KR20170135398A - 서브 마운트 및 이를 포함하는 반도체 소자 패키지 - Google Patents

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KR20170135398A
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Abstract

실시예는 몸체; 상기 몸체 상에 배치된 절연층; 및 상기 절연층 상에 배치되고 서로 전기적으로 분리되는 제1 전극부와 제2 전극부를 포함하고, 상기 제1 전극부와 제2 전극부 중 적어도 하나는 표면에 적어도 하나의 홈이 형성된 서브 마운트를 제공한다.

Description

서브 마운트 및 이를 포함하는 반도체 소자 패키지{SUBMOUNT AND SEMICONDUCTOR DEVICE PACKAGE INCLUDING THE SAME}
실시예는 반도체 소자 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서브 마운트와 이를 포함하는 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 발광소자는 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 저소비전력, 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.
발광소자는 서브 마운트 등에 배치되어 발광소자 패키지로 제조될 수 있다. 도 1은 종래의 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
종래의 발광소자 패키지(200)는 서브 마운트를 이루는 몸체(210)과 제1,2 전극부(222, 226) 위에, 발광소자(100)가 플립 본딩 등의 방식으로 고정될 수 있다. 도 1에서 발광소자(100)는 기판(110) 상에 제1 도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 포함하는 발광구조물(120)이 배치되고, 제1 도전형 반도체층(122)과 제2 도전형 반도체층(126) 상에 각각 제1 전극(162)과 제2 전극(166)이 배치된다.
제1,2 전극부(222, 226)은 제1,2 범프(182, 186)를 통하여 제1,2 전극(162, 166)과 결합될 수 있다.
그러나, 종래의 발광소자 패키지는 다음과 같은 문제점이 있다.
발광소자가 특히 플립 본딩 방식으로 서브 마운트에 고정될 때, 유테틱 본딩 공정에서 고온과 고압의 환경에서 특히 'A' 영역에서 제1,2 범프를 이루는 재료가 용융되고 아웃-디퓨전(out-diffusion)되어, 제1,2 전극부에서 상대적으로 약한 부분에 손상을 주고, 손상된 영역에 제1,2 범프 재료가 흘러들어갈 수 있다.
또한, 용융된 제1,2 범프 재료의 유동성으로 인하여 제1,2 전극부의 전기적 단락이 발생할 수도 있다.
실시예는 발광소자 패키지에서, 유테틱 본딩시에 전극부의 손상과 전기적 단락을 방지하고자 한다.
실시예는 몸체; 상기 몸체 상에 배치된 절연층; 및 상기 절연층 상에 배치되고 서로 전기적으로 분리되는 제1 전극부와 제2 전극부를 포함하고, 상기 제1 전극부와 제2 전극부 중 적어도 하나는 표면에 적어도 하나의 홈이 형성된 서브 마운트를 제공한다.
몸체의 제1 영역과 제2 영역에 홈이 형성되고, 상기 절연층과 상기 제1 전극부 및 제2 전극부가 일정한 두께로 구비될 수 있다.
제1 전극부 및 제2 전극부가 각각 제1 영역과 제2 영역에서 두께가 얇게 형성되어 홈을 이룰 수 있다.
제1 전극부와 제2 전극부에 형성된 홈 중 적어도 하나는, 상부면의 폭이 하부면의 폭보다 클 수 있다.
제1 전극부와 제2 전극부에 형성된 홈 중 적어도 하나는, 바닥면에 대하여 측면이 둔각을 이룰 수 있다.
제1 전극부와 제2 전극부에 형성된 홈 중 적어도 하나의 깊이는, 상기 제1 전극부와 제2 전극부의 두께의 1/4 내지 3/4일 수 있다.
제1 전극부와 제2 전극부에 형성된 홈 중 적어도 하나의 깊이는, 0.5 마이크로 미터 내지 1 마이크로 미터일 수 있다.
다른 실시예는 몸체와, 상기 몸체 상에 배치된 절연층, 및 상기 절연층 상에 배치되고 서로 전기적으로 분리되는 제1 전극부와 제2 전극부를 포함하고, 상기 제1 전극부와 제2 전극부 중 적어도 하나는 표면에 적어도 하나의 홈이 형성된 서브 마운트; 및 상기 서브 마운트 상에 배치되는 발광소자를 포함하는 반도체 소자 패키지를 제공한다.
