KR20180024558A - Semiconductor module - Google Patents
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Abstract
Description
실시 예는 반도체 모듈에 관한 것이다.An embodiment relates to a semiconductor module.
GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 반도체 소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지고 있어, 발광 소자, 수광 소자 및 각종 다이오드 등과 같은 다양한 소자로 사용될 수 있다.Semiconductor devices including compounds such as GaN and AlGaN have a wide and easily adjustable band gap energy and can be used as various devices such as light emitting devices, light receiving devices and various diodes.
특히, 반도체의 III-V족 또는 II-VI족 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. Particularly, light emitting devices such as light emitting diodes and laser diodes using III-V or II-VI compound semiconductor materials of semiconductors can be used for various applications such as red, Blue, and ultraviolet rays. By using fluorescent materials or combining colors, it is possible to realize a white light beam with high efficiency. Also, compared to conventional light sources such as fluorescent lamps and incandescent lamps, low power consumption, , Safety, and environmental friendliness.
실시 예는 새로운 방열 구조를 갖는 반도체 모듈을 제공한다.The embodiment provides a semiconductor module having a novel heat dissipation structure.
실시 예는 서로 다른 기판 상에 반도체 소자를 배치한 반도체 모듈을 제공한다.The embodiment provides a semiconductor module in which semiconductor elements are arranged on different substrates.
실시 예는 반도체 소자와 수직 방향으로 중첩되는 기판들의 영역 내에 열 전도율을 개선한 반도체 모듈을 제공한다. Embodiments provide a semiconductor module that improves thermal conductivity in regions of substrates that overlap vertically with semiconductor devices.
실시 예는 반도체 소자와 수직 방향으로 중첩되는 세라믹 재질의 기판 및 금속 재질의 기판을 배치한 반도체 모듈을 제공한다.The embodiment provides a semiconductor module in which a substrate made of a ceramic material and a substrate made of a metal material are stacked in a vertical direction with a semiconductor element.
실시 예에 따른 반도체 모듈은, 베이스층, 상기 베이스층 상에 절연층, 상기 절연층 상에 전기적으로 분리된 제1,2전극 패드, 및 상기 제1,2전극 패드 사이에서 상기 제1,2전극 패드로부터 전기적으로 분리된 방열 패드를 포함하는 제1기판; 상기 제1기판 상에 배치되며 세라믹 재질의 몸체를 포함하는 제2기판; 및 상기 제2기판 상에 전기적으로 분리된 제1,2전극을 포함하는 반도체 소자를 포함하며, 상기 방열 패드는 상기 제1,2전극 패드의 두께보다 두꺼운 두께를 갖고 상기 제2기판과 상기 베이스층 사이에 배치되며, 상기 제2기판은 상기 몸체와 상기 반도체 소자의 제1,2전극 사이에 제1,2금속층, 상기 몸체와 상기 제1기판의 제1,2전극 패드 사이에 제3,4금속층, 및 상기 제3,4금속층으로부터 분리되며 상기 몸체와 상기 방열 패드 사이에 배치된 제5금속층을 포함한다. The semiconductor module according to the embodiment includes a base layer, an insulating layer on the base layer, first and second electrode pads electrically isolated on the insulating layer, and first and second electrode pads between the first and second electrode pads. A first substrate including a heat radiation pad electrically separated from an electrode pad; A second substrate disposed on the first substrate and including a body of ceramic material; And a semiconductor device including first and second electrodes electrically separated on the second substrate, wherein the heat radiation pad has a thickness greater than the thickness of the first and second electrode pads, Wherein the second substrate comprises first and second metal layers between the body and the first and second electrodes of the semiconductor device, a third and fourth metal layers between the body and the first and second electrode pads of the first substrate, 4 metal layer, and a fifth metal layer separated from the third and fourth metal layers and disposed between the body and the heat radiating pad.
실시 예에 따른 반도체 모듈에 있어서, 상기 베이스층은 열 전도율이 200W/mk 이상인 금속을 포함하며, 상기 방열 패드는 상기 베이스층과 동일한 열 전도율을 갖는 금속을 포함할 수 있다. 실시 예에 따른 반도체 모듈에 있어서, 상기 방열 패드의 상면은 상기 반도체 소자의 상면 면적보다는 큰 면적을 가질 수 있다. In the semiconductor module according to the embodiment, the base layer includes a metal having a thermal conductivity of 200 W / mk or more, and the heat-radiating pad may include a metal having the same thermal conductivity as the base layer. In the semiconductor module according to the embodiment, the upper surface of the heat dissipation pad may have a larger area than the upper surface area of the semiconductor device.
실시 예에 따른 반도체 모듈에 있어서, 상기 방열 패드는 상기 절연층과 상기 제1,2전극 패드의 두께의 합과 동일한 두께를 가질 수 있다. 실시 예에 따른 반도체 모듈에 있어서, 상기 방열 패드는 Cu, Al, 및 Au 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. In the semiconductor module according to the embodiment, the heat radiating pad may have a thickness equal to a sum of the thickness of the insulating layer and the first and second electrode pads. In the semiconductor module according to the embodiment, the heat dissipation pad may include at least one of Cu, Al, and Au.
실시 예에 따른 반도체 모듈에 있어서, 상기 절연층은 상기 제1,2전극 패드 사이에 상기 방열 패드가 배치된 제1개구부를 포함할 수 있다. In the semiconductor module according to the embodiment, the insulating layer may include a first opening in which the heat radiation pad is disposed between the first and second electrode pads.
실시 예에 따른 반도체 모듈에 있어서, 상기 제2기판은 상기 몸체 내에 상기 제1,3금속층을 연결하는 제1비아 전극, 및 상기 제2,4금속층을 연결하는 제2비아 전극을 포함할 수 있으며, 상기 제1,2비아 전극 사이의 간격은 상기 반도체 소자의 너비보다 넓을 수 있다.In the semiconductor module according to the embodiment, the second substrate may include a first via-electrode connecting the first and third metal layers in the body, and a second via-electrode connecting the second and fourth metal layers, , And the distance between the first and second via electrodes may be wider than the width of the semiconductor element.
실시 예에 따른 반도체 모듈에 있어서, 상기 제1,2비아 전극 사이의 간격은 상기 방열 패드의 제1축 방향의 너비보다 넓을 수 있다.In the semiconductor module according to the embodiment, the distance between the first and second via-electrodes may be wider than the width of the heat-radiating pad in the first axis direction.
실시 예에 따른 반도체 모듈에 있어서, 상기 제1개구부의 제1축 방향의 너비는 상기 제1,2비아 전극의 간격보다 작고 상기 방열 패드의 제1축 방향의 너비보다 클 수 있다. In the semiconductor module according to the embodiment, the width of the first opening in the first axial direction may be smaller than the interval between the first and second via electrodes and larger than the width of the heat radiating pad in the first axial direction.
실시 예에 따른 반도체 모듈에 있어서, 상기 방열 패드의 상면은 상기 제2기판의 제3,4금속층과 대면하는 제1,2전극 패드의 상면과 동일 수평 면으로 배치될 수 있다. The upper surface of the heat dissipation pad may be arranged in the same horizontal plane as the upper surface of the first and second electrode pads facing the third and fourth metal layers of the second substrate.
실시 예에 따른 반도체 모듈에 있어서, 상기 반도체 소자의 제1축 방향의 너비는 상기 방열 패드의 제1축 방향의 너비보다 작을 수 있다. In the semiconductor module according to the embodiment, the width of the semiconductor element in the first axial direction may be smaller than the width of the heat radiating pad in the first axial direction.
실시 예에 따른 반도체 모듈에 있어서, 상기 반도체 소자의 둘레에 반사 부재 및 상기 반도체 소자 상에 형광 필름 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. In the semiconductor module according to the embodiment, at least one of a reflection member and a fluorescent film on the semiconductor element may be included around the semiconductor element.
실시 예는 이종 기판 상에 플립 형태의 반도체 소자를 배치함으로써, 열 전도율을 개선시켜 줄 수 있다. Embodiments can improve the thermal conductivity by disposing flip-shaped semiconductor elements on a different substrate.
실시 예는 이종 기판 내에 방열 경로를 제공하여 반도체 소자의 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.The embodiment can improve the heat radiation efficiency of the semiconductor element by providing a heat radiation path in the different substrate.
