KR100714589B1 - 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법 - Google Patents

수직구조 발광 다이오드의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

칩 분리 공정이 용이한 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법은, 복수의 소자 영역과 적어도 하나의 소자 분리 영역을 갖는 성장용 기판 상에 n형 클래드층, 활성층 및 p형 클래드층이 순차 배치된 발광 구조물을 형성하는 단계와; 상기 발광 구조물 상에 p측 전극을 형성하는 단계와; 상기 복수의 소자 영역을 연결하도록 상기 p측 전극 상에 제1 도금층을 형성하는 단계와; 상기 소자 영역의 상기 제1 도금층 상에 제2 도금층의 패턴을 형성하는 단계와; 상기 성장용 기판을 제거하고, 상기 n형 클래드층 상에 n측 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
LED, 발광 소자, 수직구조

Description

수직구조 발광 다이오드의 제조 방법{Method for Manufacturing Vertical Structure Light Emitting Diode}
도 1a 내지 도 1f는 종래의 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 2 내지 도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따른 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 12a 및 도 12b는, 도 4에 도시된 구조물에 형성된 제1 도금층을 나타내는 평면도들이다.
도 13 내지 도 18은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100, 200, 300, 400: 발광 다이오드 101: 사파이어 기판
115a: n형 클래드층 115b: 활성층
115c: p형 클래드층 115: 발광 구조물
106: p측 전극 110: 포토레지스트 패턴
136: 제1 도금층 156: 제2 도금층
119: n측 전극 120: 트렌치
본 발명은 반도체 발광 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 개별 소자로의 칩 분리 공정을 용이하게 수행할 수 있는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법에 관한 것이다.
AlxGayIn1-x-yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 표현되는 GaN계 반도체는 청색, 자외선 영역의 발광에 적합한 화합물 반도체 물질로서, 청색 또는 녹색 발광 다이오드(LED)에 사용되고 있다. 현재 사용되고 있는 GaN계 LED에는, 수평구조 GaN계 LED와 수직구조 GaN계 LED가 있다. 수평구조 GaN계 LED에서는 p측 전극 및 n측 전극이 모두 소자의 상부에 (소자의 동일한 쪽에) 배치되어 있다. 이에 따라, 충분한 발광 면적을 제공하기 위해 LED 소자의 면적이 비교적 넓어야 한다. 또한, 투명 전극과 n측 전극이 서로 가깝게 위치해 있기 때문에, 정전기 방전(ESD)에 취약한 문제가 있다.
수직구조 GaN계 LED은 전술한 수평구조 GaN계 LED에 비하여 많은 장점을 가지고 있다. 수직구조 GaN계 LED에서는 p측 전극과 n측 전극이 GaN계 에피택셜층들 을 사이에 두고 서로 대향하여 배치되어 있다. 수직구조 GaN계 LED는 통상적으로 전도성 기판(예컨대, Si 또는 GaAs 기판)의 접합 공정과 성장용 절연기판(예컨대, 사파이어 기판)의 분리 공정을 통해 제조된다. 한국공개특허공보 2004-58479호에는, Si 기판의 접착 공정, 사파이어 기판의 분리 공정 및 Si 기판의 다이싱(dicing) 공정을 포함하는 수직구조 GaN계 LED의 제조 방법을 개시하고 있다.
도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 수직구조 GaN계 발광 다이오드 제조 방법의 일례를 나타내는 단면도들이다. 먼저, 도 1a를 참조하면, 사파이어 기판(11) 상에 GaN계 반도체로 된 n형 클래드층(15a), 활성층(15b) 및 p형 클래드층(15c)를 순차 형성하여 발광 구조물(15)을 얻는다. 그 후, 도 1b에 도시된 바와 같이, 트렌치(20)를 형성하여 발광 구조물(15)을 개별 소자 영역으로 분리하고, p형 클래드층(15c) 상에 p측 전극(16)을 형성한다. 그리고 나서, 도 1c에 도시된 바와 같이, Au 등의 도전성 접착층(17)을 이용하여 Si 또는 GaAs 등의 도전성 기판(21)을 p측 전극(16) 상에 접합한다. 그 후, 레이저광(18)을 조사하여 사파이어 기판(11)을 분리한다(레이저 리프트 오프 공정). 이에 따라, 도 1d에 도시된 바와 같이 사파이어 기판(11)이 제거된 구조물을 얻게 된다. 그 후, 도 1e에 도시된 바와 같이, n형 클래드층(15a) 상에 n측 전극(19)을 형성한다. 다음으로, 도 1f에 도시된 바와 같이, 도 1e의 결과물을 개별 소자로 절단한다(칩 분리 공정). 이에 따라, 다수의 수직구조 발광 다이오드(10)가 동시에 얻어지게 된다.
