KR102559136B1 - 반도체 소자 및 이를 포함하는 조명장치 - Google Patents

반도체 소자 및 이를 포함하는 조명장치 Download PDF

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Abstract

실시예는 반도체 소자, 발광소자, 발광소자 패키지 및 조명장치에 관한 것이다.
실시예에 따른 반도체 소자는 몸체(170)의 상측에 형성된 제1 리세스와 제2 리세스 상에 각각 배치된 제1 발광구조체(110A)와 제2 발광구조체(110B)와, 상기 몸체(170)를 관통하며 이격되어 배치된 제1 관통전극(150A), 제2 관통전극(150B)와, 상기 제1 관통전극(150A)과 상기 제2 관통전극(150B) 상에 각각 배치된 제1 전극층(140A)과 제2 전극층(140B)와, 상기 제1 전극층(140A)과 상기 제2 전극층(140B) 상에 각각 배치된 제1 절연층(120A), 제2 절연층(120B 및 상기 제1 절연층(120A)과 상기 제2 절연층(120B) 사이에 배치되며 상기 제1 발광구조체(110A)와 상기 제2 발광구조체(110B)와 전기적으로 연결된 제3 전극층(140C)을 포함할 수 있다.

Description

반도체 소자 및 이를 포함하는 조명장치{SEMICONDUCTOR DEVICE AND LIGHTING APPARATUS}
실시예는 반도체 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광소자, 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 조명장치에 관한 것이다.
GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 반도체 소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점을 가져서 발광 소자, 수광 소자 및 각종 다이오드 등으로 다양하게 사용될 수 있다.
특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode)와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성의 장점을 가진다. 뿐만 아니라, 광검출기나 태양 전지와 같은 수광 소자도 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용하여 제작하는 경우 소자 재료의 개발로 다양한 파장 영역의 빛을 흡수하여 광 전류를 생성함으로써 감마선부터 라디오 파장 영역까지 다양한 파장 영역의 빛을 이용할 수 있다. 또한 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성 및 소자 재료의 용이한 조절의 장점을 가져 전력 제어 또는 초고주파 회로나 통신용 모듈에도 용이하게 이용할 수 있다.
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등 및 Gas나 화재를 감지하는 센서 등에까지 응용이 확대되고 있다. 또한, 고주파 응용 회로나 기타 전력 제어 장치, 통신용 모듈에까지 응용이 확대될 수 있다.
한편 최근 LED는 비약적인 반도체 기술의 발전에 힘입어, 저휘도의 범용제품에서 탈피하여, 고휘도, 고품질의 제품 생산이 가능해졌다. 또한, 고특성의 청색(blue)과 백색(white) 다이오드의 구현으로 인해 차세대 조명원 및 각종의 표시 장치 등으로 그 응용가치가 확대되고 있다. 이와 같은 LED를 단수 또는 복수로 접합시켜 일정한 크기로 만든 것을 LED 모듈이라 하고, 이는 각종의 표시 장치 및 화상장치에 사용되고 있다.
그런데, 종래의 복수의 LED를 이용한 광원모듈에서 Red chip, Green chip, Blue chip 또는 다른 CCT(Correlated Color Temperature)를 가지는 개별의 LED 광원으로 구성되어 있다.
이에 따라 종래기술에 의하면, 각 개별 광원으로 형성되므로 광원 및 모듈(module)에 개별 광원을 실장 하는데 필요한 공정에 의해 비용(cost)이 증가하는 문제가 있고, 각 개별 광원을 모듈(module)에 실장하므로 총 광원 면적이 증가하고 따라서 최종 제품의 비용이 높아지며 적용제품(application)의 제한을 받는다
또한 종래기술에 의하면 발광 셀 간의 피치를 줄이는데 한계가 있으므로, 발광모듈 픽셀 사이즈를 감소시키는데 한계가 있다.
또한 종래기술에 의하면, 서로 다른 각 광원, 특히 blue chip과 red chip의 동작 전압이 다르기 때문에 구동driver) 회로 구성이 복잡해지는 문제가 있다.
또한 종래기술에 의하면 발광소자 칩이 몸체 상에 노출되므로 발광 빛 간의 혼합에 따라 색 순도가 저하되는 문제가 있다.
실시예는 컴팩트하면서 컬러 조정 가능한(color tunable) 광원을 구현하는 반도체 소자, 발광소자, 이를 포함하는 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공하고자 한다.
또한 실시예는 드라이버의 회로 구성이 간단하면서도 정확, 신속한 반도체 소자, 발광소자, 이를 포함하는 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공하고자 한다.
또한 실시예는 발광 칩의 측면에서의 발광되는 빛 간의 혼합을 방지하여 색 순도를 향상시킬 수 있는 반도체 소자, 발광소자, 이를 포함하는 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 반도체 소자는 몸체(170)의 상측에 형성된 제1 리세스와 제2 리세스 상에 각각 배치된 제1 발광구조체(110A)와 제2 발광구조체(110B)와, 상기 몸체(170)를 관통하며 이격되어 배치된 제1 관통전극(150A), 제2 관통전극(150B)와, 상기 제1 관통전극(150A)과 상기 제2 관통전극(150B) 상에 각각 배치된 제1 전극층(140A)과 제2 전극층(140B)와, 상기 제1 전극층(140A)과 상기 제2 전극층(140B) 상에 각각 배치된 제1 절연층(120A), 제2 절연층(120B 및 상기 제1 절연층(120A)과 상기 제2 절연층(120B) 사이에 배치되며 상기 제1 발광구조체(110A)와 상기 제2 발광구조체(110B)와 전기적으로 연결된 제3 전극층(140C)을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 조명장치는 상기 반도체 소자를 포함할 수 있다.