실시 예는 반도체 소자 및 이를 구비한 발광 모듈 또는 반도체 모듈의 신뢰성이 개선될 수 있다.Embodiments can improve the reliability of a semiconductor device and a light emitting module or a semiconductor module including the semiconductor device.
도 1은 실시 예에 따른 반도체 모듈을 나타낸 측 단면도이다.
도 2는 도 1의 반도체 모듈의 분해 도면이다.
도 3은 도 1의 반도체 모듈의 방열 경로를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 반도체 모듈의 제1변형 예이다.
도 5는 도 1의 반도체 모듈의 제2변형 예이다.
도 6은 도 1의 반도체 모듈의 제3변형 예이다.
도 7은 도 1의 반도체 소자의 제1예를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 1의 반도체 소자의 제2예를 나타낸 도면이다.1 is a side sectional view showing a semiconductor module according to an embodiment.
Figure 2 is an exploded view of the semiconductor module of Figure 1;
3 is a view showing a heat dissipation path of the semiconductor module of FIG.
4 is a first modification of the semiconductor module of Fig.
5 is a second modification of the semiconductor module of Fig.
6 is a third modification of the semiconductor module of Fig.
7 is a view showing a first example of the semiconductor device of FIG.
8 is a view showing a second example of the semiconductor device of FIG.
본 실시 예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시 예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 각각의 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 특정 실시 예에서 설명된 사항이 다른 실시 예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시 예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시 예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시 예에서 구성 A에 대한 특징을 설명하고 다른 실시 예에서 구성 B에 대한 특징을 설명하였다면, 구성 A와 구성 B가 결합된 실시 예가 명시적으로 기재되지 않더라도 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiments may be modified in other forms or various embodiments may be combined with each other, and the scope of the present invention is not limited to each embodiment described below. Although not described in the context of another embodiment, unless otherwise described or contradicted by the description in another embodiment, the description in relation to another embodiment may be understood. For example, if the features of configuration A are described in a particular embodiment, and the features of configuration B are described in another embodiment, even if the embodiment in which configuration A and configuration B are combined is not explicitly described, It is to be understood that they fall within the scope of the present invention.
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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. In the description of the embodiment according to the present invention, in the case of being described as being formed "on or under" of each element, the upper (upper) or lower (lower) or under are all such that two elements are in direct contact with each other or one or more other elements are indirectly formed between the two elements. Also, when expressed as "on or under", it may include not only an upward direction but also a downward direction with respect to one element.
반도체 소자는 발광소자, 수광 소자 등 각종 전자 소자 포함할 수 있으며, 발광소자와 수광소자는 제1 도전형 반도체층, 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 밴드갭(band gap)에 의해서 결정될 수 있다. 따라서, 방출되는 빛의 파장은 상기 물질의 조성에 따라 다를 수 있다.The semiconductor device may include various electronic devices such as a light emitting device and a light receiving device. The light emitting device and the light receiving device may include a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer. The semiconductor device according to this embodiment may be a light emitting device. The light emitting device emits light by recombination of electrons and holes, and the wavelength of the light can be determined by an energy band gap inherent to the material. Thus, the wavelength of the emitted light may vary depending on the composition of the material.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 반도체 소자를 갖는 모듈을 설명한다. 첨부된 도면의 전체에 걸쳐, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면부호로 지칭되며, 중복되는 설명은 생략한다.Hereinafter, a module having a semiconductor device according to an embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. Throughout the accompanying drawings, the same or corresponding components are referred to by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
도 1은 실시 예에 따른 반도체 모듈을 나타낸 측 단면도이고, 도 2는 도 1의 반도체 모듈의 분해 도면이며, 도 3은 도 1의 반도체 모듈의 방열 경로를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a cross-sectional side view showing a semiconductor module according to an embodiment, FIG. 2 is an exploded view of the semiconductor module of FIG. 1, and FIG. 3 is a view illustrating a heat dissipation path of the semiconductor module of FIG.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 반도체 모듈(100)은 수직 방향으로 적층된 복수의 기판(210,310) 및 상기 복수의 기판(210,310) 상에 반도체 소자(110)를 포함한다. 도 2와 같이, 상기 제2기판(310)은 X축 방향의 길이(X2)가 제1기판(210)의 X축 방향의 길이(X1)보다 작을 수 있다. 상기 X축 방향과 Y축 방향은 서로 직교할 수 있으며, Z축 방향은 상기 X축과 Y축 방향과 각각 직교할 수 있다.1 to 3, the
상기 복수의 기판(210,310)은 이종 기판을 포함하며, 상기 이종 기판은 각 기판(210,310)을 구성하는 주 재질이 다른 재질을 갖는 기판일 수 있다. 상기 이종 기판은 각 기판을 구성하는 층 중에서 가장 두꺼운 층이 다른 재질의 기판일 수 있다. 상기 복수의 기판(210,310)은 제1기판(210) 및 상기 제1기판(210) 상에 제2기판(310)을 포함한다. The plurality of
상기 제1기판(210)은 금속 재질 또는 비 금속 재질의 열 전도성 기판일 수 있다. 상기 제2기판(310)은 세라믹 재질의 기판일 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1기판(210)은 주 재질이 수지 재질에 비해 열 전도도가 높고 열 저항이 낮은 재질을 포함할 수 있다. 상기 제2기판(310)은 주 재질이 수지 재질에 비해 열 전도도가 높고 열 저항이 낮은 세라믹 재질을 포함할 수 있다. The
