KR102388795B1 - 반도체 소자 및 이를 포함하는 반도체 소자 제조방법 - Google Patents
반도체 소자 및 이를 포함하는 반도체 소자 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102388795B1 KR102388795B1 KR1020170063490A KR20170063490A KR102388795B1 KR 102388795 B1 KR102388795 B1 KR 102388795B1 KR 1020170063490 A KR1020170063490 A KR 1020170063490A KR 20170063490 A KR20170063490 A KR 20170063490A KR 102388795 B1 KR102388795 B1 KR 102388795B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- type semiconductor
- light absorption
- conductivity
- electrode
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 185
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 8
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims abstract description 61
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 38
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 14
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 211
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 3
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VRIVJOXICYMTAG-IYEMJOQQSA-L iron(ii) gluconate Chemical compound [Fe+2].OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O.OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O VRIVJOXICYMTAG-IYEMJOQQSA-L 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910019897 RuOx Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dizinc;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].[Zn+2].[Zn+2] JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 2
- SKRWFPLZQAAQSU-UHFFFAOYSA-N stibanylidynetin;hydrate Chemical compound O.[Sn].[Sb] SKRWFPLZQAAQSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018229 Al—Ga Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020781 SixOy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DZLPZFLXRVRDAE-UHFFFAOYSA-N [O--].[O--].[O--].[O--].[Al+3].[Zn++].[In+3] Chemical compound [O--].[O--].[O--].[O--].[Al+3].[Zn++].[In+3] DZLPZFLXRVRDAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 1
- YZZNJYQZJKSEER-UHFFFAOYSA-N gallium tin Chemical compound [Ga].[Sn] YZZNJYQZJKSEER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HRHKULZDDYWVBE-UHFFFAOYSA-N indium;oxozinc;tin Chemical compound [In].[Sn].[Zn]=O HRHKULZDDYWVBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N nickel(II) oxide Inorganic materials [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
- H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0016—Processes relating to electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
- H01L2933/0066—Processes relating to semiconductor body packages relating to arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
실시 예는, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하고, 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층의 일부 영역까지 배치되는 복수 개의 리세스를 포함하는 반도체 구조물; 상기 복수 개의 리세스의 내부에 배치되어 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극; 및 상기 반도체 구조물의 가장자리에 배치되는 광흡수층을 포함하고, 상기 광흡수층은 상기 제2 전극보다 두꺼운 반도체 소자를 개시한다.
Description
실시 예는 반도체 소자 및 이를 포함하는 반도체 소자 제조방법에 관한 것이다.
GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 반도체 소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점을 가져서 발광 소자, 수광 소자 및 각종 다이오드 등으로 다양하게 사용될 수 있다.
특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode)와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성의 장점을 가진다.
뿐만 아니라, 광검출기나 태양 전지와 같은 수광 소자도 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용하여 제작하는 경우 소자 재료의 개발로 다양한 파장 영역의 빛을 흡수하여 광 전류를 생성함으로써 감마선부터 라디오 파장 영역까지 다양한 파장 영역의 빛을 이용할 수 있다. 또한 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성 및 소자 재료의 용이한 조절의 장점을 가져 전력 제어 또는 초고주파 회로나 통신용 모듈에도 용이하게 이용할 수 있다.
따라서, 반도체 소자는 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등 및 Gas나 화재를 감지하는 센서 등에까지 응용이 확대되고 있다. 또한, 반도체 소자는 고주파 응용 회로나 기타 전력 제어 장치, 통신용 모듈에까지 응용이 확대될 수 있다.
특히, 자외선 파장 영역의 광을 방출하는 발광소자는 경화작용이나 살균 작용을 하여 경화용, 의료용, 및 살균용으로 사용될 수 있다.
최근 자외선 발광소자에 대한 연구가 활발하나, 아직까지 자외선 발광소자는 수직형으로 구현하기 어려운 문제가 있으며, 광 추출 효율이 상대적으로 떨어지는 문제가 있다.
실시 예는 수직형 자외선 발광소자를 제공한다.
실시 예는 LLO 공정이 용이한 자외선 발광소자 제조방법을 제공한다.
실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자는, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하고, 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층의 일부 영역까지 배치되는 복수 개의 리세스를 포함하는 반도체 구조물; 상기 복수 개의 리세스의 내부에 배치되어 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극; 및 상기 반도체 구조물의 가장자리에 배치되는 광흡수층을 포함하고, 상기 광흡수층은 상기 제2 전극보다 두껍다.
상기 광흡수층과 상기 제2 전극은 ITO를 포함할 수 있다.
상기 광흡수층의 폭은 상기 제1면의 최외측에서 상기 제2 전극까지의 최단 거리보다 짧을 수 있다.
