KR100241532B1 - 집광기능이 구비된 반도체 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents
집광기능이 구비된 반도체 발광소자 및 그 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 집광기능이 구비된 반도체 발광소자 제조방법에 관한 것으로, 특히 반도체 발광소자를 제조할 때 광 집속 기능을 갖는 패턴인 프레넬 윤대판(fresnel zone plate)이 일체화되도록 제작하므로써, 작은 크기의 집광기능이 구비된 반도체 발광소자의 제조를 가능하게 하는 집광기능이 구비된 반도체 발광소자 제조방법이 개시된다.
Description
본 발명은 집광기능이 구비된 반도체 발광소자 제조 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 발광소자를 제조할 때 광 집속기능을 갖는 패턴인 프레넬 윤대판(fresnel zone plate)이 일체화되도록 제작하므로써, 작은 크기의 집광기능이 구비된 반도체 발광소자의 제조를 가능하게 하는 집광기능이 구비된 반도체 발광소자 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 집광기능이 구비된 반도체 발광소자는 광 컴퓨터, 광 집적소자(IC) 등에 응용되고 있다.
종래 제1 및 제2실시예에 의한 집광기능이 구비된 반도체 발광소자가 제1도 및 제2도에 도시된다.
제1도는 발광소자(2)의 둘레에 케이스(3)가 설치되고, 발광소자(2)부터 발광되는 빛의 경로(5)부분에 반구형의 집광 수단(4)이 설치된 종래 제1실시예에 의한 집광기능이 구비된 반도체 발광소자가 도시된다. 미설명부호(1)은 전원 공급선이다.
상기에서, 반구형의 집광 수단(4)은 투명 재질 예를 들어, 유리 또는 아크릴류를 사용하여 만든다.
제2도는 발광소자(12)의 둘레에 케이스(13)가 설치되고, 발광소자(12) 자체에서는 집광기능이 없기 때문에 발광되는 빛의 경로(15) 부분에 별도의 집광 수단으로 렌즈(14)가 구비된 종래 제2실시예에 의한 집광기능이 구비된 반도체 발광소자가 도시된다. 미 설명부호(11)는 전원 공급선이다.
현재 시중에서 많이 볼 수 있는 LED 또는 레이저 다이오드(laser diode)의 모양의 발광소자(2 또는 12)는 그 크기가 작은데 비해 케이스 (3 또는 13)와 집광수단(4 또는 14)의 크기는 매우 크다. 즉, 케이스(3 또는 13)와 집광 수단(4 또는 14)이 포함한 전체 크기는 발광소자(2 또는 12)의 10배 이상되어 광 컴퓨터 또는 광 집적회로에 응용할 경우 많은 부분을 차지하게 된다. 부피가 큰 집광기능이 구비된 반도체 발광소자는 이를 몇몇개 사용하는 제품에서는 문제가 없으나, 광 컴퓨터 또는 광 집적소자 등의 회로를 구성하려면 수십만개 이상의 발광소자와 검광소자가 필요하므로 현실적으로 응용하기가 어렵다.
따라서, 본 발명은 반도체 발광소자를 제조할 때 광 집속기능을 갖는 패턴인 프레넬 윤대판(fresnel zone plate)이 일체화되도록 제작하므로써, 작은 부피의 집광기능이 구비된 반도체 발광소자의 제조를 가능하게 하는 집광기능이 구비된 반도체 발광소자 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 집광기능이 구비된 반도체 발광소자 제조방법은 집광기능이 구비된 반도체 발광소자 제조방법에 있어서, 발광소자가 수비된 반도체 기판상에 제1버퍼 투명박막 및 제2버퍼 투명박막을 순차적으로 형성하는 단계; 및 상기 제2버퍼 투명박막 표면을 식각하여 상기 제1버퍼 투명박막 상에 제2버퍼 투명박막으로 된 윤대판 패턴을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
제1도는 종래 제1실시예에 의한 집광기능이 구비된 반도체 발광소자를 도시한 도면.
제2도는 종래 제2실시예에 의한 집광기능이 구비된 반도체 발광소자를 도시한 도면.
제3(a)도∼제3(d)도는 본 발명의 제1실시예에 의한 집광기능이 구비된 반도체 발광소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.
