KR20110105264A - 고반사 구조체를 포함하는 반도체 소자 - Google Patents

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KR20110105264A
KR20110105264A KR1020100024417A KR20100024417A KR20110105264A KR 20110105264 A KR20110105264 A KR 20110105264A KR 1020100024417 A KR1020100024417 A KR 1020100024417A KR 20100024417 A KR20100024417 A KR 20100024417A KR 20110105264 A KR20110105264 A KR 20110105264A
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Abstract

본 발명의 구현예들은 고반사 구조체를 포함하는 반도체 소자에 관한 것으로, 본 발명의 반도체 소자에 의하면 본딩 패드부 또는 전극부를 고반사 재료를 포함하는 고반사 구조체로 형성하여 비용을 감소시킬 수 있으며 활성층에서 생성된 포톤(Photon)이 소자 내에 흡수되는 양을 최소화함으로써 포톤의 효율을 극대화 시킬 수 있다.

Description

고반사 구조체를 포함하는 반도체 소자{SEMICONDUCTOR DEVICE COMPRISING HIGH REFLECTIVE STRUCTURE}
본 발명의 구현예들은 고반사 구조체를 포함하는 반도체 소자에 관한 것이다.
발광다이오드(Light Emission Diode, LED)는 P·N 접합된 화합물 반도체로, 순방향으로 전압이 인가되면 전자와 전공이 이동되어 재결합하면서 빛을 발산하는 발광소자이다. 일반적으로 발광다이오드는 우수한 단색성 피크파장을 가지며 광효율성이 우수하고 소형화가 가능하다는 장점을 가지므로, 다양한 디스플레이 장치 및 광원으로서 널리 사용되고 있다.
이러한 발광다이오드 소자는 전기적인 연결을 위해 소자 상에 와이어 본딩을 위한 본딩 패드 부분이 형성되는데, 본딩 패드부의 재료로 일반적으로 금(Au)을 사용하고 있다. 그러나 본딩 패드부의 재료를 금으로 사용할 경우 비용이 증가하며, 소자의 효율적인 측면에서 소자의 외부로 방출된 포톤이 본딩 패드 재료인 금(Au)의 낮은 반사율로 인해서 충분히 활용되지 못하고 본딩 패드 면 또는 전극 가지의 면에서 흡수되어 에너지 손실을 가져오는데 이는 소자의 신뢰성을 저하시킨다. 또한, 이러한 포톤의 흡수 및 손실로 인해 발광다이오드 소자의 광학적 특성 감소가 나타난다.
본 발명의 구현예들은 반도체 소자의 본딩 패드부 또는 전극부를 고반사 재료를 포함하는 고반사 구조체로 형성하여 고가이면서 저반사율 재료인 금(Au)을 고반사 재료로 대체시킴으로써 비용을 감소시킬 수 있으며, 반도체 소자의 활성층에서 생성된 포톤(Photon)이 소자 내에 흡수되는 양을 최소화함으로써 포톤의 효율을 극대화시킬 수 있는 반도체 소자를 제공한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은,
기판,
상기 기판의 상부에 위치하고, 활성층 및 이형 반도체 층을 포함하는 적층 구조체,
상기 적층 구조체의 상부에 형성된 접촉층,
상기 접촉층의 상부에 형성된 고반사 구조체를 포함하는 반도체 소자에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양상은
기판,
상기 기판의 상부에 위치하고, 활성층을 포함하는 발광 적층 구조체,
상기 발광 적층 구조체의 상부 면 중 상기 기판과 상기 발광 적층 구조체가 접하지 않는 면의 적어도 일부분에 형성된 고반사 구조체를 포함하는 반도체 소자에 관한 것이다.
본 발명의 구현예들에 의한 반도체 소자에 의하면, 와이어 본딩 패드부 또는 전극부와 같이 부피를 가지는 구조체를 고반사 재료로 구성함으로써 활성층에서 생성된 포톤이 소자 외부로 방출될 때 또는 이미 소자 외부로 방출된 포톤이 구조체의 측면과 상면에서 흡수되는 것을 방지한다. 따라서, 소자 상태는 물론 패키지 상태에서 추출된 포톤이 소자 구조 내에 재흡수되어 손실되는 양을 최소화하여 소자에서 추출된 포톤의 효율을 증대시킴으로써 광효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 와이어 본딩 패드부 또는 전극부의 형성에 있어 고가 및 저반사율 재료인 금(Au)을 고반사 재료로 대체함으로써 소자 제작시 재료비를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 고반사 구조체를 포함하는 반도체 소자를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 고반사 구조체를 포함하는 반도체 소자의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 의한 반도체 소자를 적용한 포톤 효율의 향상을 보여주는 반도체 소자 패키지의 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 기판 20: 적층 구조체
21: 활성층 30: 접촉층
40: 고반사 구조체 41: 덮개층
100 : 반도체 소자 200 : 반도체 소자 패키지
201 : 패키지 내벽 202 : 형광체
203 : 본딩 와이어
이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 구현예들에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 구현예들에 의한 반도체 소자는 고반사 재료로 구성된 와이어 본딩 패드 또는 전극부를 포함하여 포톤 반사시 에너지의 흡수 및 손실을 최소화하여 소자의 신뢰성을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 고반사 구조체를 포함하는 반도체 소자를 나타낸 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 반도체 소자 구조는 기판(10); 기판(10)의 상부에 위치하고, 활성층(21) 및 이형 반도체 층을 포함하는 적층 구조체(20); 적층 구조체(20)의 상부에 형성된 접촉층(30); 접촉층(30) 상에 형성된 고반사 구조체(40)를 포함한다.
상기 기판(10)은 유전체 기판 또는 전도체 기판일 수 있으며, 세라믹스(Ceramic), 금속, 중합체 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 구성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 고반사 구조체(40)의 두께는 50nm 내지 10,000nm일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 고반사 구조체(40)를 포함하는 반도체 소자의 평면도이다.
본 발명의 구현예들에서, 상기 고반사 구조체(40)는 400 nm 파장에서 반사도가 적어도 45% 이상인 금속층으로 이루어질 수 있으며, 이 때 상기 금속층을 이루는 금속은 Ti, V, Fe, Co, Ni, Cu, Al, Ga, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, In, Sn, Hf, Pt 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 구현예들에서, 고반사 구조체(40)의 적어도 일부는 상기 금속층을 하나 이상 포함하는 다층 구조로 이루어지거나 서로 다른 유전상수를 갖는 유전체층을 포함하는 다층구조로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 고반사 구조체(40)는 하나 이상의 유전체층과 하나 이상의 금속층을 포함하는 다층구조로 이루어질 수 있다. 상기 금속층은 0.1 nm 내지 10nm 의 두께를 갖는 나노닷(nanodot) 구조로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 구현예에 의하면, 고반사 구조체(40)는 고반사 구조체(40)의 적어도 일부에 형성되어 고반사 구조체(40)를 덮는 덮개층(41)을 포함할 수 있다.
상기 덮개층(41)은 하나 이상의 금속으로 이루어질 수 있으며, 상기 금속은 Ti, Co, Ni, Cu, Al, Nb, Mo, Ru, Au, Pd, Ag, In, Sn, Pt 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 덮개층(41)은 하나 이상의 유전체로 이루어질 수 있으며, 이 때 유전체의 재료는 SiO2, TiO2, Al2O3, SixNy, SiON 등의 산화물, 질화물 또는 산화질화물계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 구현예들에서, 반도체 소자는 하나 이상의 고반사 구조체(40)의 일부를 통하여 외부로부터 전기적 신호가 입력된다.
본 발명의 다른 구현예에 의하면, 반도체 소자는
기판; 기판의 상부에 위치하고, 활성층을 포함하는 발광 적층 구조체; 발광 적층 구조체의 상부 면 중 상기 기판과 상기 발광 적층 구조체가 접하지 않는 면의 적어도 일부분에 형성된 고반사 구조체를 포함한다.
기판, 고반사 구조체 등에 대한 설명은 상술한 바와 동일한 바 이하 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 의한 반도체 소자를 적용한 포톤 효율의 향상을 보여주는 반도체 소자 패키지의 단면도이다. 도 3을 참조하면, 소자의 패키지(Package) 시 활성층에서 형성되어 소자의 외부로 방출된 포톤이 패키지 내벽(201), 형광체(202), 패키지 외부와의 경계 영역에서 되튕겨지거나 변환되어 소자로 되돌아올 때 고반사 구조체인 와이어 본딩 패드 또는 전극면에서의 에너지의 흡수 및 손실을 최소화하여 추출된 포톤의 효율을 증대시킬 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나 본 발명은 상술한 구현예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 많은 변형이 가능함은 자명할 것이다.