발광소자는 제1 범프와 제2 범프를 통하여 각각 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 범프와 제2 범프의 폭은 대응되는 상기 홈의 폭보다 작을 수 있다.
실시예에 따른 서브 마운트와 이를 포함하는 발광소자 패키지는 서브 마운트 내의 전극부에 홈이 형성되어, 발광소자의 유테틱 본딩 공정에서 재료가 전극부를 손상하고 오버플로우하는 것을 방지하므로, 전극부들에 데미지를 가하거나 전기적으로 단락시키지 않을 수 있다.
도 1은 종래의 발광소자 패키지를 나타낸 도면이고,
도 2는 발광소자 패키지의 서브 마운트의 제1 실시예를 나타낸 도면이고,
도 3은 발광소자 패키지의 서브 마운트의 제2 실시예를 나타낸 도면이고,
도 4a는 및 도 4b는 발광소자 패키지의 발광소자의 일 실시예를 나타낸 도면이고,
도 5는 도 2의 서브 마운트에 도 4a의 발광소자가 배치된 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
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 두개의 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 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
반도체 소자는 발광소자, 수광 소자 등 각종 전자 소자 포함할 수 있으며, 발광소자와 수광소자는 모두 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 반도체 소자는 발광소자일 수 있다.
발광소자는 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.
도 2는 발광소자 패키지의 서브 마운트의 제1 실시예를 나타낸 도면이다.
실시예에 따른 서브 마운트는 후술하는 발광소자 등의 반도체 소자가 배치되어, 발광소자 패키지 등의 반도체 소자 패키지를 이룰 수 있으며, 서브 마운트 외에 지지 기판 등의 용어로 명명될 수도 있다.
서브 마운트(300A)는 몸체(310)와, 몸체(310) 상에 배치된 절연층(340)과, 절연층(340) 상에 배치되고 서로 전기적으로 분리되는 제1 전극부(322)와 제2 전극부(326)를 포함하며, 제1 전극부(322)와 제2 전극부(326) 중 적어도 하나는 표면에 적어도 하나의 홈이 형성될 수 있다.
몸체(310)는 서브 마운트(310)를 구성하는 주된 부재일 수 있고, 도전성 또는 비도전성 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들면 실리콘(Si)이나 알루미늄 질화물(AlN)로 이루어질 수 있다.
몸체(310)의 하부면에는 하부층(330)이 배치될 수 있다. 하부층(330)은 발광소자가 배치된 서브 마운트(300A)를 회로 기판 등에 고정할 때 사용되며, 솔더(solder) 등을 이용하여 하부층(330)을 회로 기판 등에 고정할 수 있다. 하부층(330)은 열전도성과 접착력이 우수한 금속을 포함할 수 있다.
몸체(310)의 상부면에는 절연층(340)과 제1 전극부(322)와 제2 전극부(326)가 배치되는데, 몸체(310)에서 제1 전극부(322) 및 제2 전극부(326)와 대응하는 제1 영역(B1)과 제2 영역(B2)에는 홈이 형성되고 있다.
몸체(310)의 홈은 몸체(310)가 제1,2 영역(B1, B2)에서 다른 영역보다 얇은 두께를 가져서 형성될 수 있으며, 제1,2 영역(B1, B2) 상에 절연층(340)과 제1 전극부(322) 및 제2 전극부(326)가 일정한 두께를 가지고 구비되어, 절연층(340)과 제1 전극부(322) 및 제2 전극부(326)도 제1,2 영역(B1, B2)에서 홈이 형성될 수 있다.
절연층(340)은 산화 알루미늄 또는 질화 알루미늄이 사용될 수 있으며, 예를 들어 SiO2 또는 SiN이 사용될 수 있다.
제1 전극부(322) 및 제2 전극부(326)은 도전성 재료로 이루어질 수 있고, 서로 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들면 제1 전극부(322)와 제2 전극부(322)는 금속으로 이루어질 수 있고, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있으며, 상세하게는 Ti(티타늄)/Ni(니켈)/Ti/Ni/Ti/Au(금)의 구조를 가질 수도 있다.
