KR102657719B1 - Semiconductor device and sensing device - Google Patents
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Abstract
실시 예에 개시된 반도체 소자는, 지지부재; 상기 지지부재의 제1영역 위에 발광부; 및 상기 지지부재의 제2영역 위에 제1센서부가 배치되며, 상기 발광부는, 제1도전형 반도체층, 제2도전형 반도체층, 및 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 활성층을 갖는 발광 구조층을 포함하며, 상기 제1센서부는, 상기 발광부로부터 방출된 광에 의해 활성화되는 적어도 하나 이상의 제1감지재; 상기 제1감지재에 접촉되는 제1전극부를 포함하는 제1센서 전극; 및 상기 제1감지재에 접촉되는 제2전극부를 포함하는 제2 센서 전극을 포함하며, 상기 제1전극부는 상기 제2전극부와 이격되며, 상기 제1감지재는 상기 제1전극부 및 상기 제2전극부 상에 배치되며, 상기 제1감지재는 상기 제1전극부와 수직 방향으로 중첩되는 제1파트와, 상기 제2전극부와 수직 방향으로 중첩된 제2파트, 및 상기 제1,2전극부 사이에 상기 제1,2전극부와 수직 방향으로 중첩되지 않는 제3파트를 포함한다. The semiconductor device disclosed in the example includes a support member; a light emitting portion on the first area of the support member; and a first sensor unit is disposed on the second region of the support member, wherein the light emitting unit includes a first conductive semiconductor layer, a second conductive semiconductor layer, and the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer. It includes a light-emitting structural layer with an active layer therebetween, wherein the first sensor unit includes: at least one first sensing material activated by light emitted from the light-emitting unit; a first sensor electrode including a first electrode portion in contact with the first sensing material; and a second sensor electrode including a second electrode portion in contact with the first sensing material, wherein the first electrode portion is spaced apart from the second electrode portion, and the first sensing material includes the first electrode portion and the first sensing material. It is disposed on a two-electrode unit, and the first sensing material includes a first part overlapping in a vertical direction with the first electrode unit, a second part overlapping in a vertical direction with the second electrode unit, and the first and second sensing materials. It includes a third part between the electrode parts that does not overlap in the vertical direction with the first and second electrode parts.
Description
실시 예는 반도체 소자에 관한 것이다. The embodiment relates to a semiconductor device.
실시 예는 센서부와 발광부를 갖는 반도체 소자에 관한 것이다.The embodiment relates to a semiconductor device having a sensor unit and a light emitting unit.
실시 예는 가스 센싱을 위한 센서부와 발광부를 갖는 반도체 소자에 관한 것이다. The embodiment relates to a semiconductor device having a sensor unit and a light emitting unit for gas sensing.
실시 예는 가스 검출을 위한 반도체형 소자 및 그 감지 장치에 관한 것이다. The embodiment relates to a semiconductor device for detecting gas and a detection device thereof.
우리의 생활환경에는 대단히 많은 종류의 가스가 존재하고 있다. 일반가정, 업소, 공사장에서의 가스사고, 석유콤비나트, 탄광, 화학플랜트 등에서의 폭발사고 및 오염 공해 등의 문제가 잇따르고 있다. 인간의 감각기관으로는 위험 가스의 농도를 정량적으로 판별하거나 가스의 종류를 거의 판별할 수 없다. 이에 대응하기 위해 물질의 물리적 성질 또는 화학적 성질을 이용한 가스 센서가 개발되어 가스의 누설탐지, 농도 측정 및 경보 등에 사용되고 있다.There are many types of gases in our living environment. Problems such as gas accidents at homes, businesses, and construction sites, explosion accidents, and pollution at oil complexes, coal mines, and chemical plants are continuing. Human sense organs cannot quantitatively determine the concentration of dangerous gases or determine the type of gas. In order to respond to this, gas sensors using the physical or chemical properties of substances have been developed and are used for gas leak detection, concentration measurement, and alarm.
이러한 가스 센서에 대한 연구는 오래 전부터 이루어져 왔으며, 현재 많은 종류의 가스 센서가 상용화되어 있다. 반도체를 이용한 가스 센서는, 기체 성분이 반도체의 표면에 흡착하거나 또는 미리 흡착해 있던 산소등과 같은 흡착 가스와 반응할 때 흡착 분자와 반도체 표면과의 사이에 전자 수수가 일어나고 이로 인하여 반도체의 도전율과 표면 전위 등이 변화하게 되는데, 이러한 변화를 검출하는 원리이다.Research on these gas sensors has been conducted for a long time, and many types of gas sensors are currently commercialized. In a gas sensor using a semiconductor, when a gas component adsorbs to the surface of a semiconductor or reacts with an adsorbed gas such as oxygen that has previously been adsorbed, electrons are transferred between the adsorbed molecules and the semiconductor surface, which changes the conductivity of the semiconductor. The surface potential, etc. changes, and this is the principle of detecting such changes.
반도체 가스 센서는 측정 대기의 스펙트럼이나 이온 모빌리티(mobility)에 의한 전도성 측정을 통한 광학식 가스 센서나 전기 화학식 가스 센서에 비하여 그 구조가 간단하고 공정이 용이하며, 크기가 작고 전력 소모가 작은 이점들이 있다.Semiconductor gas sensors have the advantages of simple structure, easy processing, small size, and low power consumption compared to optical gas sensors or electrochemical gas sensors that measure conductivity based on the spectrum of the measured atmosphere or ion mobility. .
실시 예는 가스 검출을 위한 반도체 소자 및 그 제조방법을 제공한다.The embodiment provides a semiconductor device for gas detection and a method of manufacturing the same.
실시 예는 발광부로부터 방출된 광에 반응하여 가스를 검출하는 센서부를 갖는 반도체 소자 및 그 제조방법을 제공한다.The embodiment provides a semiconductor device having a sensor unit that detects gas in response to light emitted from the light emitting unit and a method of manufacturing the same.
실시 예는 기판의 서로 다른 영역 상에 광을 조사하는 발광부와 가스를 센싱하는 센서부를 갖는 반도체 소자를 제공한다. An embodiment provides a semiconductor device having a light emitting unit that radiates light onto different areas of a substrate and a sensor unit that senses gas.
실시 예는 기판 상에 발광부 및 상기 발광부의 측면들 중 적어도 한 측면과 대응되는 영역에 하나 또는 복수의 센서부가 배치된 반도체 소자를 제공한다.An embodiment provides a semiconductor device in which one or more sensor units are disposed on a substrate in a region corresponding to at least one side of a light emitting unit and sides of the light emitting unit.
실시 예는 가스 센서용 반도체 소자를 제공한다.The embodiment provides a semiconductor device for a gas sensor.
실시 예는 가스 센서용 반도체 소자를 갖는 감지 장치를 제공한다.An embodiment provides a sensing device having a semiconductor element for a gas sensor.
실시 예에 따른 반도체 소자는, 지지부재; 상기 지지부재의 제1영역 위에 발광부; 및 상기 지지부재의 제2영역 위에 제1센서부가 배치되며, 상기 발광부는, 제1도전형 반도체층, 제2도전형 반도체층, 및 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 활성층을 갖는 발광 구조층을 포함하며, 상기 제1센서부는, 상기 발광부로부터 방출된 광에 의해 활성화되는 적어도 하나 이상의 제1감지재; 상기 제1감지재에 접촉되는 제1전극부를 포함하는 제1센서 전극; 및 상기 제1감지재에 접촉되는 제2전극부를 포함하는 제2 센서 전극을 포함하며, 상기 제1전극부는 상기 제2전극부와 이격되며, 상기 제1감지재는 상기 제1전극부 및 상기 제2전극부 상에 배치되며, 상기 제1감지재는 상기 제1전극부와 수직 방향으로 중첩되는 제1파트와, 상기 제2전극부와 수직 방향으로 중첩된 제2파트, 및 상기 제1,2전극부 사이에 상기 제1,2전극부와 수직 방향으로 중첩되지 않는 제3파트를 포함할 수 있다.A semiconductor device according to an embodiment includes a support member; a light emitting portion on the first area of the support member; and a first sensor unit is disposed on the second region of the support member, wherein the light emitting unit includes a first conductive semiconductor layer, a second conductive semiconductor layer, and the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer. It includes a light-emitting structural layer with an active layer therebetween, wherein the first sensor unit includes: at least one first sensing material activated by light emitted from the light-emitting unit; a first sensor electrode including a first electrode portion in contact with the first sensing material; and a second sensor electrode including a second electrode portion in contact with the first sensing material, wherein the first electrode portion is spaced apart from the second electrode portion, and the first sensing material includes the first electrode portion and the first sensing material. It is disposed on a two-electrode unit, and the first sensing material includes a first part overlapping in a vertical direction with the first electrode unit, a second part overlapping in a vertical direction with the second electrode unit, and the first and second sensing materials. It may include a third part between the electrode parts that does not overlap in the vertical direction with the first and second electrode parts.
실시 예에 따른 감지 장치는, 캐비티를 갖는 패키지 몸체; 상기 캐비티 내에 배치된 반도체 소자; 및 상기 반도체 소자 상에 배치된 개구부를 갖는 반사 플레이트를 포함하며, 상기 반도체 소자는, 지지부재; 상기 지지부재의 제1영역 위에 발광부; 및 상기 지지부재의 제2영역 위에 제1센서부가 배치되며, 상기 발광부는, 제1도전형 반도체층, 제2도전형 반도체층, 및 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 활성층을 갖는 발광 구조층을 포함하며, 상기 제1센서부(105)는, 상기 발광부로부터 방출된 광에 의해 활성화되는 적어도 하나 이상의 제1감지재; 상기 제1감지재에 접촉되는 제1전극부를 포함하는 제1센서 전극; 및 상기 제1감지재에 접촉되는 제2전극부를 포함하는 제2 센서 전극을 포함하며, 상기 제1전극부는 상기 제2전극부와 이격되며, 상기 제1감지재는 상기 제1전극부 및 상기 제2전극부 상에 배치되며, 상기 제1감지재는 상기 제1전극부와 수직 방향으로 중첩되는 제1파트와, 상기 제2전극부와 수직 방향으로 중첩된 제2파트, 및 상기 제1,2전극부 사이에 상기 제1,2전극부와 수직 방향으로 중첩되지 않는 제3파트를 포함할 수 있다.A sensing device according to an embodiment includes: a package body having a cavity; a semiconductor device disposed within the cavity; and a reflective plate having an opening disposed on the semiconductor device, wherein the semiconductor device includes: a support member; a light emitting portion on the first area of the support member; and a first sensor unit is disposed on the second region of the support member, wherein the light emitting unit includes a first conductive semiconductor layer, a second conductive semiconductor layer, and the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer. It includes a light-emitting structural layer with an active layer therebetween, and the
실시 예에 의하면, 상기 지지 부재의 제3영역 위에 제2센서부를 포함하며, 기 제2센서부는 제2감지재, 상기 제2감지재에 접촉된 제3,4센서 전극을 포함할 수 있다.According to an embodiment, a second sensor unit may be included on the third region of the support member, and the second sensor unit may include a second sensing material and third and fourth sensor electrodes in contact with the second sensing material.
실시 예에 의하면, 상기 제1,2감지재는 상기 발광부의 복수의 측면들 중 적어도 두 측면에 배치될 수 있다.According to an embodiment, the first and second sensing materials may be disposed on at least two of the plurality of sides of the light emitting unit.
실시 예에 의하면, 상기 지지 부재 상에 상기 발광부와 전기적으로 연결된 제1리드 전극 및 제2리드 전극을 포함하며, 기 제1리드 전극과 상기 제2리드 전극은 상기 제1,2센서 전극과 전기적으로 분리되며, 상기 지지 부재 상에 절연층을 포함하며, 상기 절연층은 상기 지지 부재와 상기 제1,2리드 전극과 상기 제1,2센서 전극 사이에 배치될 수 있다.According to an embodiment, it includes a first lead electrode and a second lead electrode electrically connected to the light emitting unit on the support member, wherein the first lead electrode and the second lead electrode are the first and second sensor electrodes. They are electrically separated and include an insulating layer on the support member, and the insulating layer may be disposed between the support member, the first and second lead electrodes, and the first and second sensor electrodes.
실시 예에 의하면, 상기 발광부는 상기 제1,2감지재 사이에 배치될 수 있다.According to an embodiment, the light emitting unit may be disposed between the first and second sensing materials.
실시 예에 의하면, 상기 지지 부재 상에 상기 발광부와 전기적으로 연결된 제1리드 전극 및 제2리드 전극을 포함하며, 상기 제1리드 전극과 상기 제2리드 전극은 상기 제1,2센서 전극과 전기적으로 분리될 수 있다. According to an embodiment, it includes a first lead electrode and a second lead electrode electrically connected to the light emitting unit on the support member, wherein the first lead electrode and the second lead electrode are the first and second sensor electrodes and Can be electrically separated.
실시 예에 의하면, 상기 지지 부재 상에 절연층을 포함하며, 상기 절연층은 상기 지지 부재와 상기 제1,2리드 전극과 상기 제1,2센서 전극 사이에 배치될 수 있다.According to an embodiment, an insulating layer may be included on the support member, and the insulating layer may be disposed between the support member, the first and second lead electrodes, and the first and second sensor electrodes.
실시 예에 의하면, 상기 제1,2전극부 중 적어도 하나는 상기 감지재의 적어도 한 측면 또는 양 측면으로 연장된 돌출부를 포함할 수 있다. 상기 제1,2전극부는 제1,2센서 전극 사이의 간극영역으로부터 서로 반대측 방향으로 오픈된 제1,2오픈 영역을 가지며, 상기 제1,2오픈 영역에는 상기 제1감지재가 배치될 수 있다. 상기 제1,2오픈 영역에서의 상기 제1,2센서 전극 사이의 거리는 상기 간극 영역의 너비보다는 크고 상기 제1감지재의 제2축 방향의 바닥 길이보다는 작을 수 있다.According to an embodiment, at least one of the first and second electrode units may include a protrusion extending to at least one side or both sides of the sensing material. The first and second electrode units have first and second open areas that are open in opposite directions from the gap area between the first and second sensor electrodes, and the first sensing material may be disposed in the first and second open areas. . The distance between the first and second sensor electrodes in the first and second open areas may be larger than the width of the gap area and smaller than the bottom length of the first sensing material in the second axis direction.
실시 예에 의하면, 상기 제1,2전극부는 상기 제1,2오픈 영역 방향으로 연장된 하나 이상의 패턴을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the first and second electrode parts may include one or more patterns extending in the direction of the first and second open areas.
실시 예에 의하면, 상기 제1감지재는 제2축 방향으로의 길이가 상기 발광부의 제2축 방향의 길이보다 클 수 있다. According to an embodiment, the length of the first sensing material in the second axis direction may be greater than the length of the light emitting unit in the second axis direction.
실시 예에 의하면, 상기 제1센서 전극은 제1패드부를 가지며, 상기 제2센서 전극은 제2패드부를 가지며, 상기 제1감지재는 상기 제1,2패드부 사이에 배치될 수 있다. According to an embodiment, the first sensor electrode has a first pad portion, the second sensor electrode has a second pad portion, and the first sensing material may be disposed between the first and second pad portions.
실시 예에 의하면, 상기 발광부는 기판 및 상기 발광 구조층 아래에 제1,2전극을 포함하는 LED이며, 상기 기판은 상기 발광 구조층 위에 배치될 수 있다.According to an embodiment, the light emitting unit is an LED including a substrate and first and second electrodes under the light emitting structure layer, and the substrate may be disposed on the light emitting structure layer.
실시 예에 의하면, 상기 발광부는 수직형 또는 수평형 LED를 포함할 수 있다. 상기 발광부는 자외선 광을 발생하는 반도체 소자.According to an embodiment, the light emitting unit may include a vertical or horizontal LED. The light emitting unit is a semiconductor device that generates ultraviolet light.
실시 예에 의하면, 상기 지지부재는 절연성 또는 전도성 재질의 기판을 포함할 수 있다. 상기 지지부재의 상부에 오목한 리세스를 가지며, 상기 리세스에는 상기 발광부가 배치될 수 있다. According to an embodiment, the support member may include a substrate made of an insulating or conductive material. The support member has a concave recess at the top, and the light emitting part may be disposed in the recess.
