KR100676061B1 - 발광 다이오드의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 상부에 에피층을 형성하고 인시츄(In-situ)로 반사층을 형성하고 서브마운트 기판과 본딩한 후 기판을 제거하는 단계를 포함하는 발광다이오드의 제조방법에 관한 것이다. 또한, 상기 서비마운트기판 대신에 전도성 홀더를 이용하는 방법에 관한 것이다. 또한, 캐리어(carrier)를 사용하여 상기 서비마운트기판을 대신하고 N-GaN층에 전도성홀더를 형성한 후에 캐리어를 제거하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 반사도가 우수한 반사층을 간편하게 형성하여 고효율, 저가격의 발광다이오드의 제조방법을 제공하고, 전도성 홀더를 N-GaN층에 형성하여 전기저항이 감소되어 소비전력이 우수한 효과를 제공한다.

발광 다이오드, 서브마운트, 반사층

Description

발광 다이오드의 제조 방법 {Method of manufacturing light emitting diode}

도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드의 개략적인 구성 단면도,

도 2a 내지 2e는 종래의 본 발명자의 개선된 발광소자의 제조방법에 관한 설명도,

도 3a 및 3b은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 웨이퍼의 제조방법에 대한 수순도,

도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 서브마운트의 제조방법에 대한 수순도,

도 5a 내지 5e는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 제조방법에 대한 수순도,

도 6은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 발광 다이오드의 단면도,

도 7a 내지 7d는 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 발광다이오드의 제조 단면 수순도이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10: 기판 11: 버퍼층

12: U-GaN층 13: N-GaN층

14: 활성층 15: P-GaN층

16: 반사층 20: 전도성 기판

21: 오믹컨택 물질 22: 솔더

30: N-오믹컨택 물질 50: 서브마운트기판

60, 70: 전도성 홀더 71: 캐리어(carrier)

72: 접착용 물질

본 발명은 발광 다이오드의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 상부에 에피층을 형성하고 인시츄(In-situ)로 반사층을 형성하고 서브마운트 기판과 본딩한 후 기판을 제거하는 단계를 포함하는 고효율, 저가격 발광다이오드의 제조방법에 관한 것이다. 또한, 상기 서비마운트기판 대신에 전도성 홀더를 이용하는 방법에 관한 것이다. 또한, 캐리어(carrier)를 사용하여 상기 서비마운트기판을 대신하고 N-GaN층에 전도성홀더를 형성한 후에 캐리어를 제거하는 방법에 관한 것이다.

최근 GaN 계를 이용한 발광 다이오드는 청색, 녹색 계의 발광 다이오드로 주 목받고 있으며 활성층으로 사용되는 In_XGa_1-XN는 그 에너지 대역폭(band gap)의 범위가 넓어서 In의 조성에 따라 가시광의 전 영역에서의 발광이 가능한 물질로 알려져 있다. 이 발광 다이오드는는 전광판, 표시소자, 백라이트용의 소자, 전구 등 그 응용영역이 매우 넓으며 점차 응용의 범위가 확대, 증가되는 추세에 있어 고품위의 발광 다이오드의 개발이 매우 중요하다.

도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드의 개략적인 구성 단면도로서, 사파이어 기판(100) 상부에 N-GaN층(101), 활성층(102)과 P-GaN층(103)이 순차적으로 적층되어 있고, 상기 P-GaN층(103)에서 N-GaN층(101) 일부까지 메사(Mesa)식각되어 있고, 상기 P-GaN층(103) 상부에 투명전극(104)과 P-금속층(105)이 순차적으로 형성되어 있고, 상기 메사 식각된 N-GaN층(101) 상부에 N-금속층(106)이 형성되어 있다.

이렇게 구성된 발광 다이오드를 몰딩컵에 접착제(108)를 이용하여 본딩하고, 하나의 외부 인출 리드와 연결된 제 1 리드프레임(109a)과 N-금속층(103)을 와이어 본딩하고, 다른 하나의 외부 인출 리드와 연결된 제 2 리드프레임(109b)과 P-금속층(105)을 와이어 본딩하여 조립한다.