실시예는 관통전극을 통해 와이어 본딩(Wire Bonding) 공정이 제거된 최소 사이즈(Size)의 컬러 조정 가능한(color tunable) 광원을 제공하는 반도체 소자, 발광소자, 이를 포함하는 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예는 복수의 발광 칩을 같은 구동 전압으로 선택적으로 구동시켜 줄 수 있어, 드라이버의 회로 구성이 간단하면서도 정확, 신속할 수 있다.
또한 실시예에 의하면 발광소자 칩이 몸체 상면보다 낮게 배치되므로 발광 칩의 측면에서의 발광되는 빛 간의 혼합을 방지하여 색 순도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 반도체 소자의 사시도.
도 2는 실시예에 따른 반도체 소자의 평면도.
도 3은 실시예에 따른 반도체 소자의 저면 투시도.
도 4는 실시예에 따른 반도체 소자의 분해 사시도.
도 5는 실시예에 따른 반도체 소자에서 제1 발광 칩의 단면도.
도 6 내지 도 12는 실시예에 따른 반도체 소자에서 발광 칩의 제조공정 단면도.
도 13은 실시예에 따른 조명 장치의 사시도.
이하 상기의 과제를 해결하기 위한 구체적으로 실현할 수 있는 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
반도체 소자는 발광소자, 수광 소자 등 각종 전자 소자 포함할 수 있으며, 발광소자와 수광소자는 모두 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 반도체 소자는 발광소자일 수 있다. 발광소자는 전자와 정공이 재결합함으로써 빛을 방출하게 되고, 이 빛의 파장은 물질 고유의 에너지 밴드갭에 의해서 결정된다. 따라서, 방출되는 빛은 상기 물질의 조성에 따라 다를 수 있다.
(실시예)
도 1은 실시예에 따른 반도체 소자(200)의 사시도이다. 예를 들어, 도 1은 실시예에 따른 발광 모듈의 사시도이며, 도 2는 실시예에 따른 발광 모듈의 평면도이다.
실시예에 따른 반도체 소자(200)는 몸체(170)와 복수의 발광 셀(210, 220, 230, 240)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 실시예에 따른 반도체 소자(200)는 몸체(170)와 제1 발광 셀(210), 제2 발광 셀(220), 제3 발광 셀(230) 및 제4 발광 셀(240)을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 실시예에 따른 반도체 소자의 저면 투시도이다.
실시예에 의하면, 몸체(170) 저면에 제1 하부전극(180A), 제2 하부전극(180B), 제3 하부전극(180C), 제4 하부전극(180D), 및 하부 공통전극(180E)를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 발광 셀(210) 내지 제4 발광 셀(240)은 각각 제1 하부전극(180A) 내지 제4 하부전극(180D) 및 하부 공통전극(180E)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 발광 셀(210)은 제1 하부전극(180A)과 하부 공통전극(180E)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 발광 셀(220)은 제2 하부전극(180B)과 하부 공통전극(180E)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제3 발광 셀(230)은 제3 하부전극(180C)과 하부 공통전극(180E)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제4 발광 셀(240)은 제1 하부전극(180D)과 하부 공통전극(180E)에 전기적으로 연결될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따라서, 상기 제1 하부전극(180A), 제2 하부전극(180B), 제3 하부전극(180C), 제4 하부전극(180D), 및 하부 공통전극(180E)이 구비되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 이후 후술하는(도 5 참조) 제1 패드전극(160A), 제2 패드전극(160B) 등이 몸체(170) 저면으로 돌출되어 하부전극, 공통전극의 역할을 할 수도 있다.
도 4는 실시예에 따른 반도체 소자(200)의 분해 사시도이며, 도 5는 실시예에 따른 반도체 소자에서 I-I'선을 따른 제1 발광 칩(210A)의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 실시예에 따른 반도체 소자의 각 발광 셀은 발광 칩과 형광체층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 발광 셀(210)은 제1 발광 칩(210A)과 제1 형광체층(210B)을 포함할 수 있고, 제2 발광 셀(220)은 제2 발광 칩(220A)과 제2 형광체층(220B)을 포함할 수 있고, 제3 발광 셀(230)은 제3 발광 칩(230A)과 제3 형광체층(230B)을 포함할 수 있고, 제4 발광 셀(240)은 제4 발광 칩(240A)과 제4 형광체층(240B)을 포함할 수 있다. 이때, 제4 발광 셀(240)에서는 제4 형광체층(240B)을 구비하지 않을 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 제1 발광 셀(210)은 청색을 발광하는 제1 발광 칩(210A)과 적색의 제1 형광체층(210B)을 포함할 수 있고, 상기 제2 발광 셀(220)은 청색을 발광하는 제2 발광 칩(220A)과 녹색의 제2 형광체층(220B)을 포함할 수 있고, 상기 제3 발광 셀(230)은 청색을 발광하는 제3 발광 칩(230A)과 녹색의 제3 형광체층(230B)을 포함할 수 있고, 상기 제4 발광 셀(240)은 청색을 발광하는 제4 발광 칩(240A)을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 적색의 제1 형광체층(210B)은 620nm 이상의 피크 파장 예컨대, 620nm 내지 740nm의 파장을 발광할 수 있다. 상기 적색의 제1 형광체층(210B)은 불화물(fluoride) 화합물의 형광체를 포함할 수 있으며, 예컨대 MGF계 형광체, KSF계 형광체 또는 KTF계 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 MGF계 형광체는 예컨대, Mg4Ge1 - xOyF:Mn4 + x의 조성식을 가지며, 상기 x는 0.001 ≤≤ x ≤≤ 0.1를 만족하며, y는 1 ≤≤ y ≤≤5를 만족할 수 있다. 상기 KSF계 형광체 예컨대, KaSi1 - cFb:Mn4 + c의 조성식을 가질 수 있으며, 상기 a는 1 ≤≤ a ≤≤ 2.5, 상기 b는 5 ≤≤ b ≤≤ 6.5, 상기 c는 0.001 ≤≤ c ≤≤ 0.1를 만족할 수 있다.
