KR20160031634A - 반도체 발광소자의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 반도체 발광소자의 제조 방법에 있어서, 베이스 위에 복수의 개구가 형성된 마스크와 각 개구로 노출된 베이스 위에 반도체 발광칩(semiconductor light emitting chip)를 구비하는 단계;로서, 반도체 발광칩이 손상 없이 마스크로부터 빠지도록 표면에 접합력 조절막이 형성된 마스크와 각 개구로 노출된 베이스 위에 반도체 발광칩을 구비하는 단계; 반도체 발광칩을 덮으며, 접합력 조절막과 접하도록 각 개구에 봉지재를 공급하는 단계; 그리고 봉지재 및 반도체 발광칩이 결합된 상태로 마스크로부터 빼내는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 반도체 발광소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 불량을 감소하고 공정효율이 향상된 반도체 발광소자의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 발광소자로는 3족 질화물 반도체 발광소자를 예로 들 수 있다. 3족 질화물 반도체는 Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 된 화합물로 이루어진다. 이외에도 적색 발광에 사용되는 GaAs계 반도체 발광소자 등을 예로 들 수 있다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
반도체 발광소자(semiconductor light emitting device)는 에피(EPI) 공정, 칩 형성(Fabrication) 공정 및 패키지(Package) 공정 등을 거쳐 제조되는데, 각 제조 공정에서는 예기치 못한 여러 원인으로 인해 불량품이 발생하게 된다. 만약 각 제조 공정에서 발생되는 불량이 적절하게 제거되지 못하는 경우에는 불량품이 후속 공정을 불필요하게 거치게 되어 생산효율이 저하된다.
도 1은 웨이퍼로부터 반도체 발광칩을 생산하는 과정의 일 예를 설명하기 위한 도면으로서, 실리콘이나 사파이어 등 원료물질을 사용하여 원판 웨이퍼를 만들고, 원판 웨이퍼에 에피성장 공정을 통해 PN 접합을 가지는 복수의 반도체층을 성장한다. 이후, 전극 형성, 식각 공정, 보호막 형성 등을 통에 반도체 발광칩이 형성된 에피 웨이퍼(1)를 형성한다(도 1a 참조), 이후, 도 1b 및 도 1c에 제시된 바와 같이, 에피 웨이퍼(1)를 다이싱(dicing) 테이프(3)에 붙이고, 도 1d에 제시된 바와 같이, 스크라이빙(scribing) 공정으로 개별 반도체 발광칩(101)으로 분리한다. 계속해서, 검사 및 등급 분류를 하고, 도 1e와 같이 쏘터(5; sorter)를 사용하여, 패키지 공정과 같은 후공정을 위해 요구되는 사양으로 도 1f에 제시된 바와 같이 고정층(13; 예: 테이프) 위에 반도체 발광칩(101)이 쏘팅될 수 있으며, 이후, 외관 검사를 거칠 수 있다.
도 2는 반도체 발광칩을 사용하여 반도체 발광소자 패키지를 제조하는 과정의 일 예를 설명하기 위한 도면으로서, 패키지 공정에서, 예를 들어, 도 2a에 제시된 바와 같이, 다이본더(501; die bonder)를 사용하여 반도체 발광칩(101)을 리드프레임(4)에 다이본딩하고, 와이어본딩, 형광체 봉입, 특성시험, 트리밍, 테이핑 등을 통해 도 2b에 제시된 바와 같이 반도체 발광소자 패키지가 생산된다. 또는, PCB와 같은 외부 전극이 형성된 서브마운트 위에 반도체 발광칩(101)을 SMD 방식으로 실장하여 반도체 발광소자 패키지가 제작될 수 있다. 반도체 발광칩(101)을 리드프레임(예: 4), PCB 또는, 회로 테이프 위에 붙이는 공정을 다이본딩이라고 하며 이때, 사용되는 장비를 다이본더(예: 501)라고 한다. 반도체 발광칩(101)의 크기가 갈수록 작아지는 추세이므로 반도체 발광칩(101)의 접착위치와 각도의 정밀성이 더욱 요구되는 실정이다.
도 3은 쏘터에 의해 테이프 위에 배열된 반도체 발광칩의 일 예를 설명하기 위한 도면으로서, 도 1f에서 설명된 바와 같이, 반도체 발광칩(101)은 패키지 공정과 같은 후공정을 위해 요구되는 사양으로 쏘팅되어 제공된다. 쏘터(5)는 평탄한 테이프(13) 위에 처음에 배열된 반도체 발광칩(101)을 기준으로 얼마의 간격으로 지시된 행 및 열로 반도체 발광칩(101)을 배열하게 된다. 배열의 과정에서 약간씩 반도체 발광칩(101)의 각도가 틀어진 경우(15)가 발생할 수 있고, 쏘터(5)가 고속 동작을 함에 따라 테이프(13)에서 튕겨 나가 반도체 발광칩(101)이 빈 곳(14)도 발생하는 경우가 있다. 또는, 검사 결과 불량인 반도체 발광칩(16)을 빼내어서 빈 곳도 발생한다. 이러한 문제를 줄이기 위해 쏘터(5)의 동작을 저속으로 하면, 공정 시간이 증가하는 문제가 있다.
쏘터(5)에 의한 행 및 열의 배열의 정확성이 부족하면, 후공정의 방식에 따라 제품의 품질에 영향을 크게 미질 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광칩(101)을 다이본더(501)로 리드프레임(4)에 접합하는 경우, 다이본더(501)는 테이프(13)에 접착된 반도체 발광칩(101)의 전극의 형상을 인식하고, 리드프레임(4)의 형상을 인식하여 위치, 각도 등을 보정하여 접합할 수 있다. 따라서, 쏘터(5)에 의한 반도체 발광칩(101)의 배열 상태가 심하게 나쁘지 않는 한 패키지 공정에 크게 영향을 주지는 않는다. 그러나 후공정이 테이프(13) 위에 배열된 반도체 발광칩(101)을 그대로 공정에 사용하거나, 쏘터(5)를 사용하여 요구되는 사양으로 다시 배열하는 경우, 각도가 허용 오차 이상으로 틀어진 반도체 발광칩(101)은 다시 수정해야하고, 반도체 발광칩(101)이 빈 곳(14)은 채워 넣는 공정을 추가로 해야하므로 공정효율이 저하되는 문제가 있다.
도 4는 미국 등록특허공보 제6,650,044호에 도시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 발광소자는 기판(1200), LED 및 봉지재(1000)를 포함한다. LED는 플립 칩(flip chip)의 형태로, 성장 기판(100), 성장 기판(100) 위에, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(300), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(400), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(500)이 순차로 증착되어 있다. 제2 반도체층(500) 위에 성장 기판(100) 측으로 빛을 반사하기 위한 금속 반사막(950)이 형성되어 있고, 식각되어 노출된 제1 반도체층(300) 위에 전극(800)이 형성되어 있다. 봉지재(1000)는 형광체를 함유하며, 성장 기판(100) 및 반도체층(300,400,500)을 둘러싸도록 형성된다. LED는 전기적 콘택(820,960)이 구비된 기판(1200)에 도전성 접착제(830,970)에 의해 접합된다.
도 5는 미국 등록특허공보 제6,650,044호에 도시된 반도체 발광소자의 제조 방법의 일 예를 나타내는 도면으로서, 먼저, 기판(1200) 위에 복수의 LED(2A-2F)를 배치한다. 기판(1200)은 실리콘으로 이루어지며, 각 LED의 성장 기판(100; 도 4 참조)은 사파이어 또는 실리콘 카바이드로 이루어진다. 기판(1200)에는 전기적 콘택(820,960; 도 4 참조)이 형성되어 있고, 각 LED는 전기적 콘택(820,960)에 접합된다. 이후, 각 LED에 대응하는 개구(8A-8F)가 형성된 스텐실(6)을 기판(1200)에 구비한 후, 전기적 콘택(820,960)의 일부가 노출되도록 봉지재(1000; 도 4 참조)를 형성한다. 이후, 스텐실(6)을 제거하고, 큐어링 공정을 수행한 후에, 기판(1200)을 쏘잉(sawing) 또는, 스크라이빙(scribing)해서 개별 반도체 발광소자로 분리한다.