상기와 같은 발광 다이오드의 동작을 설명하면, N 및 P 전극을 통하여 전압을 가하면 N-GaN(101) 및 P-GaN(103)층으로부터 전자 및 정공이 활성층(102)으로 흘러 들어가 전자-정공의 재결합이 일어나면서 발광을 하게 된다. 이 활성층(102) 으로부터 발광된 광은 활성층의 아래, 위로 진행하게 되고 위로 진행된 광은 P-GaN(103)층을 통하여 외부로 방출되고, 상부로 진행된 광의 일부분은 하부로 진행하며서 발광 다이오드 칩 외부로 빠져나가고, 일부분은 사파이어 기판의 아래로 빠져나가 발광 다이오드 칩의 조립시 사용되는 솔더에 흡수되거나 반사되어 다시 위로 진행하여 일부는 활성층에 다시 흡수되기도 하고, 상기 활성층을 통하여 외부로 빠져나가게 된다.

그러나, 상기의 발광 다이오드는 낮은 열전도도를 갖는 사파이어 기판에 제조되기 때문에, 소자 동작시 발생하는 열을 원활히 방출하기가 어려워, 소자의 특성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 전극을 상부와 하부로 형성하지 못하고, 도 1에 도시된 바와 같이, 동일 방향으로 형성되어 활성층의 일부 영역의 제거해야 하며, 이에 따라 발광면적이 감소하여 고휘도의 고품위 발광 다이오드를 실현하기 어렵고, 동일 웨이퍼에서 칩의 개수가 줄어들 수 밖에 없고, 제조공정도 어려고, 또한 조립시 본딩을 두번해야 하는 문제가 있다.

또한, 웨이퍼상에 발광 다이오드 칩의 공정이 종료된 후, 단위 칩으로 분리하기 위해 하는 래핑(Lapping), 폴리싱(Polishing), 스크라이빙(Scribing)과 브레이킹(Breaking) 공정시 사파이어를 기판으로 사용했을 경우, 사파이어의 단단함과 질화갈륨과의 벽개면의 불일치로 인하여 생산수율이 저하되는 문제점이 있다.

도 2a 내지 2e는 공개특허공보 제10-2004-0067283호에 개시된 상기의 문제를 해결하기 위한 본 발명자의 개선된 발광소자의 제조방법을 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명자의 개선된 발광소자의 제조방법은 사파이어 기판(121) 위에 MOCVD를 이용하여 LED의 구조를 적층하고 P-GaN(125) 상부에 전극 및 반사막을 형성한 다음 이 웨이퍼(120)를 따로 제작된 서브마운트(Submount, 130)에 붙이고 사파이어 기판을 제거하여 개선된 발광소자를 제조하는 방법에 관한 것이다.

제조방법에 대해 간략히 기술하면,

먼저 사파이어 기판(121)의 상부에 MOCVD의 공정을 수행하여, 도핑되지않은 GaN층(122), N-GaN층(123), In_xGa_1-xN층(124), P-GaN층(125)을 순차적으로 적층하고, 연이어, 상기 P-GaN층(125)의 상부에 투명전극(126), 반사막(127), 솔더 반응 방지층(128), Ti/Au, Ni/Au와 Pt/Au 중 선택된 어느 하나의 금속층(129)을 순차적으로 형성하여 웨이퍼(120)를 제작한다.

다음, 전류가 흐를 수 있는 베이스 기판(130)의 상부와 하부 각각에 제 1과 2 오믹 접촉(Ohmic contact)용 금속층(131,132), 발광 다이오드 칩 부착용 솔더(133)를 형성하여 서브마운트 기판(130)을 제작한다.

다음, 제조된 웨이퍼(120)의 금속층(129)을 도 2a에 도시된 바와 같이 제조된 서브마운트 기판(130)의 솔더(133)에 본딩한다.(도 2a)

그 후, 상기 복수개의 발광 다이오드들이 제조된 웨이퍼(120)의 사파이어 기판(121)에 레이저를 조사하여 사파이어 기판(121)을 복수개의 발광 다이오드들로부터 이탈시키고(도 2b), 도핑되지 않은 GaN층(122)은 전술된 레이저 리프트 오프(Lift Off)공정에 의해서, 표면의 어느 정도의 두께까지는 손상된 층으로 남게 되고(도 2c), 건식식각공정을 이용하여 N-GaN층(123)이 드러날 때까지 전면 식각하고, 상기 각각의 발광 다이오드들에 해당하는 N-GaN층(123)의 상부에 N-전극 패드(141)를 형성한다(도 2d).

