KR20170124283A - 반도체 소자 패키지 - Google Patents
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Abstract
실시 예는 반도체 소자 패키지에 관한 것으로, 실시 예의 반도체 소자 패키지는 하부면에 제 1, 제 2 전극 패드가 노출되는 반도체 소자; 및 상기 반도체 소자의 네 측면 및 상부면을 커버하는 파장 변환 부재를 포함하며, 상기 파장 변환 부재는 상기 파장 변환 부재의 상부면의 중심을 기준으로 비대칭적인 위치에서 높이가 서로 다른 제 1 영역과 제 2 영역을 포함하며, 상기 제 1 영역이 상기 제 1, 제 2 전극 패드를 구별하는 인식 마크이다.
Description
실시 예는 반도체 소자 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 극성 확인이 용이한 반도체 소자 패키지에 관한 것이다.
GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 반도체 소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점을 가져서 발광 소자, 수광 소자 및 각종 다이오드 등으로 다양하게 사용될 수 있다.
특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode)와 같은 발광 소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비 전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성의 장점을 가진다.
뿐만 아니라, 광검출기나 태양 전지와 같은 수광 소자도 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용하여 제작하는 경우 소자 재료의 개발로 다양한 파장 영역의 빛을 흡수하여 광 전류를 생성함으로써 감마선부터 라디오 파장 영역까지 다양한 파장 영역의 빛을 이용할 수 있다. 또한 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성 및 소자 재료의 용이한 조절의 장점을 가져 전력 제어 또는 초고주파 회로나 통신용 모듈에도 용이하게 이용할 수 있다.
따라서, 반도체 소자는 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등 및 Gas나 화재를 감지하는 센서 등에까지 응용이 확대되고 있다. 또한, 반도체 소자는 고주파 응용 회로나 기타 전력 제어 장치, 통신용 모듈에까지 응용이 확대될 수 있다.
최근, 발광 다이오드의 휘도 문제가 크게 개선되어, 발광 다이오드는 액정 표시 장치의 백라이트 유닛(Backlight Unit), 전광판, 표시기, 가전 제품 등과 같은 각종 기기에 적용되고 있다.
발광 다이오드는 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층으로 구성된 발광 구조물의 일 측에 제 1 전극과 제 2 전극이 배치된 구조일 수 있다. 그리고, 와이어(wire)를 발광 다이오드의 제 1, 제 2 전극에 전기적으로 연결하여, 발광 다이오드를 인쇄 회로 기판(printed circuit board; PCB)과 같은 회로 기판 상에 실장할 수 있다.
최근 와이어 없이 발광 다이오드의 제 1, 제 2 전극을 바로 회로 기판에 실장하는 칩 스케일 패키지(chip Scale Package; CSP) 구조의 발광 소자 패키지가 제안되었다. 그러나, 칩 스케일 패키지의 발광 소자 패키지는 파장 변환 부재가 발광 다이오드를 완전히 감싸며, 일반적으로 상부면이 정사각형 또는 직사각형이므로, 발광 소자 패키지의 제 1, 제 2 전극을 구별하기 어렵다.
실시 예는 극성 확인이 용이한 반도체 소자 패키지를 제공하는 데 있다.
실시 예의 반도체 소자 패키지는 하부면에 제 1, 제 2 전극 패드가 노출되는 반도체 소자; 및 상기 반도체 소자의 네 측면 및 상부면을 커버하는 파장 변환 부재를 포함하며, 상기 파장 변환 부재는 상기 파장 변환 부재의 상부면의 중심을 기준으로 비대칭적인 위치에서 높이가 서로 다른 제 1 영역과 제 2 영역을 포함하며, 상기 제 1 영역이 상기 제 1, 제 2 전극 패드를 구별하는 인식 마크이다.
다른 실시 예의 반도체 소자 패키지는 하부면에 제 1, 제 2 전극 패드가 노출되는 반도체 소자; 상기 반도체 소자의 네 측면 및 상부면을 커버하며 상부면이 평탄한 파장 변환 부재; 및 상기 파장 변환 부재의 상부면에서 형성되며, 상기 파장 변환 부재의 상부면의 중심을 기준으로 비대칭적인 위치에 형성된 인식 마크를 포함한다.
다른 실시 예의 반도체 소자 패키지는 하부면에 제 1, 제 2 전극 패드가 노출되는 반도체 소자; 및 상기 반도체 소자의 네 측면 및 상부면을 커버하는 파장 변환 부재를 포함하며, 상기 파장 변환 부재의 상부면은 상기 파장 변환 부재의 상부면의 중심을 기준으로 비대칭적인 오각형 이상의 다각형 형상으로 이루어져, 상기 파장 변환 부재의 상부면의 비대칭적인 영역이 상기 제 1, 제 2 전극 패드를 구별하는 인식 마크이다.
