KR100851403B1 - 발광 소자 및 발광 소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
발광 소자의 제조방법은 기판 상에 복수개의 발광부를 형성하는 단계, 발광부를 성장 기판으로부터 분리하는 단계, 발광부를 수용 기판에 안착시키는 단계 및 발광부가 안착된 수용 기판을 발광 단위로 다이싱하는 단계를 구비한다. 발광부를 기판으로 분리할 때에 발생하는 잔류응력을 줄일 수 있으며, 분리된 발광부를 유동 상태에서 수용 기판에 안착시킴으로써, 종래 기술에 비해 높은 품질을 유지하면서 더욱 용이하게 발광 소자를 대량으로 제조할 수 있으며, 제조 비용도 현저하게 줄일 수가 있다.
발광부, 수용 기판, 발광 소자
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2 내지 도 9는 도1의 발광 소자의 제조과정 및 발광 소자를 설명하기 위하여 발광부 제조과정을 순차적으로 도시한 단면도들이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수용 기판의 제조 과정을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 13 내지 도 16은 발광부를 수용 기판에 안착시키고 다이싱하여 발광 소자를 제조하는 과정을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법 및 발광 소자를 설명하기 위한 정면도이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 발광 소자의 단면도이다.
도 19은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광부의 확대 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100：발광 소자 110：발광부
111：페시베이션 112：밀러 패턴
120：에피택시층 121：N형 반도체층
122：활성층 123：P형 반도체층
130：발광 패턴 131：N형 반도체 패턴
132：활성 패턴 133：P형 반도체 패턴
210：수용 기판 220：리셉터 기판
222：리세스
본 발명은 발광 소자의 제조방법 및 발광 소자에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 본 발명은 높은 품질을 유지하면서 대량으로 제조할 수 있으며, 제조 비용도 현저하게 줄일 수가 있는 발광 소자의 제조방법 및 발광 소자를 제공하는 것이다.
백열전구가 발명된 이래, 백열전구는 조명 시장의 많은 부분을 점유하고 있다. 하지만, 백열전구는 자동차 브레이크등, 교통신호등과 같이 단색광만이 필요한 부분에서도 필터를 이용하여 필요한 색깔을 얻어내고 있어, 불필요한 색깔들은 낭비하게 되어 에너지 효율을 크게 떨어뜨린다.
그러나, 1960년대 도입된 발광 다이오드(LED)는 필요한 단색광만을 만들어 내기 때문에 불필요한 낭비를 없애고 에너지 효율을 높일 수 있다. 얼마 전까지도 발광 다이오드(LED)의 주된 사용 용도는 표시등이나 일부 디스플레이 영역에 국한되었으나, 최근 유기금속화학기상증착법(MOCVD, Metal Organic Chemical Vapor Deposition)으로 성장한 고효율의 AlGaInP(적색) 및 GaInN(녹색) 발광 다이오드(LED)의 개발로 발광 다이오드는 그 영역을 넓혀 자동차의 내부 조명 및 브레이크등, 교통신호등, 총천연색 디스플레이 옥외 전광판 및 휴대폰/PDA의 백라이트 조명등과 같은 넓은 분야에서 사용되고 있다.
따라서, 발광 다이오드의 대량생산이 요구되고 있으나, 현재까지 발광 다이오드의 대량 생산 및 생산 과정에서 여러 가지 어려움이 있는 실정이다.
구체적으로, 발광 다이오드를 제작하는 과정에서 단결정의 성장 기판으로부터 형성시킨 화합물 반도체를 분리해 낼 때에 화합물 반도체 및 성장 기판과의 격자 결함 및 열 팽창 계수의 차이 등과 같은 요인에 의해서 화합물 반도체에 크랙이 발생할 수 있으며, 이에 따라 생산효율이 저하될 수 있다.
예를 들면, 일반적으로 질화갈륨(GaN)기판은 사파이어(Al2O3) 기판을 성장 기판으로 사용하여 제조할 수 있다. 그러나, 질화갈륨과 사파이어는 격자 상수 및 열팽창 계수의 차이로 인하여, 사파이어 기판에 질화갈륨층을 형성하게 되면, 고 밀도의 결정성 결함이 발생할 수 있다. 따라서, 질화갈륨층을 사파이어 기판으로부터 분리해내는 과정에서 질화갈륨층에 크랙이 발생하여, 질화갈륨층의 생산 효율이 떨어지며, 제품의 질이 떨어질 수 있다.
