WO2013151391A1 - 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법 및 이를 이용한 반도체 소자 구조물 - Google Patents

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고재성
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이창훈
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Definitions

  • the present disclosure relates generally to a method of manufacturing a semiconductor device structure and a semiconductor device structure using the same, and more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor device structure, which is simple to manufacture, and a semiconductor device structure using the same.
  • the semiconductor device includes a semiconductor light emitting device (for example, a laser diode), a semiconductor light receiving device (for example, a photodiode), a pn junction diode electric device, a semiconductor transistor, and the like, and typically includes a group III nitride semiconductor light emitting device.
  • the group III nitride semiconductor light emitting device includes a compound semiconductor layer of Al (x) Ga (y) In (1-xy) N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ 1). It means a light emitting device such as a light emitting diode, and does not exclude the inclusion of a material or a semiconductor layer of these materials with elements of other groups such as SiC, SiN, SiCN, CN.
  • the semiconductor light emitting device is a substrate 100, a buffer layer 200 on the substrate 100, a first semiconductor layer having a first conductivity ( 300), an active layer 400 that generates light through recombination of electrons and holes, and a second semiconductor layer 500 having a second conductivity different from the first conductivity are sequentially deposited, and translucent thereon for current diffusion thereon.
  • the conductive film 600 and the electrode 700 serving as the bonding pad are formed, and the electrode 800 serving as the bonding pad is formed on the etched and exposed first semiconductor layer 300.
  • the substrate 100 side when the substrate 100 side is placed in the package, it functions as a mounting surface.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating another example of a conventional semiconductor light emitting device, wherein the semiconductor light emitting device includes a substrate 100 (eg, a sapphire substrate) and a first semiconductor layer having a first conductivity on the substrate 100. 300; for example, an n-type GaN layer), an active layer 400 for generating light through recombination of electrons and holes; for example, InGaN / (In) GaN MQWs), a second semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity (500; e.g., p-type GaN layer) are sequentially deposited, and an electrode film 901 (e.g., Ag reflecting film) formed of three layers for reflecting light toward the substrate 100 side thereon; : An Ni diffusion barrier layer and an electrode film 903 (eg, Au bonding layer), and are formed on the first semiconductor layer 300 which is etched and exposed, and serves as a bonding pad 800 (eg, Cr / Ni / Au).
  • a bonding pad 800
  • Laminated metal pads are formed.
  • the electrode film 903 side when the electrode film 903 side is placed in the package, it functions as a mounting surface.
  • a flip chip or junction down type chip shown in FIG. 2 is superior in heat dissipation efficiency to the lateral chip shown in FIG. 1. While the lateral chip must emit heat to the outside through the sapphire substrate 100 having a thickness of 80 to 180 ⁇ m, the flip chip transmits heat through the metal electrodes 901, 902, 903 positioned close to the active layer 400. Because it can release.
  • the semiconductor light emitting device package is a vertical semiconductor light emitting device (in the lead frame 110, 120, mold 130, and cavity 140) 150, a vertical type light-emitting chip is provided, and the cavity 140 is filled with an encapsulant 170 containing the phosphor 160.
  • a lower surface of the vertical semiconductor light emitting device 150 is electrically connected to the lead frame 110, and an upper surface of the vertical semiconductor light emitting device 150 is electrically connected to the lead frame 120 by a wire 180.
  • the mold 130, the encapsulant 170, or the lead frames 110, 120, the mold 130, and the encapsulant 170 carry the vertical semiconductor light emitting element, and thus, a carrier (ie, a carrier ( Carrier)
  • a method of manufacturing a semiconductor device structure comprising: positioning a semiconductor device on a plate, wherein the semiconductor device is a semiconductor light emitting device, and the semiconductor Positioning the electrode of the device towards the plate; Covering the semiconductor element with an encapsulant; Separating the semiconductor device covered with the encapsulant from the plate; And forming a light reflecting film on the side of the encapsulant to which the electrode is exposed.
  • a semiconductor device having two electrodes and a flip chip type semiconductor light emitting device; An encapsulant surrounding the semiconductor device, the encapsulant exposing two electrodes through a lower portion of the encapsulant;
  • the semiconductor device structure is provided, including a light reflection film coupled to the encapsulant so that the two electrodes are exposed.
  • a semiconductor device having two electrodes and a flip chip type semiconductor light emitting device; An encapsulant surrounding the semiconductor device, the encapsulant exposing two electrodes through a lower portion of the encapsulant; And, the semiconductor device structure is provided comprising a; recessed portion formed in the lower portion.
  • FIG. 1 is a view showing an example of a conventional semiconductor light emitting device (Lateral Chip),
  • FIG. 2 is a view showing another example (flip chip) of a conventional semiconductor light emitting device
  • FIG. 3 illustrates an example of a method of manufacturing a semiconductor device structure according to the present disclosure
  • FIG. 5 illustrates another example of a method of manufacturing a semiconductor device structure according to the present disclosure
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a semiconductor device structure according to the present disclosure.
  • FIG. 7 illustrates another example of a method of manufacturing a semiconductor device structure according to the present disclosure
  • FIG. 8 illustrates another example of a semiconductor device structure according to the present disclosure
  • FIG. 10 illustrates another example of a method of manufacturing a semiconductor device structure according to the present disclosure
  • FIG. 11 illustrates another example of a semiconductor device structure according to the present disclosure
  • FIG. 12 illustrates another example of a semiconductor device structure according to the present disclosure
  • FIG. 13 illustrates another example of a semiconductor device structure according to the present disclosure
  • 15 is a view showing an example of a conventional semiconductor light emitting device package or semiconductor light emitting device structure
  • FIG. 16 illustrates another example of a semiconductor device structure according to the present disclosure
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a method of manufacturing the semiconductor device structure illustrated in FIG. 16;
  • 22 is a view showing an example of an entire shape of an encapsulant according to the present disclosure.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating an example of a method of manufacturing a semiconductor device structure shown in FIG. 24;
  • FIG. 26 illustrates another example of a method of manufacturing the semiconductor device structure illustrated in FIG. 24;
  • FIG. 27 is a diagram illustrating an example of a process of curing an encapsulant in a process of manufacturing the semiconductor device structure illustrated in FIG. 24.
  • FIG. 30 illustrates another example of a semiconductor device structure according to the present disclosure
  • FIG. 31 illustrates another example of a semiconductor device structure according to the present disclosure
  • FIG. 32 is a view illustrating an example of arrangement of electrodes, external electrodes, and heat dissipation pads when the semiconductor device structure illustrated in FIG. 31 is viewed from below;
  • FIG. 33 is a view showing another example of arrangement of electrodes, external electrodes, and heat dissipation pads when the semiconductor element structure shown in FIG. 31 is viewed from below;
  • 34 to 36 illustrate an example of a method of manufacturing the semiconductor device structure illustrated in FIG. 11;
  • 39 to 41 are views illustrating an example of a method of manufacturing the semiconductor device structure illustrated in FIG. 12;
  • FIG. 45 is a diagram illustrating an example of a method of manufacturing a semiconductor device structure shown in FIG. 44;
  • FIG. 46 illustrates another example of a method of manufacturing the semiconductor device structure illustrated in FIG. 44;
  • 49 to 52 show yet another example of a method of manufacturing a light reflecting surface according to the present disclosure
  • FIG 53 shows another example of a method of manufacturing a light reflecting film according to the present disclosure.
  • FIG. 54 shows yet another example of a method of manufacturing a light reflecting film according to the present disclosure.
  • FIG. 3 is a view illustrating an example of a method of manufacturing a semiconductor device structure according to the present disclosure.
  • the semiconductor device 2 including the two electrodes 80 and 90 is bonded to the adhesive 3. Fix the position on the plate (1).
  • the encapsulating material (encapsulating material) 4 is used to wrap the semiconductor element 2.
  • the plate 1 and the semiconductor element 2 are separated.
  • the material constituting the plate 1 is not particularly limited, and a material such as sapphire may be used, or a flat structure such as metal or glass may be used. By using a rigid plate such as metal or glass, the process can be stabilized as compared with the use of a plate (plate) having a ductility such as blue tape.
  • the material constituting the adhesive 3 is not particularly limited, and any adhesive may be used as long as the semiconductor element 2 can be fixed to the plate 1.
  • the material of the encapsulant 3 silicone epoxy and silicone resin, which are conventionally used in LED packages, may be used.
  • the semiconductor element 2 and the plate 1 can be separated by applying heat or light that can melt the adhesive 3 or by using a solvent that can melt the adhesive 3. Do. It is also possible to use heat or light with a solvent. It is also possible to use an adhesive tape.
  • the encapsulant 4 may be formed by a conventional method such as dispensing, screen printing, molding, spin coating, stencil, and the like, which is formed by applying light to a photocurable resin (UV curable resin) and then irradiating with light. It is also possible. In the case where a translucent plate such as sapphire is used as the plate 1, it is also possible to irradiate light from the plate 1 side.
  • a translucent plate such as sapphire
  • the process can be performed with the plurality of semiconductor elements 2 placed on the plate 1.
  • the semiconductor element 2 has been described as having two electrodes 80 and 90, the number is not particularly limited. For example, in the case of a transistor, it may have three electrodes.
  • the semiconductor light emitting device includes a substrate 100 (eg, a sapphire substrate), a first semiconductor layer 300 having a first conductivity (eg, an n-type GaN layer), electrons, and holes on the substrate 100.
  • a substrate 100 eg, a sapphire substrate
  • a first semiconductor layer 300 having a first conductivity eg, an n-type GaN layer
  • electrons and holes on the substrate 100.
  • the active layer 400 (eg, InGaN / (In) GaN MQWs) that generates light through recombination of the second semiconductor layer 500 (eg, p-type GaN layer) having a second conductivity different from the first conductivity
  • a three-layer electrode film 901 e.g., Ag reflecting film
  • an electrode film 902 e.g., Ni diffusion barrier film
  • an electrode 800 eg, Cr / Ni / Au laminated metal pad serving as a bonding pad may be formed on the etched and exposed first semiconductor layer 300.
  • the semiconductor device 2 has two electrodes 80 and 90, and the electrode 90 may have the same configuration as the electrodes 901, 902 and 903 of FIG.
  • the electrode 80 and the electrode 90 are electrically insulated by an insulating film 5 such as SiO 2 .
  • the subsequent procedure is the same, and the semiconductor element 2 is wrapped using an encapsulating material (encapsulating material 4). Next, the semiconductor element 2 is separated from the plate 1 and the adhesive agent 3.
  • FIG. 5 shows another example of a method for manufacturing a semiconductor device structure according to the present disclosure, in which a plurality of semiconductor devices 2, 2 are integrally covered with an encapsulant 4 on a plate 1. After removing the plate 1, it becomes easy to package one semiconductor element 2, 2 integrally. The electrical connection method of the semiconductor element 2 and the semiconductor element 2 is mentioned later. It is also possible to separate them into individual semiconductor elements 2 as in FIG. This is possible by separating the plurality of semiconductor elements 2 and 2 from the plate 1 and then individualizing them through a process such as sawing. By using the sealing agent 4 which has softness after hardening, the bond with a flexible circuit board can be heightened further.
  • FIG. 6 is a view illustrating an example of a semiconductor device structure according to the present disclosure, and is formed such that the side surface 4a of the encapsulant 4 is inclined.
  • the encapsulant 4 has various angled outer surfaces, and the light extraction efficiency to the outside of the package is increased.
  • the screen partition wall is formed to be inclined, so that the side surface 4a can be formed, and when sawing, the side surface 4a can be formed by using a pointed cutter.
  • FIG. 7 is a view showing another example of a method of manufacturing a semiconductor device structure according to the present disclosure.
  • an insulating film 6, such as SiO 2 is formed on the electrode 80 and the electrode 90. It is provided in the state which exposed.
  • the external electrode 81 is connected to the electrode 80, and the external electrode 91 is formed on the electrode 90 to form a structure similar to a conventional package.
  • the external electrodes 81 and 91 may correspond to lead frames of a conventional package.
  • the external electrodes 81 and 91 may be widely spread and deposited so as to function as reflective films.
  • the insulating film 6 may merely serve as an insulating function, or may form an alternate stacked structure of SiO 2 / TiO 2 or form a DBR to reduce light absorption by the external electrodes 81 and 91. As shown in FIG. 4, when the semiconductor device 2 includes the insulating film 5, the insulating film 6 may be omitted.
