KR20180064110A - Semiconductor sensor, menufacturing method for the semiconductor sensor and sensing device - Google Patents
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Abstract
Description
실시 예는 반도체 소자에 관한 것이다. Embodiments relate to semiconductor devices.
실시 예는 가스 감지를 위한 반도체 소자에 관한 것이다.Embodiments relate to semiconductor devices for gas sensing.
실시 예는 가스 감지 장치 및 감지 방법에 관한 것이다.An embodiment relates to a gas sensing device and a sensing method.
실시 예는 가스 감지를 위한 센서를 갖는 감지 장치에 관한 것이다. Embodiments relate to sensing devices having sensors for gas sensing.
실시 예는 가스 센서를 갖는 감지 장치에 관한 것이다.An embodiment relates to a sensing device having a gas sensor.
우리의 생활환경에는 대단히 많은 종류의 가스가 존재하고 있다. 일반가정, 업소, 공사장에서의 가스사고, 석유콤비나트, 탄광, 화학플랜트 등에서의 폭발사고 및 오염 공해 등의 문제가 잇따르고 있다. 인간의 감각기관으로는 위험 가스의 농도를 정량적으로 판별하거나 가스의 종류를 거의 판별할 수 없다. 이에 대응하기 위해 물질의 물리적 성질 또는 화학적 성질을 이용한 가스 센서가 개발되어 가스의 누설탐지, 농도 측정 및 경보 등에 사용되고 있다.There are many kinds of gases in our living environment. Problems such as gas accidents in general homes, businesses, construction sites, explosion accidents in petroleum combinets, mines, chemical plants, and pollution pollution are continuing. Human sensory organs can not quantitatively determine the concentration of the hazardous gas or can hardly distinguish the type of the gas. In order to cope with this problem, a gas sensor using physical properties or chemical properties of a material has been developed and used for leakage detection, concentration measurement and alarm for gas.
이러한 가스 센서에 대한 연구는 오래 전부터 이루어져 왔으며, 현재 많은 종류의 가스 센서가 상용화되어 있다. 반도체를 이용한 가스 센서는, 기체 성분이 반도체의 표면에 흡착하거나 또는 미리 흡착해 있던 산소등과 같은 흡착 가스와 반응할 때 흡착 분자와 반도체 표면과의 사이에 전자 수수가 일어나고 이로 인하여 반도체의 도전율과 표면 전위 등이 변화하게 되는데, 이러한 변화를 검출하는 원리이다.Such gas sensors have been studied for a long time, and many types of gas sensors are now commercially available. When a gas component is adsorbed on the surface of a semiconductor or reacted with an adsorbing gas such as oxygen or the like which has been previously adsorbed, a gas sensor using a semiconductor causes electron exchange between the adsorbing molecules and the surface of the semiconductor, Surface potential, and the like, which are the principle of detecting such a change.
반도체 가스 센서는 측정 대기의 스펙트럼이나 이온 모빌리티(mobility)에 의한 전도성 측정을 통한 광학식 가스 센서나 전기 화학식 가스 센서에 비하여 그 구조가 간단하고 공정이 용이하며, 크기가 작고 전력 소모가 작은 이점들이 있다.Semiconductor gas sensors are simpler in structure, easier to process, smaller in size and lower in power consumption than optical gas sensors or electrochemical gas sensors through measurement of conductivity by measurement spectrum or ion mobility .
실시 예는 가스 검출을 위한 반도체 소자 및 그 제조방법을 제공한다.Embodiments provide a semiconductor device for gas detection and a method of manufacturing the same.
실시 예는 감지재에 의한 저항 변화를 감지하는 반도체 소자 및 그 제조방법을 제공한다.Embodiments provide a semiconductor device for sensing a change in resistance due to a sensing material and a method of manufacturing the same.
실시 예는 두 패드부 사이에 연속적으로 연결된 전극부와 상기 전극부 상에 배치된 감지재에서의 저항 변화를 검출하는 반도체 소자 및 그 제조방법을 제공한다.The embodiment provides an electrode portion continuously connected between two pad portions, a semiconductor element for detecting a change in resistance in a sensing material disposed on the electrode portion, and a manufacturing method thereof.
실시 예는 발광부로부터 방출된 광에 반응하여 가스를 검출하는 감지재를 갖는 반도체 소자 및 그 제조방법을 제공한다.An embodiment provides a semiconductor device having a sensing material that detects a gas in response to light emitted from a light emitting portion, and a method of manufacturing the same.
실시 예는 자외선 광을 조사하는 발광부와 가스를 검출하는 센서부를 갖는 반도체 소자를 제공한다. The embodiment provides a semiconductor device having a light emitting portion for irradiating ultraviolet light and a sensor portion for detecting gas.
실시 예는 발광부의 반도체층 및 기판 중 적어도 하나의 위에 센서부가 배치된 반도체 소자를 제공한다.An embodiment provides a semiconductor element in which a sensor portion is disposed on at least one of a semiconductor layer and a substrate of a light emitting portion.
실시 예는 발광부에 인접한 영역에 센서부가 배치된 반도체 소자를 제공한다.An embodiment provides a semiconductor device in which a sensor portion is disposed in an area adjacent to a light emitting portion.
실시 예는 가스 센서 또는 반도체 소자를 갖는 감지 장치를 제공한다.Embodiments provide a sensing device having a gas sensor or semiconductor device.
실시 예는 가스 센서 또는 반도체 소자의 감지 방법을 제공한다.Embodiments provide a method of sensing a gas sensor or a semiconductor device.
실시 예에 따른 반도체 소자는, 기판, 상기 기판 상에 배치되는 발광부; 및 상기 기판 및 상기 발광부 중 적어도 하나의 위에 배치된 센서부를 포함하며, 상기 발광부는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층; 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하고, 상기 센서부는 제1패드부, 상기 제1패드부로부터 이격된 제2패드부, 상기 제1패드부로부터 연장되어 상기 제2패드부와 연결되는 전극부, 및 상기 전극부 상에 배치된 감지재를 포함하며, 상기 감지재는 상기 전극부와 수직 방향으로 중첩되는 적어도 하나 이상의 제1영역, 및 상기 전극부와 수직 방향으로 중첩되지 않는 적어도 하나 이상의 제2영역을 포함하며, 상기 감지재의 표면은 상기 발광부의 상면 및 측면 중 적어도 하나에 대응되며, 상기 감지재는 상기 발광부로부터 방출된 광에 의해 저항이 변화될 수 있다. A semiconductor device according to an embodiment includes a substrate, a light emitting portion disposed on the substrate, And a sensor portion disposed on at least one of the substrate and the light emitting portion, wherein the light emitting portion includes a first conductivity type semiconductor layer, a second conductivity type semiconductor layer, a first conductivity type semiconductor layer, An active layer disposed between the layers; A first electrode electrically connected to the first conductive semiconductor layer; And a second electrode electrically connected to the second conductive type semiconductor layer, wherein the sensor portion includes a first pad portion, a second pad portion spaced apart from the first pad portion, and a second pad portion extending from the first pad portion, And a sensing member disposed on the electrode portion, wherein the sensing member includes at least one first region overlapping the electrode portion in the vertical direction, and at least one second region overlapping the electrode portion in a direction perpendicular to the electrode portion, Wherein the surface of the sensing material corresponds to at least one of an upper surface and a side surface of the light emitting portion, and the sensing material may be changed in resistance by the light emitted from the light emitting portion .
실시 예에 따른 감지 장치는, 회로 기판; 상기 회로 기판 상에 기판 및, 상기 기판 위에 발광부 및 상기 발광부 위에 센서부를 포함하는 반도체 소자; 상기 반도체 소자의 둘레에 배치된 패키지 몸체; 및 상기 반도체 소자 상에 반사 플레이트를 포함하며, 기판, 상기 기판 상에 배치되는 발광부; 및 상기 기판 및 상기 발광부 중 적어도 하나의 위에 배치된 센서부를 포함하며, 상기 발광부는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층; 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하고, 상기 센서부는 제1패드부, 상기 제1패드부로부터 이격된 제2패드부, 상기 제1패드부로부터 연장되어 상기 제2패드부와 연결되는 전극부, 및 상기 전극부 상에 배치된 감지재를 포함하며, 상기 감지재는 상기 전극부와 수직 방향으로 중첩되는 적어도 하나 이상의 제1영역, 및 상기 전극부와 수직 방향으로 중첩되지 않는 적어도 하나 이상의 제2영역을 포함하며, 상기 감지재의 표면은 상기 발광부의 상면 및 측면 중 적어도 하나에 대응되며, 상기 감지재는 상기 발광부로부터 방출된 광에 의해 저항이 변화될 수 있다. A sensing device according to an embodiment includes: a circuit board; A semiconductor device including a substrate on the circuit board, a light emitting portion on the substrate, and a sensor portion on the light emitting portion; A package body disposed around the semiconductor element; And a reflective plate on the semiconductor element, the substrate including a light emitting portion disposed on the substrate; And a sensor portion disposed on at least one of the substrate and the light emitting portion, wherein the light emitting portion includes a first conductivity type semiconductor layer, a second conductivity type semiconductor layer, a first conductivity type semiconductor layer, An active layer disposed between the layers; A first electrode electrically connected to the first conductive semiconductor layer; And a second electrode electrically connected to the second conductive type semiconductor layer, wherein the sensor portion includes a first pad portion, a second pad portion spaced apart from the first pad portion, and a second pad portion extending from the first pad portion, And a sensing member disposed on the electrode portion, wherein the sensing member includes at least one first region overlapping the electrode portion in the vertical direction, and at least one first region overlapping the electrode portion in a direction perpendicular to the electrode portion, Wherein the surface of the sensing material corresponds to at least one of the upper surface and the side surface of the light emitting portion and the resistance of the sensing material may be changed by the light emitted from the light emitting portion.
실시 예에 의하면, 상기 감지재의 제1영역과 제2영역은 교대로 배치될 수 있다. According to the embodiment, the first region and the second region of the sensing material may be alternately arranged.
실시 예에 의하면, 상기 전극부는 상기 감지재의 제1영역과 수직 방향으로 중첩되는 복수의 라인 패턴을 포함할 수 있다.According to the embodiment, the electrode unit may include a plurality of line patterns overlapping with the first region of the sensing material in the vertical direction.
실시 예에 의하면, 상기 제1,2패드부와 상기 전극부는 상기 활성층과 수직 방향으로 중첩될 수 있다.According to the embodiment, the first and second pad portions and the electrode portion may be overlapped with the active layer in the vertical direction.
실시 예에 의하면, 상기 라인 패턴들 간의 간격은 상기 각 라인 패턴의 폭보다 크며, 상기 전극부의 전체 길이는 상기 제1,2패드부 사이의 거리보다 긴 길이를 가질 수 있다. According to the embodiment, the interval between the line patterns is larger than the width of each line pattern, and the total length of the electrode portion may be longer than the distance between the first and second pad portions.
실시 예에 의하면, 상기 제2 영역은 상기 라인 패턴들 사이에 각각 배치될 수 있다. According to the embodiment, the second region may be disposed between the line patterns, respectively.
실시 예에 의하면, 상기 감지재와 상기 발광부 사이에 배치된 절연층을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an insulating layer may be disposed between the sensing material and the light emitting portion.
실시 예에 의하면, 상기 발광부는 상기 센서부와 상기 제2도전형 반도체층 사이에 전도층을 포함할 수 있다. According to the embodiment, the light emitting portion may include a conductive layer between the sensor portion and the second conductive type semiconductor layer.
실시 예에 의하면, 상기 기판은 상기 발광 구조층과 상기 센서부 사이에 배치될 수 있다.According to the embodiment, the substrate may be disposed between the light emitting structure layer and the sensor unit.
실시 예에 의하면, 상기 발광부는 자외선 광을 발생하며, 상기 감지재는 상기 자외선 광에 반응할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the light emitting portion generates ultraviolet light, and the sensing material may react with the ultraviolet light.
실시 예에 의하면, 상기 기판은 투명한 재질 또는 전도성 재질을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the substrate may comprise a transparent material or a conductive material.
실시 예에 의하면, 상기 전극부는 상기 제1,2전극과 전기적으로 분리될 수 있다. According to the embodiment, the electrode unit can be electrically separated from the first and second electrodes.
실시 예에 의하면, 상기 감지재는, 주 감지 재료와 촉매를 포함하며, 상기 주 감지 재료는 SnO2, CuO, TiO2, In2O3, ZnO, V2O5, RuO2, WO3, ZrO2, MoO3 , NiO, CoO, Fe2O3, 및 AB2O4 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함하며, 상기 촉매는 백금(pt), 구리(Cu), 로듐(Rd), 금(Au), 팔라듐(Pd), 철(Fe), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루태늄(Ru), 로듐(Rh), 은(Ag), 하프늄(Hf), 탄탈늄(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 및 이리듐(Ir) 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the sensing material includes a main sensing material and a catalyst, and the main sensing material is selected from the group consisting of SnO 2 , CuO, TiO 2 , In 2 O 3 , ZnO, V 2 O 5 , RuO 2 , WO 3 , ZrO 2 , MoO 3 , NiO, CoO, Fe 2 O 3 , and AB 2 O 4 Wherein the catalyst is selected from the group consisting of platinum (Pt), copper (Cu), rhodium (Rd), gold (Au), palladium (Pd), iron (Fe), titanium (Ti), vanadium V, Cr, Ni, Al, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Ag, And may include at least one or more of hafnium (Hf), tantalum (Ta), tungsten (W), rhenium (Re), and iridium (Ir).
실시 예는 발광부로부터 조사된 광을 이용한 센서부를 갖는 반도체 소자를 제공함으로써, 반도체 소자의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.The embodiment can improve the reliability of the semiconductor element by providing the semiconductor element having the sensor portion using the light irradiated from the light emitting portion.
실시 예는 히터 없이 LED의 광을 이용한 반도체 소자를 구현함으로써, 히터의 내구성 문제나 히터에 의한 웜 업 타입(Warm up time)과 같은 시간이 소요되는 문제를 해결할 수 있다.The embodiment realizes the semiconductor device using the light of the LED without the heater, thereby solving the problems such as the durability of the heater and the warm-up time due to the heater.
실시 예는 발광부의 상부 또는 외측에 센서부를 배치함으로써, 반도체 소자의 사이즈를 소형화할 수 있다.In the embodiment, the size of the semiconductor element can be reduced by disposing the sensor portion on the upper or outer side of the light emitting portion.
