KR100600371B1 - 발광 소자의 제조 방법 - Google Patents

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본 발명은 발광 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 기판 상부에 일정 공간의 간격으로 상호 이격된 복수개의 발광 소자들을 형성하고, 그 발광 소자들의 상부에 금속층을 증착한 다음, 공간과 금속층 상부에 에폭시를 코팅하여 기판의 이탈공정을 수행한다.
따라서, 본 발명은 제조공정 중에 소자에 열 방출 금속층을 형성하여 열방출 효율을 높일 수 있고, 연성(延性)의 에폭시를 사용하여 기판을 이탈함으로써 소자에 인가되는 스트레스를 최소화시킬 수 있고, 소자의 제조공정에서 기판을 이탈시켜 공정을 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.
발광소자, 기판, 에폭시, 분리

Description

발광 소자의 제조 방법 { Method for fabricating light emitting device }
도 1a 내지 1k는 본 발명에 따른 발광 소자의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도
도 2a 내지 2j는 본 발명에 따른 발광 소자의 다른 제조 공정을 설명하기 위한 단면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100,200 : 기판 110 : 에피층
111,112,113,211,212,213 : 발광소자 125,140 : 감광막 패턴
121,122,123 : 오믹 및 반사용 금속층 130 : 시드 금속층
150 : 열 방출용 금속층 160 : 에폭시
171,172,173,250 : 금속패드 201,225 : 공간
220,240 : 희생층 230 : 금속층
본 발명은 발광 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제조공정 중에 소자에 열 방출 금속층을 형성하여 열방출 효율을 높일 수 있고, 연성의 에폭시를 사용하여 기판을 이탈함으로써 소자에 인가되는 스트레스를 최소화시킬 수 있고, 소자의 제조공정에서 기판을 이탈시켜 공정을 단순화시킬 수 있는 발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 질화갈륨을 성장시키기 위한 가장 우수한 기판은 질화갈륨 기판이다.
그러나, 질화갈륨 기판은 질화갈륨의 성장이 어렵기 때문에, 그 기판을 양산하는데 고 비용이 소요되어, 기판의 가격이 매우 비싸다.
상기의 이유로, 대부분의 질화갈륨이 포함된 소자는 이종기판인 사파이어(Al2O3) 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 갈륨 아세나이드(GaAs) 기판과 실리콘 기판 등에서 제조되고 있다.
이러한, 이종기판들 중에 현재 가장 폭넓게 사용되고 있는 기판은 사파이어 기판이다.
그러나, 사파이어(Al2O3) 기판은 질화갈륨을 이용한 소자 제조에 있어 사파이어 자체의 비전도성과 낮은 열전도도로 인해, 소자 제조 및 소자 구동에 있어 많은 문제를 야기시키게 된다.
한편, 최근, LLO(Laser Lift-Off) 방법 등을 이용하여 사파이어 기판을 제거 하고 소자를 제조하는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 사파이어를 제거하기 위해서 질화갈륨 박막을 일차적으로 높은 전도성과 열전도도가 우수한 실리콘과 갈륨비소(GaAs) 등의 웨이퍼나 금속판에 접합하게 된다.
이 때, 접합 공정에 수반되는 열에 의하여 사파이어 기판과 열팽창 계수가 다른 질화갈륨에서는 많은 잔존 스트레스를 갖게 된다.
즉, 질화갈륨의 성장 온도가 900 ~ 1100℃의 고온에서 성장되기 때문에, 열팽창 계수에 의한 스트레스가 수 Gpa 정도로 발생되게 된다.
