KR101901173B1 - 자외선 발광 소자 및 그 패키지 - Google Patents

자외선 발광 소자 및 그 패키지 Download PDF

Info

Publication number
KR101901173B1
KR101901173B1 KR1020170022039A KR20170022039A KR101901173B1 KR 101901173 B1 KR101901173 B1 KR 101901173B1 KR 1020170022039 A KR1020170022039 A KR 1020170022039A KR 20170022039 A KR20170022039 A KR 20170022039A KR 101901173 B1 KR101901173 B1 KR 101901173B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electron beam
ultraviolet ray
semiconductor layer
spacer
light emitting
Prior art date
Application number
KR1020170022039A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180095992A (ko
Inventor
이준기
배병규
Original Assignee
전남대학교기술지주회사(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전남대학교기술지주회사(주) filed Critical 전남대학교기술지주회사(주)
Priority to KR1020170022039A priority Critical patent/KR101901173B1/ko
Priority to CN201810141668.6A priority patent/CN108461600A/zh
Publication of KR20180095992A publication Critical patent/KR20180095992A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101901173B1 publication Critical patent/KR101901173B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/04—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H01L33/06—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/12—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a stress relaxation structure, e.g. buffer layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12041—LED

Abstract

자외선 발광 소자 및 패키지가 제공된다. 자외선 발광 소자는 전계의 인가에 의해 전자빔을 방출하는 전자빔 생성부와, 전자빔의 입사에 의해 발생되는 전자-정공의 재결합에 의해 자외선을 발광하는 양자우물을 포함하는 적층구조의 자외선 발생부를 포함한다. 자외선 발생부는 양극인 반도체층을 포함하고, 반도체층의 측면 부위가 콘택 영역으로 이용된다. 패키지의 하우징에 구비되는 리드부와 콘택 영역은 유테틱 본딩으로 연결되거나, 자외선 발생부와 전자빔 생성부 사이의 스페이서의 상면을 노출시키고, 그 부위의 유테틱 금속을 이용할 수 있다.

Description

자외선 발광 소자 및 그 패키지{ULTRA VIOLET LUMINOUS ELEMENT AND PACKAGE}
본 발명은 발광 소자 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자외선 발광 소자 및 그 패키지에 관한 것이다.
대표적인 발광 소자로는 발광 다이오드를 들 수 있다. 발광 다이오드는 여기된 전자와 정공이 재결합하면서 발광 동작이 수행되는 반도체 장치이다. 이러한 발광 다이오드는 일반적으로 장벽층과 우물층이 번갈아 형성된 다중의 양자우물 구조를 가진다. 기존의 일반적인 다이오드는 양자우물 구조의 상부와 하부에 각각 p형과 n형의 반도체층이 배치되어 p형 반도체층에서는 정공이 공급되고 n형 반도체층에서는 전자가 공급된다.
한편, 자외선 발광 다이오드는 200 내지 400nm의 파장의 자외선을 방출하는 발광 소자로서 자외선의 살균 효과를 이용하는 다양한 용도에 이용되고 있다. 그러나, 자외선과 같이 형성되는 광의 파장이 짧아질수록 p형 반도체층의 형성에 어려움이 있다. 즉, MOCVD 공정 등을 통하여 도판트가 포함된 p형 반도체층을 형성하더라도 정공의 농도가 충분하지 못하면 내부양자효율이 저감된다. 이를테면, p형 반도체층으로는 AlN, AlGaN, AlGaInN 등이 이용되나, p형 반도체층에서는 도판트의 활성화가 원활히 진행되지 못하며, p형 반도체층의 낮은 전도도로 인해 양자 효율이 떨어지는 문제가 있다.
한국특허출원 10-2015-0045269
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 감안한 것으로서, 전자빔을 이용하는 자외선 발광 소자를 제공한다.
본 발명은 또한 제조 과정이 단순화된 자외선 발광 소자를 제공한다.
