KR20130119907A - 소자 그리고 소자를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

소자 그리고 소자를 제조하기 위한 방법 Download PDF

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KR20130119907A
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semiconductor chip
layer
decoupling layer
optoelectronic semiconductor
capsule
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KR1020137003131A
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English (en)
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요한 람헨
요르크 에리히 조르그
시몬 예레빅
베르트 브라우네
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오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 광전자 반도체 칩(2)을 구비한 소자(1)와 관련이 있으며, 상기 광전자 반도체 칩은 연결 층(3)에 의해서 연결 캐리어(4) 상에 고정되어 있고, 캡슐(5) 안에 매립되어 있으며, 이 경우 상기 연결 층(3)과 상기 캡슐(5) 사이에는 디커플링 층(6)(decoupling layer)이 적어도 국부적으로 배치되어 있다. 본 발명은 또한 이와 같은 소자를 제조하기 위한 방법과도 관련이 있다.

Description

소자 그리고 소자를 제조하기 위한 방법 {COMPONENT AND METHOD FOR PRODUCING A COMPONENT}
본 발명은 광전자 반도체 칩을 구비한 소자 그리고 이와 같은 소자를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 특허 출원은 독일 특허 출원서 제 10 2010 026 343.5호를 우선권으로 주장하며, 상기 우선권 서류의 공개 내용은 인용의 방식으로 본 출원서에 수용된다.
예를 들어 표면 장착 가능한 발광 다이오드와 같은 표면 장착 가능한 광전자 소자를 제조하기 위하여 반도체 칩들은 하나의 하우징 내부에 고정될 수 있으며, 그리고 상기 반도체 칩들을 보호하기 위하여 상기 반도체 칩들에 캡슐이 제공될 수 있다.
기계적인 응력은 반도체 칩의 고정 상태를 느슨하게 할 수 있으며, 이와 같이 느슨하게 풀어진 상태는 조기에 소자의 고장을 유발할 수 있다.
본 발명의 과제는, 작동 중에 신뢰성이 상승된 소자를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 과제는, 이와 같은 소자를 간단하고도 신뢰할만하게 제조할 수 있는 방법을 제시하는 것이다.
상기 과제들은 독립 특허 청구항들의 대상에 의해서 해결된다. 본 발명의 실시 예들 및 개선 예들은 종속 특허 청구항들의 대상이다.
한 가지 실시 예에 따르면, 소자는 광전자 반도체 칩을 구비하며, 상기 광전자 반도체 칩은 연결 층에 의해서 연결 캐리어 상에 고정되어 있고, 캡슐 내부에 매립되어 있다. 상기 연결 층과 상기 캡슐 사이에는 디커플링 층(decoupling layer)이 적어도 국부적으로 배치되어 있다. 상기 디커플링 층에 의해서 상기 연결 층 및 상기 캡슐이 상호 기계적으로 디커플링 된다. 그럼으로써 기계적인 응력, 특히 인장 응력이 소자 내에서 반도체 칩을 분리시키는 상황을 야기할 수 있는 위험이 전반적으로 줄어들었다. 더 상세하게 말하자면, 상기 디커플링 층은 캡슐 내에서 발생하는 응력이 연결 층에 전혀 전달되지 않도록 형성되었거나 또는 단지 감소된 비율만 연결 층에 전달되도록 형성되었다.
상기 캡슐은 소자에 대한 평면도 상으로 볼 때에 상기 디커플링 층을 특히 완전하게 덮을 수 있다.
또한, 상기 디커플링 층에 의해서는 캡슐의 탄성에 대하여 제기되는 요구 조건들도 줄어들었다. 그렇기 때문에 반도체 칩과 연결 캐리어 간에 이루어지는 결합의 기계적인 안정성을 위태롭게 하지 않으면서 탄성 계수가 비교적 높은 물질도 캡슐을 위해서 적용될 수 있다. 예를 들어 상기 캡슐은 2GPa 또는 그 이상의 탄성 계수를 갖는 에폭시드를 함유할 수 있다.
상기 디커플링 층은 바람직하게 캡슐보다 더 작은 탄성 계수를 갖는다. 탄성 계수가 작을수록, 물질의 변형을 저지하는 저항은 그만큼 더 적어진다.