최근에는 사파이어 기판 위에 질화갈륨층을 성장시킨 후에, 투명한 사파이어 기판에 레이저를 조사하여, 질화갈륨층과 사파이어 기판의 계면부분을 녹이는 레이 저 리프트 오프(Laser lift off)공정으로 사파이어 기판에 형성된 질화갈륨층을 분리하는 방식을 취하고 있다. 그러나, 이러한 레이저 리프트 오프 공정으로 분리된 질화갈륨층은 매우 얇아서 다루기가 어려우며 상술한 바와 같이 사파이어 및 질화갈륨의 열팽창 계수 및 격자 상수의 차이에 의해서 분리하는 과정에서 비교적 얇은 질화갈륨층이 쉽게 깨질 수가 있다. 따라서, 질화갈륨층의 분리과정에서 발생하는 크랙은 질화갈륨의 대량 생산 및 생산 비용면에서 불리하며, 생산 효율이 저하시키고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일 목적은 제조가 용이하며 우수한 품질의 발광 소자를 제조할 수 있는 발광 소자의 제조방법 및 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제조가 신속하고 용이하여 대량생산에 유리하고, 제조 비용이 저렴하여 제품 단가를 낮출 수 있는 발광 소자의 제조방법 및 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 모재와 모재로부터 성장시킨 발광부를 분리해 내는 단계에서 불량을 줄일 수 있는 발광 소자의 제조방법 및 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다양한 빛을 조사할 수 있는 발광 소자의 제조방법 및 발광 소자를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 발광 소자의 제조 방법은 성장 기판 상에 돌출 부위를 구비한 독립된 복수개의 발광부를 형성하는 단계, 발광부를 성장 기판으로부터 분리하는 단계, 상기 돌출 부위의 형상에 대응하는 리세스가 형성된 수용 기판에 상기 발광부를 안착시키는 단계 및 발광부가 안착된 수용 기판을 발광 단위로 다이싱하는 단계를 구비한다.
먼저, 성장 기판 상에 복수개의 발광부를 형성하는 단계에서 발광부는 성장 기판으로부터 성장되며, 성장 기판은 단결정(single crystal)으로 형성된 기판을 사용한다.
일반적으로 결정은 단결정, 다결정 및 비정질로 구분되며, 단결정에서 전자의 움직임이 가장 원활하다. 발광부를 제조하기 위해서 성장 기판으로 단결정 기판을 사용한다. 이때, 단결정 기판은 GaN, MgO, Si, 사파이어 등과 같이 다양한 기판을 사용할 수 있으며, 최근에는 GaN화합물 반도체를 형성하기 위한 기판으로 사파이어를 많이 사용하고 있다.
발광부를 형성시키기 위해서 먼저, 단결정 기판 상에 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 포함하는 에피택시층을 형성시킬 수 있다.
성장 기판 상에 에피택시층을 형성시킨 후에, 성장 기판의 표면상에서 에피택시층을 소정의 크기로 아이솔레이션(isolation)하여 독립된 다수개의 발광 패턴을 제공할 수 있다. 이때, 발광부는 에피택시층이 아이솔레이션되어 독립된 n형 반도체 패턴, 활성 패턴 및 p형 반도체 패턴을 포함한다.
발광부를 성장기판으로부터 형성시킨 후에 발광부를 성장 기판으로부터 분리 하는 단계는 레이저를 조사하여 분리하거나 화학적인 방법을 사용하여 분리할 수 있다. 에피택시층을 성장 기판으로부터 아이솔레이션하여 다수개의 발광 패턴을 제공한 후에, 크기가 300마이크로 미터 이하의 작은 발광부 단위로 분리하기 때문에 성장 기판으로부터 발광 패턴을 분리해 낼 때에 발생하는 발광 패턴의 크랙을 최소화할 수 있다.
상술한 방법에 의해서 성장기판으로부터 분리된 발광부는 수용 기판에 안착시키는 단계를 거친다. 이때, 발광부를 수용 기판에 안착시키기 위하여 발광부는 돌출 부위를 포함할 수 있으며, 수용 기판에는 상기 돌출 부위의 형상에 대응하는 리세스가 형성될 수 있다.
수용 기판은 먼저 리셉터 기판을 제공하고, 상기 돌출 부위에 대응하는 리세스를 형성하여 제공할 수 있으며, 수용 기판을 형성하는 일 예로, 리셉터 기판 상에 상기 돌출 부위에 대응하는 부분을 제외하고 마스크 패턴을 형성한 후에 리셉터 기판을 식각하여 돌출 부위의 형상에 대응하는 리세스를 형성할 수 있다. 그리고, 마스크 패턴을 제거하는 과정을 거쳐 수용 기판을 완성할 수 있다.
