(57)【要約】【課題】基板状態で発光素子エピ層（ＬＥＤ  Ｅｐｉ  Ｇｒｏｗｔｈ）を形成して、チップ工程（Ｃｈｉｐ  ｐｒｏｃｅｓｓ）、パッケージ（Ｐａｃｋａｇｅ）を進行することができる発光素子パッケージ及びその製造方法を提供する。【解決手段】実施例は発光素子パッケージ及びその製造方法に関する。実施例による発光素子パッケージは基板に形成された溝；前記基板の溝の第１領域に直接成長された発光構造物；前記基板上に電極；前記電極と前記発光構造物を連結するワイヤボンディング；及び前記溝を埋める充填材；を含む。 【選択図】図１
2011029640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溝が形成された基板；
前記溝内の基板表面の一部に直接成長した発光構造物；
前記基板上の電極；及び
前記電極と前記発光構造物を連結するワイヤボンディングを含む発光素子パッケージ。
【請求項２】
前記溝内に充填材を含む請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項３】
前記溝内に蛍光物質をさらに含む請求項２に記載の発光素子パッケージ。
【請求項４】
前記発光構造物が成長した前記溝内の基板表面の一部、を除いた前記基板の表面に形成される絶縁層を含む請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項５】
前記発光構造物はバッファー層を含み、
前記バッファー層は前記発光構造物が成長した前記溝内の基板表面の一部、の真上に存在する請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項６】
前記バッファー層はシリコンカーバイド層を含む請求項５に記載の発光素子パッケージ。
【請求項７】
前記電極は反射層を含む請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項８】
基板に溝を形成する段階；
前記溝内に存在する前記基板表面の一部の真上に発光構造物を形成する段階；
前記基板上に電極を形成する段階；及び
前記電極と前記発光構造物の間のワイヤボンディングする段階を含む発光素子パッケージの製造方法。
【請求項９】
前記溝内に充填材を形成する段階を含む請求項８に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１０】
前記溝内に蛍光物質をさらに形成する段階を含む請求項９に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１１】
前記溝を形成した後、前記発光構造物が成長した前記溝内に存在する前記基板表面の一部を除いた前記基板の表面上に絶縁層を形成する段階を含む請求項８に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１２】
前記基板表面の一部の真上に発光構造物を形成する段階は、
前記発光構造物が成長される前記溝内に存在する前記基板表面の一部の真上にバッファー層を形成する段階を含む請求項８に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１３】
前記バッファー層はシリコンカーバイド層を含む請求項１２に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１４】
前記基板上に電極を形成する段階は、
前記絶縁層上に少なくとも部分的に電極を形成する請求項８に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１５】
前記電極は反射層を含む請求項８に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施例は発光素子パッケージ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＬＥＤ）は、電気エネルギーが光エネルギーに変換される特性のｐ‐ｎ接合ダイオードを周期律表上でlll族とＶ族の元素が化合して生成されることができる。ＬＥＤは化合物半導体の構成比を調節することによって多様な色相の具現が可能である。
【０００３】