디커플링 층을 위한 물질은 바람직하게 최대 1 GPa의 탄성 계수, 특히 바람직하게는 최대 200 kPa의 탄성 계수를 갖는다.
바람직하게 상기 디커플링 층은 유리 전이 온도(TG)가 실온이거나 또는 그보다 더 낮은 물질을 함유한다. 유리 전이 온도 위에 있는 온도에서는 유기 또는 무기 유리들이 에너지 탄성적인 범위에 놓이게 되며, 이와 같은 에너지 탄성적인 범위에서 상기 유기 또는 무기 유리들은 높은 변형 가능성을 갖는 것을 특징으로 한다. 바람직하게 상기 디커플링 층은 탄성 중합체, 수지, 실리콘 수지, 실리콘, 실리콘 겔, 폴리우레탄, 고무로 이루어진 물질 그룹들에 속하는 그룹으로부터 선택된 물질을 함유한다.
한 가지 바람직한 실시 예에서는, 상기 디커플링 층 내부에 입자들이 매립되어 있다. 상기 입자들에 의해서는 디커플링 층의 밀도가 상승 될 수 있다. 이와 같은 상황은 상기 디커플링 층의 열적인 작용을 더욱 줄여줄 수 있다. 그럼으로써 응력이 연결 층에 전달될 수 있는 위험은 대폭 줄어들게 된다.
또한, 상기 입자들에 의해서는 디커플링 층의 광학적인 특성들도 조절될 수 있다.
한 가지 변형 실시 예에서는, 디커플링 층이 반도체 칩에 의해서 작동 중에 발생되었거나 또는 검출될 방사선에 대하여 반사 작용을 하도록 형성되었다. 이 경우에 상기 디커플링 층 내부에는 방사선을 특히 확산 방식으로 반사시키는 입자들이 매립될 수 있다. 예를 들면 티타늄 이산화물 입자를 첨가함으로써 가시 스펙트럼 범위 안에서는 85 % 또는 그 이상의 반사율, 예를 들어 95 %의 반사율에 도달할 수 있게 된다.
한 가지 대안적인 변형 실시 예에서는, 디커플링 층이 반도체 칩에 의해서 작동 중에 방출되는 방사선에 대하여 의도한 바대로 흡수 작용을 하도록 형성되었다. '의도한 바대로 흡수 작용을 하도록'이라는 표현은 특히 방사선이 디커플링 층에 충돌할 때에 상기 방사선이 적어도 80 %의 비율로 흡수된다는 내용으로 이해된다. 특히 상기 디커플링 층은 사람의 눈에 흑색으로 보이도록 형성될 수 있다. 이와 같은 디커플링 층에 의해서는, 방사선을 방출하는 소자에서 스위치-오프 된 상태와 스위치-온 된 상태 간의 대비(contrast)가 더욱 확연해질 수 있다. 흡수 작용을 하는 디커플링 층을 위해서는 예를 들어 카본 블랙-입자들이 적합하다.
한 가지 바람직한 실시 예에서는, 소자에 대한 평면도 상으로 볼 때에 디커플링 층은 반도체 칩 위로 돌출하는 연결 층의 한 부분을 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 덮고 있다. 완전히 덮인 상태에 의해서는 캡슐 및 연결 층이 상기 소자의 어느 장소에서도 직접적으로 인접하지 않게 된다.
한 가지 추가의 바람직한 실시 예에서는, 디커플링 층이 반도체 칩에 직접적으로 인접한다. 특히 상기 디커플링 층은 가로 방향으로, 더 상세하게 말하자면 광전자 반도체 칩의 반도체 층들의 주(主) 연장 평면을 따라서 뻗는 방향으로 상기 반도체 칩을 둘러쌀 수 있다.
상기 소자는 바람직하게 표면 장착 가능한 소자(surface mounted device; SMD)로서 구현되었다. 또한, 상기 소자는 바람직하게 하우징 몸체도 구비한다. 상기 하우징 몸체는 반도체 칩이 그 내부에 배치되어 있는 공동을 구비할 수 있다. 또한, 연결 캐리어는 리드 프레임의 한 부분으로서 형성될 수 있으며, 상기 리드 프레임의 한 부분에는 상기 하우징 몸체의 하우징 베이스 몸체가 일체로 형성되어 있다.
