JP2019121800A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
実施例は半導体素子に関するものである。 The embodiment relates to a semiconductor device.
GaN、AlGaNなどの化合物を含む半導体素子は、広くて調整が容易なバンドギャップエネルギーを有するなどの多くの長所を有するため、発光素子、受光素子および各種ダイオードなどに多様に使用され得る。 Semiconductor devices including compounds such as GaN and AlGaN have many advantages such as wide and easily adjustable band gap energy, and thus can be variously used for light emitting devices, light receiving devices, various diodes, and the like.
特に、半導体の3−5族または2−6族化合物半導体物質を利用した発光ダイオード(Light Emitting Diode)やレーザーダイオード(Laser Diode)のような発光素子は、薄膜成長技術および素子材料の開発により赤色、緑色、青色および紫外線などの多様な色を具現することができ、蛍光物質を利用したり色を組み合わせることによって効率の良い白色光線も具現が可能であり、蛍光灯、白熱灯などの既存の光源に比べて、低消費電力、半永久的な寿命、はやい応答速度、安全性、環境親和性の長所を有する。 In particular, light emitting devices such as light emitting diodes (Light Emitting Diodes) and laser diodes (Laser Diodes) using semiconductor Group 3-5 or Group 2-6 compound semiconductor materials are red due to development of thin film growth technology and device materials. It is possible to realize various colors such as green, blue and ultraviolet, and it is also possible to realize efficient white light by using fluorescent materials and combining colors, and existing fluorescent light, incandescent light, etc. Compared to light sources, it has the advantages of low power consumption, semipermanent lifetime, fast response speed, safety, and environmental friendliness.
それだけでなく、光検出器や太陽電池のような受光素子も半導体の3−5族または2−6族化合物半導体物質を利用して製作する場合、素子材料の開発で多様な波長領域の光を吸収して光電流を生成することによって、ガンマ線からラジオ波長領域までの多様な波長領域の光を利用することができる。また、はやい応答速度、安全性、環境親和性および素子材料の容易な調節の長所を有するため、電力制御または超高周波回路や通信用モジュールにも容易に利用することができる。 In addition, when light-receiving elements such as light detectors and solar cells are also manufactured using semiconductor Group 3-5 or Group-6 compound semiconductor materials, development of the element materials generates light of various wavelength ranges. By absorbing to generate photocurrent, light in various wavelength ranges from gamma rays to radio wavelength range can be used. In addition, since it has advantages of quick response speed, safety, environmental friendliness and easy adjustment of element materials, it can be easily used for power control or ultra high frequency circuits and communication modules.
したがって、半導体素子は光通信手段の送信モジュール、LCD(Liquid Crystal Display)表示装置のバックライトを構成する冷陰極管(CCFL:Cold Cathode Fluorescence Lamp)を代替する発光ダイオードバックライト、蛍光灯や白熱電球を代替できる白色発光ダイオード照明装置、自動車ヘッドライトおよび信号灯およびGasや火災を感知するセンサなどにまで応用が拡大している。また、半導体素子は高周波応用回路やその他の電力制御装置、通信用モジュールにまで応用が拡大する可能性がある。 Therefore, the semiconductor device is a transmitting module of an optical communication means, a light emitting diode backlight which substitutes a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) constituting a backlight of an LCD (Liquid Crystal Display) display device, a fluorescent light or an incandescent lamp Applications are expanding to white light emitting diode lighting devices, automobile headlights and traffic lights, and sensors for sensing gas and fire, etc. In addition, the application of the semiconductor device may be expanded to high frequency application circuits, other power control devices, and communication modules.
特に、紫外線波長領域の光を放出する発光素子は、硬化作用や殺菌作用をするため、硬化用、医療用、および殺菌用に使用され得る In particular, a light emitting element that emits light in the ultraviolet wavelength range can be used for curing, medical, and sterilization because it has a curing action and a sterilizing action.
最近紫外線発光素子に対する研究が活発に行われているが、これまで紫外線発光素子は垂直型に具現し難い問題があり、剥離と湿気に酸化して光出力が低下する問題が存在する。 Recently, research on ultraviolet light emitting devices has been actively conducted, but until now, ultraviolet light emitting devices have a problem that it is difficult to realize in a vertical type, and there is a problem that oxidation and oxidation to peeling and moisture decrease light output.
実施例は垂直型の形態とフリップチップの形態の半導体素子を提供する。 The embodiments provide semiconductor devices in the form of vertical and flip chip.
また、光抽出効率が優秀な半導体素子を提供する。 In addition, the present invention provides a semiconductor device having excellent light extraction efficiency.
また、電流分散効果が優秀な半導体素子を提供する。 In addition, the present invention provides a semiconductor device excellent in current distribution effect.
実施例で解決しようとする課題はこれに限定されず、下記で説明する課題の解決手段や実施形態から把握され得る目的や効果も含まれる。 The problem to be solved in the embodiment is not limited to this, and includes the purpose and effects that can be grasped from the solution means of the problem described below and the embodiment.
実施例に係る半導体素子は、第1導電型半導体層、第2導電型半導体層、および前記第1導電型半導体層と前記第2導電型半導体層との間に配置される活性層を含む半導体構造物を含み、前記半導体構造物は前記第2導電型半導体層と前記活性層を貫通して前記第1導電型半導体層の一部の領域まで配置される第1リセス;を含み、前記第1リセスは前記半導体構造物の外側面に沿って配置され得、第1導電型半導体層の第1底面、前記第1導電型半導体層の第1底面より内側に配置される活性層の第1側面、および第2導電型半導体層の第2側面を含むことができ、前記第1導電型半導体層の第1底面、前記活性層の第1側面、および前記第2導電型半導体層の第2側面は前記第1リセスから露出し得る。 A semiconductor device according to an embodiment includes a first conductive semiconductor layer, a second conductive semiconductor layer, and an active layer disposed between the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer. A semiconductor device including a structure, the semiconductor structure including a first recess disposed through the second conductive semiconductor layer and the active layer to a region of a portion of the first conductive semiconductor layer; The first recess may be disposed along the outer surface of the semiconductor structure, and the first bottom surface of the first conductive semiconductor layer, and the first active layer disposed inward of the first bottom surface of the first conductive semiconductor layer. The side surface may include a second side surface of the second conductive type semiconductor layer, and the first bottom surface of the first conductive type semiconductor layer, the first side surface of the active layer, and the second side of the second conductive type semiconductor layer. The side surface may be exposed from the first recess.
前記第1リセスは、前記第1底面と前記第1側面との間に配置される第3側面をさらに含むことができる。 The first recess may further include a third side surface disposed between the first bottom surface and the first side surface.
さらに他の実施例として、第1リセスは前記活性層の第5側面、および第2導電型半導体層の第6側面をさらに含むことができる。前記第5側面は前記第1側面と互いに向かい合って配置され得、前記第2側面は前記第6側面と向かい合って配置され得る。したがって、前記第1導電型半導体層の第1底面は前記第5側面および/または前記第6側面より内側に配置され得る。 As another embodiment, the first recess may further include the fifth side of the active layer and the sixth side of the second conductive semiconductor layer. The fifth side may be disposed to face each other with the first side, and the second side may be disposed to face the sixth side. Therefore, the first bottom surface of the first conductive semiconductor layer may be disposed more inward than the fifth side surface and / or the sixth side surface.
前記半導体構造物の上面の面積と前記第1リセスの面積比は、1:0.01〜1:0.03であり得る。 The area ratio of the top surface of the semiconductor structure to the area of the first recess may be 1: 0.01 to 1: 0.03.
前記第1リセスは、前記半導体構造物の外側面から最大離隔距離が3μm〜5μmであり得る。 The first recess may have a maximum separation distance of 3 μm to 5 μm from an outer surface of the semiconductor structure.
前記半導体構造物は前記第1リセスによって分離される第1領域および第2領域を含み、前記第1領域は前記半導体構造物の外側面と前記第1リセスから露出する第1導電型半導体層の第1底面との間に配置される領域であり、前記第2領域は前記第1リセスの内側に配置される領域であり得る。ここで、前記第1領域は、前記第1リセスから露出する第1導電型半導体層の第1底面の領域と前記半導体構造物の外側面との間の領域であり得、前記活性層の第1側面と前記半導体構造物の外側面との間の領域であり得、または前記第2導電型半導体層の第2側面と前記半導体構造物の外側面との間の領域であり得る。 The semiconductor structure includes a first region and a second region separated by the first recess, wherein the first region is an outer surface of the semiconductor structure and a first conductivity type semiconductor layer exposed from the first recess. The second region may be a region disposed between the first bottom and the second recess may be a region disposed inside the first recess. Here, the first region may be a region between a region of a first bottom surface of the first conductive semiconductor layer exposed from the first recess and an outer surface of the semiconductor structure, and the first region may be a region of the active layer It may be an area between one side surface and an outer surface of the semiconductor structure, or an area between a second side surface of the second conductive semiconductor layer and an outer surface of the semiconductor structure.
一実施例によると、前記半導体素子は前記第2領域に配置され、前記第2導電型半導体層、活性層を貫通して第1導電型半導体層の一部の領域を露出する第2リセス;を含むことができる。 According to one embodiment, the semiconductor device is disposed in the second region, and the second recess is configured to expose the partial region of the first conductive semiconductor layer through the second conductive semiconductor layer and the active layer; Can be included.
前記半導体素子が前記第2リセスを含む場合、前記第2リセスは互いに離隔された複数個で備えられ得る。ただし、これに限定されず、前記第2リセスは一つのリセスで構成され得る。 When the semiconductor device includes the second recess, the second recess may be provided in a plurality separated from each other. However, the present invention is not limited thereto, and the second recess may be formed of one recess.
前記第1リセスの面積と前記第2リセスの面積比は1:6〜1:10であり得る。 The area ratio of the area of the first recess to the area of the second recess may be 1: 6 to 1:10.
前記半導体素子は前記第2リセス内部に配置され、前記第1導電型半導体層と電気的に連結される第1電極;前記第2導電型半導体層と電気的に連結される複数個の第2電極;および前記第1リセス内に配置される絶縁層;を含むことができる。 The semiconductor device is disposed in the second recess, and a first electrode electrically connected to the first conductive semiconductor layer; and a plurality of second electrodes electrically connected to the second conductive semiconductor layer And an insulating layer disposed within the first recess.
前記絶縁層は複数の層で構成され得、第1絶縁層、第2絶縁層を含むことができる。前記第1リセスに露出される第1導電型半導体層の第1底面には、前記第1絶縁層および/または前記第2絶縁層が配置され得る。 The insulating layer may be composed of a plurality of layers, and may include a first insulating layer and a second insulating layer. The first insulating layer and / or the second insulating layer may be disposed on a first bottom surface of the first conductive semiconductor layer exposed to the first recess.
また、第2リセスを含む実施例の場合、前記第2リセス内には前記第1絶縁層および/または前記第2絶縁層、および前記第1電極が配置され得る。 In the case of the embodiment including the second recess, the first insulating layer and / or the second insulating layer and the first electrode may be disposed in the second recess.
前記第1電極は前記第2領域と第2方向に重なり、前記第2電極は前記第2領域と第2方向に重なり、前記第2方向は前記半導体構造物の厚さ方向であり得る。 The first electrode may overlap with the second region in a second direction, the second electrode may overlap with the second region in a second direction, and the second direction may be a thickness direction of the semiconductor structure.
前記第1リセスと前記第2リセスは第2方向に最小長さが同一であり、前記第1方向に重なり、前記第2方向は前記半導体構造物の厚さ方向であり得る。 The first recess and the second recess may have the same minimum length in a second direction, may overlap in the first direction, and the second direction may be a thickness direction of the semiconductor structure.
前記第1リセスの傾斜角度は前記第2リセスの傾斜角度と同一であり得るが、これに限定されない。 The tilt angle of the first recess may be the same as the tilt angle of the second recess, but is not limited thereto.
実施例に係る半導体素子の製造方法は、半導体構造物を成長させる段階;および前記半導体構造物に第1リセスと第2リセスを配置する段階;を含み、前記半導体構造物は、第1導電型半導体層;第2導電型半導体層;および前記第1導電型半導体層と前記第2導電型半導体層との間に配置される活性層を含み、前記第1リセスは、前記第2導電型半導体層と前記活性層を貫通して前記第1導電型半導体層の一部の領域まで配置され、前記半導体構造物の外側面に沿って配置され、前記第2リセスは前記第2導電型半導体層と前記活性層を貫通して前記第1導電型半導体層の一部の領域まで配置され、前記第1リセスは前記第2リセスより前記半導体構造物の外側面に隣接するように配置される。 A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment includes: growing a semiconductor structure; and disposing a first recess and a second recess in the semiconductor structure, wherein the semiconductor structure has a first conductivity type. A semiconductor layer; a second conductivity type semiconductor layer; and an active layer disposed between the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer, and the first recess includes the second conductivity type semiconductor Layer and the active layer are disposed up to a partial region of the first conductive semiconductor layer and disposed along the outer surface of the semiconductor structure, and the second recess is the second conductive semiconductor layer And a portion of the first conductive type semiconductor layer through the active layer, and the first recess is disposed closer to the outer surface of the semiconductor structure than the second recess.
前記外側面は半導体構造物の最外側面であり得る。半導体構造物は上面と底面をさらに含むことができ、前記外側面は上面と底面との間に配置され得る。また、第1リセスおよび/または第2リセスによって複数の内側面をさらに含むことができ、前記複数の内側面は互いに離隔して備えられ得る。また、前記半導体構造物の底面を基準として、前記内側面の高さは前記外側面の高さより低くてもよい。 The outer side may be the outermost side of the semiconductor structure. The semiconductor structure may further include a top surface and a bottom surface, and the outer surface may be disposed between the top surface and the bottom surface. Also, the plurality of inner surfaces may be further included by the first recess and / or the second recess, and the plurality of inner surfaces may be provided apart from each other. Further, the height of the inner side surface may be lower than the height of the outer side surface with reference to the bottom surface of the semiconductor structure.
前記半導体構造物上に第1絶縁層、第1電極および第2電極を配置する段階;および第2導電層を前記第1絶縁層上に配置する段階;をさらに含み、前記第1絶縁層は前記第1リセスに配置され得る。 Further comprising disposing a first insulating layer, a first electrode and a second electrode on the semiconductor structure; and disposing a second conductive layer on the first insulating layer, the first insulating layer comprising: The first recess may be disposed.
前記第2導電層は前記第2電極と電気的に連結され得る。 The second conductive layer may be electrically connected to the second electrode.