실시 예는 수평형 칩 구조의 발광부 상에 센서부가 배치된 반도체 소자를 구현할 수 있다.The embodiment can realize a semiconductor device in which the sensor portion is disposed on the light emitting portion of the horizontal chip structure.
실시 예는 플립 칩 구조의 발광부 상에 센서부가 배치된 반도체 소자를 구현할 수 있다.Embodiments can implement a semiconductor device in which a sensor portion is disposed on a light emitting portion of a flip chip structure.
실시 예는 수직형 칩 구조의 발광부 상에 센서부가 배치된 반도체 소자를 구현할 수 있다. The embodiment can implement a semiconductor device in which a sensor portion is disposed on a light emitting portion of a vertical chip structure.
실시 예는 반도체 소자의 센싱 감도를 개선시켜 줄 수 있다.The embodiment can improve the sensing sensitivity of the semiconductor device.
실시 예는 반도체 소자를 소형화할 수 있다.The embodiment can downsize the semiconductor device.
실시 예는 반도체 소자의 소비전력을 줄일 수 있다.The embodiment can reduce the power consumption of the semiconductor device.
실시 예는 반도체 소자 및 이를 갖는 감지 장치의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.The embodiment can improve the reliability of the semiconductor device and the sensing device having the semiconductor device.
도 1은 제1실시 예에 따른 반도체 소자의 평면도이다.
도 2는 도 1의 반도체 소자의 A-A측 단면도이다.
도 3은 실시 예에 따른 반도체 소자의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 반도체 소자의 제1형 예이다.
도 5는 도 1의 반도체 소자의 제2변형 예이다.
도 6은 도 1의 반도체 소자의 제3변형 예이다.
도 7은 제2실시 예에 따른 반도체 소자의 사시도이다.
도 8은 도 6의 반도체 소자의 변형 예이다.
도 9은 제3실시 예에 따른 반도체 소자의 사시도이다.
도 10은 제4실시 예에 따른 반도체 소자의 측 단면도이다.
도 11은 제5실시 예에 따른 반도체 소자의 측 단면도이다.
도 12는 실시 예에 따른 반도체 소자를 갖는 가스 감지 장치를 나타낸 측 단면도이다.
도 13은 도 7의 반도체 소자를 갖는 가스 감지 장치를 나타낸 측 단면도이다.
도 14는 실시 예에 따른 가스 감지 시스템을 나타낸 블록 구성도이다.
도 15는 실시 예에 따른 가스 감지에 따른 저항 변화율을 나타낸 도면이다.1 is a plan view of a semiconductor device according to the first embodiment.
2 is a cross-sectional view of the semiconductor device of Fig. 1 on the AA side.
3 is a view for explaining the operation of the semiconductor device according to the embodiment.
4 is a first example of the semiconductor device of Fig.
5 is a second modification of the semiconductor device of FIG.
6 is a third modification of the semiconductor device of FIG.
7 is a perspective view of a semiconductor device according to the second embodiment.
8 is a modification of the semiconductor device of FIG.
9 is a perspective view of a semiconductor device according to the third embodiment.
10 is a side sectional view of the semiconductor device according to the fourth embodiment.
11 is a side sectional view of the semiconductor device according to the fifth embodiment.
12 is a side cross-sectional view showing a gas sensing device having a semiconductor device according to an embodiment.
13 is a side sectional view showing a gas sensing device having the semiconductor element of Fig.
14 is a block diagram showing a gas sensing system according to an embodiment.
15 is a graph showing the rate of change of resistance according to the gas sensing according to the embodiment.
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.
<실시예><Examples>
도 1은 제1실시 예에 따른 반도체 소자의 평면도이고, 도 2는 도 1의 반도체 소자의 A-A측 단면도이다.FIG. 1 is a plan view of a semiconductor device according to the first embodiment, and FIG. 2 is a sectional view taken on the A-A side of the semiconductor device of FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시 예에 따른 반도체 소자는 센서부(105)를 포함할 수 있다. 상기 센서부(105)는 패드부(151,153), 상기 패드부(151,153)에 연결된 전극부(152), 및 상기 전극부(152) 상에 배치되는 감지재(150)를 포함한다. 상기 감지재(150) 및 상기 전극부(152)는 절연층(113) 상에 배치될 수 있다. 실시 예에 따른 상기 절연층(113)은 기판(111) 및 반도체층 중 적어도 하나의 위에 배치될 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 2, a semiconductor device according to an embodiment may include a
상기 반도체 소자(105)의 사이즈는 (가로) × (세로) 길이가 예컨대, (300㎛~20000㎛)×(300㎛~20000㎛)의 범위일 수 있다. 상기 반도체 소자(105)의 두께 또는 높이는 500㎛ 이하 예컨대, 30㎛ 내지 500㎛의 범위를 가질 수 있다. 평면 상에서 제1축 방향은 가로 방향 또는 X축 방향이며, 제2축 방향은 세로 방향이거나 X축 방향과 직교하는 Y축 방향일 수 있다. 제3축 방향은 높이 또는 두께 방향이거나, 상기 제1,2축 방향과 직교하는 Z축 방향일 수 있다. The size of the
<기판(11)>≪ Substrate (11) >
상기 기판(111)은 전도성 또는 절연성 재질일 수 있다. 상기 기판(111)은 반도체 기판 또는 비반도체 기판일 수 있다. 상기 기판(11)은 투광성 또는 비 투광성 재질의 기판일 수 있다. 상기 기판(111)은 사파이어 기판(Al2O3), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga2O3, GaAs와 같은 군에서 선택될 수 있다. 상기 기판(11)은 GaN계 반도체 예컨대, GaN 반도체로 형성될 수 있다. 상기 기판(111)은 bulk GaN 단결정 기판일 수 있다. 상기 기판(111)은 센서부(105)를 지지하기 위한 지지부재로 사용될 수 있다. The
상기 기판(111)의 두께는 30㎛이상 예컨대, 30㎛ 내지 3000㎛의 범위일 수 있으며, 상기 범위의 두께보다 작은 경우 제조 시의 핸들링이 어렵고 상기 범위보다 큰 경우 센서부(105)의 사이즈가 커질 수 있다. 상기 기판(111)은 제1축(X) 방향의 길이와 제2축(Y) 방향의 길이가 동일하거나 다를 수 있다. 상기 기판(111)은 예컨대, X축 방향의 길이가 Y축 방향의 길이보다 클 수 있다. 상기 센서부(105)는 상기 기판(111)이 제거하거나 기판 없이 제공될 수 있다. The thickness of the
다른 예로서, 상기 기판(111)은 회로 기판일 수 있다. 상기 기판(111)이 회로 패턴을 갖는 회로 기판인 경우, 상기 반도체층 및 상기 절연층(113) 중 적어도 하나 또는 모두는 제거될 수 있다. 상기 회로 기판은 수지 재질의 PCB, 금속 코어를 갖는 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 중 적어도 하나를 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 회로 기판은 세라믹 재질을 포함할 수 있다. As another example, the
<반도체층(122)><
상기 반도체층(122)은 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체로 배치될 수 있다. 상기 반도체층(122)은 II족 및 VI족 화합물 반도체와, III족과 V족 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
상기 반도체층(122)이 전도성인 경우, 상기 절연층(113)은 상기 반도체층과 패드부(151,153) 및 전극부(152) 사이에 배치될 수 있다. 상기 반도체층이 절연성인 경우, 상기 절연층(113)은 제거되거나 보다 얇게 제공될 수 있다. 상기 반도체층(122)이 전도성인 경우, n형 도펀트를 갖는 n형 반도체층이거나, p형 도펀트를 갖는 p형 반도체층일 수 있다. When the
상기 반도체층(122)은 예컨대 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, 및 ZnO 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 반도체층(122)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함할 수 있다. 상기 반도체층(122)은 단층 또는 다층일 수 있으며, 상기 다층인 경우 서로 다른 반도체층을 포함할 수 있다. The
상기 반도체층(122)과 상기 기판(111) 사이에는 버퍼층(미도시)이 배치될 수 있다. 상기 버퍼층은 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체로 배치될 수 있다. 상기 버퍼층은 II족 및 VI족 화합물 반도체와, III족과 V족 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 버퍼층은 예컨대 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 및 ZnO 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 반도체층(122)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함할 수 있다. 상기 버퍼층은 도펀트가 첨가된 반도체이거나, unintentional doped 반도체일 수 있다.A buffer layer (not shown) may be disposed between the
상기 반도체층(122)은 발광 구조층일 수 있으며, 예컨대 제1도전형 반도체층, 활성층 및 제2도전형 반도체층 중 적어도 하나 또는 모두를 포함할 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층은 기판(111) 위에 배치된 n형 반도체층, 및 상기 제2도전형 반도체층은 활성층 위에서 p형 반도체층을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1도전형 반도체층은 p형 반도체층 및 상기 제2도전형 반도체층은 n형 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 활성층은 자외선 광선부터 가시 광선 또는 적외선까지의 파장 범위 내에서 선택적으로 발광할 수 있으며, 예컨대 자외선 피크 파장을 갖는 광 또는 청색 피크 파장의 광을 발광할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 절연층(113)은 절연성 시트이거나 층일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 절연층(113)은 예컨대, 질화물 또는 산화물계 절연 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 SiN2 , SiN4 , Si3N4 중 적어도 하나를 포함하는 SixNy(x>0, y>0), SiO2을 포함하는 SiOx(X>0), SiO3Ny4을 갖는 SiOxNy(x>0,y>0), 및 Al2O3을 갖는 AlxOy(x>0, y>0)중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 절연층(113)가 SixNy인 경우 상기 반도체층(122)을 형성한 장비와 동일한 장비로 형성할 수 있다. 다른 예로서, 상기 절연층(113)는 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 절연층(113)의 두께는 상기 기판(111)보다는 얇은 두께로 형성될 수 있다. 상기 절연층(113)의 두께는 상기 반도체층(122)의 두께보다 얇거나 두꺼울 수 있다. 상기 절연층(113)의 두께는 200nm 이상 예컨대, 500nm 내지 10000nm의 범위일 수 있다. 상기 절연층(113)의 두께가 상기 범위 미만인 경우 전기적인 간섭이 발생될 수 있고, 상기 범위를 초과한 경우 상기 절연층(113)과 상기 반도체층(122) 사이의 응력이 너무 커져 상기 센서의 신뢰성이 저하될 수 있거나 상기 반도체층(122)이 발광 구조층일 경우 상기 반도체층에서 발광하는 광의 파장이 설계한 파장과 다를 수 있다. The insulating
상기 절연층(113)의 상면에는 상기 감지재(150), 상기 패드부(151,153) 및 전극부(152)가 배치될 수 있다. 상기 절연층(113)은 상기 감지재(150) 및 전극부(152)과 z축 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 절연층(113)은 센서부(105) 상에서 제거될 수 있다. 이러한 절연층(113)의 제거 공정은 감지재(150) 형성 후 제거될 수 있다. The
실시 예는 상기 감지재(150), 패드부(151,153) 및 전극부(152)를 센서부로 정의할 수 있다. 실시 예의 상기 센서부(105)는 상기 절연층(113)을 더 포함할 수 있다. 상기 센서부(105)는 절연층(113) 아래에 지지 부재로서 기판(111) 또는 반도체층(122) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
<감지재(150)>≪
상기 감지재(150)는 소정의 파장에 활성화되는 재질을 포함할 수 있다. 상기 감지재(150)는 후술되는 발광부로부터 조사된 광에 의해 활성화될 수 있다. 여기서, 상기 활성화는 감지재(150)의 저항 변화를 포함할 수 있다. 상기 감지재(150)는 상기 발광부로부터 방출된 광이 진행되는 방향에 배치되거나, 광의 직접 조사되는 경로 또는 간접적으로 조사되는 경로 상에 배치될 수 있다. The
