KR101997806B1 - 반도체 발광소자 및 이의 제조방법 - Google Patents

반도체 발광소자 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101997806B1
KR101997806B1 KR1020180023040A KR20180023040A KR101997806B1 KR 101997806 B1 KR101997806 B1 KR 101997806B1 KR 1020180023040 A KR1020180023040 A KR 1020180023040A KR 20180023040 A KR20180023040 A KR 20180023040A KR 101997806 B1 KR101997806 B1 KR 101997806B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
light emitting
emitting device
semiconductor light
reflective layer
Prior art date
Application number
KR1020180023040A
Other languages
English (en)
Inventor
한정우
김경민
Original Assignee
주식회사 세미콘라이트
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 주식회사 세미콘라이트 filed Critical 주식회사 세미콘라이트
Priority to KR1020180023040A priority Critical patent/KR101997806B1/ko
Priority to US16/285,446 priority patent/US20190267525A1/en
Priority to CN201910140688.6A priority patent/CN110197867A/zh
Priority to CN201910140687.1A priority patent/CN110197864B/zh
Priority to US16/285,471 priority patent/US20190267526A1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101997806B1 publication Critical patent/KR101997806B1/ko
Priority to US17/870,475 priority patent/US11824148B2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers 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 having potential barriers 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
    • H01L33/483—Containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers 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 having potential barriers 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
    • H01L33/10—Semiconductor devices having potential barriers 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 light reflecting structure, e.g. semiconductor Bragg reflector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers 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 electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers 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 electrodes with a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers 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 having potential barriers 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
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/54—Encapsulations having a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers 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 having potential barriers 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

본 개시는 반도체 발광소자에 있어서, 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 활성층을 포함하는 복수의 반도체층과, 복수의 반도체층에 전기적으로 연결된 전극을 구비하는 반도체 발광소자 칩; 반도체 발광소자 칩을 감싸도록 형성되는 봉지재; 그리고, 베이스, 반사층, 방지층 및 반도체 발광소자 칩의 전극과 전기적으로 연결되는 도전층을 구비하는 외부 기판;으로서, 방지층 상면이 봉지재 하면과 접하는 외부 기판;을 포함하는 반도체 발광소자 및 이의 제조 방법에 대한 것이다.

Description

반도체 발광소자 및 이의 제조방법 {SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 반도체 발광소자 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 특히 광 추출 효율을 향상시킨 반도체 발광소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
도 1은 종래의 반도체 발광소자 칩의 일 예를 보여주는 도면이다.
반도체 발광소자 칩은 성장기판(610; 예: 사파이어 기판), 성장기판(610) 위에, 버퍼층(620), 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(630; 예: n형 GaN층), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(640; 예; INGaN/(In)GaN MQWs), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(650; 예: p형 GaN층)이 순차로 증착되어 있으며, 그 위에 전류 확산을 위한 투광성 전도막(660)과, 본딩 패드로 역할하는 전극(670)이 형성되어 있고, 식각되어 노출된 제1 반도체층(630) 위에 본딩 패드로 역할하는 전극(680: 예: Cr/Ni/Au 적층 금속 패드)이 형성되어 있다. 도 1과 같은 형태의 반도체 발광소자를 특히 레터럴 칩(Lateral Chip)이라고 한다. 여기서, 성장기판(610) 측이 외부와 전기적으로 연결될 때 장착면이 된다. 본 명세서에서 반도체 발광소자 칩 또는 반도체 발광소자가 전기적으로 연결되는 외부는 PCB(Printed Circuit Board), 서브마운트, TFT(Thin Film Transistor) 등을 의미한다.
도 2는 미국 등록특허공보 제7,262,436호에 제시된 반도체 발광소자 칩의 다른 예를 보여주는 도면이다. 설명의 편의를 위해 도면기호를 변경하였다.
반도체 발광소자 칩은 성장기판(610), 성장기판(610) 위에, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(630), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(640), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(650)이 순차로 증착되어 있으며, 그 위에 성장기판(610) 측으로 빛을 반사시키기 위한 3층으로 된 전극막(690, 691, 692)이 형성되어 있다. 제1 전극막(690)은 Ag 반사막, 제2 전극막(691)은 Ni 확산 방지막, 제3 전극막(692)은 Au 본딩층일 수 있다. 식각되어 노출된 제1 반도체층(630) 위에 본딩 패드로 기능하는 전극(680)이 형성되어 있다. 여기서, 전극막(692) 측이 외부와 전기적으로 연결될 때 장착면이 된다. 도 2와 같은 형태의 반도체 발광소자 칩을 특히 플립 칩(Flip Chip)이라고 한다. 도 2에 도시된 플립 칩의 경우 제1 반도체층(630) 위에 형성된 전극(680)이 제2 반도체층 위에 형성된 전극막(690, 691, 692)보다 낮은 높이에 있지만, 동일한 높이에 형성될 수 있도록 할 수도 있다. 여기서 높이의 기준은 성장기판(610)으로부터의 높이일 수 있다.
도 3은 종래의 반도체 발광소자의 일 예를 보여주는 도면이다.