제1 전극부(322)와 제2 전극부(326)에, 제1 영역(B1)과 제2 영역(B2)에서, 각각 형성된 홈은 서로 동일한 형상과 크기일 수 있으나, 후술하는 발광소자의 제1 범프와 제2 범프의 크기나 형상이 다를 경우 상술한 각각의 홈의 형상과 크기도 서로 다를 수 있다.
제1 영역(B1)에서 제1 전극부(322)에 형성된 홈의 상부면의 폭(w11)은 하부면의 폭(w12)보다 클 수 있는데, 홈의 측면이 바닥면에 대하여 경사(θ)를 가지고 형성되기 때문이다. 여기서, 홈의 측면이 바닥면에 대하여 이루는 경사(θ)는 둔각일 수 있다.
그리고, 홈의 깊이(h11)는 발광소자와의 본딩 공정에서 고온에 의하여 유동성을 가진 범프가 외부로 오버플로우(overflow)하지 않을 정도면 충분하고, 예를 들면 0.5 마이크로 미터 내지 1 마이크로 미터의 깊이를 가질 수 있다.
그리고, 홈의 깊이(h1, h2)는 제1 전극부(322)의 두께(t1)의 1/4 내지 3/4일 수 있으며, 예를 들면 1/2일 수 있다. 홈의 깊이(h1, h2)가 제1 전극부(322)의 두께(t1)의 3/4을 초과하면 남아 있는 도전성 재료가 너무 얇아서 전기 전도도가 저하될 수 있고, 1/4보다 작으면 홈의 볼륨(volume)이 너무 작아서 발광소자와의 본딩 공정에서 고온에 의하여 유동성을 가진 범프가 외부로 오버플로우(overflow)할 수 있다.
제1 전극부(322)와 제2 전극부(326) 각각에서, 홈이 형성된 제1 영역과 제2 영역 이외의 영역에는 제1,2 반사부(352, 356)가 각각 배치될 수 있다. 제1,2 반사부(352, 356)은 반사율이 우수한 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들면 은(Ag)이나 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있다.
제1 전극부(322)와 제2 전극부(326) 각각에 형성된 제1,2 반사부(352, 356)의 상부면의 일부와 측면을 덮으면서 고정 부재(360)가 배치될 수 있다. 고정 부재(360)는 제1,2 반사부(352, 356)을 각각 제1,2 전극부(322, 326)에 고정될 수 있다.
고정 부재(360)는 하부층(330)과 동일한 재료로 이루어질 수 있고, 열전도성과 접착력이 우수한 금속을 포함할 수 있다.
도 2에서 몸체(310)의 폭(w0)은 실장될 발광소자의 크기에 따라 상이할 수 있고, 예를 들면 900 마이크로 미터 내외일 수 있다. 제1 전극부(322)와 제2 전극부(326)에 형성된 홈의 상부면의 폭(w11, 21)과 하부면의 폭(w12, w22)은 발광소자의 범프의 폭보다는 클 수 있으며, 예를 들면 발광소자의 범프의 가로 방향의 폭보다 제1 전극부(322)와 제2 전극부(326)에 형성된 홈의 하부면의 폭(w12, w22)은 5% 정도 클 수 있다.
도 3은 발광소자 패키지의 서브 마운트의 제2 실시예를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 서브 마운트(300B)는 제1 실시예와 유사하나, 제3 영역(C1)과 제4영역(C2)의 형상이 상이할 수 있다.
몸체(310)와 절연층(340)에는 홈이 형성되지 않고 각각 일정한 두께를 가지고 형성될 수 있으며, 제1 전극부(322)와 제2 전극부(326)가 제3 영역(C1)과 제4 영역(C2)에서 두께가 일정하지 않아서 홈(g)을 포함하고 있으며, 홈(g)의 개수가 각각 3개씩 도시되고 있으나 적어도 1개 이상 구비될 수 있다.