마지막으로, 상기 복수의 발광 다이오드들과 서브마운트 기판에 스크라이빙(Scribing)과 브레이킹(Breaking)의 절단공정을 수행하여 개별 소자(101,102)로 분리한다.(도 2e)

따라서, 본 발명의 발광 다이오드는 발광 다이오드의 상부와 하부에 각각 전극을 구비하는 구조로 제조되며, 기존의 식각공정을 수행하지 않으므로, 제조 공정이 간단한 장점이 있다.

그러나, 상기의 본발명자의 기술도 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, MOCVD등의 방법을 통해 에피층을 성장시킨 후 광추출 효율을 높이기 위해 별도로 메탈등을 이용하여 반사층을 형성하는 공정이 추가되어야 하기 때문에 제조단가가 증가하며 제조시간이 증가하는 문제점이 있다. 또한, 이렇게 형성된 반사층의 반사도도 60~90% 정도밖에 되지 않으므로 외부양자효율이 보다 효과적으로 개선되지 않는다.

따라서, 상기의 문제점을 해결할 반사층을 갖는 발광 다이오드의 제조방법의 개발이 요구된다. 더불어 고품위, 고효율의 발광소자의 제조를 위한 종래의 수직구조의 LED의 제조방법의 개선이 요구된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 기판 상부에 에피층을 형성하고 인시츄(In-situ)로 반사층을 형성하고 서브마운트 기판과 본딩한 후 기판을 제거하는 단계를 통해 고효율, 저가격의 획기적인 발광다이오드의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상기 서브마운트기판 대신에 전도성 홀더를 이용하는 방법을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다. 또한, 캐리어(carrier)를 사용하고 N-GaN층 측에 전도성 홀더를 형성하여 전기저항이 감소되어 소비전력이 우수한 발광다이오드의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는,

기판 상부에 버퍼층, N-GaN층, 활성층 및 P-GaN층을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 P-GaN층 상부에 인-시츄(In-situ)로 반사층을 형성하는 단계; 서브마운트기판 상에 상기 반사층을 솔더로 본딩하는 단계; 상기 기판을 레이저 리프트 오프(Laser Lift-off) 방법 또는 식각방법에 의해 제거하는 단계;및 상기 N-GaN층에 N-전극을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어진 발광 다이오드의 제조방법을 제공한 다.

또한, 기판 상부에 버퍼층, N-GaN층, 활성층 및 P-GaN층을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 P-GaN층 상부에 인-시츄(In-situ)로 반사층을 형성하는 단계; 상기 반사층 상에 전도성 홀더(holder)를 형성하는 단계; 상기 기판을 제거하고 N-GaN층이 드러나도록 식각하는 단계;및 상기 N-GaN층에 N-전극을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어진 발광 다이오드의 제조방법을 제공한다.

또한, 기판 상부에 버퍼층, 반사층, N-GaN층, 활성층 및 P-GaN층을 인시츄(In-situ)로 순차적으로 형성하는 단계; 상기 P-GaN층 상에 접착용 물질을 도포하고 캐리어(carrier)를 접착하는 단계; 상기 기판을 제거하고 상기 반사층이 드러나도록 식각하는 단계; 상기 반사층에 전도성 홀더 또는 서브마운트기판을 형성하는 단계; 상기 P-GaN층 상에 형성된 접착용 물질을 유기용매로 용해하여 캐리어(carrier)를 제거하는 단계;와 상기 P-GaN층에 P-전극을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어진 발광 다이오드의 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 반사층은 GaN, InGaN, AlGaN 및 AlGaInN 중에서 하나 이상 포함되어 단층 또는 복층으로 형성되고, 상기 반사층을 구성하는 각 층의 두께(단층일 경우에는 반사층의 두께)는 λ/4n (λ:발광다이오드의 발광파장, n:반사층 구성물질의 반사율)을 만족하도록 상기 반사층을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이 오드 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 N-GaN층 하부에 도핑되지 않은 U-GaN층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 서브마운트기판은 전도성기판의 상면 및 배면에 오믹 컨택용 물질을 형성하고 상기 전도성기판 상면에 형성된 오믹 컨택용 물질 상부에 솔더를 형성하여 제조되고, 상기 서브마운트기판의 전도성기판은 Si, AlN, SiC, GaAs, Cu, W 또는 Mo를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 전도성 홀더는 전기 도금(ElectroPlating) 방법에 의해 형성되고, 두께는 10 ~ 400 ㎛이며, Cu, W, Au, Ni, Mo, Pt, Al 및 Ti로 이루어지는 군에서 하나 이상 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 캐리어는 유리기판, 사파이어(Sapphire) 기판, 실리콘(Si) 기판, 산화아연(ZnO)기판 또는 질화물 반도체 기판이거나, 유리기판, 사파이어(Sapphire) 기판, 실리콘(Si) 기판, 산화아연(ZnO)기판 또는 질화물 반도체 기판에 GaN, InGaN, AlGaN, AlInGaN 중에서 적어도 하나가 적층된 템플레이트(Template)기판이 거나, 전도성 홀더이며 상기 접착용 물질은 유기용매에 녹는 물질이며 특히 포토레지스트 또는 왁스이고, 상기 유기용매는 아세톤을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3a 및 3b를 참조하여 본 발명에 따른 발광 다이오드의 웨이퍼 부분의 제조방법을 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 웨이퍼(40) 부분에 대한 제조방법의 수순도이다.