상기 감지재(150)는 상기 제1,2패드부(151,153) 사이에 배치되며, 상기 전극부(152) 상에 배치될 수 있다. 상기 감지재(150)는 상기 전극부(152)의 패턴들 사이의 영역에 배치되고 상기 패턴들의 표면에 접촉될 수 있다. 이러한 감지재(150)는 조사된 광에 의해 활성화되어 전극부(152)가 가지는 저항을 변화시켜 줄 수 있다.The
상기 감지재(150)는 도 2와 같이, 상기 전극부(152)의 서로 다른 영역과 수직 방향으로 중첩된 복수의 제1영역(R1)과, 상기 전극부(152)와 중첩되지 않는 제2영역(R2)을 포함할 수 있다. 상기 감지재(150)의 제2영역(R2)은 복수의 제1영역(R1) 사이에서 기판(111) 또는 바닥 방향으로 돌출된 영역일 수 있다. 상기 감지재(150)는 광에 의해 저항이 변화될 수 있다. 상기 감지재(150)는 입사된 광에 의해 저항이 낮추어지거나 전도성을 가질 수 있다. 상기 감지재(150)는 상기 전극부(152) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2영역(R2)은 상기 전극부(152)의 이웃하는 패턴들 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1,2영역(R1,R2)은 소정 길이를 갖고 교대로 배치될 수 있다. 상기 제2영역(R2)의 일부는 상기 전극부(152)의 패턴들 사이의 간격(D1)과 동일한 폭일 수 있다. 상기 제2영역(R2)은 일 방향으로 긴 길이를 갖고 연장될 수 있으며, 상기 제2영역(R2)의 연장 방향은 상기 전극부(152)의 패턴의 연장 방향과 평행하게 배치될 수 있다. 상기 제전극부(152) 사이의 간격(D1)은 50㎛ 이상 예컨대, 50㎛ 내지 500㎛의 범위일 수 있다. 이러한 전극부(152) 간의 간격(D1)에 따라 가스 측정을 위한 저항 값이 결정될 수 있으며, 상기 전극부(152) 간의 간격(D1)이 가까울수록 상기 감지재(150)의 저항 값은 낮아질 수 있다. 이에 따라 전극부(152)의 이웃하는 패턴들을 전기적으로 연결시켜 줄 수 있다. 2, the sensing
상기 감지재(150)는 상기 전극부(152)의 패턴들 사이의 영역에서 상기 전극부(152)에 접촉될 수 있다. 이러한 감지재(150)는 광에 의해 저항이 낮아지거나 전도성을 갖게 되므로, 인접한 전극부(152)의 패턴들 사이를 전기적으로 연결시켜 줄 수 있다. 상기 감지재(150)는 입사된 광에 의해 제1저항을 갖게 되며, 외부 가스가 유입되면 상기 제1저항 보다 낮은 제2저항으로 변화될 수 있다. 이에 따라 상기 감지재(150)는 광과 가스에 의해 전극부(152)의 패턴들 사이의 전기적인 저항을 낮추어 주고, 상기 제2영역(R2)을 통해 전극부(152)의 패턴들을 전기적으로 연결시켜 줄 수 있다. 이러한 전극부(152)가 상기 감지재(150)에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 전극부(152) 간의 저항이 낮아지게 됨으로써, 제1,2패드부(151,152)에 의해 저항을 검출할 수 있다. 상기 검출된 저항의 변화는 반도체 소자에 의한 가스 존재 유무를 측정할 수 있다.The sensing
상기 감지재(150)는 상기 절연층(113)의 표면에 배치될 수 있다. 상기 감지재(150)는 금속 산화물 재질로 형성될 수 있다. 상기 감지재(150)는 주 감지 재료와 촉매를 포함할 수 있다. 상기 주 감지 재료는 금속 산화물 재질을 포함하며, 상기 촉매는 금속을 포함할 수 있다. 상기 주 감지 재료는 예컨대, SnO2, CuO, TiO2, In2O3, ZnO, V2O5, RuO2, WO3, ZrO2, MoO3 , NiO, CoO, Fe2O3, 및 AB2O4 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있으며, 이것으로 제한되지 않는 다양한 재료들로 이루어질 수 있다. 상기 감지재(150)의 촉매는 예컨대, 백금(Pt), 구리(Cu), 로듐(Rd), 금(Au), 팔라듐(Pd), 철(Fe), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루태늄(Ru), 로듐(Rh), 은(Ag), 하프늄(Hf), 탄탈늄(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 이리듐(Ir) 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 이러한 촉매 재료는 감지재(150) 내의 도핑 재료로서, 상기 주 감지 재료와 혼합될 수 있다. 상기 감지재(150)는 센싱 및 촉매 속성들의 둘 모두를 가질 수 있는 재료들을 포함할 수 있다. 실시 예에 따른 감지재(150)의 재질은 감지하고자 하는 가스 종류에 따라 상기의 주 감지 재료와 촉매 중에서 선택적으로 혼합될 수 있다. The
상기 감지재(150)는 그레인(grain)을 포함할 수 있으며, 상기 그레인의 사이즈는 서로 동일하거나 다를 수 있다. 상기 그레인의 사이즈는 2nm 이상 예컨대, 2nm 내지 20nm의 범위일 수 있으며, 상기 범위보다 작은 경우 감지재(150)의 역할이 미미하며 상기 범위보다 큰 경우 센싱 감도가 저하될 수 있다. The
상기 감지재(150)는 1종류 또는 2종류 이상의 주 감지 재료를 혼합하고, 이 혼합된 재료에 1종류 또는 2종류의 촉매 재료를 도핑할 수 있다. 상기 주 감지 재료는 1종 또는 2종을 혼합하여, 25mol% 내지 75mol%의 범우일 수 있으며, 가스 감지 특성 및 특정 가스에 반응할 수 있는 범위로 설정될 수 있다. 상기 촉매 재료는 상기 주 감지 재료의 5wt% 이하 예컨대, 1wt% 내지 5wt%의 범위로 첨가될 수 있으며, 상기 촉매 재료가 상기 범위를 초과하면 가스 감지 감도가 저하될 수 있고 상기 범위보다 작으면 감지 효과가 미미할 수 있다. 예를 들면, 상기 감지재(150)는 SnO2와 ZnO을 혼합할 경우, SnO2를 ZnO보다 더 많은 비율로 혼합할 수 있으며, 예컨대 SnO2:ZnO의 몰 비율은 1:2.5 ~ 2.5:1의 비율로 혼합할 수 있으며, 촉매 재료는 예컨대, 백금(Pt)을 상기 주 감지 재료의 1wt% 내지 3wt%의 범위로 도핑할 수 있다. The
상기 감지재(150)는 바닥 면 형상이 원 형상, 타원 형상 또는 다각형이거나, 모서리 부분이 곡선인 다각 형상일 수 있다. 상기 감지재(150)의 제1방향 또는 제2방향 중 어느 한 방향의 너비(X1,Y1)는 3mm 이하일 수 있다. 예컨대, 상기 감지재(150)가 외곽 형상이 원 또는 타원 형상인 경우, 지름은 3mm 이하일 수 있다. 상기 감지재(150)의 바닥 면적은 10mm2 이하일 수 있다. 상기 감지재(150)의 어느 한 방향의 너비(X1,Y1)는 0.5mm 내지 3mm의 범위를 가질 수 있으며, 상기 범위보다 작은 경우 저항의 변화가 미미하며, 상기 범위보다 큰 경우 센싱 감도의 개선이 미미할 수 있다. 상기 감지재(150)는 상기 전극부(152)의 센터 영역에 배치되거나, 상기 전극부(152)의 라인 패턴의 한 방향보다 긴 길이를 갖고 상기 전극부(152)를 커버할 수 있다. 상기 감지재(150)의 최대 두께는 상기 전극부(152)의 두께 이상일 수 있다. 상기 감지재(150)의 최대 두께가 상기 전극부(152)의 두께보다 작은 경우, 감지재(150)에 의한 센싱 감도가 미미할 수 있다.The
상기 감지재(150)는 상기 전극부(152)의 표면에 접촉되어, 저항(Resistance)의 변화를 줄 수 있다. 여기서, 도 15와 같이, 가스 센싱 시간이 지남에 따라 저항이 감소됨을 알 수 있다. 이러한 저항 변화를 검출하여 가스 존재 유무를 체크할 수 있다.The sensing
<센서부의 전극 구조><Electrode Structure of Sensor Unit>
실시 예에 따른 센서부(105)의 전극 구조는 감지재(150)에 접촉되고 상기 감지재(150)로부터 저항의 변화를 검출할 수 있는 패턴 구조를 포함할 수 있다. 상기 전극 구조는 복수의 패드부(151,153), 상기 복수의 패드부(151,153)에 연결된 전극부(152)를 포함할 수 있다. The electrode structure of the
상기 복수의 패드부(151,153)는 와이어(wire)의 본딩을 위한 패드로서, 금속 재질 예컨대, 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 티탄나이트라이드(TiN), 텅스텐(W), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir) 및 구리(Cu) 중 적어도 어느 하나, 합금 또는 서로 다른 물질을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.The plurality of
상기 복수의 패드부(151,153)는 제1,2패드부(151,153)를 포함하며, 서로 이격될 수 있다. 상기 제1,2패드부(151,153)는 상기 감지재(150)의 양측에 배치되거나, 상기 감지재(150)의 어느 한 측에 배치될 수 있다. 상기 제1,2패드부(151,153)는 상기 감지재(150)를 기준으로 서로 반대측에 배치될 수 있다. 상기 제1,2패드부(151,153)의 두께는 상기 전극부(152)의 두께보다 두꺼울 수 있으며, 와이어의 본딩 시 외부 충격을 완화시켜 줄 수 있다. 상기 제1,2패드부(151,153)는 전기적으로 서로 연결될 수 있다.The plurality of
상기 제1패드부(151)의 탑뷰 형상은 원 형상, 타원 형상, 다각형 형상, 반구형 형상 중 적어도 한 형상을 포함할 수 있다. 상기 제2패드부(153)는 상기 제1패드부와 동일한 형상이거나 다른 형상일 수 있으며, 형상, 타원 형상, 다각형 형상, 반구형 형상 중 적어도 한 형상을 포함할 수 있다.The top view shape of the
상기 전극부(152)는, 상기 복수의 패드부(151,153)에 연결된 도선으로서, 금(Au), 백금(Pt), 텅스텐(W), 아연(Zn), 코발트(Co), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 철(Fe), 티탄나이트라이드(TiN), 텅스텐(W), 니크롬(Ni-Cr alloy), 루비늄(Rb), 토륨(Th), 백금로듐(Pt-Rh), 동(Cu), 스트론튬(Sr), 탈륨(Tl), 크롬(Cr), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 니켈(Ni), 크로멜합금(Ni-Cr), 수은(Hg), 아르멜합금(Ni- Al) 및 구리(Cu) 중 적어도 어느 하나, 합금 또는 서로 다른 물질을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 전극부(152)는 외부에 노출되므로, 산화 방지층을 포함할 수 있다. 상기 전극부(152)는 비 저항이 높은 물질 예컨대, 비 저항이 20 이상을 포함할 수 있다. 상기 니크롬은 비 저항이 108.3일 수 있다. The
상기 전극부(152)는 상기 복수의 패드부(151,153) 예컨대, 제1,2패드부(151,153) 사이에 연결될 수 있다. 상기 전극부(152)는, 예를 들면 연속적으로 연결된 연장 전극으로 배치될 수 있다. 상기 연장 전극은 직선형, 곡선형, 절곡형, 서로 다른 방향으로 연장되는 라인 형상을 포함할 수 있다. 상기 전극부(152)는 제1방향으로 서로 평행한 복수의 라인 패턴들(51,52)과, 상기 복수의 라인 패턴(51,52)들의 일단 또는 타단을 연결해 주는 연결 패턴(53)을 포함할 수 있다. 상기 라인 패턴(51,52)는 소정 간격(D1)으로 이격된 제1,2라인 패턴(51,52)으로 정의할 수 있으며, 상기 라인 패턴(51,52)들은 서로 평행하거나 평행하지 않는 형태로 배열될 수 있다. 상기 제1,2라인 패턴(51,52)의 서로 다른 단부에서 연결 패턴(53)으로 연결해 줌으로써, 제1,2패드부(151,153)는 상기 전극부(152)에 의해 서로 연결될 수 있다. 상기 전극부(152)는 제1,2패드부(151,153) 사이에서 연속적인 라인 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 전극부(152)는 제1,2패드부(151,153)에 연결된 연속적인 단일 라인으로 배열될 수 있다. 상기 전극부(152)는 제1,2패드부(151,153) 사이에 수평면 상에서 예컨대, X축 방향 또는 Y축 방향으로 서로 중첩되도록 배열될 수 있다. The
상기 전극부(152)의 폭(W1)은 적어도 2㎛ 이상 예컨대, 2㎛ 내지 5㎛의 범위일 수 있으며, 상기 범위보다 작은 경우 저항의 변별력이 저하될 수 있고 상기 범위보다 큰 경우 저항의 변화에 대한 감도 개선이 미미할 수 있다. 상기 전극부(152)의 두께(T1)는 5nm 이상 예컨대, 5nm 내지 1000nm의 범위를 가질 수 있다. 상기 전극부(152)의 두께(T1)는 전극부(152)의 폭(W1)보다는 작을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. The width W1 of the
상기 전극부(152)의 라인 패턴(51,52) 사이의 간격(D1)은 상기 라인 패턴(51,52)의 폭(W1)보다 클 수 있다. 상기 라인 패턴(51,52)들 간의 간격(D1)은 상기 라인 패턴(51,52)의 폭(W1)의 5배 이상일 수 있다. 상기 전극부(152)의 라인 패턴(51,52)들 간의 간격(D1)은 50㎛ 이상, 예컨대 50㎛ 내지 500㎛의 범위를 가질 수 있으며, 상기 범위보다 작으면 센싱 감도가 낮아지고 상기 범위보다 크면 반응 속도가 저하되거나 없어질 수 있다. 이러한 전극부(152)의 라인 패턴(51,52)들 간의 간격(D1)은 감지재(150)에 따른 센싱 감도에 영향을 줄 수 있다. The distance D1 between the
상기 전극부(152)의 전체 길이는 상기 제1,2라인 패턴(51,52)의 길이 및 상기 제1,2라인 패턴(51,52)을 반복하는 횟수에 따라 결정될 수 있다. 상기 라인 패턴(51,52)들의 절곡되는 횟수는 4회 이상일 수 있다. 상기 절곡 횟수는 제1라인 패턴(51)에서 연결 패턴(53)으로 절곡되는 부분, 상기 연결 패턴(53)에서 제2라인 패턴(52)으로 절곡되는 부분을 각각 1회로 할 경우이다. The total length of the
상기 전극부(152)는 양단에 걸리는 초기 저항과 상기 감지재(150)에 의해 변화되는 감지 저항의 변화를 통해 가스 감지 여부를 검출할 수 있다. 이러한 초기 저항을 제공하기 위해 상기 전극부(152)는 소정의 길이 이상으로 제공될 수 있다. 이를 위해 상기 전극부(152)의 전체 길이는 제1,2라인 패턴(51,52)의 길이와, 제1,2라인 패턴(51,52) 간의 간격(D1)에 따라 결정될 수 있다. 상기 전극부(152)의 전체 길이는 전체 길이로서, 150㎛ 이상 예컨대, 150㎛ 내지 15000㎛의 범위를 가질 수 있다. 상기 제1,2패드부(151,153) 사이의 거리(D2)는 100㎛ 이상 예컨대, 100㎛ 내지 12000㎛의 범위일 수 있다. 상기 제1,2패드부(151,153) 사이의 거리(D2)는 상기 전극부(152)의 전체 길이보다 작을 수 있다. 상기 감지재(150)의 X축 방향의 길이(X1)는 상기 제1,2패드부(151,153) 사이의 거리(D2)의 50% 이상일 수 있다. The
이러한 전극부(152)의 양단에 걸리는 전기 저항은 (재질의 비 저항×길이)/단면적으로 구해질 수 있다. 상기 전극부(152)의 양단에 걸리는 저항은 10Mohm 내지 1Mohm의 범위일 수 있으며, 상기 범위를 벗어난 경우 집적회로(ASIC)의 검출 범위를 벗어날 수 있다. 이러한 전극부(152)는 라인 패턴(51,52)의 두께(T1), 폭(W1), 길이에 따라 저항이 달라질 수 있다. 예컨대, 상기 전극부(152)의 재질이 니크롬이고, 전극부(152)의 라인 패턴의 폭이 5㎛이고, 전체 길이가 5cm인 경우 상기 전극부(152)의 양단 저항은 4Mohm으로 구현될 수 있다. The electrical resistance applied to both ends of the