한 가지 바람직한 개선 예에서는, 소자에 대한 평면도 상으로 볼 때에 공동의 바닥 면이 디커플링 층에 의해서 완전히 덮여 있다. 다른 말로 표현하자면, 상기 바닥 면에 인접하는 상기 공동의 한 측면이 디커플링 층을 가로 방향으로 제한할 수 있다.
한 가지 추가의 바람직한 실시 예에서는, 반도체 칩이 수직 방향으로 디커플링 층 위로 돌출한다. 따라서 간단한 방식에 의해서, 연결 캐리어로부터 떨어져서 마주한 상기 반도체 칩의 상부 면에는 디커플링 층이 존재하지 않게 된다.
광전자 반도체 칩을 구비한 소자를 제조하기 위한 방법에서는, 한 가지 실시 예에 따라 연결 캐리어가 제공된다. 반도체 칩은 연결 층에 의해서 상기 연결 캐리어 상에 고정된다. 하나의 디커플링 층이 상기 연결 층 상에 제공된다. 상기 디커플링 층 상에는 캡슐이 제공되며, 이 경우 상기 반도체 칩은 캡슐 내부에 매립된다.
상기 디커플링 층에 의해서는, 기계적인 응력이 소자 내부에서 반도체 칩과 연결 캐리어 간에 이루어진 연결 상태를 전혀 위태롭게 할 수 없도록 또는 적어도 사소한 정도로만 위태롭게 할 수 있도록 캡슐이 제공될 수 있다.
한 가지 바람직한 실시 예에서는, 디커플링 층이 분배기(dispenser)에 의해서 제공된다. 대안적으로 또는 보완적으로는 예를 들어 캐스팅, 사출 성형, 이송 성형 또는 프린팅과 같은 다른 도우징- 및 충전 방법이 적용될 수 있다.
전술된 방법은 더 앞에서 기술된 소자를 제조하기 위해서 특히 적합하다. 그렇기 때문에 소자와 관련해서 언급된 특징들은 상기 방법에도 인용될 수 있으며, 그 역도 역시 마찬가지로 가능하다.
추가의 특징들, 실시 예들 및 합목적성은 도면들과 연관된 실시 예들에 대한 이하의 설명에서 드러난다.
도 1은 소자에 대한 제 1 실시 예의 개략적인 단면도이며,
도 2는 소자에 대한 제 2 실시 예의 개략적인 단면도이고,
도 3은 소자용 광전자 반도체 칩에 대한 한 가지 실시 예이며,
도 4a 내지 도 4c는 소자를 제조하기 위한 방법에 대한 한 가지 실시 예를 각각 개략적인 단면도로 도시된 중간 단계들을 참조하여 도시한 도면들이다.
각각의 도면에서 동일한, 동일한 형태의 또는 동일한 작용을 하는 소자들에는 동일한 도면 부호가 제공되었다.
도면들 그리고 각각의 도면에 도시된 소자들 상호 간의 크기 비율은 척도에 맞는 것으로 간주 될 수 없다. 오히려 개별 소자들은 도면에 대한 개관을 명확히 할 목적으로 그리고/또는 도면에 대한 이해를 도울 목적으로 과도하게 크게 도시될 수 있다. 소자에 대한 제 1 실시 예는 도 1에 개략적인 단면도로 도시되어 있다. 상기 소자(1)는 광전자 반도체 칩(2)을 구비하고, 상기 광전자 반도체 칩은 연결 층(3)에 의해서 연결 캐리어(4) 상에 고정되어 있다. 상기 연결 층(3)을 위해서는 특히 접착 층이 적합하다. 그러나 납땜 층도 적용될 수 있다.
상기 연결 캐리어(4) 및 추가의 연결 캐리어(42)는 상기 광전자 소자(1)를 위한 하나의 리드 프레임을 형성한다. 하우징 몸체(40)가 상기 리드 프레임에 일체로 형성되어 있다.
상기 소자(1)는 예를 들어 상기 연결 캐리어(4) 및 상기 추가의 연결 캐리어(42)를 이용하여 방사선 관통 면(10)으로부터 떨어져서 마주한 측으로부터 외부에서 전기적으로 콘택팅 될 수 있는 표면 장착 가능한 소자로서 구현되었다.