상기 제1기판(210)은, 베이스층(base layer)(211), 상기 베이스층(211) 상에 절연층(213), 상기 절연층(213) 상에 복수의 전극 패드(221,223), 및 상기 복수의 전극 패드(221,223) 사이에 방열 패드(220)를 포함할 수 있다. 상기 베이스층(211)은, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 세라믹 재질, 흑연(Graphite), 실리콘(Si), 실리콘 카바이드(SiC) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 베이스층(211)은 열 전도율이 150W/mk 이상 예컨대, 200W/mk 이상인 재질을 포함할 수 있다. 상기 베이스층(211)은 예컨대, 열 전도율이 200W/mk 이상인 구리 재질일 수 있다. 상기 베이스층(211)은 상기 제2기판(310)의 몸체(312)의 열 전도율보다 높은 열 전도율을 가질 수 있다. 상기 베이스층(211)은 상기 제1기판(210) 내의 층들 중 가장 두꺼운 두께를 갖는 층일 수 있으며, 예컨대 상기 제1기판(210)의 두께의 70% 이상의 두께를 가질 수 있다. 상기 베이스층(211)은 예컨대, 0.8mm 내지 1.5mm의 범위를 포함할 수 있다. 상기 베이스층(211)의 두께가 상기 범위보다 작으면 열 전도율이 저하되어 반도체 소자(110)의 열에 대한 신뢰성이 저하되거나 강성이 저하될 수 있고, 상기 범위보다 크면 열 전도율의 개선이 미미하거나 모듈의 두께가 두꺼워질 수 있다. The
상기 절연층(213)은 유전체 재질을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 절연층(213)은 프리 프레그(Preimpregnated Materials)를 포함하며, 에폭시 수지, 페놀 수지, 불포화 폴리에스터 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 절연층(213)은 Al, Cr, Si, Ti, Zn, Zr 중 적어도 하나를 갖는 산화물, 질화물, 불화물, 및 황화물 중 적어도 하나로 형성된 절연물질 또는 절연성 수지를 포함한다. 상기 절연층(213)은 예컨대, SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 절연층(213)은 30㎛ 내지 100㎛의 범위의 두께를 가질 수 있으며, 상기 절연층(213)의 두께가 상기 범위보다 작으면 내전압 특성이 낮아질 수 있고 상기 범위보다 크면 방열 특성이 저하될 수 있다. The insulating
상기 절연층(213)은 제1개구부(230)를 가지며, 상기 제1개구부(230)는 X축 방향으로 제1너비(W1)을 가지며, 상기 반도체 소자(110)의 바닥 면적보다 큰 면적을 가질 수 있다. 상기 제1개구부(230)는 상기 반도체 소자(110)와 수직 방향(Z)으로 중첩되게 배치될 수 있다. 상기 제1개구부(230)는 상기 베이스층(211)의 상면을 노출시켜 줄 수 있다. The insulating
상기 전극 패드(221,223)는 상기 절연층(213) 상에 서로 분리된 제1,2전극 패드(221,223)를 포함한다. 상기 제1,2전극 패드(221,223)는 금속 예컨대, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함하며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 전극 패드(221,223)는 30㎛ 내지 70㎛의 범위의 두께를 가질 수 있으며, 상기 전극 패드(221,223)의 두께가 상기 범위보다 작으면 열 전도성이 저하될 수 있고 상기 범위보다 두꺼우면 모듈의 두께가 증가될 수 있다. The
상기 방열 패드(220)는 상기 절연층(213)의 제1개구부(230) 내에 배치될 수 있다. 상기 방열 패드(220)는 X축 방향의 너비(D1)이 상기 제1개구부(230)의 X축 방향의 너비(W1>D1)보다 작을 수 있으며, 예컨대 W1의 80% 이상의 너비를 가질 수 있다. 상기 방열 패드(220)는 상기 복수의 전극 패드(221,223) 사이에 배치될 수 있다. 상기 방열 패드(220)는 상기 전극 패드(221,223)과 다른 재질로 형성될 수 있다. 상기 방열 패드(220)는 상기 베이스층(211)과 동일한 재질로 형성될 수 있다. 상기 방열 패드(220)는 상기 베이스층(211)과 동일한 열 전도율을 갖는 금속 또는 비 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 방열 패드(220)은 Cu, Al, 및 Au 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 방열 패드(220)는 열 전도율이 150W/mk 이상 예컨대, 200W/mk 이상인 재질을 포함할 수 있다.The
상기 방열 패드(220)는 상기 절연층(213)의 두께와 상기 전극 패드(221,223)의 두께의 합과 동일한 두께를 가질 수 있다. 상기 방열 패드(220)의 상면은 상기 전극 패드(221,223)의 상면과 동일 수평 면 상에 배치될 수 있다. 상기 방열 패드(220)는 상기 제2기판(310) 및 상기 반도체 소자(110)와 Z축 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 상기 Z축 방향은 상기 제1기판(210)의 두께 방향일 수 있다. 상기 방열 패드(220)의 상면은 상기 전극 패드(221,223)의 상면보다 높거나 낮지 않을 수 있다. 상기 방열 패드(220)는 60㎛ 이상 예컨대, 60㎛ 내지 140㎛의 범위의 두께를 가질 수 있다. 상기 방열 패드(220)가 상기 범위보다 작으면 열 전도율이 저하될 수 있고 상기 범위보다 크면 전극 패드(221,223)를 통한 전기 전도성이 저하될 수 있다. 상기 방열 패드(220)의 X축 방향의 너비(D1)는 상기 반도체 소자(110)의 X축 방향의 너비(D2)보다는 넓게 배치되어, 상기 반도체 소자(110)로부터 전도된 열의 열 저항이 증가되지 않도록 방열하거나 열 전도할 수 있다. The
상기 보호층(231)은 상기 전극 패드(221,223) 상에 배치된다. 상기 보호층(231)은 상기 전극 패드(221,223)가 제거된 영역에서 상기 절연층(213)과 선택적으로 연결될 수 있다. 상기 보호층(231)은 솔더 레지스트 재질을 포함할 수 있다. 상기 보호층(231)은 상기 전극 패드(221,223)를 노출시켜 주는 제2개구부(240)를 포함하며, 상기 제2개구부(240)에는 제1,2전극 패드(221,223)와 상기 방열 패드(220)가 노출될 수 있다. 즉, 상기 제2개구부(240)는 제1개구부(230) 상에 배치되며, X축 방향의 너비(W2)는 상기 제1개구부(230)의 X축 방향의 너비(W1)보다 클 수 있다. The
상기 제2기판(310)은 상기 제1기판(210) 상에 배치된다. 상기 제2기판(310)의 바닥 면적은 상기 제1기판(210)의 상면 면적보다 작을 수 있다. 상기 제2기판(310)의 상면의 면적은 상기 반도체 소자(110)의 상면 면적보다 크고 상기 제1기판(210)의 상면 면적보다 작을 수 있으며, 상기 면적은 X축-Y축 평면 상에서의 표면적을 나타낸다. 상기 제2기판(310)은 상기 제1기판(210)의 사이즈보다 작은 면적을 갖게 되므로, 상기 반도체 소자(110)를 통해 전달되는 열을 제1기판(210)으로 효과적으로 전달할 수 있다. The
상기 제2기판(310)은 열 전도성의 몸체(312), 상기 몸체(312) 상에 제1,2금속층(314,316), 상기 몸체(312) 아래에 제3,4금속층(322,324), 상기 몸체(312) 아래에 상기 제3,4금속층(322,324)으로부터 분리된 제5금속층(326), 상기 몸체(312) 내에 복수의 비아 전극(318,320)을 포함한다.The
상기 몸체(312)는 절연 재질을 포함하며, 예컨대 세라믹 소재를 포함한다. 상기 세라믹 소재는 동시 소성되는 저온 소성 세라믹(LTCC: low temperature co-fired ceramic) 또는 고온 소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic)을 포함한다. 상기 몸체(312)의 재질은 금속 화합물 예컨대, 질화알루미늄(AlN)를 포함할 수 있다. 상기 몸체(312)는 열 전도도가 150 W/mK 이상 예컨대, 170 W/mk 이상인 금속 질화물을 포함할 수 있다. 실시 예에 따른 제2기판(310)의 몸체(312)가 세라믹 재질로 형성됨으로써, 반도체 소자(110)로부터 전도된 열을 제1기판(210)의 방열 패드(220)로 전도할 수 있다. The
다른 예로서, 상기 몸체(312)는 예컨대, 실리콘( Si ), 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 지르코늄( Zr ) 등과 같은 금속원소가 산소, 탄소, 질소 등과 결합하여 만든 산화물, 탄화물, 질화물로 이루어질 수 있다. 상기 몸체(312)는, 다른 예로서, 탄화규소(SiC), 알루미나(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2), 질화규소(Si3N4), 질소화붕소(BN) 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. As another example, the
상기 몸체(312) 내에는 복수의 비아 전극(318,320) 예컨대, 제1,2비아 전극(318,320)을 포함한다. 상기 비아 전극(318,320)은 상기 몸체(312)에 Z축 방향으로 배치되며 Z축 방향의 전원 경로로 제공될 수 있다. 상기 제1,2비아 전극(318,320) 각각은 하나 또는 복수로 배치될 수 있다. 상기 제1,2비아 전극(318,320) 사이의 간격(D3)은 상기 반도체 소자(110)의 X축 방향의 너비(D2<D3)보다 더 이격될 수 있다. 이에 따라 반도체 소자(110)로부터 전도되는 열은 상기 비아 전극(318,320) 사이의 영역에 배치된 세라믹 재질의 몸체(312)를 통해 수직 방향으로 전도될 수 있다. 만약, D2≥D3인 경우 방열 패드(220)의 면적이 줄어들 수 있어 방열 효과가 저하될 수 있고 전원 경로의 확보에 어려움이 있다.The
X축 방향으로 상기 비아 전극(318,320) 사이의 간격 D3과 너비 D1는 D3>D1의 관계를 가질 수 있으며, 이 경우 제5금속층(326)의 X축 방향의 너비를 방열 패드(220)의 X축 방향의 너비(D1)과 대응될 수 있도록 하여, 제5금속층(326)과 방열 패드(220) 사이의 영역에서의 열 집중 문제를 최소화할 수 있다. The distance D3 between the via-
또한 X축 방향으로 상기 비아 전극(318,320) 사이의 간격 D3과 상기 제1개구부(230)의 제1너비(W1)는 D3≥W1의 관계를 가질 수 있으며, 예컨대 D3>W1의 관계를 만족할 수 있다. 이는 간격 D3=W1인 경우, 방열 패드(220)의 면적 증가에 제한이 있을 수 있어, 간격 D3>W1의 관계를 가지도록 하여 세라믹 몸체(312)를 통해 열을 분산시킨 다음 열 전도율이 높은 방열 패드(220)/베이스층(211)으로 전도되도록 할 수 있다. 이에 따라 상기 제1개구부(230)의 제1축 방향의 너비(W1)는 상기 제1,2비아 전극(328,320)의 간격(D3)보다 작고 상기 방열 패드(220)의 제1축 방향의 너비(D1)보다 큰 관계를 가질 수 있다. 또한 반도체 모듈은 X축 방향으로 D2>D3>W1>D1의 관계를 가지거나, D2>D3=W1>D1의 관계를 가질 수 있다. Also, the distance D3 between the via-
상기 몸체(312) 내에 배치된 상기 제1,2비아 전극(318,320)은 Z축 방향으로 상기 반도체 소자(110)와 중첩되지 않는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제1,2비아 전극(318,320)은 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 인(P) 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적인 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. The first and second via