상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 제1 도전층; 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 제2 도전층; 및 상기 제1 도전층과 전기적으로 연결되는 전도성 기판을 포함할 수 있다.
상기 리세스의 내부에 배치되어 상기 제1 도전층을 상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층과 절연시키는 제1 절연층, 및 상기 제1 도전층과 제2 도전층 사이에 배치되는 제2 절연층을 포함할 수 있다.
상기 광흡수층은 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 제1 절연층 사이에 배치될 수 있다.
상기 활성층은 자외선 파장대의 광을 출사할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 제조방법은, 기판상에 메인 흡수층, 제1 도전형 반도체층, 활성층, 및 제2 도전형 반도체층을 차례로 형성하여 반도체구조물을 형성하는 단계; 상기 반도체구조물을 복수 개의 칩 영역 사이에 배치되는 채널층상에 광흡수층을 형성하는 단계; 상기 복수 개의 칩 영역과 채널층상에 전극을 형성하는 단계; 및 상기 기판에 레이저를 조사하여 상기 기판을 분리하는 단계를 포함하고, 상기 메인 흡수층과 상기 광흡수층은 상기 레이저를 흡수한다.
상기 기판을 분리하는 단계 이후에 상기 채널층을 절단하여 상기 복수 개의 칩 영역을 분리하는 단계를 더 포함하고, 상기 분리된 칩 영역은 상기 광흡수층의 일부를 포함할 수 있다.
상기 광흡수층을 형성하는 단계는, 상기 채널층을 식각하여 리세스, 및 상기 리세스의 바닥면에서 돌출된 돌출부를 형성하고, 상기 돌출부는 상기 복수 개의 칩 영역을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
실시 예에 따르면, 수직형 발광소자의 수율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 개념도이고,
도 2a는 도 1의 A 부분 확대도이고,
도 2ab는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 평면도이고,
도 3은 종래 구조에서 기판 제거시 발생하는 문제점을 설명하기 위한 도면이고,
도 4a 내지 도 4c는 기판 제거시 반도체 소자가 손상된 상태를 보여주는 도면이고,
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 6은 반도체 구조물을 메사 식각하여 복수 개의 반도체 소자 사이에 채널을 형성하고, 광흡수층을 형성한 상태를 보여주는 도면이고,
도 7은 반도체 구조물에서 기판을 제거하는 상태를 보여주는 도면이고,
도 8은 도 6의 변형예이고,
도 9는 도 8의 구조에서 반도체 구조물에서 기판을 제거하는 상태를 보여주는 도면이다.
도 2a는 도 1의 A 부분 확대도이고,
도 2ab는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 평면도이고,
도 3은 종래 구조에서 기판 제거시 발생하는 문제점을 설명하기 위한 도면이고,
도 4a 내지 도 4c는 기판 제거시 반도체 소자가 손상된 상태를 보여주는 도면이고,
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 6은 반도체 구조물을 메사 식각하여 복수 개의 반도체 소자 사이에 채널을 형성하고, 광흡수층을 형성한 상태를 보여주는 도면이고,
도 7은 반도체 구조물에서 기판을 제거하는 상태를 보여주는 도면이고,
도 8은 도 6의 변형예이고,
도 9는 도 8의 구조에서 반도체 구조물에서 기판을 제거하는 상태를 보여주는 도면이다.
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.
실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 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 element 사이에 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.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 개념도이고, 도 2a는 도 1의 A 부분 확대도이고, 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자는, 제1 도전형 반도체층(124), 활성층(126), 제2 도전형 반도체층(127)을 포함하는 반도체구조물(120), 제1 도전형 반도체층(124)과 전기적으로 연결되는 제1 전극(142), 및 제2 도전형 반도체층(127)과 전기적으로 연결되는 제2 전극(246)을 포함한다.
반도체구조물(120)은 자외선 파장대의 광을 출력할 수 있다. 예시적으로 반도체구조물(120)은 근자외선 파장대의 광(UV-A)을 출력할 수도 있고, 원자외선 파장대의 광(UV-B)을 출력할 수 도 있고, 심자외선 파장대의 광(UV-C)을 출력할 수 있다. 파장범위는 반도체구조물(120)의 Al의 조성비에 의해 결정될 수 있다.
예시적으로, 근자외선 파장대의 광(UV-A)는 320nm 내지 420nm 범위의 파장을 가질 수 있고, 원자외선 파장대의 광(UV-B)은 280nm 내지 320nm 범위의 파장을 가질 수 있으며, 심자외선 파장대의 광(UV-C)은 100nm 내지 280nm 범위의 파장을 가질 수 있다.