따라서, 상기 발광부들은 발광부를 수용 기판에 안착시키는 단계에서 상기 돌출 부위의 형상에 대응하는 리세스에 안착될 수 있다. 이때, 돌출 부위를 포함하는 복수개의 발광부를 유동 상태로 제공하여, 돌출 부위에 대응하는 리세스를 포함하는 수용 기판 상에 발광부를 안착시킬 수가 있다. 또한, 돌출 부위는 미리 정해진 몇몇 형상들 중 선택된 하나의 형상으로 제공될 수 있으며, 돌출 부위에 대응하여 리세스도 정해진 몇몇 형상들 중 선택된 하나의 형상으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 하나의 수용기판에 사각형, 원형, Ｔ-자형, Ｌ-자형 등과 같이 모두 동일하지 않은 리세스를 형성할 수 있으며, 발광부의 돌출 부위를 각 리세스에 삽입될 수 있는 형상으로 형성할 수가 있다. 따라서 돌출 부위를 이용하여 발광부를 리세스에 안착시킬 때, 설계자가 원하는 배치에 따라 발광부를 수용기판 상에 배치시킬 수가 있다. 이를 이용하여 RGB 색상에 따른 각각의 발광부를 수용기판에 원하는 위치에 선택적으로 안착시킬 수 있다.
이때, 돌출 부위는 발광부를 리세스가 형성된 수용 기판에 안착시키기 위한 하나의 방법이며, 경우에 따라서는 다른 물리적 수단을 사용할 수 있으며, 서로 인력이 작용할 수 있는 화학적 또는 전기적 방법을 사용하여 발광부 및 수용 기판을 결합 시킬 수도 있다.
발광부를 수용 기판에 안착시킨 후에 발광부가 안착된 상기 수용 기판을 발광 단위로 다이싱하여 발광 소자를 완성할 수 있다. 발광 단위는 제작자의 의도에 따라 하나 또는 그 이상의 발광부를 포함할 수 있다.
상술한 제조방법으로 제조되는 발광 소자는 발광부 및 수용 기판을 구비한다. 발광부는 발광부의 일면으로부터 돌출된 돌출 부위를 포함하며, 수용 기판은 리셉터 기판 및 리셉터 기판에 돌출 부위에 대응하여 형성된 리세스를 포함한다. 그리고, 발광 소자는 리세스에 돌출 부위를 접합하고, 수용 기판을 발광 단위로 절단하여 형성된다.
다만, 돌출 부위는 발광부를 리세스가 형성된 수용 기판에 안착시키기 위한 하나의 방법이며, 경우에 따라서는 다른 물리적 수단을 사용할 수 있으며, 서로 인 력이 작용할 수 있는 화학적 또는 전기적 방법을 사용하여 발광부 및 수용 기판을 결합 시킬 수도 있다.
또한, 발광부를 수용 기판에 안착시킨 후에 발광부가 안착된 상기 수용 기판을 발광 단위로 다이싱하여 발광 소자를 완성할 수 있다. 발광 단위는 제작자의 의도에 따라 하나 또는 그 이상의 발광부를 포함할 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
실시예1
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 발광 소자(100)는 발광부(110) 및 수용 기판(210)을 구비한다. 발광부(110)는 발광부(110)의 일면으로부터 돌출된 돌출 부위(140)를 포함하며, 수용 기판(210)은 리셉터 기판(220) 및 리셉터 기판(220)에 돌출 부위(140)에 대응하여 형성된 리세스(222)를 포함한다. 그리고, 발광 소자(100)는 리세스(222)에 돌출 부위(140)를 접합하고, 수용 기판(210)을 발광 단위로 절단하여 형성된다.
이때, 돌출 부위(140)는 발광부(110)를 리세스(222)가 형성된 수용 기판(210)에 안착시키기 위한 하나의 방법이며, 경우에 따라서는 다른 물리적 수단을 사용할 수 있으며, 서로 인력이 작용할 수 있는 화학적 또는 전기적 방법을 사용하 여 발광부 및 수용 기판을 결합 시킬 수도 있다.
또한, 돌출 부위(140)를 형성하는 재료로는 Cr, Ti, Cu, Ni, Au, Ag, Sn, PnSn, AuSn, SnAgCu 및 CuAg 중의 하나 또는 조합을 사용하거나 합금으로 제공할 수 있다. 돌출 부위(140) 또는 리세스(222) 상의 전극 패턴(223) 또는 둘 다는 솔더링을 할 수 있는 재료로 형성되며, 후술하는 바와 같이 돌출 부위(140)를 리세스(222)에 안착시킨 후, 열을 가하여 돌출 부위(140)와 리세스(222) 상의 전극 패턴(223)을 접합시킬 수가 있다.
그리고, 발광부(110)를 수용 기판(210)에 안착시킨 후에 발광부(110)가 안착된 상기 수용 기판(210)을 발광 단위로 다이싱(dicing)하여 발광 소자(100)를 완성할 수 있다. 본 실시예에서는 발광 소자(100)의 발광 단위가 하나의 발광부(110)를 포함하지만, 제작자의 의도에 따라서 두개, 세개 또는 그 이상의 발광부를 포함하도록 수용 기판을 다이싱하여 다양한 숫자의 발광부를 포함하는 발광 단위를 갖는 발광 소자를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 발광 소자의 제조 방법은 성장 기판 상에 복수개의 발광부를 형성하는 단계, 발광부를 성장 기판으로부터 분리하는 단계, 발광부를 수용 기판에 안착시키는 단계 및 발광부가 안착된 수용 기판을 발광 단위로 다이싱하는 단계를 구비한다.