発光素子は順方向電圧の印加時、ｎ層の電子とｐ層の正孔（ｈｏｌｅ）が結合して、伝導帯（Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｂａｎｄ）と価電子帯（Ｖａｌａｎｃｅ  ｂａｎｄ）のエネルギー差に該当するだけのエネルギーを発散するが、このエネルギーは主に熱や光の形態で放出され、光の形態で発散されるとＬＥＤになるのである。
【０００４】
例えば、窒化物半導体は高い熱的安全性と幅広いバンドギャップエネルギーにより、光素子及び高出力電子素子の開発分野で大きい関心を受けている。特に、窒化物半導体を用いた青色（Ｂｌｕｅ）発光素子、緑色（Ｇｒｅｅｎ）発光素子、紫外線（ＵＶ）発光素子などは常用化されて広く用いられている。
【０００５】
一方、従来技術による発光素子パッケージは発光素子を基板上に製作し、切断（ｓａｗｉｎｇ）工程であるダイ分離（ｄｉｅ  ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）を通じて発光素子チップを分離した後、発光素子チップをパッケージ本体（ｐａｃｋａｇｅ  ｂｏｄｙ）にダイボンディング（ｄｉｅ  ｂｏｎｄｉｎｇ）とワイヤボンディング（ｗｉｒｅ  ｂｏｎｄｉｎｇ）、モールディング（ｍｏｌｄｉｎｇ）を進行した後、テストを進行する。
【０００６】
しかし、従来技術によると、発光素子チップの製造工程とパッケージング工程が別に進行されることによって、複雑な工程及び数個の基板などが必要となる問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
実施例は基板状態で発光素子のエピ層（ＬＥＤ  Ｅｐｉ  Ｇｒｏｗｔｈ）を形成して、チップ工程（Ｃｈｉｐ  ｐｒｏｃｅｓｓ）、パッケージ（Ｐａｃｋａｇｅ）を進行することができる発光素子パッケージ及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施例による発光素子パッケージは、溝が形成された基板；前記基板の溝の第１領域に直接成長した発光構造物；前記基板上の電極；前記電極と前記発光構造物を連結するワイヤボンディング；及び前記溝を埋める充填材；を含むことができる。
【０００９】
また、 実施例による発光素子パッケージの製造方法は、基板に溝を形成する段階；前記溝の第１領域上に発光構造物を形成する段階；前記基板上に電極を形成する段階；前記電極と前記発光構造物の間のワイヤボンディングする段階；充填材で前記溝を埋める段階；を含むことができる。
【発明の効果】
【００１０】
実施例による発光素子パッケージ及びその製造方法によると、基板状態で発光素子のエピ層成長（ＬＥＤ Ｅｐｉ Ｇｒｏｗｔｈ）をして、チップ工程（Ｃｈｉｐ ｐｒｏｃｅｓｓ）、パッケージ（Ｐａｃｋａｇｅ）を進行することによって、垂直型チップ工程（Ｆａｂ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）のような別途のチップ（Ｃｈｉｐ）工程が必要ではない長所を有する。
【００１１】
また、従来技術の発光素子チップ（ＬＥＤ  Ｃｈｉｐ）とパッケージ本体のダイ接着時にＡｇ系列またはエポキシ系列を用いて付着した製品に比べて、実施例は同種の化合物半導体を用いた方式であるため、熱伝導度及び電気伝導度が優れる。
【００１２】
また、実施例は垂直型チップ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃｈｉｐ）のような同一の電流注入方式を適用することができるため、電流拡散（電流スプレディング）の効果があり、パッケージ効率が優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例による発光素子パッケージの断面図である。
【図２】実施例による発光素子パッケージの製造方法の工程断面図である。
【図３】実施例による発光素子パッケージの製造方法の工程断面図である。
【図４】実施例による発光素子パッケージの製造方法の工程断面図である。
【図５】実施例による発光素子パッケージの製造方法の工程断面図である。
【図６】実施例による発光素子パッケージの製造方法の工程断面図である。
【図７】実施例による発光素子パッケージの製造方法の工程断面図である。
【図８】実施例による発光素子パッケージの製造方法の工程断面図である。