상기 몸체(312)의 상면에는 제1,2금속층(314,316)이 배치되며, 상기 제1,2금속층(314,316)은 상기 반도체 소자(110)의 제1,2전극(127,129)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1,2금속층(314,316)은 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적인 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.The first and
상기 제1,2금속층(314,316)의 일부는 상기 반도체 소자(110)와 Z축 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 상기 제1,2금속층(314,316)은 상기 몸체(312)와 상기 반도체 소자(110)의 제1,2전극(127,129) 사이에 연결될 수 있다. 상기 제1금속층(314)은 상기 반도체 소자(110)의 제1전극(127)과 본딩 부재(151)로 본딩되고, 상기 제2금속층(316)은 상기 반도체 소자(110)의 제2전극(129)과 본딩 부재(152)로 본딩될 수 있다. 상기 본딩 부재(151,152)는 전도성 재질 예컨대, 솔더 페이스트 재질을 포함할 수 있다. A part of the first and
상기 제2기판(310)의 하부는 상기 제1기판(210)의 제2개구부(240) 내에 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 제2기판(310)의 제3 내지 제5금속층(322,324,326)은 상기 제1기판(210)의 제2개구부(240) 내에 배치될 수 있다. The lower portion of the
상기 제3금속층(322)은 상기 몸체(312)를 기준으로 상기 제1금속층(314)의 반대측에 위치하며, 상기 제4금속층(324)은 상기 몸체(312)를 기준으로 상기 제2금속층(316)의 반대측에 위치한다. 상기 제3금속층(322)은 상기 제1금속층(314)과 제1비아 전극(318)을 통해 연결될 수 있다. 상기 제4금속층(324)은 상기 제2금속층(316)과 제2비아 전극(320)을 통해 연결될 수 있다. 상기 제3,4금속층(322,324)은 상기 몸체(312)와 상기 제1기판(210)의 제1,2전극 패드(221,223) 사이에 연결될 수 있다. 상기 제3,4금속층(322,324)은 상기 반도체 소자(110)와 Z축 방향으로 중첩되지 않는 영역에 배치될 수 있다. The
상기 제5금속층(326)은 상기 몸체(312)의 하면에서 상기 제3,4금속층(322,324) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제5금속층(326)은 상기 제3,4금속층(322,324)과 동일한 재질로 형성될 수 있다. 상기 제5금속층(326)은 제3,4금속층(322,324)으로부터 분리되며 상기 몸체(312)와 상기 방열 패드(220) 사이에 연결될 수 있다. 상기 제5금속층(326)은 상기 반도체 소자(110)와 Z축 방향으로 중첩되고 상기 제3,4금속층(322,324)과 전기적 및 물리적으로 분리될 수 있다. 상기 제3 내지 제5금속층(322,3324,326)은, 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적인 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.The
상기 제3금속층(322)은 상기 제1기판(210)의 제1전극 패드(221)와 본딩 부재(251)로 접합되어 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제4금속층(324)은 상기 제2기판(310)의 제2전극 패드(223)와 본딩 부재(252)로 접합되어 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제5금속층(326)은 상기 제2기판(310)의 방열 패드(220)와 본딩 부재(253)로 접합되어 열적으로 연결될 수 있다. 상기 제5금속층(326)의 하면 면적은 상기 방열 패드(220)의 상면 면적과 동일한 면적이거나 작게 배치되어, 상기 방열 패드(220)에서 열이 집중되는 문제를 방지할 수 있다.The
상기 제2기판(310)은 상기 제1기판(210) 상에 하나 또는 복수로 배치될 수 있으며, 상기 복수의 제2기판(310)은 상기 제1기판(210) 상에서 하나의 열 또는 2개 이상의 열로 배치될 수 있다.The
상기 반도체 소자(110)는 하부에 제1,2전극(127,129)이 배치된다. 상기 제1,2전극(127,129)이 상기 제1기판(210) 상에 대면하게 배치되므로, 상기 반도체 소자(110)는 상기 제1기판(210) 상에 플립 칩 구조로 배치될 수 있다. The
상기 반도체 소자(110)는 청색, 녹색, 적색, 또는 백색 광 중 적어도 하나를 방출할 수 있다. 상기 반도체 소자(110)는 가시광선, 자외선, 또는 적외선 대역의 범위 중에서 선택적으로 발광할 수 있다. 상기 반도체 소자(110)는 예컨대 UV(Ultraviolet) LED, 적색 LED, 청색 LED, 녹색 LED, 엘로우 그린(yellow green) LED, 적외선 또는 백색 LED 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The
상기 반도체 소자(110)의 제1전극(127) 및 제2전극(129)은, 서로 분리되어 배치될 수 있다. 상기 제1전극(127) 및 제2전극(129)은, 금(Au), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 구리(Cu) 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적인 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제1전극(127) 및 제2전극(129) 중 적어도 하나는 암(arm) 패턴을 구비할 수 있으며, 이러한 암 패턴은 전류를 확산시켜 줄 수 있다. The
상기 반도체 소자(110)의 상면은 광 추출을 위해 패턴을 포함할 수 있으며, 이러한 패턴은 방출되는 광의 임계각을 변화시켜 줄 수 있다. 상기 반도체 소자(110)는, 광을 수신하는 수광 소자를 포함할 수 있다. 상기 반도체 소자(110)는 상기 LED를 전기적으로 보호할 수 있으며, 예컨대 싸이리스터, 제너 다이오드, 또는 TVS(Transient voltage suppression)로 구현될 수 있다. The upper surface of the
상기 반도체 소자(110)의 X축 방향의 너비(D2)는 상기 방열 패드(220)의 X축 방향의 너비(D1)보다 작을 수 있다. 상기 반도체 소자(110)의 Y축 방향의 너비는 상기 방열 패드(220)의 Y축 방향의 너비보다 작을 수 있다. 이에 따라 상기 반도체 소자(110)가 구동될 때 발생되는 열은 제2기판(310)의 몸체(312)를 통해 제1기판(210)의 방열 패드(220) 및 베이스층(211)으로 전도되어, 방열될 수 있다. 이러한 제2기판(310)의 몸체(312)와 상기 제1기판(210)의 베이스층(211)이 이종의 열 전도성 물질로 제공되어, 반도체 소자(110)로부터 발생되는 열을 수직 방향으로 효과적으로 방열시켜 줄 수 있다. 상기 반도체 소자(100)의 X축 방향의 너비(D1)는 상기 방열 패드(220)의 X축 방향의 너비(D1)의 50% 이상 예컨대, 50% 내지 85%의 범위일 수 있다. 이는 반도체 소자(100)의 너비(D1)가 상기 범위보다 작을 경우 광 출력이 낮아질 수 있고 상기 범위보다 클 경우 방열 효과의 개선이 미미할 수 있다.The width D2 of the
도 2와 같이, 제1기판(210)의 절연층(213)의 제1개구부(230)에는 방열 패드(220)가 배치되며, 상기 보호층(231)의 제2개구부(240)에는 상기 방열 패드(220), 제1,2전극 패드(221,223)가 노출된다. 상기 제1기판(210) 상에 제2기판(310)이 대응되며, 본딩 부재(251,252,253)로 접합될 수 있다. 여기서, 상기 반도체 소자(110)를 본딩하기 전에 상기 제1기판(210) 상에 제2기판(310)을 본딩하거나, 상기 반도체 소자(110)를 제2기판(310) 상에 선 본딩한 후 상기 제2기판(310)을 제1기판(210)에 탑재할 수 있다. 2, a
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제1기판(210)의 방열 패드(220)를 베이스층(211)에 직접 접촉시켜 줌으로써, 상기 제1기판(210)의 방열 패드(220)와 제2기판(310)의 제5금속층(326) 사이의 열 저항(R2)은 낮추어 줄 수 있다. 이에 따라 반도체 소자(110)와 제1기판(210) 사이의 열 저항(R1)은 상기 제2기판(310)과 상기 제1기판(210) 사이의 열 저항(R2)에 의해 낮아질 수 있어, 반도체 소자(110)의 열에 대한 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다. 2 and 3, the
여기서, 상기 방열 패드(220)는 상면 면적이 상기 제2기판(310)의 하면 면적의 20% 이상 예컨대, 20% 내지 80%의 범위로 배치되어, 상기 제2기판(310)을 통해 전도된 열을 베이스층(211)을 통해 전도할 수 있다. 상기 방열 패드(220)의 상면 면적이 상기 면적보다 작을 경우 열 전도율이 저하될 수 있고, 상기 면적보다 클 경우 전극 패드의 접촉 비율이 감소될 수 있다. The
상기 제1기판(210)의 베이스층(211)이 금속 재질 또는 열 전도성 재질인 경우, 상기 반도체 소자(110)로부터 발생되어 하부 제1,2전극(127,129)을 통해 제2기판(310)으로 전도되고, 상기 제2기판(310)은 제1,2금속층(314,316), 몸체(312) 및 제5금속층(326)을 통해 방열 패드(220)로 열을 전도하게 되며, 상기 베이스층(211)은 전도된 열을 전 영역(P1)을 통해 확산시켜 줄 수 있다. When the
상기 제1기판(210)의 제3,4금속층(322,324)으로 전도된 열은 상기 제1기판(210)의 제1,2전극 패드(221,223)를 통해 방열되거나, 절연층(213)을 통해 베이스층(211)으로 전도될 수 있다. 이 경우 제1기판(210)의 절연층(213)의 열 저항이 높기 때문에, 상기 반도체 소자(110)로부터 발생된 열의 대부분은 상기 제1기판(210)의 몸체(312)에서 열 저항이 낮은 제5금속층(326)/방열 패드(220)의 경로를 전도되어 방열될 수 있다. The heat conducted to the third and
도 4는 도 1의 반도체 모듈의 제1변형 예이다. 도 4를 설명함에 있어서, 상기의 실시 예의 설명과 동일한 구성은 상기의 실시 예의 설명을 참조하기로 하며 중복 설명은 생략하기로 한다.4 is a first modification of the semiconductor module of Fig. In the description of FIG. 4, the same configuration as that of the above embodiment will be described with reference to the above description of the embodiment, and redundant description will be omitted.