제4(a)도∼제4(d)도는 본 발명의 제2실시예에 의한 집광기능이 구비된 반도체 발광소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 11 : 전원 공급선 2, 12, 22 : 발광소자
3, 13 : 케이스 4, 14 : 집광수단
5, 15 : 빛의 경로 21 : 반도체 기판
23, 23A, 23B : 버퍼투명 박막 24 : 감광막 패턴
25 : 윤대판 패턴
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
제3(a)도∼제3(d)도는 본 발명의 제1실시예에 의한 집광기능이 구비된 반도체 발광소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
제3(a)도는 반도체 기판(21)의 일부분에 발광소자(22)가 제조된 것이 도시된다.
제3(b)도는 발광소자(22)가 구비된 기판(21) 상에 버퍼 투명 박막(23)을 형성한 것이 도시된다.
제3(c)도는 리소그라피 공정을 이용하여 버퍼 투명 박막(23) 상에 감광막 패턴(24)이 형성된 것이 도시된다.
제3(d)도는 감광막 패턴(24)을 식각 마스크로 하여 버퍼 투명 박막(23)의 노출된 부분을 일정 깊이로 식각하여 버퍼투명 박막(23)의 표면부에 윤대판 패턴(25)을 형성하고, 이후 감광막 패턴(24)을 제거하므로 본발명의 제1실시예에 의한 집광 기능이 구비된 반도체 발광소자의 제조가 완료된 것이 도시된다.
제4(a)도∼제4(d)도는 본 발명의 제2실시예에 의한 집광기능이 구비된 반도체 발광소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
제4(a)도는 반도체 기판(21)의 일부분에 발광소자(22)가 제조된 것이 도시된다.
제4(b)도는 발광소자(22)가 구비된 기판(21)상에 제1버퍼 투명 박막(23A) 및 제2버퍼 투명 박막(23B)을 형성한 것이 도시된다.
제4(c)도는 리소그라피 공정을 이용하여 제2버퍼 투명 박막(23B)상에 감광막 패턴(24)이 형성된 것이 도시된다.
제4(d)도는 감광막 패턴(24)을 식각 마스크로 하여 제2버퍼 투명 박막(23B)의 노출된 부분을 식각하여 제1버퍼 투명 박막(23A)상에 제2버퍼 투명 박막(23B)으로된 윤대판 패턴(25)을 형성하고, 이후 감광막 패턴(24)을 제거하므로 본 발명의 제2실시예에 의한 집광기능이 구비된 반도체 발광소자의 제조가 완료된 것이 도시된다.
상기한 본 발명의 제1 및 제2실시예에서, 버퍼 투명 박막(23), 제1버퍼 투명 박막(23A) 및 제2버퍼 투명 박막(23B)은 유리, TEOS(Tetra Ethylene Ortho Silicate), 냉(Sion On Glass), 석영(Quartz) 등의 산화물이나 아크릴류, 감광막등의 폴리머(polymer) 등을 경화시킨 것 등의 재질 중 어느 하나로 형성한다. 단, 제2버퍼 투명 박막(23B)은 제1버퍼 투명 박막(23A)에 대하여 식각 선택비가 높은 물질을 선택하여 형성된다. 한편, 제1및 제2실시예에서 윤대판 패턴(25)을 형성한 후에 윤대판 패턴(25)을 보호하기 위하여 보호막으로 윤대판 패턴(25)을 덮을 수 있으며, 이때 보호막은 전체면이 균일하도록 형성하여야 한다.
제1실시예에서, 윤대판 패턴(25)을 형성하기 위해 버퍼 투명 박막(23)을 식각할 때 식각 깊이는 발광하는 빛의 반 파장의 정수배(예를 들어,/2N, 3/2N, 52n,…, 여기서 ndms 투명 박막의 굴절율)이다.
제2실시예에서, 윤대판 패턴(25)을 형성하기 위한 제2버퍼 투명 박막(23B)의 두께는 발광하는 빛의 반 파장의 정수배(예를 들어,/2N, 3/2N, 52n,…, 여기서 ndms 투명 박막의 굴절율)이다.