또한 본 발명은 상술한 개선된 자외선 발광 소자를 포함하는 패키지를 제공한다.
본 발명은 자외선 발광 소자를 제공하며, 이는: 전계의 인가에 의해 전자빔을 방출하는 전자빔 생성부; 및 상기 전자빔의 입사에 의해 발생되는 전자-정공의 재결합에 의해 자외선을 발광하는 양자우물을 포함하는 적층구조의 자외선 발생부;를 포함하고, 상기 자외선 발생부는 전기 접속을 위한 콘택 영역이 상기 적층구조의 측면에 배치된다.
상기 전자빔 생성부는: 하부기판; 상기 하부기판 상에 형성된 금속층; 및 상기 금속층 상에 형성된 복수개의 탄소나노튜브;를 포함할 수 있다.
상기 자외선 발생부는: 상부기판; 상기 상부기판의 하면에 형성된 양극을 위한 반도체층; 및 상기 반도체층의 하면에 형성되고 다중의 양자우물을 포함하는 발광층;을 포함할 수 있다.
상기 콘택 영역은 상기 반도체층의 노출된 측면 부위를 포함하는 것일 수 있다.
상기 반도체층은 n-형 AlxGa1-xN일 수 있다.
상기 상부기판과 상기 반도체층 사이에 배치된 버퍼층을 더 포함할 수 있다.
상기 전자빔 생성부와 상기 자외선 발생부 사이에는 스페이서가 배치될 수 있다.
상기 자외선 발생부는 상기 스페이서의 상면의 일부를 노출하도록 배치되고, 상기 스페이서의 노출된 상면 부위에는 전도막이 형성될 수 있다.
적어도 상기 자외선 발생부의 저면과 상기 스페이서의 상면은 유테틱 본딩을 통해 결합될 수 있다.
상기 자외선 발생부는 상기 스페이서의 상면을 부분적으로 노출하도록 배치되어, 상기 유테틱 본딩에 이용된 상기 스페이서의 상면 상의 유테틱 금속이 노출될 수 있다.
상기 반도체층의 측면과 상기 유테틱 금속을 전기적으로 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 유테틱 금속에 와이어 본딩이 이루어질 수 있다.
상기 상부기판 상면에는 다수개의 반구형 돌출부가 형성될 수 있다.
본 발명은 자외선 발광 소자 패키지를 제공하며, 이는: 칩이 안착되는 안착홈을 가지는 하우징; 상기 하우징에 설치된 리드부; 및 전계의 인가에 의해 전자빔을 방출하는 전자빔 생성부와, 상기 전자빔의 입사에 의해 발생되는 전자-정공의 재결합에 의해 자외선을 발광하는 양자우물을 포함하는 적층구조의 자외선 발생부를 포함하며, 상기 안착홈에 안착된, 자외선 발광 소자;를 포함하고, 음극 콘택은 상기 안착홈과 접하는 상기 전자빔 생성부의 저면을 통해 이루어지고, 양극 콘택은 상기 하우징에 설치된 리드부가 상기 자외선 발생부와 연결되어 이루어진다.
상기 자외선 발생부는 양극인 반도체층을 포함하고, 상기 양극 콘택은 상기 리드부와 상기 반도체층의 측면 부위가 연결되어 구현되는 것일 수 있다.
상기 리드부와 상기 반도체층의 측면 부위가 유테틱 결합방식을 통해 연결될 수 있다.