도 4를 참조하면, 반도체 모듈은 제1기판(210) 상에 하나 또는 복수의 제2기판(310)이 배치될 수 있으며, 상기 제2기판(310) 상에 배치된 반도체 소자(110)의 둘레에 반사 부재(180)를 포함한다. 상기 반사 부재(180)는 상기 제1기판(210) 상에 배치되며 상기 반사 부재(180)의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(180)는 상기 반도체 소자(110)의 상부 층 예컨대, 투광성 기판(11)의 측면까지 연장될 수 있다. 상기 상부 층은 투명한 수지층일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 4, one or a plurality of
상기 반사 부재(180)는 상기 반도체 소자(110)로부터 방출된 측면 광을 상 방향으로 반사시켜 줄 수 있다. 상기 반사 부재(180)는 비 금속 재질 또는 절연 재질을 포함하며, 예컨대 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재질로 형성될 수 있다. 상기 반사 부재(180)는 내부에 상기 수지 재질의 굴절률보다 높은 굴절률을 갖는 불순물을 포함할 수 있다. 상기 반사 부재(180)는 Al, Cr, Si, Ti, Zn, Zr 중 적어도 하나를 갖는 산화물, 질화물, 불화물, 황화물과 같은 화합물들 중 적어도 하나가 첨가될 수 있다. 상기 반사 부재(180)는 예컨대, TiO2, SiO2, Al2O3중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The
상기 반사 부재(180)의 상단은 상기 반도체 소자(110)의 상면과 같거나 낮게 배치되어, 반도체 소자(110)로부터 방출된 광의 지향각 분포에 영향을 주지 않게 된다. 상기 반사 부재(180)의 두께는 상기 반도체 소자(110)로부터 멀어질수록 점차 낮아질 수 있다. 상기 반사 부재(180)는 상기 제2기판(310)의 제1,2금속층(314,316) 상에 배치되어, 상기 제1,2금속층(314,316)을 보호할 수 있다. 상기 반사 부재(180)는 제2기판(310)의 표면을 침투하는 습기를 차단할 수 있다. 상기 반사 부재(180)는 상기 제2기판(310)의 몸체(312)의 표면에 접착되어, 습기 침투를 방지할 수 있다. The upper end of the
상기 반사 부재(180)는 내부에 화합물을 갖게 되므로, 열 전도성 재질일 수 있다. 상기 열 전도성 재질의 반사 부재(180)는 절연층 보다는 열 전도성이 높은 물질로 배치될 수 있어, 방열도 개선시켜 줄 수 있다.Since the
도 5는 도 1의 반도체 모듈의 제2변형 예이다. 도 5를 설명함에 있어서, 상기의 실시 예의 설명과 동일한 구성은 상기의 실시 예의 설명을 참조하기로 하며 중복 설명은 생략하기로 한다.5 is a second modification of the semiconductor module of Fig. In the description of FIG. 5, the same configuration as that of the above embodiment will be described with reference to the above description of the embodiment, and redundant description will be omitted.
도 5를 참조하면, 반도체 모듈은 제1기판(210) 상에 하나 또는 복수의 제2기판(310)이 배치될 수 있으며, 상기 제2기판(310) 상에 배치된 반도체 소자(110)의 둘레에 반사 부재(180) 및 상기 반도체 소자(110) 상에 형광 필름(190)을 포함할 수 있다. 상기 형광 필름(190)은 상기 반도체 소자(100)의 상면에 접촉되거나 이격될 수 있다. 5, one or a plurality of
상기 형광 필름(190)은 상기 반도체 소자(110) 예컨대, LED로부터 방출된 일부 광을 파장 변환하게 된다. 상기 형광 필름(190)은 실리콘 또는 에폭시 수지 내에 형광체를 포함하며, 상기 형광체는 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체, 황색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 형광체는 예컨대, YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다.The
상기 형광 필름(190)의 X축 방향의 너비(D4)는 상기 반도체 소자(110)의 X축 방향의 너비(D2)보다는 넓고 상기 제2기판(310)의 X축 방향의 너비(X2)보다는 좁을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 형광 필름(190)의 상면 또는 하면에는 거칠기를 갖는 면이 형성될 수 있다. 상기 형광 필름(190)은 하면 면적이 상기 반도체 소자(110)의 상면 면적보다 클 수 있어 입사되는 광의 파장 변환 효율을 개선시켜 줄 수 있다. The width D4 in the X axis direction of the
상기 형광 필름(190)을 통해 방출된 광은 웜 화이트(warm white), 퓨어 화이트(Pure white), 또는 쿨 화이트(Cool White) 중 적어도 하나를 발광할 수 있다. 상기 웜 화이트는 4500K 이하의 색 온도를 가지며, 상기 쿨 화이트는 5000K 내지 6000K의 쿨 화이트(cool white)의 색 온도를 가질 수 있다. 상기 퓨어 화이트는 상기 쿨 화이트의 색 온도와 상기 쿨 화이트의 색 온도 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1기판(210) 상에 서로 다른 색 온도를 갖는 형광 필름/반도체 소자(110)/제2기판이 배열된 경우, 서로 다른 색 온도를 갖는 반도체 소자(110)들에 의해 광의 CRI(Color rendering index)를 개선시켜 줄 수 있다. The light emitted through the
도 5는 도 1의 반도체 모듈의 제2변형 예이다. 도 5를 설명함에 있어서, 상기의 실시 예의 설명과 동일한 구성은 상기의 실시 예의 설명을 참조하기로 하며 중복 설명은 생략하기로 한다.5 is a second modification of the semiconductor module of Fig. In the description of FIG. 5, the same configuration as that of the above embodiment will be described with reference to the above description of the embodiment, and redundant description will be omitted.
