KR20150058503A - 광전자 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광전자 소자에 관한 것이다. 상기 광전자 소자는 캐리어(140); 이러한 캐리어(140) 상에 배치되는 제 1 광전자 반도체 칩(101); 이러한 제 1 광전자 반도체 칩(101)에 의해 방출되는 광선을 변환하기 위해 제 1 광전자 반도체 칩(101) 상에 배치되는 제 1 변환 소자(110); 상기 캐리어(140) 상에 배치되는 제 2 광전자 반도체 칩(102); 및 이러한 제 2 광전자 반도체 칩(102)에 의해 방출되는 광선을 변환하기 위해 제 2 광전자 반도체 칩(102) 상에 배치되는 제 2 변환 소자(120)를 포함한다. 그 밖에 상기 광전자 소자는 상기 캐리어(140) 상에 배치되는 절연 물질(150)을 포함하고, 이러한 절연 물질은 상기 제 1 및 제 2 광전자 반도체 칩(101; 102) 그리고 상기 제 1 및 제 2 변환 소자(110; 120)를 둘러싼다. 상기 제 1 변환 소자(110)는 계단이 있는 형태로 형성되어 있고 그리고 제 1 섹션 및 제 2 섹션(111; 112)을 가지며, 이 경우 상기 제 1 섹션(111)은 측면으로 상기 제 2 섹션(112)보다 돌출한다. 본 발명은 또한 상기와 같은 광전자 소자를 제조하기 위한 방법과도 관련이 있다.
Description
본 발명은 광전자 소자 그리고 이와 같은 광전자 소자를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 광전자 소자는 캐리어(carrier), 이러한 캐리어 상에 배치되는 광전자 반도체 칩(optoelectronic semiconductor chip)들 및 이러한 광전자 반도체 칩들 상에 배치되는 변환 소자(conversion element)들을 포함한다. 상기 캐리어 상에는 또한 상기 반도체 칩들과 상기 변환 소자들을 둘러싸는 절연 물질(insulation material)이 배치되어 있다.
광전자 소자들은 상이한 실시예들로 공지되어 있다. 조명 애플리케이션(lighting application)들에 있어서는, 소위 SSL 조명 엔진(Solid State Lighting: 고체 상태의 조명)들이 사용되며, 이러한 조명 엔진들은 캐리어 상에 또는 기판상에 배치되는 다수의 LED 칩(Light Emitting Diode)을 포함할 수 있다(Chip-on-Board). 반도체 칩들 상에는, 이러한 반도체 칩들에 의해 방출되는 광선을 변환하기 위한 판상(flaky) 변환 소자(Phosphor: 형광체)들이 배치될 수 있다.
상기와 같은 소자들의 제조 범위에서, 캐리어는 반도체 칩들과 변환 소자들이 배치된 후에 대체로 백색 절연 물질에 의해 포팅(potting)된다. 이러한 포팅 공정은 캐리어 상에 있는 금속성 표면들을 덮는데 이용된다. 이러한 방식으로, 캐리어 방향으로 반사된 광 성분(light component), 예를 들면 광전자 소자의 렌즈(lens)에서 반사 작용으로 야기된 광 성분이 상기 금속성 표면들에서 흡수되는 것이 방지될 수 있다.
상기와 같은 포팅 공정 시, 절연 물질은 액상 또는 점액성(viscous) 형태로 캐리어 상에 제공되고, 그리고 반도체 칩들 사이 영역 및 이러한 반도체 칩들 둘레 영역이 상기 절연 물질에 의해 충전되다. 상기와 같은 공정에서 절연 물질이 변환 소자들 위로 흘러내리지 않도록 하면서 이러한 변환 소자들을 덮기 위해, 변환 소자들은 정면 가장자리에 윤곽이 분명한 에지(well-defined edge)들을 갖는다. 프런트 에지(front edge)들에서는 절연 물질이 표면 장력으로 인해 정지될 수 있다.
생성해야 할 광선에 따라, 상이한 변환 소자들을 갖는 광전자 소자가 설계될 수 있는데, 상기 변환 소자들은 반도체 칩들에 의해 방출되는 광선을 상이한 색상 또는 파장 범위의 광선들로 변환한다. 제조로부터 기인하여, 상이한 변환 소자들은 상이한 두께를 가질 수 있다. 이러한 상황은, 캐리어 상에 배치되는 반도체 칩들에서 여러 변환 소자들의 정면들 그리고 그와 더불어 이러한 정면들에 존재하는 에지들이 캐리어와 관련하여 상이한 높이로 있는 결과를 가져올 수 있다. 따라서 절연 물질로 포팅 시, 이러한 절연 물질이 변환 소자들의 상대적으로 높이가 높은 프런트 에지들까지는 상승하되, 상대적으로 높이가 낮은 에지들에 의해서는 정지되지 않으며, 그로 인해 관련된 변환 소자들의 (깊이 측면에서) 상대적으로 더 들어간 표면들 위로 흘러내리는 문제가 발생할 수 있다. 이로 인한 결과는 광전자 소자의 감소된 광 방출이다. 이러한 문제는 특히 반도체 칩들이 상대적으로 빽빽하게 밀집 설치되는 경우에 발생할 수 있다.
본 발명의 과제는 향상된 광전자 소자를 위한 해결책을 제시하는 것이다.
상기 과제는 독립항들의 특징들에 의해 해결된다. 본 발명의 바람직한 추가 실시예들은 종속항들에 제시되어 있다.
본 발명의 한 양상에 따르면, 광전자 소자가 제안된다. 상기 광전자 소자는 캐리어, 이러한 캐리어 상에 배치되는 제 1 광전자 반도체 칩, 이러한 제 1 광전자 반도체 칩에 의해 방출되는 광선을 변환하기 위해 제 1 광전자 반도체 칩 상에 배치되는 제 1 변환 소자, 상기 캐리어 상에 배치되는 제 2 광전자 반도체 칩 및 이러한 제 2 광전자 반도체 칩에 의해 방출되는 광선을 변환하기 위해 제 2 광전자 반도체 칩 상에 배치되는 제 2 변환 소자를 포함한다. 상기 광전자 소자는 또한 상기 캐리어 상에 배치되는 절연 물질을 포함하고, 이러한 절연 물질은 상기 제 1 및 제 2 광전자 반도체 칩 그리고 (부분적으로) 상기 제 1 및 제 2 변환 소자를 둘러싼다. 상기 제 1 변환 소자는 계단이 있는 형태로 형성되어 있고 그리고 제 1 및 제 2 섹션을 포함한다. 상기 제 1 섹션은 측면으로(laterally) 상기 제 2 섹션보다 돌출한다.
상기 제 1 변환 소자는, 제 1 섹션이 제 1 반도체 칩에 마주 놓이도록 제 1 반도체 칩 상에 배치될 수 있다. 측면으로 제 2 섹션보다 돌출하는 제 1 섹션에 의한 계단 형태로의 설계로 인해, 제 1 변환 소자는 측면으로 가장자리에 서로 변위된 상태로 있는 2개의 에지 또는 에지 구조물을 가질 수 있다. 이러한 2개의 에지 또는 에지 구조물로는 제 2 섹션의 단부면측 가장자리 또는 정면 가장자리에 있는 에지 그리고 제 1 섹션의 정면 가장자리에 있는, 깊이 측면에서 상대적으로 더 들어간 추가 에지가 다루어진다. 상기 제 1 변환 소자의 이러한 추가 에지는 광전자 소자의 제조 범위에서 액상 또는 점액성 형태로 포팅에 의해 캐리어 상에 제공되는 절연 물질의 정지를 야기할 수 있고, 이러한 방법으로 제 2 변환 소자가 덮이는 것이 방지될 수 있다. 특히 제 2 섹션의 측면적이 절연 물질을 갖지 않을 수 있다. 제 2 변환 소자는 계단이 없는 형태로 형성될 수 있고, 그 때문에 정면 가장자리에 있는 에지 또는 에지 구조물만 가질 수 있다.
제 1 변환 소자의 계단 형태로 인해, 캐리어와 제 2 변환 소자의 정면 사이보다 캐리어와 제 1 변환 소자의 정면 사이에서 더 큰 간격을 갖는 광전자 소자의 설계가 가능하다. 이러한 관점에서, 제 1 변환 소자의 추가 에지는 제 2 변환 소자의 정면 에지와 동일한 또는 대체로 동일한 높이로 있을 수 있다. 이러한 방식에 의해, 절연 물질에 의한 충전이 제 1 반도체 칩 영역에서뿐만 아니라 제 2 반도체 칩 영역에서도 동일한 또는 대체로 동일한 높이에서 정지될 수 있다. 상기와 같은 절연 물질의 정지는 제 1 반도체 칩 영역에서는 제 1 변환 소자의 추가 에지에서 이루어질 수 있고, 제 2 반도체 칩 영역에서는 제 2 변환 소자의 프런트 에지에서 이루어질 수 있다. 따라서, 캐리어 상에 제공되는 절연 물질은 반도체 칩들 그리고 부분적으로는 변환 소자들을 둘러쌀 수 있으며, 그러나 절연 물질이 변환 소자들을 둘러싸는 공정은 그로 인해 제 2 변환 소자의 정면이 덮이는 상황이 발생하지 않도록 실시된다. 그 밖에도 제 1 변환 소자의 제 2 섹션은 단면도로 볼 때 절연 물질로부터 외부로 완전히 돌출한다.
광전자 반도체 칩들은 특히 발광 다이오드 칩 또는 LED 칩일 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 반도체 칩은 동일한 또는 일치하는 구조를 가질 수 있다. 이러한 관점에서 "제 1" 및 "제 2" 반도체 칩이라는 명칭은 관련된 제 1 및 제 2 변환 소자의 할당과 관련이 있다. 그러나 제 1 및 제 2 반도체 칩은 상이하게도 설계될 수 있는데, 즉 서로 다른 형태들 및/또는 구조물들을 가질 수 있다.
광전자 소자는 특히 다수의 제 1 반도체 칩과 그 위에 배치되는, 계단이 있는 형태의 제 1 변환 소자 및/또는 다수의 제 2 반도체 칩과 그 위에 배치되는, 계단이 없는 형태의 제 2 변환 소자를 가질 수 있다. 이런 경우 상기 제 1 변환 소자들에 있는 추가 정지 에지는 절연 물질 포팅 범위에서 전술한 방식으로, 절연 물질에 의한 제 2 변환 소자들의 덮임을 방지할 수 있다. 그렇게 하여 상기 반도체 칩들을 캐리어 상에 상대적으로 작은 간격으로, 예를 들면 수십 마이크로미터(예: 50 마이크로미터) 범위의 간격으로 포지셔닝(positioning) 하는 것이 가능하다. 제 1 및 제 2 반도체 칩들은 전술한 바와 같이, 동일한 또는 일치하는 구조를 가질 수 있고, 그리고 동일한 스펙트럼 범위(spectral range)의 광선을 방출하도록 형성될 수 있다. 제 1 및 제 2 변환 소자들은 반도체 칩에 의해 방출되는 광선을 상이한 파장 범위의 광선으로 변환하기 위해 상이한 변환 물질들로 형성될 수 있다.
하기에 기술되는 설계들은 광전자 소자의 상기와 같은 "다수의" 실시예에서 동일한 방식으로 적용될 수 있다.
한 추가 실시예에서, 제 1 및 제 2 변환 소자는 상이한 두께를 갖는다. 상기 변환 소자들의 상이한 두께는 예컨대 변환 소자들을 상이한 변환 물질들로 제조하는 것에서 기인한다. 상이한 두께에도 불구하고, 제 1 변환 소자의 계단 형태로의 설계는 제 2 변환 소자의 덮임을 전술한 방식으로 확실하게 방지할 수 있는 가능성을 제공한다. 그 결과 변환 소자들은 서로 비종속적일 수 있고, 사전 설정된 광 특성 관점에서 형성되어 최적화될 수 있다.
제 1 변환 소자의 계단 형태로 인한 유익한 효과는 변환 소자들이 상이한 두께로 존재하는 경우에만 나타날 수 있는 것은 아니다. 예를 들면 (추가적으로 또는 대안적으로) 제 1 및 제 2 반도체 칩 역시 상이한 두께를 가질 수 있다. 이러한 경우에는, 제 1 변환 소자의 추가 에지도 마찬가지로 절연 물질에 의한 제 2 변환 소자의 덮임을 방지할 수 있다.
한 추가 실시예에서, 제 1 변환 소자의 전체 둘레에 걸쳐서 존재하는 제 1 변환 소자의 제 1 섹션은 측면으로 제 2 섹션보다 돌출한다. 이로 인해 제 1 변환 소자는 전체 둘레를 둘러싸는, 그리고 다수의 에지 섹션을 포함하는 에지 또는 에지 구조물을 가질 수 있고, 이러한 에지 및 에지 구조물은 절연 물질을 정지시키기에 적합하다. 이렇게 하여 절연 물질에 의한 제 2 변환 소자의 정면 덮임이 매우 확실하게 방지될 수 있다.
