KR100926789B1 - 수직형 발광 소자 및 이중포토레지스트를 이용한 그의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직형 발광 소자 및 이중포토레지스트를 이용한 그의 제조방법에 관한 것으로 제 1 기판 상부에 발광 소자를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 기판의 상부에 포토레지스트를 증착하고 상기 포토레지스트 및 발광 소자의 상부에 반사막을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 반사막의 상부에 포토레지스트를 증착하는 단계를 포함한다. 그리고, 상기 포토레지스트의 상부에 제 2기판을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제 1기판 및 포토레지스트를 제거하고, 상기 발광 소자 상부에 전극을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 이중으로 포토레지스트를 증착한 후, 플레이팅 방법을 통해 금속 기판을 성장하여 본딩을 진행함으로써, 기판의 휘어짐 현상을 방지하며 후속 공정 진행 시 기판 혹은 발광 소자의 파손을 방지함에 따라 공정시간을 단축하고 안정적인 전기적, 열적 특성을 갖는 수직형 발광 소자를 구현할 수 있다.

수직형, 이중포토레지스트, 플레이팅 방법

Description

수직형 발광 소자 및 이중포토레지스트를 이용한 그의 제조방법{vertical Light emitting diode and its manufacture method using double photoresist}

본 발명은 웨이퍼 본딩 시 이중 포토 레지스터를 사용하여 두 기판의 열팽창 계수의 차이로 발생하는 휨 현상을 방지하여 후공정을 용이하게 하며, 리셉터 기판을 플레이팅 방법을 통해 저온에서 제작함으로써 공정시간을 단축하고 고효율 고휘도의 발광 소자를 구현하는 이중포토레지스트를 이용한 그의 제조방법에 관한 것이다.

종래에는 수직형 발광 소자를 제조할 때 이종의 두 기판을 고온, 고압의 상태에서 직접적으로 붙이는 웨이퍼 본딩 방법을 이용하였다.

그러나, 상기 웨이퍼 본딩을 사용하여 기판을 접합할 경우에는 두 기판의 열팽창 계수의 차이로 인해 기판의 휘어짐 현상이 발생하고, 이러한 휘어짐 현상으로 인해 발생하는 스트레스가 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off) 과정을 거치면서 기판의 파손 및 성장된 발광 소자의 파손 등의 문제를 일으키게 된다.

또한, 이 경우 상기 기판 및 발광 소자의 파손으로 인해 후속 공정을 진행할 수 없게 되거나 제작되는 소자의 수율을 감소시키는 문제점이 발생한다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 이중포토레지스트의 상부에 플레이팅 방법을 통해 금속으로 이루어진 리셉터 기판을 성장하여 기판의 휘어짐을 방지하고, 공정시간을 단축하며, 후공정을 용이하게 할 수 있는 수직형 발광 소자 및 이중포토레지스트를 이용한 그의 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 수직형 발광 소자 및 이중포토레지스트를 이용한 그의 제조방법에 있어서, 이중포토레지스트의 상부에 플레이팅 방법으로 리셉터 기판을 증착하여 기판 휘어짐 현상을 방지하고 고효율, 고휘도의 발광 소자를 구현한다.

본 발명은 수직형 발광 소자를 제조하는 방법으로 제 1 기판 상부에 발광 소자를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 기판의 상부에 포토레지스트를 증착하고 상기 포토레지스트 및 발광 소자의 상부에 반사막을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 반사막의 상부에 포토레지스트를 증착하는 단계를 포함한다. 그리고, 상기 포토레지스트의 상부에 제 2기판을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제 1기판 및 포토레지스트를 제거하고, 상기 발광 소자 상부에 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 제 1기판은 사파이어 기판인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 패터닝하는 단계에서는 상기 발광 다이오드 하부의 제 1기판의 일부를 식각하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 반사막은 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 및 로듐(Rh)으로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 또는 하나 이상의 금속으로 이루어지는 것을 바람직하다.