실시 예에 의하면, 상기 제1감지재는, 주 감지 재료와 촉매를 포함하며, 상기 주 감지 재료는 SnO2, CuO, TiO2, In2O3, ZnO, V2O5, RuO2, WO3, ZrO2, MoO3 , NiO, CoO, Fe2O3, 및 AB2O4 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함하며, 상기 촉매는 백금(pt), 구리(Cu), 로듐(Rd), 금(Au), 팔라듐(Pd), 철(Fe), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루태늄(Ru), 로듐(Rh), 은(Ag), 하프늄(Hf), 탄탈늄(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 및 이리듐(Ir) 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the first sensing material includes a main sensing material and a catalyst, and the main sensing material is SnO 2 , CuO, TiO 2 , In 2 O 3 , ZnO, V 2 O 5 , RuO 2 , WO 3 , ZrO 2 , MoO 3 , NiO, CoO, Fe 2 O 3 , and AB 2 O 4 It includes at least one or two of the following, and the catalyst includes platinum (pt), copper (Cu), rhodium (Rd), gold (Au), palladium (Pd), iron (Fe), titanium (Ti), and vanadium ( V), chromium (Cr), nickel (Ni), aluminum (Al), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), rutanium (Ru), rhodium (Rh), silver (Ag), It may include at least one or two of hafnium (Hf), tantalum (Ta), tungsten (W), rhenium (Re), and iridium (Ir).
실시 예에 의하면, 상기 지지부재 상에 상기 발광부와 전기적으로 연결된 제1,2리드 전극 및, 상기 캐비티 바닥에 복수의 전극 패턴을 포함하며, 상기 제1,2리드 전극과 상기 제1,2센서 전극은 상기 복수의 전극 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. According to an embodiment, it includes first and second lead electrodes electrically connected to the light emitting unit on the support member and a plurality of electrode patterns on the bottom of the cavity, wherein the first and second lead electrodes and the first and second lead electrodes are electrically connected to the light emitting unit. The sensor electrode may be electrically connected to the plurality of electrode patterns.
실시 예에 의하면, 상기 지지 부재의 제3영역 위에 제2센서부를 포함하며, 상기 패키지 몸체는 세라믹 재질을 포함하며, 상기 패키지 몸체의 바닥에 복수의 하부 패턴을 포함하며, 상기 전극 패턴은 상기 하부 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. According to an embodiment, it includes a second sensor unit on the third region of the support member, the package body includes a ceramic material, and includes a plurality of lower patterns on the bottom of the package body, and the electrode pattern is located on the lower portion of the support member. It can be electrically connected to the pattern.
실시 예는 발광부로부터 조사된 광에 활성화되는 센서부를 반도체 소자로 제공함으로써, 반도체 소자 또는 가스 센서의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.The embodiment can improve the reliability of a semiconductor device or a gas sensor by providing a sensor unit activated by light emitted from the light emitting unit as a semiconductor device.
실시 예는 히터 없이 LED의 광을 이용한 반도체 소자 또는 가스 센서를 구현함으로써, 히터의 내구성 문제나 히터에 의한 웜 업 타입(Warm up time)과 같은 시간이 소요되는 문제를 해결할 수 있다.The embodiment implements a semiconductor device or a gas sensor using light from an LED without a heater, thereby solving problems that require time, such as the durability of the heater or the warm-up time caused by the heater.
실시 예는 기판의 서로 다른 영역 위에 발광부 및 센서부를 배치함으로써, 가스 센서의 사이즈를 소형화할 수 있다.In the embodiment, the size of the gas sensor can be miniaturized by arranging the light emitting unit and the sensor unit on different areas of the substrate.
실시 예는 플립 칩 구조의 발광부 및 이의 측면상에 센서부가 배치된 반도체 소자 또는 가스 센서를 구현할 수 있다.The embodiment may implement a semiconductor device or gas sensor in which a light emitting unit of a flip chip structure and a sensor unit are disposed on a side thereof.
실시 예는 수평형 칩 구조의 발광부와 이의 측면 상에 센서부를 갖는 반도체 소자 또는 가스 센서를 구현할 수 있다.An embodiment may implement a semiconductor device or a gas sensor having a light emitting unit in a horizontal chip structure and a sensor unit on a side thereof.
실시 예는 수직형 칩 구조의 발광부 및 이의 측면상에 센서부가 배치된 반도체 소자 또는 가스 센서를 구현할 수 있다. The embodiment may implement a semiconductor device or gas sensor in which a light emitting unit of a vertical chip structure and a sensor unit are disposed on a side thereof.
실시 예는 가스 센서의 센싱 감도를 개선시켜 줄 수 있다.The embodiment can improve the sensing sensitivity of a gas sensor.
실시 예는 가스 감지를 위한 센서부를 갖는 반도체 소자를 소형화할 수 있다.The embodiment can miniaturize a semiconductor device having a sensor unit for gas detection.
실시 예는 가스 감지를 위한 센서부의 소비전력을 줄일 수 있다.The embodiment can reduce power consumption of the sensor unit for gas detection.
실시 예는 가스 감지를 위한 센서부를 갖는 반도체 소자 및 이를 갖는 감지 장치의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.The embodiment can improve the reliability of a semiconductor device having a sensor unit for gas detection and a sensing device having the same.
도 1은 제1실시 예에 따른 반도체 소자의 사시도이다.
도 2는 도 1의 반도체 소자의 평면도이다.
도 3은 도 2의 반도체 소자의 부분 확대도이다.
도 4는 도 2의 반도체 소자의 A-A'측 단면도이다.
도 5는 도 2의 반도체 소자의 B-B'측 단면도이다.
도 6은 도 2의 반도체 소자의 발광부의 다른 예이다.
도 7은 도2의 반도체 소자에서 발광부의 다른 예이다.
도 8은 도 2의 반도체 소자에 있어서, 발광부 및 센서부의 전극 구조의 변형 예이다.
도 9는 도 2의 반도체 소자에 있어서, 센서 전극의 제1변형 예이다.
도 10은 도 2의 반도체 소자에 있어서, 센서 전극의 제2변형 예이다.
도 11은 도 2의 반도체 소자에 있어서, 센서 전극의 제3변형 예이다.
도 12는 도 2의 반도체 소자의 변형 예로서, 복수의 센서부를 갖는 반도체 소자의 예이다.
도 13은 실시 예에 따른 반도체 소자에 있어서, 지지 기판에 리세스를 갖는 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 도 12의 반도체 소자에 있어서 지지 기판에 리세스를 갖는 예를 나타낸 도면이다.
도 15는 제2실시 예로서, 도 12의 반도체 소자를 갖는 감지 장치를 나타낸 사시도이다.
도 16은 도 15의 감지 장치의 측 단면도이다.
도 17은 실시 예에 따른 반도체 소자의 발광부의 일 예이다.
도 18은 실시 예에 따른 반도체 소자의 발광부의 다른 예이다.
도 19는 실시 예에 따른 센서부의 가스 센싱 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 실시 예에 따른 센서부의 저항 변화를 나타낸 그래프이다.1 is a perspective view of a semiconductor device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device of FIG. 1.
FIG. 3 is a partially enlarged view of the semiconductor device of FIG. 2.
FIG. 4 is a cross-sectional view along the line A-A' of the semiconductor device of FIG. 2.
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line B-B' of the semiconductor device of FIG. 2.
FIG. 6 is another example of the light emitting unit of the semiconductor device of FIG. 2.
Figure 7 is another example of a light emitting unit in the semiconductor device of Figure 2.
FIG. 8 is a modified example of the electrode structure of the light emitting unit and sensor unit in the semiconductor device of FIG. 2.
FIG. 9 is a first modified example of a sensor electrode in the semiconductor device of FIG. 2.
FIG. 10 is a second modified example of a sensor electrode in the semiconductor device of FIG. 2.
FIG. 11 is a third modified example of a sensor electrode in the semiconductor device of FIG. 2.
FIG. 12 is a modified example of the semiconductor device of FIG. 2 and is an example of a semiconductor device having a plurality of sensor units.
FIG. 13 is a diagram illustrating an example in which a support substrate has a recess in a semiconductor device according to an embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing an example in which the semiconductor device of FIG. 12 has a recess in the support substrate.
FIG. 15 is a perspective view showing a sensing device including the semiconductor device of FIG. 12 as a second embodiment.
Figure 16 is a side cross-sectional view of the sensing device of Figure 15;
Figure 17 is an example of a light emitting unit of a semiconductor device according to an embodiment.
18 is another example of a light emitting unit of a semiconductor device according to an embodiment.
Figure 19 is a diagram for explaining an example of gas sensing by a sensor unit according to an embodiment.
Figure 20 is a graph showing the change in resistance of the sensor unit according to an embodiment.
본 실시 예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시 예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 각각의 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 특정 실시 예에서 설명된 사항이 다른 실시 예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시 예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시 예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시 예에서 구성 A에 대한 특징을 설명하고 다른 실시 예에서 구성 B에 대한 특징을 설명하였다면, 구성 A와 구성 B가 결합된 실시 예가 명시적으로 기재되지 않더라도 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.The present embodiments may be modified in other forms or various embodiments may be combined with each other, and the scope of the present invention is not limited to each embodiment described below. Even if a matter described in a specific embodiment is not explained in another embodiment, it may be understood as a description related to another embodiment, unless there is a description that is contrary or contradictory to the matter in the other embodiment. For example, if a feature for configuration A is described in a specific embodiment and a feature for configuration B is described in another embodiment, the description is contrary or contradictory even if an embodiment in which configuration A and configuration B are combined is not explicitly described. Unless otherwise stated, it should be understood as falling within the scope of the rights of the present invention.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 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.Hereinafter, embodiments of the present invention that can specifically realize the above object will be described with reference to the attached drawings. In the description of the embodiment according to the present invention, in the case where each element is described as being formed "on or under", (or under) includes both elements that are in direct contact with each other or one or more other elements that are formed (indirectly) between the two elements. Additionally, when expressed as "on or under", it can include not only the upward direction but also the downward direction based on one element.
<실시예><Example>
