KR100765453B1 - 발광 다이오드의 형성방법 - Google Patents

발광 다이오드의 형성방법 Download PDF

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bonding metal
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박영호
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발광 다이오드의 형성방법이 제공된다. 상기 발광 다이오드의 형성방법은 제 1 기판 상에 발광 구조체를 형성하는 것, 상기 발광 구조체 상에 제 1 접합 금속층을 형성하는 것, 상기 제 1 접합 금속층 상에 산화 방지막을 형성하는 것, 제 2 기판 상에 제 2 접합 금속층을 형성하는 것, 상기 제 2 접합 금속층과 상기 산화 방지막을 접합시키는 것 그리고 상기 제 1 접합 금속층, 상기 산화 방지막 및 상기 제 2 접합 금속층에 열처리 공정을 진행하여 합금층을 형성하는 것을 포함한다.
발광 다이오드, 접합 금속층, 산화 방지막

Description

발광 다이오드의 형성방법{METHOD OF FORMING LIGHT-EMITTING DIODE}
도 1a 내지 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드의 형성방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드의 형성방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100: 제 1 기판 120: 발광 구조체
130: 제 1 접합 금속층 140: 산화 방지막
160: 제 2 접합 금속층 170: 제 2 기판
본 발명은 반도체 소자의 형성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발광 다이오드의 형성방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(light-emitting diode:LED)는 순방향 전압이 인가되면 소정 파장의 빛이 방출되는 현상인 전기발광효과(electroluminescence)를 이용한 반도체 소자이다. 발광 다이오드로부터 방출되는 빛의 파장은 발광 반도체의 밴드 갭(band gap)에 의해 결정된다. 발광(light emission)은 발광 다이오드의 n형 반도체 및 p형 반도체 사이에 개재된 활성층에서 일어난다.
발광 다이오드는 수평형 발광 다이오드와 수직형 발광 다이오드로 구분될 수 있다. 수평형 발광 다이오드는 협소한 전류 흐름으로 인하여 전류 효율이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 수평형 발광 다이오드의 단점을 보완하기 위하여 수직형 발광 다이오드가 연구되고 있다. 수직형 발광 다이오드는 제 1 기판 상에 발광 구조체를 성장시키고, 상기 발광 구조체 상에 제 2 기판을 접합시키는 공정에 의하여 형성된다. 상기 발광 구조체 상에 제 2 기판을 접합시키는 공정에서, 접합력(adhesion)이 중요한 문제로 부각되고 있다.
본 발명의 목적은 접합력이 향상된 발광 다이오드의 형성방법을 제공하는 것이다.
상기 발광 다이오드의 형성방법은 제 1 기판 상에 발광 구조체를 형성하는 것, 상기 발광 구조체 상에 제 1 접합 금속층을 형성하는 것, 상기 제 1 접합 금속층 상에 산화 방지막을 형성하는 것, 제 2 기판 상에 제 2 접합 금속층을 형성하는 것, 상기 제 2 접합 금속층과 상기 산화 방지막을 접합시키는 것 그리고 상기 제 1 접합 금속층, 상기 산화 방지막 및 상기 제 2 접합 금속층에 열처리 공정을 진행하여 합금층을 형성하는 것을 포함한다.
상기 제 1 접합 금속층은 상기 발광 구조체 상의 제 1 접착층, 상기 제 1 접착층 상의 제 1 금(Au)층 및 상기 제 1 금층 상의 제 1 인듐(In)층을 포함하며, 상기 산화 방지막은 금(Au)으로 형성될 수 있다.
상기 제 2 접합 금속층은 상기 제 2 기판 상의 제 2 접착층 및 상기 제 2 접착층 상의 제 2 금(Au)층을 포함할 수 있다.
상기 제 1 접착층 및 상기 제 2 접착층은 각각 티타늄(Ti) 또는 크롬(Cr)으로 형성될 수 있다.
상기 제 1 접합 금속층은 상기 발광 구조체 상의 제 1 접착층, 상기 제 1 접착층 상의 제 1 금(Au)층, 상기 제 1 금(Au)층 상의 제 1 인듐(In)층, 상기 제 1 인듐(In)층 상의 제 2 금(Au)층 및 상기 제 2 금(Au)층 상의 제 2 인듐(In)층을 포함하며, 상기 산화 방지막은 금(Au)으로 형성될 수 있다.