한 추가 실시예에서, 절연 물질은 백색 실리콘(white silicone)이다. 이러한 백색 실리콘은 예를 들면 산화티타늄(titanium oxide)으로 이루어진 분산 입자 또는 적합한 입자가 충전된 실리콘이다. 상기 백색 실리콘에 의해서는, 반도체 칩들 사이 영역 및 반도체 칩들 둘레 영역이 덮일 수 있고, 그 때문에 이러한 영역들에 있는, 캐리어의 금속성 표면들이 덮일 수 있으며, 결과적으로 반사되는 광 성분의 흡수가 방지될 수 있다. 그 대신 상기와 같은 광 성분은 백색 실리콘에서 역 반사(back reflection)될 수 있다. 상기와 같은 실리콘의 사용은 캐리어의 확실한 포팅을 가능하게 한다.
백색 실리콘 대신, 경우에 따라서는 다른 반사성 절연 물질 또는 포팅 화합물(potting compound)이 사용될 수 있다. 예상되는 예로는 에폭시 물질(epoxy material)이 있으며, 이러한 에폭시 물질은 동일한 방식으로 적합한 입자로 충전될 수 있다.
절연 물질은 또한 반도체 칩들의 콘택팅을 위한 접촉 구조물들의 캐리어로서 사용될 수 있다. 이러한 관점에서 한 추가 실시예에 따르면, 제 1 및 제 2 반도체 칩은 각각 적어도 하나의 정면 접촉부를 갖는다. 광전자 소자에서, 정면 접촉부들은 절연 물질에 의해 덮일 수 있다. 광전자 소자는 또한 절연 물질 상에 배치되는 접촉 구조물을 갖고, 이러한 접촉 구조물은 적어도 하나의 정면 접촉부까지 연장된다. 이러한 경우에 상기 접촉 구조물은 부분적으로 절연 물질 내에 매립될 수 있다.
광전자 소자에서 다수 개로 존재할 수 있는 접촉 구조물에 의해, 예를 들면 정면 접촉부가 캐리어의 접촉면에 연결될 수 있다. 이런 경우 관련된 접촉 구조물은 절연 물질을 지나 정면 접촉부까지 연장될 뿐만 아니라, 추가로 접촉면까지도 연장된다. 접촉 구조물을 이용해 2개의 반도체 칩 또는 제 1 및 제 2 반도체 칩의 정면 접촉부들을 전기적으로 서로 연결하는 것도 가능하다.
하나의 정면 접촉부만 존재할 경우, 제 1 및 제 2 반도체 칩은 또한 각각 하나의 후면 접촉부를 가질 수 있다. 반도체 칩당 2개의 정면 접촉부를 갖는 설계도 가능하다. 상기와 같은 접촉부들을 통해 전류가 반도체 칩들에 인가될 수 있으며, 이러한 방법에 의해 반도체 칩들은 광선을 방출한다. 정면 접촉부들의 관점에서 제 1 및 제 2 변환 소자는 그에 매칭되는 형태로 각각 적어도 하나의 상응하는 측면 리세스(lateral recess)를 가질 수 있다.
광전자 소자로는 예를 들어 백색 광원이 사용될 수 있다. 이러한 관점에서 한 추가 실시예에 따르면, 제 1 및 제 2 반도체 칩은 청색 스펙트럼 범위(blue spectral range)의 광선을 생성하도록 형성되어 있다. 2개의 변환 소자 중 하나의 변환 소자(제 1 또는 제 2 변환 소자)는 반도체 칩에 의해 생성된 청색 광선의 일부분을 녹색 스펙트럼 범위(green spectral range)의 광선으로 변환하도록 형성되어 있다. 상기 청색 및 녹색 광선은 함께 민트색 광선(mint color light radiation/light beam)을 생성할 수 있다. 2개의 변환 소자 중 다른 하나의 변환 소자(제 2 또는 제 1 변환 소자)는 반도체 칩에 의해 생성된 청색 광선을 적색 스펙트럼 범위(red spectral range)의 광선으로 변환하도록 형성되어 있다. 상기 민트색 및 적색 광선은 백색 또는 온백색 광선으로 오버랩(overlap) 될 수 있다.
백색 광원은 특히 반도체 칩들 및 변환 소자들로 이루어진 상기와 같은 다수의 광 방출 유닛을 이용해 민트색 및 적색 광선을 생성하기 위해 형성될 수 있다. 이러한 방식으로 관련된 광전자 소자는 온백색 영역의 색 온도 및 높은 연색 평가 지수(CRI, Color Rendering Index)를 갖는 광선을 생성할 수 있다. 이러한 목적으로 상이한 광 방출 유닛들은 상대적으로 가까이 배치되고, 그리고 적합한 방식으로 캐리어 상에 분할 배치될 수 있다.
광전자 소자에 있어서는, 또한 (적어도) 하나의 반도체 칩을 갖는 설계가 고려될 수 있는데, 이때 상기 반도체 칩의 광선은 변환되지 않는다. 이러한 관점에서 한 추가 실시예에 따르면, 상기 광전자 소자는 캐리어 상에 배치되는 추가 반도체 칩 및 이러한 추가 반도체 칩 상에 배치되는 방사선 투과성 소자를 갖는다. 상기 방사선 투과성 소자는 이러한 영역에서 절연 물질 포팅 시 덮임을 방지하기 위해 스페이서(spacer)로서 사용된다. 이를 위해 방사선 투과성 소자는 예를 들면 제 2 변환 소자와 동일한 두께를 가질 수 있다. 추가 반도체 칩은 제 1 및 제 2 반도체 칩과 동일한 또는 일치하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 반도체 칩들이 상이한 형태들 또는 구조물들을 갖는 설계도 가능하다.
한 추가 실시예에서, 제 1 및 제 2 변환 소자는 세라믹 변환 소자이다. 이러한 방식에 의해, 광전자 소자의 작동 중에 효율적인 열 방출이 가능해질 수 있다. 예상되는 추가 장점은 광 분산이 (광범위하게) 방지될 수 있다는 것이다.
본 발명의 한 추가 양상에 따르면, 광전자 소자를 제조하기 위한 방법이 제안된다. 상기 광전자 소자는 전술한 실시예들 중 하나의 실시예에 상응하게 제조될 수 있다. 상기 방법은 캐리어 상에 제 1 및 제 2 광전자 반도체 칩을 배치하는 공정 단계, 상기 제 1 광전자 반도체 칩에 의해 방출되는 광선을 변환하기 위해 제 1 광전자 반도체 칩 상에 제 1 변환 소자를 배치하는 공정 단계 및 상기 제 2 광전자 반도체 칩에 의해 방출되는 광선을 변환하기 위해 제 2 광전자 반도체 칩 상에 제 2 변환 소자를 배치하는 공정 단계를 포함한다. 계속해서, 절연 물질이 상기 제 1 및 제 2 광전자 반도체 칩 그리고 상기 제 1 및 제 2 변환 소자를 둘러싸는 방식으로, 상기 캐리어 상에 상기 절연 물질이 제공되는 공정 단계가 포함된다. 제 1 광전자 반도체 칩 상에 배치되는 제 1 변환 소자는 계단이 있는 형태로 형성되어 있고 그리고 제 1 및 제 2 섹션을 갖는다. 상기 제 1 섹션은 측면으로 상기 제 2 섹션보다 돌출한다.
측면으로 제 2 섹션보다 돌출하는 제 1 섹션에 의한 계단 형태로의 설계로 인해, 제 1 변환 소자는 제 2 섹션의 가장자리에 있는 프런트 에지 외에 이 프런트 에지와 높이 차이가 있는 또는 깊이 측면에서 더 들어간, 상기 제 1 섹션의 정면 가장자리에 있는 추가 에지를 가질 수 있다. 이러한 추가 에지에서는 절연 물질이 캐리어 상에서의 증착 범위에서 실시되는 포팅 시 정지될 수 있다. 이로 인해 캐리어와 관련하여 변환 소자들의 정면의 높이 또는 간격이 상이하게 존재할 경우 제 2 변환 소자의 정면 덮임이 방지될 수 있다.
캐리어 상에 절연 물질을 제공하는 실제 증착 공정은, 위에서 예시된 바와 같이 (점액성) 액상 형태로 포팅 또는 충전을 통해 이루어질 수 있다. 이러한 공정에 이어서 절연 물질의 건조 또는 경화가 실시될 수 있다. 건조 또는 경화 공정은 상응하는 온도에서, 예를 들면 150℃에서 이루어질 수 있다.
제 1 변환 소자는 출발 소자로부터 2단계의 구조화 공정을 실시하여 형성될 수 있다. 제 1 단계에서는 제 2 섹션의 구조물이 출발 소자 상에 또는 출발 소자 내에 형성될 수 있다. 후속하는 제 2 단계에서는 제 1 섹션의 구조물뿐만 아니라 또한 제 1 변환 소자 전체가 분리될 수 있다. 개별 구조화 공정들은 예를 들면 소잉 공정(sawing process) 또는 레이저 공정(laser process)을 포함할 수 있다.
한 추가 실시예에서 제 1 및 제 2 반도체 칩은 각각 적어도 하나의 정면 접촉부를 갖는다. 이런 경우 상기 정면 접촉부들은 캐리어 상에 제공되는 절연 물질에 의해 덮이게 된다. 정면 접촉부의 콘택팅을 가능하게 하기 위해, 절연 물질 내에 상기 정면 접촉부에 도달하는 리세스가 형성된다. 이러한 리세스가 형성된 후에는, 접촉 구조물을 형성하기 위해 금속성 물질이 리세스를 충전하면서 절연 물질 상에 제공된다.
제조 방법에 있어서는, 위에서 광전자 소자와 관련하여 인용한 실시예들 및 양상들이 동일한 방식으로 고려될 수 있다.
본 발명의 전술한 그리고/또는 종속항들에 재현되는 바람직한 설계 및 개선예들은 -예를 들어 명확한 관계(clear relationship) 또는 모순되는 대안예의 경우들을 제외하고- 개별적으로 사용될 수 있거나, 또는 서로의 임의 조합으로도 적용될 수 있다.
본 발명의 전술한 고유 특성, 특징 및 장점 그리고 이들이 달성되는 방식은 개략적 도면들과 관련하여 더 상세하게 설명되는 후속하는 실시예들의 설명과 관련해서 더욱 명확하고 명료하게 이해될 것이다.
도 1 내지 도 4는 광전자 반도체 칩들 및 계단이 있는 그리고 계단이 없는 형태를 갖는, 상기 광전자 반도체 칩들 상에 배치되는 변환 소자들을 포함하는 광전자 소자를 제조하기 위한 방법을 각각 개략적인 측면도로 도시한 도면이고;
도 5는 광전자 소자의 제조 방법의 관련 흐름도이며;
도 6 내지 도 8은 계단이 있는 형태의 변환 소자들을 제조하기 위한 방법을 각각 개략적인 사시도로 도시한 도면이고;
도 9는 두께가 상이한 반도체 칩들을 포함하는 광전자 소자의 개략적인 측면도이며;
도 10은 광전자 소자의 개략적인 측면도로서, 이 경우 반도체 칩들의 정면 접촉부와 후면 접촉부는 전기적으로 연결되어 있고;
도 11은 하나의 정면 접촉부, 하나의 후면 접촉부 및 하나의 관통 연결부(through connection)를 갖는 광전자 반도체 칩의 개략적인 측면도이며;
도 12는 광전자 소자의 개략적인 측면도로서, 이 경우 반도체 칩들의 정면 접촉부들과 후면 접촉부들이 각각 교대로 전기적으로 연결되어 있고;
도 13은 하나의 정면 접촉부와 하나의 후면 접촉부를 갖는 광전자 반도체 칩의 개략적인 측면도이며;
도 14는 2개의 정면 접촉부를 갖는 반도체 칩들을 포함하는 광전자 소자의 개략적인 측면도로서, 이 경우 반도체 칩들의 정면 접촉부들은 전기적으로 연결되어 있고;
도 15는 2개의 정면 접촉부 및 하나의 관통 연결부를 갖는 광전자 반도체 칩의 개략적인 측면도이며;
도 16은 광전자 소자의 변환 소자들 및 반도체 칩들의 어레인지먼트의 개략적인 평면도이고;
도 17은 반도체 칩 상에 배치되는 계단이 있는 형태의 변환 소자를 포함하는 광전자 반도체 칩의 개략적인 평면도이며; 그리고
도 18은 반도체 칩들 상에 배치되는 변환 소자들을 갖는 반도체 칩들 그리고 방사선 투과성 소자가 배치되는 추가 반도체 칩을 포함하는 광전자 소자의 개략적인 측면도이다.