상기 자외선 발광 소자는 상기 전자빔 생성부와 상기 자외선 발생부 사이에 배치되는 스페이서를 포함하고, 적어도 상기 자외선 발광 소자의 저면과 상기 스페이서의 상면은 유테틱 본딩을 통해 결합되는 것일 수 있다. 이 경우, 상기 자외선 발광 소자는 상기 스페이서의 상면의 유테틱 금속을 부분적으로 노출하도록 배치되고, 상기 유테틱 금속은 연결부를 통해 상기 반도체층과 전기적으로 연결되며, 상기 리드부는 상기 유테틱 금속에 연결될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전자빔을 이용하여 효율이 개선된 자외선 발광 소자 및 그 패키지가 제공된다. 이러한 자외선 발광 소자는 자외선 발생부의 측면을 이용하여 양극 콘택을 구현함으로써 다이오드 및 그 패키지의 제조 과정이 단순화될 수 있을 뿐만 아니라 확대된 상면 발광 영역을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 자외선 발광 소자의 실시예 1을 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 실시예 1에 따른 자외선 발광 소자의 양극 콘택을 설명하기 위해 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 실시예 1에 따른 자외선 발광 소자를 포함하는 패키지를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 5와 도 6은 본 발명의 자외선 발광 소자의 실시예 2를 도시한 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 자외선 발광 소자 및 그 패키지를 제공한다. 새로운 자외선 발광 소자는 전자빔의 입사에 의해 발생하는 전자-정공 재결합을 이용한다. 또한 본 발명의 자외선 발광 소자는, 메사 구조 등을 채용하지 않고, 구조의 측면을 이용하여 양극 콘택을 구현한다. 이러한 구성은 발광 소자의 제조 과정을 단순하게 할 뿐만 아니라, 패키지 제조 시 유테틱 본딩 등을 이용하여 리드부와 자외선 발생부의 측면을 연결하여 양극 콘택을 구현할 수 있다. 본 발명의 자외선 발광 소자의 다른 예는 전자빔 생성부와 자외선 발생부 사이에 배치되는 스페이서를 이용하여 양극 콘택을 구현할 수 있는 구성을 제공한다. 이러한 본 발명의 발광 소자는 실질적으로 확대된 상면 영역을 확보하게 되어 광선 방향을 고려한 패키지 디자인 구성에서 선택의 폭을 넓혀줄 수 있다.
<자외선 발광 소자>
도 1은 본 발명의 자외선 발광 소자의 실시예 1을 도시한 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시한 실시예 1에 따른 자외선 발광 소자의 양극 콘택을 설명하기 위해 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예 1의 자외선 발광 소자(1)는 전자빔 생성부(11)와 자외선 발생부(12)를 포함한다. 전자빔 생성부(11)는 전계가 인가되면 전자빔을 방출한다. 자외선 발생부(12)는 전자빔 생성부(11)로부터 방출된 전자빔이 입사될 때 자외선을 발광한다. 본 발명에 채용되는 자외선 발생부(12)는 다중 양자우물구조층을 포함하며, 전자빔이 입사될 때 전자-정공의 재결합이 발생하여 자외선을 발광하게 된다.
전자빔 생성부(11)와 자외선 발생부(12)는 스페이서(13)를 통해 이격되고, 이격된 사이 공간은 진공 상태가 유지된다.
전자빔 생성부(11)는 하부기판(111)과, 하부기판(111) 상에 형성된 금속층(113)과, 금속층(113)에 배열 형성된 복수개의 탄소나노튜브(115)를 포함한다.
음극인 하부기판(111)은 예를 들어 n+형 실리콘 기판일 수 있으며, 고농도의 P, As, Sb 등이 도핑된 것일 수 있다.
하부기판(111) 상에 형성된 금속층(113)은 자외선 발생부(12)로부터 발생된 광을 반사한다. 금속층(113)은 하부기판(111)과 탄소나노튜브(115) 사이에 배치되기 때문에 높은 전도도를 가질 필요가 있으며, 예를 들어 Al, Cr, Zr, Rh 등이 적용될 수 있다. 따라서 패키지 구조에서 음극 콘택은 하부기판(111)을 통해서 이루어질 수 있고, 이는 패키지의 하우징의 안착홈의 바닥면에 마련된 도선 상에 안착시키는 방식 등으로 간단하게 구현될 수 있다.