이런, 잔존 스트레스는 질화갈륨 박막의 휘어짐 현상으로 나타나며, 접합과정에서 휘어짐 현상은 더욱더 가중되게 되고, 이렇게 가중된 스트레스로 인해 분리된 질화갈륨 박막에는 크랙 등과 같은 결함이 생성되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 제조공정 중에 소자에 열 방출 금속층을 형성하여 열방출 효율을 높일 수 있고, 연성의 에폭시를 사용하여 기판을 이탈함으로써 소자에 인가되는 스트레스를 최소화시킬 수 있고, 소자의 제조공정에서 기판을 이탈시켜 공정을 단순화시킬 수 있는 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 기판 상부에 일정 공간의 간격으로 상호 이격된 복수개의 발광 소자들을 형성하는 단계와;
상기 복수개의 발광 소자들 상부 및 상기 공간에 제 1 희생층을 형성하는 단 계와;
상기 공간에 대응되는 영역을 제외하고 상기 제 1 희생층을 선택적으로 식각하여 상기 복수개의 발광 소자들 상부를 노출시키는 단계와;
상기 노출된 복수개의 발광 소자들 상부에 금속층을 증착하는 단계와;
상기 제 1 희생층을 제거하여 금속층 및 공간을 노출시키고, 상기 금속층 상부 및 공간에 제 2 희생층을 형성하는 단계와;
상기 기판을 상기 복수개의 발광 소자들 및 제 2 희생층로부터 이탈시키는 단계와;
상기 복수개의 발광 소자들 각각의 상부에 금속 패드를 형성하는 단계와;
상기 제 2 희생층을 제거하고 개별 발광 소자로 분리하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조 방법이 제공된다.
상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 다른 양태(樣態)는, 기판 상부에 복수개의 발광 소자들이 적층된 에피층을 형성하고, 상기 복수개의 발광 소자들이 적층된 에피층을 선택적으로 식각하여 개별 발광 소자들로 분할하는 단계와;
상기 복수개의 발광 소자들이 적층된 에피층이 식각된 영역 내부에 상기 개별 발광 소자들의 상면보다 높게 제 1 감광막 패턴을 형성하고, 상기 개별 발광 소자들 상부에 오믹(Ohmic) 및 반사용 금속층을 형성하는 단계와;
상기 제 1 감광막 패턴과 오믹 및 반사용 금속층 상부에 시드 금속층을 형성하는 단계와;
상기 제 1 감광막 패턴 상면에 대응되는 상기 시드 금속층 상부에 제 2 감광막 패턴을 형성하고, 상기 제 2 감광막 패턴 사이의 상기 시드 금속층 상부에 열 방출용 금속층을 형성하는 단계와;
상기 제 1, 2 감광막 패턴 및, 상기 제 1, 2 감광막 패턴 사이의 시드 금속층을 제거하는 단계와;
상기 제 1, 2 감광막 패턴과 시드 금속층이 제거된 영역 및 상기 열 방출용 금속층 상부에 에폭시를 코팅하고 경화시키는 단계와;
상기 발광 소자들 및 경화된 에폭시로부터 상기 기판을 이탈시키는 단계와;
상기 식각된 발광 소자들 각 표면에 금속패드들을 형성하는 단계와;
상기 에폭시를 제거시켜, 개별 발광 소자로 분리하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조 방법이 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 1k는 본 발명에 따른 발광 소자의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도로서, 먼저, 기판(100) 상부에 복수개의 발광 소자들이 적층된 에피층(110)을 형성하고(도 1a), 상기 복수개의 발광 소자들이 적층된 에피층(110)을 선택적으로 식각하여 개별 발광 소자들(111,112,113)로 분할한다.(도 1b)
여기서, 상기 에피층(110)을 선택적으로 식각하면, 각각의 발광 소자들 (111,112,113)이 아이솔레이션(Isolation)된다.