상기 전극부(152)의 제1단부(54)는 제1패드부(151)와 연결되며, 제2단부(55)는 제2패드부(153)와 연결될 수 있다. 상기 제1단부(54)는 제1패드부(151)로부터 라인 패턴(51,52) 방향으로 연장되며, 제2단부(55)는 제2패드부(153)로부터 라인 패턴(51,52) 방향으로 연장될 수 있다. 상기 전극부(152)의 제1,2라인 패턴(51,52)의 연장 방향은 Y축 방향이며, 상기 제1,2패드부(151,153)를 연결한 직선 방향(X)과 직교하는 방향일 수 있다. 상기 제1,2단부(54,55)는 X축 방향으로 연장되어, 제1,2라인 패턴(51,52) 중 어느 하나에 연결될 수 있다. 상기 제1,2라인 패턴(51,52)의 Y축 방향의 길이는 상기 제1,2패드부(151,153)의 Y축 방향의 길이보다 클 수 있다. The
상기 감지재(150)는 도 2와 같이, 상기 전극부(152)의 서로 다른 영역과 수직 방향으로 중첩된 적어도 하나 이상의 제1영역(R1)과, 상기 전극부(152)와 중첩되지 않는 적어도 하나 이상의 제2영역(R2)을 포함할 수 있다. 상기 제1영역(R1)은 복수로 서로 이격되게 배치될 수 있고, 상기 제2영역(R2)은 복수로 서로 이격되게 배치될 수 있다. 상기 감지재(150)는 입사된 광에 의해 저항이 낮추어지거나 전도성을 가질 수 있다. 상기 감지재(150)는 상기 전극부(152) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2영역(R2)은 상기 전극부(152)의 이웃하는 라인 패턴(51,52)들 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1,2영역(R1,R2)은 소정 길이를 갖고 교대로 배치될 수 있다. 상기 제2영역(R2)의 일부는 상기 전극부(152)의 라인 패턴(51,52)들 사이의 간격(D1)과 동일한 폭일 수 있다. 상기 제2영역(R2)은 일 방향으로 긴 길이를 갖고 연장될 수 있으며, 상기 제2영역(R2)의 연장 방향은 상기 전극부(152)의 라인 패턴(51,52)의 연장 방향과 평행하게 배치될 수 있다. 상기 제전극부(152) 사이의 간격(D1)은 50㎛ 이상 예컨대, 50㎛ 내지 500㎛의 범위일 수 있다. 이러한 전극부(152) 간의 간격(D1)에 따라 가스 측정을 위한 저항 값이 결정될 수 있으며, 상기 전극부(152) 간의 간격(D1)이 가까울수록 상기 감지재(150)의 저항 값은 낮아질 수 있다. 이에 따라 전극부(152)의 이웃하는 라인 패턴(51,52)들을 전기적으로 연결시켜 줄 수 있다. As shown in FIG. 2, the
상기 감지재(150)는 상기 전극부(152)의 라인 패턴(51,52)들 사이의 영역에서 상기 전극부(152)에 접촉될 수 있다. 이러한 감지재(150)는 광에 의해 저항이 낮아지거나 전도성을 갖게 되므로, 인접한 전극부(152)의 라인 패턴(51,52)들 사이를 전기적으로 연결시켜 줄 수 있다. 상기 감지재(150)는 입사된 광에 의해 제1저항을 갖게 되며, 외부 가스가 유입되면 상기 제1저항 보다 낮은 제2저항으로 변화될 수 있다. 이에 따라 상기 감지재(150)는 광과 가스에 의해 전극부(152)의 라인 패턴(51,52)들 사이의 전기적인 저항을 낮추어 주고, 상기 제2영역(R2)을 통해 전극부(152)의 라인 패턴(51,52)들을 전기적으로 연결시켜 줄 수 있다. 이러한 전극부(152)가 상기 감지재(150)에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 전극부(152) 간의 저항이 낮아지게 됨으로써, 제1,2패드부(151,152)에 의해 저항을 검출할 수 있다. 상기 검출된 저항의 변화는 반도체 소자에 의한 가스 존재 유무를 측정할 수 있다.The sensing
상기 전극부(152)의 상면 및 상기 라인 패턴(51,52)들 사이의 영역에는 감지재(150)가 배치될 수 있다. 이러한 감지재(150)는 임의의 파장의 광과 가스가 입력되면 상기 전극부(152)가 가지는 자체 저항을 변화시켜 줄 수 있다. A
다른 예로서, 상기 전극부(152)는 나노 분말(nano powder), 나노 선(nano wire), 나노 로드(nano rod), 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube; CNT) 및 그라핀(graphene) 등의 물질을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.As another example, the
실시 예는 제1,2패드부(151,153) 사이에 연속적인 라인 패턴(51,52)으로 연결되는 전극부(152)를 제공함으로서, 제1,2패드부(151,153)에 걸리는 초기 저항이 정해질 수 있다. 상기 전극부(152) 상에 임의의 파장을 갖는 광에 반응하는 감지재(150)를 배치하여, 상기 전극부(152)에 걸리는 저항을 변화시켜 주어, 가스 감지 여부를 검출할 수 있다. 예컨대, 상기 제1,2패드부(151,153)에 걸리는 초기 저항보다 낮은 저항이 검출될 경우, 가스 감지 상태로 검출할 수 있다. 이에 따라 실시 예에 따른 센서부(105)는 임의의 파장을 갖는 광에 의해 가스 누설 유무를 제공할 수 있다.The embodiment provides the
실시 예는 센서부(105)의 사이즈 및 두께를 줄여줄 수 있다. 즉, 히터 없이 LED의 광을 이용한 센서부(105)를 구현함으로써, 히터의 내구성 문제나 히터에 의한 사이즈의 증가나, 웜 업 타입(Warm up time)과 같은 시간이 소요되는 문제를 해결할 수 있다.The embodiment can reduce the size and thickness of the
도 3과 같이, 실시 예에 따른 센서부(105)는 발광부로부터 발생된 광(L1)이 조사되었을 때 전자(e-)가 발생되며, 상기 감지재(150)는 대기 중에서 가장 큰 구성비를 차지하는 질소나 산소와 가장 먼저 반응이 일어날 수 있다. 상기 질소는 비활성 가스로서 센서부(105) 내의 감지재(150)와는 아무런 반응이 일어나지 않고, 산소는 감지재(150) 표면에서 흡착되어 O2-, O2 -및 O-등의 산화 이온 형태로 존재하게 되며, 이때 산화 이온과 가스(G2)가 반응하여 전자를 이동시켜 줄 수 있다. 이때 감지재(150)의 표면에서의 전자 이동에 따라 매우 큰 임피던스 변화, 즉 고감도 특성이 나타날 수 있다. 즉, 상기 감지재(150)는 광(L1)에 반응하여 발생된 전자와 산소의 반응으로 산화 이온을 생성시켜 주고, 상기 산화 이온은 가스와 반응하여 상기 감지재(150)를 통해 전자를 이동시켜 줄 수 있다. 이러한 감지재(150)에서의 전자 이동은 상기 전극부(152)의 이웃한 라인 패턴(51,52)을 서로 연결시켜 주어, 전극부(152)의 저항을 변화시켜 줄 수 있으며, 상기 감지재(150)의 저항 변화는 제1,2패드부(151,153)를 통해 신호 검출 회로로 검출될 수 있다. 상기 가스는 H2, CO2, CO, HCl, Cl2, H2S, H2, HCN 등을 포함할 수 있다. 상기 감지재(150)는 반도체 세라믹 재질로서, 공정 및 열 처리를 통해 수백 ㏀ 내지 수십 ㏁ 범위의 임피던스 값을 가질 수 있다. 3, electrons (e) are generated when the light L1 generated from the light emitting portion is irradiated to the
상기 광(L1)은 감지재(150)의 표면 또는/및 바닥 면을 통해 입사될 수 있다. 상기 광(L1)은 발광부로부터 조사된 광일 수 있다. 상기 발광부는 LED를 포함하며, 상기 LED는 자외선, 가시광선 또는 적외선의 광 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 LED는 자외선 광을 포함할 수 있다. 상기 감지재(150)는 상기 자외선 광(L1)이 조사되면, 감지재(150)의 표면으로 전자를 발생하게 된다. 상기 자외선 파장은 390nm 이하 예컨대, 200nm 내지 390nm의 범위를 가질 수 있다. 상기 자외선의 파장은 주 감지 재료의 밴드 갭에 따라 다를 수 있다. 예컨대, SnO2의 경우 밴드 갭은 3.6eV 정도일 수 있다. 도 22와 같이, 감지재(150)에 자외선(UV) 광이 조사될 경우 예컨대, 254nm 또는 365nm인 경우 전류(Photo current)가 흐르게 됨을 알 수 있다. 실시 예는 LED의 광을 이용하여 전자를 발생시키는 센서부(105)를 제공함으로써, 센서부(105)의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다. 실시 예는 히터 없이 LED의 광을 이용한 센서부(105)를 구현함으로써, 히터의 내구성 문제나 히터에 의한 웜 업 타입(Warm up time)과 같은 시간이 소요되는 문제를 해결할 수 있다. The light L1 may be incident through the surface or / and the bottom surface of the
도 15와 같이, 감지재(150)에 자외선 광이 조사되고 외부의 이산화 질소(NO2)가 유입된 경우, 감지재(150)의 저항 변화에 따라 센싱 전극의 초기 저항은 더 낮아질 수 있다. 이러한 저항 변화율에 따라 가스 감지 여부를 판별할 수 있다. 이때 센싱 감도의 레벨은 임의의 파장의 광이 오프되면 다시 초기 저항이 될 수 있다. 비교 예는 히터를 갖는 센서부에서의 저항 변화율이다. 15, when the ultraviolet light is irradiated to the
도 4는 도 1의 반도체 소자의 제1변형 예이다. 도 4의 구성은 상기한 구성 및 설명을 선택적으로 전용하기로 하며, 상이한 부분에 대해 설명하기로 한다.4 is a first modification of the semiconductor device of FIG. The configuration shown in Fig. 4 will be described with reference to the constitution and the description selectively, and the different parts will be described.
도 4를 참조하면, 센서부(105)는 절연층(113) 상에 제1,2패드부(151,153), 전극부(152)과 감지재(150)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the
상기 감지재(150)는 전극부(152)의 제1,2라인 패턴(51,52) 및 연결 패턴(53)을 모두 덮는 형태로 제공될 수 있다. 상기 감지재(150)가 상기 패턴들(51,52,53)을 모두 덮고 있어서, 상기 전극부(152)의 패턴들(51,52,53)의 산화를 억제할 수 있고 센싱 감도를 개선시켜 줄 수 있다.The sensing
예컨대, 상기 감지재(150)의 Y축 방향의 길이(Y1)는 상기 라인 패턴(51,52)의 Y축 방향의 길이보다 클 수 있다. 상기 감지재(150)의 X축 방향의 길이(X1)는 상기 제1,2패드부(151,153) 사이의 거리(D2)의 80% 이상일 수 있다. 상기 감지재(150)의 X축 방향의 길이(X1)는 제1,2단부(54,55) 간의 거리와 동일하거나 더 클 수 있다. For example, the length Y1 of the
도 5는 도 1의 반도체 소자의 제2변형 예이다. 도 5의 구성은 상기한 구성 및 설명을 선택적으로 전용하기로 하며, 상이한 부분에 대해 설명하기로 한다.5 is a second modification of the semiconductor device of FIG. The configuration shown in Fig. 5 will be described with reference to the configuration and the description, and the different portions will be described.
도 5를 참조하면, 센서부(105)는 절연층(113) 상에 제1,2패드부(151,153), 전극부(152)과 감지재(150)를 포함한다.5, the
상기 센서부(105)의 제1,2패드부(151,153)는 서로 대면하지 않는 영역 상에 배치될 수 있다 상기 제1,2패드부(151,153) 간의 거리는 상기 감지재(150)의 X축 방향의 너비(또는 길이)보다 더 길게 배치될 수 있다. 상기 감지재(150)는 전극부(152)의 라인 패턴(51,52)들을 커버하는 바닥 면적을 갖고, 상기 전극부(152) 상에 배치될 수 있다. The first and
상기 전극부(152)는 X축 방향으로 각각 배치된 라인 패턴들(51,52)과, 상기 라인 패턴(51,52)들의 양단을 서로 다른 위치에서 연결해 주는 연결 패턴(53)을 포함할 수 있다. 상기 라인 패턴(51,52)들은 X축 방향으로 긴 길이를 갖고 배열되며, Y축 방향으로 서로 이격될 수 있다. 여기서, 상기 라인 패턴(51,52)들의 Y축 방향은 일정한 간격으로 이격될 수 있다. 상기 전극부(152)의 라인 패턴(51,52)의 길이 방향(X)은 Y축 방향과 직교하는 방향일 수 있다. 이러한 전극부(152)는 임의의 파장의 광과 가스가 감지되면 감지재(150)의 저항 변화에 따라 미리 설정된 초기 저항이 변화되어, 가스 존재 유무를 센싱할 수 있다.The
도 6은 도 1의 반도체 소자의 제3변형 예이다. 도 6의 구성은 상기한 구성 및 설명을 선택적으로 전용하기로 하며, 상이한 부분에 대해 설명하기로 한다.6 is a third modification of the semiconductor device of FIG. The configuration shown in Fig. 6 will be described with reference to the configuration and the explanation selectively, and the different portions will be described.
도 6을 참조하면, 센서부(105)는 절연층(113) 상에 제1,2패드부(151,153), 전극부(152)와 감지재(150)를 포함한다.Referring to FIG. 6, the
상기 전극부(152)는 X축 방향으로 평행한 제1라인 패턴(51)과, 상기 제1라인 패턴(51)으로부터 지그 재그 형상을 갖는 제2라인 패턴(52)을 포함할 수 있다. 상기 제2라인 패턴(52)들은 서로 1도 이상 예컨대, 10도 내지 80도 이하의 각도로 절곡될 수 있다. 상기 전극부(152)는 인접한 두 라인 패턴(51,52)들이 삼각형 형상을 가지고 연속적으로 연결될 수 있다. 이러한 두 라인 패턴(51,52)들의 간격은 두 라인 패턴이 교차되는 부분으로 갈수록 점차 좁아질 수 있다. 이러한 두 라인 패턴(51,52)들의 간격은 두 라인 패턴이 교차되는 부분으로부터 멀어질수록 점차 좁아질 수 있다. 이러한 전극부(152)는 감지재(150)에서의 저항 변화에 따라 초기 저항과 다른 저항 예컨대, 낮아질 수 있으며, 이러한 저항 변화를 검출하여, 가스 감지 여부를 검출할 수 있다. The
도 7은 제2실시 예에 따른 반도체 소자의 예이다. 제2실시 예에 따른 반도체 소자는 상기에 개시된 반도체 소자와 발광부를 포함하는 구성이다. 제2실시 예를 설명함에 있어서, 상기에 개시된 구성과 동일한 구성은 상기의 구성을 참조하며, 상이한 부분에 대해 설명하기로 한다. 상기에 개시된 구성은 본 실시 예에 선택적으로 적용되거나 결합될 수 있다. 7 is an example of a semiconductor device according to the second embodiment. The semiconductor device according to the second embodiment is a configuration including the above-described semiconductor element and the light emitting portion. In describing the second embodiment, the same configuration as that described above will be described with reference to the above configuration, and different parts will be described. The above-described configuration can be selectively applied to or combined with the present embodiment.