  • the deposition process and the photolithography process used to form the insulating film 6 and the external electrodes 81 and 91 are common in the semiconductor chip process and are very familiar to those skilled in the art. By providing the external electrodes 81 and 91, mounting to the PCB, COB, etc. can be made easier. If necessary, it is also possible to provide only the insulating film 6 without the external electrodes 81 and 91.
  • the insulating film 6 can be formed of a white material so that the insulating film 6 can function as a reflective film.
  • a white PSR Photo Sloder Regist
  • a white PSR can be screen printed or spin coated and then patterned through a common photolithography process.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating another example of a semiconductor device structure according to the present disclosure, and includes a semiconductor device 2A and a semiconductor device 2B electrically connected in series. This configuration is made possible by connecting the negative electrode 80A of the semiconductor element 2A and the positive electrode 90B of the semiconductor element 2B through the external electrode 89.
  • Reference numeral 4 is an encapsulant
  • 6 is an insulating film
  • 90A is a positive electrode of the semiconductor element 2A
  • 80B is a negative electrode of the semiconductor element 2B.
  • This configuration makes it possible to form an electrical connection between the integrated semiconductor elements 2A and 2B through the encapsulant 4 without the use of a monolithic substrate.
  • the structure of the semiconductor element thereon is the same, but according to the method of the present disclosure, the semiconductor element 2A and the semiconductor element 2B need not be elements having the same function. It goes without saying that the semiconductor elements 2A and 2B can be connected in parallel.
  • the side surface 4a of the encapsulant 4 may be formed to be inclined as shown in FIG. 6, and this configuration enables a high-voltage semiconductor light emitting device package or a semiconductor light emitting device structure that could not be previously imagined. .
  • FIG. 9 is a view illustrating an example of the use of a semiconductor device structure according to the present disclosure.
  • a conductive line 7a of the printed circuit board 7 and electrodes 80 and 90 are directly connected to each other.
  • the element 2D is connected through the conductive line 7b and the external electrodes 81 and 91.
  • the printed circuit board 7 may be a flexible circuit board.
  • FIG. 10 is a view showing another example of a method of manufacturing a semiconductor device structure according to the present disclosure, in which a semiconductor device 2 as shown in FIG. 2 is provided, and the semiconductor device 2 includes a substrate 100.
  • a first semiconductor layer 300 having a first conductivity, an active layer 400 that generates light through recombination of electrons and holes, and a second semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity. 500 is grown, and electrodes 80 and 90 are formed.
  • the semiconductor element 2 is attached to the plate 1 with an adhesive 3, and then, prior to covering with the encapsulant 4, the substrate 100 is removed, and preferably a rough surface ( 301 is formed. The subsequent process is the same.
  • the substrate 100 may be removed by a process such as laser lift-off, and the rough surface 301 may be through dry etching such as an inductively coupled plasma (ICP). This enables chip level laser lift off.
  • ICP inductively coupled plasma
  • FIG. 11 is a view showing another example of a semiconductor device structure according to the present disclosure, in which an encapsulant 4 includes phosphors.
  • YAG, Silicate, Nitride phosphors and the like can emit light of a desired color.
  • FIG. 12 is a view showing another example of a semiconductor device structure according to the present disclosure, in which the phosphor layer 8 is formed in the encapsulant 4 or under the encapsulant 4. It is also possible to form the phosphor layer 8 on the encapsulant 4. This can be formed by precipitating the phosphor in the encapsulant 4, or spin coating separately, or by applying a phosphor contained in a volatile liquid, followed by volatilization, leaving only the phosphor and then covering it with the encapsulant 4. If necessary, a plurality of phosphor layers 8 can be formed.
  • FIG. 13 is a view showing still another example of the semiconductor device structure according to the present disclosure, in which the encapsulant 4 is provided with a rough surface or unevenness 4g for increasing light extraction efficiency.
  • the rough surface 4g can be formed by pressing, forming a nanoimprint, or the like.
  • After applying the bead material it is also possible to form through etching, sandblasting and the like.
  • the rough surface 4g may be formed before or after separation of the plate 1.
  • FIG. 14 is a view showing still another example of the semiconductor device structure according to the present disclosure, in which a lens 4c is formed on the encapsulant 4.
  • the lens 4c is formed integrally with the encapsulant.
  • Such an integrated lens 4c can be formed by a compression molding method or the like.
  • FIG. 16 is a view showing another example of a semiconductor device structure according to the present disclosure, in which the semiconductor device 2 is a flip chip type semiconductor light emitting device as shown in FIG. 4, and the side surface 4a of the encapsulant 4.
  • the light reflection surface 4b may be formed in the whole side surface 4a, and may be formed in one part. Preferably, it is formed under the side surface 4a in which the semiconductor element 2 is located.
  • the upper portion 4e of the side surface 4a on which the light reflecting surface 4b is not formed preferably has a predetermined height or more.
  • the upper portion 4e may have a direction perpendicular to the flat upper surface 4d, and an example of the overall shape thereof is illustrated in FIG. 22.
  • the semiconductor device structure may be used as a light source of a beam projector without a separate lens.
  • the light reflecting surface 4b is curved, and another example of the light reflecting surface 4b is shown in FIGS. 18 and 19.
  • the linear inclined surfaces 4b1 and 4b2 having two different inclinations form the reflective surfaces.
  • the side surface 4a in which the staircase 4b3 was formed on the inclined surface 4b1 is provided. It is also possible to introduce the inclined surface 4b1 and the stairs 4b3 a plurality of times.
  • the principle of the light reflecting surface 4b will be described with reference to FIGS. 20 and 21.
  • the side surface 4a shown in FIG. 6 can also be viewed as one of the reflective surfaces. Description of the same reference numerals is omitted.
  • the phosphor 8 is not necessarily provided, and may be conformal coated as shown in FIG. 16, may be contained in the entire encapsulant 4 as shown in FIG. 11, and only a part of the encapsulant 4. It may be provided. In the case where the insulating film 6 and the external electrodes 81 and 91 are provided, they are formed on the entire surface of the encapsulant 4 on the electrodes 80 and 90 side, and then removed in the sawing process by the blade 41 described later. It may be in the form, or may not be formed in the region where the light reflection surface 4b is formed in advance.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a method of manufacturing the semiconductor device structure illustrated in FIG. 16, and is basically the same as the process described with reference to FIGS. 4 to 6, but the semiconductor devices 2c and 2d may be separated or sided ( In the process of forming 4a, the side surface 4a is formed at the same time as the semiconductor element 2 is separated by using a saw blade 41 having the shape of the light reflecting surface 4b and the upper portion 4e. It becomes possible.
  • the inclined surfaces 4b1 and 4b2 shown in FIG. 18 can be formed by using two different blades, and the inclined surfaces 4b1 and the stairs 4b3 shown in FIG. 19 correspond to the steps 4b3. It is possible to form by using the blade and the blade corresponding to the inclined surface 4b1.
  • the side surface 4a or the light reflecting surface 4b can be accurately formed in a desired shape. This is almost impossible in the case of dispensing the encapsulant 170, as shown in Figure 15, at the level of um or more (for example, when dispensing the encapsulant in COB), the present disclosure According to the method according to this, this becomes easy. Further, in the conventional package, a mold is required to have the shape of the lens 4c as shown in FIG. 14, but according to the method according to the present disclosure, the light reflecting surface 4b can be formed without the help of such a mold.
  • the light L1 has a critical angle.
  • the medium has a low index of refraction past the vertical side 4a, which is the boundary between the high medium (e.g. encapsulant 4) and the low index medium (e.g. air). Proceed.
  • the incident angle of the light L1 is large, it is reflected from the vertical side surface 4a to face the upper surface 4d, and likewise, the same principle is applied to the upper surface 4d.
  • the angle of incidence is smaller for the vertical side 4a, so that the triangle for the light L2 entering into the triangle C1 is smaller. It does not enter inside (C2), and it becomes possible to reflect light L2 to the upper surface 4d side.
  • the light reflecting surface 4b is a curved surface, the same principle applies at the tangent to each point in the light reflecting surface 4b.
  • the light reflecting surface 4b can be configured by straight lines, parabolas, arcs, or the like, or a combination thereof if possible to manufacture.
  • the light reflecting surface 4b can be configured to reflect all light incident on the light reflecting surface 4b to the upper surface 4d, but this is not required. More preferably, the light reflecting surface 4b is designed so that the light L2 reflected from the light reflecting surface 4b can be incident into the triangle C3 of the upper surface 4d. Such designs are well known to those skilled in the art of optics. As shown in FIG. 21, for one light L, the light reflecting surface 4b is larger than the incident angle ⁇ 1 when the light L is reflected on the vertical side surface 4a and faces the upper surface 4d. It is understood that the incident angle ⁇ 2 in the case of reflecting the light toward the upper surface 4d toward the upper surface 4d becomes smaller. The incidence angle is reduced and the probability of being emitted through the marine upper surface 4d is increased.
  • the semiconductor element 2 is a light emitting element
  • the light reflecting surface 4b and / or the white insulating film 6 by providing the light reflecting surface 4b and / or the white insulating film 6, the light extraction efficiency toward the upper surface 4d or above the semiconductor element 2 can be greatly increased.
  • a white mold 130 is used, and the mold 130 implements the shape of the entire package, provides a cavity 140, while providing light in the cavity 140. Provides the function to reflect.
  • the function of reflecting light by the white mold 130 is replaced by the light reflecting surface 4b (using the difference in refractive index between the encapsulant 4b and the outside) and the white insulating film 6 Is different from the white mold 13 in its position and function.
  • the provision of such a light reflecting surface 4b and the provision of the white insulating film 6 are attributable to the peculiar manner of the manufacturing method according to the present disclosure.
  • FIG. 23 is a view showing still another example of the semiconductor device structure according to the present disclosure, in which the semiconductor device 2a and the second semiconductor device 2b are integrally formed by the encapsulant 4.
  • a groove 4f is formed between the semiconductor device 2a and the second semiconductor device 2b, and the groove 4f may have various shapes such as a slit.
  • the groove 4f serves to integrate the semiconductor element 2a and the second semiconductor element 2b while integrating it, and prevents the function of the semiconductor element 2a and the function of the second semiconductor element 2b from being unnecessarily interfered with. It can also be used to.
  • the semiconductor element 2a and the second semiconductor element 2b need not be elements having the same function.
  • one may be a functional device and one may be a zener diode for antistatic.
  • the semiconductor element 2a and the second semiconductor element 2b are light emitting elements
  • the semiconductor element 2a and the second semiconductor element 2b may emit light of different colors, respectively.
  • the grooves 4f serve to form the light reflecting surface 4b.
  • the semiconductor elements 2a and the second semiconductor elements 2b can emit light to the respective upper surfaces 4d without interference with each other. Formation of the groove 4f is possible using a blade having a depth that does not cut the entire sealing agent 4.
  • the light reflecting surface 4b may be formed only on the semiconductor element 2a on one side.
  • FIG. 24 is a view showing still another example of the semiconductor device structure according to the present disclosure.
  • a rough surface or unevenness 4g is formed on the upper side of the encapsulant 4, and the lower side of the encapsulant 4 and the semiconductor element 2.
  • corrugated surface 4h is formed in the sealing agent 4 also in the side where the electrode 80,90 of () is located. It goes without saying that the unevenness 4g may be formed only on either side. In the case where the semiconductor element 2 is a semiconductor light emitting element, the unevenness 4g may function as a scattering surface for scattering light.
  • the unevenness 4h By the unevenness 4h, the area where the encapsulant 4 and the insulating film 6 and / or the external electrodes 81 and 91 face each other is enlarged, so that the bonding force between them can be improved. In addition, the movement toward the side can be suppressed by the unevenness 4h, so that the bonding force can be improved.
  • FIG. 25 is a view illustrating an example of a method of manufacturing the semiconductor device structure illustrated in FIG. 24.
  • the encapsulant 4 is formed by using a pressure plate 4j in a state where the semiconductor device 2 is fixed on the plate 1.
  • corrugation (4g; see FIG. 24) in is shown.
  • FIG. 26 is a view showing another example of the method of manufacturing the semiconductor device structure shown in FIG. 24.