【図９】実施例による発光素子パッケージの製造方法の工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施例による実施例の説明において、各々の層（膜）、領域、パッドなどの構造物が各々の層（膜）、領域、パッドなどのパネル、部材の「上（ｏｎ）」に、または「下（ｕｎｄｅｒ）」に形成されることで記載する場合において、「上（ｏｎ）」と「下（ｕｎｄｅｒ）」は「直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」または「他の構成要素を介して（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）」形成されることを全て含む。また、各構成要素の上または下に対する基準は図面を基準にして説明する。
【００１５】
図面での各層の厚さや大きさは説明の便宜及び明確性のために誇張されたり、省略されたり、概略的に図示された。また、各構成要素の大きさを実際の大きさを全面的に反映するものではない。
（実施例）
図１は実施例による発光素子パッケージの断面図であり、図２から図９は実施例による発光素子パッケージの製造方法の工程断面図である。
実施例による発光素子パッケージ及びその製造方法によると、基板状態で発光素子のエピ層成長（ＬＥＤ  Ｅｐｉ  Ｇｒｏｗｔｈ）、チップ工程（Ｃｈｉｐ  ｐｒｏｃｅｓｓ）、パッケージ（Ｐａｃｋａｇｅ）を進行することによって、垂直型チップ工程（Ｆａｂ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）のような別途のチップ（Ｃｈｉｐ）工程が必要ではない長所を有する。
【００１６】
また、既存の発光素子チップ（ＬＥＤ  Ｃｈｉｐ）とパッケージ本体のダイ接着時にＡｇ系列またはエポキシ系列を用いて付着した製品に比べて、実施例は同種の化合物半導体を用いた方式であるため、熱伝導度及び電気伝導度が優れる。
【００１７】
また、実施例は垂直型チップ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃｈｉｐ）のような同一の電流注入方式を適用することができるため、電流拡散効果とパッケージ効率が優れる。
【００１８】
以下、図２から図９を参照して実施例による発光素子パッケージの製造方法を説明する。
【００１９】
まず、図２のように基板１１０に溝Ｃを形成する。例えば、基板１１０上に第１パターン３１０を形成し、これをマスクにして基板１１０をエッチングすることによって溝Ｃを形成することができる。例えば、前記基板１１０がシリコン基板の場合には、その結晶方向により所定の角度を有して溝が形成されることができるが、これに限定されるものではない。前記第１パターン３１０は基板１１０上の外に、基板の下側にも形成されることができる。
【００２０】
前記基板１１０は伝導性基板、結晶方向がある基板などであることができる。例えば、前記基板１１０はシリコン基板、ＧａＮ基板、ＧａＯ基板、ＳｉＣ基板、ＺｎＯ基板、ＧａＡｓ基板などであることができるが，これに限定されるものではない。このようなエッチング工程によって第１チップ領域１００と第２チップ領域２００が形成されることができる。以下では第１チップ領域１００を主として説明するが、チップ工程及びパッケージング工程が完成される時まで第１チップ領域１００と第２チップ領域２００の基板１１０からの分離工程（Sawing）が進行せず、パッケージング工程が終了した後に分離工程が進行する。
【００２１】
次に、図３は第１チップ領域１００に対する拡大図である。一方、上述のように、図３は、第１チップ領域１００の基板１１０からの分離工程が進行したことを意味するものではなく、図３は単に第１チップ領域１００のみを概念化して図示したものである。
【００２２】
勿論、貫通ホール（未図示）形成工程が進行されて、このような貫通ホールを基準にして断面図を図示する場合、図３のような形状になることもできる。この際、貫通ホールは基板１１０の結晶方向によって湿式エッチングが進行される場合、図３のように一部が傾いた状態で形成されることもできるが、これに限定されるものではなく、貫通ホールは垂直で直線の形態であることもできる。
【００２３】
次に、図４のように前記溝の第１領域Ａを除いて前記基板１１０の表面に 絶縁層１２０を形成する。例えば、前記絶縁層１２０は、前記第１領域Ａ上に第２パターン（未図示）を形成し、熱酸化などによってＳｉＯ２膜で形成されることができるが、これに限定されるものではない。
【００２４】
前記絶縁層１２０は基板１１０に溝が形成される領域などの求める部分に発光素子チップ（ＬＥＤ  ｃｈｉｐ）を成長させるマスクの役割をする。