前記第2導電層上に第2絶縁層を配置する段階;および前記第2絶縁層上に接合層および基板を配置する段階をさらに含むことができる。 The method may further include disposing a second insulating layer on the second conductive layer; and disposing a bonding layer and a substrate on the second insulating layer.
また、実施例に係る半導体素子は、互いに異なる方向に延びる複数個の側面を含む基板;前記基板上に配置され、第1導電型半導体層、第2導電型半導体層、および前記第1導電型半導体層と前記第2導電型半導体層との間に配置される活性層を含む半導体構造物;前記基板上に配置されて前記半導体構造物と離隔配置される電極パッド;および前記半導体構造物および前記電極パッドと前記基板との間に配置される第2導電層;を含み、前記電極パッドは前記複数個の側面が接するパッド領域に配置され、前記側面に隣接した外側面および前記半導体構造物に隣接した内側面を含み、前記半導体構造物は前記第2導電型半導体層と前記活性層を貫通して前記第1導電型半導体層の一部の領域まで配置される第1リセス、前記基板の側面に沿って延びる第1エッジ面、および前記電極パッドの内側面に沿って延びる第2エッジ面を含み、前記第1リセスは前記第1エッジ面および前記第2エッジ面に沿って延び、前記第2導電層は前記第1リセスの内側に配置される第1導電領域、および前記第1導電領域から前記電極パッドに延びる第2導電領域を含む。 The semiconductor device according to the embodiment includes a substrate including a plurality of side surfaces extending in different directions from each other; a first conductive type semiconductor layer, a second conductive type semiconductor layer, and the first conductive type disposed on the substrate. A semiconductor structure including an active layer disposed between the semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer; an electrode pad disposed on the substrate and spaced apart from the semiconductor structure; and the semiconductor structure and A second conductive layer disposed between the electrode pad and the substrate, wherein the electrode pad is disposed in a pad region in contact with the plurality of side surfaces, the outer surface adjacent to the side surfaces, and the semiconductor structure A semiconductor device including an inner side surface adjacent to the first conductive type semiconductor layer, the semiconductor structure being disposed through the second conductive type semiconductor layer and the active layer to a partial region of the first conductive type semiconductor layer; Along the side of And a second edge surface extending along the inner surface of the electrode pad, the first recess extending along the first edge surface and the second edge surface, and the second conductive surface The layer includes a first conductive region disposed inside the first recess, and a second conductive region extending from the first conductive region to the electrode pad.
実施例によると、半導体素子の発光領域を、外部の水分やその他の汚染物質を遮断することによって信頼性が改善された半導体素子を製作することができる。 According to the embodiment, it is possible to manufacture a semiconductor device whose reliability is improved by shielding the light emitting region of the semiconductor device from external moisture and other contaminants.
また、光出力および動作電圧特性が優秀な半導体素子を製作することができる。 In addition, a semiconductor device having excellent light output and operating voltage characteristics can be manufactured.
実施例によると、半導体素子を垂直型の形態で具現することができるが、これに限定せず、フリップチップの形態で具現することもできる。 According to an embodiment, the semiconductor device may be embodied in a vertical form, but is not limited thereto and may be embodied in a flip chip form.
本発明の多様かつ有益な長所と効果は、前述した内容に限定されず、本発明の具体的な実施形態を説明する過程でより容易に理解されるはずである。 The various and beneficial advantages and effects of the present invention are not limited to the contents described above, and should be more easily understood in the process of describing the specific embodiments of the present invention.
本発明は多様な変更を加えることができ、多様な実施例を有することができるところ、特定の実施例を図面に例示して説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術的範囲に含まれるすべての変更、均等物乃至代替物を含むものと理解されるべきである。 While the invention is susceptible to various modifications, and can have various embodiments, particular embodiments are illustrated and described in the drawings. However, this is not intended to limit the invention to the particular embodiments, but is to be understood as including all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. It is.
第2、第1等のように序数を含む用語は多様な構成要素の説明に使用され得るが、前記構成要素は前記用語によって限定されはしない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使われる。例えば、本発明の技術的範囲を逸脱することなく第2構成要素は第1構成要素と命名され得、同様に第1構成要素も第2構成要素と命名され得る。および/またはという用語は複数の関連した記載された項目の組み合わせまたは複数の関連した記載された項目のうちいずれかの項目を含む。 Terms including ordinal numbers such as second and first may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The term is used only to distinguish one component from another. For example, the second component may be named as a first component without departing from the technical scope of the present invention, and similarly, the first component may also be named as a second component. The term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the associated listed items or any of the associated listed items.
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」あるとか「接続されて」あると言及された時には、その他の構成要素に直接的に連結されているかまたは接続されていることもあるが、中間に他の構成要素が存在することもできると理解されるべきである。反面、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」あるとか「直接接続されて」あると言及された時には、中間に他の構成要素が存在しないと理解されるべきである。 When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to the other component, It should be understood that there may be other components in between. On the contrary, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.
本出願で用いられた用語は単に特定の実施例を説明するために用いられたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明白に異なることを意味しない限り、複数の表現を含む。本出願で、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加の可能性をあらかじめ排除しないものと理解されるべきである。 The terms used in the present application are merely used to describe particular embodiments, and are not intended to limit the present invention. Reference to a singular expression includes a plurality of expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, the terms "comprise" or "have" are intended to specify that the features, numbers, steps, acts, components, parts or combinations thereof described herein are present. It should be understood that the possibility of the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof is not excluded in advance. is there.
異なって定義されない限り、技術的であるか科学的な用語を含めて、ここで用いられるすべての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有している。一般的に用いられる辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本出願で明白に定義しない限り、理想的であるか過度に形式的な意味と解釈されない。 Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical and scientific terms, are commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. It has the same meaning. Terms as defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having meanings consistent with those in the context of the relevant art, and are ideal unless explicitly defined in the present application It is not interpreted as overly formal.
以下、添付された図面を参照して実施例を詳細に説明するものの、図面符号にかかわらず、同一であるか対応する構成要素は同じ参照番号を付与し、これに対する重複する説明は省略する。 Hereinafter, although the embodiment will be described in detail with reference to the attached drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and the overlapping description will be omitted.
本発明の実施例に係る半導体構造物は、紫外線波長帯の光を出力することができる。例示的に、半導体構造物は近紫外線波長帯の光UV−Aを出力することもでき、遠紫外線波長帯の光UV−Bを出力することもでき、深紫外線波長帯の光UV−Cを出力することもできる。波長範囲は半導体構造物120のAlの組成比によって決定され得る。また、半導体構造物は光の強度が互いに異なる多様な波長の光を出力することができ、発光する光の波長のうち他の波長の強度に比べて相対的に最も強い強度を有する光のピーク波長が近紫外線、遠紫外線、または深紫外線であり得る。
The semiconductor structure according to the embodiment of the present invention can output light in the ultraviolet wavelength band. For example, the semiconductor structure can also output light UV-A in the near ultraviolet wavelength band, can output light UV-B in the far ultraviolet wavelength band, and can emit light UV-C in the deep ultraviolet wavelength band It can also be output. The wavelength range may be determined by the composition ratio of Al of the
例示的に、近紫外線波長帯の光UV−Aは320nm〜420nm範囲の波長を有することができ、遠紫外線波長帯の光UV−Bは280nm〜320nm範囲の波長を有することができ、深紫外線波長帯の光UV−Cは100nm〜280nm範囲の波長を有することができる。 Exemplarily, light UV-A in the near UV wavelength band can have a wavelength in the range of 320 nm to 420 nm, light UV-B in the far UV wavelength band can have a wavelength in the range 280 nm to 320 nm, and deep UV The light UV-C in the wavelength band can have a wavelength in the range of 100 nm to 280 nm.
図1は第1実施例に係る半導体素子の概念図であり、図2は図1でA部分の拡大図であり、図3は図1でB部分の拡大図であり、図4は第2実施例に係る半導体素子の概念図である。 1 is a conceptual view of a semiconductor device according to a first embodiment, FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG. 1, FIG. 3 is an enlarged view of a portion B in FIG. It is a conceptual diagram of the semiconductor device concerning an example.
図1を参照すると、第1実施例に係る半導体素子は、第1導電型半導体層124、第2導電型半導体層127、活性層126を含む半導体構造物120と、第1導電型半導体層124と電気的に連結される第1電極142と、第2導電型半導体層127と電気的に連結される第2電極146を含むことができる。
Referring to FIG. 1, the semiconductor device according to the first embodiment includes a
第1導電型半導体層124、活性層126、および第2導電型半導体層127は第2方向(Y方向)に配置され得る。以下では、各層の厚さ方向である第2方向(Y方向)を垂直方向と定義し、第2方向(Y方向)と垂直な第1方向(X方向)を水平方向と定義する。そして、第3方向(Z方向)は第1方向と第2方向のすべてに垂直な方向である。
The first
第1導電型半導体層124はIII−V族、II−VI族などの化合物半導体で具現され得、第1ドーパントがドーピングされ得る。第1導電型半導体層124は、Inx1Aly1Ga1−x1−y1N(0≦x1≦1、0≦y1≦1、0≦x1+y1≦1)の組成式を有する半導体材料、例えばGaN、AlGaN、InGaN、InAlGaNなどから選択され得る。そして、第1ドーパントはSi、Ge、Sn、Se、Teのようなn型ドーパントであり得る。第1ドーパントがn型ドーパントである場合、第1ドーパントがドーピングされた第1導電型半導体層124はn型半導体層であり得る。
The first
活性層126は第1導電型半導体層124と第2導電型半導体層127との間に配置され得る。活性層126は第1導電型半導体層124を通じて注入される電子(または正孔)と第2導電型半導体層127を通じて注入される正孔(または電子)が再結合する層であり得る。活性層126は電子と正孔が再結合するにしたがって、電子が低いエネルギー準位に遷移し、活性層126が含む後述される井戸層のバンドギャップエネルギーに対応する波長を有する光を生成することができる。前記半導体素子が放出する光の波長のうち相対的に最も大きな強度を有する光の波長は紫外線であり得、前記紫外線は前述した近紫外線、遠紫外線、深紫外線であり得る。
The
活性層126は単一井戸構造、多重井戸構造、単一量子井戸構造、多重量子井戸(Multi Quantum Well;MQW)構造、量子ドット構造または量子細線構造のうちいずれか一つの構造を有することができ、活性層126の構造はこれに限定されない。
The
第2導電型半導体層127は活性層126上に形成され、III−V族、II−VI族などの化合物半導体で具現され得、第2導電型半導体層127に第2ドーパントがドーピングされ得る。第2導電型半導体層127は、Inx5Aly2Ga1−x5−y2N(0≦x5≦1、0≦y2≦1、0≦x5+y2≦1)の組成式を有する半導体物質またはAlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInPのうち選択された物質で形成され得る。第2ドーパントがMg、Zn、Ca、Sr、Baなどのようなp型ドーパントである場合、第2ドーパントがドーピングされた第2導電型半導体層127はp型半導体層であり得る。
The second
さらに、活性層126と第2導電型半導体層127との間には電子遮断層(図示されず)が配置され得る。電子遮断層(図示されず)は、第1導電型半導体層124から活性層126に供給される電子が活性層126で再結合して発光せず、第2導電型半導体層127に抜け出る流れを遮断し、活性層126内で電子と正孔が再結合する確率を高めることができる。電子遮断層(図示されず)のエネルギーバンドギャップは、活性層126および/または第2導電型半導体層127のエネルギーバンドギャップよりも大きくてもよい。
In addition, an electron blocking layer (not shown) may be disposed between the
電子遮断層(図示されず)は、Inx1Aly1Ga1−x1−y1N(0≦x1≦1、0≦y1≦1、0≦x1+y1≦1)の組成式を有する半導体材料、例えばAlGaN、InGaN、InAlGaNなどから選択されるがこれに限定されない。電子遮断層(図示されず)は、アルミニウム組成が高い第1層(図示されず)とアルミニウム組成が低い第2層(図示されず)とが交互に配置され得る。 Electron blocking layer (not shown), In x1 Al y1 Ga 1- x1-y1 N semiconductor material having a (0 ≦ x1 ≦ 1,0 ≦ y1 ≦ 1,0 ≦ x1 + y1 ≦ 1) of the formula, for example, AlGaN InGaN, InAlGaN, etc., but is not limited thereto. In the electron blocking layer (not shown), a first layer (not shown) having a high aluminum composition and a second layer (not shown) having a low aluminum composition may be alternately arranged.