이하, 발광부의 제조방법을 상세하게 설명한다.
도 2 내지 도 9는 도1의 발광 소자의 제조과정 및 발광 소자를 설명하기 위하여 발광부 제조과정을 순차적으로 도시한 단면도들이다.
도 2 내지 도 9를 참조하면, 발광부(110)는 발광 패턴(130) 및 돌출 부위(140)를 포함한다.
성장 기판(10) 상에 복수개의 발광부(110)를 형성하는 단계에서 발광 부(110)는 성장 기판(10)으로부터 성장되며, 성장 기판(10)은 단결정(single crystal)으로 형성된 기판을 사용한다.
일반적으로 결정은 단결정, 다결정 및 비정질로 구분되며, 단결정에서 전자의 움직임이 가장 원활하며, 발광부(110)를 제조하기 위해서 성장 기판으로 단결정 기판을 사용한다. 이때, 단결정 기판은 GaN, MgO, Si, 사파이어 등과 같이 다양한 기판을 사용할 수 있으며, 최근에는 GaN화합물 반도체를 형성하기 위한 기판으로 사파이어를 많이 사용하고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 발광부(110)를 형성시키기 위해서 먼저 성장 기판(10) 상에 순차적으로 n형 반도체층(121), 활성층(122) 및 p형 반도체층(123)을 포함하는 에피택시층(120)을 형성시킬 수 있다.
그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 성장 기판(10) 상에 에피택시층(120)을 형성시킨 후에는 성장 기판(10)의 표면상에서 에피택시층(120)을 소정의 크기로 아이솔레이션(isolation)하여 독립된 다수개의 발광 패턴(130)을 제공한다.
따라서, 발광부(110)는 에피택시층(120)이 아이솔레이션되어 독립된 n형 반도체 패턴(131), 활성 패턴(132) 및 p형 반도체 패턴(133)을 포함한다. 그리고, 원하는 크기의 발광 패턴(130)을 형성한 후에는 발광 패턴(130)의 가장자리를 산화물 계열로 페시베이션(111)을 형성할 수 있다. 이때, 발광 패턴(130)의 상부 표면 이 일부 노출되도록 한다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 발광 패턴(130) 및 페시베이션(111)을 형성한 후에 페시베이션(111)이 형성되지 않은 노출된 발광 패턴(130)의 상부 표면에 빛의 반사를 위한 밀러 패턴(112)을 형성한다. 밀러 패턴(112)은 도금(plating) 또는 증착(deposition)하여 형성할 수 있으며, 밀러 패턴(112)을 형성시킨 후에는 밀러 패턴(112)상에 상부 전극 패턴(115)을 형성한다. 상부 전극 패턴(115)은 P-메탈 전극을 사용한다.
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 상부 전극 패턴(115)을 제외한 밀러 패턴(112) 주변에는 마스크 패턴(113)을 형성한다. 본 실시예에서 마스크 패턴(113)은 PR(photoresist)코팅을 사용할 수 있다. 마스크 패턴(113)을 형성하고 나서, 도 6에 도시된 바와 같이, 발광 패턴(130)의 상부에 돌출 부위(140)를 형성한다.
PR(photoresist)이란 특정 파장대의 빛에 노출되면 반응을 하는 감광 고분자 화합물(photosensitive polymer)이며, 반응은 PR의 일정 부분이 노광될 때 노광된 부분의 폴리머(polymer) 사슬이 끊어지거나 혹은 더 강하게 결합하는 것을 의미한다. 일반적으로 노광된 부분의 polymer 결합사슬이 끊어지는 PR을 positive PR이라 하며 그 반대의 경우를 negative PR이라 한다. 본 실시예에서는 도 7에 도시된 바와 같이, 마스크 패턴(113)을 positive PR을 사용하여 돌출 부위(140)를 형성한 후에 PR(Photoresist)코팅 즉, 마스크 패턴(113)을 제거할 수 있다.
그리고, 상술한 바와 같이 형성된 다수개의 발광부(110)들을 성장기판(10)으로부터 분리한다. 도 8은 성장기판(10)으로부터 분리된 낱개의 발광부(110)가 도 시되며, 도 9는 낱개의 발광부(110)의 사시도이다.
발광부(110)를 성장기판(10)으로부터 형성시킨 후에 발광부(110)를 성장 기판(10)으로부터 분리하는 단계는 레이저를 조사하여 분리하거나 화학적인 방법을 사용하여 분리할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 발광부(110)는 에피택시층(120)을 성장 기판(10)으로부터 아이솔레이션하여 다수개의 발광 패턴(130)을 형성하고 밀러 패턴(112), 상부 전극 패턴(115) 및 페시베이션(111) 등을 형성하여 발광부(110)를 완성한 후에, 미세한 크기의 발광부(110) 상태로 분리하기 때문에 종래에 커다란 웨이퍼 상태에서 절단하여 낱개의 발광부를 생산하는 경우에 비하여, 성장 기판(10)으로부터 발광부(110)를 분리해 낼 때에 발생하는 발광부(110)의 크랙을 최소화할 수 있다.