次に、図５のように前記第２パターンをとり除いて、前記溝の第１領域上にバッファー層１３０を形成することができる。
【００２５】
前記バッファー層１３０は、この後形成される発光構造物１４０と基板１１０の間の結晶格子が相異なることによって発生する可能性がある結晶格子の欠陥を防止するために、結晶格子が一致するようにシリコンカーバイド（ＳｉＣ）などで形成することができるが、これに限定されるものではない。例えば、バッファー層１３０は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）で形成されることができる。
【００２６】
例えば、前記バッファー層１３０は高温でＲＦ−ＣＶＤのような装備を用いて形成することができるが、これに限定されるものではない。前記絶縁層１２０上にフォトレジスト（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ；未図示）を塗布した後、バッファー層１３０が形成される第１領域の部分をマスキング及び溶媒でとり除いた後、第１領域にバッファー層１３０を成長させることができる。
【００２７】
一方、基板１１０としてＳｉＣ基板を用いる場合、発光構造物１４０と基板１１０の間の結晶格子が一致することができるため、バッファー層１３０を形成しなくて発光構造物１４０を生成することもできる。
【００２８】
実施例は前記バッファー層１３０を形成する前に、第１反射層（ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  ｍｅｔａｌ）（未図示）を形成することができる。例えば、実施例はＴｉ、Ｐａなどで第１反射層を形成することができて、このような材質で形成された第１反射層はこの後進行されるバッファー層１３０工程での酸化などが進行しない。
【００２９】
次に、図６のように前記第１領域の前記基板１１０または前記バッファー層１３０上に発光構造物１４０を形成する。実施例によると、前記発光構造物１４０を形成するために別途のパターンが必要ではない。これは、発光構造物１４０のエピ層が前記絶縁層１２０上では成長されないからである。
【００３０】
既存の発光素子チップ（ＬＥＤ  Ｃｈｉｐ）とパッケージ本体のダイ接着時にＡｇ系列またはエポキシ系列を用いて付着した製品に比べて、実施例は同種の化合物半導体を用いた方式であるため、熱伝導度及び電気伝導度が優れる。
【００３１】
また、ダイ接着剤の耐熱性による変色または変形による信頼性の問題も解決することができる。
【００３２】
図７は発光構造物１４０の拡大図である。
【００３３】
実施例での発光構造物はＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＰなどの物質で形成されることができる。例えば、緑色〜青色ＬＥＤはＧａＮまたはＩｎＧａＮを、黄色〜赤色ＬＥＤはＩｎＧａＡＩＰまたはＡＩＧａＡｓを用いることができて、物質の造成の変更によって多様な色相（Ｆｕｌｌ  Ｃｏｌｏｒ）の具現も可能である。
【００３４】
前記発光構造物１４０は第２導電型半導体層１４２、活性層１４４、第１導電型半導体層１４６を含むことができて、その形成される順序が図７の積層順序に限定されるものではない。
【００３５】
前記第２導電型半導体層１４２は、チャンバーにトリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＧ３）、窒素ガス（Ｎ２）、及びマグネシウム（Ｍｇ）のようなｐ型不純物を含むビセチルシクロペンタジエニルマグネシウム（ＥｔＣｐ２Ｍｇ）{Ｍｇ（Ｃ２Ｈ５Ｃ５Ｈ４）２}が注入されてｐ型ＧａＮ層が形成されることができるが、これに限定されるものではない。
【００３６】
前記活性層１４４は、第１導電型半導体層１４６を通じて注入される電子と第２導電型半導体層１４２を通じて注入される正孔が再結合し、活性層（発光層）物質の固有のエネルギーバンドによって決まるエネルギーを有する光を放出する層である。
【００３７】
前記活性層１４４は、エネルギーバンドが互いに異なる窒化物半導体の薄膜層を交代に一回あるいは数回積層してなる量子井戸構造を有することができる。例えば、前記活性層１４４は、トリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＧ３）、窒素ガス（Ｎ２）、及びトリメチルインジウムガス（ＴＭＩｎ）が注入されてＩｎＧａＮ／ＧａＮ構造を有するダイ量子井戸構造が形成されることができるが、これに限定されるものではない。