そして、第1導電型半導体層124、活性層126、および第2導電型半導体層127はいずれもアルミニウムを含むことができる。したがって、第1導電型半導体層124、活性層126、および第2導電型半導体層127はAlGaNであり得る。しかし、必ずしもこれに限定されるものではない。
The first
例えば、電子遮断層(図示されず)はアルミニウム組成が50%〜90%であり得る。電子遮断層(図示されず)のアルミニウム組成が50%未満である場合、電子を遮断するためのエネルギー障壁の高さが不十分であり得、活性層126から放出する光を電子遮断層(図示されず)で吸収することができ、アルミニウム組成が90%を超過する場合、半導体素子の電気的特性が悪化され得る。
For example, the electron blocking layer (not shown) may have an aluminum composition of 50% to 90%. If the aluminum composition of the electron blocking layer (not shown) is less than 50%, the height of the energy barrier for blocking the electrons may be insufficient and the light emitted from the
まず、半導体構造物120は第1リセス128を含むことができ、第1リセス128は第2導電型半導体層127、活性層126を貫通して第1導電型半導体層124の一部の領域まで配置され得る。つまり、半導体構造物120は第1リセス128を含むことができ、第1リセス128は第2導電型半導体層127、活性層126、第1導電型半導体層124の第1部分を貫通する。
First, the
したがって、第1リセス128は第1導電型半導体層124の第1底面f1および第1導電型半導体層124の第1底面f1より内側に配置される活性層126の第1側面f2、および第2導電型半導体層127の第2側面f3を含むことができる。
Therefore, the
また、第1リセス128は第2側面f3と第1底面f1との間に露出した第1導電型半導体層124の第3側面f4を含むことができる。ただし、第1リセス128は第2導電型半導体層127と活性層126のみを除去する工程マージンが可能である場合、第2導電型半導体層127の第1側面f2、活性層126の第2側面f3、および第1導電型半導体層124の底面f1を含むことができる。すなわち、第1導電型半導体層124の底面f1は活性層126の上面と同一面であり得る。
Also, the
しかし、第1リセス128で前記工程マージンを考慮する場合、第1リセス128は露出した第1導電型半導体層124の底面f1だけでなく、第1導電型半導体層124の第3側面f4をさらに含むことができる。ここで、第3側面f4は露出した第1導電型半導体層124の外側面であって、第1底面f1より半導体構造物120の内側に配置され得、第1底面f1と第1側面f2との間に配置され得る。図面においては前記工程マージンを考慮して説明するか、本発明は前述した通り、工程マージンが可能な場合も含む。
However, when considering the process margin in the
そして、第1底面f1は第1リセス128で最上部に配置された面であり得る。このような第1底面f1は半導体構造物120の外側面から内側に位置し、活性層126の上面から垂直方向(y軸方向)に延長連結された最上面と同一であり得る。
The first bottom surface f1 may be the top surface of the
第3側面f4は、第1底面f1から半導体構造物120の内側に延び、第1導電型半導体層124の露出した面であり得る。したがって、第3側面f4は第1底面f1対比半導体構造物120の内側に配置され得る。
The third side surface f4 may extend from the first bottom surface f1 to the inside of the
第1側面f2は、第1底面f1および第3側面f4から半導体構造物120の内側に延び、活性層126の露出した面であり得る。したがって、第1側面f1は第1底面f1および第3側面f4対比半導体構造物120の内側に配置され得る。
The first side face f2 may extend from the first bottom face f1 and the third side face f4 to the inside of the
第2側面f3は、第1底面f1、第3側面f4、および第1側面f1から半導体構造物120の内側に延びた第2導電型半導体層127の露出した面であり得る。したがって、第2側面f3は第1底面f1、第3側面f4、および第1側面f1対比半導体構造物120の内側に配置され得る。特に、半導体素子10は活性層126の第1側面f2が半導体構造物120で外側面と離隔して外部の湿気、汚染物質から酸化することを容易に防止することができる。
The second side surface f3 may be an exposed surface of the first bottom surface f1, the third side surface f4, and the second conductive
そして、第1側面f2、第2側面f3、第3側面f4は半導体構造物120の外側面から離隔配置され得る。
The first side f2, the second side f3, and the third side f4 may be spaced apart from the outer side of the
また、第1実施例において半導体構造物120は、第1底面f1と半導体構造物の外側面との間に配置された第4側面f5、第5側面f6、第6側面f7をさらに含むことができる。第4側面f5は第3側面f4と互いに向かい合って配置され得る。前述した実施例の場合、前記第1リセス128は、第1底面f1、第1側面f2、第2側面f3、第3側面f4、第4側面f5、第5側面f6、第6側面f7を含むことができ、第1底面f1は第3側面f4と第5側面f6との間、および/または第1側面f2と第6側面f6との間、および/または第2側面f3と第6側面f7との間に配置され得る。
In the first embodiment, the
具体的には、第4側面f5は第1底面f1の外側に配置される第1導電型半導体層124の側面であり、第5側面f6は第4側面f5の外側に配置される活性層126の側面であり、第6側面f6は第5側面f6の外側に配置される第2導電型半導体層127の側面である。
Specifically, the fourth side face f5 is a side face of the first conductive
また、第4側面f5、第5側面f6および第6側面f7は、半導体構造物120の外側面に対して内側に配置され得る。すなわち、第4側面f5、第5側面f6および第6側面f7は、第1底面f1(または第1リセス128)と半導体構造物120の最外側面との間に配置され得る。また、第4側面f5、第5側面f6および第6側面f7は、第1側面〜第3側面f1〜f2と第1底面f1を基準として対称に配置され得るが、第4側面f5は製造方法などにより対称構造を有さなくてもよい。
Also, the fourth side face f5, the fifth side face f6 and the sixth side face f7 may be disposed inside with respect to the outer side face of the
図4を参照すると、第2実施例に係る半導体素子は前述した通り、第1導電型半導体層124、第2導電型半導体層127、活性層126を含む半導体構造物120と、第1導電型半導体層124と電気的に連結される第1電極142と、第2導電型半導体層127と電気的に連結される第2電極146を含むことができる。
Referring to FIG. 4, as described above, the semiconductor device according to the second embodiment includes the
また、半導体構造物120は第1リセス128を含むことができる。第1リセス128は半導体構造物120の外側面に沿って配置され得る。そして、前述したように第1リセス128は露出した第1導電型半導体層の第1底面f1、活性層126の第1側面f2、第2導電型半導体層の第2側面f3を含むことができる。同様に、半導体構造物120で第1側面f2は第1底面f1の内側に配置され、第2側面f3は第1側面f2の内側に配置され得る。
In addition, the
ただし、図1とは異なり、第2実施例に係る半導体素子で第1底面f1が半導体構造物120の外側面と接するように延長配置されて、前述した第4側面は存在しないこともあり得る。これに伴い、第1リセス128の外側に活性層126と第2導電型半導体層127が存在しないこともあり得る。
However, unlike in FIG. 1, the first bottom surface f1 may be extended to be in contact with the outer surface of the
また、第1リセス128の第1底面f1が半導体構造物120の外側面と接するように配置され得る。ただし、この場合、第1実施例と同様に第1リセス128により露出した活性層126の第1側面f2は、半導体構造物120の外側面と離隔して外部の湿気および/またはその他の汚染物質の浸透によって活性層126の酸化を防止することができる。
In addition, the first bottom surface f1 of the
また、半導体素子は第1リセス128により半導体構造物120の下部構造(後述する第1絶縁層131、第2導電層150、第1導電層165、第2絶縁層132、接合層160および基板170)がカップ構造であり得るが、これに限定されるものではない。
In addition, the semiconductor device has a lower structure of the
また、第2導電型半導体層127は第2−1〜第2−3導電型半導体層127a、127b、127cを含むことができる。第2−1導電型半導体層127aは第2−2導電型半導体層127bおよび第2−3導電型半導体層127cよりアルミニウム組成が小さくてもよい。これは前述した第1実施例に係る半導体素子にも同様に適用され得る。
In addition, the second
また、後述するように半導体素子で半導体構造物120が第2リセス129をさらに含むことができ、第2リセス129は第2導電型半導体層127と活性層126を貫通して第1導電型半導体層124の一部の領域まで配置されてもよい。つまり、半導体構造物120は第1リセス128を含むことができ、第1リセス128は第2導電型半導体層127、活性層126、第1導電型半導体層124の第2部分を貫通する。
Also, as described later, the
そして、第1リセス128の傾斜角度は90度よりも大きく、145度よりも小さくてもよい。傾斜角度は第1絶縁層131が水平面(XZ平面)となす角度であり得る。角度が90度より小さいか145度よりも大きい場合には、側面に向かって移動する光が第1絶縁層131により上側に反射する効率が低下され得る。
The inclination angle of the
再び図1〜図3を参照すると、実施例として、半導体素子が基板を含み、半導体構造物が基板上に配置される場合、第1電極142は前記半導体構造物上に配置され得、第2電極146は半導体構造物120と基板との間に配置され得る。また、このような構造は垂直型または後述する図5bのフリップ型構造にも適用され得る。
Referring again to FIGS. 1 to 3, as an example, when the semiconductor device includes a substrate and the semiconductor structure is disposed on the substrate, the
それだけでなく、これに限定されず、半導体素子に注入する電流の注入特性を円滑にするために、半導体構造物120は第2導電型半導体層127、活性層126を貫通して第1導電型半導体層124の一部の領域まで配置される第2リセス129をさらに含むことができる。具体的には、第1リセス128は第2リセス129より半導体構造物120の外側に配置され得るため、半導体構造物120で第2リセス129の内部に配置された第1電極142を通じて注入された電流が内側領域(後述する第2領域S2)にスプレッディングされて半導体素子の光抽出効率が向上され得る。
In addition, without being limited thereto, the
半導体構造物120が第2リセス129をさらに含む場合、第1電極142は第2リセス129内で露出する第1導電型半導体層124と電気的に連結され得る。ただし、実施例に係る半導体構造物120は第1リセス128のみを含むか、第1リセス128と第2リセス129の両方を含むこともできる。
If the
そして、第1リセス128が半導体構造物120の外側面に沿って配置され得、第1導電型半導体層124の一部の領域まで貫通するため、半導体構造物120は第2導電型半導体層127および活性層126が第1リセス128により分離され得る。すなわち、第1リセス128は平面(XZ平面)上で閉ループ(closed−loop)を形成し得る。ただし、後述するように第1リセス128は半導体構造物120の縁に沿って複数個配置され得るため、半導体構造物120は第1リセス128からなる閉ループによって、または半導体構造物120の縁に沿って第1リセス128を延長連結した仮想線によって第1領域S1と第2領域S2に区画され得る。例えば、このような閉ループの内側に第2領域S2が位置し、閉ループの外側には第1領域S1が位置することができる(以下では閉ループを基準として説明したが、半導体構造物120の縁に沿って第1リセス128を延長して連結した仮想線が閉ループをなす場合にも第1領域および第2領域についての内容が同様に適用され得る)。
Then, the
具体的には、第1リセス128により半導体構造物120は第1領域S1と第2領域S2とに分離され得る。そして、第1領域S1は半導体構造物120で第1リセス128の第1底面f1から半導体構造物120の外側領域であり得、第2領域S2は第1リセス128の内側領域であり得る。そして、第1領域S1は電子、正孔結合が起きない非発光領域であり、第2領域S2は第1リセス128の内側に配置される領域であるので、発光領域であり得る。この時、第1領域S1は第1底面f1で第1底面f1から外側に延びて接する半導体構造物120の外側面までの領域であり得、以下、これを基準にして説明する。ただし、図示した通り、第1領域S1はこれに限定されず、第1底面f1から半導体構造物120の最外側面までの領域でもよい。また、半導体構造物120の側面、上面を包み込むパッシベーション層180は、発光素子の動作による発熱、外部の高温、高湿、半導体構造物120との熱膨張係数差などによって半導体構造物120と剥離が発生したり、パッシベーション層180にクラックなどが発生し得、このような剥離、クラックなどが発生する場合、外部から半導体構造物120に浸透する外部の水分や汚染物質などによって半導体構造物120が酸化し得る。例えば、紫外線光を生成する場合、活性層126のエネルギーバンドギャップの増加のために、Al濃度が増加し得る。したがって、活性層126はAlによる酸化に脆弱であり得る。これに対して、実施例に係る第1リセス128は第1領域S1の活性層126と第2領域S2の活性層126との間の直接的な連結を遮断することができる。これにより、図1のように半導体構造物120の側壁に活性層126が存在し、剥離によって外部に露出する場合、活性層126が酸化され得る。ただし、第1リセス128による分離によって、半導体構造物120内で第1領域S1の活性層126と第2領域S2の活性層126との間の距離が増加し得る。これにより、第1実施例に係る半導体素子10は第1領域S1の活性層126が酸化しても第2領域S2の活性層126を前記酸化から保護することができる。
Specifically, the
また、第1リセス128に第1絶縁層131が配置され、第1絶縁層131は半導体構造物120の側壁に接する活性層126の酸化によって第2領域S2の活性層126が連続的に酸化することを遮断することができる。
In addition, the first insulating
そして、半導体構造物120は図7aに示されたように、紫外線光を生成する場合、高いバンドギャップエネルギーを有するため半導体構造物120の電流分散特性が低下し得、有効発光領域が少なくなり得る。例えば、半導体構造物120がGaN基盤の化合物半導体で構成される場合、紫外線光を放出するためには、半導体構造物はAlが多量含まれたAlxGa(1−x)N(0≦x≦1)で構成され得る。ここで、Al含有量を意味するx値が大きくなるにつれて半導体構造物120の抵抗も大きくなり得、したがって半導体構造物120の電流分散および電流注入特性が低下され得る。例えば、電流スプレッディングは第2領域S2内で行われ得る。これにより、半導体素子10は第1リセス128を有しても光出力を維持することができる。それだけでなく、第1リセス128は活性層126で水分などによって酸化が行われる領域を第1リセス128の外側領域(例えば、第1領域S1)に制限して、有効発光領域に位置した活性層(例えば、第2領域S2の活性層)を酸化から保護して光出力を維持することができる。
And, as shown in FIG. 7a, when the
そして、半導体構造物120の上面と第1リセス128の下面との面積比は1:0.01〜1:0.03であり得る。
The area ratio of the upper surface of the
半導体構造物120の上面と第1リセス128の下面との面積比が1:0.01より小さい場合、汚染物質から活性層126の酸化を防止し難い限界が存在する。そして、半導体構造物120の上面と第1リセス128の下面との面積比が1:0.03よりも大きい場合、光効率が低下する限界が存在する。
When the area ratio between the upper surface of the
また、第1リセス128は半導体構造物120の外側面(W4、図3参照)と最大離隔距離が3μm〜5μmであり得る。これは半導体素子や半導体構造物の大きさにより変形され得る。
Also, the
また、第1リセス128の上面は水平方向の最小幅(W5、図3参照)が2μm〜8μmであり得る。また、半導体素子が第2リセス129を含む場合、以下で説明する第2リセス129の上面は最小幅W2が前記第2導電型半導体層127の底面に配置された第2リセス129の幅であり得る。幅は水平方向(x方向)の長さであり得る。
In addition, the top surface of the