도 6은 복수의 반도체 발광칩에 대해 한꺼번에 봉지재를 형성할 때 문제점을 설명하기 위한 도면으로서, 테이프(13)나 기판의 가장자리에 가이드(21)를 배치하고, 봉지재(17)로 복수의 반도체 발광칩(101)을 덮고, 봉지재(17)를 밀어서 평탄화할 수 있다. 그런데 전술된 바와 같이, 테이프(13) 위에는 반도체 발광칩(101)이 빈 곳(14)이 있을 수 있다. 이 경우 반도체 발광칩(101)이 빈 곳(14)에서 봉지재(17)가 약간 아래로 쳐지는 현상이 발생할 수 있고, 이로 인해 주변의 반도체 발광칩(101) 둘레의 봉지재(17)에 좋지 않은 영향을 준다. 그 결과, 영향을 받은 반도체 발광소자(봉지재(17) 및 반도체 발광칩(101)의 결합체)의 색좌표나 광특성이 설계된 값과 차이가 발생하는 문제가 있다.
한편, 이러한 문제로 인해 테이프(13) 위에 빈 곳(14)에 반도체 발광칩(101)을 다시 배치하는 공정을 추가하기도 하는데, 이로 인해 공정수가 증가하며 공정효율이 저하한다. 한편, 상기 봉지재(17) 상태에 영향을 주는 것을 피하기 위해 불량 반도체 발광칩(16)을 빼지 않고 봉지재(17)를 형성하는 공정을 하는 경우도 있다. 그러나 이 경우 외관 검사로 불량 반도체 발광소자를 빼내야 하여서 공정수가 추가로 들어가고, 재료가 낭비된다.
한편, 봉지재(17)를 형성한 후, 커터(31)로 봉지재(17)를 절단하여 개별 반도체 발광소자로 분리할 수 있다. 이 경우, 커터(31)에 의한 봉지재(17)의 절단면은 커터(31)에 의해 갈려짐에 따라 광추출효율이 저하되는 문제가 있다. 또한, 테이프(13) 위의 반도체 발광칩(101)의 배열이 조금 틀어지면, 커터(31)에 의해 절단시 다수의 반도체 발광소자에서 불량이 발생하는 문제가 있다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features). 본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 반도체 발광소자의 제조 방법에 있어서, 베이스 위에 복수의 개구가 형성된 마스크와 각 개구로 노출된 베이스 위에 반도체 발광칩(semiconductor light emitting chip)를 구비하는 단계;로서, 반도체 발광칩이 손상 없이 마스크로부터 빠지도록 표면에 접합력 조절막이 형성된 마스크와 각 개구로 노출된 베이스 위에 반도체 발광칩을 구비하는 단계; 반도체 발광칩을 덮으며, 접합력 조절막과 접하도록 각 개구에 봉지재를 공급하는 단계; 그리고 봉지재 및 반도체 발광칩이 결합된 상태로 마스크로부터 빼내는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법이 제공된다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
도 1은 웨이퍼로부터 반도체 발광칩을 생산하는 과정의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 2는 반도체 발광칩을 사용하여 반도체 발광소자 패키지를 제조하는 과정의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 3은 쏘터(sorter)에 의해 테이프 위에 배열된 반도체 발광칩의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 4는 미국 등록특허공보 제6,650,044호에 도시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 5는 미국 등록특허공보 제6,650,044호에 도시된 반도체 발광소자의 제조 방법의 일 예를 나타내는 도면,
도 6은 복수의 반도체 발광칩에 대해 한꺼번에 봉지재를 형성할 때 문제점을 설명하기 위한 도면,
도 7 내지 도 12는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 13은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법에서 봉지재가 개구에 제공되고 경화된 형태의 예들을 설명하기 위한 도면,
도 14는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 15는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 16 및 도 17은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 검사 방법의 일 예를 나타내는 도면들,
도 18은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 19 내지 도 21은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면들,
도 22는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 23은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 24는 본 개시에 따른 반도체 발광소자 및 이의 제조 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면.
도 2는 반도체 발광칩을 사용하여 반도체 발광소자 패키지를 제조하는 과정의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 3은 쏘터(sorter)에 의해 테이프 위에 배열된 반도체 발광칩의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 4는 미국 등록특허공보 제6,650,044호에 도시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 5는 미국 등록특허공보 제6,650,044호에 도시된 반도체 발광소자의 제조 방법의 일 예를 나타내는 도면,
도 6은 복수의 반도체 발광칩에 대해 한꺼번에 봉지재를 형성할 때 문제점을 설명하기 위한 도면,
도 7 내지 도 12는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 13은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법에서 봉지재가 개구에 제공되고 경화된 형태의 예들을 설명하기 위한 도면,
도 14는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 15는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 16 및 도 17은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 검사 방법의 일 예를 나타내는 도면들,
도 18은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 19 내지 도 21은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면들,
도 22는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 23은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 24는 본 개시에 따른 반도체 발광소자 및 이의 제조 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).
도 7 내지 도 12는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면으로서, 반도체 발광소자의 제조 방법에 있어서, 도 7에 제시된 바와 같이, 먼저, 베이스(201) 위에 복수의 개구(305)가 형성된 마스크(301)를 구비한다. 이후, 도 9b에 제시된 바와 같이, 마스크(301)의 형상, 패턴, 또는 경계 등을 인식하여 소자가 놓일 위치 및 각도를 보정하는 소자 이송 장치(501)를 사용하여, 각 개구(305)로 노출된 베이스(201) 위에 반도체 발광칩(101)을 놓는다. 다음으로, 도 12에 제시된 바와 같이, 마스크(301)를 댐(dam)으로 하여, 각 개구(305)에 봉지재(170)를 공급한다.
본 예에서, 베이스(201) 위에 반도체 발광칩(101)을 놓기 전에, 먼저 베이스(201)에 마스크(301)를 놓는다. 마스크(301)는 소자 이송 장치(501)가 반도체 발광칩(101)을 놓을 위치나 각도를 보정하기 위한 패턴으로 인식될 수 있으며, 이와 함께 봉지재(170)의 댐으로 기능한다. 마스크(301) 및 개구(305)는 미리 정확도가 매우 높게 정밀하게 형성한 틀(frame)이므로, 쏘터(예: 도 2의 5 참조)를 사용하여 그 때 그 때의 지시에 따라 마스크(301)가 구비되지 않은 베이스(201) 또는 평탄한 테이프(13; 도 3 참조) 위에 소자를 배열할 때보다 반도체 발광칩(101) 정렬(alignment)의 정확도가 높다. 따라서, 정렬의 부정확으로 인한 불량이 감소한다. 또한, 테이프(13)에 부착하여 반도체 발광칩(101)을 소자 이송 장치(501)에게 제공할 때(도 9a 참조), 반드시 요구된 규격에 정확히 일치하는 상태로 메이드하여 제공하지 않아도, 소자 이송 장치(501)가 반도체 발광칩(101)이 빈 곳(14; 도 9a 참조)을 인식하고 다른 반도체 발광칩(101)을 이송할 수 있고, 반도체 발광칩(101)의 틀어진 각도를 보정하여 베이스(201)에 놓을 수 있다. 따라서, 소자 이송 장치(501)에게 반도체 발광칩(101)을 제공시 부담이 줄어든다.