반도체구조물(120)은 제1 도전형 반도체층(124), 제2 도전형 반도체층(127), 및 제1 도전형 반도체층(124)과 제2 도전형 반도체층(127) 사이에 배치되는 활성층(126)을 포함한다.
제1 도전형 반도체층(124)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(124)은 Inx1Aly1Ga1 -x1-y1N(0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있다. 그리고, 제1도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트일 수 있다. 제1도펀트가 n형 도펀트인 경우, 제1도펀트가 도핑된 제1 도전형 반도체층(124)은 n형 반도체층일 수 있다.
활성층(126)은 제1 도전형 반도체층(124)과 제2 도전형 반도체층(127) 사이에 배치된다. 활성층(126)은 제1 도전형 반도체층(124)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 제2 도전형 반도체층(127)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 활성층(126)은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 자외선 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.
활성층(126)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(Multi Quant㎛ Well; MQW) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으며, 활성층(126)의 구조는 이에 한정하지 않는다.
제2 도전형 반도체층(127)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(127)에 제2도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(127)은 Inx5Aly2Ga1 -x5- y2N (0≤x5≤1, 0≤y2≤1, 0≤x5+y2≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 선택된 물질로 형성될 수 있다. 제2도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우, 제2도펀트가 도핑된 제2 도전형 반도체층(127)은 p형 반도체층일 수 있다.
실시 예에 따른 반도체구조물(120)은 복수 개의 리세스(128)를 포함한다. 복수 개의 리세스(128)는 제2 도전형 반도체층(127)의 제1면(127G)에서 활성층(126)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(124)의 일부 영역까지 배치될 수 있다.
제1 전극(142)은 리세스(128)의 내부에 배치되어 제1 도전형 반도체층(124)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 도전층(165)은 복수 개의 리세스(128) 내에 배치되어 복수 개의 제1 전극(142)을 전기적으로 연결될 수 있다. 리세스(128)의 내부에는 제1 절연층(131)이 배치되어 제1 도전층(165)을 제2 도전형 반도체층(127) 및 활성층(126)과 전기적으로 절연시킬 수 있다.
반도체구조물(120)은 알루미늄 조성이 높아지면 반도체구조물(120) 내에서 전류 분산 특성이 저하될 수 있다. 또한, 활성층은 GaN 기반의 청색 발광 소자에 비하여 측면으로 방출하는 광량이 증가하게 된다(TM 모드). 이러한 TM모드는 자외선 반도체 소자에서 주로 발생할 수 있다.
자외선 반도체 소자는 청색 GaN 반도체 소자에 비해 전류 분산 특성이 떨어진다. 따라서, 자외선 반도체 소자는 청색 GaN 반도체 소자에 비해 상대적으로 많은 제1 전극(142)을 배치할 필요가 있다.
제2 전극(246)은 제2 도전형 반도체층(127)의 제1면(127G)에 배치될 수 있다. 제2 전극(246)은 상대적으로 자외선 광 흡수가 적은 투광 전극을 포함할 수 있다.
제1 전극(142)과 제2 전극(246)은 오믹 전극일 수 있다. 제1 전극(142)과 제2 전극(246)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으나, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
광흡수층(13)은 반도체 소자의 최외측 가장자리에 배치될 수 있다. 광흡수층(13)은 반도체구조물이 성장한 기판을 제거하기 위해 조사하는 레이저를 흡수할 수 있다. 경우에 따라 광흡수층(13)은 활성층(126)에서 조사되는 광을 흡수할 수도 있다. 따라서, 광흡수층(13)의 면적은 최소화되는 것이 바람직할 수 있다.
도 2a를 참조하면, 광흡수층(13)은 제2 도전형 반도층(127)과 제1 절연층(131) 사이에 배치될 수 있다. 광흡수층(13)의 폭(L1)은 반도체 소자의 최외측에서 제2 전극(246)까지의 최단거리(L2)보다 작을 수 있다.
광흡수층(13)은 활성층(126)에서 생성된 자외선 광을 흡수할 수 있으므로 광흡수층(13)의 폭이 커지는 경우 광 추출 효율이 감소할 수 있다. 따라서, 광흡수층의 폭(L11)은 두께 방향(Y 방향)으로 반도체 구조물(120)과 중첩되지 않도록 짧게 형성될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 광흡수층(13)은 반도체 소자의 내측으로 더 연장(L12)되어 반도체 구조물(120)과 두께 방향으로 중첩될 수도 있다. 광흡수층(13)의 연장 부분(L12)은 제조 공차 또는 공정 마진에 의해 형성될 수도 있다.
광흡수층(13)의 폭(L1)은 반도체 소자의 최외측에서 1㎛ 내지 20㎛일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.