また、第2リセス129は第2領域S2に配置され得、換言すれば、第2リセス129は垂直方向(y方向)に第2領域S2と重なり得る。これに伴い、第2リセス129は第1リセス128より半導体構造物120の内側に配置され得る。
Also, the
そして、第1電極142は第2リセス129内に配置されて第1導電型半導体層124と電気的に連結され得る。
The
そして、第1電極142は比較的円滑な電流注入特性を確保するために、活性層126の低濃度層上に配置され得る。すなわち、第2リセス129は活性層126の低濃度層124bの領域まで形成されることが好ましい。活性層126の高濃度層124aはAlの濃度が高いため電流拡散特性が相対的に低いからである。
The
また、第1電極142は第2領域S2と垂直方向(y方向)に重なり得る。そして、第2領域S2で第1電極142を通じて電流が注入され得、半導体構造物120は光を生成することができる。
Also, the
そして、第2電極146は第2導電型半導体層127の下部に配置され、第2導電型半導体層127と電気的に連結され得る。
The
第1電極142と第2電極146はオーミック電極であり得る。第1電極142と第2電極146は、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、またはNi/IrOx/Au/ITO、Ag、Ni、Cr、Ti、Al、Rh、Pd、Ir、Sn、In、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hfのうち少なくとも一つを含んで形成され得るが、このような材料に限定されない。例示的に、第1電極142は複数の金属層(例:Cr/Al/Ni)を有し、第2電極銀ITOであり得る。
The
第1絶縁層131は半導体構造物120の下部に配置され、第1電極142を活性層126および第2導電型半導体層127と電気的に絶縁させることができる。また、第1絶縁層131は第2電極146および第2導電層150を第1導電層165と電気的に絶縁させることができる。また、第1絶縁層131は前記半導体素子10の工程中に前記活性層126の側面が酸化することを防止することができる。
The first insulating
また、第1絶縁層131は第1電極142および第2電極146が配置された位置を除いて半導体構造物120の下部に形成され得る。すなわち、第1絶縁層131は第1リセス128内に配置され得る。これにより、第1絶縁層131は第1領域S1の活性層126と第2領域S2の活性層126が第1導電型半導体層124を通じて互いに連結される距離が長くなるようにすることができる。
In addition, the first insulating
第1絶縁層131は、SiO2、SixOy、Si3N4、SixNy、SiOxNy、Al2O3、TiO2、AlNなどからなる群から少なくとも一つが選択されて形成され得るが、これに限定されない。第1絶縁層131は単層または多層で形成され得る。例示的に、第1絶縁層131はSi酸化物やTi化合物を含む多層構造のDBR(distributed Bragg reflector)でもよい。しかし、必ずしもこれに限定されず、第1絶縁層131は多様な反射構造を含むことができる。
The first insulating
また、第1絶縁層131が反射機能を遂行する場合、活性層126から側面に向かって放出される光を上向き反射させて光抽出効率を向上させることができる。この場合、第2リセス129の個数が多くなるほど光抽出効率はより効果的であり得る。
In addition, when the first insulating
また、第1電極142の幅W3は24μm以上50μm以下であり得る。このような範囲を満足する場合、電流分散に有利となり得、多個数の第1電極142を配置することができる。第1電極142の幅W3が24μm以上の場合、第1導電型半導体層124に注入される電流を充分に確保することができ、50μm以下である場合、第1導電型半導体層124に配置される複数個の第1電極142の数を十分に確保できるため電流分散特性を確保することができる。ここで、第1電極142の幅W3は、第1電極142が円形に構成される場合は直径であり得、楕円または多角形の構造で構成される場合は最大幅を意味し得る。そして、幅は前述した通り、水平方向(X方向)の長さであり得る。
In addition, the width W3 of the
また、第2リセス129の個数の変化を通じて半導体構造物120は光出力を制御することができる。これについては、以下の図7a〜図7bで詳しく説明する。
In addition, the
そして、第2リセス129は垂直方向(y方向)に最小長さh1が第1リセス128の垂直方向(y方向)に最小長さh1と同一であり得る。これに伴い、第2リセス129は水平方向(x方向)に第1リセス128と重なり得る。そして、第2リセス129の傾斜角度θ1は第1リセス128の傾斜角度θ2と同一であり得る。
The
このような構成によって、第1リセス128と第2リセス129は同一工程の段階で同時に行われ得る。したがって、第1実施例に係る半導体素子10は簡素化された工程で具現され得る。ただし、このような工程に限定されるものではない。
With such a configuration, the
そして、第2リセス129の傾斜角度θ1と第1リセス128の傾斜角度θ2は第1絶縁層131が水平面(XZ平面)となす角度であり得る。
The inclination angle θ1 of the
第2リセス129の最小幅W2は第1導電型半導体層124と接する第2リセス129の最小幅であり得る。
The
そして、第2リセス129の最大幅W1は38μm以上60μm以下であり得る。このような範囲で、電流分散に有利であるように多数の第1電極142が配置され得る。第2リセス129の最大幅W1は、第2導電型半導体層127の下部に配置されて第2リセスで最も広い面積と定義することができる。また、第2リセス129の幅W1は円形に構成される場合は直径であり得、楕円または多角形の構造で構成される場合は最大幅を意味し得る。
The maximum width W1 of the
前記第2リセス129の幅W1は前記第2導電型半導体層127の下面を基準として第2リセス129の幅であり得る。
The width W1 of the
第2リセス129の幅W1が38μm以上であるとき、第2リセス129の内部に第1電極142を配置するにおいて、前記第1電極142が第1導電型半導体層124と電気的に連結されるための面積を確保するための工程マージンを確保することができ、60μm以下であるとき、第1電極142を配置するために、減少する活性層126のボリュームを防止することができ、したがって発光効率が悪化し得る。
When the width W1 of the
第2リセス129の傾斜角度θ1は70度〜90度であり得る。このような面積範囲を満足する場合、上面に第1電極142を形成するのに有利であり得、多個数の第2リセス129を形成することができる。
The inclination angle θ1 of the
傾斜角度θ1が70度より小さいと除去される活性層126の面積は増加し得るが、前記第1電極142が配置される面積は小さくなり得る。したがって、電流注入特性が低下され得、発光効率が低下され得る。したがって、前記第2リセス129の傾斜角度θ1を利用して第1電極142と第2電極146の面積比を調節することもできる。
If the inclination angle θ1 is less than 70 degrees, the area of the
第2電極146の厚さは第1絶縁層131の厚さより薄くてもよい。したがって、第2電極146を包み込む第2導電層150と第2絶縁層132のステップカバレッジ特性を確保することができ、前記半導体素子10の信頼性を改善することができる。第2電極146は第1絶縁層131と1μm〜4μmの第1離隔距離D1を有することができる。1μm以上の離隔距離を有する場合、第1絶縁層131の間に第2電極146を配置する工程の工程マージンを確保することができ、したがって、半導体素子10の電気的特性、光学的特性および信頼性が改善され得る。離隔距離が4μm以下の場合、第2電極146が配置され得る全体の面積を確保することができ、半導体素子10の動作電圧特性を改善することができる。
The thickness of the
第2導電層150は第2電極146を覆うことができる。したがって、第2電極パッド166と、第2導電層150、および第2電極146は一つの電気的チャネルを形成することができる。
The second
第2導電層150は第2電極146を包み込んで第1絶縁層131の下面に接するように配置され得る。第2導電層150は第1絶縁層131との接着力が良い物質からなり、Cr、Ti、Ni、Auなどの物質で構成される群から選択される少なくとも一つの物質およびこれらの合金で形成され得、単一層あるいは複数の層で形成され得る。
The second
第2導電層150は第1絶縁層131の下部に配置され得る。ただし、第2導電層150は第1絶縁層131と以下で説明する第2絶縁層132との間に配置され得る。これに伴い、第2導電層150は外部の湿気または汚染物質の浸透から第1絶縁層131および第2絶縁層132により保護され得る。また、第2導電層150は半導体素子10の内部に配置され、半導体素子10の最外面から露出しないように、第1絶縁層131および第2絶縁層132により包み込まれ得る。
The second
また、第2導電層150は基板170上に配置され、電極パッド166および半導体構造物120と基板170との間に配置され得る。そして、第2導電層150は第1絶縁層131と第2電極146との間に配置され得る。第2導電層150は第1離隔距離D1内で第2電極146の側面と上面および第1絶縁層131の側面と上面に接することができる。また、第1離隔距離D1内で第2導電層150と第2導電性半導体層127が接触してショットキー接合が形成される領域が存在し得、ショットキー接合が形成されることによって電流分散が容易となり得る。ただし、このような構成に限定されず、第2電極146と第2導電型半導体層127との間の抵抗よりも第2導電層150と第2導電型半導体層127との間の抵抗が大きな範囲内で、第2導電層150は自由に配置され得る。また、第2導電層150は半導体素子10の構造により存在しなくてもよいが、これに限定されるものではない。
Also, the second
また、第2導電層150は第1導電領域150−1、第2導電領域150−2を含むことができる。まず、第1導電領域150−1は第1リセス128の内側に配置され、第2導電領域150−2は第1導電領域150−1から電極パッド166に向かって延長され得る。
In addition, the second
また、第2導電層150は殆どが第1リセス128により包み込まれるように配置されるか、電極パッド166と隣接した部分で半導体構造物120の外部に配置された電極パッド166に延びるように配置され得る。すなわち、第1導電領域150−1は第1リセス128により包み込まれ、第2導電領域150−2は第1導電領域150−1で半導体構造物120の外部に配置された電極パッド166に延長され得る。前記第1導電領域150−1および第2導電領域150−2についての詳しい説明は以下の図7dで後述する。
Also, the second
また、反射層(図示されず)は第2導電層150上に配置され得る。反射層(図示されず)は第2電極146と第2導電層150との間に配置され得、具体的には第2電極146の下部に配置され得る。
Also, a reflective layer (not shown) may be disposed on the second
また、反射層(図示されず)は第2電極146と第2導電層150との間を電気的に連結することができる。したがって、反射層(図示されず)が存在する場合、第2電極パッド166、第2導電層150、反射層(図示されず)、および第2電極146は一つの電気的チャネルを形成することができる。
In addition, a reflective layer (not shown) can electrically connect the
また、反射層(図示されず)は反射度の高い材質で形成され得、Ag、Rhのうちいずれか一つを含むことができるが、このような材質に限定されるものではない。 Also, the reflective layer (not shown) may be formed of a highly reflective material, and may include any one of Ag and Rh, but is not limited to such a material.
第2絶縁層132は第2電極146、第2導電層150を第1導電層165と電気的に絶縁させることができる。
The second
第1導電層165は第2絶縁層132を貫通して第1電極142と電気的に連結され得る。第2絶縁層132と第1絶縁層131とは、互いに同じ物質で形成されてもよく、互いに異なる物質で形成されてもよい。
The first
実施例によると、第2絶縁層132は第1電極142と第2電極146との間の領域で第1絶縁層131上に配置されるため、第2絶縁層132に欠陥が発生した場合にも第1絶縁層131が外部の湿気および/またはその他の汚染物質の浸透を防止することができる。例示的に、第1絶縁層131と第2絶縁層132が一つの層で構成された場合、クラックのような欠陥が厚さ方向に容易に伝播し得る。したがって、外部に露出された欠陥を通じて外部の湿気や汚染物質が半導体構造物に浸透し得る。
According to the embodiment, since the second insulating
しかし、実施例によると、第1絶縁層131上に別途の第2絶縁層132が配置されるため第1絶縁層131に形成された欠陥が第2絶縁層132に伝播し難い。すなわち、第1絶縁層131と第2絶縁層132との間の界面が欠陥の伝播を遮蔽する役割を遂行することができる。
However, according to the embodiment, since the additional second insulating
図1を参照すると、前述した通り、第2導電層150は第2電極146と第2電極パッド166を電気的に連結することができる。
Referring to FIG. 1, as described above, the second
第2電極146は第2導電型半導体層127に直接配置され得る。第2導電型半導体層127がAlGaNである場合、低い電気電導度によって正孔注入が円滑に行われない可能性がある。したがって、第2導電型半導体層127のAl組成を適切に調節する必要がある。第2導電層150はCr、Ti、Ni、Auなどの物質で構成される群から選択される少なくとも一つの物質およびこれらの合金で形成され得、単一層あるいは複数の層で形成され得る。
The
図3を参照すると、第1リセス128で最下面132aから接合層160の最大高さh3は0.4μm〜0.6μmであり得る。ここで、最下面132aは第2絶縁層132の最下部面を意味し、以下同様に適用され得る。
Referring to FIG. 3, the maximum height h3 of the
また、第1リセス128で垂直方向(y方向)に最下面132aから第2絶縁層132の最大高さh5は1.7μm〜2.1μmであり得る。また、第1リセス128で垂直方向(y方向)に最下面132aから第1絶縁層131の最大高さh6は2.4μm〜2.6μmであり得る。
In addition, the maximum height h5 of the second insulating
再び図1を参照すると、第1導電層165と接合層160は、半導体構造物120の下部面と第2リセス129の形状に沿って配置され得る。第1導電層165は反射率が優秀な物質で形成され得る。例示的に、第1導電層165はTi、Niなどの金属を含むことができる。
Referring back to FIG. 1, the first
また、第1導電層165は第1電極142と電気的に連結されるための機能を提供することができる。また、第1導電層165が反射率の高い物質、例えば銀(Ag)を含まずに配置され得、このような場合、前記第2リセス129内に配置される第1電極142と前記第1導電層165との間、第2導電型半導体層127と前記第1導電層165との間には反射率の高い物質で構成される反射金属層(図示されず)が配置され得る。ただし、前述した通り、第1導電層165は第2リセス129がない場合に半導体構造物120の下部に存在しないこともあり得る。そして、半導体素子10の構造により、第1導電型半導体層124の上部に配置され得るため、このような位置に限定されるものではない。
In addition, the first
接合層160は導電性材料を含むことができる。例示的に、接合層160は金、錫、インジウム、アルミニウム、シリコン、銀、ニッケル、および銅で構成される群から選択される物質またはこれらの合金を含むことができる。
The
基板170は導電性物質で構成され得る。例示的に、基板170は金属または半導体物質を含むことができる。基板170は電気伝導度および/または熱電導度が優秀な金属であり得る。この場合、半導体素子10の動作時に発生する熱を迅速に外部に放出することができる。また、前記基板170が導電性物質で構成される場合、前記第1電極142は前記基板170を通じて外部で電流の供給を受けることができる。
The
基板170はシリコン、モリブデン、シリコン、タングステン、銅およびアルミニウムで構成される群から選択される物質またはこれらの合金を含むことができる。
The
半導体構造物120の上面と側面にはパッシベーション層180が配置され得る。パッシベーション層180の厚さは200nm以上〜500nm以下であり得る。200nm以上の場合、素子を外部の水分や異物から保護して素子の電気的、光学的信頼性を改善することができ、500nm以下の場合、半導体素子10に印加されるストレスを減らすことができ、前記半導体素子10の光学的、電気的信頼性が低下したり半導体素子10の工程時間が長くなることによって半導体素子10の単価が高くなる問題点を改善することができる。
Passivation layers 180 may be disposed on the top and side surfaces of the
半導体構造物120の上面には凹凸が形成され得る。このような凹凸は半導体構造物120から出射する光抽出効率を向上させることができる。凹凸は紫外線の波長により平均高さが異なり得、UV−Cの場合、300nm〜800nm程度の高さを有し、平均500nm〜600nm程度の高さを有する時に光抽出効率が向上され得る。
Asperities may be formed on the top surface of the
図5a〜図5bは変形例に係る半導体素子の平面図と断面図であり、図5cは図5aの他の実施例である。 5a to 5b are a plan view and a sectional view of a semiconductor device according to a modification, and FIG. 5c is another embodiment of FIG. 5a.