제1 전극부(322)와 제2 전극부(326)에 형성된 홈(g)들의 깊이(h3,h4)는 발광소자와의 본딩 공정에서 고온에 의하여 유동성을 가진 범프가 외부로 오버플로우(overflow)하지 않을 정도면 충분하고, 예를 들면 0.5 마이크로 미터 내지 1 마이크로 미터의 깊이를 가질 수 있다.
제1 전극부(322)와 제2 전극부(326)에 형성된 홈의 상부면과 하부면의 폭(w3, w4)은 일정하고 발광소자의 범프의 폭보다는 클 수 있으며, 예를 들면 발광소자의 범프의 가로 방향의 폭보다 제1 전극부(322)와 제2 전극부(326)에 형성된 홈의 폭(w3, w4)은 5% 정도 클 수 있다.
도 2의 서브 마운트는 몸체에 홈을 형성하여 제1,2 전극부를 일정한 두께로 증착하여도 제1,2 전극부에 홈이 형성되고, 도 3의 서브 마운트는 일정한 두께의 몸체 상에 제1,2 전극부를 증착한 후 일부를 식각하여 홈을 형성하는 공정 상의 차이점이 있을 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 발광소자 패키지의 발광소자의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 발광 소자(400)는, 기판(410)과, 제1 도전형 반도체층(422)과 활성층(424) 및 제2 도전형 반도체층(426)을 포함하는 반도체 구조물(420)과, 제1 도전형 반도체층(422)과 접촉하는 제1 오믹층(442) 및 제2 도전형 반도체층(426)과 접촉하는 제2 오믹층(446)을 포함할 수 있다.
기판(410)은 발광 구조물(420)이 성장되는 성장 기판일 수 있는데, 사파이어(Al2O3)나 갈륨 아세나이드(GaAs) 등의 이종 기판 외에 동종의 질화갈륨(GaN)계 기판일 수 있다.
제1 도전형 반도체층(422)은 Ⅲ-Ⅳ족, Ⅱ-Ⅴ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(422)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 성장될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(422)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(422)은 단층 또는 다층으로 성장될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
활성층(424)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(MQW:Multi Quantum Well) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
활성층(424)은 Ⅲ-Ⅳ족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층, 예를 들면 AlGaN/AlGaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, AlGaN/GaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs),/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 우물층은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(424)과 제2 도전형 반도체층(426)의 사이에는 전자 차단층(미도시)이 배치될 수 있는데, 전자 차단층은 예를 들면 AlGaN으로 이루어질 수 있다.
제2 도전형 반도체층(426)은 반도체 화합물로 형성될 수 있고, 원료는 예를 들면, 갈륨(Ga)이나 암모니아(NH3)일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(426)은 Ⅲ-Ⅳ족, Ⅱ-Ⅴ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(426)은 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
전자 차단층이 AlGaN으로 이루어지고 제2 도전형 반도체층(426)이 GaN으로 이루어질 경우, AlGaN은 낮은 전기 전도도로 인하여 정공의 주입이 원활하지 않을 수 있는데 상대적으로 전기 전도도가 우수한 GaN이 이러한 문제점을 해결할 수 있다.
제2 도전형 반도체층(426)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(426)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 5에 도시된 바와 같이 기판(410)의 표면은 요철이 형성될 수 있는데, 발광소자(400)로부터 방출되는 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 제1 도전형 반도체층(422)으로부터 활성층(424)과 제2 도전형 반도체층(224)으로 갈수록 폭이 좁아질 수 있는데, 메사 식각 공정에서 발광 구조물(420)의 상부 구조물의 폭이 더 넓게 식각될 수 있기 때문이다.
발광 구조물(400)의 가장 자리에서 제2 도전형 반도체층(426)으로부터 활성층(424) 그리고 제1 도전형 반도체층(422)의 일부까지 메사 식각되어, 제1 도전형 반도체층(422)의 일부까지 노출될 수 있다.
노출된 제1 도전형 반도층(422) 상에는 제1 오믹층(442)이 배치되고, 제2 도전형 반도체층(426) 상에는 제2 오믹층(446)이 배치될 수 있다. 제2 오믹층(446) 상에는 반사층(450)이 배치되어, 후술하는 도 6과 같이 서브 마운트 상에 발광소자(400)가 플립 본딩될 때 활성층(424)에서 방출되어 하부 방향으로 진행하는 광을 반사할 수 있다.