도시된 바와 같이, 먼저 기판(10)의 상부에 MOCVD, HVPE 또는 ELOG 등의 공정을 수행하여, 버퍼층(11), 도핑되지않은 U-GaN층(12, 생략될 수 있음), N-GaN층(13), 활성층(14), P-GaN층(15)을 순차적으로 적층하고, 상기 P-GaN층(15)의 불순물을 활성화시키기 위해 600℃에서 약 20분 정도 열처리한다.(도 3a)

상기 N-GaN층(13)은 N-웨이브 가이드층이고, 상기 활성층(14)은 In_xGa_1-xN 등으로 이루어지며 다중양자웰 구조를 하는 것이 바람직하며, 상기 P-GaN층(15)은 P-웨이브 가이드층이다. 버퍼층(11)은 본 기술분야에서 잘 알려져 있으므로 이에 의한다.

상기 기판(10)은 에피층을 성장시킬 수 있는 기판이면 제한되지 않고 사용될 수 있으며 사파이어기판, 실리콘기판, 산화아연기판, 유리기판등이 사용될 수 있다. 또한, 에피층의 특성 향상을 위해 반도체 질화물 및 이들의 조합으로서, 바람직하기로는 GaN, InGaN, AlGaN 또는 AlInGaN 기판을 사용하는 것이 좋다. 또한, 상기 질화물 반도체 기판(10)은 사파이어(Sapphire) 기판, 실리콘(Si) 기판, 산화아연(ZnO)기판 또는 질화물 반도체 기판에 GaN, InGaN, AlGaN, AlInGaN 중에서 적어도 하나가 적층된 템플레이트(Template) 기판일 수도 있다.

다음, 상기 P-GaN층(15)의 상부에 반사층(16)을 In-situ로 형성한다. 도시되지는 않았으나 반사층(16) 상부에 UBM층을 더 형성할 수도 있다(도 3b).

상기 반사층(16)은 종래와 다르게 에피층의 성장방법과 동일한 방법으로 In-situ로 형성되며 100%에 가까운 반사도를 제공한다. 상기 반사층(16)은 상기 반사층은 GaN, InGaN, AlGaN 및 AlGaInN 중에서 하나 이상 포함되어 단층 또는 복층으로 형성되는 것이 바람직하다. 반사층(16)의 구성물질은 도핑처리되어 전도성을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 반사층(16)을 구성하는 각 층의 두께(단층일 경우에는 반사층의 두께)는 λ/4n (λ:발광다이오드의 발광파장, n:반사층 구성물질의 반사율)을 만족하도록 하는 것이 반사효율을 극대화할 수 있어 바람직하다.

또한, 반사층(16)을 구성하는 물질들의 반사율의 차이가 크면 총 두께가 상대적으로 얇아도 원하는 반사도를 얻을 수 있으므로 두 물질의 반사율의 차가 큰 물질을 사용하는 것이 좋다.

상기 UBM층(18)은 Ti/Pt/Au와 같은 적층구조, 또는 Ti/Au, Ni/Au와 Pt/Au 중 선택된 어느 하나의 적층구조로 형성되는 것이 바람직하며 생략될 수도 있다.

도 4는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 서브마운트기판(50)의 제조방법에 관한 수순도이다. 도시된 바와 같이, 전류가 흐를 수 있는 전도성 기판(20)의 상부와 하부 각각에 오믹 컨택(Ohmic contact)용 물질(21,22)을 형성한다(도 4a).