본 발명에서 상기 반사막은 전자빔 증착법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 발광 소자는 발광 다이오드 상부에 투명 전도막, 고 반사막 금속, 부착금속, 장벽 금속 및 접합 금속으로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 또는 그 이상의 금속이 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 발광 다이오드는 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 포함하는 질화갈륨계(GaN) 발광 다이오드인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 제 2기판은 크롬(Cr), 니켈(Ni), 금(Au), 구리(Cu) 또는 상기 금속들의 합금으로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 제 2기판은 플레이팅 방법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 수직형 발광 소자는 이중포토레지스트를 이용하여 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 발광 다이오드가 증착된 기판에 포토레지스트를 이중으로 증착하고 상기 이중 포토레지스트 상부에 플레이팅 방법으로 금속 기판을 증착함에 따라 웨이퍼 본딩 시 발생하는 기판의 휘어짐 현상을 방지하는 효과가 있다.

또한, 플레이팅 방법을 사용함에 따라 기판 랩핑 및 후면 금속 증착 과정 등을 실행하지 않으므로 공정시간이 단축되는 효과가 있다.

그리고, 기판의 휘어짐 현상이 발생하지 않아 스트레스를 발생시키지 않으므로 후속 공정을 용이하게 하고 이에 따라 고효율, 고휘도의 발광 소자를 구현할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1a 내지 도 1g 는 이중포토레지스트 도금을 이용한 수직형 발광 소자 제조방법을 나타낸 도면이다.

도 1a 를 참조하면, 제 1기판(100)의 상부에 패터닝 된 발광 소자(110)를 성 장한 단면도이다.

상기 제 1기판(100)은 사파이어 기판으로 이루어지며, 상기 발광 소자(110)는 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층을 포함하는 질화갈륨계(GaN) 발광 다이오드로 형성하고, 상기 발광 다이오드 상부에는 투명전도막, 고 반사 금속막, 부착금속 및 장벽금속 등을 성장할 수 있다.

그리고, 상기 제 1기판(100)과 상기 발광 소자(110)의 사이에 버퍼층 등을 형성할 수 있으며, 이때 형성되는 버퍼층은 차후 상기 제 1기판(100)이 제거될 때 같이 제거된다.

상기와 같이 상기 제 1기판(100)의 상부에 상기 발광 소자(110)를 증착한 후, 소정의 형상으로 패터닝을 실행하는데, 이때 상기 발광 소자(100)는 패턴 된 부분이 모두 식각되며, 상기 기판(100)은 식각되지 않거나, 일부가 식각되어 표면에 노출된다.
도 1b을 참조하면, 도 1a의 식각되어 형성된 홈의 내부 및 발광소자(110)의 상부에 스핀코팅 또는 스프레이 코이 방법을 사용하여 포토레지스트(120)를 형성한다. 그리고, 리쏘그라피 방법을 통해 패턴화 함으로써, 소정의 형상을 나타내는 포토레지스트(120)를 형성한다(도 1c참조).

도 1d 를 참조하면, 상기 도 1a에서 형성된 발광 소자(110)의 상부에 포토레지스트(120, 140) 및 반사막(130)이 형성된 단면도이다.

상기 도 1a에서 형성된 반도체부에 포토레지스트(120)를 이용하여 소정의 형상을 만들고 전자빔(e-beam) 증착 방법을 이용하여 상기 반사막(130)을 형성한다.

상기 반사막(130)은 반사율이 높으며 저온에서 증착 가능한 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 및 로듐(Rh)으로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 또는 하나 이상의 금속으로 형성한다.

상기 반사막(130)을 형성한 후 상기 포토레지스트(120)를 제거하지 않고 그 위에 다시 포토레지스트(140)를 이용하여 소정의 형상을 형성하여 이중으로 포토레지스트를 증착시킨다.

도 1e 를 참조하면, 상기와 같이 이중 포토레지스트가 증착된 기판에 플레이팅 방법을 이용하여 전면에 리셉터 기판인 제 2기판(150)을 두껍게 형성한다. 이때 형성되는 상기 제 2기판(150)의 두께는 특별히 한정되는 것이 아니지만 80㎛ 이상으로 형성시킬 수 있다.