제2전극(246)은 활성층(126)에서 생성된 광을 흡수하지 않도록 얇게 형성하는 것이 유리하다. 예시적으로 제2전극(246)의 두께는 1nm 내지 20nm일 수 있다. 이와 반대로 광흡수층(13)은 성장기판 제거용 레이저를 최대한 흡수할 수 있도록 두꺼운 것이 유리하다. 예시적으로 광흡수층(13)의 두께는 15nm 내지 100nm일 수 있다.
따라서, 광흡수층(13)과 제2전극(246)이 동일한 조성을 갖는다면, 광흡수층(13)의 두께(d2)는 제2전극(246)의 두께(d1)보다 두꺼울 수 있다. 예시적으로 광흡수층(13)과 제2전극(246)은 ITO일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다. 광흡수층(13)은 에너지 밴드갭이 레이저보다 작은 물질이면 제한 없이 적용될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 광흡수층(13)은 반도체 소자의 가장자리를 따라 4개 측면에 각각 배치될 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다. 예시적으로 광흡수층(13)은 제1측면에 배치된 제1광흡수층(13a), 및 제2측면에 배치된 제2광흡수층(13b)으로만 구성될 수도 있다. 즉, 광흡수층(13)은 필요한 측면에만 선택적으로 배치될 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 제2 도전층(150)은 복수 개의 제2 전극(246)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 도전층(150)은 제1 절연층(131)과 접착력이 좋은 물질을 포함할 수 있다. 예시적으로 제2 도전층(150)은 Cr, Al, Ti, Ni, Au 등의 물질로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질 및 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 단일층 혹은 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
반도체 소자의 일 측 모서리 영역에는 제2 전극패드(166)가 배치될 수 있다. 제2 전극패드(166)는 중앙 부분이 함몰되어 상면이 오목부와 볼록부를 가질 수 있다. 상면의 오목부에는 와이어(미도시)가 본딩될 수 있다. 따라서, 접착 면적이 넓어져 제2 전극패드(166)와 와이어가 더 견고히 본딩될 수 있다.
제2 전극패드(166)는 광을 반사하는 작용을 할 수 있으므로, 제2 전극패드(166)는 반도체구조물(120)과 가까울수록 광 추출효율이 향상될 수 있다.
제2 전극패드(166)는 활성층(126)보다 높을 수 있다. 따라서 제2 전극패드(166)는 활성층(126)에서 소자의 수평방향으로 방출되는 광을 상부로 반사하여 광 추출효율을 향상시키고, 지향각을 제어할 수 있다.
제2 전극패드(166)는 제1 절연층(131)을 관통하여 제2 도전층(150), 및 제2 전극(246)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 절연층(131)은 제1 전극(142)을 활성층(126) 및 제2 도전형 반도체층(127)과 전기적으로 절연시킬 수 있다. 또한, 제1 절연층(131)은 광흡수층(13)을 덮을 수 있다.
제1 절연층(131)은 SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 제1 절연층(131)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 예시적으로 제1 절연층(131)은 Si 산화물이나 Ti 화합물을 포함하는 다층 구조의 DBR(distributed Bragg reflector) 일 수도 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하지 않고 제1 절연층(131)은 다양한 반사 구조를 포함할 수 있다.
제2 절연층(132)은 제2 도전층(150)을 제1 도전층(165)과 전기적으로 절연시킬 수 있다. 제1 도전층(165)은 제2 절연층(132)을 관통하여 제1 전극(142)과 전기적으로 연결될 수 있다.
반도체구조물(120)의 하부면과 리세스(128)의 형상을 따라 제1 도전층(165)과 접합층(160)이 배치될 수 있다. 제1 도전층(165)은 반사율이 우수한 물질로 이루어질 수 있다. 예시적으로 제1 도전층(165)은 알루미늄을 포함할 수 있다. 제1 도전층(165)이 알루미늄을 포함하는 경우, 활성층(126)에서 방출되는 광을 상부로 반사하는 역할을 하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
접합층(160)은 도전성 재료를 포함할 수 있다. 예시적으로 접합층(160)은 금, 주석, 인듐, 알루미늄, 실리콘, 은, 니켈, 및 구리로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 접합층(160)은 LLO 공정시 기판(170)과 반도체구조물(120)을 접합시킬 수도 있다.
기판(170)은 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예시적으로 기판(170)은 금속 또는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 기판(170)은 전기 전도도 및/또는 열 전도도가 우수한 금속일 수 있다. 이 경우 반도체 소자 동작시 발생하는 열을 신속이 외부로 방출할 수 있다.