반도체 발광소자(700)는 리드 프레임(710, 720), 몰드(730), 그리고 캐비티(740) 내에 수직형 반도체 발광소자 칩(750; Vertical Type Light Emitting Chip)이 구비되어 있고, 캐비티(740)는 파장 변환재(160)를 함유하는 봉지재(770)로 채워져 있다. 수직형 반도체 발광소자 칩(750)의 하면이 리드 프레임(710)에 전기적으로 직접 연결되고, 상면이 와이어(780)에 의해 리드 프레임(720)에 전기적으로 연결되어 있다. 수직형 반도체 발광소자 칩(750)에서 나온 광의 일부가 파장 변환재(760)를 여기 시켜 다른 색의 광을 만들어 두 개의 서로 다른 광이 혼합되어 백색광을 만들 수 있다. 예를 들어 반도체 발광소자 칩(750)은 청색광을 만들고 파장 변환재(760)에 여기 되어 만들어진 광은 황색광이며, 청색광과 황색광이 혼합되어 백색광을 만들 수 있다. 도 3은 수직형 반도체 발광소자 칩(750)을 사용한 반도체 발광소자를 보여주고 있지만, 도 1 및 도 2에 도시된 반도체 발광소자 칩을 사용하여 도 3과 같은 형태의 반도체 발광소자를 제조할 수도 있다.
도 3에 기재된 타입의 반도체 발광소자를 일반적으로 패키지(Package) 타입(Type)의 반도체 발광소자라고 하며 반도체 발광소자 칩 크기의 반도체 발광소자를 CSP(Chip Scale Package) 타입의 반도체 발광소자라 한다. CSP 타입의 반도체 발광소자와 관련된 것은 한국 공개특허공보 제2014-0127457호에 기재되어 있다. 최근에는 반도체 발광소자의 크기가 소형화되는 경향에 따라 CSP 타입의 반도체 발광소자에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있다.
이에 대하여 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 반도체 발광소자에 있어서, 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 활성층을 포함하는 복수의 반도체층과, 복수의 반도체층에 전기적으로 연결된 전극을 구비하는 반도체 발광소자 칩; 반도체 발광소자 칩을 감싸도록 형성되는 봉지재; 그리고, 베이스, 반사층, 방지층 및 반도체 발광소자 칩의 전극과 전기적으로 연결되는 도전층을 구비하는 외부 기판;으로서, 방지층 상면이 봉지재 하면과 접하는 외부 기판;을 포함하는 반도체 발광소자가 제공된다.
본 개시에 따른 다른 태양에 의하면(According to another aspect of the present disclosure), 반도체 발광소자의 제조 방법에 있어서, 베이스, 도전층 및 방지층을 포함하는 외부 기판을 준비하는 단계; 노출된 베이스 위에 반사층을 형성하는 단계;로서 반사층의 높이는 도전층의 높이와 같거나 낮게 반사층을 형성하는 단계; 반도체 발광소자 칩의 전극과 외부 기판의 도전층을 전기적으로 연결하는 단계; 그리고 반도체 발광소자 칩을 감싸도록 봉지재를 형성하는 단계;로서, 봉지재가 방지층의 상면 전체를 덮고 방지층의 외측면은 덮지 않도록 봉지재를 형성하는 단계;를 포함하는 반도체 발광소자의 제조 방법이 제공된다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
도 1은 종래의 반도체 발광소자 칩의 일 예를 보여주는 도면,
도 2는 미국 등록특허공보 제7,262,436호에 제시된 반도체 발광소자 칩의 다른 예를 보여주는 도면,
도 3은 종래의 반도체 발광소자의 일 예를 보여주는 도면,
도 4는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 보여주는 도면,
도 5는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 일 예를 보여주는 도면,
도 6은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 일 예를 보여주는 도면,
도 7은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 다른 일 예를 보여주는 도면,
도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 또 다른 일 예를 보여주는 도면,
도 9는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 일 예를 보여주는 도면.
이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)). 또한 본 명세서에서 상측/하측, 위/아래 등과 같은 방향 표시는 도면을 기준으로 한다.
도 4는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 보여주는 도면으로서, 도 4(a)는 AA'를 따라 자른 단면도이고, 도 4(b)는 상면도이다.
반도체 발광소자(1)는 반도체 발광소자 칩(10), 봉지재(12) 및 외부 기판(14)을 포함한다.
반도체 발광소자 칩(10)은 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 활성층(101)을 포함하는 복수의 반도체층과, 복수의 반도체층에 전기적으로 연결된 전극(102)을 구비한다. 이와 같은 반도체 발광소자 칩(10)은 플립 칩(flip chip)이 바람직하며, 전극(102)은 봉지재(12)로부터 노출되어 있다. 본 개시에서 반도체 발광소자 칩(10)을 플립 칩으로 한정하였지만, 레터럴 칩(lateral chip)이나 수직형 칩(vertical chip)을 배제하는 것은 아니다. 활성층(101)은 명확히 표시하기 위하여 과장되게 표현하였으며, 활성층(101)은 실제 두께가 수 um로 얇으며 전극(102) 근처에 형성되어 있다.