  • the pressure plate 4k is shown.
  • corrugation 4h (refer FIG. 24) using the following is shown.
  • the pressing plate 4j may be flat as shown in FIG. 26, and may have irregularities as shown in FIG. 25. It goes without saying that the pressing plate 4k can be placed above the sealing agent 4 and the flat or uneven pressing plate 4j can be placed below the sealing agent 4.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating an example of a process of curing an encapsulant in a process of manufacturing the semiconductor device structure illustrated in FIG. 24.
  • the encapsulant 4 is a thermosetting resin (e.g. silicone epoxy resin)
  • the uneven (4g, 4h) can follow the shape of the pressing plate (4j, 4k) as it is.
  • the unevenness 4g and 4h it is possible to form the unevenness 4g and 4h in a state in which the encapsulant 4 is placed above the glass transition temperature.
  • the hardening is performed at a high temperature at one time, the wave shape and bubbles are generated in the encapsulant 4, so that it cannot have a clean surface.
  • the encapsulant 4 can have a clean side.
  • FIG. 28 is a view showing another example of a semiconductor device structure according to the present disclosure, in which the encapsulant 4 is electrically insulated from the electrodes 80 and 90 on the opposite side of the semiconductor device 2, or
  • the heat dissipation pad 891 is electrically insulated from the 80 and 90 electrodes and the external electrodes 81 and 91 to discharge heat generated in the semiconductor element 2 to the outside.
  • the heat radiation pad 891 is formed after the insulating film 6 is formed and positioned on the insulating film 6. Through this configuration, it is possible to separate the path from which electricity is supplied to the path from which heat is released, thereby enhancing the effect of heat release.
  • the heat radiation pads 891 are deposited together.
  • FIG. 29 is a view illustrating still another example of the semiconductor device structure according to the present disclosure, in which an insulating film 6 is formed first, and then external electrodes 81 and 91 and a heat radiation pad 891 are formed. Although the same as the semiconductor element structure shown in 28, a part of the insulating film 6 is removed, so that the heat dissipation pad 891 is formed in direct contact with the semiconductor element 2. Through this configuration, the heat dissipation efficiency can be increased as compared with the interlayer insulating film 6 mainly composed of a dielectric material.
  • FIG. 30 is a view showing another example of a semiconductor device structure according to the present disclosure.
  • external electrodes 81 and 91 and a heat dissipation pad 891 are formed, followed by external electrodes 81 and 91 and heat dissipation.
  • the insulating film 6 is formed to electrically insulate the pad 891.
  • FIG. 31 is a view illustrating still another example of the semiconductor device structure according to the present disclosure, in which external electrodes 81 and 91 and heat dissipation pads 891 are formed without forming an insulating layer 6.
  • FIG. 32 is a view showing an example of arrangement of electrodes, external electrodes, and heat dissipation pads when the semiconductor device structure shown in FIG. 31 is viewed from below, with the semiconductor device 2 surrounded by the encapsulant 4 at the center thereof.
  • the external electrode 81 and the external electrode 91 are formed in each of the electrode 80 and the electrode 90, and the heat dissipation pad 891 is provided in almost the entire area except for this. Through this configuration, it is possible to maximize the heat dissipation of the semiconductor device structure by increasing the contact area with the PCB, COB, etc. to be mounted.
  • the heat dissipation pad 891 is formed on almost all of the semiconductor element 2 and the encapsulant 4, but it is not necessary to do so, and if necessary, the whole or part of the semiconductor element 2 and encapsulation.
  • the heat radiation pad 891 may be formed in all or part of the region (4).
  • FIG. 33 is a view showing another example of the arrangement of the electrode, the external electrode, and the heat dissipation pad when the semiconductor element structure shown in FIG. 31 is viewed from below, wherein the electrodes 80, 90 and 91, 81 are disposed; It is formed larger than the semiconductor device structure shown in FIG. 32, and is configured so that some heat can be released from the semiconductor device 2 via the electrodes 80 and 90 and through the external electrodes 81 and 91. .
  • the semiconductor element is a flip chip type semiconductor light emitting element
  • one of the electrodes 80 and 90 may be formed large in order to function as a reflecting plate, which may be a suitable configuration in this case.
  • the heat dissipation pad 891 not only functions for heat dissipation, but also functions as a light reflecting film when the semiconductor element is a semiconductor light emitting element.
  • the heat radiation pad 891 is preferably made of a metal such as Al, Au excellent in both heat radiation and reflectance.
  • the heat radiation pads 891, the external electrodes 81, 91, and the insulating film 6 are provided. It is completely covered by white PSR, DBR), maximizing light reflection efficiency.
  • FIG. 34 to 36 are diagrams illustrating an example of a method of manufacturing the semiconductor device structure illustrated in FIG. 11, wherein the semiconductor devices 2 and 2 are fixed to the plate 1 using the adhesive 3.
  • the sealing agent 4 containing the phosphor that is, the phosphor layer 8 is covered.
  • FIG. 35 the plate 1 is removed, and as shown in FIG. 36, the semiconductor elements 2 and 2 are separated from each other.
  • Conformal coating in this manner substitution of the conformal coating through the removal of the encapsulant 4 or the removal of the phosphor layer 8 is largely distinguished from the conformal coating which has been conventionally performed by spin coating or screen printing. do.
  • FIG. 37 is a view showing another example of a method of manufacturing a semiconductor device structure according to the present disclosure.
  • the semiconductor device 2, 2 manufactured in FIG. 36 is again used on the plate 1 by using an adhesive 3. Put it on, and apply the sealing agent 4 again.
  • easy shape control of the interface between the phosphor layer 8 and the encapsulant 4 is possible.
  • both appearance control of the phosphor layer 8 and appearance control of the encapsulant 4 covering the phosphor layer 8 can be easily performed.
  • the phosphor may be introduced into the external encapsulant 4 and the phosphor may not be introduced into the internal encapsulant 4.
  • the encapsulant 4 constituting the phosphor layer 8 and the encapsulant 4 covering the phosphor layer 8 may be the same material, but may have different properties (refractive index, hardness, light transmittance, curing rate, etc.). It may be a substance.
  • the present embodiment can be extended to a method of manufacturing a semiconductor device structure according to the present disclosure in which two or more same or different encapsulation agents are applied.
  • the semiconductor light emitting element is suitable for application to the semiconductor element, but when the phosphor is not contained, the semiconductor element need not necessarily be the semiconductor light emitting element.
  • FIG. 38 is a view illustrating another example of a method of manufacturing a semiconductor device structure according to the present disclosure.
  • the phosphor layer 8 is formed, and then the phosphor layer is not removed.
  • a part of (8) is removed to form a phosphor layer 8 conformally on each of the semiconductor elements 2 and 2. Thereafter, in the case where the process according to FIG. 37 proceeds, the use of the plate 1 can be reduced once.
  • 39 to 41 are views illustrating an example of a method of manufacturing the semiconductor device structure illustrated in FIG. 12. Unlike the method illustrated in FIG. 38, the phosphor layer 8 is not completely removed and separated. Leave it removed. Next, the semiconductor device structure is manufactured by covering the encapsulant 4 as shown in FIG. 40 and separating the semiconductor devices 2 and 2 as shown in FIG. 41.
  • the encapsulant 4 may have various shapes such as the shape shown in FIG. 13 and the shape shown in FIG. 14.
  • FIG. 42 and 43 illustrate another example of a method of manufacturing a semiconductor device structure according to the present disclosure.
  • a plate 1 is attached to an encapsulant 4 side.
  • Plate 1 may be attached to encapsulant 4 in the same manner as illustrated in FIG. 3.
  • the plate 1 may be attached to the encapsulant 4 side before or after separation of the plate 1 attached to the electrode 2 side in FIG. 3.
  • it is important that the plate 1 does not have the property of bending like a plate of a soft material.
  • FIG. 43 after the plate 1 shown in FIG.
  • the encapsulant 4 having a height of at most several mm is kept flat.
  • a rigid plate 1 The material of the plate 1 may be ceramic, glass, metal, engineering plastic, and the like, and the thickness may vary depending on the material. However, it is preferable to maintain a proper thickness to prevent bending and maintain mechanical stability. In the case of a glass substrate, 1 mm or more is enough, for example.
  • the plate 1 may be removed before or after the cutting of the two semiconductor devices 2, 2. According to another aspect of the present disclosure, for the purpose of presenting a method of manufacturing a semiconductor device structure deviating from these limitations. do.
  • a light reflecting surface 4b is covered by an insulating film 6.
  • the insulating film 6 can function as a light reflecting film such as a white PSR. In this sense, the insulating film 6 in this embodiment may be referred to as a light reflecting film.
  • the encapsulant 4 is made of a material having a refractive index relatively higher than that of the insulating film 6, it is also possible to protect the light reflecting surface 4b with the insulating film 6 while improving the reflection performance between the two. .
  • the insulating film 6 may be made of a material having a lower refractive index than that of the encapsulant 4, and belongs to the present disclosure, but deviates from the present embodiment. It is also possible to configure the light reflection film 6 as a metal film by depositing a metal (for example, Al, Ag, Au) instead of an insulating material.
  • a metal for example, Al, Ag, Au
  • FIG. 45 is a view showing an example of a method of manufacturing the semiconductor device structure shown in FIG. 44.
  • the plate 1 After covering the semiconductor device 2, which is a semiconductor light emitting device, with an encapsulant 4, the plate 1 (see FIG. 3). Remove it.
  • the groove 4m is formed using a blade (not shown) (generally, the groove 4m is formed by removing the sealing agent 4), and the light reflecting surface ( 4b), the light reflecting surface 4b is covered with the insulating film 6, and then the electrodes 80 and 90 are exposed through the insulating film 6 through a photolithography process, and the external electrodes 81 and 91 are exposed. To the electrodes 80 and 90, respectively.
  • the semiconductor elements 2 and 2 are separated based on the cutting line C.
  • FIG. 46 is a view illustrating another example of a method of manufacturing the semiconductor device structure shown in FIG. 44.
  • external electrodes 81 and 90 are formed on the electrodes 80 and 90 by a method such as deposition or plating.
  • the insulating film 6 is formed on the light reflecting surface 4b.
  • the external electrodes 81 and 91 are exposed to the outside of the insulating layer 6 through a photolithography process, and the semiconductor devices 2 and 2 are cut based on the cutting line C.
  • the light reflecting surface forms one inclined surface 4b1
  • the light reflecting surface includes two inclined surfaces ( 4b1, 4b2).
  • the semiconductor elements 2 and 2 may be separated separately, but the plurality of semiconductor elements 2 and 2 may be separated together.
  • FIG. 49 to 52 illustrate yet another example of a method of manufacturing a light reflecting surface according to the present disclosure.
  • the plate 1 see FIG. 3 is removed, and then FIG.
  • the etchant or encapsulant removal liquid is provided through the tube WE at the side where the electrodes 80 and 90 are located.
  • the etchant primarily remains in the semiconductor element 2 and the encapsulant 4 in the process of positioning the semiconductor element 2 on the plate 1 and covering the encapsulant 4 on the semiconductor element 2. It acts to remove foreign matter that may be present.
  • the semiconductor device 2 is a semiconductor light emitting device, the etchant removes foreign matter and forms a light reflection surface or a light scattering surface.
  • the etchant or encapsulant remover includes organic detergents such as EKC (product name of a general wet cleaner for photoresist removal, EKC830 (Aminoethoxy ethanol + N-methyl pyrrolidine)), acetone, and Si remover. Can be used.
  • the pressing force is strong, the groove (4p) The deeper, the lower the pressing force, the lower the groove 4p.
  • a tool T such as a sponge, a wiper, or a soft microfiber foam may be used to assist in the cleaning process.
  • the insulating film 6 can be further formed as needed.
  • the insulating film 6 is formed of white PSR.
  • the semiconductor element does not necessarily need to be a semiconductor light emitting element.
  • FIG. 53 is a view showing still another example of a method of manufacturing a light reflecting film according to the present disclosure.
  • An insulating film 6 is first formed in the semiconductor device 2 before the etching solution is added, and the semiconductor device 2 is formed. And the function of protecting the interface 2a between the encapsulant 4 and the etchant from the etchant.