도 5는 광전자 소자의 제조 방법의 관련 흐름도이며;
도 6 내지 도 8은 계단이 있는 형태의 변환 소자들을 제조하기 위한 방법을 각각 개략적인 사시도로 도시한 도면이고;
도 9는 두께가 상이한 반도체 칩들을 포함하는 광전자 소자의 개략적인 측면도이며;
도 10은 광전자 소자의 개략적인 측면도로서, 이 경우 반도체 칩들의 정면 접촉부와 후면 접촉부는 전기적으로 연결되어 있고;
도 11은 하나의 정면 접촉부, 하나의 후면 접촉부 및 하나의 관통 연결부(through connection)를 갖는 광전자 반도체 칩의 개략적인 측면도이며;
도 12는 광전자 소자의 개략적인 측면도로서, 이 경우 반도체 칩들의 정면 접촉부들과 후면 접촉부들이 각각 교대로 전기적으로 연결되어 있고;
도 13은 하나의 정면 접촉부와 하나의 후면 접촉부를 갖는 광전자 반도체 칩의 개략적인 측면도이며;
도 14는 2개의 정면 접촉부를 갖는 반도체 칩들을 포함하는 광전자 소자의 개략적인 측면도로서, 이 경우 반도체 칩들의 정면 접촉부들은 전기적으로 연결되어 있고;
도 15는 2개의 정면 접촉부 및 하나의 관통 연결부를 갖는 광전자 반도체 칩의 개략적인 측면도이며;
도 16은 광전자 소자의 변환 소자들 및 반도체 칩들의 어레인지먼트의 개략적인 평면도이고;
도 17은 반도체 칩 상에 배치되는 계단이 있는 형태의 변환 소자를 포함하는 광전자 반도체 칩의 개략적인 평면도이며; 그리고
도 18은 반도체 칩들 상에 배치되는 변환 소자들을 갖는 반도체 칩들 그리고 방사선 투과성 소자가 배치되는 추가 반도체 칩을 포함하는 광전자 소자의 개략적인 측면도이다.
광전자 소자 및 관련된 제조 방법의 실시예들은 하기의 개략적인 도면들을 기초로 하여 기술된다. 도면들이 정확한 척도로 도시되지 않았으며, 그러므로 본 발명에 도시된 구성 요소들 및 구조물들은 더 나은 이해를 위해 과장되게 크거나 축소된 형태로 도시되어 있을 수 있음에 주목해야 한다. 설명된 광전자 소자들은 다수의 광전자 반도체 칩 및 이러한 광전자 반도체 칩들에 의해 방출되는 광선을 변환하기 위해 광전자 반도체 칩들 상에 배치되는 변환 소자들을 포함한다. 칩 모듈(chip module), SSL 조명 엔진(SSL Light Engine) 또는 멀티칩 조명 엔진(Multichip Light Engine)으로 지칭될 수 있는, 조명 애플리케이션들에 사용될 수 있는 광전자 소자들은 절연 물질을 포팅할 때 변환 소자들의 정면이 덮이는 상황이 방지되도록 형성되어 있다. 상기 광전자 소자들은 백색 광원들의 형태로 실현될 수 있는데, 이러한 백색 광원들은 작동 중에 백색 광선, 특히 높은 연색 평가 지수를 갖는 온백색의 광선을 방출한다.
광전자 소자의 제조 범위에서는, 반도체 기술 및 광전자 소자들의 제작에 공지된 공정들이 실시될 수 있고 그리고 통상적인 물질들이 사용될 수 있으므로 이에 대해서는 부분적으로만 설명된다. 또한, 도시 및 기술된 공정들 외에 경우에 따라서는 광전자 소자를 보충하기 위한 추가 공정 단계들이 실시될 수 있음에 주목해야 한다. 동일한 방식으로, 설명된 광전자 소자들은 도시되고 설명된 구조물들 외에, 추가적인 구조물, 구조 요소들 및/또는 층들을 포함할 수 있다.
제 1 광전자 소자(201)의 제조는 도 1 내지 도 4를 참조하여 기술된다. 이러한 제조 방법에서 실시되는 공정 단계들은 보충적으로 도 5의 흐름도에 요약되어 있으며, 하기에서는 마찬가지로 상기 도 5도 참고로 인용된다.
제조 방법의 제 1 단계(301)(도 5 참조)에서는 맨 먼저 도 1에 도시된 광전자 소자(201)의 구성 요소들이 준비된다. 이에는 광전자 반도체 칩(101, 102)들, 상기 광전자 반도체 칩(101, 102)들 상에 배치하기 위한 변환 소자(110, 120)들 그리고 캐리어(140)가 포함된다. 도 1, 그리고 또한 후속하는 도 2 내지 도 4에는 단지 2개의 반도체 칩(101, 102) 및 그와 관련된 2개의 변환 소자(110, 120)가 도시되어 있다. 이러한 구성 요소들은 더 나은 분류 및 구별을 가능하게 하기 위해 하기에서 제 1 반도체 칩(101) 및 제 2 반도체 칩(102), 그리고 제 1 변환 소자(110) 및 제 2 변환 소자(120)로도 표기된다.
다수의 제 1 반도체 칩(101)과 제 1 변환 소자(110) 및/또는 다수의 제 2 반도체 칩(102)과 제 2 변환 소자(120)를 갖는 광전자 소자(201)가 실현될 수 있다(이와 관련하여서는 도 16에 도시된 실시예 참조). 이러한 관점에서 도 1 내지 도 4는 단지 제조될 광전자 소자(201)의 부분 단면도와 관련될 수 있다. 따라서 도시된 2개의 반도체 칩(101, 102) 및 변환 소자(110, 120)를 참조해서 실시되는 후속 설명은 동일한 방식으로 "다수의" 설계에도 해당될 수 있다.
상기 광전자 반도체 칩(101, 102)들은 특히 발광 다이오드 칩 또는 LED 칩일 수 있다. 반도체 칩(101, 102)들은 작동 중에 전류가 인가되면 광선을 방출하도록 형성되었다. 백색 광원으로서 광전자 소자(201)의 설계 관점에서, 반도체 칩(101, 102)들은 청색 파장 범위의 광선을 방출하도록 형성될 수 있다. 이러한 목적으로 반도체 칩(101, 102)들은 예를 들어 Ⅲ/Ⅴ-화합물 반도체 재료, 예컨대 InGaN 또는 GaN을 기반으로 하는 반도체 연속층을 가질 수 있다. 반도체 칩(101, 102)들은 동일하거나 대등한 구조, 그리고 도 1에 예시된 바와 같이, 동일한 높이 또는 두께를 가질 수 있다.
전류 인가를 위해, 도 1에 도시된 반도체 칩(101, 102)들은 정면뿐만 아니라 상기 정면에 상반되는 후면에서도 콘택팅될 수 있다. 상기 정면 영역에서 반도체 칩(101, 102)들은 각각 하나의 금속성 접촉부(105)를 갖는다. 접촉면 형태로 존재할 수 있는 상기 정면 접촉부(105)들은 반도체 칩(101, 102)들의 가장자리에 (또는 모서리에, 도 16 참조) 배치될 수 있다. 또한, 정면을 통해서는 반도체 칩(101, 102)들에 의해 생성된 광선이 방출된다(발광면). 반도체 칩(101, 102)들은 후면에 금속성 후면 접촉부들을 갖는다(도 1에는 미도시).
반도체 칩(101, 102)들에 할당된 변환 소자(110, 120)들은 이러한 반도체 칩(101, 102)들에 의해 방출되는 광선을 변환하기 위해 삽입된다. 변환 소자(110, 120)들은 반도체 칩(101, 102)들에 의해서 이들의 정면을 통해 방출되는 일차 방사선을 (각각) 파장 범위가 다른 이차 방사선으로 변환하기 위해 형성되어 있다. 이런 경우 여러 변환 소자(110, 120)들의 이차 방사선의 스펙트럼 범위는 서로 다르다.
백색 광원으로서 광전자 소자(201)의 설계 관점에서, 제 1 변환 소자(110)를 갖는 제 1 반도체 칩(101)의 청색 일차 방사선의 일부분은 녹색 파장 범위의 이차 방사선으로 변환될 수 있다(부분 변환). 상기 청색 및 녹색 광선은 함께 민트색 광선을 발생시킬 수 있다. 제 2 반도체 칩(102)과 관련하여, 제 2 변환 소자(120)는 대체로 전체 청색 일차 방사선을 적색 파장 범위의 이차 광선으로 변환할 수 있다(완전 변환). 상기 민트색 및 적색 광선은, 특히 반도체 칩(101)들 및 변환 소자(110)들로 이루어진 다수의 광 방출 유닛 그리고 반도체 칩(102)들 및 변환 소자(120)들로 이루어진 다수의 광 방출 유닛이 존재할 경우 백색 또는 온백색 광선으로 오버랩 될 수 있다. 반대로의 설계도 가능한데, 즉 제 1 변환 소자(110)가 적색 광선을 생성하도록 형성되고, 그리고 제 2 변환 소자(120)가 녹색 광선을 생성하도록 형성되는 것도 가능하다.
반도체 칩(101, 102)들의 일차 방사선을 여러 이차 방사선으로 변환하는 변환 소자(110, 120)들은 상이한 물질들로 형성되어 있다. 이러한 형성은 제조와 관련하여, 특히 개개의 변환 소자(110, 120)들의 최적의 제조와 관련하여, 변환 소자(110, 120)들의 상이한 두께를 야기할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 변환 소자(110)는 제 2 변환 소자(120)보다 큰 두께를 갖는다. 상기 변환 소자(110, 120)들의 두께는 예컨대 수십에서 수백 마이크로미터 범위에 있을 수 있다.
상이한 두께에도 불구하고, 추후 공정 단계에서 제공되는 절연 물질(150)에 의한 상대적으로 더 얇은 제 2 변환 소자(120)의 덮임을 방지하기 위해, 상대적으로 더 두꺼운 제 1 변환 소자(110)는 횡단면으로 볼 때 계단이 있는 형태로 형성되어 있다. 제 1 변환 소자(110)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 섹션(111) 그리고 이러한 제 1 섹션(111)에 비해 더 작은 측면 치수를 갖는 제 2 섹션(112)을 구비한다. 이러한 방식에 의해, 제 1 변환 소자(110)와 제 1 반도체 칩(101)을 연결할 수 있는 상기 제 1 섹션(111)은 측면으로 상기 제 2 섹션(112)보다 돌출한다. 추후에 절연 물질이 제공될 때에는, 제 2 섹션의 측면이 절연 물질을 갖지 않는 상태로 유지된다.
상기와 같은 방식으로 제 1 변환 소자(110)는 제 2 섹션(112)의 앞쪽 가장자리에 존재하는 에지 구조물(116) 그리고 이 에지 구조물에 대해 변위된 또는 깊이 측면에서 더 들어가 있는 형태로, 제 1 섹션(111)의 앞쪽 가장자리에 존재하는 에지 구조물(115)을 갖는다. 측면으로 제 2 또는 상부 섹션(112)보다 돌출하는 제 1 또는 하부 섹션(111)을 갖는 제 1 변환 소자(110)의 계단 형태의 설계는 제 1 변환 소자(110)의 전체 둘레에 걸쳐 존재한다. 이로 인해 2개의 에지 구조물(115, 116)은 각각 계단이 있는 형태의 변환 소자(110)의 전체 둘레를 둘러싼다.
2개의 에지 구조물(115, 116)은 -위에서 관찰해 보면- 서로 인접한 다수의 에지 섹션으로 이루어질 수 있다(에지 구조물(115, 116)당 4개의 직선 섹션 및 하나의 곡선 섹션을 갖는 도 17에 도시된 실시예 참조). 이런 경우 에지 구조물(115)과 마주 보는 에지 구조물(116)은 측면으로 내부로 변위 되어 있다. 도 1을 참조하면, 제 1 변환 소자(110)가 2개의 에지 구조물(115, 116) 영역에서 각각 직각 단면 형상을 갖는 것이 잘 나타나 있다.
그와 달리, 제 2 반도체 칩(102) 상에 사용된 제 2 변환 소자(120)는 (횡단면으로 볼 때) 계단 형태를 갖지 않는다. 따라서 상기 제 2 변환 소자는 정면 가장자리에서 단지 둘레 측을 둘러싸는 에지 구조물(125)만 가지며, 이러한 에지 구조물은 위에서 관찰해 보면, 마찬가지로 서로 인접한 다수의 에지 섹션으로 이루어질 수 있다(도 16 참조). 에지 구조물(125) 영역에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 마찬가지로 직각 단면 형상이 존재한다. 제 1 및 제 2 변환 소자(110, 120)의 에지 구조물(115, 116, 125)들은 하기에서 그 표현을 줄여 단지 "에지"로도 표기될 수 있다.