봉지재(12)는 반도체 발광소자 칩(10)을 감싸도록 외부 기판(14) 위에 형성되며, 봉지재(12)는 투광성 물질 및 파장 변환재(미도시)를 포함하는 투광성 물질 중 하나로 형성될 수 있다. 투광성 물질은 에폭시 수지 및 실리콘 수지 중 적어도 하나일 수 있다. 파장 변환재는 반도체 발광소자 칩(10)의 활성층(101)으로부터 생성되는 빛을 다른 파장의 빛으로 변환하는 것이라면 어떠한 것이라도 좋지만(예: 안료, 염료 등), 광 변환 효율을 고려할 때 형광체(예: YAG, (Sr,Ba,Ca)2SiO4:Eu 등)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 파장 변환재는 반도체 발광소자(1)에서 나오는 빛의 색에 따라 정해질 수 있으며, 당업자에게 잘 알려져 있다. 봉지재(12)는 렌즈와 같이 반도체 발광소자 칩(10)으로부터 나오는 빛을 균일하게 변환하여 균일한 발광이 이루어질 수 있도록 한다. 봉지재(12)의 형상은 반구형의 볼록한 렌즈 형상을 가질 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 봉지재(12)는 오목한 렌즈 형상, 상면이 평면인 렌즈 형상, 요철의 렌즈 형상, 원뿔의 렌즈 형상 또는 기하학 구조의 렌즈 형상으로 형성될 수 있으며, 렌즈 형상에 등에 따라 배광 특성이 변형되며, 효율 및 배광 특성의 요구에 맞게 변형이 가능하다.
이와 같은 봉지재(12)를 반도체 발광소자 칩(10) 주변에 형성하는 방법으로는 파장 변환재(미도시)를 포함하는 투광성 물질을 스프레이 코팅 또는 반도체 발광소자 칩에 직접 도포하거나, 반도체 발광소자 칩(10)에 파장 변환재를 포함하는 투과성 물질을 도포한 후 파장 변환재를 침전시켜 형성할 수 있다.
외부 기판(14)은 발광소자 칩(10)이 실장되는 영역을 제공하는 기판이면 제한되지 않는다. 예컨대, 리드 전극들을 포함하는 기판, 인쇄회로기판, 금속 플레이트 기판 등을 포함할 수 있다.
외부 기판(14)은 베이스(141), 도전층(142), 절연층(143), 반사층(144) 및 방지층(145)을 포함한다. 이때, 베이스(141) 위에 위치하는 도전층(142), 절연층(143), 반사층(144) 및 방지층(145)은 서로 동일한 높이로 형성되는 것이 바람직하다.
베이스(141)는 절연성 물질을 포함할 수 있고, 또한, 열전도율이 높은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고열전도성 폴리머 물질 및/또는 세라믹 물질을 포함할 수 있다. 특히, 베이스(141)는 AlN 세라믹을 포함할 수 있다. 따라서, 발광 장치 구동 시, 반도체 발광소자(10)에서 발생하는 열이 베이스(141)를 통해 효과적으로 외부로 방출될 수 있다.
도전층(142)은 베이스(141)를 관통하여 베이스(141)의 상면 및 하면에 형성되며, 반도체 발광소자 칩(10)의 전극(102)과 전기적으로 연결된다. 도전층(142)은 전기적 도전성 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어, Ni, Pt, Pd, Rh, W, Ti, Al, Ag, Au, Cu 등과 같은 금속을 포함할 수 있다. 베이스 하면에 형성된 도전층(142)을 통해 반도체 발광소자(1)는 외부와 전기적으로 연결된다.
여기서, 반도체 발광소자 칩(10)의 전극(102)은 외부 기판(14)의 도전층(142)과 전기적으로 연결되기 위해 외부 기판(14)측으로 향하도록 배치되는 것이 바람직하다.
절연층(143)은 반도체 발광소자 칩(10)의 전극(102)과 대응하여 위치하는 도전층(142) 사이에 형성되며, 절연 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 접착성을 가진 절연성 페이스트 등으로 이루어질 수 있으며, 절연층(143)은 생략될 수 있다.
반사층(144)은 베이스(141)의 상면에 형성되며, 반사층(144)은 봉지재(12)의 하면에 대응하여 형성되는 제1 반사층(1440)과 방지층(145)에 의해 일정 간격으로 떨어져 위치하며 봉지재(12)에 의해 덮이지 않는 제2 반사층(1441)을 포함한다. 여기서, 제1 반사층(1440) 및 제2 반사층(1441)은 동일한 높이로 형성되는 것이 바람직하다.
반사층(144)이 베이스(141)의 상면에 형성됨으로써, 반도체 발광소자 칩(10)으로터 나오는 빛 중 외부 기판(14) 방향으로 향하는 빛을 반사하여 외부로 방출될 수 있도록 한다. 이때, 제2 반사층(1441)은 방지층(145)에 의해 제1 반사층(1440)으로부터 일정 간격 떨어져 위치하지만, 제2 반사층(1441)과 방지층(145)이 소정 구간 예를 들어, 최대 200㎛ 만큼 떨어져 위치하므로, 제2 반사층(114)과 방지층(145) 사이의 구간에 의해 손실되는 빛이 발생하지 않는다. 이에 따라 추출되는 광의 양이 증가하여 광 추출 효율(extraction efficiency)이 향상될 수 있다. 본 개시에서 반도체 발광소자 칩(10)은 자외선 파장대의 광을 방출할 수 있고, 특히, 자외선 파장대의 피크 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 예를 들어 반도체 발광소자 칩(10)은 405nm 이하의 피크 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 바람직하게는 365nm 내지 405nm 파장대가 좋다.