도 7을 참조하면, 반도체 소자는, 발광부(101) 및 상기 발광부(101) 상에 센서부(105)를 포함한다. 상기 반도체 소자는 상기 센서부(105)를 갖는 발광부(101)로 구현되거나, 상기 발광부(101)를 갖는 센서부(105)로 구현될 수 있다. 상기 반도체 소자는 발광부(101)의 적어도 일부와 수직 방향(Z)으로 중첩된 영역에 센서부(105)를 구현할 수 있다. 상기 반도체 소자는 기판(111)을 가지며, 상기 기판(111)의 제1영역 위에 배치된 발광부(101)와 제2영역 위에 배치된 센서부(105A)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7, the semiconductor device includes a
상기 센서부(105A)는 제1,2패드부(151,153), 전극부(152)와, 상기 전극부(152) 상에 배치된 감지재(150)를 포함한다. 이러한 센싱부(105A)의 상세 구성은 상기에 개시된 실시 예의 구성을 참조하기로 한다. 상기 센서부(105A)는 기판(111)과 수직 방향으로 중첩되게 배치되며, 상기 발광부(101)와 이격되게 배치될 수 있다. 상기 센서부(105A)는 상기 발광부(101)의 측면들 중 적어도 한 측면에 인접하거나 대면하게 배치될 수 있다. 상기 센서부(105A)의 적어도 일부는 X축 또는/및 Y축의 수평한 방향으로 상기 발광부의 발광 구조층(120)의 일부와 중첩되게 배치될 수 있다. 이러한 센서부(105A)는 상기 발광부(101)로부터 방출된 광에 의해 감지재(150)가 활성화되고, 외부 가스가 유입되면 상기 감지재(150)에 의해 전극부(152)의 저항 변화를 주어, 가스 감지 유무를 검출할 수 있다. The
실시 예에 따른 발광부(101)는 수평형 칩 구조, 수직형 칩 구조, 플립 칩 구조 중 적어도 하나로 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광부(101)는, 예컨대 발광 소자를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자는 LED(Light emitting diode)를 포함하며, 상기 LED는 자외선, 가시광선 또는 적외선의 광 중에서 적어도 하나를 발광할 수 있다. 실시 예에 따른 발광부(101)는 자외선 파장의 광을 발광할 수 있다. 실시 예에 따른 상기 반도체 소자에서 발광부(101)와 센서부(105) 사이의 거리는 상기 발광부(101)의 두께의 2배 이하 예컨대, 1.5배 이하일 수 있다. The
상기 반도체 소자의 사이즈는 가로 × 세로 길이가 예컨대, 300㎛~30000㎛×300㎛~30000㎛의 범위일 수 있다. 상기 반도체 소자의 두께 또는 높이는 500㎛ 이하 예컨대, 30㎛ 내지 500㎛의 범위를 가질 수 있다. 평면 상에서 제1축 방향은 가로 방향 또는 X축 방향이며, 제2축 방향은 세로 방향이거나 X축 방향과 직교하는 Y축 방향일 수 있다. 제3축 방향은 높이 또는 두께 방향이거나, 상기 제1,2축 방향과 직교하는 Z축 방향일 수 있다. The size of the semiconductor device may be in the range of, for example, 300 mu m to 30000 mu m x 300 mu m to 30000 mu m in width and length. The thickness or the height of the semiconductor device may have a range of 500 탆 or less, for example, 30 탆 to 500 탆. The first axis direction on the plane may be a transverse direction or an X axis direction, and the second axis direction may be a longitudinal direction or a Y axis direction orthogonal to the X axis direction. The third axis direction may be a height or a thickness direction, or may be a Z axis direction orthogonal to the first and second axis directions.
<발광부(101)><
상기 발광부(101)는, 제1도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제2도전형 반도체층(125)을 갖는 발광 구조층(120)을 포함한다. 상기 발광부(101)는, 상기 제1도전형 반도체층(121)에 연결된 제1전극(141), 및 상기 제2도전형 반도체층(125)에 연결된 제2전극(143)을 포함할 수 있다. 상기 발광부(101)는 기판(111)을 포함할 수 있다. 상기 발광 구조층(120)은 상기 기판(111) 위에 배치될 수 있다. 상기 기판(111)은 상기 반도체 소자의 일부 구성이거나, 상기 발광부(101) 또는/및 센서부(105A)의 일부 구성일 수 있다. The
상기 발광부(101)는 수직 방향으로 센서부(105A)와 중첩되지 않는 영역에 배치될 수 있다. 상기 발광부(101)는 기판(111) 상에서 센서부(105A)와 서로 다른 영역 상에 배치될 수 있다. 상기 발광부(101)로부터 발생된 광의 일부는 감지재(150) 방향으로 진행할 수 있다. The
<기판(111)>≪ Substrate (111) >
상기 기판(111)은 전도성 또는 절연성 재질일 수 있다. 상기 기판(111)은 반도체 재질일 수 있다. 상기 기판(111)은 투광성 또는 비 투광성 재질일 수 있다. 상기 기판(111)은 사파이어 기판(Al2O3), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga2O3, GaAs와 같은 군에서 선택될 수 있다. 상기 기판(111)은 GaN계 반도체 예컨대, GaN 반도체로 형성될 수 있다. 상기 기판(111)은 bulk GaN 단결정 기판일 수 있다. 상기 기판(111)은 반도체 소자를 지지하기 위한 지지부재로 사용될 수 있다. The
상기 기판(111)의 상부에는 상기 발광 구조층(120)을 향하여 돌출된 복수의 돌기(미도시)를 포함할 수 있으며, 상기 돌기는 상기 기판(111)의 재질로 형성되거나, 절연 재질로 형성될 수 있다. 상기 돌기의 측 단면은 반구형 형상이거나, 다각형 형상을 포함할 수 있다. 상기 돌기는 입사되는 광의 임계각을 변화시켜 주어, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. The
상기 기판(111)의 두께는 30㎛이상 예컨대, 30㎛ 내지 300㎛의 범위일 수 있으며, 상기 범위의 두께보다 작은 경우 제조 시의 핸들링이 어렵고 상기 범위보다 큰 경우 반도체 소자의 사이즈가 커질 수 있다. 상기 기판(111)은 제1축(X) 방향의 길이와 제2축(Y) 방향의 길이가 동일하거나 다를 수 있다. 상기 기판(111)은 예컨대, X축 방향의 길이가 Y축 방향의 길이보다 클 수 있다. 상기 기판(111)은 발광부(101)로부터 분리되어 제거될 수 있다. 상기 반도체 소자는 상기 기판(111)이 제거하거나 기판 없이 제공될 수 있다. The thickness of the
상기 기판(111) 상에는 III족-V족 화합물 반도체 및 II족-VI족 화합물 반도체 중 적어도 하나를 갖는 반도체층이 형성될 수 있다. 상기 반도체층은 복수의 층이 적층될 수 있다. 상기 화합물 반도체층의 성장 장비는 전자빔 증착기, PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), PLD(plasma laser deposition), 이중형의 열증착기(dual-type thermal evaporator) 스퍼터링(sputtering), MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 등에 의해 형성할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반도체층이 성장되는 기판은 성장 기판 또는 투광성 기판일 수 있고, 상기 반도체층에 별도로 부착된 기판은 전도성 또는 비 전도성 기판이거나 투광성 또는 비 투광성 재질로 배치될 수 있다. A semiconductor layer having at least one of group III-V compound semiconductors and group II-VII compound semiconductors may be formed on the
실시 예는 상기 기판(111) 아래에 반사층을 더 배치하여, 기판 방향으로 진행하는 광을 센서부(105)로 반사시켜 줄 수 있다. 다른 예로서, 상기 기판(111)의 하면 또는/및 상기 반사층의 요철 구조로 배치되어, 광의 반사 효율을 개선시켜 줄 수 있다.In the embodiment, a reflective layer may be further disposed under the
<발광 구조층(120)><Light-emitting
상기 발광 구조층(120)은 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체 예컨대, II족과 VI족 화합물 반도체 또는 III족과 V족 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 상기 발광 구조층(120)은 상기 기판(111) 위에 배치될 수 있다. 상기 발광 구조층(120)의 하면은 상기 기판(111)의 상면되거나 대면할 수 있다. 상기 발광 구조층(120)과 기판(111) 사이에는 다른 반도체층이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 구조층(120)은 제1도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제2도전형 반도체층(125)을 포함할 수 있다. The light emitting
상기 제1도전형 반도체층(121)은 상기 기판(111) 위에 배치될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(121)은 제1도전형의 도펀트를 포함하며, 예컨대 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(121)은, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(121)은 제1도전형 도펀트가 도핑된 III족-V족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(121)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1도전형 반도체층(121)은 서로 다른 적어도 두 층이 교대로 배치된 초격자 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(121)은 전극 접촉층이 될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(121)은 일부가 오픈된 영역을 가질 수 있다. 상기 오픈 영역은 수직 방향(Z)으로 상기 활성층(123) 및 제2도전형 반도체층(125)이 제거된 영역일 수 있다. 제1전극(141)은 상기 오픈된 영역을 통해 제1도전형 반도체층(121)과 연결될 수 있다.The first
상기 활성층(123)은 상기 제1도전형 반도체층(121) 위에 배치될 수 있다. 상기 활성층(123)은 상기 제1도전형 반도체층(121)과 상기 제2도전형 반도체층(125) 사이에 배치될 수 있다. 상기 활성층(123)은 단일 양자 우물, 다중 양자 우물(MQW), 양자 선(quantum wire) 구조 또는 양자 점(quantum dot) 구조를 선택적으로 포함한다. 상기 활성층(123)은 우물층과 장벽층의 주기를 포함한다. 상기 우물층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함하며, 상기 장벽층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함할 수 있다. 상기 우물층/장벽층의 주기는 예컨대, InGaN/GaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/InAlGaN, AlGaN/AlGaN, AlGaAs/GaAs, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, AlInGaP/InGaP, InP/GaAs의 페어로 구현될 수 있다. 상기 우물층/장벽층의 주기는 상기 페어들이 2주기 이상으로 형성될 수 있으며, 상기 장벽층은 상기 우물층의 밴드 갭보다 넓은 밴드 갭을 가지는 반도체 물질로 형성될 수 있다. 상기 활성층(123)은 자외선부터 가시광선까지의 파장 범위 내에서 선택적으로 발광할 수 있으며, 예컨대 자외선의 피크 파장을 갖는 광 또는 청색 피크 파장의 광을 발광할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 제2도전형 반도체층(125)은 상기 활성층(123) 위에 배치되며 제2도전형의 도펀트가 도핑된 반도체를 포함할 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(125)은 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제2도전형 반도체층(125)은, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(125)이 p형 반도체층이고, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba을 포함할 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(125)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제2도전형 반도체층(125)은 서로 다른 적어도 두 층이 교대로 배치된 초격자 구조로 형성될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(125)은 전극 접촉층이 될 수 있다.The second
상기 발광 구조층(120)은 다른 예로서, 제1도전형 반도체층(121)이 p형 반도체이고, 상기 제2도전형 반도체층(125)이 n형 반도체일 수 있다. 상기 발광 구조층(120)은 접합 형태에 따라 p-n 접합, n-p 접합, n-p-n 접합, p-n-p 접합 구조 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 p는 p형 반도체층이며, 상기 n은 n형 반도체층이며, 상기 n-p 접합 또는 p-n 접합은 활성층을 가지며, 상기 n-p-n 접합 또는 p-n-p 접합은 n-p 사이 또는 p-n 사이에 적어도 하나의 활성층을 가질 수 있다. As another example of the light emitting
상기 발광 구조층(120)은 상기의 층들의 위 또는/및 아래에 다른 층들을 더 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 구조층(120)의 상면 면적은 하면 면적보다 좁을 수 있다. 상기 발광 구조층(120)의 하면의 면적은 상기 기판(111)의 상면의 면적과 동일하거나 작을 수 있다. 여기서, 상기 면적은 X축-Y축 평면이 이루는 면적일 수 있다. 상기 발광 구조층(120)의 측면들은 수직한 축 방향(Z)에 대해 경사진 면으로 형성될 수 있으며, 이러한 경사진 면은 광의 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.The light emitting
<발광부의 전극 구조><Electrode Structure of Light-Emitting Portion>
실시 예에 따른 발광부(101)의 전극 구조는 제1,2전극(141,143)을 포함할 수 있다. 상기 발광부(101)의 전극 구조는 전도층(131)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1전극(141)은 상기 제1도전형 반도체층(121)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1전극(141)은 패드로 구현될 수 있다. 상기 제1전극(141)은 상기 제1도전형 반도체층(121)의 일부 위에 배치될 수 있다. 상기 제1전극(141)은 상기 제2전극(143)보다 낮은 영역에 배치될 수 있으며, 상기 활성층(123)의 측면과 대면할 수 있다. 상기 제1전극(141)은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 인(P) 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. The electrode structure of the
상기 제2전극(143)은 상기 제2도전형 반도체층(125) 위에 배치될 수 있다. 상기 제2전극(143)은 상기 전도층(131) 및 상기 제2도전형 반도체층(125) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2전극(143)은 패드로 구현될 수 있다. 상기 제2전극(143)은, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 인(P) 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.The
전도층(131)은 상기 발광 구조층(120) 위에 배치될 수 있다. 상기 전도층(131)은 상기 제2도전형 반도체층(125)과 제2전극(143) 사이의 영역과, 상기 제1도전형 반도체층(121)과 제1전극(141) 사이의 영역 중 적어도 하나 또는 모두에 배치될 수 있다. 상기 전도층(131)은 예컨대, 상기 제2도전형 반도체층(125) 위에 배치되며, 상기 제2도전형 반도체층(125) 및 제2전극(143)과 전기적으로 연결될 수 있다. The
상기 전도층(131)은 투명한 층이거나 반사 재질의 층으로 구현될 수 있다. 상기 전도층(131)은 금속, 비금속 또는 반도체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전도층(131)은 금속 예컨대, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 전도층(131)은 비금속 예컨대, 금속 산화물 또는 금속 질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속 산화물 또는 금속 질화물은 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), ZnO, IrOx, RuOx, NiO와 같은 재료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전도층(131)은 발광부(101)로부터 제거될 수 있다. 상기 전도층(131)이 금속 재질인 경우, 광 투과를 위해 10nm 이하 예컨대, 1nm 내지 5nm의 두께로 형성될 있다. 다른 예로서, 상기 전도층(131)은 제거될 수 있으며, 이 경우, 상기 제2전극(143)은 다층의 제2도전형 반도체층(125)의 상면과 접촉될 수 있다. 상기 전도층(131)은 오믹 접촉 개선과 광 흡수 손실을 줄일 수 있도록 AlGaN계 반도체로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. The