図5aおよび図5bを参照すると、変形例に係る半導体素子10’は、第1導電型半導体層124、第2導電型半導体層127、活性層126を含む半導体構造物120と、第1導電型半導体層124と電気的に連結される第1電極142と、第2導電型半導体層127と電気的に連結される第2電極146を含むことができる。
Referring to FIGS. 5a and 5b, a semiconductor device 10 'according to a modification includes a
前述した通り、半導体構造物120は、第1導電型半導体層124、活性層126、および第2導電型半導体層127を含むことができ、第2導電型半導体層127および活性層126を貫通して第1導電型半導体層124の一部の領域を露出する第1リセス128を含むことができる。そして、第1電極142、第2電極146およびパッシベーション層180についての内容も同様に適用され得る。
As described above, the
また、前述したように、第1リセス128は半導体構造物120の外側面に沿って配置され、半導体構造物120を第1領域S1と第2領域S2とに分離され得る。同様に、第1リセス128は平面上で閉ループ(closed−loop)を形成し得る。ただし、これに限定されるものではない。
Also, as described above, the
そして、閉ループの内側には第2領域S2が位置し、閉ループの外側には第1領域S1が位置することができる。ただし、前述した通り、半導体構造物120の縁に沿って第1リセス128を延長した仮想線によって第1領域S1と第2領域S2とに区画することもできるが、以下では第1リセス128が閉ループを形成するのを基準として説明する。また、第1領域S1についての内容も図1および図2で説明した内容が同様に適用され得る。
The second area S2 may be located inside the closed loop, and the first area S1 may be located outside the closed loop. However, as described above, the
パッシベーション層180が剥離される場合、第1領域S1の活性層126が半導体構造物120で外側に位置するため、外部の湿気、汚染物質から酸化され得る。しかし、第1領域S1の活性層126で発生した酸化が第1リセス128により第2領域S2の活性層126に広がることを遮断することができる。
When the
そして、第1パッド192は第1電極142上に配置され得る。また、第2パッド196は第2電極146上に配置され得る。そして、半導体素子10’の下面から第1パッド192の上面と第2パッド196の上面とが同じ位置に配置されるように、第1パッド192と第2パッド196の厚さが調節され得る。例えば、第1電極142の上面と第2電極146の上面との高さの差を最小化して、第1電極142と第2電極146をボンディングする場合、ボイド(void)の発生を減少させることができる。
Then, the
このように、フリップチップの形態の半導体素子でも第1リセス128を通じて、第1領域S1の活性層126が外部の湿気、汚染物質から酸化することを容易に防止することができる。また、第1リセス128のみを含む垂直型の半導体素子にも同様に適用され得る。
As described above, even in the semiconductor device in the form of flip chip, the
そして、図5cを参照すると、第1リセス128は半導体構造物120の外側面に沿って複数個で離隔配置され得る。すなわち、第1リセス128は平面上で閉ループに形成されないこともあり得るが、前述と同様に外部の湿気、汚染物質から第1領域の活性層126が酸化しても酸化が第2領域の活性層126に広がる経路は第1リセス128により延長されるため、第2領域の活性層が酸化することを防止することができる。これにより、半導体素子の信頼性が改善され得る。また、第1領域と第2領域は、それぞれ半導体構造物120で離隔配置された複数個の第1リセス128を延長連結した仮想線の外側領域と内側領域であって、これについての内容は前記図1〜図3で説明した内容と同一であり得る。
Then, referring to FIG. 5 c, the
図6aは第3実施例に係る半導体素子の平面図であり、図6bは第4実施例に係る半導体素子の平面図である。 FIG. 6a is a plan view of the semiconductor device according to the third embodiment, and FIG. 6b is a plan view of the semiconductor device according to the fourth embodiment.
図6aを参照すると、半導体構造物120は、第1導電型半導体層、活性層、および第2導電型半導体層を含むことができ、第2導電型半導体層および活性層を貫通して第1導電型半導体層の一部の領域を露出する第1リセス128を含むことができる。そして、第2リセス129、第1電極142、第2電極およびパッシベーション層についての内容も同様に適用され得る。
Referring to FIG. 6a, the
そして、第1リセス128は半導体構造物120の外側面に沿って配置され得る。具体的には、図7dで後述した通り、第1リセス128は第1−1リセス128−1と第1−2リセス128−2を含むことができる。
Also, the
第1−1リセス128−1は電極パッド166の内側面に隣接した半導体構造物120の外側面(図7eで第2エッジ面E2)に沿って延長され得る。また、第1−2リセス128−2は隣接した半導体構造物120の外側面(図7eで第1エッジ面E1)に沿って延長され得る。
The first 1-1 recess 128-1 may extend along the outer surface of the
この時、第1−1リセス128−1は複数個で離隔配置され得るが、第1−2リセス128−2は連続的に配置され得る。 At this time, a plurality of first recesses 128-1 may be separately disposed, but first 1-2 recesses 128-2 may be continuously disposed.
すなわち、第3実施例に係る半導体素子は第1リセス128を平面上で閉ループに形成しないこともあり得るが、外部の湿気、汚染物質から第1領域の活性層126が酸化する場合に酸化が第2領域の活性層に広がる経路は第1リセス128により延長されるため、半導体素子の信頼性を改善することができる。ここで、第1領域と第2領域はそれぞれ半導体構造物120で第1−1リセス128−1と第1−2リセス128−2を延長連結した仮想線の外側領域と内側領域であって、これについての内容は前記図1〜図3で説明した内容と同一であり得る。
That is, in the semiconductor device according to the third embodiment, the
図6bを参照すると、上述した通り、半導体構造物120は第1導電型半導体層、活性層、および第2導電型半導体層を含むことができ、第2導電型半導体層および活性層を貫通して第1導電型半導体層の一部の領域を露出する第1リセス128を含むことができる。そして、第2リセス129、第1電極142、第2電極およびパッシベーション層についての内容も同様に適用され得る。
Referring to FIG. 6b, as described above, the
そして、第1リセス128は半導体構造物120の外側面に沿って配置され得る。この時、第1リセス128は半導体構造物120に沿って複数個で離隔配置され得る。すなわち、第1リセス128は図6aで説明した第1−2リセス128−2のように複数個で離隔配置された構造であり得る。このような構成によって、第4実施例に係る半導体素子は第1リセス128が平面上で閉ループに形成しないこともあり得るが、前述と同様に外部の湿気、汚染物質から第1領域の活性層126が酸化しても酸化が第2領域の活性層126に広がる経路は第1リセス128により延長されるため、第2領域の活性層が酸化することを防止することができる。これにより、半導体素子の信頼性が改善され得る。また、第1領域と第2領域はそれぞれ半導体構造物120で離隔配置された複数個の第1リセス128を延長連結した仮想線の外側領域と内側領域であって、これについての内容は前記図1〜図3で説明した内容が同様に適用され得る。
Also, the
図7aおよび図7bは第2リセスの個数の変化により光出力が向上する構成を説明するための図面であり、図7c〜図7eは半導体素子の平面図である。 FIGS. 7a and 7b illustrate a configuration in which the light output is improved by changing the number of second recesses, and FIGS. 7c to 7e are plan views of the semiconductor device.
まず、図7aを参照すると、GaN基板の半導体構造物120が紫外線を発光する場合、アルミニウムを含むことができ、半導体構造物120のアルミニウム組成が高くなると半導体構造物120内で電流分散特性が低下され得る。また、活性層126がAlを含んで紫外線を発光する場合、活性層126はGaN基盤の青色発光素子に比べて側面に放出する光量が増加することになる(TMモード)。このようなTMモードは紫外線光を生成する紫外線半導体素子で主に発生し得る。
First, referring to FIG. 7a, when the
紫外線半導体素子は青色GaN基板の半導体素子に比べて電流分散特性が劣る。したがって、紫外線半導体素子は青色GaN基板の半導体素子に比べて相対的に多くの第1電極142を配置する必要がある。
The ultraviolet semiconductor device is inferior to the semiconductor device of the blue GaN substrate in current dispersion characteristics. Therefore, it is necessary to dispose a relatively large number of
アルミニウムの組成が高くなると電流分散特性が悪化し得る。図7aを参照すると、それぞれの第1電極142の付近地点にのみ電流が分散し、距離が遠い地点では電流密度が急激に低くなり得る。したがって、有効発光領域P2が狭くなり得る。
As the composition of aluminum increases, the current dispersion characteristics may deteriorate. Referring to FIG. 7a, the current may be dispersed only in the vicinity of each
有効発光領域P2は、電流密度が最も高い第1電極142の中心での電流密度を基準として電流密度が40%以下である境界地点までの領域と定義することができる。例えば、有効発光領域P2は、第2リセス129の中心から40μm以内の範囲で注入電流のレベル、Alの組成により調節され得る。
The effective light emitting region P2 can be defined as a region up to the boundary point where the current density is 40% or less based on the current density at the center of the
低電流密度領域P3は、電流密度が低いため放出される光量が有効発光領域P2に比べて少ないこともある。したがって、電流密度の低い低電流密度領域P3に第1電極142をさらに配置したり、反射構造を利用して光出力を向上させることができる。
Since the low current density region P3 has a low current density, the amount of light emitted may be smaller than that of the effective light emitting region P2. Therefore, the light output can be improved by further disposing the
一般的に青色光を放出するGaN基盤の半導体素子の場合、相対的に電流分散特性が優秀であるので第2リセス129および第1電極142の面積を最小化することが好ましい。第2リセス129と第1電極142の面積が大きくなるほど活性層126の面積が小さくなるためである。しかし、実施例の場合、アルミニウムの組成が高くて電流分散特性が相対的に劣るため、活性層126の面積を犠牲にしても第1電極142の面積および/または個数を増加させて低電流密度領域P3を減らすか、または低電流密度領域P3に反射構造を配置することが好ましい。
Generally, in the case of a GaN-based semiconductor device that emits blue light, it is preferable to minimize the area of the
図7bを参照すると、第2リセス129の個数が48個に増加する場合、第2リセス129は横縦方向に一直線に配置されず、ジグザグに配置され得る。この場合、低電流密度領域P3の面積を狭くすることができるため殆どの活性層126が発光に参加することができる。
Referring to FIG. 7b, if the number of
また、第1領域S1は半導体構造物120の外側面に沿って延長配置されて、有効発光領域P2と重ならずに、第2領域S2が有効発光領域P2と重なるため、光出力を維持することができる。
In addition, the first region S1 is extended along the outer surface of the
紫外線発光素子では、半導体構造物120内で電流拡散特性が低下され得、半導体構造物120内で均一な電流密度特性を確保して半導体素子の電気的、光学的特性および信頼性を確保するために、円滑な電流注入が必要である。したがって、円滑な電流注入のために一般的なGaN基板の半導体構造物120に比べて相対的に多個数の第2リセス129を形成して第1電極142を配置することができる。
In the ultraviolet light emitting device, the current diffusion characteristic may be degraded in the
図7cを参照すると、第1リセス128は半導体構造物120内に配置され、有効発光領域と重ならないことができる。具体的には、複数個の第1電極142を中心に有効発光領域が存在するため、電流が有効発光領域にスプレッディングされ得る。例えば、複数個の第1電極142はそれぞれ有効発光領域P2を形成することができる。この時、有効発光領域P2は前述した第2領域S2と重なり得、第1領域S1と重ならないことができる。すなわち、第1リセス128により分離された第2領域S2が有効発光領域P2よりも大きいので、第1リセス128は第1電極142を通じての電流スプレッディングを邪魔しないように位置することができる。これにより、実施例に係る半導体素子は第1リセス128を有しても光出力が減少しない。
Referring to FIG. 7c, the
図7dおよび図7eを参照すると、半導体素子は多様な形状に形成され得る。例えば、半導体素子は四角形状であり得、半導体素子の外側面は複数個で形成され得る。したがって、半導体素子は第1〜第4外側面M1〜M4を含むことができる。この時、半導体素子の外側面は、基板170、接合層、第1導電層の最外側面と同一であり得、以下では基板170の外側面を基準として説明する。基板170の外側面は複数個であり、例えば、第1外側面M1〜第4外側面M4を含むことができる。第1外側面M1と第3外側面M3は互いに向かい合うように配置され、第2外側面M2と第4外側面M4は互いに向かい合うように配置され得る。例えば、第1外側面M1と第3外側面M3は第3方向(Z方向)に両側部に配置され、第2外側面M2と第4外側面M4は第1方向(X方向)に両側部に配置され得る。
Referring to FIGS. 7d and 7e, the semiconductor device may be formed in various shapes. For example, the semiconductor device may have a rectangular shape, and the outer surface of the semiconductor device may be formed in a plurality. Therefore, the semiconductor device may include the first to fourth outer surfaces M1 to M4. At this time, the outer surface of the semiconductor device may be the same as the outermost side surface of the
そして、第1外側面M1〜第4外側面M4は互いに異なる方向に延長され得る。第1外側面M1と第3外側面M3は第1方向(X1、X2方向)に延び、第2外側面M2と第4外側面M4は第3方向(Z1、Z2方向)に延長され得る。具体的には、第1外側面M1は第1−2方向(X2方向)に延び、第2外側面M2は第3−2方向(Z2方向)に延び、第3外側面M3は第1−1方向(X1方向)に延び、第4外側面M4は第3−1方向(Z1方向)に延長され得る。 The first to fourth outer surfaces M1 to M4 may extend in different directions. The first outer surface M1 and the third outer surface M3 may extend in the first direction (X1 and X2 directions), and the second outer surface M2 and the fourth outer surface M4 may extend in the third direction (Z1 and Z2 directions). Specifically, the first outer surface M1 extends in the 1-2 direction (X2 direction), the second outer surface M2 extends in the 3-2 direction (Z2 direction), and the third outer surface M3 is the 1 The fourth outer surface M4 may extend in the 3-1 direction (Z1 direction).
また、基板170は複数個の外側面が接する部分が曲面であり得るが、これに限定されるものではない。
In addition, although the
そして、半導体素子は基板170、半導体構造物、電極パッド166を含み、半導体構造物120と電極パッド166は基板170上に配置されて互いに離隔配置され得る。
The semiconductor device may include the
まず、基板170は少なくとも2個の外側面M1〜M4が互いに接する領域であり、複数個のパッド領域を含むことができ、パッド領域には電極パッド166が配置され得る。ここで、基板170は第1外側面M1と第2外側面M2が接する領域である第1パッド領域Q1と、第2外側面M2と第3外側面M3が接する領域である第2パッド領域Q2を含むことができる。
First, the
そして、半導体素子は少なくとも一つ以上の電極パッドを含むことができ、電極パッドの個数により前述したパッド領域の個数も変更され得る。例えば、電極パッドが一つの場合に第1パッド領域Q1のみが存在してもよいが、これに限定されるものではない。 The semiconductor device may include at least one electrode pad, and the number of pad regions may be changed according to the number of electrode pads. For example, in the case of one electrode pad, only the first pad area Q1 may be present, but is not limited thereto.