  • FIG. 54 is a view illustrating another example of a method of manufacturing a light reflection film according to the present disclosure. First, external electrodes 81 and 91 electrically connected to the electrodes 80 and 90 are first formed, and then an etchant is added. .
  • a method of fabricating a semiconductor device structure comprising: positioning a semiconductor device on a plate, the method comprising: positioning the electrode of the semiconductor device to face the plate; Covering the semiconductor element with an encapsulant; And separating the semiconductor device covered with the encapsulant from the plate.
  • a method of manufacturing a semiconductor device structure comprising: positioning a semiconductor device on a plate, the semiconductor device being a semiconductor light emitting device, and positioning the electrode of the semiconductor device to face the plate; Covering the semiconductor element with an encapsulant; Separating the semiconductor device covered with the encapsulant from the plate; And forming a light reflecting film on the side of the encapsulant to which the electrode is exposed.
  • the light reflecting film may have any form as long as the insulating film 6 according to the present disclosure can be formed.
  • the recess can be formed by the method shown in Figs. 17, 23, 45, 51 and the like, and the light reflecting surface 4b (Fig. 19), the groove 4f, the groove 4m, the groove 4p is taken as an example. Can be.
  • a method of manufacturing a semiconductor device structure further comprising: connecting an external electrode to the electrode prior to forming the light reflecting film.
  • a semiconductor device having two electrodes and being a flip chip semiconductor light emitting device;
  • An encapsulant surrounding the semiconductor device the encapsulant exposing two electrodes through a lower portion of the encapsulant;
  • the semiconductor device structure is provided, including a light reflection film coupled to the encapsulant so that the two electrodes are exposed.
  • the light reflecting film may have any form as long as the insulating film 6 according to the present disclosure can be formed.
  • (21) a semiconductor device structure further comprising a recessed portion provided in the encapsulant and to which the light reflection film is coupled.
  • the semiconductor device structure characterized in that the encapsulant has an upper surface provided with a lens.
  • the semiconductor device structure is provided comprising a; recessed portion formed in the lower portion.
  • the recess can be formed by the method shown in FIGS. 17, 23, 45, and 51, taking light reflecting surfaces 4b (19), grooves 4f, grooves 4m, and grooves 4p as an example. Can be.
  • the recess is formed of an inclined surface, a curved surface or the like, but the vertical surface is not excluded.
  • a semiconductor device structure comprising: a light reflecting film formed in a recess to expose two electrodes under the encapsulant.
  • a semiconductor device structure characterized in that the encapsulant has a top surface with a rough surface.
  • the groove can function as a light reflecting surface or a light scattering surface.

Landscapes

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Abstract

본 개시는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법에 있어서, 플레이트 위에 반도체 소자를 위치 고정하는 단계;로서, 반도체 소자는 반도체 발광소자이며, 반도체 소자의 전극이 플레이트를 향하도록 위치 고정하는 단계; 반도체 소자를 봉지제로 덮는 단계; 봉지제가 덮힌 반도체 소자를 플레이트로부터 분리하는 단계; 그리고, 전극이 노출되는 봉지제 측에 광 반사막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법 및 이를 이용하는 반도체 소자 구조물에 관한 것이다.

Description

반도체 소자 구조물을 제조하는 방법 및 이를 이용한 반도체 소자 구조물
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법 및 이를 이용한 반도체 소자 구조물에 관한 것으로, 특히 제조가 간단한 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법 및 이를 이용한 반도체 소자 구조물에 관한 것이다.
여기서, 반도체 소자라 함은 반도체 발광소자(예: 레이저 다이오드), 반도체 수광소자(예: 포토 다이오드), p-n접합 다이오드 전기 소자, 반도체 트랜지스터 등을 포함하며, 대표적으로 3족 질화물 반도체 발광소자를 예로 들 수 있다. 3족 질화물 반도체 발광소자는 Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 된 화합물 반도체층을 포함하는 발광다이오드와 같은 발광소자를 의미하며, 추가적으로 SiC, SiN, SiCN, CN와 같은 다른 족(group)의 원소들로 물질이나 이들 물질로 된 반도체층을 포함하는 것을 배제하는 것은 아니다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
도 1은 종래의 반도체 발광소자의 일 예(Lateral Chip)를 나타내는 도면으로서, 반도체 발광소자는 기판(100), 기판(100) 위에, 버퍼층(200), 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(300), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(400), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(500)이 순차로 증착되어 있으며, 그 위에 전류 확산을 위한 투광성 전도막(600)과, 본딩 패드로 역할하는 전극(700)이 형성되어 있고, 식각되어 노출된 제1 반도체층(300) 위에 본딩 패드로 역할하는 전극(800)이 형성되어 있다. 여기서, 기판(100) 측이 패키지에 놓일 때, 장착면으로 기능한다.
도 2는 종래의 반도체 발광소자의 다른 예(Flip Chip)를 나타내는 도면으로서, 반도체 발광소자는 기판(100; 예: 사파이어 기판), 기판(100) 위에, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(300; 예: n형 GaN층), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(400; 예: InGaN/(In)GaN MQWs), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(500; 예: p형 GaN층)이 순차로 증착되어 있으며, 그 위에 기판(100) 측으로 빛을 반사시키기 위한 3층으로 된 전극막(901; 예: Ag 반사막), 전극막(902; 예: Ni 확산 방지막) 및 전극막(903; 예: Au 본딩층)이 형성되어 있고, 식각되어 노출된 제1 반도체층(300) 위에 본딩 패드로 기능하는 전극(800; 예: Cr/Ni/Au 적층 금속 패드)이 형성되어 있다. 여기서, 전극막(903) 측이 패키지에 놓일 때, 장착면으로 기능한다. 열방출 효율의 관점에서, 도 1에 도시된 래터럴 칩(Lateral Chip)보다 도 2에 도시된 플립 칩(Flip Chip) 또는 정션 다운형(Junction Down Type) 칩이 열방출 효율이 우수하다. 래터럴 칩이 80~180㎛의 두께를 가지는 사파이어 기판(100)을 통해 열을 외부로 방출해야 하는 반면에, 플립 칩은 활성층(400)에 가깝게 위치하는 금속으로 된 전극(901,902,903)을 통해 열을 방출할 수 있기 때문이다.
도 15는 종래의 반도체 발광소자 패키지 또는 반도체 발광소자 구조물의 일 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 발광소자 패키지는 리드 프레임(110,120), 몰드(130), 그리고 캐비티(140) 내에 수직형 반도체 발광소자(150; Vertical Type Light-emitting Chip)가 구비되어 있고, 캐비티(140)는 형광체(160)를 함유하는 봉지제(170)로 채워져 있다. 수직형 반도체 발광소자(150)의 하면이 리드 프레임(110)에 전기적으로 연결되고, 상면이 와이어(180)에 의해 리드 프레임(120)에 전기적으로 연결되어 있다. 수직형 반도체 발광소자(150)에서 나온 광(예: 청색광)의 일부가 형광체(160)를 여기시켜 형광체(160)가 광(예: 황색광)을 만들고, 이 광들(청색광+황색광)이 백색광을 만든다. 여기서, 몰드(130)-봉지제(170) 또는 리드 프레임(110,120)-몰드(130)-봉지제(170)가 수직형 반도체 발광소자를 담지한 채로, 반도체 발광소자 패키지의 지지체 즉, 캐리어(Carrier)로 역할한다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법에 있어서, 플레이트 위에 반도체 소자를 위치 고정하는 단계;로서, 반도체 소자는 반도체 발광소자이며, 반도체 소자의 전극이 플레이트를 향하도록 위치 고정하는 단계; 반도체 소자를 봉지제로 덮는 단계; 봉지제가 덮힌 반도체 소자를 플레이트로부터 분리하는 단계; 그리고, 전극이 노출되는 봉지제 측에 광 반사막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법이 제공된다.
본 개시에 따른 다른 일 태양에 의하면(According to another aspect of the present disclosure), 두 개의 전극을 가지며, 플립 칩형 반도체 발광소자인 반도체 소자; 반도체 소자를 둘러싸는 봉지제;로서, 하부를 통해 두 개의 전극이 노출되는 봉지제; 그리고, 두 개의 전극이 노출되도록 봉지제에 결합되는 광 반사막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물이 제공된다.
본 개시에 따른 다른 일 태양에 의하면(According to another aspect of the present disclosure), 두 개의 전극을 가지며, 플립 칩형 반도체 발광소자인 반도체 소자; 반도체 소자를 둘러싸는 봉지제;로서, 하부를 통해 두 개의 전극이 노출되는 봉지제; 그리고, 봉지제에 하부에 형성되는 오목부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물이 제공된다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
도 1은 종래의 반도체 발광소자의 일 예(Lateral Chip)를 나타내는 도면,
도 2는 종래의 반도체 발광소자의 다른 예(Flip Chip)를 나타내는 도면,
도 3은 본 개시에 따라 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면,
도 4는 본 개시에 따라 플립 칩 패키지를 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면,
도 5는 본 개시에 따라 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 다른 예를 나타내는 도면,
도 6은 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 일 예를 나타내는 도면,
도 7은 본 개시에 따라 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 8은 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 다른 예를 나타내는 도면,
도 9는 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물 사용의 일 예를 나타내는 도면,
도 10은 본 개시에 따라 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 11은 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 12는 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 13은 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 14는 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 15는 종래의 반도체 발광소자 패키지 또는 반도체 발광소자 구조물의 일 예를 나타내는 도면,
도 16은 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 17은 도 16에 도시된 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면,
도 18 및 도 19는 본 개시에 따른 반사면의 예들을 나타내는 도면,
도 20 및 도 21은 본 개시에 따른 반사면 형성의 원리를 설명하는 도면,
도 22는 본 개시에 따른 봉지제 전체 형상의 일 예를 나타내는 도면,
도 23은 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 24는 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 25는 도 24에 제시된 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면,
도 26은 도 24에 제시된 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 다른 예를 나타내는 도면,
도 27은 도 24에 제시된 반도체 소자 구조물을 제조하는 과정에서 봉지제를 경화하는 공정의 일 예를 나타내는 도면.
도 28은 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 29는 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 30은 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 31은 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 32는 도 31에 도시된 반도체 소자 구조물을 아래에서 보았을 때의 전극, 외부 전극 및 방열용 패드의 배치의 일 예를 나타내는 도면,
도 33은 도 31에 도시된 반도체 소자 구조물을 아래에서 보았을 때의 전극, 외부 전극 및 방열용 패드의 배치의 다른 예를 나타내는 도면,
도 34 내지 도 36은 도 11에 도시된 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면,
도 37은 본 개시에 따라 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 38은 본 개시에 따라 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 39 내지 도 41은 도 12에 도시된 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면,
도 42 및 도 43은 본 개시에 따라 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 44는 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 45는 도 44에 도시된 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면,
도 46은 도 44에 도시된 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 다른 예를 나타내는 도면,
도 47 및 도 48은 도 44에 도시된 반도체 소자 구조물의 변형 예들을 나타내는 도면,
도 49 내지 도 52는 본 개시에 따라 광 반사면을 제조하는 방법의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 53은 본 개시에 따라 광 반사막을 제조하는 방법의 또 다른 예를 나타내는 도면.
도 54는 본 개시에 따라 광 반사막을 제조하는 방법의 또 다른 예를 나타내는 도면.
이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).