변환 소자(110, 120)들은 예를 들면 세라믹 변환 소자일 수 있다. 이러한 방식에 의해, 광전자 소자(201)의 작동 중에 효율적인 열 방출 장점이 구현될 수 있다. 추가의 장점은 빛 분산이 전혀 발생하기 않거나 상대적으로 적게만 발생한다는 것이다. 세라믹 형태로 존재하는 변환 소자(110, 120)들의 제조는 처음에는 분말 형태로 존재하는 변환 물질의 소결 공정(sintering)을 포함할 수 있다.
청색 광선을 녹색 광선으로 변환하기 위하여, 변환 물질로는 예컨대 세륨(cerium) 도핑된 석류석(garnet), 예컨대 YAG(Yttrium-Aluminum-Garnet) 또는 LuAG(Lutetium-Aluminum-Garnet)가 사용될 수 있다. 이트륨과 루테튬의 혼합비를 갖는 LuYAG도 사용 가능하다. 선택적으로 갈륨(gallium) 또는 가돌리늄(gadolinium)의 첨가도 가능하며, 알루미늄은 마그네슘(magnesium)으로 대체될 수 있다. 또한, 세륨 대신 유로퓸(europium)을 함유하는 도펀트도 제공될 수 있다. 고려되는 추가 물질들로는 각각 유로퓸이 도핑된 SrSiON 또는 BaSiON이 있다.
청색 광선을 적색 광선으로 변환하기 위해서는 예컨대 유로퓸이 도핑된 CaAlSiN이 사용될 수 있다. 또한, 예를 들면 유로퓸이 도핑된 (EA)2Si5N8의 사용도 가능하며, 이 경우 EA는 예를 들면 Sr, Ba, Ca 또는 이들의 혼합물과 같은 알칼리 토류 금속(alkaline-earth metal)을 나타낸다.
녹색 변환에 있어, 세라믹 변환 소자의 두께 또는 층 두께는 예를 들어 30 내지 600 마이크로미터 범위에 있을 수 있다. 적색 변환에 있어, 두께는 예를 들면 30 내지 300 마이크로미터 범위로 존재할 수 있다.
대안적으로 변환 소자(110, 120)들에 대한 다른 실시예들도 고려될 수 있다. 예를 들면 상기 변환 소자(110, 120)들을 실리콘으로 형성하는 것이 가능하며, 이 경우 상기 실리콘은 변환 물질 입자로 충전된다. 상기 변환 물질 입자는 예컨대 전술한 변환 물질들로 형성될 수 있다. 입자 충전된 실리콘으로 형성된 변환 소자들은 예컨대 20에서 300 마이크로미터 범위, 예를 들면 30에서 80 마이크로미터 범위의 두께를 가질 수 있다.
반도체 칩(101, 102)들을 지지하기 위해 제공되는 캐리어(140)는 반도체 칩(101, 102)들을 위한 (미도시된) 연결 및 접촉 구조물들을 가질 수 있다. 예를 들어 캐리어(140)는 반도체 칩(101, 102)들의 후면 접촉부들에 매칭되는 금속성 대응 접촉부(counter contact)들을 포함할 수 있다. 또한, 캐리어(140)는 예를 들면 세라믹 캐리어 형태로 형성될 수 있다. 대안적으로는 다른 설계도 고려될 수 있다. 예들 들어 캐리어(140)는 (미도시된) 금속성 히트 싱크(heat sink)를 가질 수 있으며, 이 경우 상기 히트 싱크 그리고 부분적으로 상응하는 연결 또는 접촉 구조물들은 플라스틱 물질에 의해 둘러싸여 있다(premold carrier: 프리몰드 캐리어).
준비 단계(단계 301) 후, 제조될 광전자 소자(201)의 개별 구성 요소들은 도 1에 도시된 어레인지먼트에 상응하게 추가 단계(302)에서 조립된다. 이 경우 반도체 칩(101, 102)들은 캐리어(140) 상에 배치되고, 변환 소자(110, 120)들은 상기 반도체 칩(101, 102)들 상에 배치된다. 이런 경우 무엇보다도 먼저 상기 반도체 칩(101, 102)들을 캐리어(140) 상에 배치하는 공정에 이어서 변환 소자(110, 120)들을 상기 반도체 칩(101, 102)들 상에 배치하는 공정이 실시될 수 있다.
상기와 같이 반도체 칩(101, 102)들을 캐리어(140) 상에 배치하는 공정은 예를 들어 땜납(solder)을 사용한 납땜 공정을 통해 이루어질 수 있다. 이러한 방식으로 반도체 칩(101, 102)들의 후면 접촉부들 및 캐리어(140)의 대응 접촉부들은 전기적으로 그리고 기계적으로 연결될 수 있다.
반도체 칩(101, 102)들은 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 간격(310)을 두고 캐리어(140) 상에 배치된다. 이러한 간격(310)은 상대적으로 작을 수 있는데, 예를 들면 50 마이크로미터에 이를 수 있다. 광전자 소자(201)의 "다수의" 설계 관점에서, 전체 반도체 칩(101, 102) 사이에는 일관되게 동일한 간격(310)이 존재할 수 있고, 그리고 상기 전체 반도체 칩들은 적합한 방식으로 캐리어(140) 상에 분할 배치될 수 있다(도 16의 실시예 참조).
반도체 칩(101, 102)들은 또한 상응하는 방향 설정으로 캐리어(140) 상에 배치될 수 있는데, 상기 방향 설정은 추후 공정 단계에서 제조되는, 반도체 칩(101, 102)들의 전기 콘택팅에 매칭된다. 도 1에 도시된 2개의 반도체 칩(101, 102)의 경우, 정면 접촉부(105)들은 전기적으로 서로 연결될 수 있다. 이를 위해 반도체 칩(101, 102)들은 도 1에 도시된 바와 같이, 접촉부(105)들을 갖는 반도체 칩 영역들 또는 반도체 칩 측면들과 서로 마주볼 수 있다. 그러나 다른 유형의 칩 방향 설정도 가능하다.
변환 소자(110, 120)들은 도 1에 도시된 바와 같이 투명한 접착제(151)를 사용하여 반도체 칩(101, 102)들과 연결된다. 접착제(151)로는 예를 들어 실리콘 접착제의 사용이 고려될 수 있다. 변환 소자(110, 120)들은 정면 접촉부(105)들이 노출되도록 반도체 칩(101, 102)들 상에 또는 이러한 반도체 칩들의 정면 상에 포지셔닝 된다. 이러한 관점에서 변환 소자(110, 120)들은 가장자리에서 리세스를 갖는, 반도체 칩(101, 102)들에 매칭되는 형태를 갖는다. 변환 소자(110, 120)들은 특히, 위에서 관찰해 보면, 대체로 모서리에서 리세스를 갖는 직사각형 또는 정사각형 기본 형상을 가질 수 있다(도 16 참조). 계단이 있는 형태의 제 1 변환 소자(110)와 관련하여, 이러한 제 1 변환 소자의 2개의 섹션(111, 112)은 대등한 윤곽(즉, 상기와 같은 리세스를 갖는 윤곽)을 가지며, 결과적으로 전술한 바와 같이, 계단 형태가 상기 제 1 변환 소자(110)의 전체 둘레에 걸쳐 존재할 수 있다(도 17 참조).
캐리어(140) 상에 제공되는 반도체 칩(101, 102)들 및 그 위에 배치되는 변환 소자(110, 120)들은, 도 1에 파선으로 도시된 바와 같이 제 1 변환 소자(110)의 추가 에지(115)가 캐리어(140)와 관련하여 제 2 변환 소자(120)의 정면 에지(125)와 동일한 또는 대체로 동일한 높이로 놓여 있을 수 있도록 서로 매칭되어 있다. 경우에 따라서는 공차로 인해, 예컨대 소수의 마이크로미터(예: 10 마이크로미터) 범위의 적은 높이 차이가 존재할 수 있다.
일치하는 에지 높이는 후속하는 공정 단계(303)(도 5 참조)에 이용되는데, 상기 공정 단계에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 백색 절연 물질(150)이 캐리어(140) 상에 제공되고, 상기 절연 물질은 반도체 칩(101, 102)들 그리고 부분적으로는 변환 소자(110, 120)들을 둘러싼다. 절연 물질(150)은 반도체 칩(101, 102)들 사이 영역 및 이러한 반도체 칩(101, 102)들 둘레 영역을 충전하는데 사용되며, 그로 인해 상기 영역들에서는 경우에 따라 존재하는 금속성 구조물들 또는 캐리어(140)의 표면들이 덮일 수 있다. 이러한 방식에 의해, 캐리어(140) 방향으로 반사되는 광 성분, 예를 들면 광전자 소자(201)의 렌즈에서의 반사에 의해 야기되는 광 성분이 금속성 표면들에서 흡수되는 것이 방지될 수 있다. 상기와 같은 광 성분은 백색 절연 물질(150)에서 역 반사될 수 있다.
액상 또는 점액성 형태로 캐리어(140) 상에 제공된 다음 예컨대 150℃의 온도에서 경화 또는 건조되는 백색 절연 물질(150)은 특히 백색 실리콘일 수 있다. 이러한 백색 실리콘은 예컨대 산화티타늄 또는 산화알루미늄으로 이루어진 적합한 입자가 충전된 실리콘이다.
캐리어(140)에 (점액성) 액상 형태의 절연 물질(150)을 포팅하는 공정은, 절연 물질(150)이 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체 칩(101, 102)들 (또는 반도체 칩들의 정면) 위 레벨로 충전되고, 그 때문에 정면 접촉부(105)들이 상기 절연 물질(150)에 의해 덮이게 되도록 실시된다. 이러한 상황은 추후 공정 단계에서 제조되는, 반도체 칩(101, 102)들의 전기적 콘택팅과 관련하여 선택되고, 상기 반도체 칩들의 전기적 콘택팅은 절연 물질(150) 상에 그리고 부분적으로는 절연 물질(150) 내에 매립되는 형태로 형성된다.
제 1 변환 소자(110)의 계단 형태로 인해, 절연 물질(105)에 의한 충전 공정은, 이러한 절연 물질(105)이 2개의 반도체 칩(101, 102) 영역에서 동일한 또는 대체로 동일한 두께를 갖는 방식으로 실시될 수 있다. 동일한 또는 대체로 동일한 레벨로 놓여 있는, 제 1 및 제 2 변환 소자(110, 120)의 에지(115, 125)들에 의해서는, 절연 물질(150)이 상기 2개의 에지(115, 125) 쪽으로 상승될 수 있는데, 즉 절연 물질(150)의 표면 장력으로 인해 상기 에지(115, 125)들에서 중단될 수 있다. 이러한 방식에 의해, 캐리어(140) 포팅 시 절연 물질(150)이 제 2 변환 소자(120) 위로 흘러 상기 제 2 변환 소자의 정면이 덮이는 것이 방지될 수 있다. 반도체 칩(101, 102)들 및 변환 소자(110, 120)들의 둘레 측을 둘러싸는 충전된 절연 물질(150)은 도 2에 예시된 바와 같이, 메니스커스(meniscus)로도 지칭되는 둥근 표면을 가질 수 있다. 계단 형태에 의해 달성될 수 있는 "대칭적" 포팅은 동일한 방식으로 다수의 광 방출 유닛(101, 110 및 102, 120)을 갖는 광전자 소자(201) 제조 시에 나타난다.
그와 달리 상기와 같은 계단이 없는 형태의 여러 변환 소자들의 사용은 깊이 측면에서 상대적으로 더 들어가 있는 정면을 덮는 결과를 야기할 수 있으며, 이때 상기와 같은 계단이 없는 형태의 경우 변환 소자들의 정면들 그리고 그와 더불어 프런트 에지들은 상이한 레벨로 놓여 있다. 이와 관련하여 상대적으로 높이가 높은 정면 (또는 프런트 에지)까지 상승한 절연 물질은 관련된 칩들 사이에 있는 절연 물질의 비대칭적 표면 만곡을 형성할 수 있고, 그로 인해 상대적으로 높이가 낮은 정면 위로 절연 물질이 넘쳐흐르는 결과를 야기할 수 있다. 이로써 정면이 부분적으로 또는 전체적으로 절연 물질에 의해 덮일 수 있다. 이러한 상황은 관련된 광전자 소자의 광 방출을 감소시킬 수 있다.
제 1 변환 소자(110)의 추가의 정지 에지(115)에서 절연 물질(150)의 확실한 정지가 실현될 수 있도록, 제 2 섹션(112)에 비해 돌출하는 제 1 섹션(111)의 측면 돌출부는 횡단면으로 볼 때 적합한 측면 깊이(311)를 갖는다(도 1 참조). 상기 깊이(311)는 예를 들어 10 마이크로미터 또는 그 이상의 범위에 놓일 수 있다.