상기 하우징 몸체(40)는 반도체 칩(2)이 그 내부에 배치되어 있는 공동(410)을 구비한다. 상기 추가의 연결 도체(42)가 연결 라인(43)에 의해서, 말하자면 와이어 본딩 연결부에 의해서 반도체 칩(2)과 연결됨으로써, 결과적으로 상기 소자의 작동 중에는 전하 캐리어가 상기 연결 캐리어(4) 및 상기 추가의 연결 캐리어(42)를 통해 다양한 측으로부터 반도체 칩(2) 내부로 주입될 수 있게 되거나 또는 반도체 칩으로부터 유출될 수 있게 된다.
상기 반도체 칩(2) 및 상기 연결 라인(43)은 캡슐(5) 내부에 매립되어 있으며, 상기 캡슐은 상기 반도체 칩 및 상기 연결 라인을 기계적인 부하 또는 습기와 같은 외부 영향들로부터 보호해준다.
상기 캡슐(5)은 상기 소자의 하나의 방사선 통과 면(10)을 형성한다.
상기 캡슐(5)과 상기 연결 층(3) 사이에는 하나의 디커플링 층(6)이 배치되어 있다. 소자에 대한 평면도 상으로 볼 때에 상기 디커플링 층(6)은 가로 방향으로, 더 상세하게 말하자면 반도체 칩(2)의 반도체 층들의 주 연장 평면을 따라서 상기 반도체 칩(2) 위로 돌출하는 상기 연결 층(3)의 바로 그 부분을 덮고 있다. 따라서, 상기 캡슐(5) 및 상기 연결 층(3)은 어느 장소에서도 직접적으로 인접하지 않게 된다. 그럼으로써, 상기 연결 층과 상기 캡슐 사이에서는 기계적인 디커플링이 신뢰할만한 방식으로 구현되었다.
소자(1)에 대한 평면도 상으로 볼 때에 상기 캡슐(5)은 상기 디커플링 층(6)을 완전히 덮고 있다.
상기 디커플링 층(6)은 상기 캡슐보다 더 작은 탄성 계수를 갖는다. 따라서, 소자(1) 내부의 기계적인 응력은 단지 감소된 비율로만 연결 층(3)에 작용을 하게 된다. 따라서, 반도체 칩(2)이 예컨대 연결 캐리어와 연결 층(3) 사이에 있는 경계 면에서 상기 연결 캐리어(4)로부터 풀어질 위험은 대폭 줄어들었다.
상기 디커플링 층(6)은 바람직하게 최대 1 GPa의 탄성 계수, 특히 바람직하게는 최대 200 kPa의 탄성 계수를 갖는다.
바람직하게 상기 디커플링 층은 유리 전이 온도(TG)가 실온이거나 또는 그보다 더 낮은 물질을 함유한다. 상기 디커플링 층은 바람직하게 탄성 중합체, 수지, 실리콘 수지, 실리콘, 실리콘 겔, 폴리우레탄, 고무로 이루어진 물질 그룹들에 속하는 그룹으로부터 선택된 물질을 함유한다.
상기 디커플링 층(6)에 의한 기계적인 디커플링 방식으로 인해, 상기 캡슐(5)을 위해서는 예를 들어 2 GPa 또는 그 이상의 비교적 높은 탄성 계수를 갖는 물질도 적용될 수 있다. 예를 들어 상기 캡슐은 에폭시드를 함유할 수 있거나 또는 에폭시드로 이루어질 수 있다.
상기 반도체 칩(2)은 수직 방향으로 상기 디커플링 층(6) 위로 돌출한다. 따라서, 상기 연결 캐리어(4)로부터 떨어져서 마주한 상기 반도체 칩(2)의 한 표면은 디커플링 층(6)이 없는 상태로 유지된다.
상기 반도체 칩(2), 특히 방사선의 방출 및/또는 검출을 위해서 제공된 활성 영역은 바람직하게 Ⅲ-Ⅴ-화합물 반도체 물질을 함유한다.