도 3은 본 개시에 따라 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면으로서, 플레이트(1)를 준비한 다음, 두 개의 전극(80,90)이 구비된 반도체 소자(2)를 접착제(3)를 이용하여 플레이트(1)에 위치 고정한다. 다음으로, 봉지제(4; encapsulating material)를 이용하여, 반도체 소자(2)를 감싼다. 다음으로, 플레이트(1)와 반도체 소자(2)를 분리한다. 플레이트(1)를 이루는 물질에는 특별한 제한이 없으며, 사파이어와 같은 물질을 사용하여도 좋고, 금속이나 유리 등의 평평한 구조물을 사용하여도 좋다. 금속 또는 유리와 같이 딱딱한(rigid) 플레이트를 사용함으로써, 블루 테이프(Blue tape)와 같이 연성을 가지는 플레이트(판)를 사용할 때에 비해 공정의 안정을 도모할 수 있다. 접착제(3)를 이루는 물질에도 특별한 제한이 없으며, 반도체 소자(2)를 플레이트(1)에 위치 고정만 할 수 있다면 어떠한 접착제여도 좋다. 봉지제(3)를 이루는 물질로는 종래에 LED 패키지에 사용되는 실리콘 에폭시, 실리콘 수지가 사용될 수 있다. 봉지제(4)가 형성된 후, 반도체 소자(2)와 플레이트(1)의 분리는 접착제(3)를 녹일 수 있는 열 또는 빛을 가하거나, 접착제(3)를 녹일 수 있는 용제를 이용함으로써 가능하다. 열 또는 빛과 용제를 함께 사용하는 것도 가능하다. 또한 접착 테이프를 이용하는 것도 가능하다. 봉지제(4)는 종래에 사용되는 디스펜싱, 스크린 프린팅, 몰딩, 스핀 코팅, 스텐실 등의 방법으로 형성할 수 있으며, 광경화성 수지(UV경화성 수지)를 도포한 후, 광을 조사함으로써 형성하는 것도 가능하다. 플레이트(1)로 사파이어와 같이 투광성 플레이트가 사용되는 경우에, 플레이트(1) 측으로부터 광을 조사하는 것도 가능하다. 설명을 위해, 플레이트(1) 위에 하나의 반도체 소자(2)를 도시하였지만, 복수의 반도체 소자(2)를 플레이트(1) 위에 두고 공정을 행할 수 있다. 여기서 반도체 소자(2)는 두 개의 전극(80,90)을 가지는 것으로 설명되었지만, 그 수에 특별히 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들어, 트랜지스터의 경우에 세 개의 전극을 가질 수 있다.
도 4는 본 개시에 따라 플립 칩 패키지를 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 소자(2)로서, 정션 다운 형 칩이 제시되어 있다. 정션 다운 형 칩으로서, 도 2에 도시된 것과 같은 플립 칩형 반도체 발광소자를 예로 들 수 있다. 따라서 반도체 발광소자는 도 2에서와 같이, 기판(100; 예: 사파이어 기판), 기판(100) 위에, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(300; 예: n형 GaN층), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(400; 예: InGaN/(In)GaN MQWs), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(500; 예: p형 GaN층)이 순차로 증착되어 있으며, 그 위에 기판(100) 측으로 빛을 반사시키기 위한 3층으로 된 전극막(901; 예: Ag 반사막), 전극막(902; 예: Ni 확산 방지막) 및 전극막(903; 예: Au 본딩층)이 형성되어 있고, 식각되어 노출된 제1 반도체층(300) 위에 본딩 패드로 기능하는 전극(800; 예: Cr/Ni/Au 적층 금속 패드)이 형성된 구조를 가질 수 있다. 반도체 소자(2)는 두 개의 전극(80,90)을 가지며, 전극(90)은 도 2의 전극(901,902,903)과 같은 구성을 가져도 좋고, DBR(Distributed Bragg Reflector)과 금속 반사막의 조합으로 이루어져도 좋다. 전극(80)과 전극(90)은 SiO2와 같은 절연막(5)에 의해 전기적으로 절연되어 있다. 이후의 과정은 동일하며, 봉지제(4; encapsulating material)를 이용하여, 반도체 소자(2)를 감싼다. 다음으로, 플레이트(1)와 접착제(3)로부터 반도체 소자(2)를 분리한다.
도 5는 본 개시에 따라 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 다른 예를 나타내는 도면으로서, 플레이트(1) 위에 복수의 반도체 소자(2,2)가 일체로 봉지제(4)에 의해 덮혀 있다. 플레이트(1)를 제거한 후, 반도체 소자(2,2)를 일체로서 하나의 패키지화하는 것이 용이해진다. 반도체 소자(2)와 반도체 소자(2)의 전기적 연결 방법에 대해서는 후술한다. 또한 이들을 도 3에서와 같이 개별적인 반도체 소자(2)로 분리하는 것도 가능하다. 이는 복수의 반도체 소자(2,2)를 플레이트(1)로부터 분리한 후, 쏘잉(sawing) 등의 공정을 통해 개별화함으로써 가능하다. 경화후 연성을 가지는 봉지제(4)를 사용함으로써, 연성 회로기판과의 결합을 한층 높일 수 있게 된다.
도 6은 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 일 예를 나타내는 도면으로서, 봉지제(4)의 측면(4a)이 경사지도록 형성되어 있다. 반도체 소자(2)가 발광소자인 경우에, 봉지제(4)가 다양한 각의 외면을 갖게 되어, 패키지 외부로의 광 추출 효율이 높아지게 된다. 스크린 프린팅시, 스크린 격벽을 경사지게 형성하여 측면(4a)의 형성이 가능하며, 쏘잉시, 끝이 뾰족한 커터를 이용함으로써 측면(4a)의 형성이 가능하다.
도 7은 본 개시에 따라 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 플레이트(1)가 제거된 후, SiO2와 같은 절연막(6)을 전극(80)과 전극(90)을 노출한 상태로 구비하고 있다. 이후, 전극(80)에 외부 전극(81)을 연결하고, 전극(90)에 외부 전극(91)을 형성하여, 종래의 패키지와 같은 구조로 만들 수 있게 된다. 외부 전극(81,91)은 종래 패키지의 리드 프레임에 대응할 수 있다. 또한 외부 전극(81,91)을 반사막으로 기능하도록 넓게 펼쳐 증착하는 것도 가능하다. 절연막(6)은 단순히 절연 기능만을 하여도 좋고, 외부 전극(81,91)에 의한 광 흡수를 줄이도록 SiO2/TiO2의 교대 적층구조를 형성하거나 DBR을 이루어도 좋다. 도 4에서와 같이 반도체 소자(2)가 절연막(5)을 구비하는 경우에는 절연막(6)이 생략될 수도 있다. 절연막(6)과 외부 전극(81,91)의 형성에 사용되는 증착 공정과 포토리쏘그라피 공정 등은 반도체 칩 공정에서 일반적인 것으로 당업자에 매우 익숙한 것이다. 외부 전극(81,91)을 구비함으로써, PCB, COB 등에의 장착이 보다 용이해질 수 있다. 필요한 경우에, 외부 전극(81,91) 없이 절연막(6)만을 구비하는 것도 가능하다. 절연막(6) 반도체 소자(2)와 봉지제(4) 사이를 보호하는 기능을 할 뿐만 아니라, 봉지제(4)를 외부 전극(81,91) 형성 공정으로부터 보호하는 기능도 할 수 있다. 또한 절연막(6)을 백색 물질로 형성하여, 절연막(6)을 반사막으로 기능하게 할 수 있다. 예를 들어, 백색의 PSR(Photo Sloder Regist)을 절연막(6)으로 이용하거나, 코팅하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 백색의 PSR을 스크린 프린팅 또는 스핀 코팅한 다음, 일반적인 포토리소그라피 공정을 통해 패터닝할 수 있다.
도 8은 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 다른 예를 나타내는 도면으로서, 전기적으로 직렬 연결된 반도체 소자(2A)와 반도체 소자(2B)가 구비되어 있다. 반도체 소자(2A)의 음(-) 전극(80A)과 반도체 소자(2B)의 양(+) 전극(90B)을 외부 전극(89)을 통해 연결함으로써 이러한 구성이 가능해진다. 미설명 부호 4는 봉지제이며, 6은 절연막이고, 90A은 반도체 소자(2A)의 양(+) 전극이며, 80B는 반도체 소자(2B)의 음(-) 전극이다. 이러한 구성을 통해, 모노리식 기판의 사용 없이, 봉지제(4)를 통해 일체화된 반도체 소자(2A,2B) 간의 전기적 연결을 형성할 수 있게 된다. 모노리식 기판의 경우에, 그 위의 반도체 소자의 구조가 동일하지만, 본 개시의 방법에 의하면, 반도체 소자(2A)와 반도체 소자(2B)가 같은 기능의 소자일 필요가 없다. 반도체 소자(2A,2B)를 병렬연결할 수 있음은 물론이다. 또한 봉지제(4)의 측면(4a)을 도 6에서와 같이 경사지게 형성할 수 있으며, 이러한 구성은 기존에 상상할 수 없었던 고전압(High-Voltage) 반도체 발광소자 패키지 내지는 반도체 발광소자 구조물을 가능하게 한다.
도 9는 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물 사용의 일 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 소자(2C)는 인쇄회로기판(7)의 도선(7a)과 전극(80,90)이 직접 연결되어 있으며, 반도체 소자(2D)는 도선(7b)과 외부 전극(81,91)을 통해 연결되어 있다. 인쇄회로기판(7)은 연성 회로기판이어도 좋다.
도 10은 본 개시에 따라 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 도 2에 도시된 것과 같은 반도체 소자(2)가 구비되어 있으며, 반도체 소자(2)는 기판(100), 기판(100) 위에, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(300), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(400), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(500)이 성장되며, 전극(80,90)이 형성되어 있다. 반도체 소자(2)를 접착제(3)를 이용해 플레이트(1)에 붙인 다음, 봉지제(4)로 덮기에 앞서, 기판(100)을 제거하고, 바람직하게는 광 취출 효율을 높이기 위해 거친 표면(301)을 형성한다. 이후의 과정은 동일하다. 기판(100)의 제거는 레이저 리프트 오프(Laser Lift-off)와 같은 공정에 의해 가능하며, 거친 표면(301)은 ICP(Inductively Coupled Plasma)와 같은 건식 식각을 통해 가능하다. 이것은 칩 레벨 레이저 리프트 오프를 가능하게 한다.
도 11은 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 봉지제(4)에 형광체가 포함되어 있다. YAG, Silicate, Nitride 형광체 등을 이용하여 원하는 색의 광을 발광할 수 있게 된다.
도 12는 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 봉지제(4) 내에 또는 봉지제(4) 하부에 형광체층(8)이 형성되어 있다. 봉지제(4) 상부에 형광체층(8)을 형성하는 것도 가능하다. 이는 봉지제(4) 내에서 형광체를 침전시키거나, 별도로 스핀 코팅하거나, 휘발성 액체에 담긴 형광체를 도포한 후 휘발시켜 형광체만 남긴 후 봉지제(4)로 덮음으로써 형성할 수 있다. 필요에 따라 복수의 형광체층(8)의 형성도 가능하다.
도 13은 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 봉지제(4)에 광 취출 효율을 높이기 위한 거친 표면 또는 요철(4g)이 형성되어 있다. 거친 표면(4g)은 pressing, 나노임프린트(nanoimprint) 등의 성형을 통해 형성이 가능하다. 또한 bead 물질을 도포한 후, 에칭, 샌드블라스팅 등의 방법을 통해 형성하는 것도 가능하다. 거친 표면(4g)은 플레이트(1)의 분리 이전 또는 분리 이후에 형성될 수 있다.
도 14는 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 봉지제(4)에 렌즈(4c)가 형성되어 있다. 바람직하게는 렌즈(4c)는 봉지제와 일체로 형성된다. 이러한 일체형 렌즈(4c)는 압축성형 등으로 방법으로 형성하는 것이 가능하다.
도 16은 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 소자(2)가 도 4에 도시된 것과 같은 플립 칩형 반도체 발광소자인 경우이며, 봉지제(4)의 측면(4a)이 활성층(400; 도 2 참조)에서 생성된 빛을 상측으로 반사시키는 광 반사면(4b)을 구비한다. 광 반사면(4b)은 측면(4a)의 전체에 형성되어도 좋고, 일부에 형성되어 좋다. 바람직하게는 반도체 소자(2)가 위치하는 측면(4a)의 하부에 형성된다. 도 16에서 광 반사면(4b)이 형성되지 않은 측면(4a)의 상부(4e)는 일정 이상의 높이를 가지는 것이 바람직하다. 상부(4e)는 평탄한 상면(4d)에 대한 수직한 방향을 가질 수 있으며, 그 전체 형상의 일 예를 도 22에 나타내었다. 상부(4e)를 일정 높이 이상으로 구비하여, 반도체 소자 구조물을 별도의 렌즈 없이 빔 프로젝터의 광원으로도 이용할 수 있다. 도 16에서 광 반사면(4b)은 곡면으로 되어 있으며, 도 18 및 도 19에 광 반사면(4b)의 다른 예가 도시되어 있다. 도 18에서는 두 개의 경사를 달리하는 직선 경사면(4b1,4b2)이 반사면을 형성한다. 도 19에서는 경사면(4b1) 위에 계단(4b3)이 형성된 측면(4a)이 구비되어 있다. 경사면(4b1)과 계단(4b3)을 복수 회 도입하는 것도 가능하다. 광 반사면(4b)의 원리에 대해서는 도 20 및 도 21에서 설명한다. 도 6에 도시된 측면(4a)도 반사면의 하나로 볼 수 있다. 미설명 동일부호에 대한 설명은 생략한다. 형광체(8)는 반드시 구비되어야 하는 것은 아니며, 도 16에서와 같이 컨포멀(conformal) 코팅되어도 좋고, 도 11에서와 같이 봉지제(4) 전체에 함유되어도 좋고, 봉지제(4)의 일부에만 구비되어도 좋다. 절연막(6)과 외부 전극(81,91)이 구비되는 경우에, 이들은 전극(80,90) 측의 봉지제(4) 전면에 형성된 다음, 후술하는 블레이드(41)에 의한 쏘잉 공정에서 제거되는 형태일 수 있으며, 미리 광 반사면(4b)이 형성되는 영역에는 형성되지 않는 형태일 수도 있다.