상기 제 2 접합 금속층은 상기 제 2 기판 상의 제 2 접착층 및 상기 제 2 접착층 상의 제 3 금(Au)층을 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드의 형성방법은 상기 합금층을 형성한 후, 상기 제 1 기판을 제거하는 것을 더 포함할 수 있다.
삭제
이하, 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드의 형성방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1a 내지 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드의 형성방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 1a를 참조하면, 제 1 기판(100) 상에 발광 구조체(120)가 형성된다. 상기 제 1 기판(100)은 GaAs기판으로 형성될 수 있다. 상기 발광 구조체(120)는 상기 제 1 기판(100) 상에 차례로 성장된 n형층(122), 활성층(124) 및 p형층(126)을 포함할 수 있다. 상기 활성층(124)은 다중양자우물(multi-quantum well:MQW)을 가지는 물질로 형성될 수 있다.
상기 발광 구조체(120) 상에 제 1 접합 금속층(130)이 형성된다. 상기 제 1 접합 금속층(130)은 제 1 접착층(132), 제 1 금(Au)층(134) 및 제 1 인듐(In)층(136)으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 접착층(132)은 티타늄(Ti) 또는 크롬(Cr)으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 접합 금속층(130) 상에 산화 방지막(140)이 형성된다. 상기 산화 방지막(140)은 상기 제 1 인듐(In)층(136)이 대기 중에서 쉽게 산화되는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 산화 방지막(140)은 금(Au)으로 형성될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 제 2 기판(170) 상에 제 2 접합 금속층(160)이 형성된다. 상기 제 2 기판(170)은 실리콘 기판으로 형성될 수 있다. 상기 제 2 접합 금속층(160)은 상기 제 2 기판(170) 상의 제 2 접착층(164) 및 제 2 금(Au)층(162)으로 형성될 수 있다. 상기 제 2 접착층(164)은 티타늄(Ti) 또는 크롬(Cr)으로 형성될 수 있다.
도 1c를 참조하면, 상기 산화 방지막(140)과 상기 제 2 접합 금속층(160)이 접합된다. 상기 산화 방지막(140), 제 1 접합 금속층(130) 및 제 2 접합 금속층(160)에 열처리 공정을 진행하여 합금층(150)이 형성된다. 상기 열처리 공정은 공정점(eutectic point) 이상의 온도에서 진행될 수 있다. 상기 합금층(150)이 형성된 후, 상기 제 1 기판(100)이 제거된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 산화 방지막(140)에 의하여 상기 제 1 접합 금속층(130)이 산화되지 않아, 상기 제 1 접합 금속층(130)과 제 2 접합 금속층(160)의 접합력이 향상될 수 있다.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드의 형성방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 2a를 참조하면, 제 1 기판(200) 상에 발광 구조체(220)가 형성된다. 상기 제 1 기판(200)은 GaAs기판으로 형성될 수 있다. 상기 발광 구조체(220)는 상기 제 1 기판(200) 상에 차례로 성장된 n형층(222), 활성층(224) 및 p형층(226)을 포함할 수 있다. 상기 활성층(224)은 다중양자우물(multi-quantum well:MQW)을 가지는 물질로 형성될 수 있다.
상기 발광 구조체(220) 상에 제 1 접합 금속층(230)이 형성된다. 상기 제 1 접합 금속층(230)은 제 1 접착층(232), 제 1 금(Au)층(233), 제 1 인듐(In)층(234), 제 2 금(Au)층(235) 및 제 2 인듐(In)층(236)으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 접착층(232)은 티타늄(Ti) 또는 크롬(Cr)으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 접합 금속층(230) 상에 산화 방지막(240)이 형성된다. 상기 산화 방지막(240)은 상기 제 2 인듐(In)층(236)이 대기 중에서 쉽게 산화되는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 산화 방지막(240)은 금(Au)으로 형성될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 제 2 기판(270) 상에 제 2 접합 금속층(260)이 형성된다. 상기 제 2 기판(270)은 실리콘 기판으로 형성될 수 있다. 상기 제 2 접합 금속층(260)은 상기 제 2 기판(270) 상의 제 2 접착층(264) 및 제 3 금(Au)층(262)으로 형성될 수 있다. 상기 제 2 접착층(264)은 티타늄(Ti) 또는 크롬(Cr)으로 형성될 수 있다.