기판(170)은 실리콘, 몰리브덴, 실리콘, 텅스텐, 구리 및 알루미늄으로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 기판(170)은 제1 도전형 반도체층(124)과 외부 전극을 전기적으로 연결할 수 있다.
패시베이션층(180)은 반도체구조물(120)의 상부면과 측면에 형성될 수 있다. 패시베이션층(180)은 제2 전극(246)과 인접한 영역이나 제2 전극(246)의 하부에서 제1 절연층(131)과 접촉할 수 있다.
반도체구조물(120)의 상면에는 요철이 형성될 수 있다. 이러한 요철은 반도체구조물(120)에서 출사되는 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 요철은 자외선 파장에 따라 평균 높이가 다를 수 있으며, UV-C의 경우 300 nm 내지 800 nm 정도의 높이를 갖고, 평균 500nm 내지 600nm 정도의 높이를 가질 때 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
도 3은 종래 구조에서 기판 제거시 발생하는 문제점을 설명하기 위한 도면이고, 도 4a 내지 도 4c는 기판 제거시 반도체 소자가 손상된 상태를 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 반도체 소자의 기판 제거 방법은, 먼저 기판(1)상에 반도체구조물(120)을 형성하여 복수 개의 칩 영역(10)과 채널층(12)으로 구획할 수 있다. 이후, 반도체구조물(120) 상에 복수 개의 전극층(M1)을 형성하고 기판(1)을 제거할 수 있다.
기판(1)을 제거하기 위해 레이저를 조사할 수 있다. 반도체구조물(120)에는 레이저를 흡수하기 위한 메인 흡수층(P1)이 형성될 수 있다. 그러나, 자외선 반도체구조물(120)의 경우 레이저의 에너지 밴드갭이 레이저가 반도체구조물(120)을 통과하여 채널층(12)에 손상을 줄 수 있다.
예시적으로 레이저가 메인 흡수층(P1)을 통과하여 채널층(12)에 형성된 전극층(M1)에 흡수되면 박리가 발생할 수 있다. 이에 반해 칩 영역(10)은 레이저를 일부 흡수할 수 있는 다수의 층(예: 제2전극)들이 배치되므로 상대적으로 채널층(12)에 비해 손상이 덜할 수 있다.
그러나, 채널층(12)에 형성된 전극층(M1)은 칩 영역(10)의 전극층(M1)과 연결되어 있다. 따라서, 채널층(12)의 전극층(M1)에 박리 현상이 발생하면 칩 영역(10)까지 손상될 수 있다. 도 4a 내지 4c를 참조하면, 채널층(12)이 손상됨으로써 칩 영역(10)까지 손상되었음을 알 수 있다.
따라서, 채널층(12)으로 레이저가 투과되는 것을 방지하거나 채널층(12)의 손상이 칩 영역(10)으로 전파되지 않도록 제어하는 것이 중요하다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 반도체구조물을 메사 식각하여 복수 개의 반도체 소자 사이에 채널을 형성하고, 광흡수층을 형성한 상태를 보여주는 도면이고, 도 7은 반도체구조물에서 기판을 제거하는 상태를 보여주는 도면이다.
실시 예에 따른 반도체 소자 제조방법은 기판(1)상에 메인 흡수층(P1), 제1 도전형 반도체층(124), 활성층(126), 및 제2 도전형 반도체층(127)을 차례로 형성하여 반도체구조물을 형성하는 단계, 복수 개의 칩 영역(10) 사이에 배치되는 채널층(12)상에 광흡수층(13)을 형성하는 단계, 칩 영역(10)과 채널층(12)에 전극을 형성하는 단계, 및 기판(1)에 레이저를 조사하여 기판(1)을 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 반도체구조물을 형성하는 단계는, 기판(1)상에 메인 흡수층(P1), 제1 도전형 반도체층(124), 활성층(126), 제2 도전형 반도체층(127)을 차례로 형성하여 반도체구조물(120)을 형성할 수 있다.
기판(1)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP 및 Ge 중 선택된 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
메인 흡수층(P1)은 Al 조성이 낮은 물질로 구성되어 레이저를 흡수할 수 있다. 예시적으로 메인 흡수층(P1)은 AlGaN 단일층이거나, 초격자 구조일 수도 있다.
도 5a, 및 도 6을 참조하면, 광흡수층(13)을 형성하는 단계는, 채널층(12) 상에 광흡수층(13)을 형성할 수 있다. 광흡수층(13)은 LLO 레이저를 흡수할 수 있을 정도의 에너지 밴드갭을 갖는 물질을 포함할 수 있다. LLO 레이저의 파장대는 특별히 한정하지 않는다. 광흡수층(13)은 ITO일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다. 예시적으로 광흡수층(13)은 제2 전극과 동일한 조성을 가질 수도 있다.