도 5를 참조하면, 반도체 모듈은 제1기판(210) 상에 하나 또는 복수의 제2기판(310)이 배치될 수 있으며, 상기 제2기판(310) 상에 배치된 반도체 소자(110)의 둘레에 반사 부재(180), 상기 반도체 소자(110) 상에 형광 필름 및 상기 형광 필름 및 반사 부재(180) 상에 광학 렌즈(195)를 포함한다.5, one or a plurality of
상기 광학 렌즈(195)는 상기 제1기판(210) 상에 반구형 또는 비구면 렌즈의 형상을 포함할 수 있다. 상기 광학 렌즈(195)가 비구면 렌즈인 경우, 광학 렌즈(195)의 높이를 낮추면서 출사된 광을 확산시켜 색 분리 현상을 줄여줄 수 있다. 상기 광학 렌즈(195)는 상기 형광 필름(190)의 상면에 접촉되고 상기 반사 부재(180)의 상면으로 연장될 수 있다 상기 광학 렌즈(195)의 외곽부는 상기 반사 부재(180)의 둘레에 배치된 상기 제1,2금속층(314,316)에 접촉될 수 있다. The
상기 광학 렌즈(195)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투명한 수지 재질로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 광학 렌즈(195)는 유리 재질로 형성되거나, 투명한 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. The
상기 광학 렌즈(195)는 상기 형광 필름(190)을 통과한 광을 굴절시켜 추출하거나, 상기 반사 부재(180)에 반사된 광을 굴절시켜 줄 수 있다. 이러한 광학 렌즈(195)로 방출된 광은 균일한 광 지향각 분포로 제공할 수 있다. 상기 광학 렌즈(195)를 갖는 반도체 소자(110)의 지향각은 125도 이상 예컨대, 128도 내지 140도 범위로 형성될 수 있어, 지향 특성을 개선시켜 줄 수 있다. 또한 반도체 모듈은 반도체 소자(110)의 둘레에 반사 부재(180)를 배치함으로써, 광속이 개선될 수 있다. The
도 7은 실시 예에 따른 반도체 소자의 제1예를 나타낸 도면이다.7 is a view showing a first example of the semiconductor device according to the embodiment.
도 7을 참조하면, 반도체 소자는 예컨대, LED 칩으로서, 청색, 녹색 또는 적색의 광을 방출할 수 있다. 상기 반도체 소자는 투광성 기판(11) 및 반도체 구조물(13)을 포함하며, 상기 투광성 기판(11)은 상기 반도체 구조물(13) 상에 배치되며, 상기 반도체 구조물(13)은 제1,2전극(127,129) 상에 배치될 수 있다. Referring to Fig. 7, the semiconductor device can emit blue, green or red light, for example, as an LED chip. The semiconductor device includes a
상기 투광성 기판(11)은 예를 들어, 투광성, 전도성 기판 또는 절연성 기판일 수 있다. 상기 투광성 기판(11)의 상면 및/또는 하면에는 복수의 돌출부(미도시)가 형성될 수 있으며, 상기 복수의 돌출부 각각은 측 단면이, 반구형 형상, 다각형 형상, 타원 형상 중 적어도 하나를 포함하며, 스트라이프 형태 또는 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 상기 돌출부는 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 투광성 기판(11)과 제1도전형 반도체층(13A) 사이에 다른 반도체층 예컨대, 버퍼층(미도시)이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 투광성 기판(11)은 제거될 수 있다.The
상기 반도체 구조물은 제1도전형 반도체층(13A), 제2도전형 반도체층(13C), 상기 제1,2도전형 반도체층(13A,13C) 사이에 활성층(13B)을 포함한다. 상기 활성층(13B)의 위 또는/및 아래에는 다른 반도체층들이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The semiconductor structure includes a first
상기 제1도전형 반도체층(13A)은 상기 투광성 기판(11)과 상기 활성층(13B) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(13A)은 제1도전형의 도펀트가 도핑된 III족-V족 및 II족-VI족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(13A)은 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(13A)은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(13A)은 Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층이 될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(13A)은 단층 또는 다층으로 배치될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(13A)은 서로 다른 적어도 두 층이 교대로 배치된 초격자 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(13A)은 전극 접촉층이 될 수 있다. The first
상기 활성층(13B)은 상기 제1도전형 반도체층(13A)과 상기 제2도전형 반도체층(13C) 사이에 배치될 수 있다. 상기 활성층(13B)은 단일 우물, 단일 양자우물, 다중 우물, 다중 양자우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 활성층(13B)은 상기 제1도전형 반도체층(13A)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2도전형 반도체층(13C)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(13B)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드 갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다. 상기 활성층(13B)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 활성층(13B)은 예로서 II족-VI족 및 III족-V족 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 활성층(13B)이 다중 우물 구조로 구현된 경우, 상기 활성층(13B)은 교대로 배치된 복수의 우물층과 복수의 장벽층을 포함하며, 우물층/장벽층의 페어는 2~30주기로 형성될 수 있다. 상기 우물층/장벽층의 주기는 예를 들어, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, AlGaAs/GaAs, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, AlInGaP/InGaP, 또는 InP/GaAs의 페어 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 우물층은 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0<x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y<1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 배치될 수 있다. 상기 장벽층은 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y<1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. The
상기 제2도전형 반도체층(13C)은 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(13C)은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, 또는 AlGaInP 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있으며, p형 도펀트가 도핑된 p형 반도체층이 될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(13C)은 단층 또는 다층으로 배치될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(13C)은 서로 다른 적어도 두 층이 교대로 배치된 초격자 구조로 형성될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(13C)은 전극 접촉층이 될 수 있다. The second conductivity
상기 반도체 구조물(13)은 제1도전형 반도체층(13A)부터 제2도전형 반도체층(13C)까지를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 반도체 구조물(13)은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다.The
상기 제1,2전극(127,129)은 상기 반도체 구조물(13) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제1전극은 상기 제1도전형 반도체층(13A)에 접촉되며 전기적으로 연결되며, 상기 제2전극는 상기 제2도전형 반도체층(13C)에 접촉되며 전기적으로 연결될 수 있다. The first and
상기 제1전극(127) 및 제2전극(129)은 오믹 접촉, 접착층, 본딩층의 특성을 갖는 금속으로 비 투광성으로 이루어질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1 및 제2전극(127,129)은 바닥 형상이 다각형 또는 원 형상일 수 있다.The
상기 반도체 소자(110)는 제1 및 제2전극층(121,122), 제3전극층(113), 절연층(124,125)을 포함한다. 상기 제1 및 제2전극층(121,122) 각각은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 전류 확산층으로 기능할 수 있다. 상기 제1 및 제2전극층(121,122)은 상기 반도체 구조물(13)의 아래에 배치된 제1전극층(121); 및 상기 제1전극층(121) 아래에 배치된 제2전극층(122)을 포함할 수 있다. 상기 제1전극층(121)은 전류를 확산시켜 주게 되며, 상기 제2전극층(121)은 입사되는 광을 반사하게 된다.The
상기 제1 및 제2전극층(121,122)은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 상기 제1전극층(121)은 투광성 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대 금속 산화물 또는 금속 질화물로 형성될 수 있다. 상기 제1전극층(121)은 예컨대 ITO(indium tin oxide), ITON(ITO nitride), IZO(indium zinc oxide), IZON(IZO nitride), 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) 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 제2전극층(122)은 상기 제1전극층(121)의 하면과 접촉되며 반사 전극층으로 기능할 수 있다. 상기 제2전극층(122)은 금속 예컨대, Ag, Au 또는 Al를 포함한다. 상기 제2전극층(122)은 상기 제1전극층(121)이 일부 영역이 제거된 경우, 상기 제2도전형 반도체층(13C)의 하면에 부분적으로 접촉될 수 있다. The first and second electrode layers 121 and 122 may be formed of different materials. The first electrode layer 121 may be formed of a light-transmitting material, for example, a metal oxide or a metal nitride. The first electrode layer 121 may be formed of one of indium tin oxide (ITO), indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc oxide (IZO) , Indium gallium zinc oxide (IGZO), indium gallium tin oxide (IGTO), aluminum zinc oxide (AZO), antimony tin oxide (ATO) and gallium zinc oxide (GZO). The
