KR100941202B1 - 반도체 발광 소자 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 발광 기판 상면에 마스크 물질을 도포하여 마스크층을 형성하고, 형성한 마스크층을 패터닝하여 반도체 발광 기판의 발광면을 노출시킨 다음, 노출시킨 발광면 상부에 상기 반도체 발광 기판과 굴절률이 상이한 물질로 이루어진 소정 두께의 보호막을 증착하도록 함으로써 활성층에서 발생되어 외부로 방출되는 광의 세기를 원하는 바에 따라 가변적으로 조절한다.

반도체, 발광, 영역, 기판, 굴절률, 보호막

Description

반도체 발광 소자 제조 방법{Method for manufacturing semiconductor light emitting device}

도 1은 일반적인 반도체 발광 소자의 광이 방출되는 양태를 설명하기 위한 도면,

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 반도체 발광 소자 제조 방법을 순서대로 도시한 공정 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20 : 반도체 발광 기판 21 : 마스크층

본 발명은 반도체 발광 기판 상면에 마스크 물질을 도포하여 마스크층을 형성하고, 형성한 마스크층을 패터닝하여 반도체 발광 기판의 발광면을 노출시킨 다음, 노출시킨 발광면 상부에 상기 반도체 발광 기판과 굴절률이 상이한 물질로 이루어진 소정 두께의 보호막을 증착하도록 함으로써 활성층에서 발생되어 외부로 방출되는 광의 세기를 원하는 바에 따라 가변적으로 조절하도록 하는, 반도체 발광 소자 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 적색부터 보라색, 자외선 영역까지의 발광 파장을 형성할 수 있어, 발광 다이오드나, 레이저 다이오드와 같은 발광 소자는 그 내부에 소정의 발광 물질로 이루어진 활성층이 포함된 소자로서, 이 활성층이 외부로부터의 전류 공급에 따라 활성화되어 광을 발생시키고, 이렇게 발생된 광은 소자의 전극 등과 같은 다수의 층을 통과하여 외부로 방출된다.

도 1은 이러한 일반적인 발광 소자(10)에서 광이 외부로 방출되는 양태를 개념적으로 설명하기 위한 도면으로서, 이에 도시한 바와 같이, 활성층과 같은 일정한 영역에서 발생한 광은 도시되지 않은 각 층을 방사형태로 통과하여 외부로 방출된다.

이 때, 활성층에서 발생되어 외부로 방출되는 광의 세기는 균일하고 그에 대응되는 밝기 또한 일정하게 되는데, 어떠한 경우에는 하나의 발광 소자를 이용해 여러 가지의 밝기가 요구되는 상황이 발생하는데, 이 때 전술한 바와 같이, 종래에는 하나의 발광 소자에서 발생되는 광이 일정한 세기만을 가지기 때문에 여러 가지의 밝기로 가변할 수 없게 되는 문제점이 발생된다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소시키기 위하여 개발된 것으로, 반도체 발광 기판 상면에 마스크 물질을 도포하여 마스크층을 형성하고, 형성한 마스크층을 패터닝하여 반도체 발광 기판의 발광면을 노출시킨 다음, 노출시킨 발광면 상부에 상기 반도체 발광 기판과 굴절률이 상이한 물질로 이루어진 소정 두께의 보호막을 증착하도록 함으로써 활성층에서 발생되어 외부로 방출되는 광의 세기를 원하는 바에 따라 가변적으로 조절할 수 있도록 하는 반도체 발광 소자 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명은 반도체 발광 기판을 형성하는 단계;

상기 반도체 발광 기판 상면에 마스크 물질을 도포하여 마스크층을 형성하는 단계;

상기 마스크층을 패터닝하여 반도체 발광 기판의 발광면을 노출시키는 제 3 단계;

상기 노출시킨 발광면 상부에 상기 반도체 발광 기판과 굴절률이 상이한 재질의 보호막을 증착하는 단계를 통해 반도체 발광 소자를 제조하도록 한다.

그리고, 상기 반도체 발광 기판은 레이저 발광 다이오드(LD) 또는 발광 다이오드(LED) 중에서 선택된 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하고, 상기 마스크 물질은 포토 레지스트를 사용하는 것을 특징으로 한다.

먼저, 본 발명의 기술적 구성을 명확히 하기 위해 본 발명에 사용되는 반도체 발광 기판에 대해 정의하는데, 본 발명에서 정의하는 반도체 발광 기판은 광을 방출하는 소정의 반도체 발광 소자를 일컫는다.

예를 들면, 본 발명의 반도체 발광 기판은 그 내부에 소정의 발광 물질로 이루어진 활성층이 포함된 소자로서, 이 활성층이 외부로부터의 전류 공급에 따라 활성화되어 발광하게 되는 발광 다이오드(LED), 또는 레이저 발광 다이오드(LD) 등을 일컫는다.

이하, 첨부된 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

상기 도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 반도체 발광 소자 제조 방법을 순서대로 도시한 공정 순서도이다.

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이 본 발명에서 정의된 반도체 발광 기판(20)이 통상적인 일련의 반도체 발광 소자 제조 방법을 통해 형성되면, 이렇게 형성된 반도체 발광 기판의 상부 전면에 마스크층(21)을 형성한다(도 2b).