상기 종래의 제조 방법에 의하면, 칩 분리를 위해서 도전성 기판(21)을 개별 소자로 절단하는 공정을 수행한다. 도전성 기판(21)을 절단하기 위해서는, 절단 휠로 기판(21)을 커팅하는 다이싱 공정을 수행하거나 스크라이빙 및 브레이킹(scribing and breaking) 공정 등의 복잡한 공정을 수행하여야 한다. 따라서, 이러한 절단 공정으로 인해, 제조 비용이 상승되고 전체 공정 시간이 지연된다. 또한, 도전성 기판(21)으로서 Si 기판 또는 GaAs 기판을 사용할 경우, 기판(21)의 열전도가 우수하지 않기 때문에, 열 방출 효율이 좋지 않고 고전류 인가시 소자 특성이 열화된다. 나아가, 도전성 기판 접합시 발광 구조물(15)에 크랙 등이 발생하여 소자가 손상될 수도 있다. 이러한 문제는 GaN계 LED 뿐만 아니라 AlGaInP계 또는 AlGaAs계 등 다른 3-5족 화합물 반도체를 사용한 수직구조 LED의 제조 공정에서도 발생될 수 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 칩 분리 공정이 용이하며, 열 방출 특성을 향상시킬 수 있는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법은, 복수의 소자 영역과 적어도 하나의 소자 분리 영역을 갖는 성 장용 기판 상에 n형 클래드층, 활성층 및 p형 클래드층이 순차 배치된 발광 구조물을 형성하는 단계와; 상기 발광 구조물 상에 p측 전극을 형성하는 단계와; 상기 복수의 소자 영역을 연결하도록 상기 p측 전극 상에 제1 도금층을 형성하는 단계와; 상기 소자 영역의 상기 제1 도금층 상에 제2 도금층의 패턴을 형성하는 단계와; 상기 성장용 기판을 제거하고, 상기 n형 클래드층 상에 n측 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 제1 도금층을 형성하는 단계 전에, 상기 소자 분리 영역의 상기 발광 구조물에 트렌치를 형성하여 상기 발광 구조물을 개별 소자 영역으로 분리할 수 있다.
다른 실시형태에 따르면, 상기 성장용 기판을 제거한 후에, 상기 소자 분리 영역의 상기 발광 구조물에 트렌치를 형성하여 상기 발광 구조물을 개별 소자 영역으로 분리할 수 있다.
바람직하게는, 상기 트렌치 형성 후 개별 소자 영역으로 분리된 상기 발광 구조물의 측면에 패시베이션막을 형성한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 n측 전극을 형성한 후에, 상기 소자 분리 영역에서 습식 식각에 의해 상기 제1 도금층을 제거하는 단계를 더 포함한다. 이러한 제1 도금층의 식각에 의해 별도의 다이싱(dicing) 공정이나 스크라이빙(scribing; 선긋기) 없이도 개별 소자들로의 칩 분리 공정을 용이하게 수행할 수 있다. 상기 제1 도금층의 습식 식각에 의해 칩 분리 공정이 수행되는 경우, 바람직하게는, 상기 제1 도금층은 상기 제2 도금층과는 다른 금속 재료로 형성된다. 특히 상기 제1 도금층의 습식 식각시 제2 도금층은 거의 식각되지 않도록, 제1 도금층은 제2 도금층에 비하여 높은 식각 선택비를 갖는다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 n측 전극을 형성한 후에, 상기 소자 분리 영역에서 상기 제1 도금층을 브레이킹(breaking; 쪼개기)하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 n측 전극을 형성한 후에, 상기 소자 분리 영역에서 상기 제1 도금층에 레이저광을 조사하여 상기 소자 분리 영역에서 상기 제1 도금층을 절단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 브레이킹 또는 레이저 절단에 의하여, 별도의 다이싱 공정이나 스크라이빙 없이도 개별 소자들로의 칩 분리 공정을 용이하게 수행할 수 있다.