본 예에서, 반도체 발광칩(101)으로는 플립 칩(flip chip)이 적합하지만, 레터럴 칩(lateral chip)이나 수직형 칩(vertical chip)을 배제하는 것은 아니다. 플립 칩 소자로서, 반도체 발광칩(101)은 봉지재로부터 노출된 2개의 전극(80,70; 도 12 참조)을 포함한다.
이하, 각 과정을 상세히 설명한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 베이스(201) 위에 마스크(301)가 구비된다. 베이스(201)는 도 8a에 제시된 바와 같이, 리지드(rigid)한 금속 판 또는 비금속 판이거나, 도 8b에 제시된 바와 같이, 플렉시블한 필름 또는 테이프일 수 있다. 금속 판으로는 특별한 한정이 있는 것은 아니며, 예를 들어, Al, Cu, Ag, Cu-Al 합금, Cu-Ag 합금, Cu-Au 합금, SUS(스테인리스스틸) 등이 사용될 수 있으며, 도금된 판도 물론 사용 가능하다. 비금속 판으로는 플라스틱이 사용될 수 있으며, 다양한 색상이나 광반사율을 선택할 수 있다. 필름 또는 테이프도 특별한 제한은 없으며, 점착성 또는 접착성을 가지며 내열성을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 내열성 테이프, 블루테이프 등이 사용될 수 있으며, 다양한 색상이나 광반사율을 선택할 수 있다.
이와 같이, 본 예에 의하면, 반도체 발광칩(101)이 배열되는 베이스(201)가 반도체 기판이나 다른 고가의 기판이 아니라도 무방한 장점이 있다. 또한, 마스크(301)가 반도체 발광칩(101) 배열의 가이드가 되므로 베이스(201)에 추가적인 패턴 형성 공정이 필요 없다. 또한, 반도체 발광칩(101)의 전극(80,70)이 직접 외부 전극과 접하는 전극이 되거나, 베이스가 전기적 도통에 사용될 수도 있어서, 베이스(201) 위에 증착 또는 도금 등의 방법으로 전기적 연결을 위한 도전층을 형성하거나, 베이스(201) 제거 후에 반도체 발광칩(101)의 전극(80,70)과 연결되는 전기적 콘택부를 추가로 형성하는 등의 추가적 및 부가적 공정이 필요 없어서 공정 및 비용 면에서 매우 유리한 장점이 있다.
마스크(301)는 플라스틱, 금속, 또는, 표면이 도금된 부재일 수 있으며, 복수의 개구(305)가 형성되어 있다. 마스크(301)의 재질은 상기 베이스의 재질로 예시된 예들이 사용될 수 있지만, 마스크(301) 및 개구(305)의 형태 유지에 좋도록 어느 정도 딱딱한 재질이 바람직하고, 크랙이나 갈라짐 방지에 효과적인 재질로 선택하는 것이 바람직하다. 특히, 후술되는 바와 같이, 소자 이송 장치가 마스크(301)의 패턴을 인식하는 측면에서는 마스크(301)와 베이스(201)는 재질, 색상 및 광반사율 중 적어도 하나가 다르게 선택되는 것이 바람직하다.
본 예에서, 베이스(201)와 마스크(301)는 외력에 의해 가압되어 서로 접하게 된다. 예를 들어, 도 8a에 제시된 바와 같이, 클램프(401)를 사용하여 베이스(201)와 마스크(301)를 접촉시킬 수 있다. 이와 같이, 본 예에 의하면, 베이스(201)와 마스크(301)를 접촉시키 위한 방법이 간편하고, 클램프(401)를 풀어서 베이스(201)로부터 마스크(301)를 제거할 수 있으므로 편리한 장점이 있다. 베이스(201)와 마스크(301) 사이에 접착 물질을 개재시키는 실시예도 물론 가능하다. 예를 들어, 접착 물질은 도전성 패이스트, 절연성 패이스트, 폴리머 접착제 등 다양하게 선택가능하며, 특별히 제한되지는 않는다. 어느 온도 범위에서는 접착력을 상실하는 물질을 사용하면, 베이스(201)와 마스크(301)의 분리시에 상기 온도 범위에서 분리가 쉽게 될 수 있다.
마스크(301)에 형성된 복수의 개구(305)는 일 예로, 복수의 행과 열로 배열되어 있다. 개구(305)로 베이스(201)의 상면이 노출된다. 개구(305)의 개수 및 배열 방식은 필요에 따라 적절하게 변경할 수 있음은 물론이다. 개구(305)는 반도체 발광칩(101)의 형상을 따를 수도 있지만, 반도체 발광칩(101)과 다른 형상을 가질 수도 있다.
도 9는 반도체 발광칩(101)을 개구(305)로 노출된 베이스(201)에 놓는 과정의 일 예를 설명하기 위한 도면으로서, 소자 이송 장치(501)는 고정부(13; 예: 테이프) 위의 각 반도체 발광칩(101)을 픽업(pick-up)하여 마스크(301)의 개구(305)로 노출된 베이스(201) 위에 놓는다. 이 과정보다 먼저, 소자 배열 장치(예: 쏘터; sorter)를 사용하여, 복수의 반도체 발광칩(101)을 테이프(13) 위에 제공하는 과정이 선행될 수 있으며, 일 예로 도 3에 제시된 예를 참조할 수 있다. 도 9a에 제시된 바와 같이, 테이프(13)의 아래에서 핀 또는 봉이 반도체 발광칩(101)을 치면 테이프(13)로부터 반도체 발광칩(101)이 떨어지며, 그 순간 소자 이송 장치(501)가 반도체 발광칩(101)을 전기적 흡착 또는 진공 흡착할 수 있다. 도 9b에 제시된 바와 같이, 소자 이송 장치(501)는 베이스(201) 위로 이동하여 각 개구(305)에 반도체 발광칩(101)을 놓는다. 반도체 발광칩(101)은 2개의 전극(80,70)이 베이스(201)의 상면과 마주하도록 놓이며, 이에 따라 후술되는 봉지재(170)에 의해 2개의 전극(80,70)이 덮이지 않는다. 소자 이송 장치(501)의 일 예로, 다이본더와 유사하게, 패턴 또는 형상을 인식하며, 이송할 위치나 대상물의 각도를 보정할 수 있는 장치라면 그 명칭에 무관하게 사용 가능할 것이다.
도 10은 반도체 발광칩의 예들을 설명하기 위한 도면으로서, 본 예에서, 반도체 발광칩(101)으로는 플립 칩 소자로서, 성장 기판(10), 복수의 반도체층(30,40,50), 광반사층(R), 및 2개의 전극(80,70)을 포함한다. 3족 질화물 반도체 발광소자를 예로 들면, 성장 기판(10)으로 주로 사파이어, SiC, Si, GaN 등이 이용되며, 성장 기판(10)은 최종적으로 제거될 수도 있다. 복수의 반도체층(30,40,50)은 성장 기판(10) 위에 형성된 버퍼층(도시되지 않음), 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(30; 예: Si 도핑된 GaN), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(50; 예: Mg 도핑된 GaN) 및 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50) 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(40; 예: InGaN/(In)GaN 다중양자우물구조)을 포함한다. 복수의 반도체층(30,40,50) 각각은 다층으로 이루어질 수 있고, 버퍼층은 생략될 수 있다. 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50)은 그 위치가 바뀔 수 있으며, 3족 질화물 반도체 발광소자에 있어서 주로 GaN으로 이루어진다. 제1 전극(80)은 제1 반도체층(30)과 전기적으로 연통되어 전자를 공급한다. 제2 전극(70)은 제2 반도체층(50)과 전기적으로 연통되어 정공을 공급한다.