이하, 발광부가 안착되는 수용 기판의 제조방법을 상세하게 설명한다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수용 기판의 제조 과정을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 수용 기판(210)을 제공하기 위하여 먼저, 도 10에 도시된 바와 같이 평탄한 리셉터 기판(220)을 제공하고, 리셉터 기판(220) 상에 상술한 발광부(110)의 돌출 부위(140)에 대응하는 부분을 제외하고 마스크층(211)을 형성한다. 본 실시예에서 마스크층(211)은 상술한 마스크 패턴(113)과 동일한 PR(Photoresist)코팅을 사용할 수 있으며, 마스크층(211)을 형성하고 나서, 도 11에 도시된 바와 같이, 리셉터 기판(220)의 상부에 상술한 돌출 부위(140)의 형상에 대응하는 리세스(222)를 형성한다. 그리고, 도 12에 도시된 바와 같이 마 스크층(211)을 제거하여 수용 기판(210)을 완성할 수 있다. 그리고, 리세스(222)의 표면에는 전달 전극 패턴(223)을 형성한다. 참고로, 전달 전극 패턴(223)을 형성하는 재료로는 Zn, Ni, Ag, Cu, Ti, Pt, Au, Sn, PbSn, AuSn, SnAgCu 및 CuAg 등의 금속 중의 하나를 사용하거나 합금으로 제공할 수 있다.
이하, 상술한 방법으로 제조한 발광부 및 수용 기판을 사용하여, 발광부를 수용 기판에 안착시키는 과정을 상세하게 설명한다.
도 13 내지 도 16은 발광부를 수용 기판에 안착시키고 다이싱하여 발광 소자를 제조하는 과정을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 13 내지 도 16을 참조하면, 발광부(110)에 형성된 돌출 부위(140)가 수용 기판(210) 상에 형성된 리세스(222)에 안착된다.
발광부(110)를 수용 기판(210)에 안착시키는 단계에서 발광부(110)들은 발광부(110)에 형성된 돌출 부위(140)의 형상에 대응하는 리세스(222)에 안착될 수 있다. 이때, 도 13에 도시된 바와 같이, 돌출 부위(140)를 포함하는 복수개의 발광부(110)를 유동 상태로 제공하여, 돌출 부위(140)에 대응하는 리세스(222)를 포함하는 수용 기판(210) 상에 발광부(110)를 안착시킬 수가 있다.
또한, 본 실시예에서 돌출 부위(140)는 동일한 형상으로 제공되지만, 본 발명의 다른 실시예에서는 돌출 부위를 정해진 소정의 형상들 중 하나로 제공하고, 발광부들은 돌출 부위들이 각각 대응하는 리세스에서만 안착되도록 함으로써 소정의 배치에 맞게 자동으로 안착될 수 있다.
이때, 돌출 부위는 발광부를 리세스가 형성된 수용 기판에 안착시키기 위한 하나의 방법이며, 경우에 따라서는 다른 물리적 수단을 사용할 수 있으며, 서로 인력이 작용할 수 있는 화학적 또는 전기적 방법을 사용하여 발광부 및 수용 기판을 결합 시킬 수도 있다.
그리고, 도 14에 도시된 바와 같이, 발광부를 수용기판에 안착시킨 후, 열을 가해 돌출 부위(140)와 리세스(222)를 서로 접합할 수가 있다. 돌출 부위(140) 또는 전극패턴(223) 또는 둘 다는 일종의 솔더부로서 PnSn, AuSn, SnAgCu 및 CuAg로 구성될 수 있으며, 돌출 부위(140)는 열에 의해 N-메탈 전극과 일체로 접합될 수 있다.
그리고, 도 15에 도시된 바와 같이, 수용 기판 상에 안착된 발광부(110)에는 하부 전극 패턴(215)을 형성한다. 이때, 하부 전극 패턴(215)은 N-메탈 전극을 사용한다. 참고로, 하부 전극 패턴(215)은 금속 또는 투명전극(ITO)를 사용할 수 있다. 투명 전극은 일반적으로 도전성 및 투광성을 갖는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)을 사용할 수 있다.
그리고, 도 16에 도시된 바와 같이, 발광부(110)를 수용 기판(210)에 안착시킨 후에 발광부(110)가 안착된 수용 기판(210)을 발광 단위로 다이싱하여 발광 소자(100)를 완성할 수 있다. 본 실시예에서 발광 소자(100)의 발광 단위가 하나의 발광부(110)를 포함하지만, 제작자의 의도에 따라서 두개, 세개 또는 그 이상의 발광부를 포함하도록 수용 기판을 다이싱하여 다양한 숫자의 발광부를 포함하는 발광 단위를 갖는 발광 소자를 제공할 수 있다.