전극을 형성하는 단계는, 복수 개의 칩 영역(10)과 채널층(12)에 제1 전극(142), 제2 전극(246), 제1도전층(165), 제2도전층(150), 전도성 기판(170)을 차례로 형성할 수 있다.
도 5b 및 도 7을 참조하면, 기판(1)을 분리하는 단계는 레이저를 조사하여 기판(1)을 반도체구조물(120)에서 분리할 수 있다. 이때, 메인 흡수층(P1)은 레이저를 흡수하여 분리될 수 있다.
채널층(12)에는 광흡수층(13)이 추가적으로 배치되어 있으므로 메인 흡수층(P1)을 통과한 레이저는 대부분 광흡수층(13)에 흡수될 수 있다. 따라서, 채널층(12)에 형성된 전극층(M1, 165, 150)이 레이저를 흡수하지 않아 박리 현상이 개선될 수 있다.
도 5c를 참조하면, 기판(1)이 제거된 반도체구조물(120)의 일면을 메사 식각하여 복수 개의 칩 영역(10)을 분리할 수 있다. 이때, 광흡수층(13)의 일부는 칩 영역(10)의 내측에 배치될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되지 않고 광흡수층(13)이 두께 방향으로 중첩되지 않도록 반도체 구조물(120)을 식각할 수도 있다.
도 5d를 참조하면, 이격 배치된 반도체구조물(120)의 사이를 절단하여 복수 개의 반도체 소자로 분리하고, 반도체 구조물(120)과 광흡수층(13)상에 패시베이션층(180)을 형성할 수 있다.
도 8은 도 6의 변형예이고, 도 9는 도 8의 구조에서 반도체구조물에서 기판을 제거하는 상태를 보여주는 도면이다.
도 8을 참조하면, 채널층(12)에 광흡수층(13)을 형성하는 대신 리세스(11a)와 리세스(11a)의 바닥면에서 돌출된 돌출부(11b)를 포함할 수 있다. 돌출부(11b)는 복수 개의 칩 영역(10)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 이 경우 채널층(12)의 전극층(M1)이 레이저를 흡수하여 박리되는 경우에도 돌출부(11b)에 의해 칩 영역(10)으로 전파되는 것이 방지될 수 있다. 즉, 돌출부(11b)는 박리의 전파를 방지하는 방지벽의 역할을 수행할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 리세스(11a)와 돌출부(11b)를 형성한 후, 그 위에 광흡수층을 더 형성할 수도 있다.
반도체 소자는 조명 시스템의 광원으로 사용되거나, 영상표시장치의 광원이나 조명장치의 광원으로 사용될 수 있다. 즉, 반도체 소자는 케이스에 배치되어 광을 제공하는 다양한 전자 디바이스에 적용될 수 있다. 예시적으로, 반도체 소자와 RGB 형광체를 혼합하여 사용하는 경우 연색성(CRI)이 우수한 백색광을 구현할 수 있다.
상술한 반도체 소자는 발광소자 패키지로 구성되어, 조명 시스템의 광원으로 사용될 수 있는데, 예를 들어 영상표시장치의 광원이나 조명 장치 등의 광원으로 사용될 수 있다.
영상표시장치의 백라이트 유닛으로 사용될 때 에지 타입의 백라이트 유닛으로 사용되거나 직하 타입의 백라이트 유닛으로 사용될 수 있고, 조명 장치의 광원으로 사용될 때 등기구나 벌브 타입으로 사용될 수도 있으며, 또한 이동 단말기의 광원으로 사용될 수도 있다.
발광 소자는 상술한 발광 다이오드 외에 레이저 다이오드가 있다.
레이저 다이오드는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1도전형 반도체층과 활성층 및 제2도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 그리고, p-형의 제1 도전형 반도체와 n-형의 제2 도전형 반도체를 접합시킨 뒤 전류를 흘러주었을 때 빛이 방출되는 electro-l㎛inescence(전계발광) 현상을 이용하나, 방출되는 광의 방향성과 위상에서 차이점이 있다. 즉, 레이저 다이오드는 여기 방출(stimulated emission)이라는 현상과 보강간섭 현상 등을 이용하여 하나의 특정한 파장(단색광, monochromatic beam)을 가지는 빛이 동일한 위상을 가지고 동일한 방향으로 방출될 수 있으며, 이러한 특성으로 인하여 광통신이나 의료용 장비 및 반도체 공정 장비 등에 사용될 수 있다.