상기 KTF계 형광체 예컨대, KdTi1 - gFe: Mn4 + g의 조성식을 가질 수 있으며, 상기 d는 1 ≤≤ d ≤≤ 2.5, 상기 e는 5 ≤≤ e ≤≤ 6.5, 상기 g는 0.001 ≤≤ g ≤≤ 0.1를 만족할 수 있다.
상기 적색 형광체는 Mn4 + 활성제 형광체인 불화물 화합물 형광체는 높은 발광 효율을 가지며 청색 피크 파장에서 강한 흡수를 갖게 된다.
상기 적색 형광체는 황화물계 형광체 예컨대, (Ca,Sr)S:Eu2 + 또는 질화물계 예컨대, CaAlSiN3:Eu2+ 형광체를 포함할 수 있다. 상기 형광체들의 활성체는 Mn4 + 등의 4가 전이금속 이온이거나, 각종 희토류 이온이나 전이금속 이온에서 선택되는 금속 이온을 필요에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면, Eu2 + , Ce3 +, Pr3 +, Nd3 +, Sm3 +, Eu3+, Gd3 +, Tb3 +, Dy3 +, Ho3 +, Er3 +, Tm3 +, Yb3 + 등의 3가 희토류금속 이온, Sm2 +, Eu2 +, Yb2+ 등의 2가 희토류금속 이온, Mn2 + 등의 2가 전이금속이온, Cr3 +이나 Fe3 + 등의 3가 전이금속이온 등이다.
상기 적색 형광체는 양자점(quantum dot)을 포함할 수 있으며, 상기 양자점은 II-VI 화합물, 또는 III-V족 화합물 반도체를 포함할 수 있으며, 녹색 광을 발광할 수 있다. 상기 양자점은 예컨대, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, In,Sb, AlS, AlP, AlAs, PbS, PbSe, Ge, Si, CuInS2, CuInSe2 등과 같은 것들 및 이들의 조합이 될 수 있다.
상기 적색의 제1 형광체층(210B)은 다른 종류의 형광체 예컨대, 황색이나 앰버(amber)와 같은 형광체를 상기 적색 형광체의 함량보다 작은 함량으로 가질 수 있다.
상기 녹색의 제2 형광체층(220B), 제3 형광체층(230B)은 570nm 이하 예컨대, 500nm 내지 560nm의 피크 파장을 발광할 수 있다. 상기 제2 형광체층(220B)은 녹색 형광체 예컨대, 예컨대, (Y,Gd,Lu,Tb)3(Al,Ga)5O12:Ce, (Mg,Ca,Sr,Ba)2SiO4:Eu, (Ca,Sr)3SiO5:Eu, (La,Ca)3Si6N11:Ce, α-SiAlON:Eu, β-SiAlON:Eu, Ba3Si6O12N2:Eu, Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce, CaSc2O4:Eu, BaAl8O13:Eu, (Ca,Sr,Ba)Al2O4:Eu, (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga,In)2S4:Eu, (Ca,Sr)8(Mg,Zn)(SiO4)4Cl2:Eu/Mn, (Ca,Sr,Ba)3MgSi2O8:Eu/Mn, (Ca,Sr,Ba)2(Mg,Zn)Si2O7:Eu, Zn2SiO4:Mn, (Y,Gd)BO3:Tb, ZnS:Cu,Cl/Al, ZnS:Ag,Cl/Al, (Sr,Ca)2Si5N8:Eu, (Li,Na,K)3ZrF7:Mn, (Li,Na,K)2(Ti,Zr)F6:Mn, (Ca,Sr,Ba)(Ti,Zr)F6:Mn, Ba0 . 65Zr0 .35F2. 7:Mn, (Sr,Ca)S:Eu, (Y,Gd)BO3:Eu, (Y,Gd)(V,P)O4:Eu, Y2O3:Eu, (Sr,Ca,Ba,Mg)5(PO4)3Cl:Eu, (Ca,Sr,Ba)MgAl10O17:Eu, (Ca,Sr,Ba)Si2O2N2:Eu, 3.5MgOㆍ0.5MgF2ㆍGeO2:Mn 등 중에서 한 종류 또는 2종류 이상이 선택될 수 있다.