다른 실시 예의 반도체 소자 패키지는 하부면에 제 1, 제 2 전극 패드가 노출되는 반도체 소자; 및 상기 반도체 소자의 네 측면 및 상부면을 커버하는 파장 변환 부재를 포함하며, 상기 파장 변환 부재의 상부면의 가장자리가 적어도 한 영역에서 곡률을 가져, 상기 파장 변환 부재의 곡률을 갖는 영역이 상기 제 1, 제 2 전극 패드를 구별하는 인식 마크이다.
실시 예에 따른 반도체 소자 패키지는 반도체 소자의 네 측면 및 상부면을 감싸는 파장 변환 부재를 선택적으로 제거하거나, 파장 변환 부재 상부면에 인식 마크를 형성하여 반도체 소자 패키지의 하부면에서 노출된 제 1, 제 2 전극 패드의 극성을 용이하게 확인할 수 있다.
도 1a는 본 발명 제 1 실시 예의 반도체 소자 패키지의 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 저면도이다.
도 1c는 도 1a의 평면도이다.
도 1d는 도 1a의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다.
도 1e는 도 1b의 반도체 소자의 단면도이다.
도 1f는 본 발명 제 1 실시 예의 반도체 소자 패키지의 사진이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명 제 2 실시 예의 반도체 소자 패키지의 사시도이다.
도 3a는 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다.
도 3b는 도 2b의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다.
도 4a는 본 발명 제 3 실시 예의 반도체 소자 패키지의 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명 제 4 실시 예의 반도체 소자 패키지의 사시도이다.
도 5c는 도 5a의 평면도이다.
도 5d는 본 발명 제 4 실시 예의 반도체 소자 패키지의 사진이다.
도 6은 본 발명 제 5 실시 예의 반도체 소자 패키지의 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 저면도이다.
도 1c는 도 1a의 평면도이다.
도 1d는 도 1a의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다.
도 1e는 도 1b의 반도체 소자의 단면도이다.
도 1f는 본 발명 제 1 실시 예의 반도체 소자 패키지의 사진이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명 제 2 실시 예의 반도체 소자 패키지의 사시도이다.
도 3a는 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다.
도 3b는 도 2b의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다.
도 4a는 본 발명 제 3 실시 예의 반도체 소자 패키지의 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명 제 4 실시 예의 반도체 소자 패키지의 사시도이다.
도 5c는 도 5a의 평면도이다.
도 5d는 본 발명 제 4 실시 예의 반도체 소자 패키지의 사진이다.
도 6은 본 발명 제 5 실시 예의 반도체 소자 패키지의 사시도이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
반도체 소자는 발광 소자, 수광 소자 등 각종 전자 소자를 포함할 수 있으며, 발광 소자와 수광 소자는 모두 제 1 도전형 반도체층과 활성층 및 제 2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.
본 실시 예에 따른 반도체 소자는 발광 소자일 수 있다.
발광 소자는 전자와 정공이 재결합함으로써 빛을 방출하게 되고, 이 빛의 파장은 물질 고유의 에너지 밴드갭에 의해서 결정된다. 따라서, 방출되는 빛은 상기 물질의 조성에 따라 다를 수 있다. 상기와 같은 발광 소자는 제 1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제 1 전극 제 2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속되는 제 2 전극을 이용하여 인쇄 회로 기판(printed circuit board; PCB)과 같은 회로 기판에 실장될 수 있다.
최근 와이어 없이 발광 소자의 제 1, 제 2 전극을 바로 회로 기판에 실장하는 칩 스케일 패키지(chip Scale Package; CSP) 구조의 발광 소자 패키지가 제안되었으나, 칩 스케일 패키지 구조의 발광 소자 패키지는 파장 변환 부재가 발광 소자를 완전히 감싸며, 일반적으로 상부면이 정사각형 또는 직사각형이므로, 발광 소자의 제 1, 제 2 전극을 구별하기 어렵다. 이 경우, 발광 소자 패키지를 회로 기판에 실장한 후, 발광 소자의 제 1, 제 2 전극을 구별할 수 있는 방법이 없다.
따라서, 본 발명 실시 예의 반도체 소자 패키지는 파장 변환 부재에 인식 마크를 형성하여, 발광 소자의 제 1, 제 2 전극을 용이하게 구별할 수 있다.
이하에서는 실시 예의 반도체 소자 패키지를 발광 소자 패키지로 설명한다.
도 1a는 본 발명 제 1 실시 예의 반도체 소자 패키지의 사시도이다. 도 1b는 도 1a의 저면도이며, 도 1c는 도 1a의 평면도이다. 그리고, 도 1d는 도 1a의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다.
도 1a 내지 도 1d와 같이, 본 발명 제 1 실시 예의 반도체 소자 패키지(100)는 반도체 소자(10), 반도체 소자(10)의 측면 및 상부면을 감싸는 파장 변환 부재(20) 및 파장 변환 부재(20)의 상부면에 형성되어 반도체 소자(10)의 하부면에서 노출된 제 1, 제 2 전극 패드(15a, 15b)를 구별하는 인식 마크(30)를 포함하며, 인식 마크(30)는 파장 변환 부재(20)의 상부면의 일부를 제거하여 형성된 홈(groove) 형태로 파장 변환 부재(20)의 상부면에 적어도 하나가 형성될 수 있다.