이와 같은 반사층(144)은 불투명한 반사 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄(Al) 또는 화이트 실리콘(White Silicon) 등과 같은 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 반사층(144)이 화이트 실리콘(White Silicon)으로 이루어지는 경우 스크린 인쇄법(screen printing)을 통해 형성되고, 반사층(144)이 알루미늄(Al)으로 이루어지는 경우 전자빔 증착 등의 물리적 기상 증착법(PECVD) 또는 화학적 기상 증착법(CVD) 등의 증착 공정을 통해 형성되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는 쇼트 방지를 위해서 제1 반사층(1440)은 절연성의 화이트 실리콘을 사용하는 것이 좋으며 제2 반사층(1441)은 자외선에 대한 반사효율이 높은 알루미늄을 사용하는 것이 좋다.
반사층(144)이 알루미늄(Al) 또는 화이트 실리콘(White Silicon)으로 이루어지는 경우, 은(Ag)으로 이루어질 때보다 반도체 발광소자 칩(10)에서 방출되는 자외선에 의해 변색이 방지되면서 높은 반사도를 유지하기 때문에 신뢰성이 향상되어 광 추출 효율이 더욱 증가할 수 있다.
반사층(144)의 높이는 도전층(143)의 높이와 같거나 낮은 것이 바람직하다. 특히 반사층(144)의 높이는 150um 내지 500um가 바람직하다. 특히 반사층(144)의 재질이 절연성의 화이트 실리콘인 경우 150um 이하인 경우 빛이 투과하여 반사효과가 낮아지고 500um 이상인 경우에는 전극폭 및 도금 비율에 따른 외부 기판 제작 및 도금 두께 따른 열 저항의 문제가 발생할 수 있다.
방지층(145)은 도전층(142)과 일정 간격으로 떨어져 베이스(141)의 상면에 위치한다. 예를 들어, Ni, Pt, Pd, Rh, W, Ti, Al, Ag, Au, Cu 등과 같은 금속으로 형성된 방지층(145)이 절연성의 제1 반사층(1440)에 의해 도전층(142)과 떨어져 위치함으로써, 도전층(142)과의 접촉이 방지되어 쇼트 위험성이 낮아질 수 있다.
방지층(145)은 봉지재(12) 형성시 봉지재(12)가 방지층(145)을 넘어서 형성되지 않도록 하는 경계턱 즉, 댐(dam)의 역할로 이용될 수 있으며, 방지층(145)은 생략될 수 있다. 방지층(145)은 반도체 발광소자 칩(10)을 보호하는 봉지재(12)의 형태 유지에 좋도록 어느 정도 딱딱한 재질이 바람직하고, 크랙이나 갈라짐 방지에 효과적인 재질로 선택하는 것이 바람직하다.
이와 달리, 방지층(145)은 반도체 발광소자 칩(10)으로부터 나오는 빛을 봉지재(12)로 반사할 수 있는 유색의 반사 물질로 형성될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
더욱이, 방지층(145)이 실리콘 재질로 이루어지지 않고 금속으로 이루어짐으로써, 도전층(142) 및 봉지재(12)와 접착력이 증가되어 신뢰성이 향상될 수 있다. 게다가 도전층(142)을 형성할 때 동시에 형성할 수 있음으로써, 제조 공정을 단축시켜 제조 공정 시간 및 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
방지층(145)은 댐 역할로 이용되지만 봉지재(12)를 형성하는 수지가 흘러나가는 것을 벽처럼 막는 것이 아니라 봉지재(12) 형성시 방지층(145)의 상면과 봉지재(12) 사이에 발생하는 표면 장력에 의해 봉지재(12)가 방지층(145)을 넘어서 형성되지 않도록 하기 때문에 봉지재(12)가 방지층(145)의 상면 전체 또는 일부분만을 덮도록 형성될 수 있다. 바람직하게는 방지층(145)의 상면(1451)과 측면이 만나는 모서리 중 제2 반사층(1441) 방향의 방지층(145) 외측면(1452)과 방지층(145) 상면(1451)이 만나는 모서리 부분에서 봉지재(12)와 방지층(145)의 상면(1451) 사이에 발생하는 표면 장력 효과가 극대화되기 때문에 봉지재(12)가 방지층(145)의 상면(1451) 전체를 덮는 것이 좋다. 특히 방지층(145)의 상면(1451)과 외측면(1452)이 이루는 각도(1453)가 수직일 때 봉지재(12)와 방지층(145)의 상면(1451) 사이에 발생하는 표면 장력 효과가 극대화되며, 방지층(145)의 상면(1451)과 외측면(1452)이 이루는 각도(1453)가 수직으로 형성되도록 하기 위해 방지층(145)은 증착 방법을 사용하여 금속으로 형성하는 것이 바람직하다. 이해를 돕기 위해 방지층(145)의 상면(1451)과 외측면(1452)을 확대하여 원 안에 도시하였다. 다만 이때, 방지층(145) 외측면(1452)은 봉지재(12)에 의해 덮이지 않는다.