커버링 기능(covering function) 외에, 백색 절연 물질(150)은 또한 반도체 칩(101, 102)들의 전기적 콘택팅을 위한 구조물(160)들의 지지 또는 매립 목적으로도 사용된다. 상기와 같은 유형의 구조물(160)들의 제조는 추가 단계(304)의 범위에서 이루어지며(도 5 참조), 이때 상기와 같은 구조물(160)들의 제조는 도시된 광전자 소자(201)에 있어서는, 도시된 2개의 반도체 칩(101, 102)의 정면 접촉부(105)들을 연결하는 개별 접촉 구조물(160)을 참조하여 도시된다. 이런 경우 소위 CPHF 금속화층(Compact Planar High Flux)이 사용될 수 있다.
공정 단계(304)에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 맨 먼저 반도체 칩(101, 102)들의 정면 접촉부(105)들에 도달하는 또는 상기 정면 접촉부(105)들을 부분적으로 노출하는 리세스(155)들이 경화된 절연 물질(150) 내에 형성된다. 이러한 목적으로 예를 들면 레이저가 사용될 수 있는데, 이러한 방법에 의해 절연 물질(150)이 상대적으로 정확하게 제거될 수 있다. 이어서 금속 물질이 상기 리세스(155)들을 충전하면서 절연 물질(150) 및 정면 접촉부(105)들의 노출 위치들 상에 제공되며, 결과적으로 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 정면 접촉부(105)들을 연결하는 접촉 구조물(160)이 형성된다.
금속 증착은 예컨대 갈바닉 공정(galvanic process)을 실시하는 것을 포함할 수 있다. 이런 경우 배엽층(germ layer)을 절연 물질(150) 상에, 노출되는 정면 접촉부(105)들의 부분 영역들 상에 그리고 변환 소자(110, 120)들 상에 대규모 면적으로 제공하고, 제조될 접촉 구조물(160)의 (측면) 형태 고정을 위해 상기 배엽층을 예컨대 포토레지스트(photoresist)로 차폐한 다음, 이어서 금속을 전기 화학적으로 증착할 수 있다. 이때 상기와 같은 전기 화학적 증착은 단지 배엽층에서 차폐되지 않은 위치에서만 이루어진다. 후속해서 차폐부가 제거되고, 관련된 접촉 구조물(160) 밖에 있는 배엽층이 에칭(etching)에 의해 제거될 수 있다. 배엽층 및 증착되는 금속용 물질로는 예컨대 구리가 고려될 수 있다.
반도체 칩(101, 102)이 다수 개일 경우, 상응하게는 전술한 접근 방식의 공정 단계(304) 범위에서 공통 방식으로 반도체 칩(101, 102)들의 정면 접촉부(105)들의 콘택팅을 위한 다수의 접촉 구조물(160)이 형성될 수 있다. 이런 경우 상기와 같은 유형의 접촉 구조물(160)의 측면 형태는 반도체 칩(101, 102)들의 개별 방향 설정에 따라 달라질 수 있다. 서로 마주보는 그리고 정면 접촉부(105)들을 구비하는 칩 영역들을 갖는 도 4의 광전자 소자(201)에서는, 도시된 접촉 구조물(160)이 예컨대 평면도로 볼 때 직선인 라인 형태를 가질 수 있다. 이와 달리 예를 들면 평면도에서 볼 때 (부분적으로) 반도체 칩 둘레를 둘러싸며 연장되는 구조물과 같은 다른 유형의 형태도 가능하다.
더 나아가 하나의 접촉 구조물(160)에, 2개의 제 1 반도체 칩(101) 또는 2개의 제 2 반도체 칩(102)의 정면 접촉부들도 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 반도체 칩(101, 102)의 정면 접촉부(105)를 캐리어(140)의 접촉부에 연결하는 접촉 구조물(160)도 형성될 수 있다(도 10 참조). 이런 경우 금속 증착 이전에, 캐리어(140)의 접촉부에 도달하는 리세스가 절연 물질(150) 내에 형성된다.
접촉 구조물(160)들의 형성 후, 도 4의 광전자 소자(201)를 보충하기 위한 (미도시된) 추가 공정들이 실시된다. 상기와 같은 단계들은 도 5의 흐름도에서 추가 단계(305)로 통합된다. 이에는 예를 들어 광전자 소자(201)의 (추가) 포팅 공정, 렌즈 배치 공정, 상이한 광선들(민트색 및 적색)을 혼합하기 위한 혼합 요소 배치 또는 형성 공정 등이 포함된다.
단계(301)의 범위에서 실시되는, 계단이 있는 형태의 변환 소자(110)의 준비는 2단계의 구조화 공정을 기초로 하여 이루어질 수 있다. 이러한 공정은 하기에서 도 6 내지 도 8을 참조하여 더 상세하게 기술되며, 상기 도 6 내지 도 8은 제조 공정을 사시도 형태의 단면도로 도시한다. 이런 경우 맨 먼저, 도 6에 도시된 바와 같이 판상형 출발 소자(170)가 준비된다. 상기 출발 소자(170)는 제조될 변환 소자(110)(세라믹 또는 입자 충전 실리콘)와 동일한 재료로 형성되어 있다. 출발 소자(170)로부터는 특히 다수의 변환 소자(110)가 형성될 수 있다.
도 7에 단면도로 예시된 바와 같이, 제 1 구조화 단계에서 출발 소자(170) 내에는 홈 구조물(171)이 형성된다. 이러한 홈 구조물(171)은 변환 소자(110)의 제 2 섹션(112) (및 그와 더불어 또한 프런트 에지(116))의 윤곽을 규정하기 위해 사용되며, 그리고 이러한 목적으로 상기 제 2 섹션(112)에 매칭되는 형태 또는 상기 제 2 섹션(112)을 둘러싸는 형태를 갖는다(미도시). 출발 소자(170)로부터 다수의 변환 소자(110)를 제조하기 위해, 관련 구조물로는 다수의 제 2 섹션(112)을 둘러싸는 홈 구조물(171)이 존재하고, 그 때문에 상기 제 2 섹션은 도 7에 파선으로 표시된 바와 같이 서로 분리된다.
세라믹 출발 소자(170)가 존재할 경우, 홈 구조물(171)의 형성은 예컨대 소잉 공정으로 이루어질 수 있다. 이런 경우 상기 출발 소자(170)는 상대적으로 두꺼운 톱날에 의해 절개될 수 있다. 입자 충전 실리콘으로 이루어진 출발 소자(170)의 경우에는 소잉 공정 대신에 레이저가 사용될 수 있다.
이어서 제 2 구조화 단계가 실시되는데, 이러한 단계에서는 도 8에 단면도로 예시된 바와 같이, 출발 소자(170)가 최종 분리됨으로써 다수의 분리된 변환 소자(110)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 구조화 단계에서는, 변환 소자(들)(110)의 제 1 섹션(111) (및 그와 더불어 또한 둘레를 둘러싸는 정지 에지(115))의 윤곽도 정해진다. 세라믹 출발 소자(170)의 경우, 또다시 소잉 공정이 (이 경우에는 상대적으로 얇은 톱날을 이용하여) 실시될 수 있다. 입자 충전 실리콘으로 이루어진 출발 소자(170)의 경우, 레이저에 의한 분리 공정이 이루어질 수 있다.
후속하는 도면들을 참조하여 추가 광전자 소자들의 실시예들이 기술된다. 상기 추가 광전자 소자들은 전술한 접근 방식들을 기초로 하여 형성되고, 동일한 방식으로 계단이 있는 형태의 변환 소자(110)들 및 계단이 없는 형태의 변환 소자(120)들을 포함한다. 동일한 유형의 또는 일치하는 구성 요소들 및 특징들, 예상되는 장점들, 예상되는 제조 단계들 등에 관한 전술한 세부 사항들과 관련해서는 전술한 실시예들이 참고로 인용된다는 점이 언급된다. 또한, 하기 실시예들 중 하나의 관점에서 언급되는 특징들 및 양상들은 하기에 기술되는 다른 실시예들 또는 도 4의 광전자 소자(201)에도 사용될 수 있다.
계단이 있는 형태의 변환 소자(110)들의 유용한 효과는 변환 소자(110, 120)들의 두께가 상이한 경우에만 이용될 수 있는 것은 아니다. 구체적 설명을 위해 도 9는 추가 광전자 소자(202)의 부분 확대 단면도를 도시하며, 이러한 추가 광전자 소자에서는 변환 소자(110, 120)들뿐만 아니라, 추가로 사용된 광전자 반도체 칩(101, 102)들도 상이한 두께를 갖는다. 이러한 상황은 사용된 반도체 칩(101, 102)들의 상이한 구조에서 기인할 수 있다. 이러한 구조에 제 1 변환 소자(110)의 형태가 매칭되고, 그 결과 추가 에지(115)가 또 다시 제 2 변환 소자(120)의 프런트 에지(125)와 동일한 또는 대체로 동일한 레벨로 존재한다. 이로 인해 절연 물질(150) 충전 시 제 2 변환 소자(120)의 정면이 덮이는 것이 방지될 수 있다.
상기와 같은 장점은 유사한 방식으로, 단지 개별 반도체 칩(101, 102)들만 상이한 두께를 갖고, 그에 반해 관련된 변환 소자(110, 120)들은 다시 계단이 있는 그리고 계단이 없는 형태로 형성되어, 일치하는 두께를 갖는 실시예에서도 달성될 수 있다(미도시).
광전자 소자는 다수의 또는 전체 반도체 칩(101, 102)이 직렬 연결 형태로 서로 전기적으로 연결되는 방식으로 설계될 수 있다. 이와 관련하여 예상되는 실시예들은 하기에서 더 상세하게 기술된다.
도 10은 직렬로 연결된 광전자 반도체 칩(101, 102)들 및 그 위에 배치되는, 계단이 있고 그리고 계단이 없는 형태의 변환 소자(110, 120)들을 갖는 추가 광전자 소자(203)의 부분 확대 단면도를 도시한다. 상기 반도체 칩(101, 102)들은 각각 하나의 금속성 정면 접촉부(105) 그리고 각각 하나의 금속성 후면 접촉부(106)를 갖는다. 또한, 상기 접촉부(105)를 갖는 칩 영역들을 구비한 상기 (적어도 2개의 도시된) 반도체 칩(101, 102)들은 동일한 방향으로 방향 설정될 수 있다. 광전자 소자(203)의 관련 캐리어(140)는 후면 접촉부(106)들을 위한 금속성 접촉면(141)들 형태의 대응 접촉부들을 갖는다. 상기 후면 접촉부들 위에 배치되는 반도체 칩(101, 102)들에서, 상기 후면 접촉부(106)들과 접촉면(141)들의 연결은 예를 들면 땜납에 의해 형성될 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 광전자 소자(203)는 절연 물질(150) 상에 배치되는 그리고 부분적으로 절연 물질(150) 내에 매립되는 접촉 구조물(160)을 포함하고, 상기 접촉 구조물(160)은 도시된 제 1 반도체 칩(101)의 정면 접촉부(105)와 캐리어(140)의 접촉면(141)을 연결하며, 이때 상기 접촉면 상에는 도시된 제 2 반도체 칩(102)이 배치되어 있다. 도 10에 부분적으로 도시된 추가 접촉 구조물(160)들을 참조하여 도시된 바와 같이, 대등한 전기적 연결은 미도시된 추가 반도체 칩(101, 102)들로 형성될 수 있다.
전기적 연결을 위해 캐리어(140)의 접촉면(141)들은 반도체 칩(101, 102)들 보다 큰 측면 치수를 갖는다. 이로 인해, 도 10에 도시된 바와 같이 반도체 칩(101, 102)들은, 측면으로 반도체 칩(101, 102)들보다 돌출하는, 접촉면(141)들의 부분 영역이 접촉 구조물(160)들의 연결에 사용되도록 접촉면(141)들 상에 포지셔닝될 수 있다. 접촉 구조물(160)들을 형성할 경우, 금속 증착 이전에 접촉면(141)들의 상기와 같은 부분 영역들에 도달하는 리세스들이 절연 물질(150) 내에 형성된다.
도 10에는 또한 반도체 칩(101, 102)들 사이에 존재하는 간격(310)이 표시되어 있다. 접촉 구조물(160)들을 통해 제공되는 캐리어(140)의 접촉면(141)들의 콘택팅은 약간 더 큰 칩 간격(310), 예를 들면 250 마이크로미터 또는 그 이상의 간격을 야기할 수 있다.
도 10에 도시된 전기적 직렬 연결은 단지 제 1 및 제 2 반도체 칩(101, 102) 사이에서만 각각 교대로 이루어질 수 있는 것은 아니다. 계단이 있는 형태의 변환 소자(110)들을 갖는 다수의 제 1 반도체 칩(101) 및 계단이 없는 형태의 변환 소자(120)들을 갖는 다수의 제 2 반도체 칩(102)이 도시된 방식으로 연결될 수도 있다.