다른 예로서, 상기 제1 및 제2전극층(121,122)의 구조는 무지향성 반사(ODR: Omni Directional Reflector layer) 구조로 적층될 수 있다. 상기 무지향성 반사 구조는 낮은 굴절률을 갖는 제1전극층(121)과, 상기 제1전극층(121)과 접촉된 고 반사 재질의 금속 재질인 제2전극층(122)의 적층 구조로 형성될 수 있다. 상기 전극층(121,122)은, 예컨대, ITO/Ag의 적층 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 상기 제1전극층(121)과 제2전극층(122) 사이의 계면에서 전 방위 반사각을 개선시켜 줄 수 있다. As another example, the structures of the first and second electrode layers 121 and 122 may be stacked in an omni directional reflector layer (ODR) structure. The omnidirectional reflection structure may have a laminated structure of a first electrode layer 121 having a low refractive index and a
다른 예로서, 상기 제2전극층(122)은 제거될 수 있으며, 다른 재질의 반사층으로 형성될 수 있다. 상기 반사층은 분산형 브래그 반사(distributed bragg reflector: DBR) 구조로 형성될 수 있으며, 상기 분산형 브래그 반사 구조는 서로 다른 굴절률을 갖는 두 유전체층이 교대로 배치된 구조를 포함하며, 예컨대, SiO2층, Si3N4층, TiO2층, Al2O3층, 및 MgO층 중 서로 다른 어느 하나를 각각 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 전극층(121,122)은 분산형 브래그 반사 구조와 무지향성 반사 구조를 모두 포함할 수 있으며, 이 경우 98% 이상의 광 반사율을 갖는 발광 칩을 제공할 수 있다. 상기 플립 방식으로 탑재된 발광 칩은 상기 제2전극층(122)으로부터 반사된 광이 투광성 기판(11)을 통해 방출하게 되므로, 수직 상 방향으로 대부분의 광을 방출할 수 있다. As another example, the
상기 제3전극층(123)은 상기 제2전극층(122)의 아래에 배치되며, 상기 제1 및 제2전극층(121,122)과 전기적으로 절연된다. 상기 제3전극층(123)은 금속 예컨대, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 제3전극층(123) 아래에는 제1전극(127) 및 제2전극(129)가 배치된다. The
상기 절연층(124,125)은 제1 및 제2전극층(121,122), 제3전극층(123), 제1 및 제2전극(127,129), 반도체 구조물(13)의 층 간의 불필요한 접촉을 차단하게 된다. 상기 절연층(124,125)은 제1 및 제2절연층(135,135)을 포함한다. 상기 제1절연층(124)은 상기 제3전극층(123)과 제2전극층(122) 사이에 배치된다. 상기 제2절연층(125)은 상기 제3전극층(123)과 제1,2전극(127,129) 사이에 배치된다. The insulating
상기 제3전극층(123)은 상기 제1도전형 반도체층(13A)과 연결된다. 상기 제3전극층(123)의 연결부(123A)는 상기 제1, 2전극층(121, 122) 및 반도체 구조물(13)의 하부를 통해 비아 구조로 돌출되며 제1도전형 반도체층(13A)과 접촉된다. 상기 연결부(123A)는 복수로 배치될 수 있다. 상기 제3전극층(123)의 연결부(123A)의 둘레에는 상기 제1절연층(124)의 일부(124A)가 연장되어 제3전극층(123)과 상기 제1 및 제2전극층(121,122), 제2도전형 반도체층(13C) 및 활성층(13B) 간의 전기적인 연결을 차단한다. 상기 반도체 구조물(13)의 측면에는 측면 보호를 위해 절연 층이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. The
상기 제2전극(129)은 상기 제2절연층(125) 아래에 배치되고 상기 제2절연층(125)의 오픈 영역을 통해 상기 제1 및 제2전극층(121,122) 중 적어도 하나와 접촉되거나 연결된다. 상기 제1전극(127)은 상기 제2절연층(125)의 아래에 배치되며 상기 제2절연층(125)의 오픈 영역을 통해 상기 제3전극층(113)과 연결된다. 이에 따라 상기 제2전극(129)의 돌기(129A)는 제1,2전극층(121,122)을 통해 제2도전형 반도체층(13C)에 전기적으로 연결되며, 제1전극(127)의 돌기(127A)는 제3전극층(113)을 통해 제1도전형 반도체층(13A)에 전기적으로 연결된다. The
상기 제1전극(127)에 연결된 연결부(123A)는 복수개 배치될 수 있어, 전류 확산을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 제1,2전극(127,129)는 반도체 구조물(13)의 아래에 넓은 면적으로 제공될 수 있다. 상기 제1,2전극(127,129)의 하면은 동일한 수평 면 상에 배치될 수 있어, 접합 효율이 개선될 수 있다. A plurality of
도 8은 실시 예에 따른 반도체 소자의 제2변형 예이다. 상기 제2변형 예를 설명함에 있어서, 상기에 개시된 구성과 동일한 부분은 상기의 설명을 참조하기로 한다.8 is a second modification of the semiconductor device according to the embodiment. In describing the second modification, the same parts as those described above will be described with reference to the above description.
도 8을 참조하면, 반도체 소자는 투광성 기판(11), 반도체 구조물(13), 전극층(131), 절연층(133)을 포함한다. 상기 전극층(131) 및 절연층(133)의 물질은 상기의 설명을 참조하기로 한다.8, the semiconductor device includes a
상기 발광 소자는 반도체 구조물(13)의 아래에 제1전극(137) 및 제2전극(139)을 포함한다. 상기 제1전극(137)은 제1접촉층(135), 제1연결층(141), 및 제1본딩층(142)을 포함하며, 상기 제1접촉층(135)은 제1도전형 반도체층(13A)에 접촉되며 제1연결층(141)은 제1접촉층(135)와 제1본딩층(142) 사이에 연결된다. 상기 제1연결층(141), 및 제1본딩층(142)은 다층 구조로 배치될 수 있다. 상기 제1접촉층(135)은 Cr, Ti, Ta과 이들의 선택적인 합금 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 제1연결층(141)은 Al, Ti, Fe, Ni 및 이들의 선택적인 합금 중 적어도 2개를 포함하며, 상기 제1본딩층(142)은 In, Sn, Ni, Au 및 이들의 선택적인 합금 중 적어도 2개를 포함할 수 있다. The light emitting device includes a
상기 제2전극(139)은 제2접촉층(136), 제2연결층(143), 및 제2본딩층(144)을 포함하며, 상기 제2접촉층(136)는 제2도전형 반도체층(13C)에 접촉되며 제2연결층(143)은 제2접촉층(136)와 제2본딩층(144) 사이에 연결된다. 상기 제2접촉층(136), 제2연결층(143) 및 제2본딩층(144)은 단층 또는 다층 구조로 배치될 수 있다. 상기 제2접촉층(136)은 Cr, Ti, Ta과 이들의 선택적인 합금 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 제2연결층(143)은 Al, Ti, Cu, Ag, Pt 및 이들의 선택적인 합금 중 적어도 2개를 포함하며, 상기 제1본딩층(144)은 In, Sn, Cu, Au 및 이들의 선택적인 합금 중 적어도 2개를 포함할 수 있다. The
상기 반도체 소자(110)는 반도체 구조물(13)의 아래에 지지 부재(151)가 배치될 수 있다. 상기 지지 부재(151)는 절연성 재질로 형성되며, 상기 절연성 재질은 예컨대, 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지층으로 형성된다. 다른 예로서, 상기 절연성 재질은 페이스트 또는 절연성 잉크를 포함할 수 있다. 상기 절연성 재질의 재질은 그 종류는 polyacrylate resin, epoxy resin, phenolic resin, polyamides resin, polyimides rein, unsaturated polyesters resin, polyphenylene ether resin (PPE), polyphenilene oxide resin (PPO), polyphenylenesulfides resin, cyanate ester resin, benzocyclobutene (BCB), Polyamido-amine Dendrimers (PAMAM), 및 Polypropylene-imine, Dendrimers (PPI), 및 PAMAM 내부 구조 및 유기-실리콘 외면을 갖는 PAMAM-OS(organosilicon)를 단독 또는 이들의 조합을 포함한 수지로 구성될 수 있다.The
상기 지지 부재(151) 내에는 Al, Cr, Si, Ti, Zn, Zr 중 적어도 하나를 갖는 산화물, 질화물, 불화물, 황화물과 같은 화합물들 중 적어도 하나가 첨가될 수 있다. 여기서, 상기 지지 부재(151) 내에 첨가된 화합물은 열 확산제일 수 있으며, 상기 열 확산제는 소정 크기의 분말 입자, 알갱이, 필러(filler), 첨가제로 사용될 수 있으며, 이하 설명의 편의를 위해 열 확산제로 설명하기로 한다. 상기 열 확산제는 세라믹 재질을 포함하며, 상기 세라믹 재질은 동시 소성되는 저온 소성 세라믹(LTCC: low temperature co-fired ceramic), 고온 소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic), 알루미나(alumina), 수정(quartz), 칼슘지르코네이트(calcium zirconate), 감람석(forsterite), SiC, 흑연, 용융실리카(fusedsilica), 뮬라이트(mullite), 근청석(cordierite), 지르코니아(zirconia), 베릴리아(beryllia), 및 질화알루미늄(aluminum nitride) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 세라믹 재질은 예컨대, SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy(x,y≥0.1), SiOxNy(x,y≥0.1), Al2O3, BN, SiC(SiC-BeO), BeO, CeO, AlN와 같은 세라믹 (Ceramic) 계열일 수 있다. 상기 열 전도성 물질은 C (다이아몬드, CNT)의 성분을 포함할 수 있다. At least one of compounds such as oxides, nitrides, fluorides and sulfides having at least one of Al, Cr, Si, Ti, Zn and Zr may be added to the
상기 지지 부재(151)는 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 지지 부재(151)는 내부에 세라믹 물질의 분말을 포함함으로써, 지지 부재(151)의 강도는 개선되고, 열 전도율 또한 개선될 수 있다. 상기 지지 부재(151)의 두께는 2㎛ 이상으로 형성될 수 있으며, 2㎛ 미만으로 형성될 경우, 지지 부재(151)의 지지 및 열 전도 특성의 개선이 미미할 수 있다. The
상기 지지 부재(151)는 제1전극(137)의 둘레에 배치된 제1지지 부재와, 상기 제2전극(139)의 둘레에 배치된 제2지지 부재가 서로 분리되는 구조로 배치될 수 있어, 각 전극으로부터 발생된 열을 방열할 수 있다. The
실시 예에 따른 반도체 모듈은, 실내등, 실외등, 가로등, 자동차 램프, 이동 또는 고정장치의 전조등 또는 후미등, 지시등와 같은 장치를 포함한다. 실시 예에 따른 반도체 모듈의 광 출사 측에는 도광판, 확산 시트 및 프리즘 시트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The semiconductor module according to the embodiment includes devices such as an interior lamp, an outdoor lamp, a street lamp, an automobile lamp, a headlight or tail lamp of a moving or fixing device, and an indicator lamp. The light emitting side of the semiconductor module according to the embodiment may include at least one of a light guide plate, a diffusion sheet, and a prism sheet.