以下、基板170は第1パッド領域Q1と第2パッド領域Q2に電極パッド166が配置されるものと説明するか、前述した通り、電極パッド166は第1外側面M1と第4外側面M4が接するまたは第4外側面M4と第3外側面M3が接するパッド領域にも配置され得る。
Hereinafter, it will be described that the
これにより、電極パッド166は第1パッド領域Q1と第2パッド領域Q2のいずれにも配置され得る。具体的には、電極パッド166は内側面166aと外側面166bを含むことができ、電極パッド166の内側面166aは半導体構造物120と隣接した側面から半導体素子の内側に向かって配置され、電極パッド166の外側面166bは基板170の外側面(例えば、M1、M2、M3)に隣接した側面である。
Thus, the
そして、半導体構造物120は前述した通り、基板170、接合層および第1導電層上に配置され、垂直方向(Y軸方向)に一部重なり得る。これに伴い、半導体構造物120の外側面は基板170の外側面M1〜M4の内側に配置され得る。ここで、内側は半導体素子の中心Oに向かう方向であり、外側は半導体素子の縁に向かう方向であり得る。ここで、半導体素子の中心Oは半導体素子の真中であり、例えば、半導体素子が円形である場合は円の中心であり、四角形である場合(対称)は向かい合う角を連結した対角線の交点であり得る。
The
そして、半導体構造物120は隣接した基板の外側面M1〜M4に沿って配置される第1エッジ面E1と電極パッド166の内側面166aに隣接した第2エッジ面E2を含むことができる。
The
そして、第1エッジ面E1は、第1−1エッジ面E1a、第1−2エッジ面E1b、第1−3エッジ面E1c、第1−4エッジ面E1dを含むことができる。また、第2エッジ面E2は、第2−1エッジ面E2aと第2−2エッジ面E2bを含むことができ、曲面であり得る。ただし、曲面に限定されるものではない。 The first edge surface E1 may include a 1-1 edge surface E1a, a 1-2 edge surface E1b, a 1-3 edge surface E1c, and a 1-4 edge surface E1d. Also, the second edge surface E2 may include a 2-1 edge surface E2a and a 2-2 edge surface E2b, and may be a curved surface. However, it is not limited to a curved surface.
まず、第1−4エッジ面E1dは第1−1方向(X1方向)に外側に配置され得る。そして、第1−1エッジ面E1aは第1−4エッジ面E1dの第3−1方向(Z1方向))に最外側に配置され、第1−4エッジ面E1dの一端部から第1外側面M1に沿って第1−2方向(X2方向)に延長され得る。ただし、第1−1エッジ面E1aは第1外側面M1から一部の領域まで延長され得る。 First, the 1-4 edge surface E1d may be disposed outside in the 1-1 direction (X1 direction). The 1-1st edge surface E1a is disposed on the outermost side in the 3-1 direction (Z1 direction) of the 1-4th edge surface E1d, and one end of the 1-4th edge surface E1d is the first outer surface. It may be extended in the 1-2 direction (X2 direction) along M1. However, the first-1 edge surface E1a may extend from the first outer surface M1 to a partial region.
そして、第2−1エッジ面E2aは第1−1エッジ面E1aの一端から第3−2方向(Z2方向)に延びた後、再び第1−2方向(X2方向)に延長され得る。すなわち、第2−1エッジ面E2aは半導体素子の内側に延びてから再び外側に延長され得る。これにより、第2−1エッジ面E2aは最も隣接した基板170の外側面と延長方向が相異なり得る。これは第2−2エッジ面E2bにも同様に適用され得る。また、第2−1エッジ面E2aは前述した通り、曲面であり得るが、これに限定されるものではない。
The 2-1 edge surface E2a may extend in the 1-2 direction (X2 direction) again after extending in the 3-2 direction (Z2 direction) from one end of the 1-1 edge surface E1a. That is, the (2-1) th edge surface E2a may extend to the inside of the semiconductor device and then to the outside. As a result, the (2-1) th edge surface E2a may be different in the extension direction from the outer surface of the
そして、第1−2エッジ面E1bは第2−1エッジ面E2aと連結され、第2−1エッジ面E2aの一端部から第3−2方向(Z2方向)に第2−2外側面M2bに沿って延長され得る。そして、第2−2エッジ面E2bは第1−2エッジ面E1bと連結され、第1−2エッジ面E1bの一端部から第1−1方向(X1方向)に一部の領域まで延び、再び第3−2方向(Z2方向)に延長され得る。すなわち、第2−2エッジ面E2bは曲面であり得るが、前述した通り、これに限定されるものではない The 1-2nd edge surface E1b is connected to the 2-1-1 edge surface E2a, and from one end of the 2-1-1 edge surface E2a to the 2-2-2 outer surface M2b in the 3-2-2 direction (Z2 direction) It can be extended along. The second-2 edge surface E2b is connected to the first 1-2 edge surface E1 b, extends from one end of the first 1-2 edge surface E1 b to a partial region in the first 1-1 direction (X1 direction), and again It may be extended in the 3-2 direction (Z2 direction). That is, although the 2nd-2 edge surface E2b may be a curved surface, as mentioned above, it is not limited to this.
そして、第1−3エッジ面E1cは第2−2エッジ面E2bの一端部から第1−1方向(X1方向)に延長され得、第1−4エッジ面E1dは第1−3エッジ面E1cの一端部から第3−1方向(Z1方向)に延びて第1−1エッジ面E1aと連結され得る。 The first to third edge surface E1c may be extended from the one end of the second to second edge surface E2b in the first to first direction (X1 direction), and the first to fourth edge surface E1d may be extended to the first to third edge surface E1c. Can extend in the 3-1 direction (Z1 direction) from one end of the second end surface E1a to be connected to the first 1-1 edge surface E1a.
また、第1エッジ面E1は第2エッジ面E2と同様に一部の領域(例えば、端部)で曲面形状であり得るが、これに限定されるものではない。 Further, the first edge surface E1 may have a curved surface shape in a partial region (for example, an end portion) like the second edge surface E2, but is not limited thereto.
そして、電極パッド166の個数により半導体構造物120には第2エッジ面E2のうち第2−1エッジ面E2aのみが存在することができる。また、電極パッドの位置によりパッド領域の位置も変更され得る。このように、半導体構造物120のエッジ面は電極パッドの位置、個数、形状によって変更され得る。
Also, depending on the number of the
そして、第1リセス128は第1エッジ面E1と第2エッジ面E2に沿って延長され得る。具体的には、第1リセス128は第2エッジ面E2に沿って配置される第1−1リセス128−1と第1エッジ面E1に沿って配置される第1−2リセス128−2を含むことができる。
And, the
第1−2リセス128−2は隣接した半導体構造物120の第1エッジ面E1に沿って延び、第1−1リセス128−1は隣接した半導体構造物120の第2エッジ面E2に沿って延長され得る。これに伴い、第1−1リセス128−1は最も隣接した基板170の外側面の延長方向と互いに異なる方向に延長され得る。
The first and second recesses 128-2 extend along the first edge surface E1 of the
また、第1−1リセス128−1は下部に第2導電層150が配置され得る。これとは異なり、第1−2リセス128−2は下部に第2導電層150が配置されずに、第2導電層150(例えば、後述する第1導電領域150−1)および第2導電領域150−2と厚さ方向に重ならないことができ、第1導電領域150−1と半導体構造物120の縁との間に配置され得る。
In addition, the second
そして、第2導電層150は第1導電領域150−1と第2導電領域150−2を含むことができる。第1導電領域150−1は第1リセス128の内側に配置され、第2導電領域150−2は第1導電領域150−1で外側、例えば電極パッド166に延長され得る。
The second
具体的には、第1導電領域150−1は、半導体構造物120の第1、2エッジ面E1、E2と基板の外側面M1〜M4の内側に配置され得る。これとはことなり、第2導電領域150−2は半導体構造物120の第1、2エッジ面E1、E2と半導体素子の外側面Eとの間に一部が配置され得る。また、第2導電領域150−2は一部が第1リセス128の厚さ方向に重なり得る。
Specifically, the first conductive region 150-1 may be disposed inside the first and second edge surfaces E1 and E2 of the
第2導電領域150−2は第1パッド領域Q1および第2パッド領域Q2上に配置され得る。これにより、第2導電領域150−2はパッド領域の電極パッド166と電気的に連結され、第2導電層150が電極パッド166、第2導電層150および第2電極と電気的チャネルを形成することができる。
The second conductive region 150-2 may be disposed on the first pad region Q1 and the second pad region Q2. Thereby, the second conductive region 150-2 is electrically connected to the
第1導電領域150−1は半導体素子が第2リセス129を含む場合、第2リセス129内の第1電極142と電気的に連結されないように複数個のホールhを含むことができる。そして、複数個のホールhは第2リセス129より最大幅が大きい場合もあり得るが、このような構造に限定されるものではない。また、複数個のホールhは円形、多角形などの多様な形状を有することができるが、これに限定されない。
When the semiconductor device includes the
そして、図7fは図7eでJ−J’で切断された断面図である。 7f is a cross-sectional view taken along the line J-J 'of FIG. 7e.
図7fを参照すると、第2導電層150は前述した通り、第1導電領域150−1、第2導電領域150−2を含むことができる。
Referring to FIG. 7f, the second
第2導電領域150−2は第2−1導電領域150−2a〜第2−1導電領域150−2eを含むことができる。 The second conductive region 150-2 may include a 2-1 conductive region 150-2a to a 2-1 conductive region 150-2e.
まず、第2−1導電領域150−2aは第1リセス128の下部に配置され得、第1リセス128と垂直方向に重なり得る。第2−1導電領域150−2aは第1導電領域150−1と接し、第1リセス128に沿って半導体構造物120から第2導電型半導体層および活性層を貫通して、第1導電型半導体層の一部の領域まで配置され得る。
First, the (2-1) th conductive region 150-2a may be disposed under the
具体的には、第2−1導電領域150−2aは第1底面(図1でf1)、第1側面〜第6側面(図1でf2〜f7)に沿って下部に配置され得る。 Specifically, the 2-1 conductive region 150-2a may be disposed at a lower portion along the first bottom surface (f1 in FIG. 1) and the first to sixth side surfaces (f2 to f7 in FIG. 1).
第2−2導電領域150−2bは第2−1導電領域150−2aと接し、第2−1導電領域150−2aから電極パッド166に向かって延長され得る。具体的には、第2−2導電領域150−2bは半導体構造物120の最外側面まで配置され得る。
The second conductive region 150-2 b may be in contact with the second conductive region 150-2 a and extend from the second conductive region 150-2 a toward the
そして、第2−3導電領域150−2cは第2−2導電領域150−2bと接し、第2−2導電領域150−2bから電極パッド166まで延長され得る。したがって、第2−3導電領域150−2cは電極パッド166と垂直方向に重ならないことができる。
The 2-3 conductive region 150-2c may be in contact with the 2-2 conductive region 150-2b and extend from the 2-2 conductive region 150-2b to the
第2−4導電領域150−2dは第2−3導電領域150−2cと接し、第2−3導電領域150−2cで基板170の外側面と前記電極パッド166の外側面166bとの間に配置され得る。ただし、第2−4導電領域150−2dは電極パッド166と垂直方向に重なり、電極パッド166と電気的に連結されるように配置され得るため、電極パッド166の外側面166bよりも内側まで延びてもよい。ただし、第2−4導電領域150−2dは基板170の外側面の内側に配置されて外部に露出しないことができる。これにより、酸化などが防止されて半導体素子の信頼性が改善され得る。
The 2-4 conductive region 150-2d is in contact with the 2-3 conductive region 150-2c, and in the 2-3 conductive region 150-2c, between the outer surface of the
図8aは図7cでK部分の拡大図であり、図8bは図7cでI−I’で切断された断面図であり、図8cは第1リセスと第2リセスを図示した平面図である。 8a is an enlarged view of a portion K in FIG. 7c, FIG. 8b is a cross-sectional view taken along line II 'in FIG. 7c, and FIG. 8c is a plan view illustrating the first recess and the second recess. .
まず、図8aおよび図8bを参照すると、第1リセス128の最小幅W6は第2リセス129の最小幅W1よりも小さくてもよい。具体的には、第1リセス128の最小幅W6は第2リセス129の最小幅W1との幅比が1:5〜1:19であり得る。
First, referring to FIGS. 8a and 8b, the minimum width W6 of the
第1リセス128の最小幅W6が第2リセス129の最小幅W1との幅比が1:5よりも小さい場合、剥離による酸化が容易となる限界が存在する。そして、第1リセス128の最小幅W6が第2リセス129の最小幅W1との幅比が1:19よりも大きい場合、電流スプレッディングのための第2リセス129の個数が減少して光出力が低下する問題が存在する。
In the case where the minimum width W6 of the
また、前述した通り、第2リセス129は中心Cを有することができる。例えば、第2リセス129が円形に形成された場合、前記円の中心であり得る。そして、第2リセス129の中心Cは内部の第1電極142の中心と同じであり得、第1電極142の中心で電流密度を基準として電流密度が40%以下である境界地点までの距離Lは、隣接した第2リセス129の中心C間の幅W7よりも大きくてもよい。具体的には、隣接した第2リセス129の中心Cの間の幅W7は前記境界地点までの距離Lの2倍以上であり得る。このような構成によって、電流注入が容易に行われて光出力が改善され得る。
Also, as described above, the
それだけでなく、第1リセス128に最も隣接した第2リセス129と第1リセス128との間の最小幅W8は、前記境界地点までの距離Lよりも大きくてもよい。これにより、前記第2リセス129を通じて注入された電流が第1リセス128によりスプレッディングを邪魔しないように位置するので、半導体素子が第1リセス128を有しても光出力が減少しないことができる。
Furthermore, the minimum width W8 between the
図8cを参照すると、第1リセス128の面積Saと第2リセス129の面積Sbとの面積比は1:6〜1:10であり得る。前記面積比が1:6より小さい場合、第2リセス129が半導体素子で占める比率が減少して光出力が低下する問題が存在する。また、前記面積比が1:10よりも大きい場合、第1リセス128の最大幅が減少して食刻時にメサ角度が大きくなって製造が難しくなり、段差が大きくなる問題がぞんざいし得る。
Referring to FIG. 8c, the area ratio of the area Sa of the
図9は内部に配置された第2導電層を図示した平面図である。 FIG. 9 is a plan view illustrating the second conductive layer disposed inside.