즉, 반도체 발광 기판이 형성되면, 분자 빔 에피택시(Molecular Beam Epitaxy : MBE) 방법이나 플라즈마 화학 기상 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition: PECVD) 등을 이용해, 상기 형성된 반도체 발광 기판의 상부 전면에 소정의 마스크(mask) 물질, 예컨대 포토 레지스트(photo resist)를 소정의 두께만큼 도포하여 마스크 층(mask layer)을 형성한다.

이어, 반도체 발광 기판(20) 상부 전면에 마스크층(21)이 형성되면, 형성된 마스크층(21)을 본 발명에 사용되는 특정 마스크 패턴에 따라 패터닝하여 광을 관통시키는 영역에 해당하는 반도체 발광 기판의 상면 일부(이하 " 발광면"으로 약칭함)를 노출되도록 한다(도 2c).

즉, 활성층에서 발생된 광이 관통되는 영역에 해당하는 반도체 발광 기판의 상면 일부 즉, 발광면을 노출되도록 하는데, 이 때 발광면은 일정 거리를 두고 반복적으로 이격되어 노출되도록 한다.

예를 들면, 도 2c에 도시된 바와 같이, 일정 폭을 가지며 길이 방향으로 길 게 형성되는 스트라이프(stripe) 형태의 발광면들을 일정 거리만큼 이격되게 반복적으로 노출되도록 하는데, 상기 발광면의 크기는 본 발명에 사용되는 반도체 발광 기판의 활성층 면적 및 두께와 그 재질 등에 따라 그 변형이 가능하다.

그리고, 상기 발광면은, 본 발명에 사용되는 반도체 발광 기판이 제조되고 난 후, 이 제조된 반도체 발광 기판에 전류를 공급하여 그 활성층에서 발생된 광이 외부로 방출될 때, 상기 활성층에서 발생된 광이 관통하는 기판의 상면 일부 영역에 해당하는 것이다.

한편, 상기 반도체 발광 기판 상면에 형성된 마스크층을 본 발명의 마스크 패턴에 따라 패터닝하여 발광면이 노출되면, 노출된 발광면 상부에 상기 반도체 발광 기판과 굴절률이 상이한 보호막(22)을 증착하고(도 2d), 마스크 층을 제거하는데, 이 때, 상기 보호막(22)의 두께에 따라 활성층에서 발생된 광의 세기가 달라진다.

예를 들면, 상기 보호막(22)의 두께가 소멸 간섭을 이루는 조건일 경우에는 활성층에서 발생되어 외부로 방출되는 광의 세기가 최대가 되는데, 이는 소멸 간섭이 발생되면 발광면이 무반사 상태로 되어 활성층에서 발생된 광이 외부로 그대로 통과하기 때문이다.

또한, 상기와 달리, 상기 보호막(22)의 두께가 보강간섭을 이루는 조건일 경우에는 그 광의 세기가 최소로 되는데, 이는 보강 간섭이 발생되면 발광면이 반사 상태로 되어 활성층에서 발생된 광이 외부로 전부 관통하지 못하고 그 일부가 기판내로 다시 반사되어 되돌아오기 때문이다.

따라서, 상기 보호막(22)의 두께는 그 소멸 간섭 또는 보강 간섭이냐에 따라 달리하여 활성층에서 발생되어 외부로 방출되는 광의 세기를 조절할 수 가 있게 되는데, 상기 보호막의 두께와 굴절률, 그리고 광의 세기와의 관계식은 다음과 같다.

1. 막의 두께 = 광의 파장/(4×막의 굴절률) : 소멸 간섭 발생 조건

2. 막의 두께 = 광의 파장/(2×막의 굴절률) : 보강 간섭 발생 조건.

이와 같이, 본 발명은 활성층에서 발생된 광이 외부로 관통하는 영역에 해당하는 발광면에 반도체 발광 기판과 굴절률이 상이한 물질로 이루어진 소정 두께의 보호막을 증착함으로써 광의 세기를 원하는 바에 따라 가변적으로 조절할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 반도체 발광 소자 제조 방법은, 반도체 발광 기판 상면에 마스크 물질을 도포하여 마스크층을 형성하고, 형성한 마스크층을 패터닝하여 반도체 발광 기판의 발광면을 노출시킨 다음, 노출시킨 발광면 상부에 상기 반도체 발광 기판과 굴절률이 상이한 물질로 이루어진 소정 두께의 보호막을 증착하도록 함으로써 활성층에서 발생되어 외부로 방출되는 광의 세기를 원하는 바에 따라 가변적으로 조절할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (3)

1. 반도체 발광 기판을 형성하는 제 1 단계;

   상기 제 1 단계에 따라 형성한 반도체 발광 기판 상면에 마스크 물질을 도포하여 마스크층을 형성하는 제 2 단계;

   상기 제 2 단계에 따라 형성한 마스크층을 패터닝하여 반도체 발광 기판의 발광면을 노출시키는 제 3 단계;

   상기 제 3 단계에 따라 노출시킨 발광면 상부에 상기 반도체 발광 기판과 굴절률이 상이한 재질의 보호막을 증착하는 제 4 단계로 이루어지는, 반도체 발광 소자 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 반도체 발광 기판은;

   레이저 발광 다이오드(LD) 또는 발광 다이오드(LED) 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 반도체 발광 소자 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크 물질은;

   포토 레지스트인 것을 특징으로 하는, 반도체 발광 소자 제조 방법.

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