도 11은 반도체 칩 또는 LED 칩(400)의 예상되는 실시예의 개략적인 측면도를 도시하며, 이 경우 상기 실시예는 특히 도 10에 도시된 광전자 소자(203)의 반도체 칩(101, 102)들에 있어서도 고려될 수 있다. 도 11의 반도체 칩(400)은 제 1 반도체층(401), 제 2 반도체층(402) 및 상기 제 1 반도체층과 제 2 반도체층 사이에 존재하는, 방사선 생성을 위한 활성 영역(403)을 포함하는 연속층을 갖춘 반도체 몸체를 갖는다. 상기 2개의 반도체층(401, 402)은 상이한 전도성 또는 도펀트들을 갖는다. 상기 반도체 몸체는 전도성 전류 확산층(404) 상에 배치되어 있으며, 상기 전류 확산층 상에는 반도체 몸체의 측면으로 금속성 정면 접촉부(105)가 배치되어 있다. 전류 확산층(404)은 균일한 전류 전도를 가능하게 한다. (미도시된) 변환 소자는 정면에서 반도체 몸체 또는 반도체층(401) 상에 접착될 수 있다.
또한, 반도체 칩(400)은 관통 접촉부(407)를 포함한다. 이러한 관통 접촉부(407)의 경우, 전류 확산층(404), 반도체층(402), 활성 영역(403)을 통해 수직으로 그리고 상기 반도체층(401) 내부로 연장되는 리세스가 형성되어 있고, 상기 리세스는 가장자리에서 절연 물질(405)로 그리고 상기 절연 물질(405)에 의해 둘러싸인 전도층(406)으로 충전되어 있다. 이러한 전도층(406)은 반도체층(401)과 콘택팅한다. 관통 접촉부(407) 외부에서 전류 확산층(404), 절연층(405) 및 전도층(406)은 서로 겹쳐서 층 스택 형태로 배치되어 있다. 전도층(406)은 또한 전도성 캐리어 기판(408) 상에 배치되어 있고, 이러한 캐리어 기판상에서 후면에는 금속성 후면 접촉부(106)가 배치되어 있다. 상기 전도층(406)과 캐리어 기판(408)의 연결은 미도시된 연결층을 통해 형성될 수 있다. 반도체 칩(400)은 상기와 같은 다수의 관통 접촉부(407)를 가질 수 있다.
반도체 칩(400)에서, 정면 접촉부(105)는 전류 확산층(404)을 통해 제 2 반도체층(402)과 전기적으로 연결되어 있다. 후면 접촉부(106)는 캐리어 기판(408), 전도층(406) 및 관통 접촉부(들)(407)을 통해 제 1 반도체층(401)과 전기적으로 연결되어 있다. 예를 들어 제 2 반도체층(402)은 p타입 전도성일 수 있고, 결과적으로 정면 접촉부(105)는 p타입 접촉부이다. 그와 달리 다른 반도체층(401)은 n타입 전도성일 수 있고, 결과적으로 후면 접촉부(106)는 n타입 접촉부이다. 이러한 관점에서 도 10의 광전자 소자(203)와 관련해서 보면, p타입 접촉부(105)가 접촉 구조물(160)과 접촉면(141)을 통해 n타입 접촉부(106)에 연결될 수 있다.
도 12는 직렬로 연결된 광전자 반도체 칩(101, 102)들 및 그 위에 배치되는 변환 소자(110, 120)들을 갖는 추가 광전자 소자(204)의 부분 확대 단면도를 도시한다. 상기 반도체 칩(101, 102)들은 각각 하나의 금속성 정면 접촉부(105) 및 각각 하나의 금속성 후면 접촉부(106)를 구비한다. 상기 광전자 소자(204)의 경우, 제 1 및 제 2 반도체 칩(101, 102)의 정면 접촉부(105)들 및 후면 접촉부(106)들이 각각 교대로 전기적으로 연결되어 있다. 이러한 목적을 위해 캐리어(140)는 상대적으로 큰 금속성 접촉면(142)들을 갖는다. 상기 접촉면(142)들 상에는 각각 제 1 및 제 2 반도체 칩(101, 102)이 배치되어 있다. 후면 접촉부(106)들과 접촉면(142)들의 연결은 또 다시 예를 들면 땜납에 의해 형성될 수 있다.
하나의 공동 접촉면(142) 상에 배치되는 반도체 칩(101, 102)들의 경우, 후면 접촉부(106)들은 상기 접촉면(142)을 통해 전기적으로 연결되어 있다. 하나의 접촉면(142) 상에 함께 포지셔닝 된 다른 반도체 칩(101, 102)들에 대한 전기적 연결은 접촉 구조물(160)들을 통해 형성되어 있다. 이 경우 제 1 및 제 2 반도체 칩(101, 102)의 정면 접촉부(105)들이 각각 전기적으로 연결되어 있다. 이와 관련하여 적어도 도 12에 도시된 반도체 칩(101, 102)들은 접촉부(105)들을 갖는 칩 영역들과 서로 마주 보고 있을 수 있다. 접촉 구조물(160)들은 절연 물질(150) 상에 배치되어 있고, 부분적으로는 상기 절연 물질(150) 내에 매립되어 있으며, 그 때문에 관련된 정면 접촉부(105)들까지 연장된다. 도시된 전기적 연결은 미도시된 추가 반도체 칩(101, 102)들까지 이어질 수 있다.
또한, 도 12에는 반도체 칩(101, 102)들 사이에 존재하는 간격(310)들이 표시되어 있다. 상기 간격(310)들은 상대적으로 작을 수 있는데, 예를 들면 50 마이크로미터에 이를 수 있다. 도 12에 도시된 전기적 직렬 연결은 각각 교대로 제 1 및 제 2 반도체 칩(101, 102) 사이에서만 존재할 수 있는 것은 아니다. 도시된 방식으로 다수의 제 1 반도체 칩(101)이 계단이 있는 형태의 변환 소자(110)들에 연결되고 그리고 다수의 제 2 반도체 칩(102)이 변환 소자(120)들에 연결되는 방식의 변형예도 가능하다.
도 12의 광전자 소자(204)의 경우, 예를 들면 반도체 칩(101)의 정면 접촉부(105)는 p타입 접촉부일 수 있고, 그와 전기적으로 연결되는, 반도체 칩(102)의 정면 접촉부(105)는 n타입 접촉부일 수 있다. 그와 달리 반도체 칩(101)의 후면 접촉부(106)는 n타입 접촉부일 수 있고, 그와 연결된 반도체 칩(102)의 후면 접촉부(106)는 p타입 접촉부일 수 있다. 이러한 목적을 위해, 예를 들어 반도체 칩(101)의 경우 도 11을 참조하여 설명된, 반도체 칩(400)의 실시예가 사용될 수 있다. 반도체 칩(102)의 경우, 하기에서 도 13을 참조하여 기술되는 실시예가 사용될 수 있다.
도 13은 추가 반도체 칩 또는 LED 칩(420)의 개략적인 측면도를 도시한다. 상기 반도체 칩(420)은 제 1 반도체층(421), 제 2 반도체층(422) 및 상기 제 1 반도체층과 제 2 반도체층 사이에 놓인, 방사선 생성을 위한 활성 영역(423)을 포함하는 연속층을 갖는다. 상기 2개의 반도체층(421, 422)은 상이한 전도성을 갖는다. 정면 가장자리에서, 상기 연속층 또는 반도체층(421) 상에는 금속성 정면 접촉부(105)가 배치되어 있다. 또한, 연속층은 증간층(424)을 통해 전도성 캐리어 기판(425)에 연결되어 있고, 상기 캐리어 기판상에서 후면에는 금속성 후면 접촉부(106)가 배치되어 있다. (미도시된) 변환 소자는 정면에서 반도체층(421) 상에 접착될 수 있다.
반도체 칩(420)에서, 정면 접촉부(105)는 제 1 반도체층(421)과 콘택팅한다. 후면 접촉부(106)는 캐리어 기판(425) 및 중간층(424)을 통해 제 2 반도체층(422)과 전기적으로 연결되어 있다. 예를 들어 제 1 반도체층(421)은 n타입 전도성일 수 있고, 제 2 반도체층(422)은 p타입 전도성일 수 있으며, 결과적으로 도 12의 광전자 소자(204)와 관련하여 위에서 예시한 바와 같이, 정면 접촉부(105)는 n타입 접촉부이고, 그리고 후면 접촉부(106)는 p타입 접촉부이다.
도 13에 도시된 칩 구조는 도 10에 상응하게 직렬로 연결된 반도체 칩(101, 102)들에 있어서 (즉, 전체 칩(101, 102)에 있어서) 동일한 방식으로 제공될 수 있다.
도 14는 직렬로 연결된 광전자 반도체 칩(101, 102)들 및 그 위에 배치되는 변환 소자(110, 120)들을 갖는 추가 광전자 소자(205)의 부분 확대 단면도를 도시한다. 상기 반도체 칩(101, 102)들은 마주하는 측면부에 배치된 각각 2개의 금속성 정면 접촉부(105)를 가지며, 그 때문에 후면 접촉부는 갖지 않는다. 서로 나란히 배치된 반도체 칩(101, 102)들의 정면 접촉부(105)들은 접촉 구조물(160)들을 통해 전기적으로 연결되어 있다. 이와 관련하여 적어도 도 14에 도시된 반도체 칩(101, 102)들은 정면 접촉부(105)들을 갖는 칩 영역들과 서로 마주 보고 있을 수 있다. 접촉 구조물(160)들은 절연 물질(150) 상에 배치되어 있고, 부분적으로는 절연 물질(150) 내에 매립되어 있으며, 따라서 관련된 정면 접촉부(105)들까지 연장된다. 도시된 전기적 연결은 추가의 (미도시된) 반도체 칩(101, 102)들까지 이어질 수 있다.
광전자 소자(205)의 경우, 반도체 칩(101, 102)들은 단지 캐리어(140)와 기계적으로 연결되어 있다. 이러한 설계에서 기계적 연결은 예를 들면 마찬가지로 땜납을 사용하여 형성될 수 있다. 이와 관련하여 반도체 칩(101, 102)들 및 캐리어(140)는 서로 매칭되는 금속층들을 구비할 수 있는데, 이러한 금속층들은 땜납에 의해 연결된다(미도시). 반도체 칩(101, 102)들에서 상기 금속층들은 후면 상에 제공될 수 있다. 또한, 캐리어(140)는 대체로 히트 싱크 형태로 형성될 수 있다.
광전자 소자(205)의 반도체 칩(101, 102)들은 서로 상대적으로 작은 간격(310)들로 캐리어(140) 상에 포지셔닝될 수 있다. 상기 간격(310)들은 예를 들면 50 마이크로미터에 이를 수 있다. 또한, 도 14에 도시된 전기적 직렬 연결은 단지 각각 제 1 및 제 2 반도체 칩(101, 102) 사이에서만 교대로 이루어질 수 있는 것은 아니다. 다수의 제 1 반도체 칩(101)을 계단이 있는 형태의 변환 소자(110)들에 연결하고, 그리고 다수의 제 2 반도체 칩(102)을 변환 소자(120)들에 도시된 방식으로 연결하는 것도 가능하다.
광전자 소자(205)의 반도체 칩(101, 102)들의 경우, 각각 하나의 접촉부(105)가 p타입 접촉부이고, 다른 하나의 접촉부(105)는 n타입 접촉부이다. 상기와 같은 설계에 있어서, 반도체 칩(101, 102)들은 도 15를 참조하여 하기에 기술되는 실시예에 상응하게 형성될 수 있다.
도 15는 추가 반도체 칩 또는 LED 칩(440)의 개략적인 측면도를 도시한다. 상기 반도체 칩(440)은 제 1 반도체층(441), 제 2 반도체층(442) 및 상기 제 1 반도체층과 제 2 반도체층 사이에 존재하는, 방사선 생성을 위한 활성 영역(443)을 포함하는 연속층을 갖춘 반도체 몸체를 갖는다. 상기 2개의 반도체층(441, 442)은 상이한 전도성 또는 도펀트들을 갖는다. 상기 반도체 몸체는 전도성 전류 확산층(444) 상에 배치되어 있고, 이러한 전류 확산층 상에는 반도체 몸체의 측면으로 금속성 정면 접촉부(105)가 배치되어 있다(도 15의 우측). (미도시된) 변환 소자는 정면에서 반도체 몸체 또는 반도체층(441) 상에 접착될 수 있다.