방지층(145)의 높이는 반도체 발광소자 칩(10)의 높이보다 낮게 형성되고, 도전층(142) 및 반사층(144)의 높이와 동일하게 형성되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 방지층(145)의 높이는 도전층(142) 및 반사층(144)의 높이보다 작거나 크게 형성될 수 있다. 방지층(145)의 높이가 도전층(142)의 높이와 같거나 작은 경우에는 반도체 발광소자(1)에서 나오는 빛의 지향각이 방지층(145)의 높이가 도전층(142)의 높이보다 큰 경우보다 넓어질 수 있다.
방지층(145)의 폭은 도전층(142) 및 반사층(144)의 폭의 폭보다 작게 그리고 방지층(145)과 반사층(144)의 제2 반사층(1441)이 떨어진 폭보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 한정되지 않고, 방지층(145)의 폭은 방지층(145)과 반사층(144)의 제2 반사층(1441)이 떨어진 폭보다 크게 또는 동일하게 형성될 수 있다.
한편, 외부 기판(14)은 베이스(141)의 하면에 위치하는 방열 패드(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 방열 패드는 외부 기판(14)의 열을 더욱 용이하게 외부로 방출시키는 역할을 한다.
도 5는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 일 예를 보여주는 도면으로서, 도 5(a)는 BB'를 따라 자른 단면도이고, 도 5(b)는 상면도이다.
도 5에 도시된 반도체 발광소자(2)는 외부 기판(24)을 제외하고는 도 4에 기재된 반도체 발광소자(1)와 동일한 특성 및 구조를 갖는다.
반도체 발광소자(2)의 외부 기판(24)은 베이스(241), 도전층(242), 절연층(243), 반사층(244) 및 방지층(245)을 포함한다.
반사층(244)은 베이스(241)의 상면의 전체에 반사 물질로 형성된다. 반사층(244)의 물질 및 형성방법은 도 4에 도시된 반사층(144)과 동일한 것이 바람직하지만 이에 한정되지 않는다. 다만 도전층(242)와의 쇼트 방지를 위해 반사층(244)은 절연성의 화이트 실리콘이 바람직하다.
반사층(244)이 베이스(241)의 상면 전체에 형성됨으로써, 반도체 발광소자 칩(20)으로터 나오는 빛 중 외부 기판(24)을 향하는 빛을 반사하여 외부로 방출될 수 있도록 한다.
방지층(245)은 반사층(244)의 상면 위에 형성된다. 방지층(245)은 봉지재(22) 형성시 봉지재(22)가 방지층(245)을 넘어서 형성되지 않도록 하는 경계턱 즉, 댐(dam)의 역할로 이용될 수 있으며, 방지층(245)은 생략될 수 있다. 방지층(245)이 반구형의 볼록한 형상으로 도시하였지만, 이에 한정하지 않고, 상면이 평면, 원뿔, 오목 또는 기하학 구조를 가질 수도 있다.
방지층(245)은 반도체 발광소자 칩(20)을 보호하는 봉지재(22)의 형태 유지에 좋도록 어느 정도 딱딱한 재질이 바람직하고, 크랙이나 갈라짐 방지에 효과적인 재질로 선택하는 것이 바람직하다.
이와 달리, 방지층(245)은 반도체 발광소자 칩(20)으로부터 나오는 빛을 봉지재(22)로 반사할 수 있는 유색의 반사 물질로 형성될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
방지층(245)은 댐 역할로 이용되지만 봉지재(22)를 형성하는 수지가 흘러나가는 것을 벽처럼 막는 것이 아니라 봉지재(22) 형성시 방지층(245)의 상면과 봉지재(22) 사이에 발생하는 표면 장력에 의해 봉지재(22)가 방지층(245)을 넘어서 형성되지 않도록 하기 때문에 봉지재(22)가 방지층(245)의 상면 전체 또는 일부분만을 덮도록 형성될 수 있다. 바람직하게는 방지층(245) 상면(2451)과 방지층(245)의 측면 중 도전층(242)의 반대 방향에 위치한 외측면(2452)의 경계선에서 방지층(245)의 상면(2451)과 봉지재(22) 사이에 발생하는 표면 장력의 효과가 극대화되기 때문에 봉지재(22)가 방지층(245)의 상면(2451) 전체를 덮는 것이 좋다. 다만 이때, 방지층(245)의 외측면(2542)은 봉지재(22)에 의해 덮이지 않는다. 표면 장력을 이용한 댐 기능의 방지층(245)을 사용하기 때문에 방지층(245)의 높이를 낮게 형성할 수 있어 봉지재(22)의 렌즈 형상이 댐으로 인하여 흐트려지지 않고 원하는 형상에 가장 근접한 상태로 형성할 수 있다.
방지층(245)의 높이는 반도체 발광소자 칩(20)의 높이보다 낮게 형성되고, 반도체 발광소자 칩(20)의 전극(202)의 높이와 동일하게 형성되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 방지층(245)의 높이는 반도체 발광소자 칩(20)의 전극(202)의 높이보다 작거나 크게 형성될 수 있다. 도 5에 기재된 것을 제외하고 반도체 발광소자(2)는 도 4에 기재된 반도체 발광소자(1)와 실질적으로 동일하다.