도 2c를 참조하면, 상기 산화 방지막(240)과 상기 제 2 접합 금속층(260)이 접합된다. 상기 산화 방지막(240), 제 1 접합 금속층(230) 및 제 2 접합 금속층(260)에 열처리 공정을 진행하여 합금층(250)이 형성된다. 상기 열처리 공정은 공정점(eutectic point) 이상의 온도에서 진행될 수 있다. 상기 합금층(250)이 형성된 후, 상기 제 1 기판(200)이 제거된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 산화 방지막(240)에 의하여 상기 제 1 접합 금속층(230)이 산화되지 않아, 상기 제 1 접합 금속층(230)과 제 2 접합 금속층(260)의 접합력이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라 형성된 발광 다이오드는 제 2 기판(170,270) 상의 합금층(150,250) 및 발광 구조체(120,220)를 포함한다. 상기 합금층(150,250)은 인듐(In) 및 금(Au)을 포함할 수 있다. 상기 합금층(150,250)은 접합력이 우수하여, 발광 다이오드는 외부 충격에 의하여 손상되지 않을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 인듐층 상에 산화 방지막이 형성된다. 상기 산화 방지막은 인듐층이 대기 중에서 산화되는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 산화 방지막은 합금층이 형성되는 것을 고려할 때 금으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 제 1 접합 금속층과 제 2 접합 금속층의 접합력이 향상될 수 있다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 제 1 기판 상에 발광 구조체를 형성하는 것;
    상기 발광 구조체 상에 제 1 접합 금속층을 형성하는 것;
    상기 제 1 접합 금속층 상에 산화 방지막을 형성하는 것;
    제 2 기판 상에 제 2 접합 금속층을 형성하는 것;
    상기 제 2 접합 금속층과 상기 산화 방지막을 접합시키는 것; 그리고
    상기 제 1 접합 금속층, 상기 산화 방지막 및 상기 제 2 접합 금속층에 열처리 공정을 진행하여 합금층을 형성하는 것을 포함하되,
    상기 제 1 접합 금속층은:
    상기 발광 구조체 상의 제 1 접착층;
    상기 제 1 접착층 상의 제 1 금(Au)층; 및
    상기 제 1 금층 상의 제 1 인듐(In)층을 포함하며,
    상기 산화 방지막은 금(Au)으로 형성되는 발광 다이오드의 형성방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제 2 접합 금속층은:
    상기 제 2 기판 상의 제 2 접착층; 및
    상기 제 2 접착층 상의 제 2 금(Au)층을 포함하는 발광 다이오드의 형성방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 1 접착층 및 상기 제 2 접착층은 각각 티타늄(Ti) 또는 크롬(Cr)으로 형성되는 발광 다이오드의 형성방법.
  5. 제 1 기판 상에 발광 구조체를 형성하는 것;
    상기 발광 구조체 상에 제 1 접합 금속층을 형성하는 것;
    상기 제 1 접합 금속층 상에 산화 방지막을 형성하는 것;
    제 2 기판 상에 제 2 접합 금속층을 형성하는 것;
    상기 제 2 접합 금속층과 상기 산화 방지막을 접합시키는 것; 그리고
    상기 제 1 접합 금속층, 상기 산화 방지막 및 상기 제 2 접합 금속층에 열처리 공정을 진행하여 합금층을 형성하는 것을 포함하되,
    상기 제 1 접합 금속층은:
    상기 발광 구조체 상의 제 1 접착층;
    상기 제 1 접착층 상의 제 1 금(Au)층;
    상기 제 1 금(Au)층 상의 제 1 인듐(In)층;
    상기 제 1 인듐(In)층 상의 제 2 금(Au)층; 및
    상기 제 2 금(Au)층 상의 제 2 인듐(In)층을 포함하며,
    상기 산화 방지막은 금(Au)으로 형성되는 발광 다이오드의 형성방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제 2 접합 금속층은:
    상기 제 2 기판 상의 제 2 접착층; 및
    상기 제 2 접착층 상의 제 3 금(Au)층을 포함하는 발광 다이오드의 형성방 법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 합금층을 형성한 후, 상기 제 1 기판을 제거하는 것을 더 포함하는 발광 다이오드의 형성방법.
  8. 삭제
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