도 10a에 제시된 바와 같이, 제2 반도체층(50)과 전극(70,80) 사이에는 광반사층(R)이 개재되며, 광반사층(R)은 SiO2와 같은 절연층, DBR(Distributed Bragg Reflector) 또는 ODR(Omni-Directional Reflector)을 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다. 또는, 도 10b에 제시된 바와 같이, 제2 반도체층(50) 위에 금속 반사막(R)이 구비되고, 전극(70)이 금속 반사막(R) 위에 구비되며, 메사식각으로 노출된 제1 반도체층(50)과 다른 전극(80)이 연통될 수 있다. 전술된 소자 이송 장치(501)는 이와 같은 전극(70,80)의 형상 또는 패턴을 인식할 수 있다.
도 11은 소자 이송 장치가 마스크의 형상 또는 패턴을 인식하여 각도 및 위치를 보정하는 일 예를 설명하기 위한 도면으로서, 쏘터(5; 도 2 참조)에 의해 고속으로 배열하는 과정에서 테이프(13) 위에는 반도체 발광칩(101)이 빈 곳(14: 도 3 참조)가 있을 수 있으며, 약간 각도가 틀어지도록 배열된 반도체 발광칩(16; 도 3 참조)가 있을 수 있다. 소자 이송 장치(501)는 도 9a에 제시된 바와 같이, 빈 곳(14)을 인식하고 다음 위치의 반도체 발광칩(101)을 픽업할 수 있다. 소자 이송 장치(501)는 반도체 발광칩(101)을 픽업할 때, 반도체 발광칩(101)의 전극(80,70)의 패턴(예: 전극 분리선)을 인식하여, 각도를 보정할 수 있다. 또한, 소자 이송 장치(501)는 도 11에 제시된 바와 같이 마스크(301) 형상을 인식하여 위치나 각도를 보정하여 개구(305)로 노출된 베이스(201) 위에 반도체 발광칩(101)을 정확하게 놓는다. 이를 위해 소자 이송 장치(501)는 카메라나 광학센서 등을 이용할 수 있다. 예를 들어, 베이스(201)와 마스크(301)는 광반사율에 차이가 있도록 재질이나 색상이 선택되거나, 표면이 처리될 수도 있으며, 소자 이송 장치(501)는 마스크(301)와 베이스(201)의 명암의 차이, 광반사율 차이 또는, 반사광의 차이를 감지하거나 개구(305)의 형태를 인식할 수 있다. 반드시 개구(305)를 전체적으로 인식하지 않더라도 일 부분만을 인식할 수도 있으며, 소자 이송 장치(501)는 개구(305)로 인한 마스크(301) 면, 에지, 및 점 중 적어도 하나로부터 지시된 거리 또는 좌표에 해당하는 베이스(201) 상의 위치에 반도체 발광칩(101)을 놓을 수 있다. 이 외에도, 마스크(301)나 개구(305)의 패턴을 인식하고, 이를 기준으로 반도체 발광칩(101)을 놓을 좌표를 결정하는 다양한 방법이 설계될 수 있을 것이다. 본 예에서는 베이스(201)에 특별한 패턴이 없고, 마스크(301)나 개구(305)를 반도체 발광칩(101)의 좌표 결정의 기준으로 한다.
따라서, 단순히 평탄한 베이스(201) 위에 쏘터(5)를 사용하여 처음 배치된 반도체 발광칩(101)을 기준으로 미리 지시된 간격대로 소자를 배열하는 경우에 비하여 반도체 발광칩(101)의 정렬(예: 위치와 각도)이 더욱 정확하게 된다.
도 12는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법에서 마스크를 댐으로 하여 각 개구에 봉지재를 공급하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면으로서, 도 12a와 같이, 디스펜서(601)로 각 개구(305)마다 봉지재(170)를 공급할 수 있다. 이와 다르게, 도 12b와 같이, 봉지재(170)를 밀어서 평탄화하는 방법이 사용될 수 있다.
도 13은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법에서 봉지재가 개구에 공급되고 경화된 형태의 예들을 설명하기 위한 도면으로서, 디스펜서(601)로 봉지재(170)를 공급하는 속도, 양 등을 제어하여 도 13a와 같이 봉지재(170)의 상면이 약간 볼록하게 할 수 있다. 이와 같은 형태로 봉지재(170)가 형성되면, 반도체 발광칩(101)으로부터 나온 빛의 분포를 원하는 형태로 하는 데에 도움이 될 수 있다. 또한, 도 13b와 같이 평탄하게 하거나, 도 13c와 같이 마스크(301)보다 봉지재(170)가 높이가 낮게 형성하는 것도 필요에 따라 변경할 수 있다. 한편, 도 13d와 같이, 마스크(301) 외곽에 마스크(301)보다 높은 벽(303)을 구비하고 마스크(301)보다 봉지재(170)가 더 높게 형성되도록 하는 것도 가능하다.
이후, 도 13e에 제시된 바와 같이, 클램프(401; 도 8 참조)를 풀면, 마스크(301), 봉지재(170), 및 반도체 발광칩(101)이 일체로 베이스(201)로부터 분리된다. 여기서, 마스크(301), 봉지재(170), 및 반도체 발광칩(101)의 결합체를 그대로 소자로 사용하는 것도 물론 고려할 수 있다. 한편, 베이스(201)와 마스크(301)를 접착제나 다른 방법으로 접합하는 경우에는 마스크(301), 봉지재(170), 반도체 발광칩(101), 및 베이스(201)가 일체로서 반도체 소자로 사용될 수도 있다. 이와 다르게, 마스크(301)를 제거하여 개별 소자별로 분리하거나, 마스크(301)를 절단하여 개별 소자로 분리하거나, 마스크(301) 및 베이스(201)를 함께 절단하여 개별 소자로 분리할 수 있다.
본 예에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법에 의하면, 마스크(301)를 반도체 발광칩(101) 배열의 가이드 패턴으로 사용하여 더욱 정확한 위치와 각도로 반도체 발광칩(101)을 배열할 수 있다. 따라서, 후공정, 예를 들어, 개별 소자로의 분리 공정(예: 쏘잉 등)에서 반도체 발광칩(101)들의 정렬의 오차로 인해 불량이 발생하는 것이 감소한다.
또한, 테이프에 빈 곳을 채우거나 틀어진 반도체 발광칩(101)의 각도를 보정하는 추가 공정을 한 후에 마스크(301)를 반도체 발광칩(101)들이 배열된 테이프 위에 배치하고 봉지재를 공급하는 방식과 비교하면, 본 예에 따른 방법은 상기 추가 공정이 필요 없어서 효율적이다.
도 14는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, 본 예에서는 반도체 발광칩(101)을 베이스(201)에 놓기 전에 도 14a에 제시된 바와 같이, 반도체 발광칩(101)의 표면에 형광체가 컨포멀하게 코팅(예: 스프레이 코팅)된다. 형광체층(180)은 봉지재(170)에 비해 부피나 두께가 훨씬 작지만 반도체 발광칩(101)에 균일하게 코팅될 수 있고, 형광체의 양을 절감할 수 있다. 일 예로 형광체층(180)의 두께는 대략 30um 정도이고 봉지재(170)의 두께는 100um~200um 정도이다.
이후, 베이스(201) 위에 마스크(301)를 먼저 배치하고, 패턴을 인식하고, 위치 및 각도 보정이 가능한 소자 이송 장치(501)로 마스크(301)의 각 개구(305)에 형광체층이 형성된 반도체 발광칩(101)을 배치한다. 이후, 도 14b에 제시된 바와 같이, 개구(305)에 봉지재(170)를 공급하고 경화한다. 여기서 봉지재(170)는 형광체를 함유하지 않고 단순히 보호를 위한 봉지만을 하도록 투명 재질(예: 실리콘)으로 이루어질 수 있다. 이후, 도 14c에 제시된 바와 같이, 베이스(201)를 마스크(301), 봉지재(170), 및 반도체 발광칩(101)으로부터 분리한다. 분리는 베이스(201)가 딱딱한 판인 경우, 클램프(401)를 해제하여 이루어지거나, 베이스(201)가 필름 또는 테이프인 경우, 베이스(201)를 때어낼 수 있다.