도 1은 제1실시 예에 따른 반도체 소자의 사시도이고, 도 2는 도 1의 반도체 소자의 평면도이며, 도 3은 도 2의 반도체 소자의 부분 확대도이고, 도 4는 도 2의 반도체 소자의 A-A'측 단면도이고, 도 5는 도 2의 반도체 소자의 B-B'측 단면도이다.FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor device according to a first embodiment, FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device of FIG. 1, FIG. 3 is a partial enlarged view of the semiconductor device of FIG. 2, and FIG. 4 is a plan view of the semiconductor device of FIG. 2. It is a cross-sectional view along the line A-A', and FIG. 5 is a cross-sectional view along the line B-B' of the semiconductor device of FIG. 2.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 실시 예에 따른 반도체 소자(100)는 지지부재(350), 상기 지지부재(350)의 제1영역 위에 발광부(101), 및 상기 지지부재(350)의 제2영역 위에 센서부(105)를 포함한다. 1 to 5, the
상기 반도체 소자(100)는 상기 지지부재(350) 상에 리드 전극과 같은 전극 구조가 배치될 수 있다. 상기 전극 구조는 발광부(101)에 연결된 제1,2리드 전극(320,330)을 포함할 수 있다. 상기 전극 구조는 센서부(105)의 센서 전극(151,153)을 포함할 수 있다. The
상기 반도체 소자(100)는 지지부재(350)의 서로 다른 영역 상에 발광부(101)와 센서부(105)가 배치될 수 있다. 상기 반도체 소자(100)에서 발광부(101)와 상기 센서부(105)는 수직 방향(Z)으로 중첩되지 않을 수 있다. 상기 발광부(101)와 상기 센서부(105)는 상기 발광부(101)을 기준으로 수평 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 상기 센서부(105)는 상기 발광부(101)로부터 방출된 광에 의해 저항이 변화될 수 있다. 상기 센서부(105)는 상기 발광부(101)로부터 방출된 광에 의해 저항이 낮아지거나 전도성을 가질 수 있다. The
실시 예에 따른 발광부(101)는 수평형 칩 구조, 수직형 칩 구조, 플립 칩 구조 중 적어도 하나로 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광부(101)는, 예컨대 발광 소자를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자는 LED(Light emitting diode)를 포함하며, 상기 LED는 자외선, 가시광선 또는 적외선의 광 중에서 적어도 하나를 발광할 수 있다. 실시 예에 따른 발광부(101)는 자외선 파장의 예컨대, 400nm 이항의 광 또는 300nm 내지 400nm 범위의 광을 발광할 수 있다. 실시 예에 따른 상기 반도체 소자에서 발광부(101)와 센서부(105) 사이의 거리(도 2의 K1)는 상기 발광부(101)의 너비(C2)의 5배 이하 예컨대, 1배 내지 5배의 범위일 수 있다. The
도 2와 같이, 상기 반도체 소자(100)의 사이즈는 가로 길이(X1) × 세로 길이(Y1)가 예컨대, 300㎛~5000㎛×300㎛~5000㎛의 범위일 수 있다. 상기 반도체 소자(100)의 가로 길이 및 세로 길이가 300 ㎛ 이상일 때 상기 반도체 소자 내에 배치되는 발광부의 와이어를 배치하기 유리하고, 상기 반도체 소자(100)의 가로 길이 및 세로 길이가 5000 ㎛ 이하일 때, 상기 반도체 소자(100)의 모듈을 작게 제작할 수 있기 때문에 다양한 분야에 적용되기 유리할 수 있다. 상기 와이어를 배치하기 유리한 측면에서 상기 반도체 소자(100)의 가로 길이 및 세로 길이는 300㎛ 내지 700㎛일 수 있으며, 상기 범위 내에서 열 또는 공기 중에 포함되는 수분이나 기타 물질에 의한 신뢰성을 확보할 수 있다. 상기 반도체 소자(100)의 두께 또는 높이는 100㎛ 이상 예컨대, 100㎛ 내지 500㎛의 범위를 가질 수 있다. 평면 상에서 제1축 방향은 가로 방향 또는 X축 방향이며, 제2축 방향은 세로 방향이거나 X축 방향과 직교하는 Y축 방향일 수 있다. 제3축 방향은 높이 또는 두께 방향이거나, 상기 제1,2축 방향과 직교하는 Z축 방향일 수 있다. As shown in FIG. 2 , the size of the
<지지부재(350)><Support member (350)>
상기 지지부재(350)는 전도성 또는 절연성 재질일 수 있다. 상기 지지부재(350)는 반도체 재질일 수 있다. 상기 지지부재(350)는 투광성 또는 비 투광성 재질일 수 있다. 상기 지지부재(350)는 사파이어 기판(Al2O3), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga2O3, GaAs와 같은 군에서 선택될 수 있다. 상기 지지부재(350)은 GaN계 반도체 예컨대, GaN 반도체로 형성될 수 있다. 상기 지지부재(350)는 bulk GaN 단결정 기판일 수 있다. 상기 지지부재(350)는 발광부(101) 또는 반도체 소자를 지지하기 위한 지지부재로 사용될 수 있다. 상기 지지부재(350)가 실리콘과 같은 전도성 재질인 경우, 상기 지지부재(350) 상에는 절연층(352)이 배치될 수 있다. The
상기 지지부재(350)의 두께는 30㎛이상 예컨대, 30㎛ 내지 300㎛의 범위일 수 있으며, 상기 범위의 두께보다 작은 경우 제조 시의 핸들링이 어렵고 상기 범위보다 큰 경우 반도체 소자의 사이즈가 커질 수 있다. 상기 지지부재(350)는 리세스를 포함할 수 있고, 상기 리세스는 상기 지지부재(350)를 관통할 수 있고 상기 지지부재(350)의 일부 영역까지만 노출되도록 배치될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 상기 지지부재(350)의 두께가 30㎛ 두께보다 두꺼울 때 상기 리세스를 배치하는 과정에서 발생할 수 있는 상기 지지부재(350)의 크랙이나 휨 등의 문제점을 효율적으로 억제할 수 있고, 300㎛ 두께보다 얇을 때 상기 지지부재(350) 상에 리세스를 배치하는 과정에서 열이나 압력 등에 의한 상기 지지부재(350)의 크랙이나 휨 등의 문제점을 효율적으로 억제할 수 있다. 상기 지지부재(350)는 제1축(X) 방향의 길이와 제2축(Y) 방향의 길이가 동일하거나 다를 수 있다. 상기 지지 부재(350)의 제1축 방향의 길이와 제2축 방향의 길이는 상기 반도체 소자(100)의 가로 길이와 세로 길이일 수 있다. The thickness of the
<절연층(352)><Insulating layer (352)>
상기 절연층(352)은 상기 지지부재(350) 상에 배치될 수 있다. 상기 절연층(352)은 상기 지지부재(350)의 상면 전체에 배치될 수 있다. 상기 절연층(352)은 상기 지지부재(350)의 상면에 배치되며, 상기 지지부재(350)와 상기 발광부(101) 사이의 영역과, 상기 지지부재(350)과 상기 센서부(105) 사이의 영역에 배치될 수 있다. 상기 절연층(352)은 상기 지지부재(350)과 상기 발광부(101)에 연결된 리드 전극(320,330)과 센서부(105)의 센서 전극(151,153) 사이에 배치될 수 있다.The insulating
상기 절연층(352)은 유전체 재질을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 절연층(352)은 Al, Cr, Si, Ti, Zn, Zr 중 적어도 하나를 갖는 산화물, 질화물, 불화물, 및 황화물 중 적어도 하나로 형성된 절연물질 또는 절연성 수지를 포함한다. 상기 절연층(352)은 예컨대, SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 또는 MgO 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 절연층(352)의 두께는 5㎛ 이하 예컨대, 0.1㎛ 내지 2㎛의 범위를 포함할 수 있으며, 0.1 ㎛ 이상일 때 전기적으로 절연하기에 더 유리하고, 2 ㎛ 이하일 때 반도체 소자(100)의 방열 또는 지지부재(350)와 상기 발광부(101), 지지부재(350)와 상기 센서부(105) 사이의 응력이 완화될 수 있고, 반도체 소자(100)의 신뢰성이 향상될 수 있다. The insulating
<전극 구조><Electrode structure>
상기 전극 구조는 상기 지지부재(350) 또는 상기 절연층(352) 상에 배치될 수 있다. 상기 전극 구조는 상기 발광부(101)에 연결된 리드 전극(320,330)을 포함한다. 상기 리드 전극(320,330)은 상기 발광부(101) 아래에 적어도 하나가 배치될 수 있으며, 예컨대 제1,2리드 전극(320,330)을 포함한다. 상기 제1,2리드 전극(320,330)은 상기 발광부(101)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1,2리드 전극(320,330)은 수평한 층 구조로 배치될 수 있다. 상기 제1,2리드 전극(320,330) 중 적어도 하나 또는 모두는 상기 발광부(101)와 수직 방향으로 오버랩될 수 있다.The electrode structure may be disposed on the
상기 제1,2 리드 전극(320,330)은 상기 발광부(101)의 수평 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제1,2 리드 전극(320,330) 상에는 와이어가 적어도 하나 이상 배치될 수 있다. 상기 와이어가 배치되기 위해 상기 제1,2 리드 전극(320,330)은 와이어가 배치되는 방향으로 300㎛이상일 수 있고, 700㎛이하일 수 있다. 상기 방향은 상기 지지부재(350)의 가로 방향일 수 있고, 세로 방향일 수 있으며 이에 한정하지 않는다. 상기 제1,2 리드 전극(320,330)은 상기 지지부재(350)의 가로 길이 또는 세로 길이와 같을 수 있고, 상기 지지부재(350)의 가로 길이 또는 세로 길이보다 짧게 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다. 상기 지지부재(350)의 가로 길이 또는 세로 길이와 상기 제1,2 리드 전극(320,330)의 가로 길이 또는 세로 길이의 비율은 1:0.7 내지 1:0.95 일 수 있다. 즉, 상기 제1,2 리드 전극(320,330)의 가로 길이 또는 세로 길이는 상기 지지부재(350)의 가로 길이 또는 세로 길이의 30% 내지 70% 일 수 있다. 상기 제1,2리드 전극(320,330)의 가로 또는 세로 길이가 상기 지지부재(350)의 가로 또는 세로 길이에 비해 30% 보다 클 때 상기 제1,2 리드 전극(320,330)에서 상기 발광부(101)로 전류를 주입하는데 유리할 수 있고, 70% 보다 작을 때 상기 지지부재(350)가 모듈로 제작될 때 상기 제1,2 리드 전극(320,330)의 손상을 방지할 수 있다.The first and second
상기 제1,2리드 전극(320,330)은 상기 발광부(101)의 영역 외측으로 연장될 수 있다. 상기 제1,2리드 전극(320,330)의 연장 방향은 상기 발광부(101)를 중심으로 서로 반대측 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제1,2리드 전극(320,330)은 상기 지지부재(350)의 리세스 내에 배치될 수 있으며, 이 경우 지지부재(350)의 하면에 상기 제1,2리드전극이 연결된 바닥 패드가 배치될 수 있다.The first and second
상기 제1,2리드 전극(320,330)은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 인(P) 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 도 2 및 도 5와 같이, 상기 제1,2리드 전극(320,330)이 다층인 경우, 상기 절연층(352) 또는 지지부재(350) 위에 본딩층(321,331), 상기 본딩층(321,331) 위에 반사층(322,332)이 배치될 수 있다. 상기 본딩층(321,331)은 상기 반사층(322,332)과 상기 절연층(352) 또는 지지부재(350) 사이에 본딩되며 상기 발광부(101)와 접합 부재(341,342)로 본딩될 수 있다. 상기 본딩층(321,331)은 단층 또는 다층일 수 있으며, 단층인 경우 금 또는 금 합금일 수 있다. 상기 본딩층(321,331)은 예컨대, 접착 금속/본딩 금속과 같은 적층 구조로 배치될 수 있다. 상기 접착 금속은 Ti, Ni, Cr, Ta, Pt 중 적어도 하나를 포함하며, 본딩 금속은 Au, Au 합금을 포함할 수 있다. 상기 반사층(322,332)은 단층 또는 다층일 수 있으며 단층인 경우, 알루미늄, 은, 금 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 다층인 경우 접착 금속/반사 금속일 수 있으며, 상기 접착 금속은 상기의 금속 중에서 선택될 수 있으며, 상기 반사 금속은 알루미늄, 은, 금 중 선택될 수 있다. 상기 반사층(322,332)은 상기 발광부(101)의 면적과 10% 이하로 중첩될 수 있으며, 상기 발광부(101)의 둘레에서 입사되는 광을 반사시켜 줄 수 있다. 상기 반사층(322,332)은 발광부(101)의 하부 영역(R1,R2)에 배치된 접합 부재(341,342)로부터 이격될 수 있다. 상기 반사층(322,332)이 상기 발광부(101)에 인접할수록 본딩 에러가 발생될 수 있다. 상기 반사층(322,332)의 상면 면적은 상기 본딩층(321,331)의 상면 면적보다 작을 수 있다. The first and second
상기 제1,2리드 전극(320,330)은 패드(323,333)를 구비할 수 있다. 상기 패드(323,333)는 상기 본딩층(322,332)이 오픈되어 노출된 경우, 제거될 수 있다. 상기 제1,2리드 전극(320,330)의 패드(323,333)는 서로 이격되어 배치될 수 있으며, 예컨대 상기 발광부(101)의 제2축 방향의 길이(C1)보다는 크게 이격될 수 있다. 상기 패드(323,333)는 상기 제1리드 전극(320)의 제1반사층(321) 위에 배치된 제1패드(323)와, 상기 제2리드 전극(330)의 제2반사층(332) 위에 배치된 제2패드(333)를 포함한다. 상기 제1,2패드(323,333)는 상기 발광부(101)를 기준으로 서로 반대측에 배치될 수 있다. 상기 제1,2패드(323,333)는 상기 제1,2리드 전극(320,330)의 제1,2본딩층(321,331)에 각각 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. The first and second
상기 제1,2패드(323,333)는 와이어와 같은 연결 부재가 연결되어, 전원을 공급받을 수 있다. 상기 제1,2패드(323,333)는 상기 제1,2리드 전극(320,330)이 비아 구조를 갖는 경우, 별도로 형성되지 않을 수 있다. 상기 제1패드(323)의 탑뷰 형성과 상기 제2패드(333)의 탑뷰 형상은 서로 다른 형상일 수 있으며, 예컨대 원 형상, 다각형 형상 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1,2리드 전극(320,330)은 제2축 방향으로 긴 길이로 배치되며, 상기 발광부(101)는 제1,2리드 전극(320,330)의 경계 영역에서 제1,2리드 전극(320,330)과 전기적으로 연결될 수 있다.The first and
상기 제1,2리드 전극(320,330)의 제1축 방향의 너비(X2)는 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 너비(X2)는 발광부(101)의 너비(C2)보다는 클 수 있다. The widths (X2) of the first and second
<발광부(101)><Light emitting unit (101)>
상기 발광부(101)는, 도 17과 같이 제1도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제2도전형 반도체층(125)을 갖는 발광 구조층(120)을 포함한다. 상기 발광부(101)는, 상기 제1도전형 반도체층(121)에 연결된 제1전극(141), 및 상기 제2도전형 반도체층(125)에 연결된 제2전극(143)을 포함할 수 있다. 상기 발광부(101)는 기판(111)을 포함할 수 있다. 상기 발광 구조층(120)은 상기 기판(111) 위에 배치될 수 있다. 상기 발광부(101)의 측면들 중 적어도 하나에는 상기 센서부(105)가 대응될 수 있다. The
상기 발광부(101)는 제1,2리드 전극(320,330) 중 적어도 하나의 위에 배치될 수 있다. 상기 발광부(101)는 제1,2리드 전극(320,330)과 상기 제1,2리드 전극(320,330) 사이의 간극 영역(325) 상에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. The
도 17을 참조하면, 상기 발광부(101)는 기판(111)을 포함할 수 있다. 상기 기판(111)은 발광 구조층(120) 상에 배치될 수 있다. 상기 기판(111)은 전도성 또는 절연성 재질일 수 있다. 상기 기판(111)은 반도체 재질일 수 있다. 상기 기판(111)은 투광성 또는 비 투광성 재질일 수 있다. 상기 기판(111)은 사파이어 기판(Al2O3), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga2O3, GaAs와 같은 군에서 선택될 수 있다. 상기 기판(111)은 GaN계 반도체 예컨대, GaN 반도체로 형성될 수 있다. 상기 기판(111)은 bulk GaN 단결정 기판일 수 있다. Referring to FIG. 17, the
상기 기판(111)의 상면 및 하면 중 적어도 하나에는 복수의 돌기(111B)를 포함할 수 있으며, 상기 돌기(111B)는 상기 기판(111)의 재질로 형성되거나, 절연 재질로 형성될 수 있다. 상기 돌기의 측 단면은 반구형 형상이거나, 다각형 형상을 포함할 수 있다. 상기 돌기는 입사되는 광의 임계각을 변화시켜 주어, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. At least one of the upper and lower surfaces of the
상기 기판(111)의 두께는 30㎛이상 예컨대, 30㎛ 내지 300㎛의 범위일 수 있으며, 상기 범위의 두께보다 작은 경우 제조 시의 핸들링이 어렵고 상기 범위보다 큰 경우 발광부(101)의 사이즈가 커질 수 있다. 상기 기판(111)은 제1축(X) 방향의 길이와 제2축(Y) 방향의 길이가 동일하거나 다를 수 있다. 상기 기판(111)은 발광부(101)로부터 분리되어 제거될 수 있다. 상기 발광부(101)는 상기 기판(111)이 제거하거나 기판 없이 제공될 수 있다. The thickness of the