반도체 칩(440)은 또한 관통 접촉부(447)를 포함한다. 상기 관통 접촉부(447)에 있어서, 전류 확산층(444), 반도체층(442), 활성 영역(443)을 통해 수직으로 그리고 반도체층(441) 내부로 연장되는 리세스가 형성되고, 이러한 리세스는 가장자리가 절연 물질(445)로 그리고 절연 물질(445)에 의해 둘러싸인 전도층(446)으로 충전되어 있다. 상기 전도층(446)은 반도체층(441)과 콘택팅한다. 관통 접촉부(447) 외부는 전류 확산층(444), 절연층(445) 및 전도층(446)이 서로 겹쳐서 층 스택 형태로 존재한다. 추가의 금속성 정면 접촉부(105)는 가장자리에서 전도층(446)의 부분 영역 상에 배치되어 있다(도 15의 좌측). 전도층(446)은 또한 연결층(448)을 통해 절연 캐리어 기판(449)에 연결되어 있다. 상기 캐리어 기판(449) 상에서 후면에는 금속층(450)이 배치되어 있고, 이러한 금속층은 전술한 바와 같이 캐리어(140)의 금속층과의 연결에 사용될 수 있다. 반도체 칩(440)은 상기와 같은 다수의 관통 접촉부(447)를 가질 수 있다.
반도체 칩(440)의 경우, 우측 정면 접촉부(105)는 전류 확산층(444)을 통해 제 2 반도체층(442)과 전기적으로 연결되어 있다. 좌측의 다른 정면 접촉부(105)는 전도층(446) 및 관통 접촉부(들)(447)을 통해 제 1 반도체층(441)과 전기적으로 연결되어 있다. 예컨대 제 2 반도체층(442)은 p타입 전도성일 수 있고, 결과적으로 우측 정면 접촉부(105)는 p타입 접촉부이다. 그에 반해 제 1 반도체층(441)은 n타입 전도성일 수 있고, 그 결과 다른 정면 접촉부(105)는 n타입 접촉부이다.
위에서 예시된 바와 같이, 하나의 광전자 소자는 다수의 반도체 칩(101, 102)을 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 반도체 칩(101, 102)들은 적합한 방식으로 캐리어(140) 상에 분할 배치될 수 있다. 이런 경우 반도체 칩(101, 102)들은 상대적으로 서로 가까이 포지셔닝될 수 있으며, 그로 인해 높은 휘도 그리고 상이한 스펙트럼 범위의 광선들의 혼합 관점에서, 특히 전술된 바와 같이 민트색 및 적색 광선들을 백색 또는 온백색 광선으로 혼합하는 관점에서 결과로 얻어지는 광선의 높은 균일성이 달성될 수 있다.
구체적 설명을 위해, 도 16은 광전자 소자(206)의 반도체 칩(101, 102)들 및 그 위에 배치되는, 계단이 있는 그리고 계단이 없는 형태의 변환 소자(110, 120)들의 예상되는 또는 예시적인 어레인지먼트의 개략적인 평면도를 도시한다. 반도체 칩(101, 102)들은 가장자리 또는 모서리에 각각 하나의 개별 정면 접촉부(105)를 갖는다. 백색 광원으로서의 설계에서는, 예를 들어 민트색 광선을 생성하기 위한 광 방출 유닛(101, 110)들 그리고 적색 광선을 생성하기 위한 광 방출 유닛(102, 120)들이 (또는 반대로도) 형성될 수 있다.
광전자 소자(206)의 경우, 반도체 칩(101, 102)들의 (미도시된) 전기적 콘택팅은 전술한 접근 방식들을 기초로 하여, 예를 들면 도 10에 상응하는 방식으로 실현될 수 있다. 이 경우 예를 들면 전체 반도체 칩(101, 102)들이 직렬로 연결될 수 있다. 대안적으로는 예컨대 반도체 칩(101, 102)들의 다수의 분리된 직렬 연결의 제공이 고려될 수 있다. 전기적 콘택팅과 관련하여서는 또한, 개별 반도체 칩(101, 102)들이 도 16과 달리, 정면 접촉부(105)들과 다른 방식으로 방향 설정될 수도 있다.
도 16에 도시된 칩 어레인지먼트를 참조하면, 또한 반도체 칩(101, 102)들 상에 배치되는 변환 소자(110, 120)들이 -전술한 바와 같이- 반도체 칩(101, 102)들의 정면 접촉부(105)들에 매칭되는 측면 리세스들 또는 오목한 부분들을 갖는 것이 잘 나타나 있다. 이렇게 하여, 정면 접촉부(105)들에 도달하는 접촉 구조물(160)들을 형성하기 위해 정면 접촉부(105)들에 자유롭게 접근이 가능하다.
계단이 있는 형태의 변환 소자(110)와 관련하여, 상기 변환 소자의 예상되는 형태는 도 17에 도시된, 반도체 칩(101)의 확대 평면도를 참조하면 이해가 쉽다. 변환 소자(110)는 측면으로 제 2 섹션(112)보다 돌출하는 제 1 섹션(111)을 갖는다. 계단 형태, 그리고 그와 더불어 2개의 에지 또는 에지 구조물(115, 116)은 변환 소자(110)의 전체 둘레에 걸쳐서 존재한다. 이와 관련하여 섹션(111, 112)들 및 에지 구조물(115, 116)들은 평면도로 볼 때, 정면 접촉부(105)에 매칭되는 리세스를 포함하여 대등한 구조 및 윤곽을 갖는다.
2개의 정면 접촉부(105)를 갖는 반도체 칩(101, 102)들에 있어서(도 14 참조), 삽입된 변환 소자(110, 120)들은 상응하는 방식으로 가장자리에 상기 2개의 정면 접촉부(105)에 매칭되는 2개의 리세스를 가질 수 있다. 이 경우 위에서 관찰해 보면, 마찬가지로 대체로 직사각형 또는 정사각형의 기본 형상이 존재할 수 있다(미도시). 계단이 있는 형태의 변환 소자(110)의 경우에는, 동일한 방식으로 섹션(111, 112)들 및 에지 구조물(115, 116)들이 평면도로 볼 때, 상기 정면 접촉부(105)에 매칭되는 리세스들을 포함하여 대등한 구조 및 윤곽을 가질 수 있다(미도시).
하나의 광전자 소자는 또한 변환 소자들이 배치되지 않은 하나 또는 다수의 추가 광전자 반도체 칩으로 실현될 수 있으며, 그 결과 일차 광선이 변환되지 않는다. 백색 광원과 관련하여서는 상기와 같은 방식으로 민트색, 적색 및 청색 광선이 오버랩 될 수 있다. 변환 소자를 갖지 않는 반도체 칩의 덮임 상황을 방지하기 위해, 상기와 같은 반도체 칩 상에 투명한 스페이서가 사용된다. 도 16의 광전자 소자(206)의 경우, 예를 들면 반도체 칩들 중 하나의 반도체 칩, 예컨대 정확히 한가운데 있는 반도체 칩(102)에서, 변환 소자(120) 대신 상기와 같은 스페이서가 사용될 수 있다.
예시를 들어 구체적으로 설명하기 위해, 도 18은 추가 광전자 소자(207)의 부분 확대 단면도를 도시한다. 상기 광전자 소자(207)는 계단이 있는 그리고 계단이 없는 형태의 변환 소자(110, 120)들이 배치된 반도체 칩(101, 102)들과 방사선 투과성 소자(130)가 배치되는 추가 반도체 칩(103)을 갖는다. 상기 반도체 칩(101, 102, 103)들은 각각 정면 접촉부(105) 및 후면 접촉부(106)를 갖는다. 반도체 칩(101, 102, 103)들이 동일한 또는 대등한 구조 그리고 도 18에 예시된 바와 같이, 동일한 높이 또는 두께를 갖는 것도 가능하다. 예를 들면 전체 반도체 칩(101, 102, 103)이 도 11 또는 도 13에 상응하는 구조를 가질 수 있다.
방사선 투과성 소자(130)는 변환 소자(110, 120)들에 대등하게 투명한 접착제(151)(실리콘 접착제)를 통해서 반도체 칩(103)의 정면과 연결되어 있다. 또한, 상기 방사선 투과성 소자(130)는 반도체 칩(103)의 정면 접촉부(105)에 매칭되는 형상을 갖고, 가장자리 또는 모서리에 리세스를 갖는다. 상기 방사선 투과성 소자(130)는 평면도로 볼 때, 제 2 변환 소자(120)(즉, 예를 들면 도 16에 도시된 바와 같이)와 동일한 측면 형상을 가질 수 있다. 또한, 예컨대 투명한 실리콘으로 형성될 수 있는 상기 방사선 투과성 소자(130)는 정면 가장자리에 존재하는 둘레를 둘러싸는 에지 및 에지 구조물(135)을 갖는다.
광전자 소자(207)의 경우, 변환 소자들의 에지(115, 125)들뿐만 아니라, 방사선 투과성 소자(130)의 에지(135)도 동일한 또는 대체로 동일한 높이로 존재한다. 경우에 따라 공차로 인해, 예를 들면 소수의 마이크로미터(예: 10 마이크로미터)의 작은 높이 차이가 있을 수 있다. 일치하는 에지 높이는 또 다시, 백색 절연 물질(150)을 이용하여 캐리어(140)를 포팅할 때(이 경우 반도체 칩(101, 102, 103)들의 정면 접촉부(105)들이 절연 물질(150)에 의해 덮임) 절연 물질(105)이 에지(115, 125, 135)들에서 정지될 수 있고, 그 때문에 상기 절연 물질(150)이 전체 반도체 칩(101, 102, 103) 영역에서 동일한 또는 대체로 동일한 두께를 갖는 것을 가능하게 한다. 상기와 같은 방식으로, 변환 소자(120)가 덮이는 것뿐만 아니라 방사선 투과성 소자(130)가 덮이는 것도 방지된다.
도 18에 도시된 바와 같이, 동일한 두께의 반도체 칩(101, 102, 103)들이 사용되는 경우, 방사선 투과성 소자(130)는 변환 소자(120)와 동일한 두께를 갖는다. 그러나 대안적으로 상이하게 형성된 반도체 칩(101, 102, 103)들을 갖고, 그로 인해 경우에 따라 상이한 칩 두께를 갖는 광전자 소자(207)의 설계도 가능하다. 예들 들어 반도체 칩(101, 102)들은 구조적으로 동일할 수 있고, 그리고 반도체 칩(103)은 상기 반도체 칩(101, 102)들과는 다른 구조 및 두께를 가질 수 있다. 따라서 상기와 같은 설계에서도 계속해서 캐리어(140)의 포팅 시 기술된 정지 효과를 야기하기 위해, 상이한 칩 두께와 더불어 소자(130) 및 변환 소자(120)의 상이한 두께가 고려될 수 있다.
도 18은 또한 반도체 칩(101, 102, 103)들의 예상되는 콘택팅을 도시한다. 이와 관련하여서는 도 10에 상응하는 구조가 존재하는데, 즉 후면 접촉부(106)들을 갖는 상기 반도체 칩(101, 102, 103)들이 캐리어(140)의 접촉면(141)들 상에 배치되어 있고, 그리고 정면 접촉부(105)들이 접촉 구조물(160)들을 통해 접촉면(141)들에 연결되는, 상응하는 구조가 존재한다. 도시된 전기적 연결은 추가의 (미도시된) 반도체 칩(101, 102, 103)까지 이어질 수 있다. 또한, 방사선 투과성 소자(130)들이 배치되는 다수의 반도체 칩(103)이 전기적으로 직렬 연결될 수 있다.
도 18에 의해 기술된, 방사선 투과성 소자(130)들을 갖는 반도체 칩(103)들의 사용은 다른 콘택팅 방식과 유사한 방식으로, 예를 들면 도 12 및 도 14에 도시된 설계와 유사한 방식으로 고려될 수 있다. 이런 경우 도 14와 관련하여, 반도체 칩(103)은 2개의 정면 접촉부(105)를 갖는다. 동일한 방식으로, 방사선 투과성 소자(130)는 이러한 소자에 매칭되는 2개의 리세스를 가질 수 있다.
도면들을 참조하여 설명된 실시예들은 본 발명의 바람직한 또는 예시적인 실시예들을 나타낸다. 기술된 또는 묘사된 실시예들 외에, 추가의 변형예들 또는 특징 조합들을 포함할 수 있는 추가의 실시예들을 가정할 수 있다. 예들 들어 위에서 지시된 물질들 대신 다른 물질들도 사용될 수 있으며, 그리고 전술한 칩 간격, 두께 등에 대한 치수도 다른 치수로 대체될 수 있다.
도시된 그리고 기술된 광전자 반도체 칩들 -특히 도 11, 도 13, 도 15에 도시된 실시예들-은 다른 또는 추가의 구조물들 및 층들(예: 추가의 미러층 등)을 포함할 수 있고, 그리고 지시된 전도성 대신 그와 반대인 전도성이 존재하는 것도 가능하다. 또한, 광전자 소자들이 다른 또는 그와 상이한, 광 방출 반도체 칩 또는 박막 칩들의 실시예들로도 형성될 수 있다.