도 15는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, 본 예에서는 도 15a에 제시된 것과 같은 복수의 도전부(231,233)를 가지는 플레이트를 베이스(201)로 사용한다. 베이스(201)는 복수의 도전부(231,233), 복수의 도전부(231,233) 사이에 절연부(235)를 포함한다. 각 도전부(231,233)는 상하로 노출되며, 평탄(flat)하다. 도전부(231,233)는 전기적 도통의 통로이며, 방열 통로가 될 수 있다. 이러한 베이스(201)는 복수의 도전판(예: Al/Cu/Al)을 절연접착제(예: 에폭시) 등과 같은 절연재료를 사용하여 접착하는 방식으로 반복 적층하여 적층체를 준비한다. 이와 같은 적층체를 절단하여(예: 와이어 커팅 방법), 도 15에 제시된 것과 같이, 플레이트 형상의 베이스(201)가 형성된다. 절단하는 방법에 따라 베이스(201)는 띠 모양으로 길게 형성되거나, 판처럼 넓게 형성될 수 있다. 도전부(231,235)의 폭, 절연부(235)의 폭은 상기 도전판 및 절연접착제의 두께를 변경하여 조절될 수 있다.
반도체 발광칩(101)을 베이스(201)에 놓기 전에 반도체 발광칩(101)의 표면에 형광체층(180)을 형성한다. 이후, 베이스(201) 위에 마스크(301)를 먼저 배치하고, 소자 이송 장치(501)는 인식된 개구(305)로 인한 마스크(301)의 에지로부터 지시된 거리에 해당하는 베이스(201) 상의 위치에 반도체 발광칩(101)을 놓는다. 이때, 반도체 발광칩(101)의 좌표 결정의 가이드로서 마스크(301)의 개구(305)를 인식하는 것으로 충분하지만, 도전부(231,235)가 마스크(301)와 함께 좌표 결정에 도움을 줄 수도 있다. 예를 들어, 소자 이송 장치(501)는 반도체 발광칩(101)의 전극(80,70)이 마스크(301)의 에지와 도전부(231,235)의 에지 사이에 오도록 위치 및 각도를 보정할 수 있고, 이에 의해 반도체 발광칩(101)의 전극(80,70)이 절연부(235)에 놓이는 것을 방지하고, 전극(80,70)이 각각 서로 다른 도전부(231,235)에 놓이는 데에 도움이 될 수도 있다.
개구(305), 도전부(231,233), 반도체 발광칩(101)의 전극을 인식하여 마스크(301)의 각 개구(305)에 반도체 발광칩(101)을 배치한다. 이후, 도 15b에 제시된 바와 같이, 개구(305)에 봉지재(170)를 공급하고 경화한다. 본 예에서 베이스(201)는 봉지재(170) 및 반도체 발광칩(101)과 분리되지 않고 사용될 수 있다. 복수의 반도체 발광칩(101) 및 봉지재(170)가 어레이를 이루도록 베이스(201)를 절단할 수 있다. 또는, 하나의 반도체 발광칩(101), 봉지재(170), 및 베이스(201)가 하나의 반도체 발광소자를 이루도록 베이스(201)를 절단할 수 있다.
도 16 및 도 17은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 검사 방법의 일 예를 나타내는 도면들로서, 반도체 발광소자의 검사 방법에 있어서, 도 16a에 제시된 바와 같이, 먼저 복수의 개구(305)가 형성된 마스크(301), 각 개구(305)에 위치하며 전극(80,70)을 구비하는 반도체 발광칩(101), 및 각 개구(305)에 형성되어 전극(80,70)이 노출되도록 반도체 발광칩(101)을 감싸는 봉지재(170)를 구비하는 결합체를 준비한다. 이후, 전극(80,70) 측의 반대 측에 반도체 발광칩(101)으로부터의 빛을 수광하는 광측정기(701)를 구비한다. 다음으로, 선택된 반도체 발광칩(101)의 전극(80,70)에 전류를 인가하여 반도체 발광칩(101)으로부터의 빛을 광측정기(701)에 의해 측정한다.
도 16b에 제시된 예에서는 베이스(201), 마스크(301), 봉지재(170), 및 반도체 발광칩(101)이 일체로 결합된 상태로, 반도체 발광칩(101)의 전극(80,70)과 도통된 베이스(201)의 도전부(231,233)에 전류를 인가하여 검사할 수 있다.
반도체 발광칩(101) 및 봉지재(170)의 결합체를 반도체 발광소자라고 할 때, 반도체 발광소자의 광측정이 정확하게 되기 위해서는 반도체 발광소자로부터 나오는 광을 가능한 한 많이 수광하고, 주변의 간섭이 없이 측정하는 것이 바람직하다. 따라서, 전극(80,70)의 반대 측으로 나오는 광뿐만 아니라 반도체 발광소자의 측면 방향으로 나오는 광도 광측정기(701)가 수광하는 것이 바람직하다.
본 예에서는 광을 측정할 때, 봉지재(170) 둘레의 마스크(301)가 반도체 발광칩(101)으로부터의 빛의 일부를 광측정기(701) 측으로 반사하며, 마스크(301)가 이웃한 봉지재(170)로 빛이 입사되는 것을 차단한다. 전극(80,70) 측으로 누설되는 광이 작지만 있을 수 있으므로, 도 16a에 제시된 바와 같이, 전극(80,70) 측에도 추가로 광측정기(705)를 구비하여 검사할 수 있다. 도 16b의 경우, 프로브(707)는 베이스(201)의 도전부(231,233)에 접촉하며, 베이스(201)로 인해 전극(80,70) 측으로 광이 누설되지 않으므로 추가의 광측정기(705)는 불필요하다. 따라서, 개별 반도체 발광소자를 광측정기(701) 내로 넣어 검사하지 않아도 누설되는 광이 현저히 감소되며 또한, 주변의 형광체에 의한 간섭 없이 측정할 수 있으며, 개별 반도체 발광소자를 광측정기(701) 내에 완전히 넣고 측정하는 것과 거의 마찬가지로 정확하게 광을 측정할 수 있다. 또한, 광측정기(701)를 이동하거나, 상기 마스크(301), 봉지재(170), 및 반도체 발광칩(101)으로된 결합체를 이동시키면서 검사할 수 있어서 검사를 신속히 할 수 있다.
마스크(301), 봉지재(170), 및 반도체 발광칩(101)으로된 결합체는 도 7 내지 도 15에서 설명된 마스크(301), 봉지재(170), 및 반도체 발광칩(101)으로된 결합체가 사용될 수 있다. 광측정기(701)로는 적분구(integrating sphere)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 적분구(701,705)는 내측에 중공부를 가진 구형의 장치로서, 중공부 내로 광을 받아들여 그 특성을 측정하는 장치이다. 적분구(701,705)에는 반도체 발광소자의 광이 들어오는 목부가 돌출되도록 형성되며, 목부를 포함하는 적분구의 내주면에는 광을 균일하게 반사시키는 물질이 코팅될 수 있다. 적분구의 타입이나 구체적인 구성은 필요에 따라 변경할 수 있다. 일 예로, 적분구(701,705)의 외주면 일 측에는 적분구의 중공부와 연결되어 중공부에 모인 광의 특성을 측정할 수 있는 광특성측정기가 장착될 수 있다. 광특성측정기는 반도체 발광소자에서 나오는 광의 휘도, 파장, 광도, 조도, 분광분포, 색온도, 색좌표 등을 측정할수 있으며, 이들 중에서 적어도 어느 한 개 이상을 측정하는 방식으로 반도체 발광소자의 광 특성을 측정한다. 광특성측정기로는 분광기(spectrometer) 또는 광검출기(photo detector)를 사용할 수 있다.