<센서부(105A)>≪
상기 센서부(105A)는 도 1 내지 도 6에 개시된 센서부의 구성을 포함할 수 있다. 상기 센서부(105A)는 제1,2패드부(151,153), 전극부(152)과 감지재(150)를 포함한다. 상기 센서부(105A)는 절연층(113) 상에 배치되거나, 절연층(113)을 포함할 수 있다. The
상기 절연층(113)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(113)은 예컨대, SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 또는 MgO 중에서 선택적으로 형성될 수 있다.The insulating
상기 절연층(113)은 전극부(152) 및 감지재(150)와 반도체층 또는 기판(111) 사이에 배치될 수 있다. 상기 절연층(113)은 반도체층(122) 상에 배치될 수 있다. 상기 반도체층(122)은 상기 제1도전형 반도체층이거나, 버퍼층 또는 Unintentional doped 반도체일 수 있다. 상기 반도체층(122)은 상기 제1도전형 반도체층의 두께와 동일하거나 얇을 수 있다. The insulating
상기 센서부(105A)는 상기 기판(111) 상에 배치될 수 있다. 상기 기판(111)은 상기 센서부(105A)의 아래에 연장될 수 있다. 이에 따라 상기 기판(111)의 제1영역 상에는 발광부(101)가 배치될 수 있고, 제2영역 상에는 센서부(105A)가 배치될 수 있다. 상기 센서부(105A)는 상기 발광부(101)와 일체로 형성되거나, 분리되어 배치될 수 있다. 상기 센서부(105A)는 상기 발광부(101)의 측면들 중 적어도 한 측면에 인접하게 배치될 수 있다. 상기 센서부(105A)의 감지재(150)는 상기 발광부의 활성층(123)의 측면과 대응되는 영역에 배치될 수 있어, 광의 입사 효율이 개선될 수 있다.The
실시 예에 따른 발광부(101)는 자외선, 가시 광선 또는 적외선 광을 발광할 수 있으며, 예컨대 자외선 광을 발광할 수 있다. 상기 발광부(101)는 LED, 수광 소자 등 각종 전자 소자 포함할 수 있으며, LED와 수광소자는 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 발광부(101)는 LED일 수 있다. The
상기 발광부(101)는 제1,2전극(141,143)으로 전원이 공급되면 광을 방출할 수 있다. 상기 발광부(101)의 상면, 하면 및 측면들을 통해 방출된 광은 인접한 센서부(105A)의 감지재(150)에 조사될 수 있다. 상기 제1,2패드부(151,153)는 상기 발광부(101)로부터 광이 조사되고 외부 가스가 감지되면 감지재(150)의 저항 변화를 전극부(152)를 통해 검출할 수 있다. 상기 센서부의 동작은 상기의 설명을 참조하기로 한다.The
상기 센서부(105A)와 발광부(101) 사이의 영역은 홈(108)이 배치될 수 있으며, 상기 홈(108)에는 절연층(113)이 연장되어, 반도체 소자(101)와 분리시켜 줄 수 있다.A
상기 감지재(150)는, 금속 산화물 재질로 형성될 수 있다. 상기 감지재(150)는 주 감지 재료와 촉매를 포함할 수 있다. 상기 주 감지 재료는 금속 산화물 재질을 포함하며, 상기 촉매는 금속을 포함할 수 있다. 상기 주 감지 재료는 예컨대, SnO2, CuO, TiO2, In2O3, ZnO, V2O5, RuO2, WO3, ZrO2, MoO3 , NiO, CoO, Fe2O3, 및 AB2O4 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있으며, 이것으로 제한되지 않는 다양한 재료들로 이루어질 수 있다. 상기 감지재(150)의 촉매는 예컨대, 백금(Pt), 구리(Cu), 로듐(Rd), 금(Au), 팔라듐(Pd), 철(Fe), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루태늄(Ru), 로듐(Rh), 은(Ag), 하프늄(Hf), 탄탈늄(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 이리듐(Ir) 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 이러한 촉매 재료는 감지재(150) 내의 도핑 재료로서, 상기 주 감지 재료와 혼합될 수 있다. 상기 감지재(150)는 센싱 및 촉매 속성들의 둘 모두를 가질 수 있는 재료들을 포함할 수 있다. 실시 예에 따른 감지재(150)의 재질은 감지하고자 하는 가스 종류에 따라 상기의 주 감지 재료와 촉매 중에서 선택적으로 혼합될 수 있다. 상기 센서부(105)에서의 감지라는 의미는, 측정 가스의 존재 유무뿐만 아니라, 측정 가스의 농도 변화까지도 감지함을 의미할 수 있다. The
상기 감지재(150)는 전극부(152)의 표면에 접촉되어, 저항(Resistance) 변화를 줄 수 있다. 상기 감지재(150)는 1종류 또는 2종류 이상의 주 감지 재료를 혼합하고, 이 혼합된 재료에 1종류 또는 2종류의 촉매 재료를 도핑할 수 있다. 상기 촉매 재료는 상기 주 감지 재료의 5wt% 이하 예컨대, 1wt% 내지 5wt%의 범위로 첨가될 수 있으며, 상기 촉매 재료가 상기 범위를 초과하면 가스 감지 감도가 저하될 수 있다. 예를 들면, 상기 감지재(150)는 SnO2와 ZnO을 혼합할 경우, SnO2를 ZnO보다 더 많은 비율로 혼합할 수 있으며, 예컨대 SnO2:ZnO의 몰 비율은 1:2.5 ~ 2.5:1의 비율로 혼합할 수 있으며, 촉매 재료는 예컨대, 백금(Pt)을 상기 주 감지 재료의 1wt% 내지 3wt%의 범위로 도핑할 수 있다. 여기서, SnO2의 경우 밴드 갭이 3.6eV 정도 되므로, 발광부(101)로부터 방출된 광이 340nm인 경우, 포토 커런트(photo current)를 형성시켜 줄 수 있다. 상기 주 감지 재료의 입자 사이즈는 30nm 이상 예컨대, 30nm 내지 60nm의 범위를 가지며, 상기 입자 사이즈가 작으면 특성은 개선될 수 있으나 비용 증가 문제가 존재하고, 상기 범위보다 큰 경우 표면 에너지가 작아져 산소 공공(oxygen vacancy)을 만들지 못하는 문제가 발생될 수 있다. The sensing
도 6은 도 5의 반도체 소자의 변형 예이다. 6 is a modification of the semiconductor device of FIG.
도 6을 참조하면, 도 5의 반도체 소자 상에 반사 플레이트(160)가 배치될 수 있다. 상기 반사 플레이트(160)는 금속 재질 예컨대, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, a
상기 반사 플레이트(160)는 발광부(101) 상에 배치될 수 있다. 상기 반사 플레이트(160)는 상기 발광부(101)로부터 이격될 수 있으며, 상기 발광부(101)로부터 방출된 광을 반사시켜 줄 수 있다. 예컨대, 자외선 광을 반사할 수 있다. 상기 반사 플레이트(160)는 내부에 개구부(162)을 가질 수 있으며, 상기 개구부(162)은 실시 예에 따른 가스가 유입되는 개구부일 수 있다. 상기 개구부(162)은 상기 발광부(101)로부터 방출된 광이 외부로 누설되지 않도록 최소의 크기를 가질 수 있다. 상기 개구부(162)은 적어도 하나 또는 2개 이상을 포함하며, 감지재(150)과 부분적으로 중첩되게 배치될 수 있다.The
상기 발광부(101) 및 상기 센서부(105A)의 외측 둘레는 광 누설을 방지하기 위한 측벽이 배치될 수 있다. 상기 반도체 소자(101) 및 상기 센서부(105A)의 하부에는 전원 공급을 위한 회로 기판이 배치될 수 있다.A side wall for preventing light leakage may be disposed around the outer circumference of the
도 9는 제3실시 예에 따른 반도체 소자를 나타난 사시도이다. 제3실시 예를 설명함에 있어서, 상기에 개시된 반도체 소자 및 발광부를 포함하는 구성이다. 제3실시 예를 설명함에 있어서, 상기에 개시된 구성과 동일한 구성은 상기의 구성을 참조하며, 상이한 부분에 대해 설명하기로 한다. 상기에 개시된 구성은 본 실시 예에 선택적으로 적용되거나 결합될 수 있다. 9 is a perspective view showing the semiconductor device according to the third embodiment. In describing the third embodiment, it is a configuration including the above-described semiconductor element and the light emitting portion. In describing the third embodiment, the same configuration as that described above will be described with reference to the above configuration, and different parts will be described. The above-described configuration can be selectively applied to or combined with the present embodiment.
도 9를 참조하면, 반도체 소자(100)는 발광부(101) 및 상기 발광부(101) 상에 상기 개시된 센서부(105)를 포함할 수 있다. 상기 센서부(105)는 제1,2패드부(151,153), 전극부(152) 및 감지재(150)를 포함할 수 있다. 9, the
상기 센서부(105)와 상기 발광부(101) 사이에는 절연층(113)이 배치될 수 있다. 상기 절연층(113)은 상기 감지재(150)와 전도층(131) 사이에 배치될 수 있다. 상기 절연층(113)은 상기 전극부(152)과 상기 발광 구조층(120) 또는 전도층(131) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 절연층(113)은 상기 센서부(105)와 상기 발광부(101) 사이를 전기적으로 절연시켜 줄 수 있다.An insulating
실시 예는 센서부(105)의 일부 구성 또는 모든 구성이 상기 발광부(101)의 적어도 일부와 수직 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 실시 예는 센서부(105)의 일부 구성 또는 모든 구성이 상기 발광 구조층(120)의 적어도 일부에 수직 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 상기 감지재(150)는 제1도전형 반도체층(121) 및 제2도전형 반도체층(125) 중 적어도 하나와 수직 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 상기 감지재(150)는 활성층(123)과 수직 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 상기 제1,2패드부(151,153) 및 전극부(152)는 제1도전형 반도체층(121) 및 제2도전형 반도체층(125) 중 적어도 하나와 수직 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 상기 제1,2패드부(151,153) 및 전극부(152)는 상기 활성층(123)과 수직 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다.The embodiment may be arranged such that a part or all of the configuration of the
상기 감지재(150)는 도 2와 같이, 상기 전극부(152)의 서로 다른 영역과 수직 방향으로 중첩된 복수의 제1영역(R1)과, 상기 복수의 제1영역(R1) 사이에서 기판(111) 또는 바닥 방향으로 돌출된 제2영역(R2)을 포함할 수 있다. 상기 전극부(152)는 연속적으로 연결된 단일 라인 패턴일 수 있다.2, the sensing
상기 감지재(150)는 상기 활성층(123)보다 위에 배치되어, 상기 활성층(123)을 통해 방출된 광의 입사 효율이 개선될 수 있다. 상기 감지재(150)와 상기 활성층(123) 사이의 층들은 상기 활성층(123)을 통해 방출된 광을 투과하는 재질로 형성될 수 있다. 상기 감지재(150)는 상기 발광 구조층(120)의 적어도 한 층의 표면과 분리되어 배치되어, 전기적인 간섭을 방지할 수 있다. The
상기 감지재(150)는, 금속 산화물 재질로 형성될 수 있다. 상기 감지재(150)는 주 감지 재료와 촉매를 포함할 수 있다. 상기 주 감지 재료는 금속 산화물 재질을 포함하며, 상기 촉매는 금속을 포함할 수 있다. 상기 주 감지 재료는 예컨대, SnO2, CuO, TiO2, In2O3, ZnO, V2O5, RuO2, WO3, ZrO2, MoO3 , NiO, CoO, Fe2O3, 및 AB2O4 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있으며, 이것으로 제한되지 않는 다양한 재료들로 이루어질 수 있다. 상기 감지재(150)의 촉매는 예컨대, 백금(Pt), 구리(Cu), 로듐(Rd), 금(Au), 팔라듐(Pd), 철(Fe), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루태늄(Ru), 로듐(Rh), 은(Ag), 하프늄(Hf), 탄탈늄(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 이리듐(Ir) 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 이러한 촉매 재료는 감지재(150) 내의 도핑 재료로서, 상기 주 감지 재료와 혼합될 수 있다. 상기 감지재(150)는 센싱 및 촉매 속성들의 둘 모두를 가질 수 있는 재료들을 포함할 수 있다. 실시 예에 따른 감지재(150)의 재질은 감지하고자 하는 가스 종류에 따라 상기의 주 감지 재료와 촉매 중에서 선택적으로 혼합될 수 있다. 상기 센서부(105)에서의 감지라는 의미는, 측정 가스의 존재 유무뿐만 아니라, 측정 가스의 농도 변화까지도 감지함을 의미할 수 있다. The
상기 감지재(150)는 전극부(152)의 표면에 접촉되어, 저항(Resistance) 변화를 줄 수 있다. 상기 감지재(150)는 1종류 또는 2종류 이상의 주 감지 재료를 혼합하고, 이 혼합된 재료에 1종류 또는 2종류의 촉매 재료를 도핑할 수 있다. 상기 촉매 재료는 상기 주 감지 재료의 5wt% 이하 예컨대, 1wt% 내지 5wt%의 범위로 첨가될 수 있으며, 상기 촉매 재료가 상기 범위를 초과하면 가스 감지 감도가 저하될 수 있다. 예를 들면, 상기 감지재(150)는 SnO2와 ZnO을 혼합할 경우, SnO2를 ZnO보다 더 많은 비율로 혼합할 수 있으며, 예컨대 SnO2:ZnO의 몰 비율은 1:2.5 ~ 2.5:1의 비율로 혼합할 수 있으며, 촉매 재료는 예컨대, 백금(Pt)을 상기 주 감지 재료의 1wt% 내지 3wt%의 범위로 도핑할 수 있다. 여기서, SnO2의 경우 밴드 갭이 3.6eV 정도 되므로, 발광부(101)로부터 방출된 광이 340nm인 경우, 포토 커런트(photo current)를 형성시켜 줄 수 있다. 상기 주 감지 재료의 입자 사이즈는 30nm 이상 예컨대, 30nm 내지 60nm의 범위를 가지며, 상기 입자 사이즈가 작으면 특성은 개선될 수 있으나 비용 증가 문제가 존재하고, 상기 범위보다 큰 경우 표면 에너지가 작아져 산소 공공(oxygen vacancy)을 만들지 못하는 문제가 발생될 수 있다. The sensing
상기 전극부(152)의 라인 패턴들(도 1의 51,52)은 일 방향으로 긴 길이를 가지며, 상기 라인 패턴의 길이 방향은 상기 발광부의 제1,2전극(141,143)을 연결한 가상 직선과 같은 방향 예컨대, X축 방향일 수 있다. 상기 전극부(152)의 라인 패턴들은 Y축 방향으로 일정 간격을 갖고 연속적으로 연결될 수 있다. 다른 예로서, 센서부(105)에서 상기 전극부(152)의 라인 패턴들의 길이 방향은 상기 제1,2전극(141,143)을 연결한 가상 직선의 방향과 직교하는 방향으로 배열될 수 있다. 실시 예에 따른 센서부(105)의 제1,2패드부(151,153), 감지재(150) 및 전극부(152)의 구조는 도 1 내지 도 6의 구성이 선택적으로 적용될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.1) of the
실시 예에 따른 센서부(105)는 광을 방출하는 도 4 및 도 9와 같이, 발광부(101)의 상면 및 측면 중 적어도 하나에 대응되게 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 센서부(105)의 감지재(150)는 상기 발광부(101)의 상면 및 측면 중 적어도 하나와 대응되거나 대면할 수 있다. 이러한 감지재(150)는 발광부(101)로부터 방출된 광이 입사되도록 노출된 영역일 수 있다. The
상기 센서부(105)는 상기 발광 구조층(120)과 수직 방향으로 중첩된 영역 상에 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 감지재(150)는 상기 발광부(101)로부터 방출된 광의 입사 효율이 개선될 수 있다.The
상기 센서부(105)는 상기 발광 구조층(120) 상에 배치되므로, 상기 활성층(123)의 발광 면적을 감소하지 않거나 발광 면적을 증가시켜 줄 수 있다. Since the
상기 센서부(105)는 상기 발광 구조층(120) 상에 배치되므로, 외부 가스의 센싱 감도가 개선될 수 있다. Since the
상기 센서부(105)는 상기 발광 구조층(120) 상에 배치되므로, 상기 반도체 소자를 갖는 감지 장치를 소형화할 수 있다.Since the
다른 예로서, 상기 발광부(101)의 기판(111)은 전도성 기판일 수 있으며, 이 경우 제1전극(141)은 별도로 형성하지 않을 수 있다. 다른 예로서, 상기 발광부(101)의 기판(111)의 아래에 반사층을 더 배치하여, 광의 출사 효율을 개선시켜 줄 수 있다. As another example, the
도 10은 제3실시 예에 따른 반도체 소자를 나타낸 도면이다. 제3실시 예를 설명함에 있어서, 상기 개시된 실시 예와 동일한 구성은 상기의 실시 예의 구성을 참조하며, 본 실시 예에 상기에 개시된 구성을 선택적으로 적용할 수 있다.10 is a view showing a semiconductor device according to the third embodiment. In describing the third embodiment, the same configuration as that of the above-described embodiment refers to the configuration of the above embodiment, and the configuration disclosed above can be selectively applied to this embodiment.