파장 변환 부재(20)는 파장 변환 부재(20)의 상부면의 중심을 기준으로 비대칭적인 위치에서 높이가 서로 다른 제 1 영역과 제 2 영역을 포함할 수 있으며, 실시 예와 같이 파장 변환 부재(20)의 상부면에서 파장 변환 부재(20)의 하부면 방향으로 오목하게 형성되어 상대적으로 높이가 낮은 제 1 영역이 제 1, 제 2 전극 패드를 구별하는 인식 마크(30)일 수 있다. 실시 예에서는 인식 마크(30)가 원형인 것을 도시하였으나, 인식 마크(30)의 형상은 이에 한정하지 않고 타원, 다각형 등에서 선택될 수 있다.
상기와 같은 본 발명 실시 예의 반도체 소자 패키지(100)는 칩 스케일 패키지(Chip Scale Package; CSP)일 수 있다. 칩 스케일 패키지는 반도체 소자 패키지(100)의 하부면에서 노출된 제 1, 제 2 전극 패드(15a, 15b)가 인쇄 회로 기판(printed circuit board; PCB)과 같은 회로 기판의 배선과 전기적으로 접속될 수 있다.
반도체 소자(10)는 예를 들어, 자외선 파장대의 광 또는 청색 파장대의 광을 방출하는 발광 소자일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 반도체 소자(10)가 발광 소자인 경우, 발광 소자는 하부면에 제 1, 제 2 전극(미도시) 및 제 1, 제 2 전극 패드(15a, 15b)가 배치된 플립 칩일 수 있으며, 발광 소자의 구조에 대해서는 후술한다.
파장 변환 부재(20)는 반도체 소자(10)의 네 측면 및 반도체 소자(10)의 상부면을 감싸도록 형성될 수 있다. 파장 변환 부재(20)은 파장 변환 입자가 분산된 고분자 수지로 형성될 수 있다. 이 때, 고분자 수지는 광 투과성 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지, 요소 수지, 및 아크릴 수지 중 선택된 하나 이상일 수 있다. 일 예로, 고분자 수지는 실리콘 수지일 수 있다.
파장 변환 입자는 반도체 소자(10)에서 방출된 광을 흡수하여 백색광으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 파장 변환 입자는 형광체, QD(Quantum Dot) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 이하에서는 파장 변환 입자를 형광체로 설명한다.
형광체는 YAG계, TAG계, Silicate계, Sulfide계 또는 Nitride계 중 어느 하나의 형광 물질이 포함될 수 있으나, 실시 예는 형광체의 종류에 제한되지 않는다. YAG 및 TAG계 형광 물질은 (Y, Tb, Lu, Sc, La, Gd, Sm)3(Al, Ga, In, Si, Fe)5(O, S)12:Ce 중에서 선택될 수 있으며, Silicate계 형광 물질은 (Sr, Ba, Ca, Mg)2SiO4:(Eu, F, Cl) 중에서 선택 사용 가능하다. 또한, Sulfide계 형광 물질은 (Ca,Sr)S:Eu, (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu 중 선택 가능하며, Nitride계 형광체는 (Sr, Ca, Si, Al, O)N:Eu (예, CaAlSiN4:Eu β-SiAlON:Eu) 또는 Ca-α SiAlON:Eu계인 (Cax,My)(Si,Al)12(O,N)16일 수 있다. 이 때, M은 Eu, Tb, Yb 또는 Er 중 적어도 하나의 물질이며 0.05<(x+y)<0.3, 0.02<x<0.27 and 0.03<y<0.3을 만족하는 형광체 성분 중에서 선택될 수 있다. 적색 형광체는 N(예, CaAlSiN3:Eu)을 포함하는 질화물(Nitride)계 형광체거나 KSF(K2SiF6) 형광체일 수 있다.
그런데, 상술한 바와 같이 칩 스케일 패키지는 파장 변환 부재(20)가 반도체 소자(10)를 완전히 감싸므로, 도 1b와 같이, 반도체 소자 패키지(100)의 하부면에서 노출된 제 1, 제 2 전극 패드(15a, 15b)의 극성을 구별하기 어렵다. 따라서, 반도체 소자 패키지(100)를 회로 기판 등에 실장할 때, 반도체 소자 패키지(100)의 실장 방향을 정확하게 판단하기 어려워 회로 기판과 반도체 소자 패키지(100)의 연결 불량이 발생할 수 있다. 또한, 회로 기판에 반도체 소자 패키지(100)를 실장한 후에도 반도체 소자 패키지(100)의 극성 확인이 어렵다.
이를 방지하기 위해, 본 발명 실시 예는 도 1c와 같이, 파장 변환 부재(20) 상부면에 형성된 인식 마크(30)를 이용하여 제 1, 제 2 전극 패드(15a, 15b)의 극성을 구별할 수 있다. 예를 들어, 제 1, 제 2 전극 패드(15a, 15b) 중 인식 마크(30)와 인접한 전극 패드의 극성이 (+)인 경우, 실시 예에서는 제 1 전극 패드(15a)가 (+)일 수 있다.