상기 제1 도금층은 Au, Cu, Ni, Ag, Cr, W, Al, Pt, Sn, Pb, Fe, Ti, Mo 및 이들 중 2이상의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 하나 이상 선택된 금속 재료를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 도금층은 Au, Cu, Ni, Ag, Cr, W, Al, Pt, Sn, Pb, Fe, Ti, Mo 및 이들 중 2이상의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 하나 이상 선택된 금속 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 제1 도금층을 형성하는 단계에서, 상기 제1 도금층은 상기 p측 전극의 상면을 포함한 전면 상에 도포되도록 형성될 수 있다. 다른 실시형태에 따르면, 상기 제1 도금층을 형성하는 단계에서, 상기 제1 도금층은 상기 소자 분리 영역의 일부를 오픈시키도록 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 제1 도금층을 형성하는 단계는, 상기 복수의 소자 영역을 연결하도록 상기 p측 전극 상에 도금 시드층을 형성하는 단계와, 상기 도금 시드층 상에 전기 도금을 실시하는 단계를 포함한다. 상기 도금 시드층은 예를 들어 무전해 도금 또는 스퍼터링 등의 증착에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 제2 도금층의 패턴을 형성하는 단계는, 상기 소자 영역의 제1 도금층을 오픈시키는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여, 상기 소자 영역에서만 상기 제1 도금층 상에 선택적으로 전기도금을 실시하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기 성장용 기판을 제거하는 단계는 물리적, 화학적 또는 기계적인 방법에 의해 수행될 수 있다. 상기 성장용 기판 제거시 상기 제1 도금층은 일종의 지지용 부재로서 사용된다. 상기 성장용 기판은, 예를 들어 레이저 리 프트 오프(Laser Lift-Off; LLO) 또는 화학적 리프트 오프(Chemical Lift Off; CLO) 등에 의해 제거될 수 있다. 특히, CLO에 의해 상기 성장용 기판을 제거하는 경우에는, 상기 제1 도금층은 상기 소자 분리 영역의 일부를 오픈시키도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 n형 클래드층, 활성층 및 p형 클래드층은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 재료로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 성장용 기판은 절연성 기판 또는 도전성 기판일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 n형 클래드층, 활성층 및 p형 클래드층은 AlxGayIn1-x-yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 반도체 재료로 형성된다. 이 경우, 상기 성장용 기판으로는 사파이어 기판을 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 n형 클래드층, 활성층 및 p형 클래드층은, AlxGayIn1-x-yP(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 반도체 재료로 형성된다. 본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 n 형 클래드층, 활성층 및 p형 클래드층은 AlxGa1-xAs(0≤x≤1) 반도체 재료로 형성된다.
본 발명에 따르면, 소자 분리 영역에서 제1 도금층만을 선택적으로 습식 식 각하거나 소자 분리 영역의 제1 도금층을 브레이킹 또는 레이저 절단함으로써, 별도의 다이싱 공정이나 스크라이빙 없이도 개별 소자로의 칩 분리 공정을 수행할 수 있게 된다. 따라서, 제조 비용 및 시간을 절약할 수 있게 된다. 또한, 도금 공정을 통해 지지 기판을 형성하므로, 종래의 도전성 기판의 접합 공정시 발생하는 크랙 등의 문제를 방지할 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 2 내지 도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따른 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 발광 다이오드를 제조하기 위해, 성장용 기판으로서 사파이어 기판을 사용하고, 발광 구조물로서 GaN계 반도체 (즉, AlxGayIn(1-x-y)N(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 반도체)를 사용한다.
먼저, 도 2를 참조하면, 사파이어 기판(101) 상에 n형 클래드층(115a), 활성 층(115b) 및 p형 클래드층(115c)을 순차 형성한다. 이에 따라, 사파이어 기판(101) 상에 형성된 발광 구조물(115)을 얻게 된다. 상기 발광 구조물(115)이 형성된 사파이어 기판(101)은 복수의 소자 영역(A)과 적어도 하나의 소자 분리 영역(B)을 갖는다. 소자 영역(A)은 발광 다이오드 칩이 형성될 영역에 해당하고, 소자 분리 영역(B)은 이러한 칩들 간의 경계 부분에 해당한다.
