 전기 접속 장치(5)를 통해 접촉된다. 접속 장치(5)는 캐리어 상부면(20) 상의 전기 접속 영역(7a)을 반도체 칩(3)의 복사선 메인 면(30) 상의 전기 접속 영역(7b)과 접속한다.
측방향으로, 캐리어 상부면(20)에 대해 평행하게, 반도체 칩(3)은 복사선 메인 면(30)까지, 상기 캐리어 상부면(20)으로부터 나와, 직접 반사 포팅 물질(4)에 의해 둘러싸인다. 반도체 칩(3)의 차단 상태에서, 포팅 물질(4)은 관찰자에게 백색으로 보인다. 캐리어 상부면(20)으로부터 멀어지는 방향으로, 포팅 물질(4)은 복사선 메인 면(30)과 동일한 높이로 종단된다. 반도체 칩(3)의 습윤 효과로 인한 그리고 공동부(25)의 측면 경계벽으로 인한 적은 두께 변동을 제외하고, 포팅 물질(4)은 일정한 높이를 갖는다. 달리 표현하면, 캐리어 상부면(20)을 등지는 포팅 상부면(40)은 캐리어 상부면(20)에 대해 실질적으로 평행하게 배향된다. 캐리어 상부면(20)과 포팅 상부면(40) 사이에서 접속 장치(5)는 측방향으로 포팅 물질(4)에 의해 직접적인 형상 끼워맞춤 방식으로 완전히 둘러싸인다.
변환 수단 상부면(60)을 가진 변환 수단(6)이 포팅 상부면(40) 상에 실질적으로 일정한 층 두께로 배치된다. 변환 수단 상부면(60)은 포팅 상부면(40)에 대해 거의 일정한 간격을 두고 연장한다. 접속 장치(5)는 부분적으로만 변환 수단(6) 내로 매립된다. 접속 장치(5)는 변환 수단 상부면(60)을 지나 캐리어 상부면(20)으로부터 멀어지는 방향으로 돌출한다. 전체 복사선 메인 면(30)은 접속 장치(5)와 함께, 변환 수단(6)에 의해 완전히 커버된다. 변환 수단(6)은 공동부(25)를 부분적으로만 채우므로, 캐리어(2)를 등지는 변환 수단 상부면(60)의 측면에서 공동부(25) 내에 자유 공간이 남는다.
반사 포팅 물질(4)은 모든 다른 실시예에서와 같이 바람직하게는 반사 작용 입자로 채워진 폴리머이다. 입자들에 대한 매트릭스를 형성하는 포팅 물질(4)의 폴리머는 예컨대 실리콘, 에폭시드 또는 실리콘-에폭시드-하이브리드 재료이다. 반사 입자들은 예컨대 산화 알루미늄 또는 산화 티탄과 같은 산화 금속으로 또는 불화 칼슘과 같은 불화 금속으로 또는 산화 실리콘으로 제조되거나 또는 이들로 이루어진다. 입자의 평균 직경, 예컨대 Q0 중의 중앙 직경 d50 은 바람직하게 0.3 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하이다. 전체 포팅 물질(4)에서 입자의 중량 비율은 바람직하게 5% 이상 50%이하, 특히 10% 이상 30% 이하이다. 입자는 입자의 바람직한 백색으로 인해 및/또는 매트릭스 재료와의 그 굴절률 차이로 인해 반사 작용을 한다.
도 2는 반도체 부품(1)용 반도체 칩(3)의 개략적인 측면도를 도시한다. 반도체 부품(1)의 모든 실시예에서, 도 2a 내지 도 2e에 도시된 반도체 칩들(3)이 유사하게 사용될 수 있다.
도 2a 에 따른 반도체 칩(3)은 반도체 층 시퀀스(32)의 복사선 메인 면(30) 상에 2개의 전기 접속 영역(7b)을 포함한다. 반도체 칩(3)의 측면 경계면들은 복사선 메인 면(30)에 대해 실질적으로 수직으로 배향된다. 기판(34)은 예컨대 사파이어 기판이다.
도 2b에 따라, 기판(34)은 줄어든 직경을 가진 베이스 영역, 및 확대된 직경을 가진 헤드 영역을 포함한다. 헤드 영역에 반도체 층 시퀀스(32)가 배치된다. 전기 접속은 반도체 칩(3)의 서로 마주 놓인 메인 면 상의 접속 영역(7b)을 통해 이루어진다.