도 6은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 일 예를 보여주는 도면이고, 도 7은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 다른 일 예를 보여주는 도면이다.
반도체 발광소자의 제조 방법에 있어서, 도 6(a)에 도시된 바와 같이 먼저, 상면의 일부분(A)이 노출된 외부 기판(34)을 준비한다. 외부 기판(34)은 베이스(341), 도전층(342), 절연층(343) 및 방지층(345)을 포함한다. 이때, 방지층(345)과 도전층(342)은 동시에 형성될 수 있지만, 별도의 공정을 통해 형성될 수도 있다. 이때, 절연층(343)은 생략될 수 있다.
외부 기판(34)은 베이스(341) 위에 복수의 도전층(342)과 복수의 도전층(342) 사이에 절연층(343)이 형성되고, 방지층(345)을 중심으로 베이스(341)의 상면이 노출된다. 이때, 반사층(344)이 형성될 영역에 대응하는 부분의 베이스(341)가 노출된다.
이와 달리, 도 7에 도시된 바와 같이, 외부 기판(34)은 제2 반사층(3441)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 반사층(3440)이 형성될 영역에 대응하는 부분의 베이스(341)가 노출된다.
다음으로, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 노출된 베이스(341) 위에 반사 물질을 이용하여 반사층(344)을 형성한다. 반사층(344)은 봉지재(32)의 하면에 대응하여 형성되는 제1 반사층(3440)과 방지층(345)에 의해 일정 간격으로 떨어져 위치하며 봉지재(32)에 의해 덮이지 않는 제2 반사층(3441)을 포함한다.
제1 반사층(3440) 및 제2 반사층(3441)은 동일한 물질로 동시에 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 반도체 발광소자 칩(30)의 측면에 위치하는 제1 반사층(3440)은 반도체 발광소자 칩(30)이 자외선(UV, ultraviolet)을 방출하는 경우, 자외선에 의해 변색이 방지되면서 높은 반사도를 유지하며 절연성을 갖는 화이트 실리콘(White Silicon)으로 이루어지고, 제1 반사층(3440) 및 반도체 발광소자 칩(30)으로부터 소정 간격 떨어져 위치함으로써, 제1 반사층(3440)보다 자외선에 영향을 덜 받는 제2 반사층(3441)은 은(Ag) 또는 알루미늄의 금속 물질로 이루어질 수도 있다.
다음으로, 도 6(c)에 도시된 바와 같이, 반도체 발광소자 칩(30)의 전극(302)이 외부 기판(34)의 도전층(342)과 전기적으로 연결되도록 외부 기판(34) 위에 실장한다. 본 예에서, 반도체 발광소자 칩(30)으로는 플립 칩(flip chip)이 적합하지만, 레터럴 칩(lateral chip)이나 수직형 칩(vertical chip)을 배제하는 것은 아니다.
다음으로, 도 6(d)에 도시된 바와 같이, 반도체 발광소자 칩(30)을 감싸도록 봉지재(32)를 형성한다. 이때, 봉지재(32)의 형상은 반구형의 볼록한 렌즈 형상을 가질 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다.
봉지재(32) 형성시 봉지재(32)와 방지층(345) 사이의 표면 장력에 의해 봉지재(32)가 방지층(345)을 넘어서 형성되지 않는다.
반도체 발광소자 칩(30)과 외부 기판(34)이 봉지재(22)에 의해 일체로 결합되도록 봉지재(32)를 경화한다. 봉지재(32)를 경화하기 위한 열처리 및/또는 건조는 102℃ 내지 170℃의 온도에서 대략 1시간 내지 5시간 동안 수행될 수 있다. 상술한 열처리 및/또는 건조 온도 및 시간은 봉지재(32)가 균일한 표면과 두께 그리고 봉지재(32) 내부에 기포가 형성되지 않도록 하며, 반도체 발광소자 칩(30) 및 외부 기판(34)과 안정적인 결합이 이루어질 수 있도록 한정된 것이나 형성될 수 있도록 한정된 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 또 다른 일 예를 보여주는 도면이다.
도 8(a)에 도시된 바와 같이 먼저, 상면의 일부분이 노출된 외부 기판(44)을 준비한다. 외부 기판(44)은 베이스(441), 도전층(442) 및 절연층(443)을 포함한다. 이때, 절연층(343)은 생략될 수 있다. 이때, 반사층(44)이 형성될 영역에 대응하는 부분의 베이스(441)가 노출된다.
다음으로, 도 8(b)에 도시된 바와 같이, 노출된 베이스(441)에 반사 물질을 이용하여 반사층(444)을 형성한다. 이때, 반사층(444)의 두께는 절연층(442)의 두께와 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 8(c)에 도시된 바와 같이, 반도체 발광소자 칩(40)의 전극(402)이 외부 기판(44)의 전극층(442)과 전기적으로 연결되도록 외부 기판(44) 위에 실장한다. 본 예에서, 반도체 발광소자 칩(40)으로는 플립 칩(flip chip)이 적합하지만, 레터럴 칩(lateral chip)이나 수직형 칩(vertical chip)을 배제하는 것은 아니다.