제1 오믹층(442)은 제1 도전형 반도체층(422)과의 접촉하는 영역으로부터, 메사 식각되어 노출된 발광 구조물(420)의 측면, 그리고 반사층(450)의 상부면까지 연장되어 배치될 수 있다. 제1 오믹층(442)의 하부면에는 제1 절연층(460)이 배치되고, 측면과 상부면에는 제2 절연층(470)이 배치될 수 있다. 제1 절연층(460)과 제2 절연층(470)은 각각 일부 영역에서 오픈(open)되어, 제1 오믹층(442)이 제1 도전형 반도체층(422)과 제1 범프(482)과 전기적으로 연결되게 할 수 있다.
제1 절연층(450)과 제2 절연층(470)은 동일한 재료로 이루어질 수 있고, 상세하게는 산화물이나 질화물로 이루어질 수 있고, 보다 상세하게는 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.
반사층(450) 일부 영역 상에는 제1 절연층(460)과 제2 절연층(470)이 배치되지 않아서 반사층(450)이 노출되고, 노출된 반사층(450) 상에 제2 범프(486)이 배치될 수 있다.
도 4b의 상면도에서 제2 절연층(470) 위로 제1 범프(482)와 제2 범프(486)가 도시되며, 제2 절연층(470)의 가장 자리에서 제1 도전형 반도체층(422)이 노출될 수도 있으나 생략하여 도시하고 있다.
도 5는 도 2의 서브 마운트에 도 4a의 발광소자가 배치된 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
서브 마운트(300A)의 제1 전극부(322)와 제2 전극부(326) 상에 발광소자(400)의 제1 범프(482)와 제2 범프(486)이 각각 결합하여 고정될 수 있다. 이때, 제1 전극부(322)와 제2 전극부(326)은 제1 범프(482)와 제2 범프(486)와 각각 유테틱 본딩(eutectic bonding)의 방법으로 고정될 수 있다.
제1 범프(482)와 제2 범프(486)은 도전성 재료로 이루어질 수 있고, 상세하게는 금속으로 이루어질 수 있으며, 예를 들면 금(Au)과 주석(Sn)을 포함할 수 있는데 금과 주석이 8 대 2의 중량비로 결합될 수 있다.
유테틱 본딩 공정에서 순간적으로 높은 열과 압력을 가하면, 제1 범프(482)와 제2 범프(486)의 재료가 용융되었다고 재응고되면서, 각각 제1 전극부((322)와 제2 전극부(326)에 결합될 수 있다.
이때, 제1 범프(482)와 제2 범프(486)의 재료가 순간적으로 용융된 상태에서 out-diffusion 될 수 있으나, 제1 전극부(322)와 제2 전극부(326)의 홈에 용융된 제1 범프(482)와 제2 범프(486)의 재료가 주입되므로 주변으로 오버플로우하지 않을 수 있고, 따라서 제1 전극부(322)와 제2 전극부(326)에 데미지(damage)를 가하거나 전기적으로 단락시키지 않을 수 있다.
발광소자(400)의 둘레에는 형광체(미도시)가 필름 형상 또는 몰딩부(미도시) 내에 포함되어 배치되는데, 반드시 이에 한정하지는 않는다.
발광소자(400)의 둘레에는 몰딩부(미도시)가 배치되어 발광소자(400)를 보호할 수 있다. 형광체는 야그(YAG) 계열의 형광체나, 나이트라이드(Nitride) 계열의 형광체, 실리케이트(Silicate) 또는 이들이 혼합되어 사용될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
상술한 발광소자 패키지는 조명 시스템의 광원으로 사용될 수 있는데, 예를 들어 영상표시장치의 광원이나 조명 장치 등의 광원으로 사용될 수 있다.
영상표시장치의 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.
발광소자에서 방출되는 광은 여러 파장 영역의 광이 혼합되어 있으며 발광소자를 중심으로 방사상으로 광이 방출될 수 있다.
레이저 다이오드는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 그리고, p-형의 제1 도전형 반도체와 n-형의 제2 도전형 반도체를 접합시킨 뒤 전류를 흘러주었을 때 활성층에서 빛이 방출되는 electro-luminescence(전계발광) 현상을 이용하나, 방출되는 광의 방향성과 파장 대역의 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 광통신에 사용될 수 있다.