실시예2
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법 및 발광 소자를 설명하기 위한 정면도이다.
도 17을 참조하면, 제2 실시예에 따른 발광 소자는 다른 형상의 돌출 부위를 구비하는 발광부(110, 310, 410) 및 수용 기판(510)을 포함한다.
제2 실시예에 따른 발광 소자(500)는 발광부가 네개가 포함된 발광 단위(U)를 갖는다. 구체적으로, 두개의 발광부(110)는 제1 실시예의 발광부(110)와 동일하며, 다른 두개의 발광부(310, 410)는 각각 제1 실시예의 발광부(110)와 다른 L-형 및 T-형상의 돌출 부위(310, 440)를 구비한다. 다만, L-형 및 T-형상의 돌출 부위(310, 440)를 갖는 발광부(310, 410)들도 제1 실시예의 발광부(110)의 제조방법 및 발광부와 실질적으로 동일하다. 따라서, 발광부(310, 410)들의 구체적인 제조방법 및 발광부에 대한 설명은 제1 실시예의 발광부(110)의 제조방법 및 발광부에 대한 설명 및 도면을 참조할 수 있으며, 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
먼저, 각기 다른 형상의 돌출 부위를 구비하는 발광부(110, 310, 410)들을 유동 상태로 제공하여 발광부(110, 310, 410)들을 수용 기판에 안착시킨 후에 발광부(110, 310, 410)들이 안착된 상기 수용 기판(510)을 절개선(L)을 따라 발광 단위(U)로 다이싱하여 발광 소자(500)를 완성할 수 있다. 발광 단위는 제작자의 의도에 따라 하나 또는 그 이상의 발광부를 포함할 수 있으나, 본 실시예에서는 네개의 발광부(110, 310, 410)를 갖는 발광 단위(U)를 제공하기 위하여 절개선(L)을 따라 절개된다.
발광부(110, 310, 410)들이 각기 다른 돌출 부위(140, 340, 440)를 구비하여 발광부(110, 310, 410)들은 발광부(110, 310, 410)들이 구비하는 돌출 부위(140, 340, 440)의 형상에 대응하는 리세스에 안착될 수 있다.
이때, 돌출 부위는 발광부를 리세스가 형성된 수용 기판에 안착시키기 위한 하나의 방법이며, 경우에 따라서는 다른 물리적 수단을 사용할 수 있으며, 서로 인력이 작용할 수 있는 화학적 또는 전기적 방법을 사용하여 발광부 및 수용 기판을 결합 시킬 수도 있다.
발광부(110, 310, 410)들을 수용 기판에 안착시킨 후에 발광부(110, 310, 410)들이 안착된 상기 수용 기판(510)을 발광 단위(U)로 다이싱하여 발광 소자(500)를 완성할 수 있다. 발광 단위는 제작자의 의도에 따라 하나 또는 그 이상의 발광부를 포함할 수 있다.
따라서, 종래에 단색광으로만 사용되던 발광 소자가 다양한 색을 낼 수 있다. 구체적으로, 적색 발광 다이오드(LED)의 제작을 위해 사용되는 GaP, GaAsP, AlGaAs, AlGaInP 등을 사용하여 발광 패턴을 형성한 후에, L-형상의 돌출 부위(340)를 갖는 발광부(310)를 형성하고, 황색 발광 다이오드(LED)의 제작을 위해 사용되는 GaP, AlGaInP, InGaN 등을 사용하여 발광 패턴을 형성한 후에, T-형상의 돌출 부위(440)를 갖는 발광부(410)를 형성할 수 있다. 그리고, 청색 발광 다이오드(LED)의 제작을 위한 물질계로는 실리콘카바이드(SiC)와 같은 IV족, ZnSe 및 ZnS와 같은 II-VI족, GaN계의 III-V족 반도체 등이 있으나, 최근에는 주로 GaN 물질계를 사용한다. 따라서, 상술한 물질계를 사용하여 발광 패턴을 형성하며, 제1 실시예와 같은 사각형의 돌출부위를 구비하는 발광부(110)를 형성할 수 있다. 이때, 도 19에 도시된 바와 같이 각기 다른 돌출 부위를 갖는 발광부들이 수용 기판(510)에 형성된 리세스 중에서 대응하는 형상의 리세스에 안착된다. 그리고, 제작자가 원하는 발광 단위로 절개하여 발광 소자를 완성할 수 있다.