상기 기판(111)과 상기 발광 구조층(120) 사이에는 III족-V족 화합물 반도체 및 II족-VI족 화합물 반도체 중 적어도 하나를 갖는 반도체층이 형성될 수 있다. 상기 반도체층은 복수의 층이 적층될 수 있다. 상기 화합물 반도체층의 성장 장비는 전자빔 증착기, PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), PLD(plasma laser deposition), 이중형의 열증착기(dual-type thermal evaporator) 스퍼터링(sputtering), MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 등에 의해 형성할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반도체층이 성장되는 기판은 성장 기판 또는 투광성 기판일 수 있고, 상기 반도체층에 별도로 부착된 기판은 전도성 또는 비 전도성 기판이거나 투광성 또는 비 투광성 재질로 배치될 수 있다. A semiconductor layer having at least one of a group III-V compound semiconductor and a group II-VI compound semiconductor may be formed between the
실시 예는 상기 기판(111) 위에 반사층을 더 배치하여, 기판 방향으로 진행하는 광을 센서부(105)로 반사시켜 줄 수 있다. In the embodiment, a reflective layer is further disposed on the
발광 구조층(120)Light-emitting structural layer (120)
상기 발광 구조층(120)은 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체 예컨대, II족과 VI족 화합물 반도체 또는 III족과 V족 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 상기 발광 구조층(120)은 상기 기판(111) 아래에 배치될 수 있다. 상기 발광 구조층(120)의 상면은 상기 기판(111)의 하면되거나 대면할 수 있다. 상기 발광 구조층(120)과 기판(111) 사이에는 다른 반도체층이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 구조층(120)은 제1도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제2도전형 반도체층(125)을 포함할 수 있다. The light-emitting
상기 제1도전형 반도체층(121)은 상기 기판(111)과 활성층(123) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(121)은 제1도전형의 도펀트를 포함하며, 예컨대 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(121)은, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(121)은 제1도전형 도펀트가 도핑된 III족-V족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(121)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1도전형 반도체층(121)은 서로 다른 적어도 두 층이 교대로 배치된 초격자 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(121)은 전극 접촉층이 될 수 있다.The first
상기 활성층(123)은 상기 제1도전형 반도체층(121)과 제2도전형 반도체층(125) 사이에 배치될 수 있다. 상기 활성층(123)은 단일 양자 우물, 다중 양자 우물(MQW), 양자 선(quantum wire) 구조 또는 양자 점(quantum dot) 구조를 선택적으로 포함한다. 상기 활성층(123)은 우물층과 장벽층의 주기를 포함한다. 상기 우물층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함하며, 상기 장벽층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함할 수 있다. 상기 우물층/장벽층의 주기는 예컨대, InGaN/GaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/InAlGaN, AlGaN/AlGaN, AlGaAs/GaAs, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, AlInGaP/InGaP, InP/GaAs의 페어로 구현될 수 있다. 상기 우물층/장벽층의 주기는 상기 페어들이 2주기 이상으로 형성될 수 있으며, 상기 장벽층은 상기 우물층의 밴드 갭보다 넓은 밴드 갭을 가지는 반도체 물질로 형성될 수 있다. 상기 활성층(123)은 가시 광선부터 자외선까지의 파장 범위 내에서 선택적으로 발광할 수 있으며, 예컨대 가시광선의 피크 파장을 갖는 광 또는 청색 피크 파장의 광을 발광할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 제2도전형 반도체층(125)은 상기 활성층(123)과 리드 전극(320,330) 사이에 배치되며 제2도전형의 도펀트가 도핑된 반도체를 포함할 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(125)은 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제2도전형 반도체층(125)은, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(125)이 p형 반도체층이고, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba을 포함할 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(125)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제2도전형 반도체층(125)은 서로 다른 적어도 두 층이 교대로 배치된 초격자 구조로 형성될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(125)은 전극 접촉층이 될 수 있다.The second
상기 발광 구조층(120)은 다른 예로서, 제1도전형 반도체층(121)이 p형 반도체이고, 상기 제2도전형 반도체층(125)이 n형 반도체일 수 있다. 상기 발광 구조층(120)은 접합 형태에 따라 p-n 접합, n-p 접합, n-p-n 접합, p-n-p 접합 구조 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 p는 p형 반도체층이며, 상기 n은 n형 반도체층이며, 상기 n-p 접합 또는 p-n 접합은 활성층을 가지며, 상기 n-p-n 접합 또는 p-n-p 접합은 n-p 사이 또는 p-n 사이에 적어도 하나의 활성층을 가질 수 있다. As another example of the light emitting
상기 발광 구조층(120)은 상기의 층들의 위 또는/및 아래에 다른 층들을 더 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 구조층(120)의 상면 면적은 하면 면적보다 좁을 수 있다. 상기 발광 구조층(120)의 하면의 면적은 상기 기판(111)의 상면의 면적과 동일하거나 작을 수 있다. 여기서, 상기 면적은 X축-Y축 평면이 이루는 면적일 수 있다. 상기 발광 구조층(120)의 측면들은 수직한 축 방향(Z)에 대해 경사진 면으로 형성될 수 있으며, 이러한 경사진 면은 광의 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.The light emitting
<발광부의 전극 구조><Electrode structure of light emitting part>
실시 예에 따른 발광부(101)의 전극 구조는 제1,2전극(141,143), 및 전도층(114)을 포함할 수 있다. The electrode structure of the
상기 제1전극(141)은 상기 제1도전형 반도체층(121)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1전극(141)은 패드로 구현될 수 있다. 상기 제1전극(141)은 상기 제1도전형 반도체층(121)의 일부 아래에 배치될 수 있다. 상기 제1전극(141)은 상기 제2전극(143)보다 높은 영역에 배치될 수 있으며, 상기 활성층(123)의 측면과 대면할 수 있다. 상기 제1전극(141)은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 인(P) 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. The
상기 제2전극(143)은 상기 제2도전형 반도체층(125) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제2전극(143)은 상기 전도층(114) 및 상기 제2도전형 반도체층(125) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2전극(143)은 패드로 구현될 수 있다. 상기 제2전극(143)은, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 인(P) 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제1,2전극(141,143)은 발광 구조층(120) 상에서 수평 방향으로 이격되게 배치될 수 있다.The
전도층(114)은 상기 발광 구조층(120) 아래에 배치될 수 있다. 상기 전도층(114)은 상기 제2도전형 반도체층(125)과 제2전극(143) 사이의 영역과, 상기 제1도전형 반도체층(121)과 제1전극(141) 사이의 영역 중 적어도 하나 또는 모두에 배치될 수 있다. 상기 전도층(114)은 예컨대, 상기 제2도전형 반도체층(125) 아래에 배치되며, 상기 제2도전형 반도체층(125) 및 제2전극(143)과 전기적으로 연결될 수 있다. The
상기 전도층(114)은 투명한 층이거나 반사 재질의 층으로 구현될 수 있다. 상기 전도층(114)은 금속, 비금속 또는 반도체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전도층(114)은 금속 예컨대, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 전도층(114)은 비금속 예컨대, 금속 산화물 또는 금속 질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속 산화물 또는 금속 질화물은 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), ZnO, IrOx, RuOx, NiO와 같은 재료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전도층(114)는 요철 구조로 형성되어, 광 반사 효율을 개선시켜 줄 수 있다.The
보호층(133)은 상기 발광 구조층(120) 아래에 배치될 수 있다. 상기 보호층(133)은 절연 재질로 형성될 수 있다. 상기 보호층(133)은 상기 전도층(114)와 상기 제2전극(143)을 보호할 수 있으며, 외부 습기 침투 및 전기적인 간섭을 차단할 수 있다. 상기 보호층(133)의 일부는 제1전극(141)의 측면에 연장되어 접촉될 수 있다. The
상기 보호층(133)은 분산형 브래그 반사(distributed bragg reflector: DBR) 구조로 형성될 수 있으며, 상기 분산형 브래그 반사 구조는 서로 다른 굴절률을 갖는 두 유전체층이 교대로 배치된 구조를 포함하며, 예컨대, SiO2층, Si3N4층, TiO2층, Al2O3층, 및 MgO층 중 서로 다른 어느 하나를 각각 포함할 수 있다.The
도 5와 같이, 상기한 발광부(101)는 플립 칩 구조로서, 상기 제1,2전극(141,143) 중 적어도 하나는 복수로 배치되어, 본딩력을 개선시켜 주고 발광부(101)를 안정적으로 지지할 수 있다. 상기 발광부(101)은 도 6과 같이 수평형 칩 구조로 배치되거나, 도 7과 같이 수직형 칩 구조로 배치될 수 있다.As shown in FIG. 5, the
<센서부(105)><Sensor unit (105)>
도 1 내지 도 4와 같이, 상기 센서부(105)는 상기 발광부(101)와 전기적으로 분리될 수 있으며, 상기 발광부(101)로부터 조사된 광에 반응하여 가스 유무를 검출하는 센서일 수 있다. 상기 센서부(105)는 상기 절연층(352) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 절연층(352)은 상기 센서부(105)의 보호 층일 수 있다. 1 to 4, the
상기 센서부(105)는 복수의 센서 전극(151,153) 및 상기 복수의 센서 전극(151,153)에 연결된 감지재(150)를 포함한다. The
상기 복수의 센서 전극(151,153)은 상기 절연층(352) 또는 지지 부재(350)상에 배치될 수 있다. 상기 복수의 센서 전극(151,153)은 서로 분리된 제1센서 전극(151)과 제2센서 전극(153)을 포함할 수 있다. 상기 제1,2센서 전극(151,153)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf, Mo, W, TiN, Cr 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제1,2센서 전극(151,153)은 상기 제1,2리드 전극(320,330)과 전기적으로 분리될 수 있다. 또한, 상기 제1,2 센서 전극(151,153)의 가로 또는 세로 길이는 상기 제1,2 리드 전극(320,330)의 가로 또는 세로 길이와 같거나 다를 수 있다. 하지만, 이에 한정하지 않는다. 상기 제1,2 센서 전극(151,153)의 가로 또는 세로 길이는 상기 제1,2 리드 전극(320,330)의 가로 또는 세로 길이의 30% 내지 70%의 범위일 수 있다. 상기 제1,2 센서 전극(151,153)의 길이가 상기 제1,2 리드 전극(320,330)의 길이의 70% 이상일 때 상기 센서 전극(151,153) 상에 제1 패드부(10) 및 제2 패드부(30)를 배치하는 데에 있어서 충분한 공간을 확보할 수 있고, 상기 감지재(150)와 상기 제1,2 센서 전극(151,153)이 수직으로 중첩되도록 배치할 공간을 확보할 수 있다. 또한, 상기 제1,2 센서 전극(151,153)의 길이가 상기 제1,2 리드 전극(320,330)의 길이의 120% 이하일 때, 제1,2 센서 전극(151,153)의 저항을 충분히 낮출 수 있다.The plurality of
상기 제1,2센서 전극(151,153)은 상기 감지재(150)의 수평 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제1,2 센서 전극(151,153)의 가로 또는 세로 길이는 인접한 제1,2리드 전극(320,330) 중 적어도 하나에 와이어가 연결될 때, 와이어의 배치될 때의 길이를 고려할 수 있으며, 예컨대 300㎛이상일 수 있고, 700㎛이하일 수 있다. 상기 제1,2 센서 전극(151,153)은 상기 지지부재(350)의 가로 길이 또는 세로 길이와 같거나 다를 수 있고, 예컨대 상기 지지부재(350)의 가로 길이 또는 세로 길이보다 짧게 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다. 상기 지지부재(350)의 가로 길이 또는 세로 길이와 상기 제1,2 센서 전극(151,153)의 가로 길이 또는 세로 길이의 비율은 1:0.7 내지 1:0.95 일 수 있다. 즉, 상기 제1,2 센서 전극(151,153)의 가로 길이 또는 세로 길이는 상기 지지부재(350)의 가로 길이 또는 세로 길이의 30 % 내지 70 %일 수 있다. 상기 제1,2센서 전극(151,153)의 가로 또는 세로 길이가 상기 지지부재(350)의 가로 또는 세로 길이에 비해 30% 보다 클 때 상기 제1,2센서 전극(151,153)에서 감지재(150)과의 접촉에 따른 센싱 감도가 유리할 수 있고, 70% 보다 작을 때 상기 지지부재(350)가 모듈로 제작될 때 상기 제1,2 센서 전극(151,153)의 손상을 방지할 수 있다.The first and
상기 제1센서 전극(151)은 제1패드부(10) 및 상기 제1패드부(10)로부터 상기 감지재(150) 방향으로 연장된 제1전극부(13)를 포함할 수 있다. 상기 제1패드부(10)는 외부 단자와 전기적으로 연결되며, 예컨대 와이어로 연결될 수 있다. 이러한 제1패드부(10)는 상기 제1전극부(13)의 두께보다 두꺼운 두께를 가지거나, 본딩층을 더 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1전극부(13)이 본딩층을 갖는 경우 상기 제1패드부(10)는 제거될 수 있다. 도 2와 같이, 상기 제1패드부(10)의 탑뷰 형상은 원 형상, 타원 형상 또는 다각형 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제1패드부(10)의 상면 면적은 예컨대, 와이어의 볼(Ball)이 본딩될 수 있는 크기 이상일 수 있으며, 상기 제1전극부(13)의 패턴 너비보다는 작은 너비를 가질 수 있다. The
상기 제2센서 전극(153)은 제2패드부(30) 및 상기 제2패드부(30)로부터 상기 감지재(150) 방향으로 연장된 제2전극부(33)를 포함할 수 있다. 상기 제2패드부(30)는 외부 단자와 전기적으로 연결되며, 예컨대 와이어로 연결될 수 있다. 이러한 제2패드부(30)는 상기 제2전극부(33)의 두께보다 두꺼운 두께를 가지거나, 본딩층을 더 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제2패드부(30)은 상기 제2전극부(33)이 본딩층을 갖는 경우 제거될 수 있다. 상기 제2패드부(30)의 탑뷰 형상은 원 형상, 타원 형상 또는 다각형 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제2패드부(30)의 상면 면적은 예컨대, 와이어의 볼(Ball)이 본딩될 수 있는 크기 이상일 수 있으며, 상기 제2전극부(33)의 패턴 너비보다는 작은 너비를 가질 수 있다. The
상기 제1,2센서 전극(151,153) 사이의 간격(도 3의 E3)은 5㎛ 이상 예컨대, 5㎛ 내지 200㎛의 범위일 수 있으며, 상기 간격이 상기 범위보다 클 경우 센싱 감도가 저하되며 상기 범위보다 작을 경우 상호 간의 간섭으로 인해 센싱 에러가 발생될 수 있다. The gap (E3 in FIG. 3) between the first and
상기 제1,2전극부(13,33)는 100nm 이상의 두께 예컨대, 200nm 이상의 두께로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1,2패드부(10,30)는 상기 제1,2전극부(13,33)의 두께보다 두껍게 배치될 수 있다. The first and