상기 녹색의 제2 형광체층(220B), 제3 형광체층(230B)은 양자점(quantum dot)을 포함할 수 있으며, 상기 양자점은 II-VI 화합물, 또는 III-V족 화합물 반도체를 포함할 수 있으며, 녹색 광을 발광할 수 있다. 상기 양자점은 예컨대, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, In,Sb, AlS, AlP, AlAs, PbS, PbSe, Ge, Si, CuInS2, CuInSe2 등과 같은 것들 및 이들의 조합이 될 수 있다.
상기 제2 형광체층(220B), 제3 형광체층(230B) 내에는 다른 종류의 형광체 예컨대, 황색이나 앰버(amber)와 같은 형광체를 상기 녹색 형광체의 함량보다 작은 함량으로 가질 수 있다.
실시예에 따른 반도체 소자(200)에서 상기 제1 발광 칩(210A), 제2 발광 칩(220A), 제3 발광 칩(230A) 및 제4 발광 칩(240A)은 모두 같은 피크 파장을 발광하는 같은 물질로 형성된 발광 칩일 수 있다.
이에 따라 실시에에 의하면, 복수의 발광 칩을 같은 구동 전압으로 선택적으로 구동시켜 줄 수 있어, 드라이버의 회로 구성이 매우 간단하면서도 신속, 정확할 수 있다.
또한 실시예에 의하면 각 발광소자 칩이 몸체(170) 상면보다 낮게 배치되므로 발광 칩의 측면에서의 발광되는 빛 간의 혼합을 방지하여 색 순도를 매우 향상시킬 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 반도체 소자에서 I-I'선을 따른 제1 발광 칩(210A)의 단면도이다.
실시예에 따른 반도체 소자는 복수의 발광 칩을 포함할 수 있다. 예를 들어, 실시예에 따른 반도체 소자에서 제1 발광 칩(210A)은 몸체(170), 제1 발광구조체(110A), 제2 발광구조체(110B), 제1 관통전극(150A), 제2 관통전극(150B), 제1 전극층(140A), 제2 전극층(140B), 제1 절연층(120A), 제2 절연층(120B), 제3 전극층(140C), 제1 반사층(130A), 제2 반사층(130B), 제1 패드전극(160A), 제2 패드전극(160B) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 반도체 소자에서 제1 발광 칩(210A)은 몸체(170)의 상측에 형성된 제1 리세스와 제2 리세스 상에 각각 배치된 제1 발광구조체(110A)와 제2 발광구조체(110B)와, 상기 몸체(170)를 관통하며 이격되어 배치된 제1 관통전극(150A), 제2 관통전극(150B)와, 상기 제1 관통전극(150A)과 상기 제2 관통전극(150B) 상에 각각 배치된 제1 전극층(140A)과 제2 전극층(140B)과, 상기 제1 전극층(140A)과 상기 제2 전극층(140B) 상에 각각 배치된 제1 절연층(120A), 제2 절연층(120B)과, 상기 제1 절연층(120A)과 상기 제2 절연층(120B) 사이에 배치되며 상기 제1 발광구조체(110A)와 상기 제2 발광구조체(110B)와 전기적으로 연결된 제3 전극층(140C)을 포함할 수 있다.
상기 몸체(170)는 절연 재질 또는 반사 재질 중 적어도 하나 또는 모두를 포함할 수 있다. 상기 몸체(170)는 반사 물질을 갖는 수지 재질을 포함할 수 있다. 이를 통해 실시예에서 상기 몸체(170)는 복수의 인접한 발광 칩 사이에서의 혼색을 방지하고, 측면 발광 혼합을 방지하여 색순도를 높일 수 있다.
상기 몸체(170)에서 채용가능한 반사 물질은 금속 산화물을 포함할 수 있으며, 예컨대 TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3와 같은 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 수지 재질은 실리콘, 에폭시, 폴리 실리콘(PS) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 발광구조체(110A)는, 제1 도전형 제1 반도체층(112a), 제1 활성층(114a), 제2 도전형 제2 반도체층(112b)을 포함할 수 있다. 상기 제2 반도체층(112b)은, 제1 도전형 제3 반도체층(116a), 제2 활성층(114b), 제2 도전형 제4 반도체층(116b)을 포함할 수 있다.
상기 각 반도체층은 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체 예컨대, III족-V족 원소의 화합물 반도체 또는 II족-VI족 원소의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a)과 제1 도전형 제3 반도체층(116a)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 III족-V족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제1 도전형 도펀트가 n형인 경우, Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함한다. 상기 제1 반도체층(112a), 제3 반도체층(116a)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 활성층(114a), 제2 활성층(114b)은 상기 제1 반도체층(112a), 제3 반도체층(116a)의 각각 아래에 배치되며, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조, 양자 선 구조, 양자 점 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1 활성층(114a), 제2 활성층(114b)은 III족-V족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층/장벽층의 주기, 예를 들면 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, InGaN/InAlGaN 또는 InGaN/AlGaN의 주기로 형성될 수 있다.