Claims (16)

  1. 기판,
    상기 기판의 상부에 위치하고, 활성층 및 이형 반도체 층을 포함하는 적층 구조체,
    상기 적층구조체의 상부에 형성된 접촉층,
    상기 접촉층의 상부에 형성된 고반사 구조체를 포함하는 반도체 소자.
  2. 기판,
    상기 기판의 상부에 위치하고, 활성층을 포함하는 발광 적층 구조체,
    상기 발광 적층 구조체의 상부 면 중 상기 기판과 상기 발광 적층 구조체가 접하지 않는 면의 적어도 일부분에 형성된 고반사 구조체를 포함하는 반도체 소자.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 기판은 유전체 기판인 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 기판은 전도체 기판인 것을 특징으로 하는 반도체 소자.

  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 고반사 구조체의 두께는 50nm 내지 10,000nm인 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 고반사 구조체는 서로 다른 유전상수를 갖는 유전체층을 포함하는 다층 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 고반사 구조체는 400 nm 파장에서 반사도가 45% 이상인 금속층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 금속층을 이루는 금속은 Ti, V, Fe, Co, Ni, Cu, Al, Ga, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, In, Sn, Hf, Pt 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 고반사 구조체는 상기 금속층을 하나 이상 포함하는 다층 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 고반사 구조체는 하나 이상의 유전체층과 하나 이상의 금속층을 포함하는 다층구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 금속층은 0.1nm 내지 10nm 의 두께를 갖는 나노닷(nanodot) 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 고반사 구조체는 상기 고반사 구조체의 적어도 일부에 형성된 덮개층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 덮개층은 Ti, Co, Ni, Cu, Al, Nb, Mo, Ru, Au, Pd, Ag, In, Sn, Pt 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 덮개층은 유전체로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  15. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 반도체 소자는 하나 이상의 고반사 구조체의 일부를 통하여 외부로부터 전기적 신호가 입력되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  16. 제 1항 또는 제 2항에 의한 반도체 소자를 포함하는 반도체 소자 패키지.

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KR20130128746A (ko) * 2012-05-17 2013-11-27 서울바이오시스 주식회사 정전기에 대한 내성이 향상된 발광다이오드 및 그의 제조방법

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