도 17은 도 16에 도시된 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면으로서, 기본적으로 도 4 내지 도 6에 설명된 과정과 동일하지만, 반도체 소자(2c,2d)를 분리 내지는 측면(4a)을 형성하는 과정에서, 광 반사면(4b)과 상부(4e)의 형상을 가지는 블레이드(41; Saw Blade)를 이용하여, 반도체 소자(2)를 분리하는 것과 동시에 측면(4a)을 형성하는 것이 가능해진다. 도 18에 도시된 경사면(4b1,4b2)은 두 개의 각도를 달리하는 블레이드를 이용함으로써 형성이 가능하며, 도 19에 도시된 경사면(4b1)과 계단(4b3)은 계단(4b3)에 대응하는 형상의 블레이드와 경사면(4b1)에 대응하는 블레이드를 이용함으로써 형성이 가능하다. 쏘잉과 같은 기계 가공을 이용함으로써, 측면(4a) 내지는 광 반사면(4b)을 원하는 형태로 정확하게 형성할 수 있는 이점을 가진다. 이는 도 15에서와 같이, 봉지제(170)를 디스펜싱하는 경우에, 그 외곽 형상의 제어가 um 이상의 수준(예를 들어, COB에 봉지제를 디스펜싱하는 경우)에서는 거의 불가능하지만, 본 개시에 따른 방법에 의하면, 이것이 용이해진다. 또한 종래의 패키지에서, 도 14에서와 같은 렌즈(4c) 형상을 가지기 위해서는 금형이 필요하지만, 본 개시에 따른 방법에 의하면, 이러한 금형의 도움없이도 광 반사면(4b)을 형성할 수 있게 된다.
도 20 및 도 21은 본 개시에 따른 반사면 형성의 원리를 설명하는 도면으로서, 광원(S)으로부터 빛(L1)이 수직한 측면(4a)으로 입사하는 경우에, 빛(L1)은 임계각을 표시하는 삼각형(C1) 내로 진입하는 경우에, 굴절률이 높이 매질(예: 봉지제(4))과 굴절률이 낮은 매질(예: 공기)의 경계인 수직한 측면(4a)을 지나 굴절률이 낮은 매질로 진행한다. 그러나, 빛(L1)의 입사각이 큰 경우에는 수직한 측면(4a)에서 반사되어 상면(4d)을 향하게 되며, 마찬가지로 상면(4d)에서 동일한 원리의 적용을 받게 된다. 반면, 수직한 측면(4a)에 대해서 우측으로 경사진 광 반사면(4b)의 경우에, 수직한 측면(4a)에 대해서는 입사각이 더 작아서 삼각형(C1) 내로 진입하는 빛(L2)에 대해서도 삼각형(C2) 내로 진입하지 않게 되어, 빛(L2)을 상면(4d) 측으로 반사시킬 수 있게 된다. 광 반사면(4b)이 곡면인 경우에, 광 반사면(4b) 내의 각각의 점에 대한 접선에서 동일한 원리가 적용된다. 이러한 적용을 받아, 광 반사면(4b)을 직선, 포물선, 원호 등으로 구성할 수 있으며, 제조가 가능하다면 이들의 조합으로 구성할 수도 있다. 바람직하게는, 광 반사면(4b)에 입사하는 모든 빛을 상면(4d)으로 반사하도록 광 반사면(4b)을 구성할 수 있지만, 반드시 그러해야 하는 것은 아니다. 더욱 바람직하게는, 광 반사면(4b)은 광 반사면(4b)에서 반사된 빛(L2)이 상면(4d)의 삼각형(C3) 내로 입사될 수 있도록 설계된다. 이러한 설계는 광학 분야에서 당업자에게 주지의 기술이다. 도 21에 도시된 바와 같이, 하나의 빛(L)에 대해서, 빛(L)이 수직한 측면(4a)에 반사되어 상면(4d)을 향하는 경우의 입사각(θ1)보다 광 반사면(4b)에 반사되어 상면(4d)을 향하는 경우의 입사각(θ2)이 작아지는 것을 알 수 있다. 입사각을 작게 해양 상면(4d)을 통해 방출될 확률이 높아지게 된다.
반도체 소자(2)가 발광소자인 경우에, 광 반사면(4b) 및/또는 백색 절연막(6)을 구비함으로써, 상면(4d) 내지는 반도체 소자(2) 상방으로의 광 취출 효율을 크게 높일 수 있게 된다. 종래에, 도 15에서와 같은 구조에서도, 백색의 몰드(130)가 사용되며, 몰드(130)는 패키지 전체의 형상을 구현하고, 캐비티(140)를 제공하는 한편, 캐비티(140) 내의 빛을 반사시키는 기능을 제공한다. 본 개시에 있어서, 백색의 몰드(130)에 의한 빛의 반사 기능은 광 반사면(4b)에 의해 대체되며(봉지제(4b)와 외부와의 굴절률의 차이를 이용함), 백색 절연막(6)은 그 위치와 기능에 있어서, 백색의 몰드(13)와 차별된다. 그리고 이러한 광 반사면(4b)의 구비와 백색 절연막(6)의 구비는 본 개시에 따른 제조 방법의 특유한 방식에 기인한다.
도 23은 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 소자(2a)와 제2 반도체 소자(2b)가 봉지제(4)에 의해 일체로 형성되어 있다. 반도체 소자(2a)와 제2 반도체 소자(2b) 사이에는 홈(4f)이 형성되어 있으며, 홈(4f)은 슬릿 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 홈(4f)은 반도체 소자(2a)와 제2 반도체 소자(2b)를 구분하면서 일체화하는데 역할하며, 반도체 소자(2a)의 기능과 제2 반도체 소자(2b)의 기능이 불필요하게 간섭되는 것을 방지하는 데도 이용될 수 있다. 반도체 소자(2a)와 제2 반도체 소자(2b)가 동일한 기능의 소자일 필요는 없다. 예를 들어, 하나는 기능성 소자이고, 하나는 정전기 방지를 위한 제너 다이오드일 수 있다. 반도체 소자(2a)와 제2 반도체 소자(2b)가 발광소자인 경우에, 반도체 소자(2a)와 제2 반도체 소자(2b)는 각각 다른 색의 빛을 발광할 수 있음은 물론이다. 반도체 소자(2a)와 제2 반도체 소자(2b)가 발광소자인 경우에, 홈(4f)은 광 반사면(4b)을 형성하는데 역할한다. 홈(4f)을 광 반사면(4b)으로 형성함으로써, 반도체 소자(2a)와 제2 반도체 소자(2b)는 서로 간섭 없이 각각의 상면(4d)으로 빛을 방출할 수 있게 된다. 홈(4f)의 형성은 봉지제(4) 전체를 절단하지 않는 깊이를 가지는 블레이드를 이용하여 가능하다. 광 반사면(4b)은 일측의 반도체 소자(2a)에만 형성될 수도 있다.
도 24는 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 봉지제(4)의 상측에 거친 표면 또는 요철(4g)이 형성되어 있으며, 봉지제(4) 하측, 반도체 소자(2)의 전극(80,90)이 위치하는 측에도 봉지제(4)에 거친 표면 또는 요철(4h)이 형성되어 있다. 어느 일 측에만 요철(4g)이 형성될 수 있음은 물론이다.반도체 소자(2)가 반도체 발광소자인 경우에, 요철(4g)은 광을 산란시키는 산란면으로서 기능할 수 있다. 요철(4h)에 의해, 봉지제(4)와, 절연막(6) 및/또는 외부 전극(81,91)이 마주하는 면적이 확대되어, 이들 간의 결합력이 향상될 수 있다. 또 요철(4h)에 의해 측방으로의 움직임이 억제되어 결합력이 향상될 수 있다.
도 25는 도 24에 제시된 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면으로서, 플레이트(1) 위에 반도체 소자(2)를 위치 고정한 상태에서, 가압 판(4j)을 이용해 봉지제(4)에 요철(4g; 도 24 참조)을 형성하는 과정을 나타내고 있다.
도 26은 도 24에 제시된 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 다른 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 소자(2)에 절연막(6)과 외부 전극(81,91)을 형성한 다음, 가압 판(4k)을 이용해, 요철(4h; 도 24 참조)을 형성하는 과정을 나타내고 있다. 여기서 가압 판(4j)이 도 26에서와 같이 평탄일 수 있으며, 도 25에서와 같이 요철을 가질 수도 있다. 가압 판(4k)을 봉지제(4) 상측에 두고, 평탄한 또는 요철을 가진 가압 판(4j)을 봉지제(4) 하측에 둘 수 있음은 물론이다.
도 27은 도 24에 제시된 반도체 소자 구조물을 제조하는 과정에서 봉지제를 경화하는 공정의 일 예를 나타내는 도면이다. 봉지제(4)가 열 경화성 수지(예: 실리콘 에폭시 수지)인 경우에, 경화가 완료되면 요철(4g,4h)을 형성하는 것이 쉽지 않으므로, 경화가 완료되기 이전에 요철(4g,4h)을 형성하는 것이 바람직하다. 또한 요철(4g,4h)을 형성하는 과정에서 경화가 완료되도록 함으로써, 요철(4g,4h)이 가압 판(4j,4k)의 형상을 그대로 따르도록 할 수 있다. 예를 들어, 봉지제(4)를 유리전이온도(Glass Transition Temperatur) 이상에 둔 상태에서 요철(4g,4h)을 형성하는 것이 가능하다. 한번에 높은 온도에서 경화를 진행할 경우, 봉지제(4)에 물결모양 및 기포가 발생하여 깨끗한 면을 가질 수 없다. 이를 해결하기 위해, 스텝별로 온도를 서서히 올리면, 봉지제(4)가 깨끗한 면을 가지게 할 수 있다.
도 28은 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 봉지제(4)가 반도체 소자(2)를 덮는 반대 측에, 전극(80,90)과 전기적으로 절연되어서, 또는 전극(80,90) 및 외부 전극(81,91)과 전기적으로 절연되어서, 반도체 소자(2)에서 발생한 열을 외부로 방출하기 위한 방열용 패드(891)가 구비되어 있다. 이 실시예에서 방열용 패드(891)는 절연막(6)이 형성된 후에 형성되어, 절연막(6) 위에 위치한다. 이러한 구성은 통해, 전기가 공급되는 경로와 열이 방출되는 경로를 분리하여, 열 방출의 효과를 높일 수 있게 된다. 바람직하게는 외부 전극(81,91)을 증착할 때, 방열용 패드(891)가 함께 증착된다.
도 29는 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 먼저 절연막(6)을 형성한 다음, 외부 전극(81,91)과 방열용 패드(891)를 형성하는 점에서, 도 28에 도시된 반도체 소자 구조물과 동일하지만, 절연막(6)의 일부가 제거되어, 방열용 패드(891)가 반도체 소자(2)와 직접 접촉하게 형성된다. 이러한 구성을 통해, 주로 유전체로 구성되는 절연막(6)이 개재되는 것에 비해 방열 효율을 높일 수 있게 된다.