상술한 반도체 모듈은 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.The semiconductor module may be used as a light source of a lighting system, for example, as a light source of an image display device or a lighting device. When used as a backlight unit of a video display device, it can be used as an edge type backlight unit or as a direct-type backlight unit. When used as a light source of a lighting device, it can be used as a regulator or a bulb type. It is possible.
반도체 소자를 이용한 발광 소자는 상술한 발광 다이오드 외에 레이저 다이오드가 있다. 상기 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 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.A light emitting device using a semiconductor device includes a laser diode in addition to the light emitting diode described above. Like the light emitting device, the laser diode may include a first conductivity type semiconductor layer having the structure described above, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer. Then, electro-luminescence (electroluminescence) phenomenon in which light is emitted when an electric current is applied after bonding the p-type first conductivity type semiconductor and the n-type second conductivity type semiconductor is used, And phase. That is, the laser diode can emit light having one specific wavelength (monochromatic beam) with the same phase and in the same direction by using a phenomenon called stimulated emission and a constructive interference phenomenon. It can be used for optical communication, medical equipment and semiconductor processing equipment.
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.As the light receiving element, a photodetector, which is a kind of transducer that detects light and converts the intensity of the light into an electric signal, is exemplified. As such a photodetector, a photodiode (e.g., a PD with a peak wavelength in a visible blind spectral region or a true blind spectral region), a photodiode (e.g., a photodiode such as a photodiode (silicon, selenium), a photoconductive element (cadmium sulfide, cadmium selenide) , Photomultiplier tube, phototube (vacuum, gas-filled), IR (Infra-Red) detector, and the like.
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. In addition, a semiconductor device such as a photodetector may be fabricated using a direct bandgap semiconductor, which is generally excellent in photo-conversion efficiency. Alternatively, the photodetector has a variety of structures, and the most general structure includes a pinned photodetector using a pn junction, a Schottky photodetector using a Schottky junction, and a metal-semiconductor metal (MSM) photodetector have.
포토 다이오드(Photodiode)는 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 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.The photodiode, like the light emitting device, may include the first conductivity type semiconductor layer having the structure described above, the active layer, and the second conductivity type semiconductor layer, and may have a pn junction or a pin structure. The photodiode operates by applying reverse bias or zero bias. When light is incident on the photodiode, electrons and holes are generated and a current flows. At this time, the magnitude of the current may be approximately proportional to the intensity of the light incident on the photodiode.
광전지 또는 태양 전지(solar cell)는 포토 다이오드의 일종으로, 광을 전류로 변환할 수 있다. 태양 전지는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. A photovoltaic cell or a solar cell is a type of photodiode that can convert light into current. The solar cell, like the light emitting device, may include the first conductivity type semiconductor layer, the active layer and the second conductivity type semiconductor layer having the above-described structure.
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.In addition, it can be used as a rectifier of an electronic circuit through a rectifying characteristic of a general diode using a p-n junction, and can be applied to an oscillation circuit or the like by being applied to a microwave circuit.
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.In addition, the above-described semiconductor element is not necessarily implemented as a semiconductor, and may further include a metal material as the case may be. For example, a semiconductor device such as a light receiving element may be implemented using at least one of Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, P, or As, Or may be implemented using a doped semiconductor material or an intrinsic semiconductor material.
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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
11: 투광성 기판
13: 반도체 구조물
127,129: 전극
110: 반도체 소자
180: 반사 부재
190: 형광 필름
210: 제1기판
211: 베이스층
213: 절연층
220: 방열 패드
221,223: 전극 패드
230,240: 개구부
231: 보호층11: Transparent substrate 13: Semiconductor structure
127, 129: electrode 110: semiconductor element
180: reflective member 190: fluorescent film
210: first substrate 211: base layer
213: insulation layer 220: heat radiation pad
221, 223:
231: Protective layer
Claims (14)
상기 제1기판 상에 배치되며, 세라믹 재질의 몸체를 갖는 제2기판; 및
상기 제2기판 상에 전기적으로 분리된 제1,2전극을 포함하는 반도체 소자를 포함하며,
상기 방열 패드는 상기 제1,2전극 패드의 두께보다 두꺼운 두께를 갖고 상기 제2기판과 상기 베이스층 사이에 배치되며,
상기 제2기판은 상기 몸체와 상기 반도체 소자의 제1,2전극 사이에 제1,2금속층, 상기 몸체와 상기 제1기판의 제1,2전극 패드 사이에 제3,4금속층, 및 상기 제3,4금속층으로부터 분리되며 상기 몸체와 상기 방열 패드 사이에 배치되는 제5금속층을 포함하는 반도체 모듈. A base layer, an insulating layer on the base layer, first and second electrode pads electrically isolated on the insulating layer, and a heat dissipation electrically separated from the first and second electrode pads between the first and second electrode pads A first substrate comprising a pad;
A second substrate disposed on the first substrate and having a ceramic body; And
And a semiconductor device including first and second electrodes electrically separated on the second substrate,
Wherein the heat dissipation pad has a thickness greater than a thickness of the first and second electrode pads and is disposed between the second substrate and the base layer,
The second substrate includes first and second metal layers between the body and the first and second electrodes of the semiconductor device, a third and a fourth metal layer between the body and the first and second electrode pads of the first substrate, And a fifth metal layer separated from the third metal layer and disposed between the body and the heat radiating pad.
상기 방열 패드는 상기 베이스층과 동일한 열 전도율을 갖는 금속을 포함하는 반도체 모듈.The method of claim 1, wherein the base layer comprises a metal having a thermal conductivity of at least 200 W / mk,
Wherein the heat dissipation pad comprises a metal having the same thermal conductivity as the base layer.
상기 제1,2비아 전극은 제1축 방향으로 이격되며,
상기 제1,2비아 전극 사이의 간격은 상기 반도체 소자의 제1축 방향의 너비보다 넓은 반도체 모듈.[8] The plasma display panel of claim 7, wherein the second substrate includes a first via electrode connecting the first and third metal layers in the body, and a second via electrode connecting the second and fourth metal layers,
Wherein the first and second via electrodes are spaced apart from each other in the first axis direction,
And the distance between the first and second via electrodes is larger than the width of the semiconductor element in the first axis direction.
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