실시예3
도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 발광 소자의 단면도이며, 도 19는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광부의 확대 사시도이다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 제3 실시예에 따른 발광 소자(600)는 발광부(610) 및 수용 기판(710)을 구비한다. 발광부(610)는 발광부(610)의 일면으로부터 돌출된 돌출 부위(640)를 포함하며, 수용 기판(710)은 리셉터 기판 및 리셉터 기판에 돌출 부위(640)에 대응하여 형성된 리세스를 포함한다. 그리고, 발광 소자(600)는 리세스에 돌출 부위(640)를 접합하고, 수용 기판(710)을 발광 단위로 절단하여 형성된다.
제3 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법 및 발광 소자는 제 1 실시예의 발광 소자의 제조방법 및 발광 소자와 실질적으로 동일하다. 따라서 제3 실시예에서 발광 소자의 제조방법 및 발광 소자에 대한 설명은 제1 실시예의 발광 소자의 제조방법 및 발광 소자에 대한 설명 및 도면을 참조할 수 있으며, 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
다만, 본 발명의 제3 실시예에서는 발광부에 형성된 돌출 부위의 형상이 제1 실시예의 돌출 부위와 다르게 형성된다. 이를 위해서, 돌출 부위를 형성할 때 PR층을 원하는 돌출 부위의 두께보다 두껍게 형성하고, PR층에서 돌출 부위를 거의 사각 기둥 형상으로 형성할 수가 있다. 또한, 사각 기둥 형상의 돌출 부위에 대응하도록 리세스를 이방성 식각으로 에칭하여 사각 기둥에 대응하는 리세스 형상을 만들 수가 있다.
본 발명의 발광 소자의 제조방법 및 그 제조방법으로 만든 발광 소자는 제조가 용이하며 우수한 품질의 발광 소자를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 소자의 제조방법 및 그 제조방법으로 만든 발광 소자는 발광부를 개별적으로 수용 기판에 접합하는 것이 아니라, 동시에 많은 발광부를 수용 기판에 접합하여 제조가 신속하고 용이하여 대량생산에 유리하고, 제조 비용이 저렴하여 제품 단가를 낮출 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발광 소자의 제조방법 및 그 제조방법으로 만든 발광 소자는 성장 기판과 성장 기판으로부터 성장시킨 발광부를 분리해 내는 단계에서 불량을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발광 소자의 제조방법 및 그 제조방법으로 만든 발광 소자는 다양한 발광부를 갖는 발광 단위로 제공하기 때문에 다양한 빛을 조사할 수 있다.
또한, 작은 크기의 발광부를 수용 기판에 조립하게 되므로, 방열 성능이 우수한 효과가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (19)
- 성장 기판 상에 돌출 부위를 구비한 독립된 복수개의 발광부를 형성하는 단계;상기 발광부를 상기 성장 기판으로부터 분리하는 단계;상기 돌출 부위의 형상에 대응하는 리세스가 형성된 수용 기판에 상기 발광부를 안착시키는 단계; 및상기 발광부가 안착된 상기 수용 기판을 발광 단위로 다이싱하는 단계;를 구비하는 발광 소자의 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 돌출 부위는 상기 발광부가 유동 상태로 제공되어도 정해진 결합 관계를 유지하면서 선택적으로 안착될 수 있도록 다른 형상으로 정해진 소정의 형상들 중 선택된 하나의 형상으로 제공되며, 상기 리세스도 상기 돌출 부위에 대응하여 상기 정해진 소정의 형상들 중 선택된 하나의 형상으로 제공되고, 상기 돌출 부위는 각각 대응하는 리세스에 선택적으로 안착되는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 발광부를 수용 기판에 안착시키는 단계는상기 돌출 부위를 포함하는 복수개의 발광부를 유동 상태로 제공하여, 상기 돌출 부위에 대응하는 상기 리세스를 포함하는 상기 수용 기판 상에 상기 발광부를 안착시키는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 발광부를 형성하는 단계는상기 성장 기판 상에 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 포함하는 에피택시층을 형성하는 단계;상기 성장 기판의 표면상에서 상기 에피택시층을 소정의 크기로 아이솔레이션(isolation)하여 독립된 다수개의 발광 패턴을 제공하는 단계; 및상기 발광 패턴 상에 상기 돌출 부위를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 수용 기판은리셉터 기판을 제공하는 단계;상기 리셉터 기판 상에 상기 돌출 부위에 대응하는 부분을 제외하고 마스크 패턴을 형성하는 단계;상기 리셉터 기판 상에 상기 돌출 부위에 대응하는 리세스를 제공하기 위하여 상기 리셉터 기판을 식각하는 단계; 및상기 마스크 패턴을 제거하는 단계;를 구비하여 제공되는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.