탄소나노튜브(115)는 복수개가 배열 형성되며, 바람직하기로는 각각이 기립된 형태로 배열될 수 있다. 탄소나노튜브(115)는 전계가 인가되면 전자빔을 위쪽의 자외선 발생부(12)로 방출하게 된다.
본 발명에서는 음극선 발광(cathodeluminescence; CL) 동작을 이용하여 생성된 전자빔을 발광층에 충돌시킴으로써 자외선을 발생한다. p형 반도체층과 n형 반도체층 사이에 다중양자우물 구조를 개입시키는 기존의 자외선 발광 소자의 구조는 p형 반도체층이 가지는 기술적 제약으로 인해 매우 낮은 광효율을 가진다. 이는 p형 반도체층에서 도판트가 억셉터로 충분히 작용하지 못하는 현상에 기인하며 p형 반도체층에서의 낮은 전도도에 기인한다. 본 발명에서는 전자빔 생성부(11)를 이용하여 전자빔을 자외선 발생부(12)의 발광층(127)에 충돌시킴으로써 전자-정공 재결합을 생성하며, 양극으로서는 p형 반도체가 아닌 n형 반도체층을 적용한다.
자외선 발생부(12)는 예를 들어 다중 양자우물을 포함하는 적층구조이다. 이러한 자외선 발생부(12)는 발광층(124)에 전자빔이 입사되면 전자-정공의 재결합이 발생하면서 자외선을 발광하게 된다.
이러한 자외선 발생부(12)는 상부기판(121)과, 버퍼층(123)과, 반도체층(125)과, 발광층(127)을 포함할 수 있다.
상부기판(121)은 예를 들어 사파이어(Al2O3)로 형성될 수 있으며, 상면에 유사 반구형의 돌출부(1211)를 다수개 포함할 수 있다. 다수개의 반구형 돌출부(1211)는 발광층(127)에서 발생된 자외선의 광탈출을 돕기 위한 것으로서, 대략 직경이 130mm 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
버퍼층(123)은 예를 들어 AlN, AlxGa1-xN 등이 적용될 수 있다. 버퍼층(123)은 상부기판(121)과 반도체층(125) 사이의 격자정수 차이에 따른 결정의 부정합을 억제하기 위해 구비된다.
반도체층(125)은 양극 역할을 하는 층으로서 바람직하기로는 n형 반도체가 적용된다. 반도체층(125)은 예를 들어 실리콘이 도핑된 n-형 AlxGa1-xN이 적용될 수 있다.
발광층(127)은 다중 양자우물을 포함하며, 예를 들어 다수의 우물층(1271)과 다수의 장벽층(1273)이 교대로 적층된 다중 양자우물 구조일 수 있다(도면에서는 우물층(1271)과 장벽층(1273)이 하나씩만 도시되었으나 교번적으로 다수회 반복 적층된 구조일 수 있다). 우물층(1271)은 예를 들어 AlxGa1-xN, Al1-x-yGaxInyN 등이 적용될 수 있다. 장벽층(1273)은 AlxGa1-xN, Al1-x-yGaxInyN 등이 적용될 수 있다. 장벽층(1273)이 우물층 보다 더 큰 값의 밴드갭을 가지도록 하는 것이 바람직하다.
전자빔 생성부(11)와 자외선 발생부(12)는 스페이서(13)를 개재하여 결합된다. 스페이서(13)는 탄소나노튜브(115)를 둘러싸면서 전자빔 생성부(11)와 자외선 발생부(12) 사이 공간을 진공이 되도록 결합한다. 결합 방식은 예를 들어 유테틱 본딩이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예 1에 따른 자외선 발광 소자는 적층 구조인 자외선 발생부(12)의 어느 일측면을 통해 양극 콘택이 이루어진다. 도 2에 도시한 바와 같이, 적층 구조의 측면, 보다 구체적으로는 반도체층(125)의 노출된 측면과 외부 리드부(23, lead unit)를 예를 들어 유테틱 본딩을 이용하여 연결함으로써 양극 콘택을 구현한다. 이에 대해서는 아래의 패키지 구조에 대한 설명에서 보다 구체적으로 설명된다.