상기 제2 도전형 제2 반도체층(112b), 제2 도전형 제4 반도체층(116b)은 상기 제1 활성층(114a), 제2 활성층(114b)의 각각 아래에 배치되며, 제2 도전형 도펀트가 도핑된 III족-V족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제2 도전형 도펀트가 p형인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 Mg, Ze 등과 같은 p형 도펀트를 포함한다. 상기 제2 반도체층(112b), 제4 반도체층(116b)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있고, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시예에서 상기 제1 발광구조체(110A)와 상기 제2 발광구조체(110B)의 상면은 상기 몸체(170)의 상면보다 낮게 배치됨으로써 몸체(170) 상측으로 발광구조체가 노출되지 않으므로 상기 각 발광 칩에서의 측면 발광이 제어되어 발광 칩 간의 혼색이 방지되어 색순도를 현저히 향상시킬 수 있다.
종래기술에서는 각 발광 칩의 발광구조체가 몸체 상측으로 노출됨으로써 발광 칩의 측면 발광에 따른 색혼합으로 색순수도가 낮은 문제가 있었는데, 실시예는 이러한 문제를 근원적으로 해결하였다.
또한 실시예는 성장 기판이 제거됨에 따라, 발광 칩의 두께를 현저히 낮을 수 있으므로 발광 칩을 매우 정교하게 작은 크기로 구현이 가능할 수 있다.
이에 따라, 실시예에 의하면 발광 칩을 매우 컴팩트한 사이즈로 형성하면서도 발광 칩간의 색혼합을 방지하여 컴팩트하면서 색순도가 향상된 발광모듈을 제공할 수 있다.
실시예에서 성장 기판의 제거방법 등의 공정은 이후 제조방법에서 설명하기로 한다.
실시예에 의하면, 성장 기판의 제거에 따라 노출된 제1 도전형 제1 반도체층(112a)과 제1 도전형 제3 반도체층(116a)의 상면에 광 추출 패턴(R)을 형성함으로써 광 추출 효율을 향상시킴과 아울러 이후 형성되는 형광체층과의 접촉면적을 넓혀서 결합력을 향상시켜 신뢰성을 향상시킴과 아울러 산란에 의해 광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 상기 몸체의 상면이 상기 노출된 제1 도전형 제1 반도체층(112a)과 제1 도전형 제3 반도체층(116a)의 상면 보다 높게 배치되어, 몸체의 상측 내에 소정의 상부 리세스가 구비될 수 있고, 발광 칩 상에 형성되는 형광체층이 상기 상부 리세스 내에 형성됨으로써 형광체층의 형성공정이 용이함과 아울러 측면지지에 의해 열팽창 등에 대한 기계적 신뢰성이 향상될 수 있다.
다음으로, 실시예는 상기 몸체(170)를 관통하며 이격되어 배치된 제1 관통전극(150A), 제2 관통전극(150B)을 구비할 수 있다. 상기 제1 관통전극(150A)은 상기 제1 발광구조체(110A)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 제2 관통전극(150B)은 상기 제2 발광구조체(110B)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 관통전극(150A)과 제2 관통전극(150B)은 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 또한 제1 관통전극(150A)과 제2 관통전극(150B)은 반사도가 80% 이상인 높은 금속 예컨대, Ag, Au 또는 Al 중 적어도 하나 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 또는 제1 관통전극(150A)과 제2 관통전극(150B)은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 합금으로 형성될 수 있다.
실시예는 상기 제1 관통전극(150A)과 상기 제2 관통전극(150B) 상에 각각 배치된 제1 전극층(140A)과 제2 전극층(140B)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극층(140A)과 제2 전극층(140B)은 오믹 전극층일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극층(140A)과 제2 전극층(140B)은 ITO(indium tin oxide), ITON(ITO nitride), IZO(indium zinc oxide), IZON(IZO nitride), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide) 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 제1 전극층(140A)과 제2 전극층(140B)은 상기 물질들을 선택적으로 이용하여, 금속과 비 금속의 적층 구조를 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예는 상기 제1 전극층(140A)과 상기 제2 전극층(140B) 상에 각각 배치된 제1 절연층(120A), 제2 절연층(120B)을 포함할 수 있다. 상기 제1 절연층(120A), 제2 절연층(120B)은 산화물 또는 질화물일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 단층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다.
상기 제1 절연층(120A)과 상기 제2 절연층(120B)은 각각 제1 리세스와 제2 리세스의 저면과 측면에 배치될 수 있다.
이때, 상기 제1 전극층(140A)은 상기 제1 절연층(120A)을 관통하여 상기 제1 발광구조체(110A)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극층(140A)은 상기 제1 절연층(120A)을 관통하여 제1 발광구조체(110A)의 제2 도전형 제2 반도체층(112b)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 전극층(140A)과 상기 제2 전극층(140B) 상에는 제1 반사층(130A)과 제2 반사층(130B)이 형성되어 상측으로의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 제1 반사층(130A)과 제2 반사층(130B)은 Ag, Au 또는 Al 중 적어도 하나 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 실시예에서 상기 제1 전극층(140A)과 상기 제2 전극층(140B) 사이에 제3 절연층(120C)이 배치되어 상호간의 단락을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 절연층(120C)은 상기 제2 전극층(140B)의 측면과 저면의 일부 상에 배치될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예는 상기 제1 절연층(120A)과 상기 제2 절연층(120B) 사이에 배치되며 상기 제1 발광구조체(110A)와 상기 제2 발광구조체(110B)와 전기적으로 연결된 제3 전극층(140C)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제3 전극층(140C)은 상기 제1 발광구조체(110A)의 제1 도전형 제1 반도체층(112a)과 상기 제2 발광구조체(110B)의 제1 도전형 제3 반도체층(116a)과 동시 접할 수 있다.