- 성장 기판 상에 돌출된 솔더부를 포함하는 독립된 복수개의 발광부를 형성하는 단계;상기 발광부를 상기 성장 기판으로부터 분리하는 단계;상기 솔더부에 대응하는 리세스를 포함하는 수용 기판 상에 상기 발광부를 안착시키는 단계;열을 가하여 상기 솔더부와 상기 리세스를 일체로 접합하는 단계; 및상기 발광부가 안착된 상기 수용 기판을 발광 단위로 다이싱하는 단계;를 구비하는 발광 소자의 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 솔더부는 상기 발광부가 유동 상태로 제공되어도 정해진 결합 관계를 유지하면서 선택적으로 안착될 수 있도록 다른 형상으로 정해진 소정의 형상들 중 선택된 하나의 형상으로 제공되며, 상기 리세스도 상기 솔더부에 대응하여 상기 정해진 소정의 형상들 중 선택된 하나의 형상으로 제공되고, 상기 솔더부는 각각 대응하는 리세스에 선택적으로 안착되는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 발광부를 수용 기판에 안착시키는 단계는상기 솔더부를 포함하는 복수개의 발광부를 유동 상태로 제공하여, 상기 솔더부에 대응하는 리세스를 포함하는 수용 기판 상에 상기 발광부를 안착시키는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 발광부를 형성하는 단계는상기 성장 기판 상에 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 포함하는 에피택시층을 형성하는 단계;상기 성장 기판의 표면상에서 상기 에피택시층을 소정의 크기로 아이솔레이션(isolation)하여 독립된 다수개의 발광 패턴을 제공하는 단계;상기 발광 패턴 상에 상기 솔더부를 형성하는 단계; 및를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 수용 기판은리셉터 기판을 제공하는 단계;상기 리셉터 기판 상에 상기 돌출 부위에 대응하는 부분을 제외하고 마스크 패턴을 형성하는 단계;상기 리셉터 기판 상에 상기 솔더부에 대응하는 리세스를 제공하기 위하여 상기 리셉터 기판을 식각하는 단계; 및상기 마스크 패턴을 제거하는 단계;를 구비하여 제공되는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.
- 복수개의 발광부를 유동 상태로 제공하는 단계;상기 발광부를 수용 기판에 안착시키는 단계; 및상기 발광부가 안착된 상기 수용 기판을 발광 단위로 다이싱하는 단계;를 구비하는 발광 소자의 제조방법.
- 제12항에 있어서,상기 발광부는 돌출 부위를 포함하며, 상기 수용 기판에는 상기 돌출 부위의 형상과 일치하는 리세스를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.
- 제13항에 있어서,상기 돌출 부위는 상기 발광부가 유동 상태로 제공되어도 정해진 결합 관계를 유지하면서 선택적으로 안착될 수 있도록 다른 형상으로 정해진 소정의 형상들 중 선택된 하나의 형상으로 제공되며, 상기 리세스도 상기 돌출 부위에 대응하여 상기 정해진 소정의 형상들 중 선택된 하나의 형상으로 제공되고, 상기 돌출 부위는 각각 대응하는 리세스에 선택적으로 안착되는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.
- 솔더부를 포함하는 복수개의 발광부를 유동 상태로 제공하는 단계;상기 솔더부에 대응하는 리세스를 포함하는 수용 기판 상에 상기 발광부를 안착시키는 단계;열을 가하여 상기 솔더부와 상기 리세스를 일체로 접합하는 단계; 및상기 발광부가 안착된 상기 수용 기판을 발광 단위로 다이싱하는 단계;를 구비하는 발광 소자의 제조방법.
- 제15항에 있어서,상기 솔더부는 상기 발광부가 유동 상태로 제공되어도 정해진 결합 관계를 유지하면서 선택적으로 안착될 수 있도록 다른 형상으로 정해진 소정의 형상들 중 선택된 하나의 형상으로 제공되며, 상기 리세스도 상기 솔더부에 대응하여 상기 정해진 소정의 형상들 중 선택된 하나의 형상으로 제공되고, 상기 솔더부는 각각 대응하는 리세스에 선택적으로 안착되는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.
- 발광패턴 및 상기 발광패턴의 일면으로부터 돌출된 돌출 부위를 포함하는 발광부; 및상기 돌출 부위에 대응하여 형성된 리세스를 포함하는 수용 기판;을 구비하며,상기 리세스는 상기 돌출 부위와 접합된 것을 특징으로 하는 발광 소자.
- 제17항에 있어서,상기 수용기판은 복수개의 리세스를 포함하며, 상기 리세스들은 상기 발광부가 유동 상태로 제공되어도 정해진 결합 관계를 유지하면서 선택적으로 안착될 수 있도록 다른 형상으로 정해진 소정의 형상들 중 선택된 하나의 형상으로 제공되고, 상기 돌출 부위는 상기 리세스에 대응하여 상기 정해진 소정의 형상들 중 선택된 하나의 형상으로 제공되어 상기 리세스에 선택적으로 접합된 것을 특징으로 하는 발광 소자.
- 제17항에 있어서,상기 발광패턴은 n형 반도체 패턴, 활성 패턴 및 p형 반도체 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
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