Ⅲ-Ⅴ-반도체 물질들은 자외선 스펙트럼 범위(AlxInyGa1 -x- yN)에서 가시 스펙트럼 범위(AlxInyGa1 -x- yN, 특히 청색 내지 녹색 방사선을 위해서, 또는 AlxInyGa1 -x- yP, 특히 황색 내지 적색 방사선을 위해서)를 거쳐서 적외선 스펙트럼 범위(AlxInyGa1 -x-yAs)까지 방사선을 발생하기에 특히 적합하다. 이 경우에는 각각 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 그리고 x + y ≤ 1, 특히 x ≠ 1, y ≠ 1, x ≠ 0 그리고/또는 y ≠ 0이 적용된다. 특히 전술된 물질 계로부터 선택된 Ⅲ-Ⅴ-반도체 물질들에 의해서는 또한 방사선을 발생할 때에 높은 내부 양자 효율에도 도달할 수 있다.
소자에 대한 제 2 실시 예는 도 2에 개략적인 단면도로 도시되어 있다. 상기 제 2 실시 예는 도 1과 관련하여 기술된 제 1 실시 예에 대체로 상응한다. 제 1 실시 예와 달리 제 2 실시 예에서는, 소자에 대한 평면도 상으로 볼 때에 캡슐(5)은 반도체 칩(2)으로부터 떨어져서 마주한 측에서 볼록하게 휘어져 있다. 본 실시 예에서 상기 캡슐(5)은 반도체 칩에 의해서 작동 중에 방출되는 그리고/또는 수집되는 방사선을 위한 수집 렌즈의 기능을 추가로 충족시킨다. 이 경우에 상기 캡슐은 하나의 부분으로 형성될 수 있거나 또는 다수 개의 부분으로 형성될 수 있다. 예를 들어 상기 렌즈를 형성하는 상기 캡슐의 한 영역은 반도체 칩을 캡슐 내부에 감싼(encapsulation) 후에 한 가지 별도의 제조 단계에서 형성될 수 있다.
방사선 관통 면(10) 측에서의 상기 캡슐(5)의 형태를 이용해서 소자(1)의 공간적인 송출 특성 곡선이 조절될 수 있다.
또한, 제 1 실시 예와 달리 상기 디커플링 층(6) 내부에는 입자(65)가 매립되어 있다. 상기 입자들에 의해서는 디커플링 층의 밀도가 조절될 수 있는데, 특히 밀도가 상승 될 수 있다. 그럼으로써 상기 디커플링 층의 열적인 팽창이 간단한 방식으로 줄어들 수 있게 된다.
상기 입자(65)는 바람직하게 200 nm(200 nm 포함) 내지 10 ㎛의 평균 크기, 특히 바람직하게는 500 nm(500 nm 포함) 내지 5 ㎛(5 ㎛ 포함)의 평균 크기를 갖는다.
상기 입자들은 예를 들어 유리, 산화물, 예컨대 알루미늄 산화물, 규소 산화물 또는 티타늄 이산화물을 함유할 수 있거나 또는 이와 같은 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 입자들은 디커플링 층의 광학적인 특성들에 영향을 미칠 수도 있다.
한 가지 변형 실시 예에서는, 디커플링 층(6) 내부에 반사 작용을 하는 입자들이 매립되어 있다. 예를 들어 티타튬 이산화물 입자에 의해서는 가시 스펙트럼 범위에서 85 % 또는 그 이상의 반사율, 예를 들어 95 %의 반사율에 도달할 수 있게 된다. 반사 작용을 하도록 형성된 디커플링 층에 의해서는 소자(1)로부터 배출되는 총 방사선 파워가 상승 될 수 있다.
한 가지 대안적인 변형 실시 예에서는, 디커플링 층 내부에 방사선을 의도한 바대로 흡수하는 입자들이 매립되어 있다. 예를 들어 이와 같은 목적을 위해서는 카본 블랙-입자들이 적합하다.
의도한 바대로 흡수 작용을 하도록 구현된 디커플링 층(6)에 의해서는, 상기 소자(1)의 스위치-오프 된 상태와 스위치-온 된 상태 간의 대비 비율이 더욱 확연하게 상승 될 수 있다.
상기 입자들은 당연히 도 1과 연관하여 기술된 제 1 실시 예에도 적용될 수 있다. 그러나 디커플링 층(6)에 대하여 제기되는 요구 조건들에 따라서는 상기 입자들이 생략될 수도 있다.