図9を参照すると、第2導電層150は第1サブ導電層150aと第2サブ導電層150bを含むことができる。ここで、第1サブ導電層150aは第2導電層150で半導体構造物120と厚さ方向に重なる領域であり、第2サブ導電層150bは第1サブ導電層150a以外の領域であって、電極パッド166が重なり得る。
Referring to FIG. 9, the second
具体的には、第2導電層150は第2リセス129内の第1電極142と電気的に連結されないように複数個のホールhを含むことができ、複数個のホールhは第2リセス129よりも最大幅が大きいこともあり得るが、このような構造に限定されるものではない。
Specifically, the second
そして、導電層150は前述した通り、半導体構造物120と厚さ方向に重ならない第2サブ導電層150bを通じて電極パッド166と電気的に連結され得る。すなわち、第2サブ導電層150bは第1サブ導電層150aから電極パッド166に向かって延びて形成され得る。
Also, as described above, the
また、第2導電層150は半導体素子の外側面に向かって延びた構造であり得る。これにより、第2導電層150の最外側面が第1リセス128と半導体素子の最外側面との間に位置することができる。この時、第2導電層150は第1リセス128により発生するメサ段差を補償することができる。
Also, the second
そして、導電層150は半導体素子の外側面に露出しないようにエッチングされ得る。この時、第2サブ導電層150bの面積は、半導体素子で半導体構造物が配置されていない領域Scの面積と面積比が1:2〜1:4であり得る。前記面積比が1:2より小さい場合、半導体素子の外側面に近くなって外部の汚染物質などと接触する危険性が増加する問題が存在する。また、前記面積比が1:4よりも大きい場合、半導体素子で半導体構造物の面積が小さいためチップの面積対比出力される光が減少する問題が存在する。
Then, the
図10a〜図10bは、図2の変形例を図示した図面である。 10a to 10b illustrate the modification of FIG.
図10aを参照すると、第2リセス129は垂直方向に最小長さh1が第1リセス128の垂直方向に最小長さh2と異なり得る。例えば、第2リセス129は垂直方向に最小長さh1が第1リセス128の最小長さh2よりも大きくてもよい。このような構成によって、半導体構造物120はエッチングなどによるクラックを防止することができる。そして、第2リセス129の傾斜角度θ1は第1リセス128の傾斜角度θ2と同一であり得る。ただし、これに限定されるものではない。
Referring to FIG. 10a, the
図10bを参照すると、第2リセス129は垂直方向に最小長さh1が第1リセス128の垂直方向に最小長さh1と図2のように同一であり得る。
Referring to FIG. 10b, the
ただし、第2リセス129の傾斜角度θ1は第1リセス128の傾斜角度θ3と異なり得る。第2リセス129の傾斜角度θ1は第1リセス128の傾斜角度θ3よりも小さくてもよい。すなわち、第1リセス128の最大幅が減少し得る。
However, the inclination angle θ1 of the
このような構成によって、第1リセス128と最も隣接した第2リセス129の間に配置された活性層126の面積が大きくなり得る。
Such a configuration may increase the area of the
ただし、このような構成に限定されず、第2リセス129は垂直方向に最小長さが第1リセス128の垂直方向に最小長さと異なると共に第2リセス129の傾斜角度が第1リセス128の傾斜角度と異なり得る。
However, the present invention is not limited to such a configuration, and the
図11は第1リセスが存在しない半導体素子の概念図であり、図12は図11の半導体素子の信頼性問題を説明する図面である。 FIG. 11 is a conceptual view of a semiconductor device without a first recess, and FIG. 12 is a view for explaining the reliability problem of the semiconductor device of FIG.
図11を参照すると、第1リセスが存在しない半導体素子で半導体構造物120は第2リセス129のみを含むことができる。したがって、活性層126は第2リセス129によってのみ空間的に分離され得る。この場合、半導体構造物120の側面はパッシベーション層180によってのみ包み込まれ、活性層126はパッシベーション層180により保護され得る。
Referring to FIG. 11, the
ただし、図12を参照すると、半導体構造物120の側面で剥離が発生する場合、活性層126が露出し、外部の湿気および/またはその他の汚染物質の浸透によって側面の活性層126が酸化され得る。そして、半導体構造物120は内部に酸化が容易に広がる問題が発生する。このような場合、実施例に係る半導体素子とは異なり、有効発光領域の活性層126まで酸化して光出力が低下する問題が発生する。
However, referring to FIG. 12, if exfoliation occurs on the side of the
図13は本発明の一実施例に係る半導体素子パッケージの概念図であり、図14は本発明の一実施例に係る半導体素子パッケージの平面図である。 FIG. 13 is a conceptual view of a semiconductor device package according to an embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a plan view of a semiconductor device package according to an embodiment of the present invention.
図13を参照すると、半導体素子パッケージは溝(開口部、3)が形成された本体2、本体2に配置される半導体素子10、および本体2に配置されて半導体素子10と電気的に連結される一対のリードフレーム5a、5bを含むことができる。半導体素子10は前述した構成をすべて含むことができる。
Referring to FIG. 13, the semiconductor device package is disposed on the
本体2は紫外線光を反射する材質またはコーティング層を含むことができる。本体2は複数の層2a、2b、2c、2d、2eを積層して形成することができる。複数の層2a、2b、2c、2d、2eは同じ材質でもよく、異なる材質を含んでもよい。例示的に、複数の層2a、2b、2c、2d、2eはアルミニウム材質を含むことができる。
The
溝3は半導体素子から遠くなるほど広くなるように形成され、傾斜面には段差3aが形成され得る。
The
投光層4は溝3を覆うことができる。投光層4はガラス材質であり得るが、必ずしもこれに限定されるものではない。投光層4は紫外線光を有効に透過できる材質であれば特に制限されない。溝3の内部は空き空間であり得る。
The light projecting layer 4 can cover the
図14を参照すると、半導体素子10は第1リードフレーム5a上に配置され、第2リードフレーム5bとワイヤー20により連結され得る。この時、第2リードフレーム5bは第1リードフレームの側面を包み込むように配置され得る。
Referring to FIG. 14, the
図15a〜図15jは、図1の半導体素子の製造方法を説明するフローチャートである。 15a to 15j are flowcharts illustrating a method of manufacturing the semiconductor device of FIG.
実施例に係る半導体素子の製造方法は、半導体構造物を成長させる段階;第1リセスおよび第2リセスを配置する段階、第1絶縁層、第1電極および第2電極を配置する段階、第2導電層を配置する段階、第2絶縁層を配置する段階、接合層を配置する段階、第1導電層を配置する段階、パッシベーション層および電極パッドを配置する段階を含むことができる。 The method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment comprises: growing a semiconductor structure; arranging a first recess and a second recess; arranging a first insulating layer, a first electrode and a second electrode, a second The method may include disposing a conductive layer, disposing a second insulating layer, disposing a bonding layer, disposing a first conductive layer, disposing a passivation layer and an electrode pad.
まず、図15aを参照すると、半導体構造物120を成長させることができる。第1仮基板T上に半導体構造物120を成長させることができる。例えば、第1仮基板T上に第1導電型半導体層124、活性層126、第2導電型半導体層127を成長させることができる。
First, referring to FIG. 15a, a
第1仮基板Tは成長基板であり得る。例えば、第1仮基板Tは、サファイア(Al2O3)、SiC、GaAs、GaN、ZnO、Si、GaP、InP、またはGeのうち少なくとも一つで形成され得、このような種類に限定されない。 The first temporary substrate T may be a growth substrate. For example, the first temporary substrate T may be formed of at least one of sapphire (Al 2 O 3 ), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, or Ge, and is not limited to such a type. .
また、半導体構造物120は例えば、有機金属化学蒸着法(MOCVD;Metal Organic Chemical Vapor Deposition)、化学蒸着法(CVD;Chemical Vapor Deposition)、プラズマ化学蒸着法(PECVD;Plasma−Enhanced Chemical Vapor Deposition)、分子線成長法(MBE;Molecular Beam Epitaxy)、水素化物気相成長法(HVPE;Hydride Vapor Phase Epitaxy)等の方法を利用して形成され得、これに限定されはしない。
In addition, the
第1導電型半導体層124、活性層126、第2導電型半導体層127についての説明は前記説明した内容が同様に適用され得る。
The description of the first conductivity
図15bを参照すると、第1リセス128と第2リセス129を形成することができる。第1リセス128は半導体構造物120の外側面に沿って配置され得る。したがって、前述した通り、第1リセス128により活性層126は第1領域と第2領域とに分離され得る。
Referring to FIG. 15b, a
そして、第2リセス129は第1リセス128と同様に、半導体構造物120で第2導電型半導体層127と活性層126を貫通し、第1導電型半導体層124の一部の領域まで配置され得る。第2リセス129は前述した図7a〜図7bのように複数個であり得る。
The
また、第2リセス129は第1リセス128とエッチングによって同時に形成され得る。これにより、工程を最小化することができる。それだけでなく、前述した通り、第1リセス128と第2リセス129とは傾斜角度が同一であり、垂直方向に厚さが同一であり得る。ただし、第1リセス128と第2リセス129は水平方向の幅が互いに異なり得る。例えば、第1リセス128の最小幅W6は第2リセス129の最小幅W1よりも小さくてもよい。
Also, the
図15cを参照すると、第1絶縁層131、第1電極142および第2電極146を配置することができる。第1絶縁層131を配置し、第1電極142、第2電極146を配置することができる。順序は多様に適用され得る。
Referring to FIG. 15c, a first insulating
例えば、第1絶縁層131を半導体構造物120の上面に配置し、第1電極142と第2電極146が配置される位置にパターンを形成することができる。第1絶縁層131は第1リセス128上に配置され得る。
For example, the first insulating
そして、第1電極142は第1導電型半導体層124の上面に配置されて第1導電型半導体層124と電気的に連結され得る。そして、第2電極146は第2導電型半導体層127の上面に配置されて第2導電型半導体層127と電気的に連結され得る。
The
図15dを参照すると、第2導電層150が第1絶縁層131の上面に配置され得る。第2導電層150は第2電極146と電気的に連結され得る。第1絶縁層131は第2導電層150と第1導電型半導体層124を電気的に絶縁することができる。第2導電層150は第1リセス128上に配置され得る。また、第2導電層150は半導体素子の外側面に露出しないようにエッチングされ得る。
Referring to FIG. 15 d, the second
図15eを参照すると、第2絶縁層132が半導体構造物120上に配置され得る。第2絶縁層132は第2導電層150を包み込むように配置され得る。また、第2絶縁層132は第1絶縁層131上に配置されて第1絶縁層131を包み込むように配置され得る。これによって、第1絶縁層131にクラックが発生しても第2絶縁層132が2次的に半導体構造物120を保護することができる。
Referring to FIG. 15 e, a second insulating
第2絶縁層132は第1電極142上に配置され得る。ただし、第2絶縁層132は第1電極142の上面の一部を露出するように配置され得る。
The second
図15fを参照すると、第1導電層165が第2絶縁層132上に配置され得る。第1導電層165は前記第1電極142の露出した上面に配置され得る。これにより、第1導電層165は第1電極142と電気的に連結され得る。そして、第2絶縁層132は第2電極146と第1導電層165との間を電気的に絶縁することができる。
Referring to FIG. 15 f, a first
図15gを参照すると、第1導電層165上に接合層160が配置され得る。接合層160は導電性材料を含むことができる。例示的に、接合層160は金、錫、インジウム、アルミニウム、シリコン、銀、ニッケル、および銅で構成される群から選択される物質またはこれらの合金を含むことができる。
Referring to FIG. 15g, a
図15hを参照すると、接合層160上に第2基板T’が配置され得る。第2基板T’は図1での基板170と同じ基板であり得る。したがって、図1で説明した通り、第2基板T’は導電性物質で形成され得る。例示的に、第2基板T’は金属または半導体物質を含むことができる。第2基板T’は電気伝導度および/または熱電導度が優秀な金属であり得る。この場合、半導体素子の動作時に発生する熱を迅速に外部に放出することができる。また、前記第2基板T’が導電性物質で構成される場合、前記第1電極142は前記第2基板T’を通じて外部から電流の供給を受けることができる。
Referring to FIG. 15 h, a second substrate T ′ may be disposed on the
第2基板T’は、シリコン、モリブデン、シリコン、タングステン、銅およびアルミニウムで構成される群から選択される物質またはこれらの合金を含むことができる。 The second substrate T 'can comprise a material selected from the group consisting of silicon, molybdenum, silicon, tungsten, copper and aluminum or alloys thereof.
そして、図15iを参照すると、第1仮基板Tを半導体構造物120から分離することができる。例えば、第1仮基板Tにレーザーを照射して半導体構造物120と第1仮基板Tとを分離することができる。ただし、このような方式に限定されるものではない。
Then, referring to FIG. 15i, the first temporary substrate T can be separated from the
図15jを参照すると、半導体構造物120の上面と側面にはパッシベーション層180を配置することができる。前述した通り、パッシベーション層180の厚さは200nm以上〜500nm以下であり得る。200nm以上の場合、素子を外部の水分や異物から保護して素子の電気的、光学的な信頼性を改善することができ、500nm以下の場合、半導体素子に印加されるストレスを減らすことができ、前記半導体素子の光学的、電気的な信頼性が低下したり半導体素子の工程時間が長くなることによって半導体素子の単価が高くなる問題点を改善することができる。ただし、このような構成に限定されるものではない。
Referring to FIG. 15 j, passivation layers 180 may be disposed on the top and side surfaces of the
また、パッシベーション層180を配置する前に、半導体構造物120の上面には凹凸を形成することができる。このような凹凸は半導体構造物120から出射する光抽出効率を向上させることができる。凹凸は半導体構造物120で生成された光の波長によって高さが異なるように調節され得る。また、パターンを通じて電極パッド166を形成することができる。
Also, asperities may be formed on the top surface of the
そして、半導体構造物120は前述した図13で説明した通り、半導体素子パッケージのリードフレーム上または回路基板の回路パターン上に配置され得る。半導体素子は多様な種類の光源装置に適用され得る。例示的に光源装置は、殺菌装置、硬化装置、照明装置、および表示装置および車両用ランプなどを含む概念であり得る。すなわち、半導体素子はケースに配置されて光を提供する多様な電子デバイスに適用され得る。
The
殺菌装置は、実施例に係る半導体素子を具備して所望の領域を殺菌することができる。殺菌装置は、浄水器、エアコン、冷蔵庫などの生活家電に適用され得るが、必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、殺菌装置は殺菌が必要な多様な製品(例:医療機器)のすべてに適用され得る。 The sterilizer can be equipped with the semiconductor device according to the embodiment to sterilize a desired area. Although a sterilizer may be applied to household appliances, such as a water purifier, an air conditioner, and a refrigerator, it is not necessarily limited to this. That is, the sterilizer can be applied to all of the various products (eg, medical devices) that require sterilization.