이를 위해, 인식 마크(30)는 반도체 소자 패키지(100)의 중심을 기준으로 비대칭적으로 배치될 수 있다. 이 때, 반도체 소자 패키지(100)의 중심은 파장 변환 부재(20)의 상부면의 중심(C)과 일치할 수 있다. 도시된 바와 같이 인식 마크(30)를 파장 변환 부재(20)의 상부면의 중심(C)을 기준으로 우측 하부에 형성할 수 있으며, 인식 마크(30)의 형성 위치는 이에 한정하지 않는다. 예를 들어, 실시 예와 같이 인식 마크(30)는 반도체 소자(10)와 수직 방향으로 중첩되지 않는 영역에 형성될 수 있다.
인식 마크(30)는 레이저 또는 펀칭 방법을 통해 형성될 수 있는 것으로, 인식 마크(30)의 형성 방법은 이에 한정하지 않는다. 예를 들어, 인식 마크(30)를 레이저를 이용하여 형성하는 경우, 파장 변환 부재(20)의 상부면에 레이저를 조사하여 파장 변환 부재(20)의 상부면에서 하부면 방향으로 오목한 형태의 인식 마크(30)를 형성할 수 있다. 이 경우, 레이저가 조사된 영역, 즉, 인식 마크(30)는 파장 변환 부재(20)의 상부면에서 파장 변환 부재(20)보다 상대적으로 어둡게 표시될 수 있다. 따라서, 인식 마크(30)의 면적이 넓을수록 반도체 소자 패키지(100)의 품질이 저하될 수 있으므로, 인식 마크(30)는 파장 변환 부재(20)의 상부면의 면적의 5%이내인 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다.
특히, 인식 마크(30)와 파장 변환 부재(20)의 상부면의 높이 차(d2)가 너무 큰 경우, 인식 마크(40)가 형성된 영역과 파장 변환 부재(20)의 상부면의 나머지 영역에서의 광 방출 정도가 상이해져 반도체 소자 패키지(100)의 반도체 특성이 저하될 수 있다. 따라서, 인식 마크(40)와 파장 변환 부재(20)의 상부면의 높이 차(d2)는 파장 변환 부재(20)의 두께(d1)의 1/10 이내일 수 있다. 한편, 인식 마크(30)가 실시 예와 같이 반도체 소자(10)와 중첩되지 않는 영역에 형성된 경우, 인식 마크(30)와 파장 변환 부재(20)의 상부면의 높이 차(d2)는 이에 한정하지 않고 용이하게 변경 가능하다.
도 1e는 도 1b의 반도체 소자의 단면도로, 발광 소자의 단면도를 도시하였다.
도 1e와 같이, 실시 예의 반도체 소자(10)는 기판(11)의 하부에 배치되는 발광 구조물(12), 발광 구조물(12)의 일 측에 배치되는 제 1, 제 2 전극 패드(15a, 15b)를 포함하는 발광 소자일 수 있다. 실시 예에서는 제 1, 제 2 전극 패드(15a, 15b)가 발광 구조물(12)의 하부에 배치되는 것을 도시하였다.
기판(11)은 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함한다. 기판(11)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이나 캐리어 웨이퍼일 수 있다. 기판(11)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP 및 Ge 중 선택된 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 필요에 따라 기판(11)은 제거될 수 있다.
발광 구조물(12)은 제 1 반도체층(12a), 활성층(12b), 및 제 2 반도체층(12c)을 포함한다. 일반적으로 상기와 같은 발광 구조물(12)은 기판(11)과 함께 절단하여 복수 개로 분리될 수 있다.
제 1 반도체층(12a)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제 1 반도체층(12a)에 제 1 도펀트가 도핑될 수 있다. 제 1 반도체층(12a)은 Inx1Aly1Ga1-x1-y1N(0≤x1≤1, 0≤y1=1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있다. 그리고, 제 1 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트일 수 있다. 제 1 도펀트가 n형 도펀트인 경우, 제 1 도펀트가 도핑된 제 1 반도체층(12a)은 n형 반도체층일 수 있다.
활성층(12b)은 제 1 반도체층(12a)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 제 2 반도체층(12c)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 활성층(12b)은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.
활성층(12b)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(Multi Quantum Well; MQW) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으며, 활성층(12b)의 구조는 이에 한정하지 않는다.
제 2 반도체층(12c)은 활성층(12b) 상에 형성되며, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제 2 반도체층(12c)에 제2도펀트가 도핑될 수 있다. 제 2 반도체층(12c)은 Inx5Aly2Ga1 -x5- y2N (0≤x5≤1, 0≤y2≤1, 0≤x5+y2≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 선택된 물질로 형성될 수 있다. 제 2 도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우, 제 2 도펀트가 도핑된 제 2 반도체층(12c)은 p형 반도체층일 수 있다.