그 후, 상기 복수개의 발광 소자들이 적층된 에피층(110)이 식각된 영역 내부에 상기 개별 발광 소자들(111,112,113)의 상면보다 높게 제 1 감광막 패턴(125)을 형성하고, 상기 개별 발광 소자들(111,112,113) 상부에 오믹(Ohmic) 및 반사용 금속층(121,122,123)을 형성한다.(도 1c),
연이어, 상기 제 1 감광막 패턴(125)과 오믹 및 반사용 금속층(121,122,123) 상부에 시드 금속층(130)을 형성한다.(도 1d)
그 다음, 상기 제 1 감광막 패턴(125) 상면에 대응되는 상기 시드 금속층(130) 상부에 제 2 감광막 패턴(140)을 형성하고, 상기 제 2 감광막 패턴(140) 사이의 상기 시드 금속층(130) 상부에 열 방출용 금속층(150)을 형성한다.(도 1e)
이렇게, 제조공정 중에 열 방출용 금속층(150)을 형성함으로써, 소자에서 발생된 열을 용이하게 방출할 수 있게 된다.
이런 열 방출용 금속층(150)은 Cu, Au, Al 등과 같은 열전도도가 우수한 금속으로 형성한다.
계속하여, 상기 제 1, 2 감광막 패턴(125,140) 및, 상기 제 1, 2 감광막 패턴(112,140) 사이의 시드 금속층을 제거한다.(도 1f)
이어서, 상기 제 1, 2 감광막 패턴(125,140)과 시드 금속층이 제거된 영역 및 상기 열 방출용 금속층(150) 상부에 에폭시(160)을 코팅하고 경화시킨다.(도 1g)
상기 코팅된 에폭시(160)는 발광소자가 질화갈륨이 포함된 물질로 만들어진 소자인 경우, 양자 사이의 계면 접합 특성이 우수하여 보이드(Void) 등의 결함이 발생되지 않는다.
그 후, 상기 발광 소자들(111,112,113) 및 경화된 에폭시(160)로부터 상기 기판(100)을 이탈시킨다.(도 1h)
여기서, 상기 기판(100)이 사파이어 기판이고, 상기 발광 소자들(111,112,113)이 질화갈륨이 포함된 물질로 만들어진 소자인 경우, 레이저 리프트 오프(Laser lift off)공정을 수행하여 기판을 제거한다.
연이어, 상기 기판(100)이 이탈된 발광 소자들(111,112,113) 표면을 식각한다.(도 1i)
다음, 상기 식각된 발광 소자들(111,112,113) 각 표면에 금속패드들(171,172,173)을 형성한다.(도 1j)
마지막으로, 상기 에폭시(160)를 제거시켜, 개별 발광 소자로 분리한다.(도 1k)
따라서, 본 발명은 소자의 제조 공정 중에 소자에 열 방출 금속층을 형성하고, 연성의 에폭시를 사용하여 기판을 이탈함으로써, 소자에 인가되는 스트레스를 최소화시킬 수 있다.
도 2a 내지 2j는 본 발명에 따른 발광 소자의 다른 제조 공정을 설명하기 위한 단면도로서, 기판(200) 상부에 일정 공간(201)의 간격으로 상호 이격된 복수개의 발광 소자들(211,212,213)을 형성하고(도 2a), 상기 복수개의 발광 소자들(211,212,213) 상부 및 상기 공간(201)에 제 1 희생층(220)을 형성한다.(도 2b)
여기서, 상기 제 1 희생층(220)은 포토레지스트로 형성하는 것이 바람직하다.
그 후, 상기 공간(201)에 대응되는 영역을 제외하고 상기 제 1 희생층(220)을 선택적으로 식각하여 상기 복수개의 발광 소자들(211,212,213) 상부를 노출시킨다.(도 2c)
연이어, 상기 노출된 복수개의 발광 소자들(211,212,213) 상부에 금속층(230)을 증착한다.(도 2d)
계속하여, 상기 제 1 희생층(220)을 제거하여 금속층(230) 및 공간(225)을 노출시키고(도 2f), 상기 금속층(230) 상부 및 공간(225)에 제 2 희생층(240)을 형성한다.(도 2g)
이 때, 상기 제 2 희생층(240)은 상기 복수개의 발광 소자들(211,212,213) 및 금속층(230)을 고정시키는 역할을 수행한다.