도 30은 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 먼저 외부 전극(81,91)과 방열용 패드(891)를 형성한 다음에, 외부 전극(81,91)과 방열용 패드(891)를 전기적으로 절연하도록 절연막(6)이 형성된다.
도 31은 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 절연막(6)의 형성 없이 외부 전극(81,91)과 방열용 패드(891)가 형성되어 있다.
도 32는 도 31에 도시된 반도체 소자 구조물을 아래에서 보았을 때의 전극, 외부 전극 및 방열용 패드의 배치의 일 예를 나타내는 도면으로서, 봉지제(4)로 둘러싸인 반도체 소자(2)가 중앙에 위치해 있고, 전극(80)과 전극(90) 각각에 외부 전극(81)과 외부 전극(91)이 형성되어 있으며, 이를 제외한 거의 전체 영역에 방열용 패드(891)가 구비되어 있다. 이러한 구성을 통해 반도체 소자 구조물이 장착될 PCB, COB 등과의 접촉 면적을 넓혀, 반도체 소자 구조물의 열 방출을 극대화할 수 있게 된다. 바람직하게는 반도체 소자(2) 및 봉지제(4)의 거의 전체에 방열용 패드(891)가 형성되지만, 반드시 그러해야 하는 것은 아니며, 필요에 따라 반도체 소자(2)의 전체 또는 일부, 그리고, 봉지제(4)의 전체 또는 일부의 영역에 방열용 패드(891)가 형성될 수 있다.
도 33은 도 31에 도시된 반도체 소자 구조물을 아래에서 보았을 때의 전극, 외부 전극 및 방열용 패드의 배치의 다른 예를 나타내는 도면으로서, 전극(80,90) 및 외부 전극(91,81)이 도 32에 도시된 반도체 소자 구조물에 비해 크게 형성되어, 반도체 소자(2)로부터 전극(80,90)을 거쳐, 그리고 외부 전극(81,91)을 거쳐 일부의 열이 방출될 수 있도록 구성되어 있다. 이는 특히, 반도체 소자가 플립 칩형의 반도체 발광소자인 경우에, 전극(80,90) 중의 하나가 반사판으로 기능하기 위해, 크게 형성될 수 있는데, 이 경우에 적합한 구성이 될 수 있다. 한편, 방열용 패드(891)는 방열에 기능할 뿐만 아니라, 반도체 소자가 반도체 발광소자인 경우에, 광 반사막으로서 기능할 수 있다. 이때 방열용 패드(891)는 방열과 반사율이 두루 우수한 Al, Au와 같은 금속으로 구성되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 도 29 및 도 30에 도시된 바와 같이, 봉지제(4)가 반도체 소자(2)를 덮는 반대 측에서, 방열용 패드(891), 외부 전극(81,91) 및 절연막(6; 예: 백색 PSR, DBR)에 의해 완전히 덮혀, 광 반사 효율을 극대화할 수 있다.
도 34 내지 도 36은 도 11에 도시된 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 소자(2,2)를 접착제(3)를 이용하여 플레이트(1)에 고정한 상태에서, 형광체가 함유된 봉지제(4), 즉 형광체층(8)으로 덮는다. 다음으로 도 35에 도시된 바와 같이, 플레이트(1)를 제거하고, 도 36에 도시된 바와 같이, 반도체 소자(2,2)를 서로 분리한다. 이러한 방법을 통해, 소위 형광체 내지는 형광체층(8)을 반도체 소자(2,2)에 컨포멀하게 코팅하는 것이 가능해진다. 형광체층(8)의 높이(V)와 폭(H)을 동일하게 하는 것이 가능하다. 이러한 방식의 컨포멀 코팅(봉지제(4)의 제거 내지는 형광체층(8)의 제거를 통한 컨포멀 코팅의 구성)은 종래에 스핀코팅, 스크린 프린팅 등의 방식으로 진행되던 컨포멀 코팅과 크게 구분된다.
도 37은 본 개시에 따라 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 도 36에서 제조된 반도체 소자(2,2)를 다시 접착제(3)를 이용하여, 플레이트(1) 위에 올려놓고, 다시 봉지제(4)를 도포한다. 봉지제(4)에 다른 형광체 및/또는 광 산란을 위한 소형 입자를 추가하는 것도 가능하다. 종래와 달리 형광체층(8)과 봉지제(4) 간의 경계면에 대한 용이한 형상 제어가 가능해진다. 또한 형광체층(8)의 외형 제어 및 형광체층(8)을 덮는 봉지제(4)의 외형 제어 모두가 용이하게 가능해진다. 반대로, 외부의 봉지제(4)에 형광체를 도입하고, 내부의 봉지제(4)에는 형광체를 도입하지 않을 수도 있다. 즉, 외부의 봉지제(4)가 형광체층이 되도록 하는 것도 가능하다. 이 경우에도 양자의 경계면 및 외형 제어가 가능하다는 점은 동일하다. 형광체층(8)을 구성하는 봉지제(4)와 형광체층(8)를 덮는 봉지제(4)는 서로 동일한 물질일 수 있지만, 서로 다른 특성(굴절률, 경도, 광투과성, 경화 속도 등)의 물질일 수도 있다. 따라서 본 실시예는 두 번 이상의 동일한 또는 서로 다른 봉지제가 적용되는 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 제조 방법으로 확장될 수 있다. 형광체층(8)을 가지는 경우에, 반도체 소자는 반도체 발광소자이 적용이 적합하지만, 형광체가 함유되지 않은 경우에, 반도체 소자는 반드시 반도체 발광소자일 필요는 없다.
도 38은 본 개시에 따라 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 도 34에서와 같이 형광체층(8)을 형성한 다음, 플레이트(1)를 제거하는 공정 없이, 형광체층(8)을 일부 제거하여 반도체 소자(2,2) 각각에 형광체층(8)이 컨포멀하게 형성된다. 이 후, 도 37에 따른 공정이 진행되는 경우에, 플레이트(1)의 사용을 한번으로 줄일 수 있는 이점을 가진다.
도 39 내지 도 41은 도 12에 도시된 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면으로서, 도 38에 도시된 방법과 달리, 형광체층(8)을 완전히 제거하여 분리하지 않고, 일부를 남겨 두고 제거한다. 다음으로, 도 40에 도시된 바와 같이 봉지제(4)를 덮고, 도 41에 도시된 바와 같이, 반도체 소자(2,2)를 분리함으로써, 반도체 소자 구조물이 제조된다. 봉지제(4)가 도 13에 도시된 형상, 도 14에 도시된 형상 등 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
도 42 및 도 43은 본 개시에 따라 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 도 42에 도시된 바와 같이, 봉지제(4) 측에 플레이트(1)가 부착되어 있다. 플레이트(1)는 도 3에서와 예시된 것과 같은 방법으로 봉지제(4)에 부착될 수 있다. 플레이트(1)는 도 3에서 전극(2) 측에 부착된 플레이트(1)의 분리 전 또는 분리 후에 봉지제(4) 측에 부착될 수 있다. 본 실시예에서, 플레이트(1)는 연성 재질의 플레이트와 같이 휘어지지는 성질을 가지지 않는다는 것이 중요하다. 도 43에 도시된 바와 같이, 도 3에 도시된 플레이트(1)가 제거된 다음에, 절연막(6)의 형성, 외부 전극(81,91)의 형성, 봉지제(4)의 절단, 및/또는 이에 수반하는 포토리소그라피 공정 등 다양한 공정이 요구되며, 이때, 기껏해야 수mm의 높이를 가지는 봉지제(4)가 평평한 형태를 유지하는 것이 몹시 중요하다. 이를 위해, 휨이 없는(rigid) 플레이트(1)가 사용되는 것이 중요하다. 플레이트(1)의 재질은 세라믹, 유리, 메탈, 엔지니어링 플라스틱 등이 사용 가능하며, 두께는 재질에 따라 다르겠으나, 통상 휘어짐을 방지하고, 기계적인 안정성을 유지하기위하여 적정 두께를 유지하는 것이 바람직한데, 유리 기판의 경우 가령 1mm 이상이면 충분하다. 플레이트(1)는 두 반도체 소자(2,2)의 절단 전 또는 절단 후에 제거될 수 있다.본 개시에 또 다른 일 태양에 의하면, 이러한 제약에서 벗어난 반도체 소자 구조물의 제조 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.
도 44는 본 개시에 따른 반도체 소자 구조물의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 광 반사면(4b)이 절연막(6)에 의해 덮혀 있다. 절연막(6)은 백색 PSR과 같은 광 반사막으로 기능하게 할 수 있다. 이러한 의미에서 본 실시예에서 절연막(6)은 광 반사막이라 할 수 있다. 또한 봉지제(4)를 절연막(6)에 비해 상대적으로 높은 굴절률의 물질로 구성함으로써, 양자 사이에 반사 성능을 높이면서, 광 반사면(4b)을 절연막(6)에 의해 보호하는 것도 가능하다. 절연막(6)을 봉지제(4)에 비해 낮은 굴절률의 물질로 구성하는 것도 가능하며, 본 개시에 속하지만, 본 실시예에는 벗어난다. 광 반사막(6)을 절연 물질이 아니라, 금속(예: Al, Ag, Au) 증착을 통해 금속 막으로 구성하는 것도 가능하다.
도 45는 도 44에 도시된 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면으로서, 봉지제(4)로 반도체 발광소자인 반도체 소자(2)를 덮은 후, 플레이트(1; 도 3 참조)를 제거한다. 다음으로, 블레이드(도시 생략)를 이용하여, 홈(4m)을 형성하여(일반화하면, 봉지제(4)를 제거함으로써 홈(4m)을 형성하여), 봉지제(4)에 광 반사면(4b)을 형성한 다음, 절연막(6)으로 광 반사면(4b)을 덮은 다음, 포토리소그라피 공정을 통해 절연막(6)을 통해 전극(80,90)을 노출시키고, 외부 전극(81,91)을 전극(80,90)에 각각 연결한다. 다음으로, 절단선(C)을 기준으로 반도체 소자(2,2)를 분리한다.
도 46은 도 44에 도시된 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법의 다른 예를 나타내는 도면으로서, 전극(80,90)에 외부 전극(81,90)을 증착 또는 도금과 같은 방법으로 먼저 형성한 다음, 광 반사면(4b)에 절연막(6)이 형성된다. 이후 포토리소그라피 공정을 거쳐 외부 전극(81,91)을 절연막(6) 밖으로 노출시키고, 반도체 소자(2,2)를 절단선(C)을 기준으로 절단한다.
도 47 및 도 48은 도 44에 도시된 반도체 소자 구조물의 변형 예들을 나타내는 도면으로서, 도 47에는 광 반사면이 하나의 경사면(4b1)을 이루고 있으며, 도 28에는 광 반사면이 두 개의 경사면(4b1,4b2)을 이루고 있다. 반도체 소자(2,2)는 개별적으로 분리될 수 있지만, 복수의 반도체 소자(2,2)가 함께 분리될 수도 있다.
도 49 내지 도 52는 본 개시에 따라 광 반사면을 제조하는 방법의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 도 49에 도시된 바와 같이, 먼저 플레이트(1; 도 3 참조)를 제거한 다음, 도 50에 도시된 바와 같이, 전극(80,90)이 위치하는 측에서 식각액 또는 봉지제 제거액을 관(WE)을 통해 제공한다. 식각액은 1차적으로, 반도체 소자(2)를 플레이트(1)에 위치 고정하는 공정, 봉지제(4)를 반도체 소자(2)에 덮는 공정 등에서 반도체 소자(2) 및 봉지제(4)에 남을 수 있는 이물질을 제거하는 역할을 한다. 또한 반도체 소자(2)가 반도체 발광소자인 경우에, 식각액은 이물질을 제거하는 한편, 광 반사면 또는 광 산란면을 형성하는 역할을 한다. 이러한 식각을 통해(봉지제 제거를 통해), 도 51에 도시된 바와 같이, 홈(4p)이 형성되고, 봉지제(4)에 광 반사면(4d)이 형성된다. 식각액 또는 봉지제 제거액으로는 EKC(일반적인 포토레지스트 제거용 습식 세정제의 제품명으로서, EKC830 (Aminoethoxy ethanol + N-methyl pyrrolidine)이다.), 아세톤, 실리콘 리무버(Si Remover) 등과 같은 유기(Organic) 세정제를 사용할 수 있다. 예를 들어, EKC830 용액을 100℃ 정도의 온도로 가열후, 용액을 Cleaning하려는 물체에 분사하여, 약 1분간 Puddle 시간을 가진 후에, 도구(T)를 사용하여 누르는 힘이 강하면 홈(4p)이 깊어지고, 누르는 힘이 낮으면 홈(4p)이 낮아진다. 여기서 도구(T)의 누르는 힘이 같은 조건이면 EKC830용액의 Heating 온도 및 Puddle 시간에 따라 홈(4p)의 높낮이가 달라진다. 바람직하게는 스폰지, 와이퍼, 부드러운 재질의 극세사 폼과 같은 도구(T)를 이용하여, 세정의 과정을 도울 수 있다. 필요에 따라 절연막(6)을 더 형성할 수 있다. 바람직하게는 백색 PSR로 절연막(6)을 형성한다. 반도체 소자가 반드시 반도체 발광소자일 필요는 없다.