제 1 또는 제 2 실시 예에 따른 소자용으로 특히 적합한 반도체 칩(2)에 대한 한 가지 실시 예는 도 3에 개략적인 단면도로 도시되어 있다.
상기 반도체 칩(2)은 반도체 몸체를 형성하는 반도체 층 시퀀스를 갖는 반도체 몸체(21)를 구비한다. 상기 반도체 몸체(21)는 캐리어(27) 상에 배치되어 있으며, 상기 캐리어는 상기 반도체 몸체(21)의 반도체 층들을 위한 성장 기판과 상이하다. 상기 캐리어는 반도체 몸체(21)를 기계적으로 안정시킬 목적으로 이용된다. 이와 같은 목적을 위해서는 성장 기판이 더 이상 필요치 않다. 성장 기판이 제거된 반도체 칩은 박막-반도체 칩으로서도 언급된다.
박막-반도체 칩, 말하자면 박막-발광 다이오드-칩은 또한 본 발명의 틀 안에서 볼 때에 다음과 같은 특징들 중에 적어도 한 가지 특징을 갖는 것을 특징으로 한다:
- 활성 구역을 갖는 반도체 층 시퀀스, 특히 에피택시 층 시퀀스를 포함하는 한 반도체 몸체의 캐리어 소자 쪽을 향하는, 예컨대 캐리어(27) 쪽을 향하는 제 1 주 표면에 미러 층이 제공되어 있거나, 또는 상기 미러 층이 예컨대 상기 반도체 층 시퀀스 내에 통합된 그리고 상기 반도체 층 시퀀스 내에서 발생하는 방사선의 적어도 한 부분을 상기 반도체 층 시퀀스 내부로 역-반사하는 브래그 미러(Bragg mirror)로서 형성되었으며;
- 상기 반도체 층 시퀀스는 20 ㎛ 또는 그 미만의 범위 안에 있는, 특히 10 ㎛의 범위 안에 있는 두께를 가지며; 그리고/또는
- 상기 반도체 층 시퀀스는 적어도 하나의 면을 갖는 적어도 하나의 반도체 층을 포함하며, 상기 적어도 하나의 면은 이상적인 경우에 광을 상기 반도체 층 시퀀스 내부에 거의 에르고드적으로(ergodic) 분배하는 혼합 구조물을 구비하는데, 다시 말해 상기 반도체 층 시퀀스는 가급적 에르고드적이고 확률론적인(stochastic) 분산 특성을 갖는다.
박막-발광 다이오드 칩의 기본 원리는 예를 들어 I. Schnitzer 등, Appl. Phys. Lett. 63(16), 1993년 10월 18일, 2174 - 2176 페이지에 기술되어 있으며, 이 논문의 공개 내용은 박막-발광 다이오드 칩과 관련된 부분에서만 인용의 형태로 본 출원서에 수용된다.
상기 반도체 몸체(21)는 제 1 반도체 영역(23)과 제 2 반도체 영역(24) 사이에 배치된 활성 구역(22)을 구비한다. 상기 제 1 반도체 영역(23) 및 상기 제 2 반도체 영역(24)이 서로 다른 전도 타입을 가짐으로써, 결과적으로 하나의 다이오드 구조가 생성된다.
상기 반도체 몸체(21)는 조립 층(26)에 의해서 캐리어(27) 상에 고정되어 있다. 상기 조립 층으로서는 예를 들어 땜납 또는 접착제가 적합하다.
상기 반도체 몸체(21)와 캐리어(27) 사이에는 미러 층(25)이 배치되어 있으며, 상기 미러 층은 작동 중에 활성 구역(22) 내에서 발생 되는 방사선을 상기 반도체 몸체의 방사선 배출 면(20)의 방향으로 반사하기 위해서 제공되었다.