또한 실시예에서 상기 제3 전극층(140C)은 복수로 형성되어 캐리어 주입효율을 향상시킬 수 있다.
상기 제3 전극층(140C)은 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있으며, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 합금으로 형성될 수 있다.
상기 제2 관통전극(150B)은 상기 제2 전극층(140B)을 경유하여 상기 제3 전극층(140C)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제3 전극층(140C)의 측면에 상기 제1 절연층(120A), 상기 제2 절연층(120B)이 배치될 수 있다.
상기 제1 관통전극(150A)과 상기 제2 관통전극(150B) 아래에는 각각 제1 패드전극(160A)과 제2 패드전극(160B)이 형성될 수 있다. 상기 제1 패드전극(160A)과 제2 패드전극(160B)은 단층 또는 복수의 층 구조로 형성될 수 있으며, 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 인(P) 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 합금으로 형성될 수 있다.
실시예는 관통전극을 통해 와이어 본딩(Wire Bonding) 공정이 제거된 최소 사이즈(Size)의 컬러 조정 가능한(color tunable) 광원을 제공할 수 있다.
이하 도 6 내지 도 12를 참조하여 실시예에 따른 반도체 소자에서 발광 칩의 제조공정을 설명하기로 한다.
우선, 도 6과 같이 성장 기판(105) 상에 발광구조체(110)을 형성한다. 이후 상기 발광구조체(110)의 측면 일부와 성장 기판(105)의 상면 일부를 제거하는 메사 에칭공정이 진행될 수 있다. 상기 메사 에칭공정을 통해 발광구조체(110)의 양측면 일부가 제거되어 메사 에칭영역(M)이 형성될 수 있다. 상기 메사 에칭에 의해 성장 기판(105)의 상면이 노출될 수 있고, 상기 성장 기판(105)의 일부가 제거될 수도 있다.
상기 성장 기판(105)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일수 있다. 예를 들어, 상기 성장 기판(105)은 사파이어(Al2O3), GaAs, SiC, Si, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, 및 Ga203 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
상기 발광구조체(110)는 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114), 제2 도전형 반도체층(116)을 포함할 수 있다.
상기 각 반도체층은 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체 예컨대, III족-V족 원소의 화합물 반도체 또는 II족-VI족 원소의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 III족-V족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제1 도전형 도펀트가 n형인 경우, Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함한다. 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 활성층(114)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조, 양자 선 구조, 양자 점 구조로 형성될 수 있다. 상기 활성층(114)은 III족-V족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층/장벽층의 주기, 예를 들면 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, InGaN/InAlGaN 또는 InGaN/AlGaN의 주기로 형성될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(116)은 제2 도전형 도펀트가 도핑된 III족-V족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제2 도전형 도펀트가 p형인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 Mg, Ze 등과 같은 p형 도펀트를 포함한다. 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있고, 이에 대해 한정하지는 않는다.
다음으로 도 7과 같이, 상기 발광구조체(110)의 중심부의 제2 도전형 반도체층(116)과 활성층(114)의 일부를 제거하는 센터 리세스를 형성하여 제1 도전형 반도체층(114)의 상면이 노출되도록 한다. 이를 통해 제1 발광구조체(110A)와 제2 발광구조체(110B)가 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 발광구조체(110A)는, 제1 도전형 제1 반도체층(112a), 제1 활성층(114a), 제2 도전형 제2 반도체층(112b)을 포함할 수 있다. 상기 제2 반도체층(112b)은, 제1 도전형 제3 반도체층(116a), 제2 활성층(114b), 제2 도전형 제4 반도체층(116b)을 포함할 수 있다.
이후 상기 센터 리세스 상에 제3 전극층(140C)을 형성할 수 있다. 상기 센터 리세스는 복수로 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 제3 전극층(140C)은 복수로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제3 전극층(140C)은 상기 제1 발광구조체(110A)의 제1 도전형 제1 반도체층(112a)과 상기 제2 발광구조체(110B)의 제1 도전형 제3 반도체층(112b)과 동시에 접할 수 있다.
상기 제3 전극층(140C)은 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있으며, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 합금으로 형성될 수 있다.