이러한 본 발명의 측면 콘택의 구성은 상면의 실질적인 발광 영역의 확대를 가져오는 효과가 있을 뿐만 아니라, 양극 콘택을 위한 메사 구조의 형성 과정들이 생략될 수 있다.
도 5와 도 6은 본 발명의 자외선 발광 소자의 실시예 2를 도시한 도면이다. 도 5와 6에서도 도 1 내지 4와 동일하거나 유사한 요소에 대하여는 동일한 도면 부호를 부여한다.
실시예 2에 따른 자외선 발광 소자는 실시예 1과 동일한 구성을 가지지만, 양극 콘택을 위한 구성이 아래와 같이 다르다. 이를테면, 실시예 2의 자외선 발광 소자는 스페이서(13) 위에 놓여지는 자외선 발생부(12)를 약간 어긋나게 배치하여 스페이서(13)의 상면의 일부를 노출시킨 구성이다. 스페이서(13)는 유테틱 본딩을 이용하여 상면이 자외선 발생부(12)의 저면과 본딩될 수 있다. 유테틱 본딩을 이용할 경우, 서로 접촉되는 면에 유테틱 금속(133)을 배치하고 가열하여 공정 합금을 생성하여 결합한다. 이때 위에서 설명한 바와 같이 스페이서(13) 상면에 놓여지는 자외선 발생부(12)를 어긋나게 배치하여 스페이서 상면(13)의 유테틱 금속(133)을 노출시킬 수 있다.
반도체층(125)의 측면과 유테틱 금속과는 연결부(333)를 통해 연결될 수 있다. 연결부(333)는 예를 들어 실버페이스트와 같은 금속을 도포하는 것으로 구현될 수 있다.
유테틱 금속(133)과 외부 리드부는 예를 들어 와이어를 이용하여 전기적으로 연결할 수 있다.
실시예 2의 경우에도 메사 구조 형성을 위한 식각 공정 등이 적용되지 않아도 된다. 상술한 바와 같이 자외선 발생부(12)와 스페이서(13)를 약간 어긋나게 배치하는 방식으로 구현하거나 스페이서(13)를 자외선 발생부(12)보다 큰 것을 이용함으로써 스페이서(13)의 상면이 노출될 수 있는 구조로도 구현될 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 자외선 발광 소자(1)는 외부에서 인가되는 전원에 의해 전자빔 생성부(11)와 자외선 발생부(12) 사이에 전압이 인가되면, 전자빔 생성부(11)의 탄소나노튜브(115)에서 전자빔이 방출되고, 방출된 전자빔은 자외선 발생부(12)로 입사된다. 입사된 전자빔은 발광층(127)과 충돌하고, 충돌에 의해 발광층(127)에서는 전자-정공 쌍이 형성된다. 형성된 전자-정공 쌍의 전자는 우물층의 전도대로 여기되고, 정공은 우물층의 가전자대로 여기된다. 전도대로 여기된 전자와 가전자대로 여기된 정공은 장벽층(1273)에 의해 구속되고, 구속된 전자와 정공은 재결합되어 발광이 이루어진다.
<패키지>
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자외선 발광 소자 패키지에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 자외선 발광 소자 패키지에서 양극 콘택을 설명하기 위해 도시한 단면도이다. 도 2에서는 이해와 설명의 편의를 위해 하우징은 생략되었다. 도 3은 본 발명의 자외선 발광 소자 패키지를 도시한 도면이다. 도 4는 도 3의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예 1에 따른 자외선 발광 소자 패키지는 상술한 개선된 본 발명의 자외선 발광 소자(1)와 하우징(2)을 포함한다.