상기 반도체 칩(2)의 작동 중에는 제 1 콘택(28) 및 제 2 콘택(29)을 통해서 전하 캐리어가 상이한 측으로부터 상기 활성 구역(22) 내부로 주입된다. 상기 제 2 콘택(29)과 상기 반도체 몸체(21) 사이에는 분배 층(29a)이 형성되어 있다. 상기 분배 층은 전하 캐리어를 상기 활성 구역(22) 내부로 균일하게 주입하기 위해서 제공되었다. 상기 분배 층(29a)은 예를 들어 투명한 전도성 산화물(transparent conductive oxid, TCO)을 함유할 수 있거나 또는 이와 같은 물질로 이루어질 수 있다. 대안적으로 또는 보완적으로는 상기 분배 층(29a)이 금속 층을 구비할 수 있으며, 상기 금속 층은 상기 활성 구역(22) 내에서 발생하는 방사선에 대하여 투명하거나 또는 적어도 반투명할 정도로 얇다. 그러나 상기 제 1 반도체 영역(23)의 전기적인 분로 전도성이 충분히 높은 경우에는 상기 분배 층(29a)도 생략될 수 있다.
상기 반도체 몸체(21)의 방사선 배출 면(20)에는 바람직하게 사전에 제조된 소형의 변환 플레이트(7)가 형성되어 있으며, 상기 변환 플레이트 내부에는 활성 구역(22) 내에서 발생된 방사선을 변환시키기 위한 변환 물질(71)이 매립되어 있다. 상기 소형의 변환 플레이트는 고정 층(도면에는 명시적으로 도시되어 있지 않음)에 의해서 반도체 몸체(21) 상에 고정될 수 있다. 그와 달리 상기 변환 물질(71)은 캡슐(5) 내부에도 매립될 수 있다. 특히 상기 반도체 칩에 의해서 송출되는 1차 방사선을 직접적으로 이용하는 경우에는 변환 물질도 완전히 생략될 수 있다.
또한, 전술된 실시 예와 달리, 상기 캐리어(27)가 반도체 몸체의 반도체 층 시퀀스를 위한 성장 기판에 의해서 형성되는 반도체 칩도 적용될 수 있다.
상기의 경우에는 조립 층(26)이 필요치 않다. 또한, 적어도 두 개의 콘택이 반도체 칩의 동일한 측에 배치된 반도체 칩도 적용될 수 있다.
대안적으로 또는 보완적으로는 상기 반도체 칩이 방사선을 수집하기 위한 방사선 검출기로서도 형성될 수 있다.
소자를 제조하기 위한 방법의 한 가지 실시 예는 도 1과 관련하여 상세하게 기술된 바와 같은 소자를 제조하기 위한 예로서 도 4a 내지 도 4c에 도시되어 있다.
연결 캐리어(4) 및 추가의 연결 캐리어(42)를 구비한 하우징 몸체(40)가 제공된다. 상기 하우징 몸체(40)는 반도체 칩을 조립하기 위해서 제공된 공동(410)을 갖는다.
상기 반도체 칩(2)은 예를 들어 전도성 접착 층 또는 납땜 층과 같은 연결 층(3)에 의해서 상기 연결 캐리어(4) 상에 고정된다.
도 4b에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 연결 층(3) 상에서 상기 반도체 칩(2) 위로 가로 방향으로 돌출하는 영역 내에는 디커플링 층이 제공된다. 이와 같은 디커플링 층의 제공 과정은 예를 들어 분배기에 의해서 이루어질 수 있다. 대안적으로는 예를 들어 캐스팅, 사출 성형, 이송 성형 또는 프린팅과 같은 방법도 적용될 수 있다.
상기 추가의 연결 캐리어(42)와 상기 반도체 칩(2)의 전도성 연결을 만들기 위하여 본딩 와이어 연결부가 상기 반도체 칩(2)과 상기 추가의 연결 캐리어 사이에 연결 라인(43)으로서 형성되었다(도 4c 참조). 그러나 전술된 실시 예와 달리, 상기 연결 라인(43)은 상기 디커플링 층이 제공되기 전에 형성될 수도 있다.
소자를 완성하기 위하여 상기 반도체 칩(2) 및 상기 연결 라인(43)이 캡슐(5) 내부에 매립된다. 이 경우에 상기 캡슐(5)은 디커플링 층(6)에 의해서 상기 연결 층(3)으로부터 기계적으로 디커플링 된다. 발생하는 기계적인 응력으로 인해 상기 반도체 칩(2)이 상기 연결 캐리어(40)로부터 분리될 수 있는 위험은 대폭 줄어들었다. 그에 따라 소자의 수명도 연장되고, 소자에 대한 신뢰성도 높아진다.