【００３８】
前記第１導電型半導体層１４６は化学蒸着方法（ＣＶＤ）あるいは分子線エピタキシー（ＭＢＥ）あるいはスパッタリングあるいは水酸化物気相エピタキシー（ＨＶＰＥ）などの方法を用いてＮ型ＧａＮ層を形成することができる。また、前記第１導電型半導体層１４６は、チャンバーにトリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＧ３）、窒素ガス（Ｎ２）、及びシリコン（Ｓｉ）のようなｎ型不純物を含むシランガス（ＳｉＨ４）が注入されて形成されることができる。
【００３９】
次に、図８のように前記基板１１０上に電極１５０を形成する。例えば、前記絶縁層１２０の一部領域に電極１５０を形成することができる。これによって、前記電極１５０と前記基板１１０の間には絶縁層１２０が介されることによって、電気的に分離されることができる。
【００４０】
実施例で前記発光構造物１４０の下部の場合、電気伝導度を有するバッファー層または基板がｎまたはｐ型電極で形成されているため、発光素子の上部に下部と異なる極性を有するｐまたはｎ型電極を形成することができる。
【００４１】
前記電極１５０は反射性能が優れた物質で形成することによって、反射層の機能も兼備することができる。一方、電極１５０が形成されない溝の側面に第２反射層（未図示）を形成することもできる。
【００４２】
この後、前記電極１５０と前記発光構造物１４０の間のワイヤボンディング１６０が進行されることができる。
【００４３】
次に、図９のように充填材１７０で前記溝を埋めるモールディング段階を進行して、パッケージング工程が終了されることができる。例えば、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などで溝を埋めることができるが、これに限定されるものではない。
【００４４】
また、実施例は白色（ｗｈｉｔｅ）の具現のために、蛍光体（未図示）を含んでモールディングが進行されることができる。例えば、青色ＬＥＤに黄色蛍光体（ＹＡＧ、ＴＡＧなどの蛍光体を使用）を加えたり、ＵＶ  ＬＥＤに赤／緑／青の三色蛍光体を用いることができる。
【００４５】
次に、発光素子が形成された発光素子パッケージを基板から各チップの領域ごとに切断（ｓａｗｉｎｇ）した後、測定及びテストを通じて製品化されることができる。
【００４６】
実施例による発光素子パッケージ及びその製造方法によると、基板状態で発光素子のエピ層成長（ＬＥＤ  Ｅｐｉ  Ｇｒｏｗｔｈ）、チップ工程（Ｃｈｉｐ  ｐｒｏｃｅｓｓ）、パッケージ（Ｐａｃｋａｇｅ）を進行することによって、垂直型チップ工程（Ｆａｂ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）のような別途のチップ（Ｃｈｉｐ）工程が必要ではない長所を有する。
【００４７】
また、既存の発光素子チップ（ＬＥＤ  Ｃｈｉｐ）とパッケージ本体のダイ接着時にＡｇ系列またはエポキシ系列を用いて付着した製品に比べて、実施例は同種の化合物半導体を用いた方式であるため、熱伝導度及び電気伝導度が優れる。
【００４８】
また、実施例は垂直型チップ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃｈｉｐ）のような同一の電流注入方式を適用することができるため、電流拡散の効果があり、パッケージ効率が優れる。
【００４９】
以上で実施例を中心に説明したが、これはただ例示にすぎず、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発明の本質的な特性を外れない範囲内で以上で例示されていない様々な変形と応用が可能であることが分かるであろう。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することができるものである。そして、このような変形と応用に係る差異点は添付された請求範囲にて規定する本発明の範囲に含まれるものであると解釈されるべきであろう。
【図１】
2011029640.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011029640.tif 000009
【図８】
2011029640.tif 000010
【図９】
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