도 16 및 도 17에 도시된 그리고 부분적으로 만곡된 정면 접촉부(105) 형상 대신, 예들 들면 직사각형 또는 정사각형 형상과 같이 다른 형상들도 고려될 수 있다. 이러한 상황은 칩당 2개의 접촉부(105)를 갖는 반도체 칩들의 설계들에서도 가능하다. 이러한 형성에 매칭되게, 변환 소자(110, 120)들 및 방사선 투과성 소자(130)들은 다른 형상, 특히 다르게 형성된 리세스들을 가질 수 있고, 그로 인해 평면도로 볼 때 에지 구조물(115, 116, 125)들의 윤곽도 다르다.
반도체 칩들의 콘택팅과 관련하여서는, 도 10, 도 12, 도 14를 참조하여 제시된 접근 방식들을 경우에 따라서 광전자 소자에서 조합할 수 있는 가능성도 주어진다.
또한, 절연 물질(150) 상에 배치된 접촉 구조물(160)을 직렬 연결의 관련된 단부 콘택팅을 위해 사용되는 스트립 도체 구조물의 형태로 형성하는 것도 가능하며, 이 경우 상기 접촉 구조물(160)은 직렬 연결의 단부에 배치된 반도체 칩의 정면 접촉부(105)와 콘택팅 한다.
더 나아가 접촉 구조물(160)들의 형성을 갈바닉 공법을 사용하여 실시하지 않고, 다른 방법을 기초로 하여 실시할 수 있는 가능성이 언급된다. 예들 들어, 금속 증착은 전도성 또는 금속성 페이스트(metallic paste) 또는 땜납을 제공하거나 충전하는 공정을 포함할 수 있다.
광전자 소자는 전술한 접근 방식들을 기초로 하여 백색 광원 형태로뿐만 아니라, 다른 색을 포함하는 광선을 방출하기 위한 광원 형태로도 형성될 수 있다. 또한, 위에서 지시된, 일차 및 이차 방사선에 대한 스펙트럼 범위는 다른 스펙트럼 범위로도 대체될 수 있다. 예를 들면, 자외선 스펙트럼 범위에서 일차 방사선을 생성하기 위한 반도체 칩들의 사용이 고려될 수 있다. 또한, 변환 소자들은 위에 지시된 물질들과 다른 물질들로도 이루어질 수 있다. 치자색(yellow-orange) 광선을 생성하기 위한 변환 물질의 한 예는 유로퓸이 도핑된 CaSiAlON이다.
더 나아가, 세라믹 변환 소자들 및 입자 충전 실리콘으로 된 변환 소자들 모두를 갖는 광전자 소자의 설계도 고려될 수 있다. 또한, 2개 이상의 상이한 변환 소자 타입을 갖는, 즉 2개 이상의 상이한 이차 방사선 또는 색상을 생성하기 위해 2개 이상의 상이한 변환 소자 타입을 갖는 광전자 소자를 형성할 수 있는 가능성도 언급된다. 상기와 같은 접근 방식들에서는, 마찬가지로 변환 소자들의 계단 형태의 설계에 의해, 포팅 시 절연 물질에 의한 (상대적으로 높이가 낮은) 변환 소자들의 덮임이 방지될 수 있다.
또한, 반도체 칩들의 직렬 연결에 추가적으로 또는 대안적으로 병렬 연결도 가능하다. 또한, 경우에 따라서는 반도체 칩들에, 개별 또는 다수의 반도체 칩의 분리 제어 또는 전류 공급이 가능하도록 하는 접촉 구조물들을 연결하는 것도 고려될 수 있다.
백색 실리콘 대신, 다른 반사성 또는 백색 포팅 화합물이 사용될 수 있다. 이에는 예컨대 에폭시 재료와 같은 적합한 폴리머 물질이 포함될 수 있고, 상기 폴리머 물질은 마찬가지로 분산 입자로 충전될 수 있다.
본 발명이 세부적으로 바람직한 또는 예시적인 실시예들에 의해 더 상세하게 도시 및 설명되었더라도, 본 발명은 공개된 실시예들로 한정되지 않으며, 아울러 당업자는 본 발명의 보호 범위를 벗어나지 않는 다른 변형예들을 추론할 수 있다.
본 특허 출원은 대응하는 공개 내용이 참조를 통해 본원으로써 수용되는 독일 특허 출원 10 2012 217 521.0의 우선권을 청구한 것이다.
101, 102: 반도체 칩
103: 반도체 칩
105: 정면 접촉부
106: 후면 접촉부
110: 변환 소자
111, 112: 섹션
115, 116: 에지
120: 변환 소자
125: 에지
130: 방사선 투과성 소자
135: 에지
140: 캐리어
141, 142: 접촉면
150: 절연 물질
151: 접착제
155: 리세스
160: 접촉 구조물
170: 출발 소자
171: 홈 구조물
201, 202: (광전자) 소자
203, 204: (광전자) 소자
205, 206: (광전자) 소자
207: (광전자) 소자
301, 302: 공정 단계
303, 304: 공정 단계
305: 공정 단계
310: 간격
311: 깊이
400: 반도체 칩
401: 반도체층
402: 반도체층
403: 활성 영역
404: 전류 확산층
405: 절연층
406: 전도층
407: 관통 접촉부
408: 캐리어 기판
420: 반도체 칩
421: 반도체층
422: 반도체층
423: 활성 영역
424: 중간층
425: 캐리어 기판
440: 반도체 칩
441: 반도체층
442: 반도체층
443: 활성 영역
444: 전류 확산층
445: 절연층
446: 전도층
447: 관통 접촉부
448: 연결층
449: 캐리어 기판
450: 금속층
103: 반도체 칩
105: 정면 접촉부
106: 후면 접촉부
110: 변환 소자
111, 112: 섹션
115, 116: 에지
120: 변환 소자
125: 에지
130: 방사선 투과성 소자
135: 에지
140: 캐리어
141, 142: 접촉면
150: 절연 물질
151: 접착제
155: 리세스
160: 접촉 구조물
170: 출발 소자
171: 홈 구조물
201, 202: (광전자) 소자
203, 204: (광전자) 소자
205, 206: (광전자) 소자
207: (광전자) 소자
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311: 깊이
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405: 절연층
406: 전도층
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421: 반도체층
422: 반도체층
423: 활성 영역
424: 중간층
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440: 반도체 칩
441: 반도체층
442: 반도체층
443: 활성 영역
444: 전류 확산층
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446: 전도층
447: 관통 접촉부
448: 연결층
449: 캐리어 기판
450: 금속층
Claims (15)
- 광전자 소자로서,
캐리어(carrier)(140);
상기 캐리어(140) 상에 배치되는 제 1 광전자 반도체 칩(first optoelectronic semiconductor chip)(101);
상기 제 1 광전자 반도체 칩(101)에 의해 방출되는 광선을 변환하기 위해 상기 제 1 광전자 반도체 칩(101) 상에 배치되는 제 1 변환 소자(first conversion element)(110);
상기 캐리어(140) 상에 배치되는 제 2 광전자 반도체 칩(102);
상기 제 2 광전자 반도체 칩(102)에 의해 방출되는 광선을 변환하기 위해 상기 제 2 광전자 반도체 칩(102) 상에 배치되는 제 2 변환 소자(120); 및
상기 캐리어(140) 상에 배치되는 절연 물질(insulation material)(150)을 포함하고, 상기 절연 물질은 상기 제 1 및 광전자 반도체 칩(101) 및 제 2 광전자 반도체 칩(102) 그리고 상기 제 1 변환 소자(110) 및 제 2 변환 소자(120)를 둘러싸며,
상기 제 1 변환 소자(110)는 계단이 있는 형태로 형성되고 그리고 제 1 섹션 및(111) 제 2 섹션(112)을 가지며, 상기 제 1 섹션(111)은 측면으로(laterally) 상기 제 2 섹션(112)보다 돌출하는,
광전자 소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 변환 소자(110; 120)가 상이한 두께를 갖는,
광전자 소자. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 변환 소자는 상기 제 2 섹션의 정면 가장자리에 있는 에지 및 상기 제 1 섹션의 정면 가장자리에 있는 추가 에지(115)를 갖고, 그리고 상기 제 1 반도체 칩 영역에서는 상기 절연 물질이 상기 추가 에지에서 정지되는,
광전자 소자. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 섹션(112)의 측면은 상기 절연 물질을 갖지 않는,
광전자 소자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 변환 소자(110)의 전체 둘레에 걸쳐서 존재하는 상기 제 1 변환 소자(110)의 제 1 섹션(111)은 측면으로 상기 제 2 섹션(112)보다 돌출하는,
광전자 소자. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절연 물질(150)은 백색 실리콘(white silicone)인,
광전자 소자. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 반도체 칩(101) 및 제 2 반도체 칩(102) 각각은 적어도 하나의 정면 접촉부(105)를 갖고, 상기 광전자 소자는 상기 절연 물질(150) 상에 배치되는 접촉 구조물(160)을 가지며, 상기 접촉 구조물은 적어도 하나의 정면 접촉부(105) 쪽으로 연장되는,
광전자 소자. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 반도체 칩(101) 및 제 2 반도체 칩(102)은 청색 스펙트럼 범위(blue spectral range)의 광선을 생성하도록 형성되고,
상기 2개의 변환 소자(110; 120) 중 하나의 변환 소자는 반도체 칩(101; 102)에 의해 생성된 광선의 일부를 녹색 스펙트럼 범위(green spectral range)의 광선으로 변환하도록 형성되며, 그리고
상기 2개의 변환 소자(110; 120) 중 다른 하나의 변환 소자는 반도체 칩(101; 102)에 의해 생성된 광선을 적색 스펙트럼 범위(red spectral range)의 광선으로 변환하도록 형성되는,
광전자 소자. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
다수의 제 1 반도체 칩(101)과 그 위에 배치되는 제 1 변환 소자(110)들 및/또는 다수의 제 2 반도체 칩(102)과 그 위에 배치되는 제 2 변환 소자(120)들을 포함하는,
광전자 소자. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐리어(140) 상에 배치되는 추가 반도체 칩(103) 및 상기 추가 반도체 칩(103) 상에 배치되는 방사선 투과성 소자(radiolucent element)(130)를 더 포함하는,
광전자 소자 - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 변환 소자(110) 및 제 2 변환 소자(120)는 세라믹 변환 소자(ceramic conversion element)인,
광전자 소자. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 광전자 소자를 제조하기 위한 방법으로서,
캐리어(140) 상에 제 1 광전자 반도체 칩(101) 및 제 2 광전자 반도체 칩(102)을 배치하는 공정 단계;
상기 제 1 광전자 반도체 칩(101)에 의해 방출되는 광선을 변환하기 위해 상기 제 1 광전자 반도체 칩(101) 상에 제 1 변환 소자(110)를 배치하는 공정 단계;
상기 제 2 광전자 반도체 칩(102)에 의해 방출되는 광선을 변환하기 위해 상기 제 2 광전자 반도체 칩(102) 상에 제 2 변환 소자(120)를 배치하는 공정 단계;
절연 물질(150)이 상기 제 1 광전자 반도체 칩(101) 및 제 2 광전자 반도체 칩(102) 그리고 상기 제 1 변환 소자(110) 및 제 2 변환 소자(120)를 둘러싸도록, 상기 캐리어(140) 상에 상기 절연 물질(150)을 제공하는 공정 단계
를 포함하고,
상기 제 1 광전자 반도체 칩(101) 상에 배치되는 상기 제 1 변환 소자(110)는 계단이 있는 형태로 형성되고 그리고 제 1 섹션(111) 및 제 2 섹션(112)을 가지며, 상기 제 1 섹션(111)은 측면으로 상기 제 2 섹션(112)보다 돌출하는,
광전자 소자를 제조하기 위한 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 변환 소자(110)는 출발 소자(170)로부터 2단계의 구조화 공정을 실시하여 형성되는,
광전자 소자를 제조하기 위한 방법. - 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 반도체 칩(101) 및 제 2 반도체 칩(102) 각각은 적어도 하나의 정면 접촉부(105)를 갖고,
상기 캐리어(140) 상에 제공되는 상기 절연 물질(150)이 상기 정면 접촉부(105)들을 덮으며,
하나의 정면 접촉부(105)에 도달하는 리세스(155)가 상기 절연 물질(150) 내에 형성되고, 그리고
상기 리세스(155)의 형성 이후에, 금속성 물질이 상기 리세스(155)를 충전하면서 접촉 구조물(160)을 형성하기 위해 상기 절연 물질(150) 상에 제공되는,
광전자 소자를 제조하기 위한 방법. - 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 광전자 소자를 제조하는,
광전자 소자를 제조하기 위한 방법.
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