활성층(12b)과 제 2 반도체층(12c) 사이에는 전자 차단층(미도시)이 배치될 수 있다. 전자 차단층은 제 1 반도체층(12a)에서 공급된 전자가 제 2 반도체층(12c)으로 빠져나가는 흐름을 차단하여, 활성층(12b) 내에서 전자와 정공이 재결합할 확률을 높일 수 있다. 전자 차단층의 에너지 밴드갭은 활성층(12b) 및/또는 제 2 반도체층(12c)의 에너지 밴드갭보다 클 수 있다. 전자 차단층은 Inx1Aly1Ga1 -x1-y1N(0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 AlGaN, InGaN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
발광 구조물(12)은 제 2 반도체층(12c)에서 제 1 반도체층(12a) 방향으로 형성된 관통홀(H)을 포함한다. 관통홀(H)은 바닥면에서 제 1 반도체층(12a)을 노출시키며, 측면에서 제 1, 제 2 반도체층(12a, 12c)과 활성층(12b)을 노출시킬 수 있다. 관통홀(H)에 의해 노출된 제 1 반도체층(12a)과 전기적으로 접속되도록 제 1 전극(13a)이 배치될 수 있다. 그리고, 제 2 반도체층(12c)과 전기적으로 접속되는 제 2 전극(13b)이 배치될 수 있다.
제 1, 제 2 전극(13a, 13b)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이러한 재료로 한정하지는 않는다. 또한, 제 1, 제 2 전극(13a, 13b)은 In, Co, Si, Ge, Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, Rh, Ir, W, Ti, Ag, Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, 및 WTi 중에서 선택된 금속층을 더 포함할 수 있다.
절연층(14)은 관통홀(H)의 측면에서 노출된 제 1, 제 2 반도체층(12a, 12c)과 활성층(12b)을 감싸도록 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이 절연층(14)은 발광 구조물(12)의 측면을 더 감싸는 구조일 수 있으며, 절연층(14)의 형성 위치는 이에 한정하지 않는다.
제 1, 제 2 전극(13a, 13b)은 각각 제 1, 제 2 전극 패드(15a, 15b)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 도 1a와 같이 제 1, 제 2 전극 패드(15a, 15b)는 반도체 소자 패키지(100)의 하부면에서 노출될 수 있다.
도 1f는 본 발명 제 1 실시 예의 반도체 소자 패키지의 사진으로, 칩 스케일 패키지 구조의 발광 소자 패키지의 사진이다.
도 1f와 같이, 본 발명 제 1 실시 예의 반도체 소자 패키지의 상부면에서 파장 변환 부재(20)와 시각적으로 구별되는 인식 마크(30)를 확인할 수 있다. 예를 들어, 파장 변환 부재(20)의 상부면이 옐로우 계열인 경우, 인식 마크(30)는 파장 변환 부재(20)의 상부면보다 상대적으로 어두운 블랙으로 표시될 수 있다.
파장 변환 부재(20)의 상부면에 크기가 50㎛ × 50㎛인 UV 레이저를 조사하여 파장 변환 부재(20)의 상부면에 인식 마크(30)를 형성하였다. 제 1 실시 예의 인식 마크(30)를 형성하는 레이저의 종류는 이에 한정하지 않는다.
이하, 본 발명 반도체 소자 패키지의 다른 실시 예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명 제 2 실시 예의 반도체 소자 패키지의 사시도이다. 그리고, 도 3a는 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이며, 도 3b는 도 2b의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c와 같이, 인식 마크(40)는 파장 변환 부재(20)의 상부면의 모서리에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 인식 마크(40)는 도 2a와 같이, 상부면의 네 모서리 중 두 개의 모서리를 포함하거나, 도 2b와 같이, 파장 변환 부재(20)의 상부면의 네 모서리 중 세 개의 모서리를 포함할 수 있다. 또한, 도 2c와 같이, 파장 변환 부재(20)의 상부면의 네 모서리 중 네 개의 모서리를 포함할 수 있다. 또한, 도시하지는 않았으나, 인식 마크(40)는 파장 변환 부재(20)의 상부면의 네 모서리 중 한 개의 모서리만을 포함할 수 있다.
이 때, 도 3a 및 도 3b와 같이, 인식 마크(40)와 파장 변환 부재(20)의 상부면의 높이 차(d2)가 너무 큰 경우, 인식 마크(40)가 형성된 영역과 파장 변환 부재(20)의 상부면의 나머지 영역에서의 광 방출 정도가 상이해져 반도체 소자 패키지(100)의 발광 특성이 저하될 수 있다. 따라서, 인식 마크(40)와 파장 변환 부재(20)의 상부면의 높이 차(d2)는 파장 변환 부재(20)의 두께(d1)의 1/10 이내일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
특히, 상기와 같은 제 2 실시 예의 반도체 소자 패키지의 인식 마크(40)는 파장 변환 부재(20)의 상부면의 단차에 의해 파장 변환 부재(20)에서 구별되는 것으로, 제 1 실시 예의 인식 마크(30)와 같이 면적의 제약이 없다. 따라서, 인식 마크(40)의 형성 위치를 용이하게 변경 가능하다.