다음으로 상기 제1 발광구조체(110A)와 상기 제2 발광구조체(110B) 상에 제1 반사층(130A), 제2 반사층(130B)이 형성될 수 있다. 상기 제1 반사층(130A), 제2 반사층(130B)은 Ag, Au 또는 Al 중 적어도 하나 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 상기 제1 발광구조체(110A)와 상기 제2 발광구조체(110B)의 측면과 상면 상에 각각 제1 절연층(120A)과 제2 절연층(120B)을 형성할 수 있다. 상기 제1 절연층(120A)과 상기 제2 절연층(120B)은 산화물 또는 질화물 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 상기 제1 절연층(120A) 형성시 소정의 마스크(미도시)를 통해 상기 제1 반사층(130A)의 일부에는 제1 절연층이 형성되지 않도록 할 수 있으나 이러한 방법에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 상기 제1 반사층(130A)과 전기적으로 연결되도록 상기 제1 절연층(120A)을 관통하여 제1 전극층(140A)을 형성하고, 상기 제2 절연층(120B) 상에 형성되되 제3 전극층(140C)과 연결되도록 제2 전극층(140B)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 전극층(140A)과 제2 전극층(140B)은 오믹 전극층일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극층(140A)과 제2 전극층(140B)은 ITO(indium tin oxide), ITON(ITO nitride), IZO(indium zinc oxide), IZON(IZO nitride), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide) 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 제1 전극층(140A)과 제2 전극층(140B)은 상기 물질들을 선택적으로 이용하여, 금속과 비 금속의 적층 구조를 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 도 8과 같이, 몸체(170)을 형성하고, 상기 제1 전극층(140A)과 상기 제2 전극층(140B) 상에 각각 제1 관통전극(150A)과 제2 관통전극(150B)을 형성할 수 있다. 상기 몸체(170)을 먼저 형성하고 제1 관통전극(150A)과 제2 관통전극(150B)을 형성할 수도 있고, 그 순서를 바꾸어 형성할 수도 있다.
상기 제1 전극층(140A)과 상기 제2 전극층(140B) 사이에는 제3 절연층(120C)이 형성되어 양자간의 전기적 단락을 방지할 수 있다. 상기 제3 절연층(120C)은 상기 제2 전극층(140B)의 측면과 상면 일부에 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 몸체(170)는 절연 재질 또는 반사 재질 중 적어도 하나 또는 모두를 포함할 수 있다. 상기 몸체(170)는 반사 물질을 갖는 수지 재질을 포함할 수 있다. 이를 통해 실시예에서 상기 몸체(170)는 복수의 인접한 발광 칩 사이에서의 혼색을 방지하고, 측면 발광 혼합을 방지하여 색순도를 높일 수 있다.
상기 몸체(170)에서 채용가능한 반사 물질은 금속 산화물을 포함할 수 있으며, 예컨대 TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3와 같은 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 수지 재질은 실리콘, 에폭시, 폴리 실리콘(PS) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한 상기 제1 관통전극(150A)과 제2 관통전극(150B)은 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 또한 제1 관통전극(150A)과 제2 관통전극(150B)은 반사도가 80% 이상인 높은 금속 예컨대, Ag, Au 또는 Al 중 적어도 하나 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 또는 제1 관통전극(150A)과 제2 관통전극(150B)은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 합금으로 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 제1 관통전극(150A)과 상기 제2 관통전극(150B) 상에 각각 제1 패드전극(160A)과 제2 패드전극(160B)이 형성될 수 있다. 상기 제1 패드전극(160A)과 제2 패드전극(160B)은 단층 또는 복수의 층 구조로 형성될 수 있으며, 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 인(P) 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 합금으로 형성될 수 있다.
다음으로, 도 9와 같이, 상기 몸체(170)와 상기 제1 패드전극(160A), 제2 패드전극(160B) 아래에 희생층(210)을 형성할 수 있다. 상기 희생층(210)은 레진일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에서 희생층(210)과 발광 칩의 CTE(Coefficient of Thermal Expansion)는 낮을수록, 모듈러스(modulus)는 클수록 유리할 수 있다. 예를 들어, 희생층(210)과 발광 칩의 CTE는 약 15(ppm/℃) 이하일 수 있으며, 모듈러스(modulus)는 10 (Gpa) 이상이 됨으로써 이후 공정에서 발광 칩에 스트레스를 덜 주면서 공정이 진행될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 도 10과 같이, 상기 희생층(210) 아래에 임시 기판(220)을 형성할 수 있다. 상기 임시 기판(220)은 Si, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, GaAs, SiC, 및 Ga203 중 적어도 하나가 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 도 11과 같이, 성장 기판(105)을 LLO 등으로 제거하고 노출된 제1 도전형 반도체층 상에 광 추출 구조(R)를 형성할 수 있다.
다음으로, 도 12와 같이 희생층(210)을 제거함으로써 제1 발광 칩(210A)이 형성될 수 있다.
이후 도 4와 같이 각 발광 칩 상에 형광체층을 형성하여 실시예에 따른 반도체 소자를 형성할 수 있다.
도 13은 실시예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
실시예에 따른 조명 장치는 커버(2100), 광원 모듈(2200), 방열체(2400), 전원 제공부(2600), 내부 케이스(2700), 소켓(2800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(2300)와 홀더(2500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.
상기 광원 모듈(2200)은 광원부(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다. 상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 광원부(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다.
상기 홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홈(2719)를 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(2700)의 상기 절연부(2710)에 수납되는 상기 전원 제공부(2600)는 밀폐된다. 상기 홀더(2500)는 가이드 돌출부(2510)를 갖는다.
상기 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 연장부(2670)를 포함할 수 있다. 상기 내부 케이스(2700)는 내부에 상기 전원 제공부(2600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(2600)가 상기 내부 케이스(2700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
상술한 반도체 소자, 예를 들어 발광소자는 발광소자 패키지로 구성되어, 조명 시스템의 광원으로 사용될 수 있는데, 예를 들어 영상표시장치의 광원이나 조명 장치 등의 광원으로 사용될 수 있다.