제5도는 본 발명의 윤대판 패턴(25)의 평명을 도시한 것으로, 윤대판 패턴(25)은 프레넬 회절 원리를 이용한 것으로, 원형띠로된 패턴이고, 각 띠들은 번갈아가며 서로간에 발광 파장의 반의 광 경로차를 가진다. 즉, 짝수 번째 띠들과 홀수 번째 띠들간에는 반파장의 광 경로차를 갖게 하나 그 반대일 수 있다. 버퍼 투명 박막(23 또는 23A)의 두께를 “L”로 하고, 윤대판 패턴(25) 각 때의 반경을 “R”이라하고, 반사판에 비추는 빛의 파장을 “”라 할 때, N번째 반사판의 반경은 다음과 같은 관계를 갖는다.
(Rn)2/(Nㆍ)=L : 일정
즉, 가운데에서 외곽으로 멀어지면서 반경이 점점 작아지는 띠를 말한다. 예를 들어, 평행, 단색광을 이러한 윤대판(25)에 비추었을 때 프레닐 회절 이론에 의 하면 반사광은 일정한 거리“L”에서 집광되어 마치 오목 반사경의 효과를 나타낸다.
이 효과를 반대로 생각하면 한점에서 출발한 빛이 그 점에서 “L”만큼 떨어 진 곳에 있는 윤대판(25)을 통과하면 평행광으로 집광이 되는 것이다.
윤대판(25)은 띠의 개수가 많을수록 효율이 좋다. 예를 들어 첫 때의 반경을 5㎛크기로 하고 He-Ne 레이저(=0.633㎛)를 가정했을 때 초점거리“L”은 약 40 ㎛이 되고, 약 20개의 띠를 가진 윤대판 패턴을 생각하면 그 직경은 약 50㎛가 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 반도체 발광소자를 제조할 때 광 집속 기능을 갖는 패턴인 프레넬 윤대판이 일체화되도록 제작하므로써, 작은 부피의 집광기능이 구비된 반도체 발광소자의 제조를 가능하게 한다.
Claims (6)
- 집광기능이 구비된 반도체 발광소자 제조방법에 있어서, 발광소자가 구비된 반도체 기판상에 제1버퍼 투명박막 및 제2버퍼 투명박막을 순차적으로 형성하는 단계; 및 상기 제2버퍼 투명박막 표면을 식각하여 상기 제1버퍼 투명박막 상에 제2버퍼 투명박막으로 된 윤대판 패턴을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집광기능이 구비된 반도체 발광소자 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2버퍼 투명박막은 유리, TEOS, SOG, 석영, 아크릴류, 감광막 중 어느 하나를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 집광기능이 구비된 반도체 발광소자 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제2버퍼 투명박막은 상기 제1버퍼 투명박막에 대하여 식각 선택비가 높은 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 집광기능이 구비된 반도체 발광소자 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제2버퍼 투명박막의 식각 두께는 발광하는 빛의 파장을, 투명박막의 굴절율을 n이라 할 때, 발광하는 빛의 반파장의 정수배(/2n, 3/2n, 52n,…)가 되도록 형성하는 것을 특징으로하는 집광기능이 구비된 반도체 발광소자 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 윤대판 패턴은 원형띠로된 패턴이고, 각 띠들은 번갈아가며 서로간에 발광 파장의 반의 광 경로차를 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 집광기능이 구비된 반도체 발광소자 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 버퍼 투명박막의 두께를 “L”로 하고, 상기 윤대판 각 띠의 반경을 “R”이라 하고, 반사판에 비추는 빛의 파장을 “”라 할 때, N번째 반사판의 반경은 (Rn)2/(Nㆍ)=L의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 집광기능이 구비된 반도체 발광소자 제조방법.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR100998018B1 (ko) | 2008-11-04 | 2010-12-03 | 삼성엘이디 주식회사 | Ｄｏｅ 패턴을 구비한 반도체 발광소자 |
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| JPS6338271A (ja) * | 1986-08-04 | 1988-02-18 | Sharp Corp | 半導体面発光素子 |
| JPH07193282A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Mitsubishi Materials Corp | 指向性の少ない赤外可視変換発光ダイオード |
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1996
- 1996-12-28 KR KR1019960074986A patent/KR100241532B1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR100998018B1 (ko) | 2008-11-04 | 2010-12-03 | 삼성엘이디 주식회사 | Ｄｏｅ 패턴을 구비한 반도체 발광소자 |
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