인식 마크(40)가 파장 변환 부재(20)의 모서리를 포함하는 경우, 도 2a와 같이 인식 마크(40)를 파장 변환 부재(20)의 상부면의 내부에 형성하는 경우에 비해 상대적으로 인식 마크(40)의 면적이 넓다. 따라서, 이 경우, 반도체 소자(10)를 감싸도록 파장 변환 부재(20)를 형성할 때 상술한 인식 마크(40)의 형상을 갖는 몰드를 이용하여 파장 변환 부재(20)에 인식 마크(40)를 형성할 수 있다.
도 4a는 본 발명 제 3 실시 예의 반도체 소자 패키지의 사시도이며, 도 4b는 도 4a의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b와 같이, 본 발명 제 3 실시 예의 반도체 소자 패키지는 파장 변환 부재(20) 상에 인식 마크(50)를 추가로 형성할 수 있다. 이 때, 인식 마크(50)는 파장 변환 부재(20)의 평탄한 상부면에 코팅되거나 접착제(미도시)를 통해 부착될 수 있다. 인식 마크(50)는 파장 변환 부재(20)과 이종 물질(different material)로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 인식 마크(40)는 반사 물질을 포함할 수 있다. 인식 마크(50)는 페닐 실리콘(Phenyl Silicone), 메틸 실리콘(Methyl Silicone) 과 같은 백색 실리콘(White Silicone)을 포함할 수 있으며, TiO2, Al2O3, Nb2O5 및 ZnO 등과 같은 반사 입자를 더 포함할 수 있다.
인식 마크(50)는 파장 변환 부재(20)의 상부면과 구별되는 색일 수 있으며, 예를 들어, 인식 마크(50)가 상술한 반사 물질을 포함하는 경우 형성된 영역과 파장 변환 부재(20)의 상부면의 광 반사 정도가 상이할 수 있다. 이에 따라, 인식 마크(50)를 통해 반도체 소자 패키지(100)의 극성을 용이하게 구별할 수 있다.
인식 마크(50)가 형성된 영역에서는 나머지 영역에 비해 광 방출 정도가 저하되므로, 인식 마크(50)의 면적이 넓을수록 반도체 소자 패키지(100)의 품질이 저하될 수 있다. 이에 따라, 인식 마크(50)는 파장 변환 부재(20)의 상부면의 면적의 5%이내인 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다. 또한, 실시 예에서는 인식 마크(50)가 원형인 것을 도시하였으나, 인식 마크(30)의 형상은 이에 한정하지 않고 타원, 다각형 등에서 선택될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명 제 4 실시 예의 반도체 소자 패키지의 사시도이며, 도 5c는 도 5a의 평면도이다. 그리고, 도 5d는 본 발명 제 4 실시 예의 반도체 소자 패키지의 사진이다.
도 5a 및 도 5b와 같이, 본 발명 제 4 실시 예의 반도체 소자 패키지(100)는 파장 변환 부재(20)의 상부면이 5개 이상의 선분으로 둘러싸인 다각형 구조일 수 있다. 이 때, 파장 변환 부재(20)의 상부면은 파장 변환 부재(20)의 상부면의 중심(C)을 기준으로 비대칭적인 다각형 구조일 수 있다.
도 5a와 같이, 파장 변환 부재(20)의 상부면은 파장 변환 부재(20)의 상부면의 중심(C)을 기준으로 비대칭적인 오각형일 수 있으며, 파장 변환 부재(20)의 비대칭적인 상부면의 영역을 인식 마크(60)로 인식할 수 있다. 또한, 도 5b와 같이, 파장 변환 부재(20)의 상부면은 파장 변환 부재(20)의 상부면의 중심(C)을 기준으로 비대칭적인 육각형일 수 있다. 이 경우, 파장 변환 부재(20)의 비대칭적인 상부면의 영역을 인식 마크(60)로 인식할 수 있다.
예를 들어, 제 1, 제 2 전극 패드(15a, 15b) 중 인식 마크(60)와 인접한 전극 패드의 극성이 (+)인 경우, 실시 예에서는 제 1 전극 패드(15a)가 (+)일 수 있다.
상기와 같은 본 발명 제 4 실시 예의 반도체 소자 패키지(100)는 파장 변환 부재(20)의 일부를 제거하여 형성되는 것으로, 파장 변환 부재(20)의 제거 면적이 증가할수록 반도체 소자 패키지(100)의 발광 균일도가 저하될 수 있다. 따라서, 도 5c와 같이, 제거되는 영역(A)의 가로 길이(L3)는 반도체 소자 패키지(100)의 가로 길이(L1)의 1/10이내일 수 있으며, 제거되는 영역(A)의 세로 길이(L3) 역시 반도체 소자 패키지(100)의 세로 길이(L1)의 1/10이내일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
도 6은 본 발명 제 5 실시 예의 반도체 소자 패키지의 사시도이다.