다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이. 소자 분리 영역(B)에서 발광 구조물(115)을 제거하여 소자 분리용 트렌치(120)를 형성한다. 이에 따라, 발광 구조물(115)은 개별 소자 영역으로 분리된다. 그리고 나서, p형 클래드층(115c) 상에 p측 전극(106)을 형성한다. p측 전극(106)은 예를 들어, Pt/Au층, Ni/Au층 또는 Ni/Ag/Pt 층으로 이루어질 수 있다. 이 p측 전극(106)은 반도체인 p형 클래드층(115c)과 오믹 접촉을 이룬다.
다른 방안으로서, 상기 소자 분리용 트렌치(120) 형성 공정과 p측 전극(106) 형성 공정의 순서는 서로 바뀔 수도 있다. 즉, 먼저, p형 클래드층(115c) 상에 p측 전극(106)을 형성하고, 그 후 소자 분리 영역(B)에 소자 분리용 트렌치(120)를 형성하여 발광 구조물(115)을 개별 소자 영역으로 분리할 수도 있다.
다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 소자 영역들(A)을 연결하도록 상기 p측 전극(106)의 상면과 소자 분리 영역(B) 상에 제1 도금층(136)을 형성한 다. 제1 도금층(136)을 형성하기 위해서, 먼저 복수의 소자 영역들(A)을 연결하도록 상기 p측 전극(106)의 상면과 소자 분리 영역(B) 상에 도금 시드층을 형성한다. 이 도금 시드층은 예컨대 무전해 도금 또는 스퍼터링 등의 증착에 의해 용이하게 형성될 수 있다. 그 후, 전기 도금을 실시하여 상기 도금 시드층 상에 금속이 도금되도록 한다. 이에 따라, 제1 도금층(136)을 얻게된다. 제1 도금층(116)은 예를 들어, Au, Cu, Ni, Ag, Cr, W, Al, Pt, Sn, Pb, Fe, Ti, Mo 및 이들 중 2이상의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 하나 이상 선택된 금속 재료로 형성될 수 있다.
후술하는 바와 같이, 이 제1 도금층(136)은 나중의 사파이어 기판(101) 제거시 지지 부재 역할을 한다. 따라서, 제1 도금층(136)은 복수의 소자 영역들(A)을 연결하도록 형성되어야 한다. 예를 들어, 제1 도금층(136)은 p측 전극(106)의 상면을 포함한 전면(도 3의 결과물 전면)을 도포하도록 형성될 수 있다. 그러나, 제1 도금층(136)이 반드시 전면을 도포하도록 형성되어야 하는 것은 아니다. 제1 도금층의 도포 방식의 다양성은 , 도 12a 및 도 12b에 잘 나타나 있다.
도 12a 및 도 12b는 상기 제1 도금층(136)의 도포 형태의 예들(examples)을 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 4는 도 12a 또는 도 12b의 XX' 라인을 따라 자른 단면도에 해당한다. 먼저, 도 12a에 도시된 바와 같이, 제1 도금층(136)은 모든 소자 영역(A)과 소자 분리 영역(B)을 포함한 전면을 도포할 수 있다.
그러나, 다른 방안으로서, 제1 도금층(136)은 소자 분리 영역(B)의 일부를 오픈시키도록 도포될 수 있다. 즉, 도 12b에 도시된 바와 같이, 제1 도금층(136)은 소자 분리 영역(B)의 일부를 도포하지 않을 수도 있다. 특히, 후술하는 바와 같이, 화학적 리프트 오프를 이용하여 기판(101)을 분리하고자 할 경우, 제1 도금층(136)은, 예를 들어 도 12b에 도시된 바와 같이, 소자 분리 영역(B)이 일부를 오픈시키도록 도포되는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 소자 영역(A)의 제1 도금층(136)을 오픈시키는 포토레지스트 패턴(110)을 형성한다. 이 포토레지스트 패턴(110)은 포토레지스트 코팅, 노광 및 현상에 의해 형성될 수 있다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(110)을 이용하여 소자 영역(A)에서만 p측 전극(106) 상에 선택적으로 전기 도금을 실시한다. 이에 따라 제2 도금층(156)의 패턴이 형성된다. 제2 도금층(156)은 예를 들어, Au, Cu, Ni, Ag, Cr, W, Al, Pt, Sn, Pb, Fe, Ti, Mo 및 이들 중 2이상의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 하나 이상 선택된 금속 재료로 형성될 수 있다. 도 6에는 제2 도금층(156)이 단일층 구조로 형성되어 있으나, 다층 구조로 형성될 수도 있다. 그 후, 도 7에 도시된 바와 같이, 스트립 용액 등을 사용하여 포토레지스트 패턴(110)을 제거한다.