수광 소자는 빛을 검출하여 그 강도를 전기 신호로 변환하는 일종의 트랜스듀서인 광 검출기(photodetector)를 의미할 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. 이들 중 pin형 광검출기와 쇼트키형 광검출기는 질화물 반도체 물질을 이용하여 구현될 수 있다.
포토 다이오드(Photodiode)는 레이저 다이오드는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다 있고, pn접합 또는 pin 구조로 이루어진다. 포토 다이오드에 역바이어스를 가하면 저항이 매우 높아져서 미세한 전류가 흐르나, 광이 포토 다이오드에 입사되면 전자와 정공이 생성되어 전류가 흐르며, 이때 전압의 크기는 포토 다이오드에 입사되는 광의 강도에 거의 비례한다.
광전지 또는 태양 전지(solar cell)는 포토 다이오드의 일종으로, 광전 효과를 이용하여 광을 전류로 변환할 수 있다. 태양 전지는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 외부에서 태양광 등이 입사되면 n-형의 제1 도전형 반도체층, p-형의 제2 도전형 반도체층에서 각각 전자(electron)와 홀(hole)이 생성이 되고, 생성된 전자와 홀이 각각 n-형 전극과 p-형 전극으로 이동하며, n-형 전극과 p-형 전극을 서로 연결하면 전자가 n-형 전극으로부터 p-형 전극으로 이동하여 전류가 흐른다.
태양 전지는 결정형 태양 전지와 박막형 태양 전지로 나뉠 수 있고, 박막형 태양 전지는 무기 박막계 태양 전지와 유기 박막계 태양 전지로 나뉠 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, 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, 실시예에 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.
100, 400: 발광소자 110: 기판
120, 420: 발광 구조물 182, 482: 제1 범프
186, 486: 제2 범프 300A, 300b: 서브 마운트
310: 몸체 322, 326: 제1,2 전극부
330: 하부층 340: 절연층
352, 352: 제1,2 반사부

Claims (9)

  1. 몸체;
    상기 몸체 상에 배치된 절연층; 및
    상기 절연층 상에 배치되고 서로 전기적으로 분리되는 제1 전극부와 제2 전극부를 포함하고,
    상기 제1 전극부와 제2 전극부 중 적어도 하나는 표면에 적어도 하나의 홈이 형성된 서브 마운트.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 몸체의 제1 영역과 제2 영역에 홈이 형성되고, 상기 절연층과 상기 제1 전극부 및 제2 전극부가 일정한 두께로 구비되는 서브 마운트.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극부 및 제2 전극부가 각각 제1 영역과 제2 영역에서 두께가 얇게 형성되어 홈을 이루는 서브 마운트.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극부와 제2 전극부에 형성된 홈 중 적어도 하나는, 상부면의 폭이 하부면의 폭보다 큰 서브 마운트.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극부와 제2 전극부에 형성된 홈 중 적어도 하나는, 바닥면에 대하여 측면이 둔각을 이루는 서브 마운트.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극부와 제2 전극부에 형성된 홈 중 적어도 하나의 깊이는, 상기 제1 전극부와 제2 전극부의 두께의 1/4 내지 3/4인 서브 마운트.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극부와 제2 전극부에 형성된 홈 중 적어도 하나의 깊이는, 0.5 마이크로 미터 내지 1 마이크로 미터인 서브 마운트.
  8. 몸체와, 상기 몸체 상에 배치된 절연층, 및 상기 절연층 상에 배치되고 서로 전기적으로 분리되는 제1 전극부와 제2 전극부를 포함하고, 상기 제1 전극부와 제2 전극부 중 적어도 하나는 표면에 적어도 하나의 홈이 형성된 서브 마운트; 및
    상기 서브 마운트 상에 배치되는 발광소자를 포함하는 반도체 소자 패키지.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 발광소자는 제1 범프와 제2 범프를 통하여 각각 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 범프와 제2 범프의 폭은 대응되는 상기 홈의 폭보다 작은 반도체 소자 패키지.
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