상기 전도성 기판(20)은 열전도성이 좋은 물질이며, 또한 전기전도성이 좋은 물질이면 더욱 좋다. 또한, 에피층과 열팽창계수가 비슷한 물질이면 더욱 좋다. 바람직하기로는, Si, AlN, SiC, GaAs, Cu, W 또는 Mo를 포함하여 이루어져 형성되는 것이 바람직하다.

오믹컨택용 물질은 본 발명의 기술분야에서 알려진 오믹컨택용 물질은 모두 사용될 수 있다(미국특허번호 5,563,422호, 국내공개특허 제10-2005-0035324등 참조)

다음, 상기 오믹 컨택용 물질(21, 22)이 형성된 전도성 기판(20)의 상부에 웨이퍼(40) 부착용 솔더(22)를 형성한다.(도 4b)

도 5a 내지 5e는 본 발명에 따른 발광다이오드의 웨이퍼를 서브 마운트 기판(50)에 실장하여 발광 다이오드를 제조하는 수순도이다.

먼저, 서브마운트 기판(50)의 솔더(22)에 웨이퍼의 UBM층(18)이 접촉되도록 상기 웨이퍼를 뒤집어서 상기 서브마운트기판(50) 상에 적층하여 본딩한다(도 5a).

그 후, 상기 복수개의 발광 다이오드들이 제조된 웨이퍼의 기판(10)에 레이저 리프트 오프 공정 또는 건식 또는 습식식각공정(도시되지 않음)등을 통하여 기판(10)을 분리시킨다(도 5b). 기판의 분리방법은 본 기술분야에서 알려진 방법을 제한없이 사용할 수 있다.

여기서, 복수개의 발광 다이오드들의 최상층인 도핑되지 않은 GaN층(12)은 건식식각공정을 이용하여 N-GaN층(13)이 드러날 때까지 전면 식각하고, 식각과정 중 발생한 격자의 손실을 회복시키기 위해 열처리를 수행한다

다음, 상기 각각의 발광 다이오드들에 해당하는 N-GaN층(13)의 상부에 N-오믹컨택용 물질(30)을 형성한다. 그리고, 상기 N-오믹컨택용 물질(30)은 전류의 분산을 위하여 '+'자형으로 형성하는 것이 바람직하다.

마지막으로, 상기 복수의 발광 다이오드들과 서브마운트 기판(50)에 스크라 이빙(Scribing)과 브레이킹(Breaking)의 절단공정을 수행하여 개별 소자로 분리한다.(도 5d, 5e)

도 6은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 발광다이오드의 제조방법에 관한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 상기의 서브마운트기판 대신에 전도성 홀더(60)를 사용할 수 있다. 즉, 본 발명은 기판(10) 상부에 버퍼층(11), N-GaN층(13), 활성층(14) 및 P-GaN층(15)을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 P-GaN층(15) 상부에 인-시츄(In-situ)로 반사층(16)을 형성하는 단계; 상기 반사층(16) 상에 전도성 홀더(60, holder)를 형성하는 단계; 상기 기판(10)을 제거하고 상기 N-GaN층(13)이 드러나도록 식각하는 단계;및 상기 N-GaN층(13)에 N-전극을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어진 발광 다이오드의 제조방법을 제공한다. 상기 구조에서 U-GaN층(12)을 더 포함할 수 있으며, 전술한 일실시예의 구성의 일부를 추가하거나 생략하는 등의 변형이 가능하다.

상기의 발광다이오드의 제조방법에 있어서, 전도성 홀더(60)를 형성하는 단계를 제외하고는 전술한 바와 같으므로 설명을 생략한다.

상기 전도성 홀더(60)는 MOCVD의 방법으로 증착할 수도 있으나 보다 바람직하기로는 전기도금(electro plating)방법에 의하는 것이 간편하여 좋다. 전기도금 방법은 종래에 잘 알려져 있으므로 이에 의한다.

상기 전도성 홀더(60)의 두께는 제한되지 않으나 10 ~ 400 ㎛인 것이 바람직 하다. 전도성 홀더의 재질로는 특별한 제한은 없으나 에피층과 열팽창계수가 비슷하고 전기 전도성 및 열 전도성이 우수한 물질이면 선택될 수 있으며, 바람직하기로는 Cu, W, Au, Ni, Mo, Pt, Al 및 Ti로 이루어지는 군에서 하나 이상 포함되어 이루어지는 것이 좋다.