상기 제1전극부(13)는 상기 제1패드부(10)로부터 연장되고 상기 감지재(150)에 접촉될 수 있다. 상기 제2전극부(33)는 상기 제2패드부(30)로부터 상기 제1전극부(13) 방향으로 연장되고 상기 감지재(150)에 접촉될 수 있다. 상기 제1,2전극부(13,33)는 소정 간격(E3)을 갖고 서로 이격될 수 있다. 상기 감지재(150)는 상기 제1,2전극부(13,33) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1전극부(13)는 복수개가 제2전극부(33) 또는 제2패드부(30) 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제2전극부(33)는 복수개가 상기 제1전극부(13) 또는 제1패드부(10) 방향으로 연장될 수 있다. 상기 복수의 제1전극부(13)들 사이에는 상기 복수의 제2전극부(33)이 각각 배치될 수 있다. 상기 제1전극부(13)는 하나 또는 복수개가 수평 방향으로 감지재(150)의 영역을 통해 연장될 수 있으며, 상기 제2전극부(33)는 하나 또는 복수개가 수평 방향으로 감지재(150)를 향하여 연장될 수 있다. The
상기 제1,2전극부(13,33)에 대해 상세하게 설명하기로 한다. 상기 제1전극부(13)는 오목한 제1오픈영역(15)을 가지며, 상기 제2전극부는 오목한 제2오픈영역(35)을 갖는다. 상기 제1,2오픈영역(15,35) 상에는 상기 감지재(150)가 배치될 수 있다. 상기 제1,2오픈영역(15,35)은 상기 제1,2리드 전극(320,330)의 사이의 간극 영역(155)으로부터 서로 반대측 방향으로 오픈된 영역일 수 있다. 예컨대, 제1오픈영역(15)은 상기 제1,2센서 전극(151,153) 사이의 간극 영역(155)으로부터 제1패드부(10) 방향으로 상기 제1센서 전극(151)의 일부가 오픈되며, 상기 제2오픈영역(35)은 제1,2센서 전극(151,153) 사이의 간극 영역(155)으로부터 제2패드부(30) 방향으로 상기 제2센서 전극(153)의 일부가 오픈된다. 상기 제1,2오픈 영역(15,35)의 너비(E2)는 제1축 방향으로 상기 감지재(150)의 너비(D2)보다 크거나 작을 수 있다. 상기 제1,2오픈영역(15,35) 간의 길이는 오픈 영역(15,35)에서의 제1,2리드 전극(151,153) 사이의 간격(E1)이거나 제1,2전극부(13,33) 사이의 거리일 수 있다. 상기 간격(E1)은 제2축 방향으로 상기 감지재(150)의 바닥 길이(D1)보다 작거나 같을 수 있다. 상기 제1,2오픈영역(15,35)은 상기 감지재(150)와 상기 감지재(150)에 중첩되는 영역에서의 제1,2센서 전극(151,153) 사이의 간격(E1)을 조절해 주어, 상기 감지재(150)에 의한 제1,2센서 전극(151,153) 간의 센싱 저항을 설정해 줄 수 있다. The first and
상기 제1센서 전극(151)의 제1오픈영역(15)은 제1,2돌출부(16,17) 사이에 배치되며, 상기 제1,2돌출부(16,17)는 상기 감지재(150)와 수직 방향으로 중첩되지 않을 수 있다. 상기 제2센서 전극(153)의 제2오픈영역(35)는 상기 제3,4돌출부(36,37) 사이에 배치되며, 상기 제3,4돌출부(36,37)는 상기 감지재(150)와 중첩되지 않을 수 있다. The first
상기 감지재(150)는 상기 제1센서 전극(151)과 중첩되는 제1파트(51)와, 상기 제2센서 전극(153)과 중첩되는 제2파트(52)와, 상기 제1,2센서 전극(151,153)과 중첩되지 않는 제3파트(53)를 포함할 수 있다. 상기 제3파트(53)는 상기 제1,2파트(51,52) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제3파트(53)는 상기 제1,2오픈영역(15,35)와 중첩되게 배치될 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1 내지 제4돌출부(16,17,36,37) 중 적어도 하나 또는 모두는 상기 감지재(150)와 수직 방향으로 중첩되고 접촉될 수 있다. 여기서, 상기 제1파트(51) 또는 제2파트(52)의 바닥 면적은 상기 제3파트(53)의 바닥 면적보다 작을 수 있다. 상기 제3파트(53)의 바닥 면적은 상기 제1,2파트(51,52)의 바닥 면적의 합보다 클 수 있다. The
상기 제1,2센서 전극(151,153)의 제1축 방향의 너비(X3)는 상기 감지재(150)의 바닥 너비(D2)보다는 클 수 있다. 상기 너비(X2)는 너비(X2)와 같거나 작을 수 있으며, 이는 전기적 및 열 전도를 위해 X2≥X3의 관계를 가질 수 있다. 상기 제1,2센서 전극(151,153) 사이의 오픈 영역(15,35)의 간격(E1)은 상기 감지재(150)의 제2축 방향의 바닥 너비(D1)보다는 작을 수 있다. 이에 따라 상기 감지재(150)는 상기 제1,2센서 전극(151,153)에 접촉될 수 있다. 상기 제1,2센서 전극(151,153)의 오픈영역(15,35)에 상기 감지재(150)가 배치되므로, 상기 감지재(150)와의 접촉 면적이 개선될 수 있다. 상기 감지재(150)의 바닥 너비(D1)는 Y축 방향으로 긴 길이를 갖고 배치되고 상기 발광부(101)의 Y축 방향의 길이(C1)보다는 크게 배치될 수 있다. 예컨대, D1≥C1의 관계를 가지거나, D1:C1의 비율은 1:1 내지 3:1의 범위일 수 있다. 이에 따라 상기 감지재(150)에서의 Y축 방향의 광 입사 면적이 증가될 수 있다. 또는 상기 D1≤C1인 경우에도 감지재(150)의 센싱은 가능할 수 있다. The width (X3) of the first and second sensor electrodes (151, 153) in the first axis direction may be greater than the bottom width (D2) of the
상기 제1,2센서 전극(151,153)은 나노 분말(nano powder), 나노 선(nano wire), 나노 로드(nano rod), 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube; CNT) 및 그라핀(graphene) 등의 물질을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. The first and
상기 제1,2센서 전극(151,153) 사이의 간극 영역(155)에는 상기 감지재(150)가 배치될 수 있다. 상기 감지재(150)는 상기 제1,2전극부(13,33)와 수직 방향(z)으로 중첩되게 배치될 수 있다. 상기 감지재(150)는 상기 제1,2센서 전극(151,153)과 연결될 수 있다. 상기 감지재(150)는 상기 제1,2센서 전극(151,153)과 접촉될 수 있다. 상기 감지재(150)는 상기 절연층(352)과 접촉될 수 있다. 상기 감지재(150)는 상기 발광부(101)와 물리적으로 분리될 수 있다. 상기 간극 영역(155)와 제1,2리드 전극(320,330) 사이의 간극 영역(325)은 X축 방향으로 같은 직선 상에 배치될 수 있다. The
상기 감지재(150)는 상기 발광부(101)의 측면들 중 적어도 한 측면 또는 두 측면과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 감지재(150)는 상기 발광부(101)과 수직 방향으로 오버랩되지 않는 영역에 배치될 수 있다. 상기 감지재(150)는 상기 발광부(101)을 기준으로 수평 방향으로 중첩될 수 있다. The
상기 감지재(150)는 상기 제1센서 전극(151)의 제1전극부(13)와, 상기 제2센서 전극(153)의 제2전극부(33) 상에 배치될 수 있다. 상기 감지재(150)는 상기 발광부(101)로부터 방출된 광의 파장 또는 이와 유사한 광에 의해 활성화될 수 있다. 여기서, 활성화는 발광부(101)로부터 방출된 광의 파장이나 이와 유사한 광에 의해 전자와 정공 쌍이 생성될 수 있다. 상기 감지재(150)는 입사되는 광에 의해 적어도 30% 이상의 저항 변화가 발생될 수 있으며, 상기 입사되는 파장과 광속에 따라 상기 전자와 정공 쌍의 생성률은 더 커질 수 있다. The
도 2 및 도 3과 같이, 상기 감지재(150)는 상기 제1,2전극부(13,33) 상에 배치될 수 있다. 상기 감지재(150)는 상기 제1전극부(13)와 수직 방향(Z)으로 중첩된 제1파트(51)와, 상기 제1전극부(33)와 수직 방향으로 중첩된 제2파트(52)와, 상기 제1,2전극부(13,33)와 수직 방향으로 중첩되지 않는 제3파트(53)을 포함할 수 있다. As shown in Figures 2 and 3, the
상기 감지재(150)의 제1,2파트(51,52)는 상기 제1,2오픈영역(15,35)에 배치된 제3파트(53)로부터 서로 반대측 방향으로 돌출될 수 있다. 상기 제3파트(53)은 상기 지지부재 방향으로 돌출될 수 있다. 상기 제3파트(53)은 상기 제1,2전극부(13,33) 사이에 배치될 수 있다. The first and second parts 51 and 52 of the
상기 제1,2전극부(13,33) 사이의 간격(E1)은 5㎛ 이상 예컨대, 5㎛ 내지 200㎛의 범위일 수 있다. 상기 제1,2전극부(13,33)들은 상기 간격(E1)이 상기 범위보다 작은 경우 인접한 전극부(13,33) 간의 간섭으로 인해 센서의 신뢰성이 저하될 수 있고, 상기 범위보다 큰 경우 센서부(105)의 사이즈가 커지거나 센싱 감도가 저하될 수 있다. 이러한 제1,2전극부(13,33) 간의 간격(E1)에 따라 가스 측정을 위한 저항 값이 결정될 수 있으며, 상기 제1,2전극부(13,33) 간의 간격(E1)이 가까울수록 상기 감지재(150)의 저항 값은 낮아질 수 있다. The gap E1 between the first and
도 19와 같이, 상기 감지재(150)는 상기 제1,2센서 전극(151,153) 사이의 영역에서 상기 제1,2센서 전극(151,153)에 접촉될 수 있다. 이러한 감지재(150)는 발광부(101)로부터 방출된 광에 의해 저항이 낮아지거나 전도성을 갖게 되므로, 인접한 제1,2센서 전극(151,153) 사이를 전기적으로 연결시켜 줄 수 있다. 상기 감지재(150)는 상기 발광부(101)로부터 입사된 광(L1)에 의해 제1저항을 갖게 되며, 외부 가스(G2)가 유입되면 상기 제1저항 보다 낮은 제2저항으로 변화될 수 있다. 이에 따라 상기 감지재(150)는 광(L1)과 가스(G2)에 의해 제1,2센서 전극(151,153) 즉, 제1,2전극부(13,33) 간의 전기적인 저항을 낮추어 주고, 전기적으로 연결시켜 줄 수 있다. 이러한 제1,2센서 전극(151,153)가 상기 감지재(150)에 의해 전기적으로 연결되어 저항이 낮아지게 됨으로써, 제1,2센서 전극(151,153)에 의해 저항을 검출할 수 있다. 상기 검출된 저항의 변화는 반도체 소자에 의한 가스 존재 유무를 측정할 수 있다.As shown in Figure 19, the
상기 감지재(150)는, 금속 산화물 재질로 형성될 수 있다. 상기 감지재(150)는 주 감지 재료와 촉매를 포함할 수 있다. 상기 주 감지 재료는 금속 산화물 재질을 포함하며, 상기 촉매는 금속을 포함할 수 있다. 상기 주 감지 재료는 예컨대, SnO2, CuO, TiO2, In2O3, ZnO, V2O5, RuO2, WO3, ZrO2, MoO3 , NiO, CoO, Fe2O3, 및 AB2O4 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있으며, 이것으로 제한되지 않는 다양한 재료들로 이루어질 수 있다. 상기 감지재(150)의 촉매는 예컨대, 백금(Pt), 구리(Cu), 로듐(Rd), 금(Au), 팔라듐(Pd), 철(Fe), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루태늄(Ru), 로듐(Rh), 은(Ag), 하프늄(Hf), 탄탈늄(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 이리듐(Ir) 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 이러한 촉매 재료는 감지재(150) 내의 도핑 재료로서, 상기 주 감지 재료와 혼합될 수 있다. 상기 감지재(150)는 센싱 및 촉매 속성들의 둘 모두를 가질 수 있는 재료들을 포함할 수 있다. 실시 예에 따른 감지재(150)의 재질은 감지하고자 하는 가스 종류에 따라 상기의 주 감지 재료와 촉매 중에서 선택적으로 혼합될 수 있다. 상기 센서부(105)에서의 감지라는 의미는, 측정 가스의 존재 유무뿐만 아니라, 측정 가스의 농도 변화까지도 감지함을 의미할 수 있다. The
상기 감지재(150)는 제1,2센서 전극(151,153)의 표면에 접촉되어, 임피던스(impedance) 변화를 줄 수 있다. 상기 감지재(150)는 1종류 또는 2종류 이상의 주 감지 재료를 혼합하고, 이 혼합된 재료에 1종류 또는 2종류의 촉매 재료를 도핑할 수 있다. 상기 촉매 재료는 상기 주 감지 재료의 5wt% 이하 예컨대, 1wt% 내지 5wt%의 범위로 첨가될 수 있으며, 상기 촉매 재료가 상기 범위를 초과하면 가스 감지 감도가 저하될 수 있다. 예를 들면, 상기 감지재(150)는 SnO2와 ZnO을 혼합할 경우, SnO2를 ZnO보다 더 많은 비율로 혼합할 수 있으며, 예컨대 SnO2:ZnO의 몰 비율은 1.1:1 ~ 2.5:1의 비율로 혼합할 수 있으며, 촉매 재료는 예컨대, 백금(Pt)을 상기 주 감지 재료의 1wt% 내지 3wt%의 범위로 도핑할 수 있다. 여기서, SnO2의 경우 밴드 갭이 3.6eV 정도 되므로, 발광부(101)로부터 방출된 광이 340nm인 경우, 포토 커런트(photo current)를 형성시켜 줄 수 있다. 상기 주 감지 재료의 입자 사이즈는 30nm 이상 예컨대, 30nm 내지 60nm의 범위를 가지며, 상기 입자 사이즈가 작으면 특성은 개선될 수 있으나 비용 증가 문제가 존재하고, 상기 범위보다 큰 경우 표면 에너지가 작아져 산소 공공(oxygen vacancy)을 만들지 못하는 문제가 발생될 수 있다. The
실시 예에 따른 센서부(105)의 동작을 보면, 도 2 및 도 19와 같이, 발광부(101)로부터 방출하는 광(L1)의 파장에 해당하는 광이 조사되면(스텝 ①), 상기 감지재(150)에 의해 전자(e-)와 정공 쌍(EHP: Electron Hole Pair)이 발생되며(스텝 ②), 이때 상기 감지재(150)는 대기 중에서 가장 큰 구성비를 차지하는 질소나 산소와 가장 먼저 반응이 일어날 수 있다(스텝 ③). 상기 질소는 비활성 가스로서 반도체 소자의 감지재(150)와는 아무런 반응이 일어나지 않고, 산소는 감지재(150) 표면에서 흡착되어 O2-, O2 -및 O-등의 산화 이온 형태로 존재하게 되며, 이때 산화 이온과 검출하고자 하는 가스(G2)가 반응하여 전자를 이동시켜 줄 수 있다. 이때 감지재(150)의 표면에서의 전자 이동에 대해 매우 큰 임피던스 변화, 즉 고감도 특성이 나타날 수 있다. 즉, 상기 감지재(150)는 상기 발광부(101)로부터 방출하는 광의 파장에 해당하는 광(L1)에 반응하여 발생된 전자와 산소의 반응으로 산화 이온을 생성시켜 주고, 상기 생성된 산화 이온은 검출하고자 하는 가스(G2)와 반응하여 상기 감지재(150)를 통해 전자의 이동에 변화를 줄 수 있다. 이러한 감지재(150)에서의 전자 이동은 제1,2센서 전극(151,153) 사이의 저항(R)을 변화시켜 예컨대, 저항을 낮추어 줄 수 있으며, 상기 감지재(150)의 저항 변화는 센서 전극들(151,153)에 의해 검출될 수 있다. 상기 감지재(150)는 상기 발광부에서 방출하는 광의 파장에 해당하는 광(L1)에 의해 전도성을 가질 수 있으며, 상기 가스(G2)가 감지되면 상기 전도성 특성이 더 개선 예컨대, 상기 감지재(150)의 저항이 더 낮아거나 높아질 수 있다. 이에 따라 상기 제1,2센서 전극(151,153)은 상기 감지재(150)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 도 20과 같이, 상기 자외선(UV)의 온, 오프에 따라 상기 반도체 소자의 센싱 저항 레벨이 로우/하이로 변경될 수 있다. 상기 가스는 H2, CO2, CO, HCl, Cl2, H2S, H2, HCN, NH3, C3H8 , C4H10 , CH4 등을 포함할 수 있다. 상기 감지재(150)는 반도체 세라믹 재질로서, 공정 및 열 처리를 통해 수백 ㏀ 내지 수십 ㏁ 범위의 저항 값을 가질 수 있다. 상기 감지재(150)를 포함하는 반도체 소자(100)는 물질을 검출하는 용도로 적용되는 데에 있어서 다양하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 실시 예에서는 가스를 검출하는 용도로 사용되었으나, 광을 검출하는 용도로 사용될 수 있고 다른 화학 물질을 검출하는 용도로 적용될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.Looking at the operation of the
실시 예에 따른 센서부(105)와 발광부(101)는 상기 지지부재(350)의 서로 다른 영역 위에 배치되므로, 상기 발광부(101)로부터 방출된 광이 센서부(105)으로 입사될 수 있어, 광의 입사 효율이 증가될 수 있다. 이에 따라 센서부(105)의 동작 신뢰성이 개선될 수 있다. Since the
실시 예에 따른 센서부(105)가 발광부(101)에 인접하게 또는 상기 발광부(101)의 활성층(123)에 인접한 영역에 배치되므로, 조사되는 광의 강도를 안정적으로 제공할 수 있다. 상기 센서부(105)의 감지재(150)와 상기 발광부(101) 사이의 거리(K1)는 2000㎛ 이하 예컨대, 500㎛ 내지 2000㎛의 범위를 가지므로, 상기 감지재(150)의 방향으로 조사된 광의 광량 및 광도 저하를 최소화시켜 줄 수 있어, 센싱 감도가 개선될 수 있다. 이에 따라 상기 지지 부재 상에 센서부(105)와 발광부(101)를 갖는 반도체 소자의 센싱 감도에 대한 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다. Since the
실시 예에 따른 센서부(105)의 감지재(150)는 상기 제1,2센서 전극(151,153) 간에 저항의 변화를 주어, 제1,2센서 전극(151,153)에 의한 가스 감지 유무를 검출할 수 있다. 예컨대, 상기 감지재(150)에 가스가 감지된 경우, 저항 값이 낮아지고 이러한 저항 값은 제1,2센서 전극(151,153)에 의해 검출될 수 있다. 또는 상기 감지재(150)에 가스가 없는 경우, 감지재(150)는 절연 저항이 될 수 있다. 상기 감지재(150)에서의 저항 값의 변화는 적어도 2% 정도 변화할 경우, 제1,2센서 전극(151,153)에 의해 가스 감지 여부를 검출할 수 있다.The
실시 예에 따른 반도체 소자(100)는, 발광부(101)의 광을 이용하므로 가격을 낮출 수 있고, 히터를 이용하지 않아 열 충격에 대한 신뢰성 저하를 방지할 수 있고, 멤브레인 구조에 다른 MEMS(Microelectromechanical systems) 공정이나 패키징의 복잡한 문제를 줄일 수 있다. 제1실시 예에 따른 반도체 소자는 가스 검출을 위한 센서부(105)와 발광부(101)를 서로 인접한 영역에 배치하므로, 반도체 소자의 패키징이 용이할 수 있다. 실시 예에 따른 센서부(105)는 감지재(150)의 바닥이 제1,2전극부(13,33) 사이의 영역에만 접촉되도록 배치되더라도, 상기 감지재(150)에 의한 저항 변화를 검출할 수 있다.The