상기 제 2기판(150)은 크롬(Cr), 니켈(Ni), 금(Au), 구리(Cu) 또는 상기 금속들의 합금으로 형성함에 따라 기판 랩핑(Lapping)과 후면 금속 증착의 과정이 필요 없게 되어 고정의 시간을 단축하고 고효율 고휘도의 발광 소자를 구현할 수 있다.

도 1f 를 참조하면, 상기 제 2기판(150)을 형성한 후 레이저 리프트 오프(Laser Lift-off) 방식을 이용하여 상기 제 1기판(100)을 제거한다.

도 1g 를 참조하면, 상기 제 1기판(100) 제거 후, 이중으로 증착되어 있는 포토레지스트(120, 140)를 제거하고, 상기 노출된 발광 소자(110)의 상부에 전극(160)을 형성한다.

상기 전극(160)은 상기 발광 소자(110)의 n형 반도체층 또는 p형 반도체층 중 인접하는 반도체층의 극성과 동일한 극성을 사용한다.

그리고, 상기 전극(160)은 제 1기판(100)을 제거한 후, 이중포토레지스(120, 140)를 제거하기 전에 증착될 수도 있다.

상기에서 형성된 수직형 발광 소자는 각각 절단하여 사용할 수 있으며, 상기 도 1g와 같이 어레이 형태로 사용할 수 있다.

본 발명에 의하면 리셉터 기판인 제 2기판을 플레이팅 방법으로 제작함으로써 기판 접합에서 나타나는 기판의 휘어짐 현상과 스트레스로 인하여 레이저 리프트 오프 과정에서 나타나는 기판의 파손 및 발광 소자의 파손을 효과적으로 제어할 수 있으며, 공정시간을 단축할 수 있다.

또한, 제 2기판을 금속으로 사용함으로써 안정적인 전기적, 열적 특성을 나타내며, 높은 광 추출효율을 나타내는 수직형 발광 소자를 구현할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1a 내지 도 1g 는 이중포토레지스트 도금을 이용한 수직형 발광 소자 제조방법을 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 제 1 기판 110 : 발광 소자

120, 140 : 포토레지스트 130 : 반사막

150 : 제 2 기판 160 : 전극

Claims (10)

1. 제 1 기판 상부에 발광 소자를 형성하는 단계;

   상기 기판의 상부에 포토레지스트를 증착하고 상기 포토레지스트 및 발광 소자의 상부에 반사막을 형성하는 단계;

   상기 반사막의 상부에 포토레지스트를 증착하는 단계;

   상기 포토레지스트의 상부에 제 2기판을 형성하는 단계; 및

   상기 제 1기판 및 포토레지스트를 제거하고, 상기 발광 소자 상부에 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중포토레지스트를 이용한 수직형 발광 소자 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1기판은 사파이어 기판인 것을 특징으로 하는 이중포토레지스트를 이용한 수직형 발광 소자 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 발광 소자를 형성하는 단계에서는,

   상기 발광 다이오드 하부의 제 1기판의 일부를 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중포토레지스트를 이용한 수직형 발광 소자 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 반사막은 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 및 로듐(Rh)으로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 또는 하나 이상의 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중포토레지스트를 이용한 수직형 발광 소자 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 반사막은 전자빔 증착법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 이중포토레지스트를 이용한 수직형 발광 소자 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 발광 소자는,

   발광 다이오드 상부에 투명 전도막 또는 고 반사막 금속, 부착금속, 장벽 금속 및 접합 금속으로 구성된 그룹 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 금속이 형성되는 것을 특징으로 하는 이중포토레지스트를 이용한 수직형 발광 소자 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 발광 다이오드는 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 포함하는 질화갈륨계(GaN) 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 이중포토레지스트를 이용한 수직형 발광 소자 제조방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2기판은 크롬(Cr), 니켈(Ni), 금(Au), 구리(Cu) 또는 상기 금속들의 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중포토레지스트를 이용한 수직형 발광 소자 제조방법.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2기판은 플레이팅 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 이중포토레지스트를 이용한 수직형 발광 소자 제조방법.
10. 제 1 항의 제조 방법에 의해 형성된 이중포토레지스트를 이용한 수직형 발광 소자.

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