본 예와 다른 방법으로서, 신축성, 점착성을 가진 불루 테이프(blue tape) 또는, 화이트 테이프(white tape) 상면에 다이싱(dicing)된 웨이퍼(wafer)를 부착시키고, 진공 흡착 등의 방법으로 테이프를 확장시켜 웨이퍼를 분할함으로써 복수의 반도체 발광칩 단위로 테이프에 배치되어 검사를 수행하는 종래의 방법이 있다. 본 예에 따른 검사 방법에 의하면, 상기 종래의 방법과 다르게, 마스크(301), 봉지재(170), 및 반도체 발광칩(101)이 일체로 결합체를 형성하므로, 이러한 결합체를 잡거나 이송하면서, 또는 광측정기(701)를 이송하면서 검사할 수 있어서 간편하다.
한편, 도 17을 참조하면, 본 예에 따른 반도체 발광소자의 검사 방법에 의하면, 광측정 검사는 마스크(301)의 내측의 반도체 발광소자와 가장 자리의 반도체 발광소자를 검사할 때, 종래의 오류를 제거할 수 있다. 예를 들어, 마스크(301)가 없이 테이프에 복수의 반도체 발광소자를 부착하고 검사하거나, 봉지재(170)를 전체적으로 봉지하고 각 반도체 발광소자를 검사할 수 있다. 이때, 복수의 반도체 발광소자들의 배열 중에서 내측에서는 측정되는 반도체 발광소자의 둘레로 대체로 스케터링하는 구조가 균등하게 분포한다. 반면, 가장자리 반도체 발광소자는 주변에 반도체 발광소자가 있는 방향과 없는 방향에서 광의 스케터링이 차이가 나고 결국, 테이프의 내측과 가장자리에서 광이 서로 다르게 측정된다. 그러나 내측의 반도체 발광소자와 가장자리 반도체 발광소자를 적분구의 내에 개별로 넣어 검사하면 거의 비슷하게 광이 측정된다.
본 예에 따른 반도체 발광소자의 검사 방법에 의하면, 각 반도체 발광소자를 둘러싸는 마스크(301)가 리플렉터로 기능하므로, 내측과 가장자리에서 조건의 차이가 없어지고, 따라서 더 정확한 광측정이 가능하다. 마스크(301)가 리플렉터로 더 잘 기능하도록 금속으로 형성되거나, 광반사율이 좋은 물질을 코팅하는 것을 고려할 수 있다.
도 18은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, 본 예에서 반도체 발광소자의 제조 방법은 봉지재(170)를 공급하고 경화하고, 마스크(301), 봉지재(170), 및 반도체 발광칩(101)으로된 결합체를 베이스(201)와 분리한 이후, 각 반도체 발광소자를 마스크(301)로부터 분리하는 과정을 포함한다. 분리의 방법으로서 반도체 발광소자를 마스크(301)부터 빼내는 방법이 사용될 수 있다.
예를 들어, 마스크(301)로부터 빼내기 위해 쏘터나 또는, 이와 유사한 장치를 사용할 수 있다. 핀(802) 또는 봉으로 아래에서 반도체 발광소자를 때려서 마스크(301)로부터 반도체 발광소자(101,170,180)를 밀어내면, 위에서 진공 흡착, 또는, 전기적 고정 수단(801)을 사용하여 반도체 발광소자를 잡아서 이송할 수 있다. 도 16 및 도 17에서 설명된 것과 같은 검사 과정이 선행된 경우, 검사 결과를 바탕으로, 반도체 발광소자를 빼내어 동시에 쏘팅을 할 수 있다. 마스크(301)와 봉지재(170) 간의 접합력이 있기 때문에 너무 강한 힘으로 빼면 반도체 발광소자가 손상될 수 있으므로, 마스크(301)로부터 잘 빠지도록 마스크(301)와 봉지재(170) 간의 접합력을 콘트롤 할 수 있는 구성을 추가하는 것을 고려할 수 있다.
도 19 내지 도 21은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면들로서, 반도체 발광소자의 제조 방법에 있어서, 베이스(201) 위에 복수의 개구(305)가 형성된 마스크(301)와 각 개구(305)로 노출된 베이스(201) 위에 반도체 발광칩(101)을 놓는다. 여기서, 반도체 발광칩(101)이 손상 없이 마스크(301)로부터 빠지도록 표면에 접합력 조절막이 형성된 마스크(301)를 사용한다. 여기서, 접합력 조절막은 층(layer)로서 마스크(301) 표면에 형성되는 경우뿐만 아니라, 듬성듬성 형성되거나, 단순히 접합력 조절 물질이 파티클 형태로 마스크(301) 표면에 붙어 있는 형태도 포함한다. 이후, 반도체 발광칩(101)을 덮으며, 접합력 조절막과 접하도록 각 개구(305)에 봉지재(170)를 공급한다. 다음으로, 봉지재(170) 및 반도체 발광칩(101)이 결합된 상태로 마스크(301)로부터 빼낸다.
이하, 각 과정을 상세히 설명한다.
예를 들어, 접합력 조절막(910)은 마스크(301)의 표면에 형성된 이형코팅층(910; release coating layer)이다. 이형코팅층(910)은 도 19a와 같은 스프레이 방식, 또는 페인트 방식 등이 사용될 수 있다. 마스크(301)를 베이스(201)에 구비하기 전에 이형코팅될 수도 있다. 이와 다르게, 베이스(201)에 마스크(301)를 배치한 후에 이형코팅을 할 수도 있는데, 이 경우, 마스크(301)와 베이스(201)의 상면 모두에 이형코팅이 된다. 마스크(301)는 플라스틱 및 금속 모두 가능하고, 봉지재(170)는 수지나 실리콘 등이 사용될 수 있으므로, 이형코팅 물질은 금속 또는 플라스틱에 대해 수지 또는 실리콘의 접합시 이형성 또는 윤활성을 제공하고, 내열성을 가지고, 전기적 절연성을 가지는 재질이 바람직하다. 이러한 이형재료는 판매되는 다양한 제품 중에서 적합한 것을 선택할 수 있다. 일 예로, 스프레이 방식이 적용될 수 있으며, 이형물질은 에어로솔(aerosol) 형태일 수 있다.
본 예에서, 베이스(201) 위에 마스크(301) 및 반도체 발광칩(101)을 제공하는 방식은 마스크(301)와 반도체 발광칩(101)을 어떤 것을 먼저 베이스(201) 위에 구비해도 되지만, 도 20a에 제시된 바와 같이, 먼저 베이스(201) 위에 마스크(301)를 구비한 후, 마스크(301)의 개구(305)로 노출된 베이스(201)에 소자 이송 장치(501)를 사용하여 반도체 발광칩(101)을 놓는 것이, 도 7 내지 도 15에서 설명된 예들과 같은 장점을 가지게 되어 바람직하다. 반도체 발광칩(101) 표면에 형광층(180)이 코팅된 소자를 사용할 수 있다. 이후, 도 20b와 같이 디스펜서(601) 사용하거나, 봉지재(170)를 미는 방식으로, 각 개구(305)에 봉지재(170)를 형성하고 경화한 후, 도 20c와 같이 베이스(201)를 분리한다.
계속해서, 마스크(301)로부터 각 반도체 발광소자를 빼낸다. 이를 위해, 도 18에서 제시된 바와 같은 방법이 사용될 수 있다. 이와 다르게, 도 21에 제시된 바와 같이, 양각 판(1005)을 사용하여 빼낼 수 있다. 양각 판(1005)에는 각 개구(305)에 대응하는 돌기1007)가 구비되어 있다. 도 21a와 같이, 돌기(1007)로 복수의 반도체 발광소자를 한꺼번에 밀어서 빼내거나, 미리 양각 판(1005)의 반대 측에 테이프를 붙이고 빼낼 수도 있다. 돌기(1007)는 반도체 발광소자를 손상하지 않도록 적절한 면을 가지며, 이형코팅층(910)으로 인해 큰 힘을 주지 않고 적절한 힘으로 빼낼 수 있다. 한편, 반도체 발광소자를 빼내는 과정 전에 도 16 및 도 17에 제시된 바와 같이, 검사 과정이 수행될 수 있다. 이형코팅층(910)과 봉지재(170) 간의 접합력이 마스크(301)와 봉지재(170)간의 접합력보다는 감소하지만, 이형코팅층(910)과 봉지재(170)간의 접합력은 상기 검사 과정에서 접합을 유지하기에는 충분한 정도가 된다.