실시 예에 따른 발광부(101)가 자외선 광을 방출하는 경우, 자외선 LED 칩은 모서리 부분의 광 출력이 센터 영역보다는 낮은 특성이 있다. 이에 따라 상기 감지재(150)를 상기 발광부(101)의 주변 영역보다는 측면의 센터 영역과 대응되도록 배치할 수 있다. 상기 주변 영역은 상기 발광부(101)의 각 에지(Edge)에 인접한 영역을 포함할 수 있다. When the
상기 제1,2센서 전극(151,153)을 발광부(101)와 분리되거나, 제1,2리드 전극(320,330)과 분리되므로, 센서부(105)의 제1,2패드부(10,30)를 자유롭게 배치할 수 있다. Since the first and
도 6은 발광부의 제1변형 예로서, 상기 발광부(101A)는 수평형 LED가 배치될 수 있으며, 제1,2리드 전극(320,330)과 와이어(1,2)로 연결될 수 있다. 이러한 발광부(101A)는 상기 감지재(150)의 중심과 같은 중심 선상에 배치될 수 있다. 상기 발광부(101A)는 제1,2리드 전극(320,330) 중 어느 하나의 위에 배치될 수 있으며, 예컨대 제1리드 전극(320) 위에 배치되고 제1,2리드 전극(320,330)과 와이어(1,2)로 연결될 수 있다. 이 경우 상기 제1리드 전극(320)의 면적은 상기 제2리드 전극(330)의 면적보다 클 수 있으며, 상기 제1,2리드 전극(320,330) 사이의 간극 영역(325)은 상기 발광부(101A)로부터 이격될 수 있다. 상기 간극 영역(155)와 제1,2리드 전극(320,330) 사이의 간극 영역(325)은 X축 방향으로 다른 직선 상에 배치될 수 있다.Figure 6 shows a first modified example of the light emitting unit. The
도 7은 발광부의 제2변형 예로서, 상기 발광부(101B)는 수직형 LED가 배치될 수 있으며, 제1리드 전극(320)에 접합 부재로 연결되며 제2리드 전극(330)과 와이어(2)로 연결될 수 있다. 이러한 발광부(101B)는 상기 감지재(150)의 중심과 같은 중심 선상에 배치될 수 있다. 상기 발광부(101B)는 제1,2리드 전극(320,330) 중 어느 하나의 위에 배치될 수 있으며, 예컨대 제1리드 전극(320) 위에 배치되고 제2리드 전극(330)과 와이어(2)로 연결될 수 있다. 이 경우 상기 제1리드 전극(320)의 면적은 상기 제2리드 전극(330)의 면적보다 클 수 있으며, 상기 제1,2리드 전극(320,330) 사이의 간극 영역(325)은 상기 발광부(101A)로부터 이격될 수 있다. 상기 간극 영역(155)와 제1,2리드 전극(320,330) 사이의 간극 영역(325)은 X축 방향으로 다른 직선 상에 배치될 수 있다.Figure 7 is an example of a second modification of the light emitting unit, in which the
도 8은 도 2의 반도체 소자의 변형 예로서, 제1리드 전극(320)의 본딩 영역(325A)과 상기 제2리드 전극(330)의 본딩 영역(335A)이 발광부(101)의 X축 방향의 양측으로 중첩되도록 연장될 수 있다. 이에 따라 상기 발광부(101)는 X축 방향으로 상기 제1,2리드 전극(320,330)의 본딩 영역(325A,335A) 상에 배치될 수 있다. 상기 발광부(101)는 제1,2리드 전극(320,330)의 본딩 영역(325A,335A)과 플립 칩으로 연결될 수 있다. 이 경우 상기 제1,2리드 전극(320,330) 사이의 간극 영역(325)은 상기 제1,2리드 전극(320,330)의 본딩 영역(325A,335A) 사이를 따라 배치될 수 있다. FIG. 8 is a modified example of the semiconductor device of FIG. 2, in which the
센서부(105)는 제1,2센서 전극(151,153) 및 감지재(150)를 포함한다. The
상기 제1센서 전극(151)의 제1전극부(13)는 감지재(150)의 제1측 방향으로 돌출된 돌출부(16A)를 가지며, 제2센서 전극(153)의 제2전극부(33)는 감지재(150)의 제2측 방향으로 돌출된 돌출부(36A)를 가질 수 있다. 상기 제1,2센서 전극(151,153)의 돌출부(16A,36A)는 상기 감지재(150)의 양측 방향 예컨대, Y축 방향의 양측에 배치될 수 있다. 상기 제1,2센서 전극(151,153)의 돌출부(16A,36A) 사이의 영역(155A) 상에 상기 감지재(150)가 배치되고, 상기 감지재(150)는 상기 제1,2전극부(13,33) 중 적어도 하나 또는/및 상기 돌출부(16A,36A)들 중 적어도 하나에 접촉될 수 있다. 돌출부(16A,36A)와 상기 감지재(150)는 X축 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 여기서, 상기 감지재(150)는 Y축 방향으로 긴 길이를 갖고 상기 발광부(101)의 적어도 한 측면에 배치될 수 있다. The
상기 간극 영역(155)와 제1,2리드 전극(320,330) 사이의 간극 영역(325)은 X축 방향으로 다른 직선 상에 배치될 수 있다.The
도 9는 도 3의 반도체 소자에 있어서, 센서 전극의 변형 예이다. 도 9를 참조하면, 센서부(105)는 제1,2센서 전극(151,153) 및 감지재(150)를 포함할 수 있다. 상기 제1센서 전극(151)은 돌출부(16,17)들 사이 제1오픈영역(15) 방향으로 돌출된 돌기(18)을 포함할 수 있다. 상기 제2센서 전극(153)은 돌출부(36,37)들 사이에 배치되며, 상기 제2오픈영역(35) 방향으로 돌출된 돌기(38)을 포함할 수 있다.FIG. 9 is a modified example of a sensor electrode in the semiconductor device of FIG. 3. Referring to FIG. 9 , the
상기 돌기들(18,38) 사이의 간격은 상기 제1,2오픈영역(15,35)의 간격(E3)보다는 작을 수 있고, 상기 돌기들(18,38)이 상기 감지재(150) 방향 예컨대, 상기 감지재(150)의 제3파트(53) 방향으로 돌출될 수 있다. 이에 따라 상기 감지재(150)는 상기 제1,2센서 전극(151,153)과의 접촉 면적이 증가될 수 있다. 상기 감지재(150)의 X축 방향의 너비는 상기 돌기(18,38)의 X축 방향의 너비보다는 크게 배치될 수 있다. The spacing between the protrusions 18 and 38 may be smaller than the spacing E3 between the first and second
도 10은 도 2의 센서부(105)의 제1,2센서 전극의 변형 예이다. 제1센서 전극(151)은 제1오픈영역(15)에 X축 방향으로 연장된 하나 또는 복수의 패턴(14)를 포함하며, 상기 제2센서 전극(153)은 상기 제2오픈영역(35)에 X축 방향으로 연장된 하나 또는 복수의 패턴(34)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 감지재(150)는 Y축 방향으로 긴 길이를 갖고 배치되며, 상기 제1,2센서 전극(151,153)의 패턴(14,34)과 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 감지재(150)는 상기 제1,2오픈 영역(15,35)에서 상기 제1,2센서 전극(151,153)의 패턴(14,34)와 접촉될 수 있다. 이러한 감지재(150)의 접촉에 따라 제1,2센서 전극(151,153) 간의 저항 변화를 검출할 수 있다. 상기 패턴(14,34)들은 일정한 간격이거나 서로 다른 간격을 가질 수 있다.FIG. 10 is a modified example of the first and second sensor electrodes of the
도 11은 도 2의 센서부(105)의 제1,2센서 전극의 변형 예이다. 제1센서 전극(151)은 제1오픈영역(15)에 Y축 방향으로 연장된 하나 또는 복수의 패턴(14A)를 포함하며, 상기 제2센서 전극(153)은 상기 제2오픈 영역(35)에 Y축 방향으로 연장된 하나 또는 복수의 패턴(34A)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 감지재(150)는 Y축 방향으로 긴 길이를 갖고 배치되며, 상기 제1,2센서 전극(151,153)의 패턴(14A,34A)과 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 감지재(150)는 상기 제1,2오픈 영역(15,35)에서 상기 제1,2센서 전극(151,153)의 패턴(14A,34A)과 접촉될 수 있다. 이러한 감지재(150)의 접촉에 따라 제1,2센서 전극(151,153) 간의 저항 변화를 검출할 수 있다. 상기 제1,2센서 전극(151,153)의 패턴(14A,34A)의 Y축 방향의 길이는 상기 제1,2오픈 영역(15,35)의 각각의 길이보다는 작을 수 있다. FIG. 11 is a modified example of the first and second sensor electrodes of the
도 12는 도 2의 반도체 소자의 변형 예로서, 복수의 센서부를 구비한 예이다. 상기 복수의 센서부(105,105A) 중 어느 하나는 상기의 센서부로 정의하여 설명하기로 하며, 상기 센서부와 동일한 부분은 동일 부호로 처리하여 설명 및 전용하기로 한다. FIG. 12 is a modified example of the semiconductor device of FIG. 2 and is an example provided with a plurality of sensor units. Any one of the plurality of
도 12를 참조하면, 반도체 소자(100A)는 지지부재(350)의 제1영역 상에 발광부(101), 제2영역 상에 제1센서부(105) 및 제3영역 상에 제2센서부(105A)를 포함한다. 상기 제1센서부(105A) 또는 제2센서부(105A)는 상기에 개시된 센서부를 참조하기로 한다.Referring to FIG. 12, the semiconductor device 100A includes a
상기 발광부(101), 제1센서부(105) 및 제2센서부(105A)는 상기 지지부재(350)의 서로 다른 영역 상에 배치될 수 있다. 상기 발광부(101)는 상기 제1센서부(105)와 제2센서부(105A) 사이에 배치될 수 있다. 상기 발광부(101)는 제1,2감지재(150,150A) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1,2센서부(105,105A)는 상기 발광부(101)의 서로 다른 측면과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제1,2센서부(105,105A)는 상기 발광부(101)의 적어도 2측면과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제1,2센서부(105,105A)는 상기 발광부(101)의 서로 반대측 측면과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제1,2감지재(150,150A)는 상기 발광부(101)의 서로 반대측 측면 또는 서로 다른 측면에 배치될 수 있다.The
상기 제1센서부(105)와 제2센서부(105A) 사이의 거리는 상기 발광부(101)와 상기 제1센서부(105) 사이의 거리보다 크고, 상기 발광부(101)와 상기 제2센서부(105A) 사이의 거리보다 클 수 있다.The distance between the
상기 제1센서부(105)는 제1,2센서 전극(151,153) 및 제1감지재(150)를 포함할 수 있으며, 상기 제1감지재(150)는 상기 제1,2센서 전극(151,153)에 연결되거나 접촉될 수 있다. 상기 제1감지재(150)가 배치된 오픈 영역에서 상기 제1,2센서 전극(151,153)의 전극부(13,33)들 간의 거리(E1)은 상기 제1감지재(150)의 Y축 방향의 길이(D1)보다 작거나 같을 수 있다. The
상기 제2센서부(105A)는 제3,4센서 전극(151A,153A)과 제2감지재(150A)를 포함할 수 있으며, 상기 제2감지재(150A)는 상기 제3,4센서 전극(151A,153A)에 연결되거나 접촉될 수 있다. 상기 제2감지재(150A)가 배치된 오픈 영역에서 상기 제3,4센서 전극(151A,153A)의 전극부(13A,33A)들 간의 거리(E11)은 상기 제2감지재(150A)의 Y축 방향의 길이(D11)보다 작거나 같을 수 있다. 상기 거리(E1,E11)들은 서로 동일하거나 서로 다를 수 있다. 상기 제1 내지 제4센서 전극(151,153,151A,153A)은 상기에 개시된 센서 전극의 설명을 참조하며 동일한 구성에 대해 선택적으로 전용할 수 있다. The second sensor unit 105A may include third and fourth sensor electrodes 151A and 153A and a second sensing material 150A, and the second sensing material 150A may include the third and fourth sensor electrodes. It may be connected to or in contact with (151A, 153A). The distance E11 between the electrode portions 13A and 33A of the third and fourth sensor electrodes 151A and 153A in the open area where the second sensing material 150A is disposed is the distance E11 of the second sensing material 150A. It may be smaller than or equal to the length (D11) in the Y-axis direction. The distances E1 and E11 may be the same or different from each other. The first to
상기 제1,2감지재(150,150A)는 서로 동일하거나 다를 수 있다. 이 경우 상기 제1,2감지재(150,150A)가 다를 경우 서로 다른 가스를 센싱하여 검출할 수 있다. The first and
상기 제1,2감지재(150,150A)는 금속 산화물 재질로 형성될 수 있다. 상기 제1,2감지재(150,150A)는 주 감지 재료와 촉매를 포함할 수 있다. 상기 주 감지 재료는 금속 산화물 재질을 포함하며, 상기 촉매는 금속을 포함할 수 있다. 상기 주 감지 재료는 예컨대, SnO2, CuO, TiO2, In2O3, ZnO, V2O5, RuO2, WO3, ZrO2, MoO3 , NiO, CoO, Fe2O3, 및 AB2O4 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있으며, 이것으로 제한되지 않는 다양한 재료들로 이루어질 수 있다. 상기 제1,2감지재(150,150A)의 촉매는 예컨대, 백금(Pt), 구리(Cu), 로듐(Rd), 금(Au), 팔라듐(Pd), 철(Fe), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루태늄(Ru), 로듐(Rh), 은(Ag), 하프늄(Hf), 탄탈늄(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 이리듐(Ir) 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 이러한 촉매 재료는 제1,2감지재(150,150A) 내의 도핑 재료로서, 상기 주 감지 재료와 혼합될 수 있다. 상기 제1,2감지재(150,150A)는 센싱 및 촉매 속성들의 둘 모두를 가질 수 있는 재료들을 포함할 수 있다. 실시 예에 따른 제1,2감지재(150,150A)의 재질은 감지하고자 하는 가스 종류에 따라 상기의 주 감지 재료와 촉매 중에서 선택적으로 혼합될 수 있다. The first and
상기 제1감지재(150)는 제1,2센서 전극(151,153)의 표면에 접촉되어, 임피던스(impedance) 변화를 줄 수 있다. 상기 제2감지재(150A)는 제3,4센서 전극(151A,153A)의 표면에 접촉되어 임피던스의 변화를 줄 수 있다. 상기 제1,2감지재(150,150A)는 1종류 또는 2종류 이상의 주 감지 재료를 혼합하고, 이 혼합된 재료에 1종류 또는 2종류의 촉매 재료를 도핑할 수 있다. 상기 촉매 재료는 상기 주 감지 재료의 5wt% 이하 예컨대, 1wt% 내지 5wt%의 범위로 첨가될 수 있으며, 상기 촉매 재료가 상기 범위를 초과하면 가스 감지 감도가 저하될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1,2감지재(150,150A) 중 어느 하나는 SnO2와 ZnO을 혼합할 경우, SnO2를 ZnO보다 더 많은 비율로 혼합할 수 있으며, 예컨대 SnO2:ZnO의 몰 비율은 1.1:1 ~ 2.5:1의 비율로 혼합할 수 있으며, 촉매 재료는 예컨대, 백금(Pt)을 상기 주 감지 재료의 1wt% 내지 3wt%의 범위로 도핑할 수 있다. 여기서, SnO2의 경우 밴드 갭이 3.6eV 정도 되므로, 발광부(101)로부터 방출된 광이 340nm인 경우, 포토 커런트(photo current)를 형성시켜 줄 수 있다. 상기 주 감지 재료의 입자 사이즈는 30nm 이상 예컨대, 30nm 내지 60nm의 범위를 가지며, 상기 입자 사이즈가 작으면 특성은 개선될 수 있으나 비용 증가 문제가 존재하고, 상기 범위보다 큰 경우 표면 에너지가 작아져 산소 공공(oxygen vacancy)을 만들지 못하는 문제가 발생될 수 있다. The
실시 예에 따른 센서부(105,105A)는 발광부(101)로부터 광(L1)이 조사되면, 상기 제1,2감지재(150,150A)에 의해 전자가 발생되며, 감지재(150,150A)의 표면에서 흡착되어 O2-, O2 -및 O-등의 산화 이온 형태로 존재하게 되며, 이때 산화 이온과 가스가 반응하여 전자를 이동시켜 줄 수 있다. 이때 감지재(150,150A)의 표면에서의 전자 이동에 따라 매우 큰 임피던스 변화, 즉 고감도 특성이 나타날 수 있다. 즉, 상기 감지재(150,150A)는 광에 반응하여 발생된 전자와 산소의 반응으로 산화 이온을 생성시켜 주고, 상기 생성된 산화 이온은 가스와 반응하여 상기 감지재(150,150A)를 통해 전자를 이동시켜 줄 수 있다. 이러한 감지재(150,150A)에서의 전자 이동은 제1,2센서 전극(151,153) 사이의 저항과, 제3,4센서 전극(151A,153A) 사이의 저항을 변화시켜 예컨대, 저항을 낮추어 줄 수 있다. 상기 센서부(105,105A)에서 제1,2감지재(150,150A)의 저항 변화는 센서 전극들에 의해 검출될 수 있다. When light L1 is irradiated from the
도 13은 실시 예에 따른 도 2의 반도체 소자에서의 지지부재의 변형 예이다. FIG. 13 is a modified example of a support member in the semiconductor device of FIG. 2 according to an embodiment.