하우징(2)은 자외선 발광 소자(1)가 안착되는 안착홈(21)을 제공한다. 이러한 안착홈(21)의 바닥면에 발광 소자(1)가 안착된다. 안착홈(21)의 바닥면에는 음극 콘택을 위한 도선(211)이 배치될 수 있고, 발광 소자(1)가 안착되면서 도선(211)과 하부기판(111)이 접속되어 음극 콘택이 이루어질 수 있다. 음극 콘택은 소자(1)를 안착홈(21)의 바닥면에 부착하면서 이루어지는 것으로서, 솔더링을 이용하거나 전도성 에폭시를 이용하여 구현될 수 있다.
하우징(2)에는 리드부(23)가 구비된다. 이러한 리드부(23)는 안착홈(21)에 안착된 발광 소자(1)의 측면과 접속할 수 있는 위치에 배치된다. 도시한 예에서와 같이, 안착홈(21)의 바닥면에 형성되거나 안착홈(21)의 측면에 형성되어 발광 소자(1)의 측면, 보다 정확하게는 자외선 발생부(12)의 반도체층(125)의 측면과 접속할 수 있는 형태로 배치된다. 리드부(23)는 예를 들어 구리, 은도금된, 구리, 철, 알루미늄 등이 사용될 수 있다.
리드부(23)와 자외선 발생부(12)의 양극 콘택은 유테틱 본딩(utectic bonding)을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 유테틱 본딩은 중간 물질로서 AuSn, AgIn 등을 이용할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 리드부(23)와 자외선 발생부(12)의 측면을 유테틱 본딩의 중간 물질을 이용하여 본딩할 수 있다. 이 경우, 도시한 바와 같이 자외선 발생부(12)의 측면과 리드부(23) 각각에 중간 물질을 본딩층(231, 233)으로 형성한 후 본딩층을 서로 접촉시킨 상태에서 열을 가하여 공정합금을 형성함으로써 전기적으로 연결한다.
이와 같은 양극 콘택은 실질적으로 반도체층(125)과 리드부(23)를 연결하는 것이지만, 도시한 바와 같이 반도체층(125)을 포함하는 자외선 발생부(12)의 측면 부위에 본딩층(233)을 형성하는 것도 무방하다.
이상의 본 발명의 자외선 발광 소자 패키지는 자외선 발생부(12)의 측면에서 리드부(23)와의 양극 콘택이 이루어지기 때문에, 상대적으로 더 넓은 상면 영역을 확보할 수 있다.
도 5와 6에 도시된 실시예 2에 따른 자외선 발광 소자를 포함하는 패키지는 하우징(2)의 리드부(23)와 스페이서(13) 상면의 유테틱 금속(133)을 와이어(331)로 연결하는 방식을 채용할 수 있다.
이 경우, 상술한 바와 같이 스페이서(13)를 개재하여 전자빔 생성부(11)와 자외선 발생부(12)를 유테틱 본딩으로 결합한다. 이때는 전자빔 생성부(11)와 자외선 발생부(12) 사이에 진공이 유지되도록 결합하며, 결합시에 자외선 발생부(12)가 스페이서(13)와 어긋나도록 배치하여 스페이서(13) 상면의 유테틱 금속(133)이 노출되도록 한다. 반도체층(125)의 측면과 유테틱 금속(133)은 실버페이스트와 같은 연결부(333)를 이용하여 전기적으로 연결한다.
이후, 자외선 발광 소자(1)를 하우징(2)의 안착홈(21)에 접착한 후, 스페이서(13) 상면에 노출된 유테틱 금속(133)과 외부 리드부(23)를 와이어로 연결한다.
이러한 실시예 2의 자외선 발광 소자를 포함하는 패키지 구조 역시 자외선 발생부(12)의 상면 영역을 최대한 확보할 수 있는 구성이 제공된다.