도 6과 같이, 본 발명 제 5 실시 예의 반도체 소자 패키지(100)는 파장 변환 부재(20)의 측면의 일부가 곡면을 포함하여 이루어질 수 있다. 따라서, 파장 변환 부재(20)의 상부면의 가장자리가 적어도 한 영역에서 곡률을 가질 수 있다. 실시 예에서는 파장 변환 부재(20)의 상부면의 네 가장자리 중 두 개의 가장자리가 만나는 하나의 꼭지점에 대응되는 영역이 곡률을 갖는 것을 도시하였다. 이 때, 곡률을 갖는 영역은 파장 변환 부재(20)의 상부면의 중심(C)을 기준으로 비대칭적인 위치이다. 따라서, 본 발명 제 5 실시 예의 반도체 소자 패키지(100)는 파장 변환 부재(20)의 비대칭적인 상부면의 위치를 인식 마크(70)로 인식할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명 실시 예의 반도체 소자 패키지(100)는 반도체 소자(10)의 네 측면 및 상부면을 감싸는 파장 변환 부재(20)를 선택적으로 제거하거나, 파장 변환 부재(20) 상부면에 인식 마크를 형성하여 반도체 소자 패키지(100)의 하부면에서 노출된 제 1, 제 2 전극 패드(15a, 15b)의 극성을 용이하게 확인할 수 있다.
상술한 반도체 소자 패키지(100)는 조명 시스템의 광원으로 사용될 수 있는데, 예를 들어 영상 표시 장치의 광원이나 조명 장치 등의 광원으로 사용될 수 있다.
영상 표시 장치의 백라이트 유닛으로 사용될 때 에지 타입의 백라이트 유닛으로 사용되거나 직하 타입의 백라이트 유닛으로 사용될 수 있고, 조명 장치의 광원으로 사용될 때 등기구나 벌브 타입으로 사용될 수도 있으며, 또한 이동 단말기의 광원으로 사용될 수도 있다.
발광 소자는 상술한 발광 다이오드 외에 레이저 다이오드가 있다.
레이저 다이오드는, 발광 소자와 동일하게, 상술한 구조의 제 1 도전형 반도체층과 활성층 및 제 2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 그리고, p-형의 제 1 도전형 반도체와 n-형의 제 2 도전형 반도체를 접합시킨 뒤 전류를 흘러주었을 때 빛이 방출되는 electro-luminescence(전계발광) 현상을 이용하나, 방출되는 광의 방향성과 위상에서 차이점이 있다. 즉, 레이저 다이오드는 여기 방출(stimulated emission)이라는 현상과 보강간섭 현상 등을 이용하여 하나의 특정한 파장(단색광, monochromatic beam)을 가지는 빛이 동일한 위상을 가지고 동일한 방향으로 방출될 수 있으며, 이러한 특성으로 인하여 광통신이나 의료용 장비 및 반도체 공정 장비 등에 사용될 수 있다.
수광 소자로는 빛을 검출하여 그 강도를 전기 신호로 변환하는 일종의 트랜스듀서인 광 검출기(photodetector)를 예로 들 수 있다. 이러한 광 검출기로서, 광전지(실리콘, 셀렌), 광도전 소자(황화 카드뮴, 셀렌화 카드뮴), 포토 다이오드(예를 들어, visible blind spectral region이나 true blind spectral region에서 피크 파장을 갖는 PD), 포토 트랜지스터, 광전자 증배관, 광전관(진공, 가스 봉입), IR(Infra-Red) 검출기 등이 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 광검출기와 같은 반도체 소자는 일반적으로 광변환 효율이 우수한 직접 천이 반도체(direct bandgap semiconductor)를 이용하여 제작될 수 있다. 또는, 광검출기는 구조가 다양하여 가장 일반적인 구조로는 p-n 접합을 이용하는 pin형 광검출기와, 쇼트키접합(Schottky junction)을 이용하는 쇼트키형 광검출기와, MSM(Metal Semiconductor Metal)형 광검출기 등이 있다.
포토 다이오드(Photodiode)는 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제 1 도전형 반도체층과 활성층 및 제 2 도전형 반도체층을 포함할 수 있고, pn접합 또는 pin 구조로 이루어진다. 포토 다이오드는 역바이어스 혹은 제로바이어스를 가하여 동작하게 되며, 광이 포토 다이오드에 입사되면 전자와 정공이 생성되어 전류가 흐른다. 이때 전류의 크기는 포토 다이오드에 입사되는 광의 강도에 거의 비례할 수 있다.
광전지 또는 태양 전지(solar cell)는 포토 다이오드의 일종으로, 광을 전류로 변환할 수 있다. 태양 전지는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제 1 도전형 반도체층과 활성층 및 제 2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.
또한, p-n 접합을 이용한 일반적인 다이오드의 정류 특성을 통하여 전자 회로의 정류기로 이용될 수도 있으며, 초고주파 회로에 적용되어 발진 회로 등에 적용될 수 있다.