도 13을 참조하면, 반도체 소자는 지지부재(350)의 상부가 오목한 리세스(350A)를 가지며, 상기 리세스(350A)에 상기 발광부(101)가 배치될 수 있다. 상기 리세스(350A)의 깊이(H1)는 상기 지지부재(350)의 두께(T1)의 1/2 이하일 수 있다. 상기 발광부(101)의 상면은 도 5의 구조보다는 낮은 높이로 배치될 수 있다. 상기 발광부(101)의 측면 상에 센서부가 배치되어, 상기 발광부(101)로부터 방출된 광은 센서부로 조사될 수 있다. 상기 리세스(350A)의 바닥 면적은 상기 발광부(101)의 바닥 면적보다 클 수 있고, 둘레는 경사지거나 수직한 면일 수 있다. 다른 예로서, 상기 지지부재(350)의 리세스는 발광부 아래가 아닌, 상기 센서부 아래 예컨대, 감지재 아래에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 13, the semiconductor device has a recess 350A in which the top of the
상기 리세스(350A)는 바닥으로 진행할수록 너비가 점차 좁아질 수 있으며, 상기 리세스(350A)의 바닥 및 측면에는 제1,2리드 전극(320,330)이 배치되어, 상기 발광부(101)와 전기적으로 연결될 수 있다.The width of the recess 350A may gradually become narrower as it progresses to the bottom, and first and second
상기 리세스(350A)에 배치된 제1,2리드 전극(320,330)과 지지부재(350) 사이에는 상기 절연층(352)이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The insulating
도 14는 실시 예에 따른 도 12의 반도체 소자에서의 지지부재의 변형 예이다. FIG. 14 is a modified example of a support member in the semiconductor device of FIG. 12 according to an embodiment.
도 14를 참조하면, 반도체 소자는 지지부재(350)의 상부가 오목한 리세스(350A)를 가지며, 상기 리세스(350A)에 상기 발광부(101)가 배치될 수 있다. 상기 리세스(350A)의 깊이(H1)는 상기 지지부재(350)의 두께(T1)의 1/2 이하일 수 있다. 상기 발광부(101)의 상면은 도 5의 구조보다는 낮은 높이로 배치될 수 있다. 상기 발광부(101)의 서로 다른 측면 상에 제1,2센서부(105,105A)가 배치되어, 상기 발광부(101)로부터 방출된 광은 제1,2센서부(105,105A)로 조사될 수 있다. Referring to FIG. 14, the semiconductor device has a recess 350A in which the top of the
상기 리세스(350A)의 바닥 면적은 상기 발광부(101)의 바닥 면적보다 클 수 있고, 둘레는 경사지거나 수직한 면일 수 있다. 상기 리세스(350A)는 바닥으로 진행할수록 너비가 점차 좁아질 수 있으며, 상기 리세스(350A)의 바닥 및 측면에는 제1,2리드 전극(320,330)이 배치되어, 상기 발광부(101)와 전기적으로 연결될 수 있다.The bottom area of the recess 350A may be larger than the bottom area of the
상기 리세스(350A)에 배치된 제1,2리드 전극(320,330)과 지지부재(350) 사이에는 상기 절연층(352)이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The insulating
도 15는 제2실시 예에 따른 반도체 소자를 갖는 감지 장치의 분해 사시도이고 도 16은 도 15의 감지 장치의 측 단면도이다. 상기 반도체 소자는 도 12의 반도체 소자의 예를 적용하기로 하며, 다른 도 1과 같은 반도체 소자나 다른 소자를 선택적으로 적용할 수 있다. FIG. 15 is an exploded perspective view of a sensing device having a semiconductor element according to a second embodiment, and FIG. 16 is a side cross-sectional view of the sensing device of FIG. 15. The example of the semiconductor device of FIG. 12 is used as the semiconductor device, and a semiconductor device such as that of FIG. 1 or another device can be selectively applied.
도 15 및 도 16을 참조하면, 감지 장치는 패키지 몸체(360), 상기 패키지 몸체(360)의 캐비티(352) 내에 실시 예에 개시된 반도체 소자(100A), 상기 반도체 소자(100A) 상에 반사 플레이트(370)를 포함할 수 있다. 15 and 16, the sensing device includes a package body 360, a semiconductor device 100A disclosed in the embodiment within the
상기 패키지 몸체(360)는 수지 재질의 PCB, 금속 코어를 갖는 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 중 적어도 하나를 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 패키지 몸체(360)은 세라믹 재질을 포함할 수 있다. 사기 패키지 몸체(360)의 외형 사이즈는 적어도 한 변이 6mm 이상 예컨대, 6mm~12mm ×5mm ~ 12mm의 범위일 수 있다. The package body 360 may include at least one of a resin PCB, a metal core PCB (MCPCB), and a flexible PCB (FPCB), but is not limited thereto. The package body 360 may include a ceramic material. The external size of the fraudulent package body 360 may be at least 6 mm on one side, for example, in the range of 6 mm to 12 mm x 5 mm to 12 mm.
상기 패키지 몸체(360)는 캐비티(365)를 가지며, 상기 캐비티(365)에 상기 반도체 소자(100A)가 배치될 수 있다. 상기 캐비티(365)의 깊이는 1mm 이상일 수 있으며, 예컨대 1mm내지 3mm의 범위일 수 있다. 상기 캐비티(365)의 가로 및 세로 길이는 적어도 4mm 이상 예컨대, 4mm 내지 10mm의 범위일 수 있다. The package body 360 has a cavity 365, and the semiconductor device 100A may be disposed in the cavity 365. The depth of the cavity 365 may be 1 mm or more, for example, in the range of 1 mm to 3 mm. The horizontal and vertical lengths of the cavity 365 may be at least 4 mm or more, for example, in the range of 4 mm to 10 mm.
상기 캐비티(365)의 바닥에는 복수의 리드 패턴(61,62,63,64,65,66)이 배치되며, 상기 복수의 리드 패턴(61,62,63,64,65,66)들은 상기 반도체 소자(100A)의 패드부(10,30,10A,30A,323,333)들과 와이어(369)와 같은 연결 부재로 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 캐비티(365)의 바닥 중심에 배치된 리드 패턴(61)은 상기 반도체 소자(100A)의 바닥 면적과 동일하거나 더 큰 면적을 갖고, 상기 반도체 소자(100A)와 접착제로 접착될 수 있다.A plurality of lead patterns (61, 62, 63, 64, 65, 66) are disposed on the bottom of the cavity 365, and the plurality of lead patterns (61, 62, 63, 64, 65, 66) are connected to the semiconductor. The
상기 패키지 몸체(360)의 바닥에는 하부 패턴(61A,66A,67A)이 배치될 수 있고, 상기 리드 패턴(61)과 비아 구조(60)로 연결될 수 있다. 이러한 하부 패턴(61A,66A,67A)를 통해 전원을 공급하거나, 센싱 저항을 검출할 수 있다. Lower patterns 61A, 66A, and 67A may be disposed on the bottom of the package body 360 and may be connected to the lead pattern 61 and the via structure 60. Power can be supplied or sensing resistance can be detected through these lower patterns (61A, 66A, and 67A).
상기 패키지 몸체(360)는 상기 반도체 소자(100A)의 둘레에 배치되어, 상기 반도체 소자(100A)의 발광부(101)로부터 방출된 광을 반사시켜 줄 수 있고, 상기 반도체 소자(100A)로부터 전도된 열을 방열할 수 있다. 상기 패키지 몸체(360)는 회로 기판 상에 배치되거나, 다른 구조물에 결합될 수 있다. 실시 예는 반도체 소자(100A)가 하나 또는 복수의 센서부(105,105A)를 구비할 수 있다. 상기 복수의 센서부(105,105A)를 구비할 경우, 서로 다른 가스를 검출하거나, 센싱 감도를 개선시켜 줄 수 있다. The package body 360 is disposed around the semiconductor device 100A to reflect light emitted from the
상기 패키지 몸체(360)의 상부에는 단차 구조(362)가 배치될 수 있다. 상기 단차 구조(362)에는 반사 플레이트(370)가 배치될 수 있다. 상기 반사 플레이트(370)는 광을 반사하여 광의 누설을 방지할 수 있다. 상기 패키지 몸체(360)의 단차진 구조(362)에 상기 반사 플레이트(370)가 밀착 결합되거나 접착될 수 있다. 상기 반사 플레이트(370)는 접착제(미도시)로 상기 패키지 몸체(360)과 접촉될 수 있다. 상기 센서부(105)는 발광부(101)로부터 조사된 광과 반사 플레이트(370)의 개구부(372)을 통해 유입된 가스 예컨대, 유해 가스에 의해 가스 노출을 감지할 수 있다. 상기 개구부(372)는 하나 또는 복수로 배치될 수 있다. A stepped structure 362 may be disposed on the top of the package body 360. A reflective plate 370 may be disposed on the stepped structure 362. The reflective plate 370 can prevent light leakage by reflecting light. The reflective plate 370 may be tightly coupled or adhered to the stepped structure 362 of the package body 360. The reflective plate 370 may be contacted with the package body 360 using an adhesive (not shown). The
상기 발광부(101) 및 센서부(105)는 반도체 소자(100A)의 서로 다른 영역 상에 배치되므로, 상기에 개시된 다른 실시 예의 구성을 선택적으로 적용할 수 있다. 실시 예는 센서부의 제1,2센서 전극(151,153) 중 어느 하나는 발광부(101)와 공통으로 연결될 수 있으며, 예컨대 제1센서 전극(151)과 제1전극이 공통으로 연결될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. Since the
다른 예로서, 실시 예는 발광부(101)를 하나로 구성하였으나, 복수로 배치되어, 상기 복수의 발광부 사이에 센서부(105)가 배치되거나, 서로 다른 발광부의 외측에 센서부가 각각 배치될 수 있다. 상기 복수의 발광부는 서로 동일한 파장 또는 서로 다른 파장을 발광할 수 있다. As another example, the embodiment consists of one
실시 예에 따른 반도체 소자를 갖는 감지 장치에 의해 감지된 가스 감지 여부는, 신호 처리 회로에 의해 검출되며, 송신 모듈을 통해 유선 또는/및 무선을 통해 전달하거나, 출력 모듈을 통해 알람 또는 표시 모드를 통해 사용자에게 알려줄 수 있다. Whether or not a gas is detected by a sensing device having a semiconductor element according to an embodiment is detected by a signal processing circuit, and is transmitted through a wired or/and wireless transmission through a transmission module, or an alarm or display mode through an output module. This can be notified to the user.
도 18은 실시 예에 따른 발광부의 다른 예이다.Figure 18 is another example of a light emitting unit according to an embodiment.
도 18을 참조하면, 발광부(101)는 기판(221) 및 발광 구조층(225)을 포함하며, 상기 기판(221)은 상기 발광 구조층(225) 상에 배치되며, 상기 발광 구조층(210)은 제1,2전극(245,247) 상에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 18, the
상기 기판(221)은 예를 들어, 투광성, 전도성 기판 또는 절연성 기판일 수 있다. 상기 기판(221)의 상면 및/또는 하면에는 복수의 돌출부(미도시)가 형성될 수 있으며, 상기 복수의 돌출부 각각은 측 단면이, 반구형 형상, 다각형 형상, 타원 형상 중 적어도 하나를 포함하며, 스트라이프 형태 또는 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 상기 돌출부는 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 기판(221)과 제1도전형 반도체층(222) 사이에 다른 반도체층 예컨대, 버퍼층(미도시)이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 기판(221)은 제거될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.The
상기 발광 구조층(225)은 제1도전형 반도체층(222), 제2도전형 반도체층(224), 상기 제1,2도전형 반도체층(222,224) 사이에 활성층(223)을 포함한다. 상기 활성층(223)의 위 또는/및 아래에는 다른 반도체층들이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 이러한 발광 구조층(225)은 상기에 개시된 실시 예의 설명을 참조하기로 한다. The light emitting
상기 제1,2전극(245,247)은 상기 발광 구조층(225) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제1전극(245)은 상기 제1도전형 반도체층(222)에 접촉되며 전기적으로 연결되며, 상기 제2전극(247)는 상기 제2도전형 반도체층(224)에 접촉되며 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1전극(245) 및 제2전극(247)은 오믹 접촉, 접착층, 본딩층의 특성을 갖는 금속으로 비 투광성으로 이루어질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1 및 제2전극(245,247)은 바닥 형상이 다각형 또는 원 형상일 수 있다.The first and
상기 발광부(101)는 제1 및 제2전극층(241,242), 제3전극층(243), 유전체층(231,233)을 포함한다. 상기 제1 및 제2전극층(241,242) 각각은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 전류 확산층으로 기능할 수 있다. 상기 제1 및 제2전극층(241,242)은 상기 발광 구조층(225)의 아래에 배치된 제1전극층(241); 및 상기 제1전극층(241) 아래에 배치된 제2전극층(242)을 포함할 수 있다. 상기 제1전극층(241)은 전류를 확산시켜 주게 되며, 상기 제2전극층(242)은 입사되는 광을 반사하게 된다. 여기서, 리세스(226)는 상기 제1,2전극층(241,242)을 통해 상기 발광 구조층(225)의 일부 영역을 노출시켜 줄 수 있다. 상기 발광 구조층(225)의 일부 영역은 제1도전형 반도체층(222)의 영역일 수 있다. The
상기 제1 및 제2전극층(241,242)은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 상기 제1전극층(241)은 투광성 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대 금속 산화물 또는 금속 질화물로 형성될 수 있다. 상기 제1전극층(241)은 예컨대 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 제2전극층(242)은 상기 제1전극층(241)의 하면과 접촉되며 반사 전극층으로 기능할 수 있다. 상기 제2전극층(242)은 금속 예컨대, Ag, Au 또는 Al를 포함한다. 상기 제2전극층(242)은 상기 제1전극층(241)이 일부 영역이 제거된 경우, 상기 제2도전형 반도체층(224)의 하면에 부분적으로 접촉될 수 있다. The first and second electrode layers 241 and 242 may be formed of different materials. The
다른 예로서, 상기 제1 및 제2전극층(241,242)의 구조는 무지향성 반사(ODR: Omni Directional Reflector layer) 구조로 적층될 수 있다. 상기 무지향성 반사 구조는 낮은 굴절률을 갖는 제1전극층(241)과, 상기 제1전극층(241)과 접촉된 고 반사 재질의 금속 재질인 제2전극층(242)의 적층 구조로 형성될 수 있다. 상기 전극층(241,242)은, 예컨대, ITO/Ag의 적층 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 상기 제1전극층(241)과 제2전극층(242) 사이의 계면에서 전 방위 반사각을 개선시켜 줄 수 있다. As another example, the first and second electrode layers 241 and 242 may be stacked in an omni directional reflector layer (ODR) structure. The non-directional reflective structure may be formed as a stacked structure of a
다른 예로서, 상기 제2전극층(242)은 제거될 수 있으며, 다른 재질의 반사층으로 형성될 수 있다. 상기 반사층은 분산형 브래그 반사(distributed bragg reflector: DBR) 구조로 형성될 수 있으며, 상기 분산형 브래그 반사 구조는 서로 다른 굴절률을 갖는 두 유전체층이 교대로 배치된 구조를 포함하며, 예컨대, SiO2층, Si3N4층, TiO2층, Al2O3층, 및 MgO층 중 서로 다른 어느 하나를 각각 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 전극층(241,242)은 분산형 브래그 반사 구조와 무지향성 반사 구조를 모두 포함할 수 있으며, 이 경우 98% 이상의 광 반사율을 갖는 발광 칩을 제공할 수 있다. 상기 플립 방식으로 탑재된 발광 칩은 상기 제2전극층(242)으로부터 반사된 광이 기판(311)을 통해 방출하게 되므로, 수직 상 방향으로 대부분의 광을 방출할 수 있다. As another example, the
상기 제3전극층(243)은 상기 제2전극층(242)의 아래에 배치되며, 상기 제1 및 제2전극층(241,242)과 전기적으로 절연된다. 상기 제3전극층(243)은 금속 예컨대, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 제3전극층(243) 아래에는 제1전극(245) 및 제2전극(247)가 배치된다. The
상기 유전체층(231,233)은 제1 및 제2전극층(241,242), 제3전극층(243), 제1 및 제2전극(245,247), 발광 구조층(225)의 층 간의 불필요한 접촉을 차단하게 된다. 상기 유전체층(231,233)은 제1 및 제2유전체층(231,233)을 포함한다. 상기 제1유전체층(231)은 상기 제3전극층(243)과 제2전극층(242) 사이에 배치된다. 상기 제2유전체층(233)은 상기 제3전극층(243)과 제1,2전극(245,247) 사이에 배치된다. The
상기 제3전극층(243)은 상기 제1도전형 반도체층(222)과 연결된다. 상기 제3전극층(243)의 연결부(244)는 상기 제1, 2전극층(241, 242) 및 발광 구조층(225)의 리세스(226)로 돌출되며 제1도전형 반도체층(222)과 접촉된다. 여기서, 상기 리세스(226)는 상기 기판(221)에 인접할수록 점차 좁은 너비를 가질 수 있다. 상기 리세스(226)는 경사진 면을 제공할 수 있다. 상기 리세스(226)은 복수개가 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 연결부(244)는 상기 각 리세스(226)에 배치될 수 있다. 상기 리세스(226)는 상기 제2도전형 반도체층(125) 및 상기 활성층(123)을 관통하여 상기 제1도전형 반도체층(121)의 일부 영역까지 배치될 수 있다. 상기 제3전극층(243)의 연결부(244)의 둘레에는 상기 제1유전체층(231)의 일부(232)가 연장되어 제3전극층(243)과 상기 제1 및 제2전극층(241,242), 제2도전형 반도체층(224) 및 활성층(223) 간의 전기적인 연결을 차단한다. 상기 발광 구조층(225)의 측면에는 측면 보호를 위해 절연 층이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. The
상기 제2전극(247)은 상기 제2유전체층(233) 아래에 배치되고 상기 제1유전체층(231)과 제2유전체층(233)의 오픈 영역을 통해 상기 제1 및 제2전극층(241,242) 중 적어도 하나와 접촉되거나 연결된다. 상기 제1전극(245)은 상기 제2유전체층(233)의 아래에 배치되며 상기 제2유전체층(233)의 오픈 영역을 통해 상기 제3전극층(243)과 연결된다. 이에 따라 상기 제2전극(247)의 돌기(248)는 제1,2전극층(241,242)을 통해 제2도전형 반도체층(224)에 전기적으로 연결되며, 제1전극(245)의 돌기(246)는 제3전극층(243)을 통해 제1도전형 반도체층(222)에 전기적으로 연결된다. The
상기 제1전극(245)에 연결된 연결부(246)는 복수개 배치될 수 있어, 전류 확산을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 제1,2전극(245,247)는 발광 구조층(225)의 아래에 넓은 면적으로 제공될 수 있다. 상기 제1,2전극(245,247)의 하면은 동일한 수평 면 상에 더 넓은 면적으로 제공될 수 있어, 접합 부재와의 접착 면적이 개선될 수 있다. 이에 따라 상기 제1,2전극(245,247)은 접합 부재와의 접합 효율이 개선될 수 있다. A plurality of
실시예에 따른 반도체 소자 또는 감지 장치는 각 종 유독성 가스 또는 폭발성 가스와 같은 가스가 발생되는 장소나 장치 예컨대, 차량 내부, 또는 차량 램프와 같은 이동 장치에 적용되거나 밀폐된 공간에 적용될 수 있다. 또는 실내 또는 실외의 감지 장치에 적용될 수 있다. The semiconductor device or sensing device according to the embodiment may be applied to places or devices where gases such as various toxic gases or explosive gases are generated, such as inside a vehicle or a moving device such as a vehicle lamp, or may be applied to a closed space. Alternatively, it can be applied to indoor or outdoor sensing devices.