수광 소자로는 빛을 검출하여 그 강도를 전기 신호로 변환하는 일종의 트랜스듀서인 광 검출기(photodetector)를 예로 들 수 있다. 이러한 광 검출기로서, 광전지(실리콘, 셀렌), 광 출력전 소자(황화 카드뮴, 셀렌화 카드뮴), 포토 다이오드(예를 들어, visible blind spectral region이나 true blind spectral region에서 피크 파장을 갖는 PD), 포토 트랜지스터, 광전자 증배관, 광전관(진공, 가스 봉입), IR(Infra-Red) 검출기 등이 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 광검출기와 같은 반도체 소자는 일반적으로 광변환 효율이 우수한 직접 천이 반도체(direct bandgap semiconductor)를 이용하여 제작될 수 있다. 또는, 광검출기는 구조가 다양하여 가장 일반적인 구조로는 p-n 접합을 이용하는 pin형 광검출기와, 쇼트키접합(Schottky junction)을 이용하는 쇼트키형 광검출기와, MSM(Metal Semiconductor Metal)형 광검출기 등이 있다.
포토 다이오드(Photodiode)는 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2도전형 반도체층을 포함할 수 있고, pn접합 또는 pin 구조로 이루어진다. 포토 다이오드는 역바이어스 혹은 제로바이어스를 가하여 동작하게 되며, 광이 포토 다이오드에 입사되면 전자와 정공이 생성되어 전류가 흐른다. 이때 전류의 크기는 포토 다이오드에 입사되는 광의 강도에 거의 비례할 수 있다.
광전지 또는 태양 전지(solar cell)는 포토 다이오드의 일종으로, 광을 전류로 변환할 수 있다. 태양 전지는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2도전형 반도체층을 포함할 수 있다.
또한, p-n 접합을 이용한 일반적인 다이오드의 정류 특성을 통하여 전자 회로의 정류기로 이용될 수도 있으며, 초고주파 회로에 적용되어 발진 회로 등에 적용될 수 있다.
또한, 상술한 반도체 소자는 반드시 반도체로만 구현되지 않으며 경우에 따라 금속 물질을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 수광 소자와 같은 반도체 소자는 Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, P, 또는 As 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있으며, p형이나 n형 도펀트에 의해 도핑된 반도체 물질이나 진성 반도체 물질을 이용하여 구현될 수도 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (10)
- 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하고,
상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층의 일부 영역까지 배치되는 복수 개의 리세스를 포함하는 반도체 구조물;
상기 복수 개의 리세스의 내부에 배치되어 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극;
상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극;
상기 반도체 구조물의 가장자리에 배치되는 광흡수층;
상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 제1 도전층;
상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 제2 도전층; 및
상기 리세스의 내부에 배치되어 상기 제1 도전층을 상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층과 절연시키는 제1 절연층을 포함하고,
상기 광흡수층은 상기 제2 전극보다 두껍고,
상기 활성층은 자외선(UV) 파장대의 광을 출사하고,
상기 광흡수층은 상기 반도체 구조물의 두께 방향으로 상기 반도체 구조물과 중첩되지 않고,
상기 제1 절연층은 상기 두께 방향과 수직한 수평방향으로 상기 광흡수층과 상기 제2 도전층 사이에 배치되고, 상기 제2 도전층은 상기 수평방향으로 상기 제1 절연층과 상기 제2 전극 사이에 배치되는 반도체 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 광흡수층과 상기 제2 전극은 ITO를 포함하는 반도체 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 광흡수층의 폭은 반도체 소자의 최외측에서 상기 제2 전극까지의 최단 거리보다 짧은 반도체 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 도전층과 전기적으로 연결되는 전도성 기판을 포함하는 반도체 소자.
- 제4항에 있어서,
상기 제1 도전층과 제2 도전층 사이에 배치되는 제2 절연층을 포함하는 반도체 소자.
- 제5항에 있어서,
상기 광흡수층은 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 제1 절연층 사이에 배치되는 반도체 소자.