그 다음, 상기 기판(200)을 상기 복수개의 발광 소자들(211,212,213) 및 제 2 희생층(240)으로부터 이탈시킨다.(도 2h)
연이어, 상기 복수개의 발광 소자들(211,212,213) 각각의 상부에 금속 패드(250)를 형성한다.(도 2i)
마지막으로, 상기 제 2 희생층(240)을 제거하여 개별 발광 소자로 분리한다.(도 2j)
상기 제 2 희생층(240)은 에폭시를 도포하고 열경화시켜 형성하는 것이 바람직하다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 제조공정 중에 소자에 열 방출 금속층을 형성하여 열방출 효율을 높일 수 있고, 연성(延性)의 에폭시를 사용하여 기판을 이탈함으로써 소자에 인가되는 스트레스를 최소화시킬 수 있고, 소자의 제조공정에서 기판을 이탈시켜 공정을 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (5)

  1. 기판 상부에 일정 공간의 간격으로 상호 이격된 복수개의 발광 소자들을 형성하는 단계와;
    상기 복수개의 발광 소자들 상부 및 상기 공간에 제 1 희생층을 형성하는 단계와;
    상기 공간에 대응되는 영역을 제외하고 상기 제 1 희생층을 선택적으로 식각하여 상기 복수개의 발광 소자들 상부를 노출시키는 단계와;
    상기 노출된 복수개의 발광 소자들 상부에 금속층을 증착하는 단계와;
    상기 제 1 희생층을 제거하여 금속층 및 공간을 노출시키고, 상기 금속층 상부 및 공간에 제 2 희생층을 형성하는 단계와;
    상기 기판을 상기 복수개의 발광 소자들 및 제 2 희생층로부터 이탈시키는 단계와;
    상기 복수개의 발광 소자들 각각의 상부에 금속 패드를 형성하는 단계와;
    상기 제 2 희생층을 제거하고 개별 발광 소자로 분리하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 희생층은 포토레지스트로 형성하고,
    상기 제 2 희생층은 에폭시로 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
  3. 기판 상부에 복수개의 발광 소자들이 적층된 에피층을 형성하고, 상기 복수개의 발광 소자들이 적층된 에피층을 선택적으로 식각하여 개별 발광 소자들로 분할하는 단계와;
    상기 복수개의 발광 소자들이 적층된 에피층이 식각된 영역 내부에 상기 개별 발광 소자들의 상면보다 높게 제 1 감광막 패턴을 형성하고, 상기 개별 발광 소자들 상부에 오믹(Ohmic) 및 반사용 금속층을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 감광막 패턴과 오믹 및 반사용 금속층 상부에 시드 금속층을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 감광막 패턴 상면에 대응되는 상기 시드 금속층 상부에 제 2 감광막 패턴을 형성하고, 상기 제 2 감광막 패턴 사이의 상기 시드 금속층 상부에 열 방출용 금속층을 형성하는 단계와;
    상기 제 1, 2 감광막 패턴 및, 상기 제 1, 2 감광막 패턴 사이의 시드 금속층을 제거하는 단계와;
    상기 제 1, 2 감광막 패턴과 시드 금속층이 제거된 영역 및 상기 열 방출용 금속층 상부에 에폭시를 코팅하고 경화시키는 단계와;
    상기 발광 소자들 및 경화된 에폭시로부터 상기 기판을 이탈시키는 단계와;
    상기 식각된 발광 소자들 각 표면에 금속패드들을 형성하는 단계와;
    상기 에폭시를 제거시켜, 개별 발광 소자로 분리하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판은 사파이어 기판이고,
    상기 발광 소자들은 질화갈륨이 포함된 물질로 만들어진 소자이고,
    상기 기판을 이탈시키는 것은 레이저 리프트 오프(Laser lift off)공정을 수행하여 기판을 이탈시키는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판을 이탈시키는 단계와 금속패드를 형성하는 단계 사이에,
    상기 발광 소자들의 표면을 식각하는 단계가 더 구비된 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.
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