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.The features, structures, effects, etc. described in the embodiments above are included in at least one embodiment and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, etc. illustrated in each embodiment can be combined or modified and implemented in other embodiments by a person with ordinary knowledge in the field to which the embodiments belong. Therefore, contents related to such combinations and modifications should be interpreted as being included in the scope of the embodiments.
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.Although the above description focuses on the examples, this is only an example and does not limit the examples, and those skilled in the art will be able to understand various examples not exemplified above without departing from the essential characteristics of the examples. You will see that variations and applications of branches are possible. For example, each component specifically shown in the examples can be modified and implemented. And these variations and differences related to application should be interpreted as being included in the scope of the embodiments set forth in the appended claims.
10,10A,30,30A: 패드부
13,13A,33,33A: 전극부
100,100A: 반도체 소자
101,101A,101B: 발광부
105,105A: 센서부
150,150A: 감지재
151,153: 센서 전극
320,330: 리드 전극
350: 지지부재
350A: 리세스
352: 절연층
360: 패키지 몸체10,10A,30,30A: Pad part
13,13A,33,33A: Electrode part
100,100A: Semiconductor device
101, 101A, 101B: light emitting unit
105,105A: Sensor unit
150,150A: Sensing material
151,153: Sensor electrode
320,330: Lead electrode
350: Support member
350A: Recess
352: insulating layer
360: package body
Claims (20)
상기 지지부재의 제1영역 위에 발광부; 및
상기 지지부재의 제2영역 위에 제1센서부가 배치되며,
상기 발광부는, 제1도전형 반도체층, 제2도전형 반도체층, 및 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 활성층을 갖는 발광 구조층을 포함하며,
상기 제1센서부는, 상기 발광부로부터 방출된 광에 의해 활성화되는 적어도 하나 이상의 제1감지재; 상기 제1감지재에 접촉되는 제1전극부를 포함하는 제1센서 전극; 및 상기 제1감지재에 접촉되는 제2전극부를 포함하는 제2 센서 전극을 포함하며,
상기 제1전극부는 상기 제2전극부와 이격되며,
상기 제1감지재는 상기 제1전극부 및 상기 제2전극부 상에 배치되며,
상기 제1감지재는 상기 제1전극부와 수직 방향으로 중첩되는 제1파트와, 상기 제2전극부와 수직 방향으로 중첩된 제2파트, 및 상기 제1,2전극부 사이에 상기 제1,2전극부와 수직 방향으로 중첩되지 않는 제3파트를 포함하고,
상기 제1,2전극부는 제1,2센서 전극 사이의 간극영역으로부터 서로 반대측 방향으로 오픈된 제1,2오픈 영역을 가지며,
상기 제1, 2오픈 영역은 상기 제3파트와 수직 방향으로 중첩되는 반도체 소자. support member;
a light emitting portion on the first area of the support member; and
A first sensor unit is disposed on the second area of the support member,
The light emitting unit includes a light emitting structure layer having a first conductive semiconductor layer, a second conductive semiconductor layer, and an active layer between the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer,
The first sensor unit includes at least one first sensing material activated by light emitted from the light emitting unit; a first sensor electrode including a first electrode portion in contact with the first sensing material; and a second sensor electrode including a second electrode portion in contact with the first sensing material,
The first electrode portion is spaced apart from the second electrode portion,
The first sensing material is disposed on the first electrode unit and the second electrode unit,
The first sensing material includes a first part overlapping in a vertical direction with the first electrode part, a second part overlapping in a vertical direction with the second electrode part, and the first part between the first and second electrode parts. It includes a third part that does not overlap in the vertical direction with the two electrode parts,
The first and second electrode units have first and second open areas that are open in opposite directions from the gap area between the first and second sensor electrodes,
A semiconductor device wherein the first and second open areas overlap the third part in a vertical direction.
상기 제2센서부는 제2감지재, 상기 제2감지재에 접촉된 제3,4센서 전극을 포함하는 반도체 소자.The method of claim 1, comprising a second sensor portion on a third region of the support member,
The second sensor unit is a semiconductor device including a second sensing material and third and fourth sensor electrodes in contact with the second sensing material.
상기 제1리드 전극과 상기 제2리드 전극은 상기 제1,2센서 전극과 전기적으로 분리되며,
상기 지지 부재 상에 절연층을 포함하며,
상기 절연층은 상기 지지 부재와 상기 제1,2리드 전극과 상기 제1,2센서 전극 사이에 배치되는 반도체 소자.The method of any one of claims 1 to 3, comprising a first lead electrode and a second lead electrode electrically connected to the light emitting unit on the support member,
The first lead electrode and the second lead electrode are electrically separated from the first and second sensor electrodes,
Comprising an insulating layer on the support member,
The insulating layer is a semiconductor device disposed between the support member, the first and second lead electrodes, and the first and second sensor electrodes.
상기 절연층은 상기 지지 부재와 상기 제1,2리드 전극과 상기 제1,2센서 전극 사이에 배치되는 반도체 소자.5. The method of claim 4, comprising an insulating layer on the support member,
The insulating layer is a semiconductor device disposed between the support member, the first and second lead electrodes, and the first and second sensor electrodes.
상기 제1,2오픈 영역에는 상기 제1감지재가 배치되는 반도체 소자.According to paragraph 4,
A semiconductor device in which the first sensing material is disposed in the first and second open areas.
상기 제1감지재는 상기 제1,2패드부 사이에 배치되는 반도체 소자.The method of any one of claims 1 to 3, wherein the first sensor electrode has a first pad portion, and the second sensor electrode has a second pad portion,
The first sensing material is a semiconductor device disposed between the first and second pad portions.
상기 주 감지 재료는 SnO2, CuO, TiO2, In2O3, ZnO, V2O5, RuO2, WO3, ZrO2, MoO3, NiO, CoO, Fe2O3, 및 AB2O4 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함하며,
상기 촉매는 백금(pt), 구리(Cu), 금(Au), 팔라듐(Pd), 철(Fe), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루태늄(Ru), 로듐(Rh), 은(Ag), 하프늄(Hf), 탄탈늄(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 및 이리듐(Ir) 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함하는 반도체 소자.The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the first sensing material includes a main sensing material and a catalyst,
The main sensing materials are SnO 2 , CuO, TiO 2 , In 2 O 3 , ZnO, V 2 O 5 , RuO 2 , WO 3 , ZrO 2 , MoO 3, NiO, CoO, Fe 2 O 3 , and AB 2 O Contains at least one or two of 4 ,
The catalyst is platinum (pt), copper (Cu), gold (Au), palladium (Pd), iron (Fe), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), nickel (Ni), aluminum ( Al), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), rutanium (Ru), rhodium (Rh), silver (Ag), hafnium (Hf), tantalum (Ta), tungsten (W) A semiconductor device containing at least one or two of rhenium (Re), and iridium (Ir).
상기 캐비티 내에 배치된 반도체 소자; 및
상기 반도체 소자 상에 배치된 개구부를 갖는 반사 플레이트를 포함하며,
상기 반도체 소자는,
지지부재;
상기 지지부재의 제1영역 위에 발광부; 및
상기 지지부재의 제2영역 위에 제1센서부가 배치되며,
상기 발광부는, 제1도전형 반도체층, 제2도전형 반도체층, 및 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 활성층을 갖는 발광 구조층을 포함하며,
상기 제1센서부는, 상기 발광부로부터 방출된 광에 의해 활성화되는 적어도 하나 이상의 제1감지재; 상기 제1감지재에 접촉되는 제1전극부를 포함하는 제1센서 전극; 및 상기 제1감지재에 접촉되는 제2전극부를 포함하는 제2 센서 전극을 포함하며,
상기 제1전극부는 상기 제2전극부와 이격되며,
상기 제1감지재는 상기 제1전극부 및 상기 제2전극부 상에 배치되며,
상기 제1감지재는 상기 제1전극부와 수직 방향으로 중첩되는 제1파트와, 상기 제2전극부와 수직 방향으로 중첩된 제2파트, 및 상기 제1,2전극부 사이에 상기 제1,2전극부와 수직 방향으로 중첩되지 않는 제3파트를 포함하고,
상기 제1,2전극부는 제1,2센서 전극 사이의 간극영역으로부터 서로 반대측 방향으로 오픈된 제1,2오픈 영역을 가지며,
상기 제1, 2오픈 영역은 상기 제3파트와 수직 방향으로 중첩되는 감지장치. a package body having a cavity;
a semiconductor device disposed within the cavity; and
It includes a reflective plate having an opening disposed on the semiconductor element,
The semiconductor device is,
support member;
a light emitting portion on the first area of the support member; and
A first sensor unit is disposed on the second area of the support member,
The light emitting unit includes a light emitting structure layer having a first conductive semiconductor layer, a second conductive semiconductor layer, and an active layer between the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer,
The first sensor unit includes at least one first sensing material activated by light emitted from the light emitting unit; a first sensor electrode including a first electrode portion in contact with the first sensing material; and a second sensor electrode including a second electrode portion in contact with the first sensing material,
The first electrode portion is spaced apart from the second electrode portion,
The first sensing material is disposed on the first electrode unit and the second electrode unit,
The first sensing material includes a first part overlapping in a vertical direction with the first electrode part, a second part overlapping in a vertical direction with the second electrode part, and the first part between the first and second electrode parts. It includes a third part that does not overlap in the vertical direction with the two electrode parts,
The first and second electrode units have first and second open areas that are open in opposite directions from the gap area between the first and second sensor electrodes,
A sensing device in which the first and second open areas overlap the third part in a vertical direction.
상기 캐비티 바닥에 복수의 전극 패턴을 포함하며,
상기 제1,2리드 전극과 상기 제1,2센서 전극은 상기 복수의 전극 패턴과 전기적으로 연결되는 감지 장치.The method of claim 18, wherein first and second lead electrodes are electrically connected to the light emitting unit on the support member, and
Includes a plurality of electrode patterns on the bottom of the cavity,
A sensing device in which the first and second lead electrodes and the first and second sensor electrodes are electrically connected to the plurality of electrode patterns.
상기 패키지 몸체는 세라믹 재질을 포함하며,
상기 패키지 몸체의 바닥에 복수의 하부 패턴을 포함하며,
리드 패턴은 상기 하부 패턴과 전기적으로 연결되는 감지 장치. 20. The method of claim 19, comprising a second sensor portion on the third region of the support member,
The package body includes a ceramic material,
Includes a plurality of lower patterns on the bottom of the package body,
A sensing device in which the lead pattern is electrically connected to the lower pattern.
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Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003028764A (en) * | 2001-07-13 | 2003-01-29 | Nippo Tsushin Service Kk | Gas detector and gas detection device |
US20130059396A1 (en) * | 2007-01-11 | 2013-03-07 | Valencell, Inc. | Photoelectrocatalytic fluid analyte sensors including reference electrodes, and methods of fabricating and using same |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070140908A1 (en) * | 2003-10-22 | 2007-06-21 | Toyo Ink Mfg., Ltd. of Tokyo, Japan | Proton acceptance type sensor, hydrogen gas sensor and acid sensor |
KR100916929B1 (en) * | 2007-07-06 | 2009-09-15 | 전자부품연구원 | Semiconductor type gas sensor and method for manufacturing the same |
KR101069008B1 (en) * | 2009-09-10 | 2011-09-29 | 한국광기술원 | Hybrid light emitting diode device with the solar cell, method for fabricating thereof and method for moving thereof |
KR20140078250A (en) * | 2012-12-17 | 2014-06-25 | 엘지이노텍 주식회사 | Light emitting device, method for fabricating the same, and lighting system |
-
2016
- 2016-12-15 KR KR1020160171887A patent/KR102657719B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003028764A (en) * | 2001-07-13 | 2003-01-29 | Nippo Tsushin Service Kk | Gas detector and gas detection device |
US20130059396A1 (en) * | 2007-01-11 | 2013-03-07 | Valencell, Inc. | Photoelectrocatalytic fluid analyte sensors including reference electrodes, and methods of fabricating and using same |
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