도 53은 본 개시에 따라 광 반사막을 제조하는 방법의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 식각액을 투입하기에 앞서, 절연막(6)이 반도체 소자(2)에 먼저 형성되어 있으며, 반도체 소자(2)와 봉지제(4) 사이의 경계면(2a)을 식각액으로부터 보호하는 기능을 추가할 수 있다.
도 54는 본 개시에 따라 광 반사막을 제조하는 방법의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 전극(80,90)에 전기적으로 연결되는 외부 전극(81,91)을 먼저 형성한 다음, 식각액이 투입된다.
이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.
(1) 봉지제가 캐리어로 역할하는 반도체 소자 구조물
(2) 플레이트로부터 분리된 봉지제 하면을 가지는 반도체 소자 구조물
(3) 반도체 소자의 전극이 위치하는 면을 제외한 봉지제의 외면들이 구조물 또는 패키지의 외면을 이루는 반도체 소자 구조물
(4) 반도체 소자들을 봉지제를 이용하여 결합한 반도체 소자 구조물
(5) 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법에 있어서, 플레이트 위에 반도체 소자를 위치 고정하는 단계;로서, 반도체 소자의 전극이 플레이트를 향하도록 위치 고정하는 단계; 반도체 소자를 봉지제로 덮는 단계; 그리고, 봉지제가 덮힌 반도체 소자를 플레이트로부터 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
(6) 반도체 소자의 전극이 위치하는 측을 가압하여 요철을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
(7) 봉지제가 반도체 소자를 덮는 반대 측에, 전극과 전기적으로 절연되도록 반도체 소자 및 봉지제의 적어도 일부에 방열용 패드를 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
(8) 위치 고정하는 단계에서, 두 개의 반도체 소자가 플레이트 위에 위치 고정되며, 두 개의 반도체 소자 각각의 전극이 플레이트를 향하도록 위치 고정되고, 덮는 단계에서, 두 개의 반도체 소자를 제1 봉지제로 덮는 다음, 두 개의 반도체 소자 사이의 제1 봉지제를 적어도 일부 제거하되 제1 봉지제에 의해 두 개의 반도체 소자가 덮힌 상태를 유지하며, 제1 봉지제로 덮힌 두 개의 반도체 소자를 제2 봉지제로 덮고, 그리고 분리하는 단계에서, 제1 봉지제 및 제2 봉지제로 덮힌 두 개의 반도체 소자를 분리하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
(9) 덮는 단계 후에, 봉지제 측에 휘지 않는(rigid) 재질의 플레이트를 부착하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
(10) 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법에 있어서, 플레이트 위에 반도체 소자를 위치 고정하는 단계;로서, 반도체 소자는 반도체 발광소자이며, 반도체 소자의 전극이 플레이트를 향하도록 위치 고정하는 단계; 반도체 소자를 봉지제로 덮는 단계; 봉지제가 덮힌 반도체 소자를 플레이트로부터 분리하는 단계; 그리고, 전극이 노출되는 봉지제 측에 광 반사막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법. 광 반사막은 본 개시에 따른 절연막(6)이 형성될 수 있는 형태라면 어떠한 형태라도 가질 수 있다.
(11) 광 반사막을 형성하는 단계에 앞서, 봉지제에 오목부를 형성하는 단계;를 더 포함하며, 광 반사막은 오목부에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법. 오목부는 도 17, 도 23, 도 45, 도 51에 제시된 방법 등에 의해 형성될 수 있으며, 광 반사면(4b; 도 19), 홈(4f), 홈(4m), 홈(4p)을 예로 들 수 있다.
(12) 광 반사막은 절연막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
(13) 광 반사막은 백색 절연막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
(14) 광 반사막은 봉지제의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지는 물질로 되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
(15) 광 반사막은 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
(16) 광 반사막을 형성하는 단계에서, 전극이 노출되며, 노출된 전극에 외부 전극을 연결하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
(17) 광 반사막을 형성하는 단계에 앞서, 전극에 외부 전극을 연결하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
(18) 오목부는 봉지제 제거액을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
(19) 오목부의 형성시 물리적 수단에 의해 힘이 추가로 가해지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
(20) 두 개의 전극을 가지며, 플립 칩형 반도체 발광소자인 반도체 소자; 반도체 소자를 둘러싸는 봉지제;로서, 하부를 통해 두 개의 전극이 노출되는 봉지제; 그리고, 두 개의 전극이 노출되도록 봉지제에 결합되는 광 반사막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물이 제공된다. 광 반사막은 본 개시에 따른 절연막(6)이 형성될 수 있는 형태라면 어떠한 형태라도 가질 수 있다.
(21) 봉지제에 구비되어 광 반사막이 결합되는 오목부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
(22) 봉지제는 형광체를 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
(23) 두 개의 전극 각각에 연결되는 두 개의 외부 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
(24) 봉지제는 렌즈가 구비된 상면을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
(25) 두 개의 전극을 가지며, 플립 칩형 반도체 발광소자인 반도체 소자; 반도체 소자를 둘러싸는 봉지제;로서, 하부를 통해 두 개의 전극이 노출되는 봉지제; 그리고, 봉지제에 하부에 형성되는 오목부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물이 제공된다. 오목부는 도 17, 도 23, 도 45, 도 51에 제시된 방법에 의해 형성될 수 있으며, 광 반사면(4b; 도 19), 홈(4f), 홈(4m), 홈(4p)을 예로 들 수 있다. 바람직하게는 오목부가 경사면, 곡면 등으로 구성되지만, 수직한 면을 배제하는 것은 아니다.
(26) 봉지제 하부에서 두 개의 전극이 노출되도록 형성되는 절연막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
(27) 봉지제 하부에서 두 개의 전극이 노출되도록 오목부에 형성되는 광 반사막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
(28) 봉지제는 거친 표면으로 된 상면을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
(29) 본 개시에 따른 방법의 반도체 발광소자 이외의 반도체 소자로의 확장.
본 개시에 따른 하나의 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법에 의하면, 반도체 소자 구조물 또는 패키지를 쉽게 제조할 수 있게 된다.
또한 본 개시에 따른 다른 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법에 의하면, 봉지제가 캐리어로 역할하는 구조물 또는 패키지를 만들 수 있게 된다.
또한 본 개시에 따른 또 다른 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법에 의하면, 투광성 봉지제가 캐리어로 역할하는 발광소자 구조물 또는 패키지를 만들 수 있게 된다.
또한 본 개시에 따른 또 다른 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법에 의하면, 복수의 반도체 소자를 쉽게 전기적으로 연결할 수 있게 된다.
또한 본 개시에 따른 또 다른 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법에 의하면, 다른 구조의 반도체 소자들을 쉽게 전기적으로 연결할 수 있게 된다
또한 본 개시에 따른 또 다른 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법에 의하면, 봉지제에 거친 표면 또는 요철을 형성할 수 있게 된다.
또한 본 개시에 따른 또 다른 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법에 의하면, 요철을 형성하여, 봉지제, 절연막 및/또는 외부 전극 간의 결합력을 향상시킬 수 있게 된다.
또한 본 개시에 따른 또 다른 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법에 의하면, 열방출 효율을 높이는 한편, 광 반사 효율을 높일 수 있게 된다.
또한 본 개시에 따른 또 다른 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법에 의하면, 형광체층의 형상 제어를 용이하게 할 수 있게 된다.
또한 본 개시에 따른 또 다른 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법에 의하면, 봉지제 측에 휘지 않는 재질의 플레이트를 부착하여 이후 공정에서 안정성을 도모할 수 있게 된다.
또한 본 개시에 따른 또 다른 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법에 의하면, 도 15와 같은 반도체 소자 구조물의 구성 요소를 모두 갖춘 반도체 소자 구조물을 용이하게 제조할 수 있게 된다.
또한 본 개시에 따른 또 다른 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법에 의하면, 블레이드를 이용하는 쏘잉과 같은 물리적인 방법에 의하지 않고, 봉지제에 홈을 형성할 수 있게 된다.
또한 본 개시에 따른 또 다른 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법에 의하면, 공정 상에서 봉지제에 묻은 이물질을 제거하는 한편, 홈을 형성할 수 있게 된다. 홈은 광 반사면 또는 광 산란면으로 기능할 수 있다.

Claims (26)

  1. 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법에 있어서,
    플레이트 위에 반도체 소자를 위치 고정하는 단계;로서, 반도체 소자는 반도체 발광소자이며, 반도체 소자의 전극이 플레이트를 향하도록 위치 고정하는 단계;
    반도체 소자를 봉지제로 덮는 단계;
    봉지제가 덮힌 반도체 소자를 플레이트로부터 분리하는 단계; 그리고,
    전극이 노출되는 봉지제 측에 광 반사막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    광 반사막을 형성하는 단계에 앞서, 봉지제에 오목부를 형성하는 단계;를 더 포함하며,
    광 반사막은 오목부에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    광 반사막은 절연막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    광 반사막은 백색 절연막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    광 반사막은 봉지제의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지는 물질로 되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    광 반사막은 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    광 반사막을 형성하는 단계에서, 전극이 노출되며,
    노출된 전극에 외부 전극을 연결하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    광 반사막을 형성하는 단계에 앞서, 전극에 외부 전극을 연결하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    오목부는 봉지제 제거액을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    오목부의 형성시 물리적 수단에 의해 힘이 추가로 가해지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물을 제조하는 방법.
  11. 두 개의 전극을 가지며, 플립 칩형 반도체 발광소자인 반도체 소자;
    반도체 소자를 둘러싸는 봉지제;로서, 하부를 통해 두 개의 전극이 노출되는 봉지제; 그리고,
    두 개의 전극이 노출되도록 봉지제에 결합되는 광 반사막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
  12. 청구항 11에 있어서,
    봉지제에 구비되어 광 반사막이 결합되는 오목부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
  13. 청구항 11에 있어서,
    광 반사막은 백색 절연막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
  14. 청구항 11에 있어서,
    광 반사막은 백색의 PSR(Photo Sloder Regist)인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
  15. 청구항 11에 있어서,
    봉지제는 형광체를 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
  16. 청구항 11에 있어서,
    두 개의 전극 각각에 연결되는 두 개의 외부 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
  17. 청구항 11에 있어서,
    봉지제는 렌즈가 구비된 상면을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
  18. 두 개의 전극을 가지며, 플립 칩형 반도체 발광소자인 반도체 소자;
    반도체 소자를 둘러싸는 봉지제;로서, 하부를 통해 두 개의 전극이 노출되는 봉지제; 그리고,
    봉지제에 하부에 형성되는 오목부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
  19. 청구항 18에 있어서,
    봉지제 하부에서 두 개의 전극이 노출되도록 형성되는 절연막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
  20. 청구항 18에 있어서,
    봉지제 하부에서 두 개의 전극이 노출되도록 오목부에 형성되는 광 반사막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
  21. 청구항 20에 있어서,
    광 반사막은 절연막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
  22. 청구항 20에 있어서,
    광 반사막은 백색 절연막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
  23. 청구항 20에 있어서,
    봉지제는 형광체를 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
  24. 청구항 22에 있어서,
    두 개의 전극 각각에 연결되는 두 개의 외부 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
  25. 청구항 22에 있어서,
    봉지제는 렌즈가 구비된 상면을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
  26. 청구항 22에 있어서,
    봉지제는 거친 표면으로 된 상면을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 구조물.
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