영상표시장치의 백라이트 유닛으로 사용될 때 에지 타입의 백라이트 유닛으로 사용되거나 직하 타입의 백라이트 유닛으로 사용될 수 있고, 조명 장치의 광원으로 사용될 때 등기구나 벌브 타입으로 사용될 수도 있으며, 또한 이동 단말기의 광원으로 사용될 수도 있다.
발광 소자는 상술한 발광 다이오드 외에 레이저 다이오드가 있다.
레이저 다이오드는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 그리고, p-형의 제1 도전형 반도체와 n-형의 제2 도전형 반도체를 접합시킨 뒤 전류를 흘러주었을 때 빛이 방출되는 electro-luminescence(전계발광) 현상을 이용하나, 방출되는 광의 방향성과 위상에서 차이점이 있다. 즉, 레이저 다이오드는 여기 방출(stimulated emission)이라는 현상과 보강간섭 현상 등을 이용하여 하나의 특정한 파장(단색광, monochromatic beam)을 가지는 빛이 동일한 위상을 가지고 동일한 방향으로 방출될 수 있으며, 이러한 특성으로 인하여 광통신이나 의료용 장비 및 반도체 공정 장비 등에 사용될 수 있다.
수광 소자로는 빛을 검출하여 그 강도를 전기 신호로 변환하는 일종의 트랜스듀서인 광 검출기(photodetector)를 예로 들 수 있다. 이러한 광 검출기로서, 광전지(실리콘, 셀렌), 광도전 소자(황화 카드뮴, 셀렌화 카드뮴), 포토 다이오드(예를 들어, visible blind spectral region이나 true blind spectral region에서 피크 파장을 갖는 PD), 포토 트랜지스터, 광전자 증배관, 광전관(진공, 가스 봉입), IR(Infra-Red) 검출기 등이 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 광검출기와 같은 반도체 소자는 일반적으로 광변환 효율이 우수한 직접 천이 반도체(direct bandgap semiconductor)를 이용하여 제작될 수 있다. 또는, 광검출기는 구조가 다양하여 가장 일반적인 구조로는 p-n 접합을 이용하는 pin형 광검출기와, 쇼트키접합(Schottky junction)을 이용하는 쇼트키형 광검출기와, MSM(Metal Semiconductor Metal)형 광검출기 등이 있다.
포토 다이오드(Photodiode)는 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있고, pn접합 또는 pin 구조로 이루어진다. 포토 다이오드는 역바이어스 혹은 제로바이어스를 가하여 동작하게 되며, 광이 포토 다이오드에 입사되면 전자와 정공이 생성되어 전류가 흐른다. 이때 전류의 크기는 포토 다이오드에 입사되는 광의 강도에 거의 비례할 수 있다.
광전지 또는 태양 전지(solar cell)는 포토 다이오드의 일종으로, 광을 전류로 변환할 수 있다. 태양 전지는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.
또한, p-n 접합을 이용한 일반적인 다이오드의 정류 특성을 통하여 전자 회로의 정류기로 이용될 수도 있으며, 초고주파 회로에 적용되어 발진 회로 등에 적용될 수 있다.
또한, 상술한 반도체 소자는 반드시 반도체로만 구현되지 않으며 경우에 따라 금속 물질을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 수광 소자와 같은 반도체 소자는 Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, P, 또는 As 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있으며, p형이나 n형 도펀트에 의해 도핑된 반도체 물질이나 진성 반도체 물질을 이용하여 구현될 수도 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
제1 발광 칩(210A)은 몸체(170), 제1 발광구조체(110A), 제2 발광구조체(110B),
제1 관통전극(150A), 제2 관통전극(150B), 제1 전극층(140A), 제2 전극층(140B),
제1 절연층(120A), 제2 절연층(120B), 제3 전극층(140C),
제1 반사층(130A), 제2 반사층(130B), 제1 패드전극(160A), 제2 패드전극(160B)

Claims (10)

  1. 몸체의 상측에 형성된 제1 리세스와 제2 리세스 상에 각각 배치된 제1 발광구조체와 제2 발광구조체;
    상기 몸체를 관통하며 이격되어 배치된 제1 관통전극, 제2 관통전극;
    상기 제1 관통전극과 상기 제2 관통전극 상에 각각 배치된 제1 전극층과 제2 전극층;
    상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 상에 각각 배치된 제1 절연층, 제2 절연층;
    상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층 사이에 배치되며 상기 제1 발광구조체와 상기 제2 발광구조체와 전기적으로 연결된 제3 전극층; 및
    상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 사이에 배치되고, 상기 제2 전극층에 인접한 상기 제1 절연층의 외면에 형성된 단차 구조 상에 배치된 제3 절연층;을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 발광구조체의 상면은 상기 몸체의 상면보다 아래에 배치되는 반도체 소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극층은 상기 제1 절연층을 관통하여 상기 제1 발광구조체와 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 전극층은 상기 제3 전극층과 전기적으로 연결되는 반도체 소자.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 절연층은 상기 제1 리세스의 측면과 상기 제3 전극층의 측면에 배치되는 반도체 소자.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 발광구조체 및 상기 제2 발광구조체 상에 배치되며 상기 제1 리세스 및 상기 제2 리세스 내에 배치되는 형광체층;을 포함하는 반도체 소자.
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