例示的に、浄水器は循環する水を殺菌するために、実施例に係る殺菌装置を具備することができる。殺菌装置は水が循環するノズルまたは吐出口に配置されて紫外線を照射することができる。この時、殺菌装置は防水構造を含むことができる。 Illustratively, the water purifier can be equipped with a sterilizer according to the embodiment to sterilize circulating water. The sterilizer can be disposed at a nozzle or an outlet through which water circulates to irradiate ultraviolet light. At this time, the sterilizer may include a waterproof structure.
硬化装置は、実施例に係る半導体素子を具備して多様な種類の液体を硬化させることができる。液体は紫外線が照射されると硬化する多様な物質をすべて含む最広義の概念であり得る。例示的に硬化装置は、多様な種類のレジンを硬化させることができる。または硬化装置はマニキュアのような美容製品の硬化に適用されてもよい。 The curing apparatus may be equipped with the semiconductor device according to the embodiment to cure various types of liquids. A liquid may be the broadest concept encompassing all the various substances that cure when irradiated with ultraviolet light. An exemplary curing device can cure various types of resins. Alternatively, the curing device may be applied to the curing of cosmetic products such as nail polish.
照明装置は、基板と実施例の半導体素子を含む光源モジュール、光源モジュールの熱を発散させる放熱部および外部から提供された電気的信号を処理または変換して光源モジュールに提供する電源提供部を含むことができる。また、照明装置は、ランプ、ヘッドランプ、または街路灯などを含むことができる。 The lighting apparatus includes a light source module including a substrate and the semiconductor device according to the embodiment, a heat dissipation unit that dissipates heat of the light source module, and a power supply unit processing or converting an externally provided electrical signal to provide the light source module. be able to. In addition, the lighting device can include a lamp, a headlamp, a street lamp, and the like.
表示装置は、ボトムカバー、反射板、発光モジュール、導光板、光学シート、ディスプレイパネル、画像信号出力回路およびカラーフィルターを含むことができる。ボトムカバー、反射板、発光モジュール、導光板および光学シートはバックライトユニット(Backlight Unit)を構成することができる。 The display device may include a bottom cover, a reflector, a light emitting module, a light guide plate, an optical sheet, a display panel, an image signal output circuit, and a color filter. The bottom cover, the reflection plate, the light emitting module, the light guide plate, and the optical sheet may constitute a backlight unit.
反射板はボトムカバー上に配置され、発光モジュールは光を放出することができる。導光板は反射板の前方に配置されて発光モジュールから発散する光を前方に案内し、光学シートはプリズムシートなどを含んで構成されて導光板の前方に配置され得る。ディスプレイパネルは光学シートの前方に配置され、画像信号出力回路はディスプレイパネルに画像信号を供給し、カラーフィルターはディスプレイパネルの前方に配置され得る。 The reflector is disposed on the bottom cover, and the light emitting module can emit light. The light guide plate may be disposed in front of the reflection plate to guide light emanating from the light emitting module forward, and the optical sheet may be configured to include a prism sheet or the like and disposed in front of the light guide plate. The display panel is disposed in front of the optical sheet, the image signal output circuit supplies an image signal to the display panel, and the color filter may be disposed in front of the display panel.
半導体素子は表示装置のバックライトユニットに使用される時、エッジタイプのバックライトユニットとして使用されたり直下タイプのバックライトユニットとして使用され得る。 When used in a backlight unit of a display device, the semiconductor device may be used as an edge type backlight unit or as a direct type backlight unit.
半導体素子は前述した発光ダイオードの他にレーザーダイオードでもよい。 The semiconductor element may be a laser diode in addition to the light emitting diode described above.
レーザーダイオードは、発光素子と同様に、前述した構造の第1導電型半導体層と活性層および第2導電型半導体層を含むことができる。そして、p−型の第1導電型半導体とn−型の第2導電型半導体を接合させた後、電流を流した時に光が放出されるelectro−luminescence(電界発光)現象を利用するが、放出される光の方向性と位相において差がある。すなわち、レーザーダイオードは、励起放出(stimulated emission)という現象と補強干渉現象などを利用して、一つの特定の波長(単色光、monochromatic beam)を有する光が同じ位相を有して同じ方向に放出され得、このような特性によって光通信や医療用装備および半導体工程装備などに使用され得る。 The laser diode can include the first conductive type semiconductor layer, the active layer, and the second conductive type semiconductor layer of the above-described structure, as in the light emitting device. Then, after joining the p-type first conductivity type semiconductor and the n-type second conductivity type semiconductor, an electro-luminescence phenomenon is used in which light is emitted when current flows. There is a difference in the directionality and phase of the emitted light. That is, in the laser diode, light having one specific wavelength (monochromatic light, monochromatic beam) emits in the same direction with the same phase by utilizing the phenomenon of stimulated emission and the reinforced interference phenomenon. Such characteristics can be used for optical communication, medical equipment, semiconductor processing equipment, and the like.
受光素子としては、光を検出してその強度を電気信号に変換する一種のトランスデューサーである光検出器(photodetector)を例に挙げることができる。このような光検出器として、光電池(シリコン、セレン)、 光出力素子(硫化カドミウム、セレン化カドミウム)、フォトダイオード(例えば、visible blind spectral regionでもtrue blind spectral regionでピーク波長を有するPD)、フォトトランジスタ、光電子増倍管、光電管(真空、ガス封入 )、IR(Infra−Red)検出器などがあるが、実施例はこれに限定されない。 The light receiving element may be, for example, a photodetector, which is a type of transducer that detects light and converts its intensity into an electrical signal. As such a photodetector, a photocell (silicon, selenium), a light output element (cadmium sulfide, cadmium selenide), a photodiode (for example, a PD having a peak wavelength in a true blind spectral region even in the visible blind spectral region), a photo There are transistors, photomultipliers, phototubes (vacuum, gas filled), IR (Infra-Red) detectors, etc., but the embodiment is not limited thereto.
また、光検出器のような半導体素子は、一般的に光変換効率が優秀な直接遷移半導体(direct bandgap semiconductor)を利用して製作され得る。または光検出器は構造が多様であり、最も一般的な構造としては、p−n接合を利用するpin型光検出器と、ショットキー接合(Schottky junction)を利用するショットキー型光検出器と、MSM(Metal Semiconductor Metal)型光検出器などがある。 In addition, semiconductor devices such as photodetectors can be generally manufactured using direct transition semiconductors with excellent light conversion efficiency. Alternatively, the photodetectors have various structures, and the most common structure is a pin photodetector using a pn junction, and a Schottky photodetector using a Schottky junction (Schottky junction). And MSM (Metal Semiconductor Metal) type photodetectors.
フォトダイオード(Photodiode)は発光素子と同様に、前述した構造の第1導電型半導体層と活性層および第2導電型半導体層を含むことができ、pn接合またはpin構造で形成される。フォトダイオードは逆バイアスあるいはゼロバイアスを印加して動作するようになり、光がフォトダイオードに入射すると電子と正孔が生成されて電流が流れる。この時、電流の大きさはフォトダイオードに入射する光の強度にほぼ比例し得る。 The photodiode may include the first conductive semiconductor layer, the active layer, and the second conductive semiconductor layer having the above-described structure, as in the light emitting device, and may be formed as a pn junction or a pin structure. The photodiode operates by applying reverse bias or zero bias, and when light is incident on the photodiode, electrons and holes are generated and current flows. At this time, the magnitude of the current may be approximately proportional to the intensity of light incident on the photodiode.
光電池または太陽電池(solar cell)はフォトダイオードの一種であって、光を電流に変換することができる。太陽電池は、発光素子と同様に、前述した構造の第1導電型半導体層と活性層および第2導電型半導体層を含むことができる。 Photovoltaic cells or solar cells are a type of photodiode that can convert light into current. The solar cell can include the first conductive semiconductor layer, the active layer, and the second conductive semiconductor layer having the above-described structure, as in the light emitting device.
また、p−n接合を利用した一般的なダイオードの整流特性を通じて電子回路の整流器としても利用され得、超高周波回路に適用されて発振回路などに適用され得る。 In addition, it may be used as a rectifier of an electronic circuit through the rectification characteristic of a general diode using a pn junction, and may be applied to an ultra high frequency circuit and applied to an oscillation circuit or the like.
また、前述した半導体素子は必ずしも半導体でのみ具現されず、場合により金属物質をさらに含むこともできる。例えば、受光素子のような半導体素子は、Ag、Al、Au、In、Ga、N、Zn、Se、P、またはAsのうち少なくとも一つを利用して具現され得、p型やn型ドーパントによってドーピングされた半導体物質や真性半導体物質を利用して具現されてもよい。 In addition, the semiconductor device described above is not necessarily embodied as a semiconductor, and may further include a metal material. For example, a semiconductor device such as a light receiving device may be embodied using at least one of Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, P, or As, and may use p-type or n-type dopants. And may be implemented using a semiconductor material or an intrinsic semiconductor material doped by
以上、実施例を中心に説明したが、これは単に例示に過ぎず、本発明を限定するものではなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば、本実施例の本質的な特性を逸脱しない範囲で以上で例示されていない多様な変形と応用が可能であることが分かるはずである。例えば、実施例に具体的に示された各構成要素は変形して実施できるものである。そして、このような変形と応用に関連する差異点は添付された特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
Although the embodiments have been mainly described above, this is merely an example, and does not limit the present invention, and those who have ordinary knowledge of the field to which the present invention belongs can be essential to the embodiments. It should be understood that various modifications and applications not illustrated above are possible without departing from the characteristics described above. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified and implemented. And, the differences associated with such variations and applications should be construed as being included in the scope of the present invention as defined in the appended claims.
Claims (20)
前記半導体構造物は前記第2導電型半導体層、前記活性層および前記第1導電型半導体層の第1部分を貫通する第1リセス;および
前記半導体構造物は前記第2導電型半導体層、前記活性層および前記第1導電型半導体層の第2部分を貫通する複数個の第2リセス;を含み、
前記第1リセスは前記半導体構造物の外側面に沿って配置され、
前記複数個の第2リセスは前記第1リセスによって包み込まれる、半導体素子。 A semiconductor structure including a first conductive semiconductor layer, a second conductive semiconductor layer, and an active layer disposed between the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer,
The semiconductor structure is a first recess passing through the second conductive type semiconductor layer, the active layer, and a first portion of the first conductive type semiconductor layer; and the semiconductor structure is the second conductive type semiconductor layer, An active layer and a plurality of second recesses penetrating a second portion of the first conductive semiconductor layer;
The first recess is disposed along the outer surface of the semiconductor structure,
The semiconductor device, wherein the plurality of second recesses are enclosed by the first recess.
前記第1リセスに配置される第1絶縁層をさらに含む、請求項1に記載の半導体素子。 The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a first electrode disposed in the plurality of second recesses; and a first insulating layer disposed in the first recess.
前記第1領域は前記第1リセスと前記半導体構造物の最外側面の間に配置され、
前記第2領域は前記第1リセスの内側に配置される領域である、請求項1に記載の半導体素子。 The semiconductor structure includes first and second regions separated by the first recess, and
The first region is disposed between the first recess and the outermost side of the semiconductor structure,
The semiconductor device of claim 1, wherein the second region is a region disposed inside the first recess.
前記第2電極は前記第1電極で前記第2導電型半導体層と電気的に連結されない、請求項4に記載の半導体素子。 The semiconductor device further includes a second electrode electrically connected to the second conductive semiconductor layer in the second region,
The semiconductor device of claim 4, wherein the second electrode is not electrically connected to the second conductive semiconductor layer at the first electrode.
前記第2導電層は第1導電領域および第2導電領域を含み、
前記第1導電領域は前記第2領域に配置され、
前記第2導電領域は前記第1リセスを越えて延びる少なくとも一つの突出部を含む、請求項5に記載の半導体素子。 Further comprising a second conductive layer electrically connected to the second electrode,
The second conductive layer includes a first conductive region and a second conductive region,
The first conductive region is disposed in the second region,
The semiconductor device of claim 5, wherein the second conductive region includes at least one protrusion extending beyond the first recess.
前記第2方向は前記半導体構造物の厚さ方向である、請求項1に記載の半導体素子。 The first recess and the second recess have the same minimum length in the second direction and overlap in the first direction,
The semiconductor device of claim 1, wherein the second direction is a thickness direction of the semiconductor structure.
前記半導体構造物に第1リセスと第2リセスを配置する段階;を含み、
前記半導体構造物は、
第1導電型半導体層;第2導電型半導体層;および前記第1導電型半導体層と前記第2導電型半導体層との間に配置される活性層を含み、
前記第1リセスは、
前記第2導電型半導体層と前記活性層を貫通して前記第1導電型半導体層の一部の領域まで配置され、前記半導体構造物の側面に沿って延び、
前記第2リセスは前記第2導電型半導体層と前記活性層を貫通して前記第1導電型半導体層の一部の領域まで配置され、
前記第1リセスは前記第2リセスより前記半導体構造物の側面に隣接するように配置される、半導体素子の製造方法。 Growing a semiconductor structure; and disposing a first recess and a second recess in the semiconductor structure;
The semiconductor structure is
A first conductive type semiconductor layer; a second conductive type semiconductor layer; and an active layer disposed between the first conductive type semiconductor layer and the second conductive type semiconductor layer,
The first recess is
It is disposed through the second conductivity type semiconductor layer and the active layer to a partial region of the first conductivity type semiconductor layer, and extends along the side surface of the semiconductor structure.
The second recess is disposed through the second conductive semiconductor layer and the active layer to a partial region of the first conductive semiconductor layer.
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first recess is disposed closer to the side surface of the semiconductor structure than the second recess.
前記第1リセスは前記半導体構造物の外側面に沿って配置され、
前記第1リセスは前記複数個の第2リセスを包み込む、請求項11に記載の半導体素子。 The semiconductor structure may include a plurality of second recesses disposed through the second conductive semiconductor layer and the active layer to a partial region of the first conductive semiconductor layer.
The first recess is disposed along the outer surface of the semiconductor structure,
The semiconductor device of claim 11, wherein the first recess encloses the plurality of second recesses.
前記第2導電領域は前記第1導電領域から前記半導体構造物の外部に延びる、請求項11に記載の半導体素子。 The first conductive region is enclosed by the first recess,
The semiconductor device of claim 11, wherein the second conductive region extends from the first conductive region to the outside of the semiconductor structure.
前記第1領域は前記第1リセスと前記半導体構造物の最外側面の間に配置され、
前記第2領域は前記第1リセスの内側に配置される領域である、 請求項11に記載の半導体素子。
The semiconductor structure includes first and second regions separated by the first recess, and
The first region is disposed between the first recess and the outermost side of the semiconductor structure,
The semiconductor device according to claim 11, wherein the second region is a region disposed inside the first recess.
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