- 삭제
- 기판상에 메인 흡수층, 제1 도전형 반도체층, 활성층, 및 제2 도전형 반도체층을 차례로 형성하여 반도체구조물을 형성하는 단계;
상기 반도체구조물을 복수 개의 칩 영역 및 상기 복수 개의 칩 영역 사이에 배치되는 채널층으로 구분하고, 상기 채널층상에 광흡수층을 형성하는 단계;
상기 복수 개의 칩 영역과 채널층상에 전극을 형성하는 단계;
상기 기판에 레이저를 조사하여 상기 기판을 분리하는 단계; 및
상기 채널층을 절단하여 상기 복수 개의 칩 영역을 분리하는 단계를 포함하고,
상기 분리된 칩 영역은 상기 광흡수층의 일부를 포함하고, 상기 광흡수층은 상기 반도체 구조물의 두께 방향으로 상기 반도체구조물과 중첩하지 않고,
상기 메인 흡수층과 상기 광흡수층은 상기 레이저를 흡수하고,
상기 광흡수층은 상기 메인 흡수층을 통과한 레이저를 흡수하는 반도체 소자 제조방법. - 삭제
- 삭제
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170063490A KR102388795B1 (ko) | 2017-05-23 | 2017-05-23 | 반도체 소자 및 이를 포함하는 반도체 소자 제조방법 |
| PCT/KR2018/005734 WO2018212625A1 (ko) | 2017-05-18 | 2018-05-18 | 반도체 소자 및 이를 포함하는 반도체 소자 제조방법 |
| TW111110672A TWI790949B (zh) | 2017-05-18 | 2018-05-18 | 半導體裝置 |
| TW107116933A TWI762642B (zh) | 2017-05-18 | 2018-05-18 | 半導體裝置及其製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170063490A KR102388795B1 (ko) | 2017-05-23 | 2017-05-23 | 반도체 소자 및 이를 포함하는 반도체 소자 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180128230A KR20180128230A (ko) | 2018-12-03 |
| KR102388795B1 true KR102388795B1 (ko) | 2022-04-20 |
Family
ID=64743297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170063490A KR102388795B1 (ko) | 2017-05-18 | 2017-05-23 | 반도체 소자 및 이를 포함하는 반도체 소자 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102388795B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003051610A (ja) * | 2001-08-03 | 2003-02-21 | Nichia Chem Ind Ltd | Ｌｅｄ素子 |
| KR100986318B1 (ko) | 2010-02-09 | 2010-10-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 발광소자 및 그 제조방법 |
| KR100999798B1 (ko) | 2010-02-11 | 2010-12-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 발광소자 및 그 제조방법 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101864195B1 (ko) * | 2010-11-15 | 2018-06-01 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 |
| KR101500027B1 (ko) * | 2011-07-27 | 2015-03-18 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 발광소자 |
| KR102200000B1 (ko) * | 2014-06-11 | 2021-01-11 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 및 조명시스템 |
| KR102554702B1 (ko) * | 2015-08-25 | 2023-07-13 | 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 | 발광소자 및 이를 포함하는 발광소자 패키지 |
-
2017
- 2017-05-23 KR KR1020170063490A patent/KR102388795B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003051610A (ja) * | 2001-08-03 | 2003-02-21 | Nichia Chem Ind Ltd | Ｌｅｄ素子 |
| KR100986318B1 (ko) | 2010-02-09 | 2010-10-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 발광소자 및 그 제조방법 |
| KR100999798B1 (ko) | 2010-02-11 | 2010-12-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 발광소자 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20180128230A (ko) | 2018-12-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102390828B1 (ko) | 반도체 소자 | |
| KR102554702B1 (ko) | 발광소자 및 이를 포함하는 발광소자 패키지 | |
| CN109997234B (zh) | 半导体元件和包括该半导体元件的半导体元件封装 | |
| EP3540793B1 (en) | Semiconductor element | |
| KR102568298B1 (ko) | 반도체 소자 | |
| KR102564198B1 (ko) | 반도체 소자 | |
| KR102656815B1 (ko) | 반도체 소자 | |
| KR102434368B1 (ko) | 반도체 소자 | |
| KR20200021798A (ko) | 반도체 소자 | |
| KR102564122B1 (ko) | 반도체 소자 | |
| KR102417710B1 (ko) | 반도체 소자 패키지 및 그 제조 방법 | |
| KR102437784B1 (ko) | 반도체 소자 | |
| KR102582184B1 (ko) | 반도체 소자 및 이를 포함하는 반도체 소자 패키지 | |
| KR102403821B1 (ko) | 반도체 소자 | |
| KR102648472B1 (ko) | 반도체 소자 및 이를 포함하는 반도체 소자 패키지 | |
| KR102388795B1 (ko) | 반도체 소자 및 이를 포함하는 반도체 소자 제조방법 | |
| KR102569563B1 (ko) | 반도체 소자 및 이를 갖는 발광소자 패키지 | |
| KR102510596B1 (ko) | 반도체 소자 | |
| KR20190109848A (ko) | 반도체 소자 | |
| KR102501208B1 (ko) | 반도체 소자 및 이를 포함하는 반도체 소자 제조방법 | |
| KR102385938B1 (ko) | 반도체 소자 패키지 | |
| KR102402917B1 (ko) | 반도체 소자 | |
| KR102411948B1 (ko) | 반도체 소자 | |
| KR102552889B1 (ko) | 반도체 소자, 반도체 소자 패키지, 및 반도체 소자 제조방법 | |
| KR102564211B1 (ko) | 반도체 소자 및 이의 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) |