도 10을 참조하면, 반도체 소자는 발광부(101C) 및 상기 발광부(101C) 상에 센서부(105)를 포함할 수 있다. 절연층(113)은 상기 발광부(101C)와 상기 센서부(105) 사이에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 10, the semiconductor device may include a
상기 발광부(101C)는 발광 구조층(120)을 포함하며, 상기 발광 구조층(120)은 상면이 요철 구조(121B)로 형성될 수 있다. 상기 요철 구조(121B)의 일부 영역에는 제1전극(141)의 가지 전극(141C)이 연장될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 가지 전극(141C)은 투명한 전도층이거나 금속 재질일 수 있다. The
센서부(105)는 상기 발광부(101C) 상에 배치된다. 절연층(113)은 상기 발광부(101C)와 상기 센서부(105) 사이에 배치될 수 있다. 상기 절연층(113)은 상기 발광부(101C)의 상면에서 상기 발광 구조층(120)의 측면으로 연장될 수 있다. The
상기 센서부(105)는 실시 예에 개시된 제1,2패드부(151,153), 및 전극부(152) 및 감지재(150)를 포함할 수 있으며, 상세한 구성은 상기에 개시된 구성을 참조하기로 한다. 상기 제1,2패드부(151,153) 및 전극부(152)는 상기 발광 구조층(120) 상에 배치될 수 있다. 상기 감지재(150)는 상기 전극부(152)에 접촉될 수 있다. 상기 감지재(150)의 하면 및 상기 전극부(152)는 요철 구조(121B)를 따라 요철 형상을 가질 수 있다. 이러한 요철 형상의 전극부(152)는 표면적이 크게 되므로, 감지재(150)와의 접촉 면적이 증가될 수 있다. 이에 따라 전극부(152)의 길이나 폭을 줄여줄 수 있다.The
상기 감지재(150)는 도 2와 같이, 상기 전극부(152)의 서로 다른 영역과 수직 방향으로 중첩된 복수의 제1영역(R1)과, 상기 복수의 제1영역(R1) 사이에서 기판(111) 또는 바닥 방향으로 돌출된 제2영역(R2)을 포함할 수 있다. 상기 전극부(152)는 연속적으로 연결된 단일 라인 패턴일 수 있다.2, the sensing
발광부(101C)는 제1도전형 반도체층(121) 위에 제1전극(141B) 및 제2도전형 반도체층(125) 아래에 복수의 전도층(146,147,148,149)을 갖는 제2전극(143B)을 포함한다. 상기 제1전극(141B)의 위치는 상기에 개시된 실시 예에서 선택적으로 적용될 수 있다. The
상기 제2전극(143B)은 상기 제2도전형 반도체층(125) 아래에 배치되며, 접촉층(146), 반사층(147), 본딩층(148) 및 지지 부재(149)를 포함한다. 상기 접촉층(146)은 반도체층 예컨대, 제2도전형 반도체층(125)과 접촉된다. 상기 접촉층(146)은 ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등과 같은 저 전도성 물질이거나 Ni, Ag의 금속을 이용할 수 있다. 상기 접촉층(146) 아래에 반사층(147)이 배치되며, 상기 반사층(147)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 적어도 하나의 층을 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 상기 반사층(147)은 상기 제2도전형 반도체층(125) 아래에 접촉될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 반사층(147) 아래에는 본딩층(148)이 배치되며, 상기 본딩층(148)은 베리어 금속 또는 본딩 금속으로 사용될 수 있으며, 그 물질은 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 및 Ta와 선택적인 합금 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. The
상기 제2도전형 반도체층(125)과 제2전극 사이에 보호층(183) 및 전류 블록킹층(185)이 배치된다. 상기 절연층(113)은 상기 보호층(183)의 외측부 상면으로 연장될 수 있다. 상기 보호층(183)은 상기 제2도전형 반도체층(125)의 하면 에지를 따라 형성되며, 내부가 오픈된 영역을 갖는 링 형상, 루프 형상 또는 프레임 형상으로 형성될 수 있다. 상기 보호층(183)은 투명한 전도성 물질 또는 절연성 물질을 포함하며, 예컨대 ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 보호층(163)의 내측부는 상기 제2도전형 반도체층(125) 아래에 배치되고, 외측부는 상기 발광 구조층(120)의 측면보다 더 외측에 배치된다. 상기 전류 블록킹층(185)은 제2도전형 반도체층(125)과 접촉층(146) 또는/및 반사층(147) 사이에 배치될 수 있다. 상기 전류 블록킹층(185)은 절연물질을 포함하며, 예컨대 SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 전류 블록킹층(185)은 쇼트키 접촉을 위한 금속으로도 형성될 수 있다. 상기 전류 블록킹층(185)은 상기 발광 구조층(120) 위에 배치된 제1전극(181)과 상기 발광 구조층(120)의 두께 방향으로 중첩되게 배치된다. 상기 전류 블록킹층(185)은 상기 제2전극(170)으로부터 공급되는 전류를 다른 경로로 확산시켜 줄 수 있다. 상기 전류 블록킹층(185)은 하나 또는 복수로 배치될 수 있으며, 제1전극(141B)과 수직 방향으로 적어도 일부 또는 전 영역이 중첩될 수 있다. A
상기 본딩층(148) 아래에는 지지 부재(149)가 형성되며, 상기 지지 부재(149)는 전도성 부재로 형성될 수 있으며, 그 물질은 구리(Cu-copper), 금(Au-gold), 니켈(Ni-nickel), 몰리브덴(Mo), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC 등)와 같은 전도성 물질로 형성될 수 있다. 상기 지지부재(149)는 다른 예로서, 전도성 시트로 구현될 수 있다. 여기서, 상기 도 1의 기판은 제거될 수 있다. 상기 기판의 제거 방법은 물리적 방법(예: Laser lift off) 또는/및 화학적 방법(습식 에칭 등)으로 제거할 수 있으며, 상기 제1도전형 반도체층(121)을 노출시켜 준다. 상기 기판이 제거된 방향을 통해 아이솔레이션 에칭을 수행하여, 상기 제1도전형 반도체층(121) 상에 제1전극(141B)을 형성하게 된다. A
이러한 수직형 발광부 상에 센서부(105)를 적용할 경우, 상기 감지재(150)에 입사되는 광량을 극대화할 수 있어, 감지재(150)에서의 가스 접촉 면적을 극대화할 수 있다. 또한 수직형 칩 구조에 의해 방열 효율을 극대화할 수 있다. When the
실시 예에 따른 센서부는 발광 구조층(120)과 수직 방향으로 중첩되지 않는 영역에 배치하여, 광 손실을 줄일 수 있다. 이 경우 상기 센서부(105)의 감지재(150)의 표면적을 더 증가시켜 줄 수 있다. The sensor unit according to the embodiment may be disposed in a region that does not overlap the light emitting
도 11은 제4실시 예로서, 플립 칩 구조의 발광부 상에 센서부(105)를 배치한 구성이다.Fig. 11 shows a configuration of a fourth embodiment in which a
도 11을 참조하면, 발광부(101D)는 발광 구조층(120) 상에 기판(111)이 배치된다. 상기 기판(111)은 절연 재질, 반도체 재질 또는 투명한 재질일 수 있다. 상기 기판(111)은 발광 구조층(120)으로부터 방출된 광이 투과되는 재질을 포함할 수 있다. 상기 기판(111)은 상면이 요철 구조(111B)로 형성될 수 있고, 또는 평탄면을 갖거나 곡률을 포함하는 렌즈 형상이 적어도 하나 이상으로 배치될 수 있다. Referring to FIG. 11, the
센서부(105)는 절연 재질의 기판(111) 상에 배치된다. 이 경우 도 2에 도시된 절연층(113)은 제거될 수 있다. 상기 센서부(105)는 실시 예에 개시된 제1,2패드부(151,153), 전극부(152) 및 감지재(150)를 포함할 수 있으며, 상세한 구성은 상기에 개시된 구성을 선택적으로 적용할 수 있다. The
상기 센서부(150)의 감지재(150)는 상기 기판(111) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1,2패드부(151,153) 및 전극부(152)의 하면은 상기 기판(111)의 요철 구조(111B)를 따라 요철 면으로 배치될 수 있다. 상기 전극부(152)의 라인 패턴은 상기 기판(111)의 상면의 요철 구조(111B)를 따라 요철 형상을 갖고 연장될 수 있다. 이러한 요철 형상의 전극부(152)는 표면적이 크게 되므로, 감지재(150)와의 접촉 면적이 증가될 수 있다. The sensing
상기 발광 구조층(120)은 상기 기판(111) 아래에 제1도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제2도전형 반도체층(125)을 포함할 수 있다. 상기 발광 구조층(120) 아래에 보호층(133)이 배치될 수 있다. 상기 보호층(133)은 절연 재질로 형성될 수 있다. 제1전극(141)은 상기 제1도전형 반도체층(121) 아래에 배치될 수 있다. 제2전극(143)은 제2도전형 반도체층(125) 아래에 배치되며 전기적으로 연결될 수 있다. The light emitting
상기 제2도전형 반도체층(125)과 보호층(133) 사이에는 전도층(114)이 배치될 수 있다. 상기 전도층(114)은 반사 재질의 금속으로 형성될 수 있다. 상기 전도층은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf, Cr, Ti, Cu 및 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료로 이루어진 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전도층(114)은 투명한 재질의 층과 반사 재질의 층이 적층될 수 있다. 상기 전도층(114)은 상기 제2전극(143)과 연결될 수 있다. 상기 제2전극(143)은 하나 또는 복수로 배치될 수 있다.A
이러한 플립 칩 구조는 발광부(101D)의 제1,2전극(141,143)과, 센서부(105)의 제1,2패드부(151,153)가 분리될 수 있다. 상기 제1,2전극(141,143)은 상기 발광부(101D)의 하부에 배치되고, 상기 제1,2패드부(151,153)는 발광부(101D)의 상부에 배치될 수 있다. 상기 감지재(150)은 상기 기판(111)의 상면 전 영역에 도포될 수 있어, 상기 감지재(150)의 표면적을 증가시켜 줄 수 있다. In such a flip chip structure, the first and
도 12은 실시 예에 따른 반도체 소자를 갖는 감지 장치의 제1변형 예이다. 도 12를 설명함에 있어서, 상기에 개시된 구성은 상기의 설명을 참조하기로 하며, 본 예에서 선택적으로 적용할 수 있다.12 is a first modification of the sensing device having the semiconductor element according to the embodiment. In describing Fig. 12, the configuration disclosed above will be referred to the above description, and it is selectively applicable in this example.