다음으로, 도 8(d)에 도시된 바와 같이, 반사층(444) 위에 방지층(445)을 형성한다.
본 개시에서는 반도체 발광소자 칩(40)을 외부 기판(44) 위에 실장한 후, 반사층(444) 위에 방지층(445)을 형성하였지만, 이와 달리 반사층(444) 위에 방지층(445)을 형성한 후 반도체 발광소자 칩(40)을 외부 기판(44) 위에 실장할 수 있다.
다음으로, 8(e)에 도시된 바와 같이, 반도체 발광소자 칩(40)을 감싸도록 봉지재(42)를 형성한다. 이때, 봉지재(42)의 형상은 반구형의 볼록한 렌즈 형상을 가질 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다. 봉지재(42) 형성시 봉지재(42)와 방지층(445) 사이의 표면 장력에 의해 봉지재(42)가 방지층(445)을 넘어서 형성되지 않는다.
본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조방법의 순서는 당업자가 용이하게 변경할 수 있는 범위에서는 본 개시의 범위에 포함될 수 있다.
도 9는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 일 예를 보여주는 도면으로 단면도만을 도시하였다.
반도체 발광소자(5)는 반사층(544)이 제2 반사층이 없이 제1 반사층(544)만 있는 것을 제외하고 도 4에 기재된 반도체 발광소자(1)와 실질적으로 동일하다.
이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.
(1) 반도체 발광소자에 있어서, 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 활성층을 포함하는 복수의 반도체층과, 복수의 반도체층에 전기적으로 연결된 전극을 구비하는 반도체 발광소자 칩; 반도체 발광소자 칩을 감싸도록 형성되는 봉지재; 그리고, 베이스, 반사층, 방지층 및 반도체 발광소자 칩의 전극과 전기적으로 연결되는 도전층을 구비하는 외부 기판;으로서, 방지층 상면이 봉지재 하면과 접하는 외부 기판;을 포함하는 반도체 발광소자.
(2) 방지층은 외부 기판의 베이스 상면에 형성되며, 반사층은 방지층과 도전층 사이에 위치하며, 절연 물질로 형성된 반도체 발광소자.
(3) 반사층의 높이는 도전층의 높이와 같거나 낮은 반도체 발광소자.
(4) 방지층의 높이는 반사층의 높이와 같은 반도체 발광소자.
(5) 방지층의 상면 전체가 봉지재에 의해 덮이고 방지층의 외측면은 봉지재에 의해 덮이지 않는 반도체 발광소자.
(6) 방지층의 상면과 외측면이 이루는 각도는 수직인 반도체 발광소자.
(7) 방지층은 금속 물질로 형성된 반도체 발광소자.
(8) 방지층이 반사층 상면에 형성되는 반도체 발광소자.
(9) 반도체 발광소자 칩은 자외선을 발광하는 반도체 발광소자.
(10) 반도체 발광소자의 제조 방법에 있어서, 베이스, 도전층 및 방지층을 포함하는 외부 기판을 준비하는 단계; 노출된 베이스 위에 반사층을 형성하는 단계;로서 반사층의 높이는 도전층의 높이와 같거나 낮게 반사층을 형성하는 단계; 반도체 발광소자 칩의 전극과 외부 기판의 도전층을 전기적으로 연결하는 단계; 그리고 반도체 발광소자 칩을 감싸도록 봉지재를 형성하는 단계;로서, 봉지재가 방지층의 상면 전체를 덮고 방지층의 외측면은 덮지 않도록 봉지재를 형성하는 단계;를 포함하는 반도체 발광소자의 제조 방법.
(11) 반사층은 도전층과 방지층 사이에 형성되는 반도체 발광소자의 제조 방법.
(12) 반사층은 절연성 반사물질로 형성되는 반도체 발광소자의 제조 방법.
본 개시에 의하면, 반도체 발광소자 칩이 실장되는 외부기판의 상면에 형성되는 반사층에 있어서, 반사층을 알루미늄(Al) 또는 화이트 실리콘(White Silicon)으로 형성함으로써, 은(Ag)으로 이루어질 때보다 반도체 발광소자 칩(10)에서 방출되는 자외선에 의해 변색이 방지되면서 높은 반사도를 유지하기 때문에 신뢰성이 향상되는 반도체 발광소자를 제공한다.
본 개시에 의하면, 봉지재 경화시 외부 기판 위에 방지층에 의해 봉지재가 방지층을 넘어서 형성되지 않도록 하는 반도체 발광소자를 제공한다.