다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 물리적, 화학적 또는 기계적 방법을 사용하여, 사파이어 기판(101)을 발광 구조물(115)로부터 분리 또는 제거한다. 이 때, 제1 도금층(136)과 제2 도금층(156)이 지지 기판의 역할을 하게 된다. 사파이어 기판(101)은, 예를 들어 레이저 리프트 오프(Laser Lift-Off; LLO), 화학적 리프트 오프(Chemical Lift-Off; CLO), 화학적 식각, 그라운딩/랩핑(grounding/lapping) 등의 기계적 연마 또는 화학적 기계적 연마 등에 의해 제거될 수 있다.
특히, CLO에 의해 상기 성장용 기판을 제거하는 경우에는, 예를 들어 도 12b에 나타난 바와 같이, 제1 도금층(136)은 소자 분리 영역의 일부(B)를 오픈시키도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 오픈된 소자 분리 영역(B)의 일부를 통해서, 기판 제거용 화학약품이 발광 구조물(115)과 사파이어 기판(101) 간의 계면으로 잘 침투할 수 있기 때문이다.
다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 사파이어 기판(101)이 제거되어 노출된 n형 클래드층(115a) 상에 n측 전극(119)을 형성한다. 도 9에는, 도 8의 구조가 역전되어 도시되어 있다. 바람직하게는, n측 전극(119)을 형성하기 전에 사파이어 기판(101)의 제거에 의해 노출된 n형 클래드층(115a) 상면을 세정하고 식각한다.
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 소자 분리 영역에서 제1 도금층(136)을 습식식각하여 제거한다. 이 경우, 바람직하게는, 제1 도금층(136)은 제2 도금층 (156)과 다른 금속 재료로 형성되고, 특히 제2 도금층(156)에 비하여 높은 식각 선택비를 갖는 재료로 형성된다. 이와 같이, 제1 도금층(136)이 제2 도금층(156)에 비하여 높은 식각 선택비를 가짐으로써, 제1 도금층(136) 식각시 제2 도금층(156)은 거의 식각되지 않게 된다. 이에 따라, 개별 소자로 분리된 (즉, 칩 분리된) 복수의 수직 구조 발광 다이오드(100)를 얻게 된다.
다른 방안으로서, 습식 식각 대신에 브레이킹 또는 레이저 절단을 이용하여 도 9에 도시된 구조물로부터 개별 소자로 분리된 복수의 수직구조 발광 다이오드를 얻을 수도 있다. 즉, 도 9의 구조물을 얻은 후 소자 분리 영역(B)에서 제1 도금층을 브레이킹하거나 레이저광을 조사함으로써, 소자 분리 영역(B)에서 제1 도금층(136)을 절단할 수 있다. 이에 따라, 도 11에 도시된 바와 같은 개별 소자로 분리된 복수의 수직 구조 발광 다이오드(200)를 얻게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 별도의 다이싱 공정이나 스크라이빙 없이도, 제1 도금층(136)의 습식식각, 브레이킹 또는 레이저 절단에 의하여 용이하게 개별 소자로 분리된 발광 다이오드들(100, 200)을 얻게 된다. 이에 따라, 다이싱 공정 등으로 인한 제조 비용 및 공정 시간의 증가를 억제할 수 있게 된다. 또한, 종래와 달리 도전성 기판의 접합 공정 대신에 도금 공정을 이용하기 때문에, 기판의 접합 공정으로 인한 크랙 발생의 위험이 없다. 나아가, 도금에 의해 형성된 금속 재료(제2 도금층(156))를 개별 다이오드(100, 200)의 도전성 기판으로 사용하기 때문에, 우수한 열 방출 효과를 얻을 수 있다.