도 2c에 따른 반도체 칩에서, 접속 영역(7)은 반도체 층 시퀀스(32)의 복사선 메인 면(30) 상에 배치된다. 복사선 메인 면으로부터 멀어지는 방향으로 반도체 칩(3)의 폭이 줄어든다. 예컨대, 반도체 칩(3)은 절두 피라미드형으로 형성된다.
도 2d에 따른 반도체 칩(3)에서, 접속 영역들(7b)은 도 2c에서와는 달리, 반도체 칩(3)의 서로 마주 놓인 메인 면에 배치된다. 도 2b 내지 도 2d에 따른 반도체 칩(3)의 기판들(34)은 특히 탄화실리콘 기판이다.
도 2e에서 반도체 칩(3)은 반도체 층 시퀀스(32) 상에 2개보다 많은 접속 영역들(7b)을 포함한다. 도 2e에 따른 반도체 칩(3)은 반도체 층 시퀀스(32)가 도 2e에 도시되지 않은 캐리어(2) 및 기판(34) 사이에 배치되게 캐리어(2) 상에 조립되도록 설계된다. 복사선 메인 면(30)은 반도체 층 시퀀스(32)를 등지는 기판(34)의 메인 면에 의해 형성된다.
도 3에 따른 실시예에서, 반사 포팅 물질(4)은 도 1과는 달리 공동부(25)의 측면 경계벽에 대해 습윤 작용을 한다. 이로 인해, 포팅 물질(4)에 의해 공동부(25) 내부에 포물면 리플렉터가 구현된다. 변환 수단(6)의 층 두께는 전체 포팅 물질(4)을 지나 대략 일정하다.
도 4에 따른 반도체 부품(1)의 실시예에서, 전기 접속 장치(5)는 포팅 물질(4)과 함께 변환 수단(6) 내로 완전히 매립된다. 접속 장치(5)는 변환 수단(6)을 지나 돌출하지 않는다. 도 1 및 도 3에서와 같이, 포팅 물질(4) 및 반도체 칩(3)은 캐리어 상부면(20)으로부터 멀어지는 방향으로 변환 수단(6)에 의해 완전히 또는 접속 장치(5)와 함께 변환 수단(6)에 의해 완전히 커버된다. 선택적으로, 변환 수단(6)은 추가 포팅(8)에 의해 특히 완전히 커버되고, 추가 포팅은 공동부(25)를 지나 돌출하지 않는다. 추가 포팅(8)은 모든 다른 실시예에서와 같이 투명할 수 있거나 또는 필터 수단 및/또는 디퓨저를 포함할 수 있다.
도 5에 따른 반도체 부품(1)의 실시예에서, 추가 포팅은 렌즈로서 형성된다. 변환 수단(6)은 플레이트로서 형성되고 복사선 메인 면(30)에 의해 제한된다. 도 5에 도시된 바와 달리, 변환 수단(6)은 접속 장치(5)용 리세스 또는 개구를 가질 수 있다.
캐리어 상부면(20) 상의 전기 접속 영역들(7)은 반사 포팅 물질(4)에 의해, 작동 중에 반도체 칩(3) 내에 발생되고 반도체 칩(3)으로부터 분리된 복사선에 대해 차폐된다. 이로 인해, 접속 영역들(7)은 반도체 칩(3) 내에 발생된 복사선에 대해 흡수 작용을 하는 재료를 포함할 수 있다. 예컨대, 접속 영역(7)은 내식성 금 또는 금 합금을 포함한다.
선택적으로, 모든 다른 실시예에서와 같이, 반도체 칩(3)과 캐리어 상부면(20) 사이에 거울(10)이 배치되는 것이 가능하다. 예컨대, 거울(10)은 은과 같은 반사 금속을 포함하거나 반사 금속으로 이루어질 수 있다. 대안으로서 또는 추가로, 거울(10)은 적어도 부분적으로 전반사로 반사할 수 있다.
도 6에는 캐리어(2)가 공동부를 포함하지 않고, 평행 평면판으로서 형성되는 반도체 부품(1)의 실시예가 도시된다. 변환 수단(6)은 플레이트로서 형성되고 복사선 메인 면(30) 상에 배치된다. 접속 영역(7)은 변환 수단(6)에 의해 커버되지 않는다. 포팅 물질(4)은 캐리어 상부면(20)으로부터 멀어지는 방향으로 변환 수단(6)과 동일한 높이로 종단된다. 측방향으로, 변환 수단(6) 및 포팅 물질(7)은 완전히 직접 접촉한다. 접속 영역들(7)은 포팅 물질(4)에 의해 완전히 커버된다. 도 6에 도시된 바와 달리, 접속 장치(5)는 캐리어 상부면(20)으로부터 멀어지는 방향으로 포팅 물질(4)을 지나 돌출하지 않으며 포팅 물질(4) 내로 완전히 매립되는 것이 가능하다.
도 7에 따른 실시예에서, 접속 장치(5)는 코팅에 의해 반도체 칩(3)에 직접 형성된다. 변환 수단(6)을 통한 접속 장치(5)와 반도체 칩(3) 사이의 관통 접속은 도 7에 도시되지 않는다. 전기 단락을 피하기 위해, 반도체 칩(3)은 바람직하게는 적어도 측면 경계면에 전기 절연 층을 포함한다.
캐리어(2)로부터 멀어지는 방향으로, 도 6 및 도 7에 따라 반도체 칩(3) 및 변환 수단(6) 및 포팅 물질(4) 다음에 추가 포팅(8)이 따른다. 추가 포팅(8)은 렌즈로서 형성된 영역을 포함하고, 상기 영역은 추가 포팅(8)의 일부에 걸쳐(도 6 참고), 또는 도 7에서와 같이 전체 추가 포팅(8)에 걸쳐 연장된다.
도 8a에는 반도체 부품(1)의 다른 실시예의 단면도가 그리고 도 8b에는 평면도가 도시된다. 측방향으로 접속 장치(5)와 반도체 칩(3) 사이에 포팅 물질(4)의 부분들이 배치된다. 측방향으로 반도체 칩(3)과 접속 장치(5) 사이의 절연은 포팅 물질(4)에 의해 이루어진다. 접속 장치(5)는 직접 포팅 물질(4) 및 변환 수단(6) 상에 배치되고 관통 접속을 통해 반도체 칩(3) 및 캐리어(2)와 전기 접속된다.
도 9에 따른 실시예에서, 포팅 물질(4)은 반도체 층 시퀀스(32) 까지 이르지 않는다. 변환 수단(6)은 체적 포팅으로서 형성되고 바람직하게는 100 ㎛ 이상 500㎛ 이하의 두께를 갖는다. 도 9에 도시된 것과는 달리, 변환 수단(6)이 공동부(25)를 지나 돌출할 수 있다.
도 10에 따른 실시예에서, 변환 수단(6)은 캐리어(2)의 공동부(25)를 완전히 채우고, 캐리어 상부면(20)으로부터 멀어지는 방향으로 캐리어(2)와 동일한 높이로 종단된다.
도 11에 따라 변환 수단(6)은 층으로서 직접 또는 플레이트로서 간접적으로, 도시되지 않은 결합제에 의해 접착되어, 복사선 메인 면(30) 상에 배치된다. 반도체 칩(3)뿐만 아니라 변환 수단(6)도 캐리어(2)로부터 멀어지는 방향으로 포팅 물질(4)에 의해 완전히 커버된다. 달리 표현하면, 반도체 칩(3) 및 변환 수단(6)은 캐리어(2) 및 포팅 물질(4)에 의해 완전히 둘러싸인다. 변환 수단(6) 위의 포팅 물질(4)의 층 두께가 바람직하게는 작고 예컨대 최대 50 ㎛ 이므로, 반도체 칩(3)으로부터 나온 복사선 및 변환 수단(6)으로부터 나온 변환된 복사선이 복사선 메인 면(30) 위의 영역에서 포팅 물질(4)을 통해 반도체 부품(1)을 벗어날 수 있다.
도 12a 및 도 12b에는 포팅 물질 없는 부품이 도시된다. 모든 실시예에서와 같이, 반도체 부품(1)은 정전 방전으로부터의 보호를 위한 보호 다이오드(9)를 포함할 수 있다. 도 13에 따른 실시예에서, 포팅 물질(4)을 가진 도 12a 및 도 12b의 반도체 부품(1)이 도시된다. 포팅 물질(4)에 의해 접속 장치(5)는 불완전하게만 커버되고, 보호 다이오드는 포팅 물질(4) 내에 매립된다. 마찬가지로 반도체 칩(3) 및 변환 수단(6)은 포팅 물질(4)에 의해 커버되지 않는다. 포팅 물질(4)은 반도체 칩(3)부터 공동부의 경계벽까지 이른다.
도 14에는 도 12에 따른 부품(곡선 A) 및 도 13에 따른 반도체 부품(1)(곡선 B)의 방출 각에 대한 방출 강도(I)가 도시된다. 반사 포팅(4)에 의해 반도체 부품(1)은 포팅 물질 없는 동일 부품보다 더 좁은 방출 각 범위를 갖는다.
도 15에는 CIE-표준 색도도의 색 좌표 cx 에 대한 임의의 단위의 광속 Φ이 도시된다. 곡선 A는 포팅 물질 없는 부품에 상응하고, 곡선 B는 포팅 물질(4)을 가진 반도체 부품에 상응한다. 광속 Φ은 곡선 B에서 곡선 A에 비해 수 퍼센트 포인트만큼 증가한다. 즉, 포팅 물질(4)에 의해 반도체 부품(1)의 효율이 상승할 수 있다.
여기에 설명된 본 발명은 실시예에 기초한 설명에 의해 제한되지 않는다. 오히려, 본 발명은 모든 새로운 특징 및 모든 특징 조합을 포함하고, 이는 특히 상기 특징 또는 상기 조합 자체가 청구범위 또는 실시예에 명시되지 않더라도 모든 특징 조합을 청구범위에 포함한다. 이 특허 출원은 독일 특허 출원 DE 102010027253.1 의 우선권을 주장하고, 그 공개 내용이 여기에 포함된다.
1 반도체 부품
2 캐리어
3 반도체 칩
4 포팅 물질
5 접속 장치
6 변환 수단
7 접속 영역
20 캐리어 상부면
30 복사선 메인 면
32 반도체 층 시퀀스
34 기판
60 상부면

Claims (17)

  1. 광전자 반도체 부품(1)으로서,
    - 캐리어 상부면(20)을 가진 캐리어(2);
    - 전자기 복사선을 발생시키기 위한 적어도 하나의 액티브 층을 가진 반도체 층 시퀀스(32), 및 복사선 투과성 기판(34)을 포함하며 상기 캐리어 상부면(20)에 배치된 적어도 하나의 광전자 반도체 칩(3);
    - 상기 반도체 칩(3)에 의해 방출된 복사선을 다른 파장의 복사선으로 적어도 부분적으로 변환시키기 위해 상기 캐리어(2)를 등지는 상기 반도체 칩(3)의 복사선 메인 면(30)에 있는 변환 수단(6); 및
    - 반사 포팅 물질(4)을 포함하고,
    상기 포팅 물질(4)은 상기 반도체 칩(3)을 측방향에서 완전히 둘러싸며, 캐리어 상부면(30)으로부터 멀어지는 방향으로 상기 반도체 칩(3)보다 돌출하고,
    - 상기 포팅 물질(4)과 상기 복사선 메인 면(30) 사이에 상기 변환 수단(6)이 배치되어, 평면도에서 볼 때, 상기 포팅 물질(4)은 반도체 칩 및 상기 변환 수단(6)을 완전히 커버하고,
    - 상기 포팅 물질(4)은 측방향으로 상기 반도체 칩(3)과 상기 변환 수단(6)을 직접적인 형상 끼워맞춤 방식으로 완전히 둘러싸고,
    - 상기 변환 수단(6) 위의 상기 포팅 물질(4)의 층 두께는 최대 50 ㎛이고,
    - 상기 포팅 물질(4)은 상기 복사선 부분을 적어도 부분적으로 확산시켜 상기 기판(34)으로 다시 반사시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광전자 반도체 부품.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기판(34)은 상기 캐리어(2)와 상기 반도체 층 시퀀스(32) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 광전자 반도체 부품.
  3. 제 1항에 있어서,
    본딩 와이어 형태의 전기 접속 장치(5)를 더 포함하고,
    상기 반도체 칩(3)은 상기 전기 접속 장치(5)를 통해 전기 접촉되는 것을 특징으로 하는 광전자 반도체 부품.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 포팅 물질(4)은 측방향으로 상기 접속 장치(5)를 직접적인 형상 끼워맞춤 방식으로 완전히 둘러싸고, 상기 접속 장치(5)는 상기 포팅 물질(4) 내로 완전히 매립되는 것을 특징으로 하는 광전자 반도체 부품.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포팅 물질(4)과 상기 캐리어(2)는 측방향으로 서로 동일한 높이로 종단되고, 상기 캐리어 상부면(20)은 편평하게 형성되는 것을 특징으로 하는 광전자 반도체 부품.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포팅 물질(4)은 관찰자에게 백색으로 보이는 것을 특징으로 하는 광전자 반도체 부품.
  7. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 전기 접속 장치(5)에 의해 상기 캐리어(2)와 상기 복사선 메인 면(30) 사이의 전기 접속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전자 반도체 부품.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 포팅 물질(4)은 상기 반도체 칩(3) 및 상기 전기 접속 장치(5)를 측방향으로 표면 전체를 직접적인 형상 끼워맞춤 방식으로 둘러쌈으로써, 상기 반도체 칩(3)의 측면 경계면은 상기 포팅 물질(4)에 의해 완전히 전체적으로 커버되는 것을 특징으로 하는 광전자 반도체 부품.
  9. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 상부면(20)을 등지는 포팅 상부면(40)은 상기 캐리어 상부면(20)에 대해 평행하게 배향되는 것을 특징으로 하는 광전자 반도체 부품.
  10. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    작동 중에 상기 반도체 칩(3)에 발생된 복사선 부분이 측방향으로 상기 기판(34)을 벗어나고 상기 포팅 물질(4) 내로 최대 300 ㎛ 침투하는 것을 특징으로 하는 광전자 반도체 부품.
  11. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 상부면(20)에 대한 전기 접속 영역(7)이 측방향으로 상기 반도체 칩(3) 근처에서 상기 반도체 칩(3)의 작동 동안 발생된 복사선에 대한 흡수성 재료를 포함하고,
    상기 전기 접속 영역(7)은 상기 포팅 물질(4)에 의해 상기 복사선에 대해 차폐되는 것을 특징으로 하는 광전자 반도체 부품.
  12. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복사선 메인 면(30)으로부터 멀어지는 방향으로 상기 반도체 칩(3)의 폭이 줄어들고, 상기 반도체 칩(3)은 절두 피라미드형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광전자 반도체 부품.
  13. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포팅 물질(4)은 상기 반도체 칩(3)의 작동 중에 발생되는 복사선의 방출 각을 줄이도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광전자 반도체 부품.
  14. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포팅 물질(4)은 복사선 투과성 매트릭스 재료이고, 상기 매트릭스 재료 내에 매립된 반사 입자들을 포함하고,
    상기 매트릭스 재료는 실리콘 또는 에폭시드 또는 이들 양자 모두를 포함하고, 상기 입자들은 적어도 하나의 산화 금속을 포함하거나 또는 적어도 하나의 산화 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전자 반도체 부품.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 반사 입자들은 산화 알루미늄, 산화 티탄 또는 불화 칼슘으로 이루어지고,
    상기 반사 입자의 평균 직경은 0.3 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하이고,
    전체 포팅 물질(4)에서 반사 입자의 중량 비율은 10% 이상 30% 이하인 것을 특징으로 하는 광전자 반도체 부품.
  16. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복사선 투과성 기판(34)은 상기 반도체 층 시퀀스(32)용 성장 기판인 것을 특징으로 하는 광전자 반도체 부품.
  17. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    전기 접속 장치(5)를 더 포함하고, 상기 전기 접속 장치를 통해 상기 반도체 칩(3)이 전기 접촉되고,
    상기 접속 장치(5)는 포팅 물질(4) 상에 직접 제공되고, 관통 접속을 통해 상기 반도체 칩(3) 및 상기 캐리어(2)와 전기 접속되는 것을 특징으로 하는 광전자 반도체 부품.
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