도 7a 내지 7d는 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 발광다이오드의 제조방법에 관한 수순도이다. 도시된 바와 같이, 캐리어(carrier, 71)를 P-GaN층(15)에 접착용 물질(72)로 접착하고 기판(10)을 제거한 후에 전도성 홀더(70)를 형성하고 상기 캐리어(71)를 제거하는 것을 특징으로 한다.

즉, 기판(10) 상부에 버퍼층(11), 반사층(16), N-GaN층(13), 활성층(14) 및 P-GaN층(15)을 인시츄(In-situ)로 순차적으로 형성하는 단계; 상기 P-GaN층(15) 상에 접착용 물질(72)을 도포하고 캐리어(71, carrier)를 접착하는 단계; 상기 기판(10)을 제거하고 상기 반사층(16)이 드러나도록 식각하는 단계; 상기 반사층(16)에 전도성 홀더(70) 또는 서브마운트기판(70)을 형성하는 단계; 상기 P-GaN층(15) 상에 형성된 접착용 물질을 유기용매로 용해하여 캐리어(71)를 제거하는 단계;및 상기 P-GaN층(15)에 P-전극(31)을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어진 발광 다이오드의 제조방법을 특징으로 한다.

상기 구조에서 U-GaN층(12)이 전술한 실시예처럼 추가될 수 있으며 상기 전도성 홀더(70)는 전술한 방법에 의해 형성되며 재질 및 두께도 전술한 바와 같다. 또한, 상기 P-GaN층(15)에 P-전극(31)을 먼저 형성한 후에 상기 P-전극(31) 상부에 캐리어를 접착하는 것도 가능하다. 또한, 상기 반사층(16)과 상기 전도성 홀더(70) 사이에 N-오믹 컨택층(도시되지 않음)을 형성하는 것도 가능하다. 이외에도 전술한 일실시예의 구성의 일부를 추가하거나 생략하는 등의 변형이 가능하다.

상기의 발광다이오드의 제조방법에 있어서, 캐리어(71)를 접착하는 방법과 이를 분리하는 방법을 제외하고는 전술한 바와 같으므로 설명을 생략한다. 다만 반사층(12)을 먼저 형성하고 그 위에 N-GaN층(13)을 형성하는 것이 특징이다.

상기 캐리어(71)는 이후의 공정으로 제거하므로 그 재질에는 특별한 제한이 없으며 이후의 공정을 위해 LED 층을 이동(carrier)시킬 수 있는 것이면 모두 선택될 수 있다. 바람직하기로는 상기 캐리어(71)는 유리기판, 사파이어(Sapphire) 기판, 실리콘(Si) 기판, 산화아연(ZnO)기판 또는 질화물 반도체 기판이거나, 유리기판, 사파이어(Sapphire) 기판, 실리콘(Si) 기판, 산화아연(ZnO)기판 또는 질화물 반도체 기판에 GaN, InGaN, AlGaN, AlInGaN 중에서 적어도 하나가 적층된 템플레이트(Template)기판이 사용될 수 있다. 때로는 폴리우레탄, 폴리비닐, PET등의 수지필름이 사용될 수도 있다.

상기 캐리어(71)는 상기 P-GaN층(15)에 접착용 물질(72)로 접착된다. 접착용 물질(72)은 상기 캐리어(71)를 접착한 후에 용이하게 접착용 물질을 유기용매등으 로 제거하여 상기 캐리어를 분리할 수 있는 것이면 모두 선택될 수 있다. 바람직하기로는, 포토레지스트 또는 왁스가 바람직하다. 상기 유기용매는 접착용물질을 용해할 수 있는 것이면 모두 선택될 수 있으며 바람직하기로는 아세톤을 포함하여 이루어진 것이 좋다.

상기와 같이 전도성 홀더(70)가 N-GaN층 쪽에 형성되는 경우 상대적으로 전기저항이 감소되어 소비전력면에서 큰 이점이 발생한다.