전술한 실시형태들에서는, 사파이어 기판(101)의 분리 단계 전에 트렌치(120)를 형성하였다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 먼저 사파이어 기판(101)을 분리하고, 그 후에 소자 분리용 트렌치를 형성할 수도 있다.
도 13 내지 도 18은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 본 실시형태에서는, 소자 분리용 트렌치(120)를 사파이어 기판(101)의 분리 단계 후에 형성한다.
먼저, 도 2를 참조하여 이미 설명한 바와 같이, 사파이어 기판(101) 상에 발광 구조물(115)를 형성한다. 그 후, 도 13에 도시된 바와 같이, 발광 구조물(115) 상에 p측 전극(106)을 형성하고 그 위에 제1 도금층(136')을 형성한다.
그리고 나서, 도 14에 도시된 바와 같이, 소자 영역(A)의 제1 도금층(136')을 오픈시키는 포토레지스트 패턴(110)을 형성하고, 이를 이용하여 제2 도금층(156)의 패턴을 형성한다. 다음으로, 도 15에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(110)을 제거하고, 레이저 리프트 오프 등을 이용하여 사파이어 기판(101)을 제거한다.
사파이어 기판(101)을 제거한 후에는, 도 16에 도시된 바와 같이, 소자 분리 영역(B)에서 발광 구조물(115)을 제거하여 소자 분리용 트렌치(120')를 형성하고, n형 클래드층(115a) 상에 n측 전극(119)을 형성한다.
그 후, 소자 분리 영역에서 제1 도금층(136')의 습식 식각에 의해 상기 결과물을 개별 발광 소자로 분리 한다(도 17 참조). 이에 따라, 복수의 수직구조 발광 다이오드(300)를 얻게 된다. 다른 방안으로서, 제1 도금층(136')의 습식 식각 대신에, 제1 도금층(136')의 브레이킹 또는 레이저 절단에 의하여 복수의 수직구조 발광 다이오드(400)를 얻는다(도 18 참조).
이 실시형태에서도, 별도의 다이싱 공정이나 스크라이빙 없이 제1 도금층(136')을 브레이킹하거나 습식 식각함으로써, 칩 분리를 용이하게 수행할 수 있다. 이에 따라 제조 비용 및 공정 시간을 절감시킬 수 있다.
전술한 실시형태들에서 자세히 언급하지는 않았지만, 트렌치(120, 120')를 형성한 후, 노출된 발광 구조물(115)의 측면 상에 패시베이션막(미도시)을 형성할 수도 있다. 이러한 패시베이션막은 발광 구조물(115)을 보호할 뿐만 아니라 반도체층들(115a, 115b, 115c) 사이의 원하지 않는 단락에 의한 누설 전류를 막을 수 있다.
전술한 실시형태들에서는, 성장용 기판으로서 사파이어 기판(101)을 사용하고 발광 구조물로서 AlxGayIn1-x-yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 반도체 재료를 사용하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 다른 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 사용하는 경우에도 적용될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 다른 실시형태로서, 사파이어 기판(101) 대신에 GaAs 기판을 사용하고, 발광 구조물(115)로서 AlxGayIn1-x-yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 반도체 재료 대신에 AlxGayIn1-x-yP(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 반도체 재료를 사용할 수도 있다. 또한, 또 다른 실시형태로서, 사파이어 기판(101) 대신에 GaAs 기판을 사용하고, 발광 구조물(115)로서 AlxGa1-xAs(0≤x≤1) 반도체 재료를 사용할 수도 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 또한, 본 발명은 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 제1 도금층의 습식식각 또는 브레 이킹 또는 레이저 절단에 의하여 별도의 다이싱 공정이나 스크라이빙 없이 칩 분리 공정을 용이하게 수행할 수 있다. 이에 따라, 다이싱 공정이나 스크라이빙으로 인한 제조 비용 및 공정 시간의 증가를 억제할 수 있게 된다. 또한, 종래와 달리 도전성 기판의 접합 공정 대신에 도금 공정을 이용하기 때문에, 기판의 접합 공정으로 인한 크랙 발생의 위험이 없다. 나아가, 도금에 의해 형성된 금속 재료를 개별 발광 다이오드의 도전성 기판으로 사용하기 때문에, 우수한 열 방출 효과를 얻을 수 있다.