또한, 상술한 반도체 소자는 반드시 반도체로만 구현되지 않으며 경우에 따라 금속 물질을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 수광 소자와 같은 반도체 소자는 Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, P, 또는 As 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있으며, p형이나 n형 도펀트에 의해 도핑된 반도체 물질이나 진성 반도체 물질을 이용하여 구현될 수도 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 반도체 소자
11: 기판
12a: 제 1 반도체층 12b: 활성층
12c: 제 2 반도체층 12: 발광 구조물
13a: 제 1 전극 13b: 제 2 전극
14: 절연층 15a: 제 1 전극 패드
15b: 제 2 전극 패드 20: 파장 변환 부재
30, 40, 50, 60, 70: 인식 마크 100: 반도체 소자 패키지
12a: 제 1 반도체층 12b: 활성층
12c: 제 2 반도체층 12: 발광 구조물
13a: 제 1 전극 13b: 제 2 전극
14: 절연층 15a: 제 1 전극 패드
15b: 제 2 전극 패드 20: 파장 변환 부재
30, 40, 50, 60, 70: 인식 마크 100: 반도체 소자 패키지
Claims (13)
- 하부면에 제 1, 제 2 전극 패드가 노출되는 반도체 소자; 및
상기 반도체 소자의 네 측면 및 상부면을 커버하는 파장 변환 부재를 포함하며,
상기 파장 변환 부재는 상기 파장 변환 부재의 상부면의 중심을 기준으로 비대칭적인 위치에서 높이가 서로 다른 제 1 영역과 제 2 영역을 포함하며, 상기 제 1 영역이 상기 제 1, 제 2 전극 패드를 구별하는 인식 마크인 반도체 소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 인식 마크는 상기 파장 변환 부재의 상부면에서 시각적으로 구별되는 반도체 소자 패키지. - 제 2 항에 있어서,
상기 인식 마크는 상기 파장 변환 부재의 상부면의 나머지 영역에 비해 상대적으로 어두운 반도체 소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 인식 마크의 면적은 상기 파장 변환 부재의 상부면의 면적의 5% 이내인 반도체 소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 인식 마크는 상기 반도체 소자와 수직 방향으로 중첩되지 않는 영역에 형성된 반도체 소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 인식 마크는 상기 파장 변환 부재의 상부면의 네 모서리 중 적어도 하나의 모서리를 포함하는 영역에 형성된 반도체 소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 높이의 차이는 상기 파장 변환 부재의 두께의 1/10 이내인 반도체 소자 패키지. - 하부면에 제 1, 제 2 전극 패드가 노출되는 반도체 소자;
상기 반도체 소자의 네 측면 및 상부면을 커버하며 상부면이 평탄한 파장 변환 부재; 및
상기 파장 변환 부재의 상부면에서 형성되며, 상기 파장 변환 부재의 상부면의 중심을 기준으로 비대칭적인 위치에 형성된 인식 마크를 포함하는 반도체 소자 패키지. - 제 8 항에 있어서,
상기 인식 마크는 상기 파장 변환 부재와 이종 물질로 이루어지는 반도체 소자 패키지. - 제 9 항에 있어서,
상기 인식 마크는 백색 실리콘(White Silicone) 또는 반사 입자가 포함된 실리콘을 포함하는 반도체 소자 패키지. - 제 8 항에 있어서,
상기 인식 마크의 면적은 상기 파장 변환 부재의 상부면의 면적의 5% 이내인 반도체 소자 패키지. - 하부면에 제 1, 제 2 전극 패드가 노출되는 반도체 소자; 및
상기 반도체 소자의 네 측면 및 상부면을 커버하는 파장 변환 부재를 포함하며,
상기 파장 변환 부재의 상부면은 상기 파장 변환 부재의 상부면의 중심을 기준으로 비대칭적인 오각형 이상의 다각형 형상으로 이루어져, 상기 파장 변환 부재의 상부면의 비대칭적인 영역이 상기 제 1, 제 2 전극 패드를 구별하는 인식 마크인 반도체 소자 패키지. - 하부면에 제 1, 제 2 전극 패드가 노출되는 반도체 소자; 및
상기 반도체 소자의 네 측면 및 상부면을 커버하는 파장 변환 부재를 포함하며,
상기 파장 변환 부재의 상부면의 가장자리가 적어도 한 영역에서 곡률을 가져, 상기 파장 변환 부재의 곡률을 갖는 영역이 상기 제 1, 제 2 전극 패드를 구별하는 인식 마크인 반도체 소자 패키지.
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| KR1020160053977A KR20170124283A (ko) | 2016-05-02 | 2016-05-02 | 반도체 소자 패키지 |
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| CN201780027155.6A CN109075232B (zh) | 2016-05-02 | 2017-05-02 | 半导体元件封装 |
| PCT/KR2017/004637 WO2017191966A1 (ko) | 2016-05-02 | 2017-05-02 | 반도체 소자 패키지 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020160053977A KR20170124283A (ko) | 2016-05-02 | 2016-05-02 | 반도체 소자 패키지 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR20170124283A true KR20170124283A (ko) | 2017-11-10 |
Family
ID=60386816
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| KR (1) | KR20170124283A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110473857A (zh) * | 2018-05-10 | 2019-11-19 | Oppo广东移动通信有限公司 | 半导体元件、贴片机及贴片系统 |
-
2016
- 2016-05-02 KR KR1020160053977A patent/KR20170124283A/ko not_active Application Discontinuation
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