전술된 방법에 의해서는, 비교적 높은 탄성 계수를 갖는 캡슐, 예를 들어 에폭시드를 기본으로 하는 피복의 경우를 위해서도 높은 신뢰성과 긴 수명을 갖는 소자들이 제조될 수 있다. 따라서, 상기 캡슐(5)을 위한 물질은 반드시 탄성 계수와 관련해서 선택될 필요가 없고, 오히려 예컨대 광학적인 투명도 또는 노화에 대한 안정성과 같은 다른 화학적인 그리고/또는 물리적인 특성들을 토대로 하여 선택될 수 있다.
본 발명은 실시 예들을 참조한 설명에 의해서 한정되지 않는다. 오히려 본 발명은 각각의 새로운 특징 그리고 각각의 특징 조합을 포함하며, 이 경우 특히 각각의 특징 조합은 이와 같은 특징 또는 특징 조합 자체가 특허청구범위 또는 실시 예에 명시적으로 기재되어 있지 않더라도 특허청구범위에 포함된 것으로 간주 된다.

Claims (15)

  1. 연결 층(3)에 의해서 연결 캐리어(4) 상에 고정되어 있고 캡슐(5) 안에 매립되어 있는 광전자 반도체 칩(2)을 구비한 소자(1)로서,
    상기 연결 층과 상기 캡슐 사이에 디커플링 층(6)이 적어도 국부적으로 배치된,
    광전자 반도체 칩을 구비한 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디커플링 층이 상기 캡슐보다 더 작은 탄성 계수를 갖는,
    광전자 반도체 칩을 구비한 소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 디커플링 층이 최대 1 GPa의 탄성 계수를 갖는,
    광전자 반도체 칩을 구비한 소자.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디커플링 층 내부에 입자들이 매립된,
    광전자 반도체 칩을 구비한 소자.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디커플링 층이 작동 중에 반도체 칩에 의해서 방출되는 또는 검출될 방사선에 대하여 반사 작용을 하도록 형성된,
    광전자 반도체 칩을 구비한 소자.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디커플링 층이 작동 중에 반도체 칩에 의해서 방출되는 또는 검출될 방사선에 대하여 의도한 바대로 흡수 작용을 하도록 형성된,
    광전자 반도체 칩을 구비한 소자.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    소자에 대한 평면도 상으로 볼 때에 상기 디커플링 층이 반도체 칩 위로 돌출하는 상기 연결 층의 부분을 완전히 덮는,
    광전자 반도체 칩을 구비한 소자.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디커플링 층이 반도체 칩에 직접적으로 인접하는,
    광전자 반도체 칩을 구비한 소자.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 칩이 수직 방향으로 상기 디커플링 층 위로 돌출하는,
    광전자 반도체 칩을 구비한 소자.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하우징 몸체(40)를 구비하며, 반도체 칩이 상기 하우징 몸체의 공동(410) 내부에 배치된,
    광전자 반도체 칩을 구비한 소자.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 공동의 바닥 면이 상기 디커플링 층에 의해서 완전히 덮인,
    광전자 반도체 칩을 구비한 소자.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디커플링 층은 유리 전이 온도(TG)가 실온이거나 또는 그보다 더 낮은 물질을 함유하도록 형성된,
    광전자 반도체 칩을 구비한 소자.
  13. 광전자 반도체 칩(2)을 구비한 소자(1)를 제조하기 위한 방법으로서,
    상기 방법이
    - 연결 캐리어(4)를 제공하는 단계;
    - 연결 층(3)을 이용해서 상기 반도체 칩(2)을 상기 연결 캐리어(4) 상에 고정시키는 단계;
    - 디커플링 층(6)을 상기 연결 층(3) 상에 제공하는 단계; 그리고
    - 캡슐(5)을 상기 디커플링 층(6) 상에 제공하는 단계를 포함하며, 이때 상기 반도체 칩(2)을 상기 캡슐(5) 내부에 매립시키는,
    광전자 반도체 칩을 구비한 소자를 제조하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    분배기를 이용해서 상기 디커플링 층을 제조하는,
    광전자 반도체 칩을 구비한 소자를 제조하기 위한 방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 소자를 제조하는,
    광전자 반도체 칩을 구비한 소자를 제조하기 위한 방법.
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