Claims (24)

  1. 복수의 소자 영역과 적어도 하나의 소자 분리 영역을 갖는 성장용 기판 상에 n형 클래드층, 활성층 및 p형 클래드층이 순차 배치된 발광 구조물을 형성하는 단계와;
    상기 발광 구조물 상에 p측 전극을 형성하는 단계와;
    상기 복수의 소자 영역 전체를 연결하도록 상기 p측 전극 상에 제1 도금층을 형성하는 단계와;
    상기 소자 영역의 상기 제1 도금층 상에 각 소자영역별로 분리된 제2 도금층의 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 성장용 기판을 제거하고, 상기 n형 클래드층 상에 n측 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도금층을 형성하는 단계 전에, 상기 소자 분리 영역의 상기 발광 구조물에 트렌치를 형성하여 상기 발광 구조물을 개별 소자 영역으로 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 성장용 기판을 제거한 후에, 상기 소자 분리 영역의 상기 발광 구조물 에 트렌치를 형성하여 상기 발광 구조물을 개별 소자 영역으로 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 트렌치 형성 후 개별 소자 영역으로 분리된 상기 발광 구조물의 측면에 패시베이션막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 n측 전극을 형성한 후에, 상기 소자 분리 영역에서 습식 식각에 의해 상기 제1 도금층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 도금층은 상기 제2 도금층과는 다른 금속 재료로 형성되고,
    상기 제1 도금층의 습식 식각시 제1 도금층은 제2 도금층에 비하여 높은 식각 선택비를 갖는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 n측 전극을 형성한 후에, 상기 소자 분리 영역에서 상기 제1 도금층을 브레이킹하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 n측 전극을 형성한 후에, 상기 소자 분리 영역에서 상기 제1 도금층에 레이저광을 조사하여 상기 소자 분리 영역에서 상기 제1 도금층을 절단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도금층은 Au, Cu, Ni, Ag, Cr, W, Al, Pt, Sn, Pb, Fe, Ti, Mo 및 이들 중 2이상의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 하나 이상 선택된 금속 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도금층은 Au, Cu, Ni, Ag, Cr, W, Al, Pt, Sn, Pb, Fe, Ti, Mo 및 이들 중 2이상의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 하나 이상 선택된 금속 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도금층을 형성하는 단계에서, 상기 제1 도금층은 상기 p측 전극의 상면을 포함한 전면 상에 도포되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도금층을 형성하는 단계에서, 상기 제1 도금층은 상기 소자 분리 영역의 일부를 오픈시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도금층을 형성하는 단계는,
    상기 복수의 소자 영역을 연결하도록 상기 p측 전극 상에 도금 시드층을 형성하는 단계와;
    상기 도금 시드층 상에 전기 도금을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 도금 시드층은 무전해 도금 또는 증착에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도금층의 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 소자 영역의 제1 도금층을 오픈시키는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 포토레지스트 패턴을 이용하여, 상기 소자 영역에서만 상기 제1 도금층 상에 선택적으로 전기도금을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 성장용 기판을 제거하는 단계는 물리적, 화학적 또는 기계적인 방법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 성장용 기판을 제거하는 단계는 레이저 리프트 오프 공정을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 성장용 기판을 제거하는 단계는 화학적 리프트 오프 공정을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 도금층을 형성하는 단계에서, 상기 제1 도금층은 상기 소자 분리 영역의 일부를 오픈시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 n형 클래드층, 활성층 및 p형 클래드층은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 n형 클래드층, 활성층 및 p형 클래드층은 AlxGayIn1-x-yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 반도체 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 성장용 기판으로는 사파이어 기판을 사용하는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 n형 클래드층, 활성층 및 p형 클래드층은, AlxGayIn1-x-yP(0≤x≤1, 0≤y ≤1, 0≤x+y≤1) 반도체 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 n 형 클래드층, 활성층 및 p형 클래드층은 AlxGa1-xAs(0≤x≤1) 반도체 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직구조 발광 다이오드의 제조 방법.
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