도 21b와 같이, 도 16에서 설명된 베이스(201)를 적용하는 경우, 마스크(301)와 베이스(201)를 클램프(401)로 접촉하게 하는 대신 접착 또는 본딩시킬 수 있다. 이때, 베이스(201)는 복수의 도전부(231,235)와 복수의 도전부 사이에 개재된 절연부(235)를 포함하며, 복수의 도전부(231,233)는 상하로 노출되며, 각 반도체 발광칩(101)의 2개의 전극(80,70)은 서로 다른 도전부(231,233)에 각각 접합된다. 이 경우, 마스크(301)로부터 반도체 발광소자를 빼내는 과정은 봉지재(170), 반도체 발광칩(101), 및 베이스(201)가 결합된 상태로 마스크(301)로부터 빼낼 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 봉지재(17)를 절단(sawing)하는 경우, 커터(31)에 의해 절단된 봉지재(17)의 절단면은 커터(31)에 의해 갈려짐에 따라 광추출효율이 저하되는 문제가 있다. 한편, 테이프(예: 도 3의 13) 위에 배열된 반도체 발광칩(101)의 배열이 조금 틀어지면, 커터(31)에 의해 절단시 다수의 반도체 발광소자에서 불량이 발생할 수 있다.
도 19 내지 도 21에서 제시된 예에서는 접합력 조절막 또는 이형코팅층(910)에 의해 마스크(301)로부터 봉지재(170)가 손상 없이 잘 빼내지므로, 봉지재(170) 표면은 쏘잉 공정에서 커터에 의해 갈려진 면이 아니며, 갈려져서 광추출효율이 저하되는 것이 방지된다. 또한, 반도체 발광칩(101) 정렬의 가이드로서 마스크(301)를 사용하여 정렬의 정확도가 향상되므로 정렬의 오류로 인한 불량이 감소한다.
도 22는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, 반도체 발광소자의 형상은 마스크(301)의 개구(305)의 형상에 따라 형성된다. 마스크(301)의 개구(305)가 평면도 상으로 사각형(도 22a 참조), 삼각형(도 22c 참조) 등의 다각형이나, 원형(도 22b 참조), 타원형 등으로 변경할 수 있고, 봉지재(170)의 평면도 상의 형상도 사각형, 삼각형 등의 다각형이나, 원형, 타원형 등으로 형성된다. 이러한 방식으로 형상을 변경하면, 반도체 발광소자로부터 나오는 빛의 방향과 양이 봉지재(170) 형상에 따라 변경될 수도 있다.
도 23은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, 반도체 발광소자의 형상은 마스크(301)의 개구(305)의 형상에 따라 형성된다. 마스크(301)의 개구(305)가 단면도 상으로 경사면을 가지는 형상 또는 사다리꼴 형상으로 하거나(도 23a 참조), 오목한, 또는 볼록한 곡면으로 할 수 있다(도 23b, 23c 참조). 이에 따라, 봉지재(170)의 단면의 형상도 사다리꼴 또는 볼록한 곡면, 또는 오목한 곡면을 가지게 된다. 이에 따라 봉지재(170)는 필요한 사양에 따라 렌즈 형태로 형성할 수 있고, 원하는 광분포를 얻는데 기여할 수 있다. 도 23a에서 사다리꼴의 긴변이 전극(80,70) 측이 되거나 그 반대 측이 되도록 할 수 있다. 도 23b의 경우, 전극(80,70) 측의 반대 측의 봉지재(170) 형상은 봉지재(170)를 디스펜싱하는 과정을 제어하여 볼록하거나 오목하게 형성할 수 있다. 도 23b, 및 도 23c에서 봉지재(170)은 탄성이 있어서, 이형코팅층(910)이 형성된 마스크(301)로부터 빼낼 수 있다.
도 24는 본 개시에 따른 반도체 발광소자 및 이의 제조 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, 먼저, 도 24a에 제시된 바와 같이, 이형코팅층(910)이 형성된 마스크(301)를 준비하고, 베이스(201)와 마스크(301) 사이에 반사 필름(251)이 개재되도록 정렬한다. 반사 필름(251)은 마스크(301)의 개구(305)에 대응하되 더 작은 면적의 개구(255)가 형성되어 있고, 광반사성을 가지는 필름이다. 이후, 소자 이송 장치(501)로 반도체 발광칩(101)을 반사 필름(251)의 개구(255)로 노출된 베이스(201)에 놓고, 봉지재(170)를 형성한다. 이때, 반사 필름(251)은 봉지재(170)에 접합된다(도 24b 참조). 다음으로, 도 24c에 제시된 바와 같이, 베이스(201)를 제거하고, 검사하고. 마스크(301)로부터 각 반도체 발광소자를 빼낸다. 반사 필름(251)은 전극(80,70) 측에서 전극(80,70)을 노출하되 봉지재(170)를 덮어 빛을 반사한다. 본 예와 다르게, 베이스(201)가 봉지재(170) 및 반도체 발광칩(101)과 일체로 결합된 타입을 제조하는 경우, 베이스(201) 표면에 반사층을 패터닝하는 것도 고려할 수 있다.
이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.
(1) 반도체 발광소자의 제조 방법에 있어서, 베이스 위에 복수의 개구가 형성된 마스크와 각 개구로 노출된 베이스 위에 반도체 발광칩(semiconductor light emitting chip)를 구비하는 단계;로서, 반도체 발광칩이 손상 없이 마스크로부터 빠지도록 표면에 접합력 조절막이 형성된 마스크와 각 개구로 노출된 베이스 위에 반도체 발광칩을 구비하는 단계; 반도체 발광칩을 덮으며, 접합력 조절막과 접하도록 각 개구에 봉지재를 공급하는 단계; 그리고 봉지재 및 반도체 발광칩이 결합된 상태로 마스크로부터 빼내는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법.
전술된 예들과 다르게, 베이스 위에 마스크를 형성(도금 등)하는 방법도 가능하다. 이 경우, 베이스가 하나의 틀이 아니라 섬 형태로 서로 떨어진 개구를 가지는 복수의 고리들로 이루어질 수 있다.
(2) 접합력 조절막은 마스크의 표면에 형성된 이형코팅층(release coating layer)인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법.
(3) 봉지재를 공급하는 단계 이후, 빼내는 단계 전에, 마스크, 봉지재, 및 반도체 발광칩이 결합된 상태로 베이스로부터 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법.
(4) 베이스는: 복수의 도전부; 그리고 복수의 도전부 사이에 개재된 절연부;를 포함하며, 복수의 도전부는 상하로 노출되며, 복수의 도전부 및 절연부는 플레이트 형상을 이루며, 반도체 발광칩은 2개의 전극을 가지는 플립 칩(flip chip)으로서, 2개의 전극이 각각 서로 다른 도전부에 접합되며, 빼내는 단계에서, 베이스, 봉지재, 및 반도체 발광칩이 결합된 상태로 마스크로부터 빼내는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법.
(5) 베이스 위에 마스크 및 반도체 발광칩을 제공하는 단계에서, 반도체 발광칩은 2개의 전극을 가지는 플립칩으로서, 반도체 발광칩은 2개의 전극이 베이스와 마주하도록 제공되어 봉지재에 의해 2개의 전극이 덮이지 않는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법.