이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
1: 자외선 발광 소자 2: 하우징
11: 전자빔 생성부 12: 자외선 발생부
13: 스페이서 21: 안착홈
23: 리드부 111: 하부기판
113: 금속층 115: 탄소나노튜브
121: 상부기판 123: 버퍼층
125: 반도체층 127: 발광층
133: 유테틱 금속 331: 와이어
333: 연결부 1211: 반구형 돌출부
1271: 우물층 1273: 장벽층

Claims (17)

  1. 자외선 발광 소자로서:
    전계의 인가에 의해 전자빔을 방출하는 전자빔 생성부; 및
    상기 전자빔의 입사에 의해 발생되는 전자-정공의 재결합에 의해 자외선을 발광하는 양자우물을 포함하는 적층구조의 자외선 발생부;
    상기 전자빔 생성부와 상기 자외선 발생부 사이에 배치되는 스페이서;를 포함하고,
    상기 자외선 발생부는 전기 접속을 위한 콘택 영역이 상기 적층구조의 측면에 배치되고,
    상기 자외선 발생부는 상기 스페이서의 상면의 일부를 노출하도록 배치되며, 상기 스페이서의 노출된 상면 부위에는 전도막이 형성된 것인, 자외선 발광 소자.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 전자빔 생성부는:
    하부기판;
    상기 하부기판 상에 형성된 금속층; 및
    상기 금속층 상에 형성된 복수개의 탄소나노튜브;를 포함하는 것인, 자외선 발광 소자.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 자외선 발생부는:
    상부기판;
    상기 상부기판의 하면에 형성된 양극을 위한 반도체층; 및
    상기 반도체층의 하면에 형성되고 다중의 양자우물을 포함하는 발광층;을 포함하는, 자외선 발광 소자.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 콘택 영역은 상기 반도체층의 노출된 측면 부위를 포함하는 것인, 자외선 발광 소자.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 반도체층은 n-형 AlxGa1-xN인 것인, 자외선 발광 소자.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 상부기판과 상기 반도체층 사이에 배치된 버퍼층을 더 포함하는, 자외선 발광 소자.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    적어도 상기 자외선 발생부의 저면과 상기 스페이서의 상면은 유테틱 본딩을 통해 결합되는 것인, 자외선 발광 소자.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 자외선 발생부는 상기 스페이서의 상면을 부분적으로 노출하도록 배치되어,
    상기 유테틱 본딩에 이용된 상기 스페이서의 상면 상의 유테틱 금속이 노출된 것인, 자외선 발광 소자.
  11. 청구항 3에 있어서,
    상기 반도체층의 측면과 상기 전도막을 전기적으로 연결하는 연결부를 포함하고,
    상기 전도막에 와이어 본딩이 이루어지는 것인, 자외선 발광 소자.
  12. 청구항 3에 있어서,
    상기 상부기판 상면에는 다수개의 반구형 돌출부가 형성된 것인, 자외선 발광 소자.