본 발명은 상기의 실시예에 의해 한정되지 않으며 본 발명의 통상의 지식을 가진 자가 도출할 수 있는 변형이라면 본 발명의 범위에 포함된다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 기판 상부에 에피층을 형성하고 인시츄(In-situ)로 반사층을 형성하고 서브마운트 기판과 본딩한 후 기판을 제거하는 단계를 통해 고효율, 저가격의 획기적인 발광다이오드의 제조방법을 제공하고, 또한 간편한 전기도금의 방법으로 전도성홀더를 형성하여 수직형 발광 다이오드의 제조공정을 개선하고, 캐리어(carrier)를 사용하고 N-GaN층 측에 전도성 홀더를 형성하여 전기저항이 감소되어 소비전력이 우수한 효과를 제공한다.

Claims (16)

1. 기판 상부에 버퍼층, N-GaN층, 활성층 및 P-GaN층을 순차적으로 형성하는 단계;

   상기 P-GaN층 상부에 인-시츄(In-situ)로 반사층을 형성하는 단계;

   서브마운트기판 상에 상기 반사층을 솔더로 본딩하는 단계;

   상기 기판을 제거하고 N-GaN층이 드러나도록 식각하는 단계;및

   상기 N-GaN층에 N-전극을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어진 발광 다이오드 제조방법.
2. 기판 상부에 버퍼층, N-GaN층, 활성층 및 P-GaN층을 순차적으로 형성하는 단계;

   상기 P-GaN층 상부에 인-시츄(In-situ)로 반사층을 형성하는 단계;

   상기 반사층 상에 전도성 홀더(holder)를 형성하는 단계;

   상기 기판을 제거하고 상기 N-GaN층이 드러나도록 식각하는 단계;및

   상기 N-GaN층에 N-전극을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어진 발광 다이오드 제조방법.
3. 기판 상부에 버퍼층, 반사층, N-GaN층, 활성층 및 P-GaN층을 인시츄(In-situ)로 순차적으로 형성하는 단계;

   상기 P-GaN층 상에 접착용 물질을 도포하고 캐리어(carrier)를 접착하는 단계;

   상기 기판을 제거하고 상기 반사층이 드러나도록 식각하는 단계;

   상기 반사층에 전도성 홀더 또는 서브마운트기판을 형성하는 단계;

   상기 P-GaN층 상에 형성된 접착용 물질을 유기용매로 용해하여 캐리어(carrier)를 제거하는 단계;및

   상기 P-GaN층에 P-전극을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어진 발광 다이오드 제조방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사층은 GaN, InGaN, AlGaN 및 AlGaInN 중에서 하나 이상 포함되어 단층 또는 복층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사층을 구성하는 각 층의 두께(단층일 경우에는 반사층의 두께)는 λ/4n (λ:발광다이오드의 발광파장, n:반사층 구성물질의 반사율)을 만족하도록 상기 반사층을 형성하는 것을 특징으로 하 는 발광 다이오드 제조방법.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 N-GaN층 하부에 도핑되지 않은 U-GaN층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
7. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 서브마운트기판은 전도성기판의 상면 및 배면에 오믹 컨택용 물질을 형성하고 상기 전도성기판 상면에 형성된 오믹 컨택용 물질 상부에 솔더를 형성하여 제조되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 서브마운트기판의 전도성기판은 Si, AlN, SiC, GaAs, Cu, W 및 Mo로 이루어지는 군에서 하나 선택되어 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
9. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 전도성 홀더는 전기 도금(ElectroPlating) 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
10. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 전도성 홀더의 두께는 10 ~ 400 ㎛인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
11. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 전도성 홀더는 Cu, W, Au, Ni, Mo, Pt, Al 및 Ti로 이루어지는 군에서 하나 이상 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
12. 제3항에 있어서, 상기 캐리어는 유리기판, 사파이어(Sapphire) 기판, 실리콘(Si) 기판, 산화아연(ZnO)기판, 질화물 반도체 기판, 및 이들의 기판에 GaN, InGaN, AlGaN, AlInGaN 중에서 적어도 하나가 적층된 템플레이트(Template)기판으로 이루어진 군에서 하나 선택되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
13. 제3항에 있어서, 상기 접착용 물질은 유기용매에 녹는 물질인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 유기용매에 녹는 접착용 물질은 포토레지스트 또는 왁스를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
15. 제3항에 있어서, 상기 유기용매는 아세톤을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
16. 제3항에 있어서, 상기 N-GaN층과 상기 전도성 홀더 사이에 N-오믹 컨택층을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.

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