(6) 베이스 위에 마스크 및 반도체 발광칩을 제공하는 단계 전에, 반도체 발광칩의 표면에 형광층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법.
(7) 마스크를 위에서 볼 때, 각 개구는 다각형, 원형, 및 타원형 중 하나의 형상을 가지며, 마스크의 단면으로 볼 때, 각 개구로 인한 마스크의 면은 베이스에 대해 수직면, 경사면, 및 곡면 중 하나의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법.
(8) 베이스 위에 마스크 및 반도체 발광칩을 구비하는 단계는: 베이스 위에 마스크를 구비하는 과정; 그리고 마스크의 형상을 인식하여 반도체 발광칩이 놓일 위치 및 각도를 보정하는 소자 이송장치를 사용하여, 각 개구로 노출된 베이스 위에 반도체 발광칩을 놓는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법.
(9) 베이스 위에 마스크 및 반도체 발광칩을 구비하는 단계 전에, 마스크의 표면에 접합력 조절막으로서 이형코팅층을 형성하는 단계; 포함하며, 베이스 위에 마스크를 구비하는 과정에서, 베이스와 마스크 사이에 접착제 없이, 가압 장치로 베이스와 마스크를 가압하여 접촉시키며, 마스크로부터 빼내는 단계는: 마스크, 봉지재, 및 반도체 발광칩이 결합된 상태로 베이스로부터 분리하는 과정; 그리고 마스크의 각 개구에 대응하는 양각 패턴이 형성된 판으로 봉지재 및 반도체 발광칩에 외력을 가하여 빼내는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법.
(10) 베이스 위에 마스크 및 반도체 발광칩을 구비하는 단계 전에, 마스크의 표면에 접합력 조절막으로서 이형코팅층을 형성하는 단계; 포함하며, 마스크로부터 빼내는 단계는: 핀으로 반도체 발광소자에 외력을 가해 마스크와 분리하는 과정; 그리고 분리된 순가 반도체 발광소자를 픽업하여 쏘팅하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법.
본 개시에 따른 하나의 반도체 발광소자에 의하면, 이형코팅층이 형성된 마스크로부터 봉지재가 잘 빼내어지므로 봉지재 표면이 갈려서 광출출효율이 저하되는 것이 방지된다.
또한, 마스크를 반도체 발광칩의 정렬을 위한 소자 이송 장치의 가이드 패턴으로 사용하고 봉지재의 댐으로 사용함으로써, 반도체 발광칩의 정렬의 정확도가 향상된다.
또한, 이로 인해 개별 소자로의 분리 공정(예: 쏘잉 등)에서 반도체 발광칩들의 정렬의 오차로 인해 불량이 발생하는 것이 감소한다.
또한, 테이프에 빈 곳을 채우거나 틀어진 반도체 발광칩의 각도를 보정하는 추가 공정을 한 후에 마스크를 반도체 발광칩들이 배열된 테이프 위에 배치하고 봉지재를 공급하는 방식과 비교하면, 본 예에 따른 방법은 상기 추가 공정이 필요 없어서 효율적이다.
또한, 마스크가 광측정기 측으로 빛을 반사하므로 더 정확하고, 신속하게 반도체 발광소자를 검사할 수 있다.
이러한 반도체 발광소자의 제조 방법에 의해 제조된 반도체 발광소자는, 전극이 옆으로 돌출되지 않아서 반도체 발광소자는 거의 봉지재의 윤곽을 따른 사이즈를 가져서, 거의 반도체 발광칩 수준의 사이즈를 가지는 반도체 발광소자 및/또는 반도체 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
70,80: 전극
101: 반도체 발광칩
201: 베이스
301: 마스크 305: 개구 170: 봉지재
180: 형광층 701: 광측정기 910: 이형코팅층
301: 마스크 305: 개구 170: 봉지재
180: 형광층 701: 광측정기 910: 이형코팅층
Claims (10)
- 반도체 발광소자의 제조 방법에 있어서,
베이스 위에 복수의 개구가 형성된 마스크와 각 개구로 노출된 베이스 위에 반도체 발광칩(semiconductor light emitting chip)을 구비하는 단계;로서, 반도체 발광칩이 손상 없이 마스크로부터 빠지도록 표면에 접합력 조절막이 형성된 마스크와 각 개구로 노출된 베이스 위에 반도체 발광칩을 구비하는 단계;
반도체 발광칩을 덮으며, 접합력 조절막과 접하도록 각 개구에 봉지재를 공급하는 단계; 그리고
봉지재 및 반도체 발광칩이 결합된 상태로 마스크로부터 빼내는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
접합력 조절막은 마스크의 표면에 형성된 이형코팅층(release coating layer)인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
봉지재를 공급하는 단계 이후, 빼내는 단계 전에,
마스크, 봉지재, 및 반도체 발광칩이 결합된 상태로 베이스로부터 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
베이스는: 복수의 도전부; 그리고 복수의 도전부 사이에 개재된 절연부;를 포함하며, 복수의 도전부는 상하로 노출되며, 복수의 도전부 및 절연부는 플레이트 형상을 이루며,
반도체 발광칩은 2개의 전극을 가지는 플립 칩(flip chip)으로서, 2개의 전극이 각각 서로 다른 도전부에 접합되며,
빼내는 단계에서,
베이스, 봉지재, 및 반도체 발광칩이 결합된 상태로 마스크로부터 빼내는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
베이스 위에 마스크 및 반도체 발광칩을 제공하는 단계에서,
반도체 발광칩은 2개의 전극을 가지는 플립칩으로서, 반도체 발광칩은 2개의 전극이 베이스와 마주하도록 제공되어 봉지재에 의해 2개의 전극이 덮이지 않는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
베이스 위에 마스크 및 반도체 발광칩을 제공하는 단계 전에,
반도체 발광칩의 표면에 형광층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
마스크를 위에서 볼 때, 각 개구는 다각형, 원형, 및 타원형 중 하나의 형상을 가지며,
마스크의 단면으로 볼 때, 각 개구로 인한 마스크의 면은 베이스에 대해 수직면, 경사면, 및 곡면 중 하나의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
베이스 위에 마스크 및 반도체 발광칩을 구비하는 단계는:
베이스 위에 마스크를 구비하는 과정; 그리고
마스크의 형상을 인식하여 반도체 발광칩이 놓일 위치 및 각도를 보정하는 소자 이송장치를 사용하여, 각 개구로 노출된 베이스 위에 반도체 발광칩을 놓는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법. - 청구항 8에 있어서,
베이스 위에 마스크 및 반도체 발광칩을 구비하는 단계 전에,
마스크의 표면에 접합력 조절막으로서 이형코팅층을 형성하는 단계; 포함하며,
베이스 위에 마스크를 구비하는 과정에서, 베이스와 마스크 사이에 접착제 없이, 가압 장치로 베이스와 마스크를 가압하여 접촉시키며,
마스크로부터 빼내는 단계는:
마스크, 봉지재, 및 반도체 발광칩이 결합된 상태로 베이스로부터 분리하는 과정; 그리고
마스크의 각 개구에 대응하는 양각 패턴이 형성된 판으로 봉지재 및 반도체 발광칩에 외력을 가하여 빼내는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법. - 청구항 8에 있어서,
베이스 위에 마스크 및 반도체 발광칩을 구비하는 단계 전에,
마스크의 표면에 접합력 조절막으로서 이형코팅층을 형성하는 단계; 포함하며,
마스크로부터 빼내는 단계는:
핀으로 반도체 발광소자에 외력을 가해 마스크와 분리하는 과정; 그리고
분리된 순가 반도체 발광소자를 픽업하여 쏘팅하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법.
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2014
- 2014-09-12 KR KR1020140121191A patent/KR20160031634A/ko not_active Application Discontinuation
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