도 12를 참조하면, 가스 감지 장치는 회로 기판(170), 상기 회로 기판(170) 상에 센서부(105), 상기 회로 기판(170) 상에 발광부(101A), 상기 센서부(105) 및 발광부(101A)를 감싸는 패키지 몸체(155), 상기 패키지 몸체(155) 상에 반사 플레이트(160)를 포함할 수 있다. 상기 센서부(105) 및 상기 발광부(101A)는 서로 분리된 예로 설명하였으나, 도 7 내지 도 11에 개시된 발광부와 이로부터 이격된 반도체 소자로 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 12, the gas sensing device includes a
상기 회로 기판(170)은, 수지 재질의 PCB, 금속 코어를 갖는 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 중 적어도 하나를 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 회로 기판(170)은 세라믹 재질을 포함할 수 있다. The
상기 패키지 몸체(155)은 세라믹 재질일 수 있다. 상기 패키지 몸체(155)은 상기 회로 기판(170)과 동일한 세라믹 재질로 형성될 수 있다. 상기 회로 기판(170)은 상면에 복수의 회로 패턴(미도시)을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 회로 패턴은 상기 센서부(105) 및 발광부(101)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 회로 패턴은 센서부(105)의 패드부(151,153)들과 와이어로 연결되거나 다른 전도성 부재를 통해 연결될 수 있다. 상기 회로 패턴은 반도체 소자의 전극들에 와이어를 통해 연결되거나 직접 본딩될 수 있다. The
상기 패키지 몸체(155) 내부에는 센서부(105) 및 발광부(101)가 배치될 수 있다. 상기 패키지 몸체(155) 상에는 반사 플레이트(160)가 배치되며, 상기 반사 플레이트(160)는 광을 반사하여 광의 누설을 방지할 수 있다. 상기 패키지 몸체(155) 내부는 캐비티 구조 또는 오목한 리세스 구조로 형성될 수 있다. 상기 패키지 몸체(155)의 상부 둘레에는 단차진 구조가 배치되며, 상기 단차진 구조 상에 반사 플레이트(160)가 밀착 결합될 수 있다. 상기 반사 플레이트(160)는 접착제(미도시)로 상기 패키지 몸체(155)과 접촉될 수 있다. The
상기 센서부(105)는 발광부(101A)로부터 조사된 광과 반사 플레이트(160)의 개구부(162)을 통해 유입된 가스 예컨대, 유해 가스에 의해 가스 노출을 감지할 수 있다. The
상기 발광부(101A) 및 센서부(105)는 회로 기판(170) 상에 분리되어 배치되었으나, 반도체 소자의 기판 상에 발광부(101)가 배치되어 일체형으로 배치될 수 있다.Although the
도 13은 실시 예에 따른 반도체 소자를 갖는 감지 장치의 다른 예로서, 도 9의 반도체 소자를 배치한 예이다. 도 13을 설명함에 있어서, 상기에 개시된 구성은 상기의 설명을 참조하기로 하며, 본 예에서 선택적으로 적용할 수 있다. 도 13의 감지 장치의 반도체 소자는 도 9의 센서부의 예로 설명하기로 한다.13 is another example of a sensing apparatus having a semiconductor element according to the embodiment, in which the semiconductor element of Fig. 9 is arranged. In explaining FIG. 13, the above-described configuration will be referred to the above description, and it is selectively applicable in this example. The semiconductor device of the sensing device of Fig. 13 will be described as an example of the sensor unit of Fig.
도 13을 참조하면, 감지 장치는 회로 기판(170), 상기 회로 기판(170) 상에 발광부(101) 및 센서부(105)를 갖는 반도체 소자(100), 상기 반도체 소자(100)의 둘레에 패키지 몸체(155), 상기 반도체 소자(100)의 위에 배치되고 상기 패키지 몸체(360) 상에 배치된 반사 플레이트(160)를 포함할 수 있다.13, the sensing apparatus includes a
상기 발광부(101)는 기판(111)의 제1영역 위에 배치되며, 센서부(105)는 상기 기판(111)의 제2영역 위에 배치될 수 있다. 상기 발광부(101)는 상기 센서부(105)와 상기 회로 기판(170) 사이에 배치될 수 있다. The
상기 패키지 몸체(155)은 세라믹 재질일 수 있다. 상기 패키지 몸체(155)은 상기 회로 기판(170)의 몸체 재료와 동일한 세라믹 재질로 형성될 수 있다. 이러한 세라믹 재질은 발광부(101)로부터 방출된 광을 효과적으로 반사시켜 줄 수 있다. 상기 패키지 몸체(155)의 내부는 캐비티(365) 또는 리세스 구조를 갖고, 센서부(105) 및 발광부(101)가 배치될 수 있다. 상기 패키지 몸체(155) 상에는 반사 플레이트(160)가 배치되며, 상기 반사 플레이트(160)는 광을 반사하여 광의 누설을 방지할 수 있다. 상기 패키지 몸체(155)의 상부 둘레에는 단차진 구조가 배치되며, 상기 단차진 구조 상에 반사 플레이트(160)가 밀착 결합될 수 있다. 상기 반사 플레이트(160)는 접착제(미도시)로 상기 패키지 몸체(155)과 접촉될 수 있다. 상기 센서부(105)는 발광부(101)로부터 조사된 광과 반사 플레이트(155)의 개구부(162)을 통해 유입된 가스 예컨대, 유해 가스에 의해 가스 노출을 감지할 수 있다. 상기 발광부(101) 및 센서부(105)는 회로 기판(170) 상에 중첩되게 배치되어 배치되었으며, 상기에 개시된 다른 실시 예의 구성을 선택적으로 적용할 수 있다. The
실시 예는 센서부의 제1,2패드부(151,153) 중 어느 하나는 발광부의 제1,2전극 중 어느 하나와 공통으로 연결될 수 있으며, 예컨대 제1패드부과 제1전극이 공통으로 연결될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반도체 소자의 구성은 도 7, 도 10 및 도 11의 구성을 적용할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. One of the first and
도 14는 실시 예에 따른 반도체 소자를 갖는 감지 시스템의 블록 구성도이다.14 is a block diagram of a sensing system having a semiconductor device according to an embodiment.
도 14를 참조하면, 반도체 소자(100)에 의해 감지된 저항 변화는 신호 처리 회로(171)에 의해 검출되며, 상기 신호 처리 회로(171)는 가스의 유입에 따른 저항 변화를 통해 가스를 검출하게 된다. 상기 신호 처리 회로(171)는 가스가 감지되면 송신 모듈(175)을 통해 유선 또는/및 무선을 통해 전달하거나, 출력 모듈(177)을 통해 알람 또는 표시 모드를 통해 사용자에게 알려줄 수 있다. 이러한 시스템은 제어부(173)가 배치될 수 있다. 상기 제어부(173)는 신호 처리 회로(171)의 출력 또는 송신을 제어할 수 있다. 14, the resistance change sensed by the
실시예에 따른 반도체 소자 또는 감지 장치는 각 종 유독성 가스 또는 폭발성 가스와 같은 가스가 발생되는 장소나 장치 예컨대, 차량과 같은 이동 장치에 적용되거나 밀폐된 공간에 적용될 수 있다. 또는 실내 또는 실외의 감지 장치에 적용될 수 있다. The semiconductor device or sensing device according to the embodiment can be applied to a place where a gas such as various kinds of toxic gas or explosive gas is generated, or to a space where the device is applied to a moving device such as a vehicle or an enclosed space. Or to indoor or outdoor sensing devices.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects, and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects and the like illustrated in the embodiments can be combined and modified by other persons skilled in the art to which the embodiments belong. Accordingly, the contents of such combinations and modifications should be construed as being included in the scope of the embodiments.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 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 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. It can be seen that the modification and application of branches are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
101,101A,101C,101D: 발광부
105,105A,100: 센서부
111: 기판
120: 발광 구조층
131: 전도층
113: 절연층
141: 제1전극
143: 제2전극
150: 감지재
151,153: 패드부
152: 전극부101, 101A, 101C, 101D:
105, 105A, 100:
111: substrate
120: light emitting structure layer
131: Conductive layer
113: insulating layer
141: first electrode
143: Second electrode
150: Detecting material
151, 153:
152:
Claims (16)
상기 기판 상에 배치되는 발광부; 및
상기 기판 및 상기 발광부 중 적어도 하나의 위에 배치된 센서부를 포함하며,
상기 발광부는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층; 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하고,
상기 센서부는 제1패드부, 상기 제1패드부로부터 이격된 제2패드부, 상기 제1패드부로부터 연장되어 상기 제2패드부와 연결되는 전극부, 및 상기 전극부 상에 배치된 감지재를 포함하며,
상기 감지재는 상기 전극부와 수직 방향으로 중첩되는 적어도 하나 이상의 제1영역, 및 상기 전극부와 수직 방향으로 중첩되지 않는 적어도 하나 이상의 제2영역을 포함하며,
상기 감지재의 표면은 상기 발광부의 상면 및 측면 중 적어도 하나에 대응되며,
상기 감지재는 상기 발광부로부터 방출된 광에 의해 저항이 변화되는 반도체 소자.Board;
A light emitting portion disposed on the substrate; And
And a sensor portion disposed on at least one of the substrate and the light emitting portion,
An active layer disposed between the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer; A first electrode electrically connected to the first conductive semiconductor layer; And a second electrode electrically connected to the second conductivity type semiconductor layer,
The sensor unit includes a first pad unit, a second pad unit spaced apart from the first pad unit, an electrode unit extending from the first pad unit and connected to the second pad unit, / RTI >
Wherein the sensing member includes at least one first region overlapping the electrode portion in the vertical direction and at least one second region that is not overlapped with the electrode portion in the vertical direction,
Wherein a surface of the sensing material corresponds to at least one of an upper surface and a side surface of the light emitting portion,
Wherein the sensing material changes its resistance by light emitted from the light emitting unit.
상기 전극부의 전체 길이는 상기 제1,2패드부 사이의 거리보다 긴 길이를 갖는 반도체 소자.The method according to claim 3, wherein an interval between the line patterns is larger than a width of each line pattern,
Wherein an entire length of the electrode portion is longer than a distance between the first and second pad portions.
상기 감지재는 상기 자외선 광에 의해 반응하는 반도체 소자.The apparatus of claim 9, wherein the light emitting unit generates ultraviolet light,
Wherein the sensing material reacts with the ultraviolet light.
상기 주 감지 재료는 SnO2, CuO, TiO2, In2O3, ZnO, V2O5, RuO2, WO3, ZrO2, MoO3, NiO, CoO, Fe2O3, 및 AB2O4 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함하며,
상기 촉매는 백금(pt), 구리(Cu), 로듐(Rd), 금(Au), 팔라듐(Pd), 철(Fe), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루태늄(Ru), 로듐(Rh), 은(Ag), 하프늄(Hf), 탄탈늄(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 및 이리듐(Ir) 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함하는 반도체 소자.5. The sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the sensing material comprises a main sensing material and a catalyst,
The main sensing material is SnO 2, CuO, TiO 2, In 2 O 3, ZnO, V 2 O 5, RuO 2, WO 3, ZrO 2, MoO 3, NiO, CoO, Fe 2 O 3, and AB 2 O 4 At least one, or two or more,
The catalyst may be selected from the group consisting of platinum, copper, rhodium, gold, palladium, iron, titanium, vanadium, chromium, nickel, (Al), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), silver (Ag), hafnium (Hf), tantalum , Tungsten (W), rhenium (Re), and iridium (Ir).
상기 회로 기판 상에 기판 및, 상기 기판 위에 발광부 및 상기 발광부 위에 센서부를 포함하는 반도체 소자;
상기 반도체 소자의 둘레에 배치된 패키지 몸체; 및
상기 반도체 소자 상에 배치되며, 개구부를 갖는 반사 플레이트를 포함하며,
상기 발광부는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층; 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하고,
상기 센서부는 제1패드부, 상기 제1패드부로부터 이격된 제2패드부, 상기 제1패드부로부터 연장되어 상기 제2패드부와 연결되는 전극부, 및 상기 전극부 상에 배치된 감지재를 포함하며,
상기 감지재는 상기 전극부와 수직 방향으로 중첩되는 적어도 하나 이상의 제1영역, 및 상기 전극부와 수직 방향으로 중첩되지 않는 적어도 하나 이상의 제2영역을 포함하며,
상기 감지재의 표면은 상기 발광부의 상면 및 측면 중 적어도 하나에 대응되며,
상기 감지재는 상기 발광부로부터 방출된 광에 의해 저항이 변화되는 감지 장치. A circuit board;
A semiconductor device including a substrate on the circuit board, a light emitting portion on the substrate, and a sensor portion on the light emitting portion;
A package body disposed around the semiconductor element; And
A reflective plate disposed on the semiconductor element and having an opening,
An active layer disposed between the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer; A first electrode electrically connected to the first conductive semiconductor layer; And a second electrode electrically connected to the second conductive semiconductor layer,
The sensor unit includes a first pad unit, a second pad unit spaced apart from the first pad unit, an electrode unit extending from the first pad unit and connected to the second pad unit, / RTI >
Wherein the sensing member includes at least one first region overlapping the electrode portion in the vertical direction and at least one second region that is not overlapped with the electrode portion in the vertical direction,
Wherein a surface of the sensing material corresponds to at least one of an upper surface and a side surface of the light emitting portion,
Wherein the sensing material changes resistance by light emitted from the light emitting unit.
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KR20200009523A (en) * | 2018-07-19 | 2020-01-30 | 한국광기술원 | Gas Sensor Package and Method for Manufacturing Thereof |
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KR20200109010A (en) * | 2019-03-12 | 2020-09-22 | 한국광기술원 | Gas Sensor Package Having Micro-Nano Pattern and Method for Manufacturing Thereof |
KR20230008326A (en) * | 2021-07-07 | 2023-01-16 | 중앙대학교 산학협력단 | Room temperature operrable semiconductor type gas sensors enabled by illumination of multi spectral ultraviolet illumination |
-
2016
- 2016-12-05 KR KR1020160164313A patent/KR20180064110A/en not_active Application Discontinuation
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