반도체 발광소자 : 1, 2, 5, 700 반도체 발광소자 칩 : 10, 20, 30, 40
봉지재 : 12, 22, 32, 42 , 770 외부 기판 : 14, 24, 34, 44
방지층 : 145, 245, 345, 445 반사층 : 144, 244, 344, 444, 544

Claims (13)

  1. 반도체 발광소자에 있어서,
    전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 활성층을 포함하는 복수의 반도체층과, 복수의 반도체층에 전기적으로 연결된 전극을 구비하는 반도체 발광소자 칩;으로서, 자외선을 발광하는 반도체 발광소자 칩;
    반도체 발광소자 칩을 감싸도록 형성되는 봉지재; 그리고,
    베이스, 반사층, 방지층 및 반도체 발광소자 칩의 전극과 전기적으로 연결되는 도전층을 구비하는 외부 기판;으로서, 방지층 상면이 봉지재 하면과 접하는 외부 기판;을 포함하며,
    반사층은 봉지재 하면에 대응하는 제1 반사층 및 봉지재에 의해 덮이지 않는 제2 반사층을 포함하며,
    제1 반사층은 절연성 물질로 형성되고, 제2 반사층은 알루미늄(Al)로 형성되며,
    제2 반사층은 방지층과 떨어져 형성된 반도체 발광소자.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    반사층의 높이는 도전층의 높이와 같거나 낮은 반도체 발광소자.
  4. 제3항에 있어서,
    방지층의 높이는 반사층의 높이와 같은 반도체 발광소자.
  5. 제1항에 있어서,
    방지층의 상면 전체가 봉지재에 의해 덮이고 방지층의 외측면은 봉지재에 의해 덮이지 않는 반도체 발광소자.
  6. 제1항에 있어서,
    방지층의 상면과 외측면이 이루는 각도는 수직인 반도체 발광소자.
  7. 제1항에 있어서,
    방지층은 금속 물질로 형성된 반도체 발광소자.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
KR1020180023040A 2018-02-26 2018-02-26 반도체 발광소자 및 이의 제조방법 KR101997806B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180023040A KR101997806B1 (ko) 2018-02-26 2018-02-26 반도체 발광소자 및 이의 제조방법
US16/285,446 US20190267525A1 (en) 2018-02-26 2019-02-26 Semiconductor Light Emitting Devices And Method Of Manufacturing The Same
CN201910140688.6A CN110197867A (zh) 2018-02-26 2019-02-26 半导体发光器件及其制造方法
CN201910140687.1A CN110197864B (zh) 2018-02-26 2019-02-26 半导体发光器件及其制造方法
US16/285,471 US20190267526A1 (en) 2018-02-26 2019-02-26 Semiconductor Light Emitting Devices And Method Of Manufacturing The Same
US17/870,475 US11824148B2 (en) 2018-02-26 2022-07-21 Semiconductor light emitting devices and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180023040A KR101997806B1 (ko) 2018-02-26 2018-02-26 반도체 발광소자 및 이의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101997806B1 true KR101997806B1 (ko) 2019-07-08

Family

ID=67255955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180023040A KR101997806B1 (ko) 2018-02-26 2018-02-26 반도체 발광소자 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101997806B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101226282B1 (ko) * 2012-04-19 2013-01-25 엔티이엔지 주식회사 Ｌｅｄ 모듈 및 그 제조방법
JP5542890B2 (ja) * 2005-08-04 2014-07-09 クリー インコーポレイテッド 分配された封止剤を用いた半導体発光デバイス用パッケージとそれをパッケージする方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5542890B2 (ja) * 2005-08-04 2014-07-09 クリー インコーポレイテッド 分配された封止剤を用いた半導体発光デバイス用パッケージとそれをパッケージする方法
KR101226282B1 (ko) * 2012-04-19 2013-01-25 엔티이엔지 주식회사 Ｌｅｄ 모듈 및 그 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5440010B2 (ja) 光半導体装置及びその製造方法
US8525211B2 (en) Light emitting device package and a lighting unit with base having via hole
WO2009157288A1 (ja) 発光装置およびその製造方法
US8679872B2 (en) Light emitting device package and manufacturing method thereof
JP6325536B2 (ja) 透明スペーサによってｌｅｄから離隔された蛍光体
US11824148B2 (en) Semiconductor light emitting devices and method of manufacturing the same
KR101476771B1 (ko) 반도체 소자 구조물 및 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법
JP2016535937A (ja) Ｌｅｄを取り囲む全内部反射レイヤを伴うｌｅｄのためのサブストレート
KR100780182B1 (ko) 칩코팅형 ｌｅｄ 패키지 및 그 제조방법
KR102022463B1 (ko) 반도체 발광소자 및 이의 제조방법
KR101291092B1 (ko) 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법
JP6245286B2 (ja) 光半導体装置及びその製造方法
KR20190049645A (ko) 반도체 발광소자
KR101997806B1 (ko) 반도체 발광소자 및 이의 제조방법
KR102089496B1 (ko) 반도체 발광 구조물 및 이의 제조방법
KR20150042954A (ko) 측면발광 발광 장치 및 그 제조 방법
KR101946239B1 (ko) 반도체 발광 구조물 및 이의 제조방법
KR101946243B1 (ko) 반도체 발광소자의 제조방법
KR20180044041A (ko) 반도체 발광소자
KR102410790B1 (ko) 반도체 소자 패키지
US20210265545A1 (en) Optoelectronic Component and Method for Producing an Optoelectronic Component
JP2023050923A (ja) 発光装置及びその製造方法
KR101461153B1 (ko) 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법
KR20170126839A (ko) 반도체 발광소자
KR20180044039A (ko) 반도체 발광소자

Legal Events

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