  13. 자외선 발광 소자 패키지로서:
    칩이 안착되는 안착홈을 가지는 하우징;
    상기 하우징에 설치된 리드부; 및
    전계의 인가에 의해 전자빔을 방출하는 전자빔 생성부와, 상기 전자빔의 입사에 의해 발생되는 전자-정공의 재결합에 의해 자외선을 발광하는 양자우물을 포함하는 적층구조의 자외선 발생부와, 상기 전자빔 생성부와 상기 자외선 발생부 사이에 배치되는 스페이서를 포함하며, 상기 안착홈에 안착된, 자외선 발광 소자;를 포함하고,
    상기 자외선 발광 소자의 저면과 상기 스페이서의 상면은 유테틱 본딩을 통해 결합되되 상기 자외선 발광 소자가 상기 스페이서의 상면의 유테틱 금속을 부분적으로 노출하도록 배치되고,
    음극 콘택은 상기 안착홈과 접하는 상기 전자빔 생성부의 저면을 통해 이루어지고,
    상기 자외선 발생부는 양극인 반도체층을 포함하고, 양극 콘택은 상기 유테틱 금속이 연결부를 통해 상기 반도체층과 전기적으로 연결되며, 상기 리드부가 상기 유테틱 금속에 연결되어 이루어지는 것인, 자외선 발광 소자 패키지.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
KR1020170022039A 2017-02-20 2017-02-20 자외선 발광 소자 및 그 패키지 KR101901173B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170022039A KR101901173B1 (ko) 2017-02-20 2017-02-20 자외선 발광 소자 및 그 패키지
CN201810141668.6A CN108461600A (zh) 2017-02-20 2018-02-11 紫外线发光器件及其封装

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170022039A KR101901173B1 (ko) 2017-02-20 2017-02-20 자외선 발광 소자 및 그 패키지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180095992A KR20180095992A (ko) 2018-08-29
KR101901173B1 true KR101901173B1 (ko) 2018-09-21

Family

ID=63216410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170022039A KR101901173B1 (ko) 2017-02-20 2017-02-20 자외선 발광 소자 및 그 패키지

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101901173B1 (ko)
CN (1) CN108461600A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100279737B1 (ko) * 1997-12-19 2001-02-01 정선종 전계방출소자와 광소자로 구성된 단파장 광전소자 및 그의 제작방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4815860B2 (ja) * 2004-11-11 2011-11-16 ソニー株式会社 発光素子及びその製造方法
WO2011024615A1 (ja) * 2009-08-31 2011-03-03 国立大学法人京都大学 紫外線照射装置
CN103400919B (zh) * 2013-06-26 2017-05-10 电子科技大学 一种场电子激励下的紫外光源结构及其制备方法
KR101596427B1 (ko) 2013-10-18 2016-02-22 한병삼 실시간 전기 요금 표시 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100279737B1 (ko) * 1997-12-19 2001-02-01 정선종 전계방출소자와 광소자로 구성된 단파장 광전소자 및 그의 제작방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN108461600A (zh) 2018-08-28
KR20180095992A (ko) 2018-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10297719B2 (en) Micro-light emitting diode (micro-LED) device
KR101945140B1 (ko) 질화물 반도체 자외선 발광 소자 및 질화물 반도체 자외선 발광 장치
TWI282182B (en) Thin-film LED with an electric current expansion structure
US9219197B1 (en) Micro-light-emitting diode
JP6074317B2 (ja) 半導体発光装置および光源ユニット
US10304998B2 (en) Light emitting diode chip and light emitting device having the same
KR100999726B1 (ko) 발광소자 및 그 제조방법
EP2922102A1 (en) Semiconductor light emitting element
JP2008514030A (ja) 高出力小面積ｉｉｉ族窒化物ｌｅｄ
JPH10294491A (ja) 半導体発光素子およびその製造方法ならびに発光装置
US20130015465A1 (en) Nitride semiconductor light-emitting device
JPWO2013150715A1 (ja) 半導体レーザ装置およびその製造方法
US10134806B2 (en) Semiconductor light emitting device
JP5543514B2 (ja) 半導体発光素子及びその製造方法
JP2014529200A (ja) 発光ダイオードパッケージ
JP5405039B2 (ja) 電流狭窄型発光素子およびその製造方法
US10700240B2 (en) Light emitting device
KR101901173B1 (ko) 자외선 발광 소자 및 그 패키지
KR20110132160A (ko) 반도체 발광 소자 및 그 제조방법
JP2017055045A (ja) 半導体発光装置
KR101805301B1 (ko) 광추출효율 향상을 위한 p-형 오믹 접합 전극 패턴을 구비한 자외선 발광 다이오드 소자
KR100644053B1 (ko) 태양전지 및 그의 제조 방법
KR101090178B1 (ko) 반도체 발광소자
JP2016167512A (ja) 半導体発光素子
JP2021523578A (ja) 発光ダイオードチップ及びその製作方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant