KR101049158B1

KR101049158B1 - Manufacturing method of nitride based light emitting device

Info

Publication number: KR101049158B1
Application number: KR1020090025280A
Authority: KR
Inventors: 최유항; 조수연; 박치권; 김극; 윤철주
Original assignee: 우리엘에스티 주식회사
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2011-07-14
Also published as: KR20100107145A

Abstract

본 발명은 기판 상에 형성되는 각각의 단위 발광소자를 선택적 성장을 통해 서로 격리되도록 함으로써 다이아몬드 커팅 또는 레이저 조사 등의 단위 발광소자 분리 공정이 필요하지 않도록 하여, 분리 공정으로 인한 균열 및 오염 물질 발생을 원천적으로 방지하여 발광소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 질화물계 발광소자의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 질화물계 발광소자의 제조방법은 기판 상에 각각의 단위 발광소자 영역을 정의하는 소자분리 패턴을 형성하는 단계와, 상기 각각의 단위 발광소자 영역의 기판 상에 질화물계 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 기판을 일정 각도 회전시켜 성장되는 질화물계 반도체층의 면지수를 선택적으로 제어함으로써 상기 질화물계 반도체층의 수평 방향의 성장을 제어하여 상기 질화물계 반도체층의 면적을 선택적으로 조절하는 단계와, 상기 기판과 질화물계 반도체층을 분리하여 독립된 형태의 단위 발광소자를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. According to the present invention, the unit light emitting devices formed on the substrate are separated from each other through selective growth so that the unit light emitting device separation process such as diamond cutting or laser irradiation is not necessary, thereby preventing cracks and contaminants generated by the separation process. The present invention relates to a method of manufacturing a nitride-based light emitting device that can be prevented at the source to improve the reliability of the light emitting device. Forming a pattern, forming a nitride semiconductor layer on a substrate of each unit light emitting device region, and selectively controlling a surface index of the nitride semiconductor layer grown by rotating the substrate by an angle. The nitride-based peninsula is controlled by controlling the growth of the nitride-based semiconductor layer in the horizontal direction. Including the step of forming an independent unit in the form of a light emitting device by separating the step of selectively adjusting the area of the layer and the substrate and the nitride-based semiconductor layer is characterized in that formed.

스크라이빙, 단위발광소자, LLO Scribing, Unit Light Emitting Diodes, LLO

Description

Manufacturing method of nitride-based light emitting device {Method for fabricating GaN based light emitting diode}

본 발명은 질화물계 발광소자의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 상에 형성되는 각각의 단위 발광소자를 선택적 성장을 통해 서로 격리되도록 함으로써 다이아몬드 커팅 또는 레이저 조사 등의 단위 발광소자 분리 공정이 필요하지 않도록 하여, 분리 공정으로 인한 균열 및 오염 물질 발생을 원천적으로 방지하여 발광소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 질화물계 발광소자의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a nitride-based light emitting device, and more particularly, by separating each unit light emitting device formed on the substrate to be separated from each other through selective growth, the unit light emitting device separation process such as diamond cutting or laser irradiation The present invention relates to a method of manufacturing a nitride-based light emitting device that can improve the reliability of the light emitting device by preventing the generation of cracks and contaminants due to the separation process.

일반적으로 질화갈륨(GaN), 질화알루미늄(AlN) 등과 같은 Ⅲ족 원소의 질화물은 열적 안정성이 우수하고 직접천이형의 에너지밴드(energy band) 구조를 갖고 있어, 청색 및 자외선 영역의 발광소자용 물질로 각광을 받고 있다. 특히, GaN을 이용한 청색 및 녹색 발광소자는 대화면 천연색 평판표시장치, 신호등, 실내 조명, 고밀도 광원, 고해상도 출력시스템과 광통신 등 다양한 응용 분야에 활용되고 있다. In general, nitrides of Group III elements, such as gallium nitride (GaN) and aluminum nitride (AlN), have excellent thermal stability and have a direct transition energy band structure. I am in the limelight. In particular, blue and green light emitting devices using GaN have been utilized in various applications such as large-screen natural color flat panel display devices, traffic lights, indoor lighting, high density light sources, high resolution output systems, and optical communications.

이러한 Ⅲ족 원소의 질화물계 반도체층 특히, GaN은 그것을 성장시킬 수 있는 동종의 기판을 제작하기가 어려워 유사한 결정 구조를 갖는 이종(hetero) 기판에서 금속유기화학기상증착법(MOCVD) 등의 공정을 통해 성장된다. 이종 기판으로는 육방정계의 구조를 갖는 사파이어(sapphire, Al₂O₃) 기판이 주로 사용된다. The nitride-based semiconductor layer of the group III element, in particular, GaN is difficult to fabricate the same type of substrate to grow it, and through a process such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) on a hetero substrate having a similar crystal structure Is grown. As a heterogeneous substrate, a sapphire (Al ₂ O ₃ ) substrate having a hexagonal structure is mainly used.

그러나, 사파이어는 전기적으로 부도체이므로 발광다이오드 구조를 제한하며, 기계적 및 화학적으로 매우 안정하여 절단 및 형상화(shaping) 등의 가공이 어렵다. 이에 따라, 최근에는 사파이어와 같은 이종 기판 상에 질화물계 반도체층을 성장시킨 후, 이종 기판을 분리하여 발광 효율을 높이고자 하는 연구가 진행되고 있다. However, since sapphire is an electrically insulator, it limits the structure of the light emitting diode and is very stable mechanically and chemically, making it difficult to process such as cutting and shaping. Accordingly, in recent years, after growing a nitride-based semiconductor layer on a dissimilar substrate such as sapphire, research has been conducted to increase luminous efficiency by separating the dissimilar substrate.

한편, 반도체 칩을 제조함에 있어서 하나의 웨이퍼 상에 복수의 반도체 칩을 형성하는 것과 마찬가지로, 질화물계 발광소자 역시 기판 상에 복수의 발광소자가 형성되고 각각의 발광소자는 스크라이빙(scribing) 공정을 통해 분리된다. Meanwhile, in manufacturing a semiconductor chip, similarly to forming a plurality of semiconductor chips on one wafer, a nitride-based light emitting device also has a plurality of light emitting devices formed on a substrate, and each light emitting device has a scribing process. Are separated through.

구체적으로, 이종 기판 상에 복수의 단위 발광소자 영역이 정의되고 각각의 단위 발광소자 영역 상에는 질화물계 반도체층 등으로 구성되는 단위 발광소자가 형성되며, 각각의 단위 발광소자는 스크라이빙 공정을 통해 분리된다. 상기 스크라이빙 공정은 통상, 이종 기판과 질화물계 반도체층의 분리 공정 이후에 진행되며, 다이아몬드 커팅 또는 레이저 조사 등의 방법을 통해 이루어진다. Specifically, a plurality of unit light emitting device regions are defined on heterogeneous substrates, and a unit light emitting device including a nitride based semiconductor layer is formed on each unit light emitting device region, and each unit light emitting device is formed through a scribing process. Are separated. The scribing process is usually performed after the separation process of the heterogeneous substrate and the nitride-based semiconductor layer, and is made through a method such as diamond cutting or laser irradiation.

이 때, 다이아몬드 커팅 또는 레이저 조사 등에 의해 단위 발광소자의 분리 공정이 진행됨에 따라, 질화물계 반도체층 내에 균열이 발생되거나 분리 공정시 발 생되는 오염 물질이 질화물계 반도체층 상에 잔존할 수 있으며, 이와 같은 균열 및 오염 물질은 궁극적으로 발광소자의 발광 효율 등에 악영향을 끼치게 된다. At this time, as the separation process of the unit light emitting device is progressed by diamond cutting or laser irradiation, cracks may occur in the nitride semiconductor layer or contaminants generated during the separation process may remain on the nitride semiconductor layer. Such cracks and contaminants ultimately adversely affect the luminous efficiency of the light emitting device.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 기판 상에 형성되는 각각의 단위 발광소자를 선택적 성장을 통해 서로 격리되도록 함으로써 다이아몬드 커팅 또는 레이저 조사 등의 단위 발광소자 분리 공정이 필요하지 않도록 하여, 분리 공정으로 인한 균열 및 오염 물질 발생을 원천적으로 방지하여 발광소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 질화물계 발광소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems, so that each unit light emitting device formed on the substrate is isolated from each other through selective growth so that the unit light emitting device separation process such as diamond cutting or laser irradiation is not required. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a nitride-based light emitting device that can prevent cracks and contaminants generated by the separation process and improve reliability of the light emitting device.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 질화물계 발광소자의 제조방법은 기판 상에 각각의 단위 발광소자 영역을 정의하는 소자분리 패턴을 형성하는 단계와, 상기 각각의 단위 발광소자 영역의 기판 상에 질화물계 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 기판을 일정 각도 회전시켜 성장되는 질화물계 반도체층의 면지수를 선택적으로 제어함으로써 상기 질화물계 반도체층의 수평 방향의 성장을 제어하여 상기 질화물계 반도체층의 면적을 선택적으로 조절하는 단계와, 상기 기판과 질화물계 반도체층을 분리하여 독립된 형태의 단위 발광소자를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a nitride-based light emitting device, the method including: forming an isolation pattern for defining each unit light emitting device region on a substrate; Forming a nitride-based semiconductor layer on the substrate, and selectively controlling a surface index of the nitride-based semiconductor layer grown by rotating the substrate by an angle to control growth of the nitride-based semiconductor layer in a horizontal direction. And selectively controlling the area of the substrate, and separating the substrate and the nitride based semiconductor layer to form a unit light emitting device having an independent type.

상기 소자분리 패턴은 격자형태로 이루어지며, 각각의 격자 영역이 상기 단위 발광소자 영역에 해당될 수 있다. 또한, 상기 소자분리 패턴의 가로 방향의 폭과 세로 방향의 폭은 서로 다를 수 있으며, 상기 소자분리 패턴의 폭과 상기 질화물계 반도체층의 면적은 반비례 관계일 수 있다. The device isolation pattern may have a lattice shape, and each lattice region may correspond to the unit light emitting device region. In addition, the width in the horizontal direction and the width in the vertical direction of the device isolation pattern may be different from each other, the width of the device isolation pattern and the area of the nitride-based semiconductor layer may be inversely related.

상기 소자분리 패턴을 형성하는 단계는, 기판 전면 상에 소자분리 패턴 형성 물질을 적층하는 과정과, 상기 소자분리 패턴 형성물질 전면 상에 감광막을 도포하는 과정과, 소자분리 패턴 모양이 설계된 포토마스크를 수평 기준으로 일정 각도 기울인 상태에서 상기 감광막을 노광하고 현상하여 소자분리 패턴의 가로 방향과 세로 방향의 폭이 서로 다른 감광막 패턴을 형성하는 과정과, 상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 이용하여 가로 방향의 폭과 세로 방향의 폭이 서로 다른 소자분리 패턴을 형성하는 과정을 포함하여 구성될 수 있다. The forming of the device isolation pattern may include stacking a device isolation pattern forming material on the entire surface of the substrate, applying a photoresist film on the entire surface of the device isolation pattern forming material, and forming a photomask having a device isolation pattern shape. Exposing and developing the photoresist film at a predetermined angle with respect to a horizontal reference to form a photoresist pattern having different widths in a horizontal direction and a vertical direction of an isolation pattern; and using a photoresist pattern as an etching mask in a horizontal direction. And forming a device isolation pattern having different widths in the vertical direction.

상기 질화물계 반도체층의 수평 방향은 (11-20) 방향일 수 있다. 한편, 상기 소자분리 패턴은 상기 기판 및 질화물계 반도체층과 서로 다른 결정 격자 형태를 갖는 것이 바람직하며, 상기 소자분리 패턴은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 마그네슘 산화막, 텅스텐, 크롬 질화막, 크롬, 하프늄, 몰리브덴 중 어느 하나로 구성될 수 있다. The horizontal direction of the nitride based semiconductor layer may be in the (11-20) direction. The device isolation pattern may have a crystal lattice shape different from that of the substrate and the nitride semiconductor layer, and the device isolation pattern may include silicon oxide, silicon nitride, magnesium oxide, tungsten, chromium nitride, chromium, hafnium, and molybdenum. It may be composed of any one.

상기 기판과 질화물계 반도체층을 분리하여 독립된 형태의 단위 발광소자를 형성하는 단계는, 상기 기판과 질화물계 반도체층의 계면에 레이저를 조사하여 상기 기판으로부터 질화물계 반도체층을 분리할 수 있다. In the separating of the substrate and the nitride based semiconductor layer to form a unit light emitting device having an independent type, the nitride based semiconductor layer may be separated from the substrate by irradiating a laser to an interface between the substrate and the nitride based semiconductor layer.

상기 기판과 질화물계 반도체층을 분리하여 독립된 형태의 단위 발광소자를 형성하는 단계 이전에, 상기 질화물계 반도체층 상에 p-전극의 형성, 도전성 기판의 적층 공정을 더 포함하고, 상기 기판과 질화물계 반도체층을 분리하여 독립된 형태의 단위 발광소자를 형성하는 단계 이후에, 상기 질화물계 반도체층의 하부에 n-전극을 형성하는 공정을 더 포함할 수 있다. The method may further include forming a p-electrode on the nitride-based semiconductor layer and stacking a conductive substrate prior to forming the unit light emitting device having an independent type by separating the substrate and the nitride-based semiconductor layer. After separating the semiconductor layer to form an independent unit light emitting device, the method may further include forming an n-electrode under the nitride-based semiconductor layer.

본 발명에 따른 질화물계 발광소자의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다. The method of manufacturing the nitride-based light emitting device according to the present invention has the following effects.

소자분리 패턴의 단위 발광소자 영역이 정의된 상태에서, 기판 상에 질화물계 반도체층을 성장시킴에 따라 각각의 단위 발광소자 영역 상에 형성되는 단위 발광소자는 서로 이격된 상태를 유지하며, 상기 기판의 분리에 의해 독립된 형태의 단위 발광소자를 제조할 수 있게 된다. 따라서, 기판과 질화물계 반도체층의 분리 후 별도의 스크라이빙 공정의 필요 없게 된다. In the state where the unit light emitting device region of the device isolation pattern is defined, as the nitride-based semiconductor layer is grown on the substrate, the unit light emitting devices formed on each unit light emitting device region are kept spaced apart from each other. By the separation of the unit light emitting device of the independent type can be manufactured. Therefore, there is no need for a separate scribing process after separation of the substrate and the nitride based semiconductor layer.

본 발명은 발광소자를 구성하는 질화물계 반도체층을 성장시킴에 있어서, 각각의 단위 발광소자를 구성하는 질화물계 반도체층이 서로 격리된 상태로 성장되도록 유도함으로써 기판 상에 형성되는 각각의 단위 발광소자를 서로 이격시켜 단위 발광소자의 분리 공정이 요구되지 않도록 함에 특징이 있다. In the present invention, in the growth of the nitride semiconductor layer constituting the light emitting element, each unit light emitting element formed on the substrate by inducing the nitride based semiconductor layer constituting each unit light emitting element to be grown in isolation from each other Are spaced apart from each other so that the separation process of the unit light emitting device is not required.

상기 질화물계 반도체층의 격리된 상태에서의 성장은 소자분리 패턴에 의해 가능하며, 격리 성장된 질화물계 반도체층의 면적은 상기 소자분리 패턴의 기하학적 조건 및 질화물계 반도체층의 성장 방향 제어에 의해 조절된다. 상기 소자분리 패턴의 적용 및 질화물계 반도체층의 성장 방향 제어에 대해서는 아래의 실시예를 통해 구체적으로 설명하기로 한다. Growth of the nitride based semiconductor layer in an isolated state is possible by an isolation pattern, and the area of the isolated grown nitride based semiconductor layer is controlled by geometric conditions of the isolation pattern and growth direction control of the nitride based semiconductor layer. do. Application of the device isolation pattern and growth direction control of the nitride based semiconductor layer will be described in detail with reference to the following examples.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물계 발광소자의 제조방법을 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물계 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물계 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다. Hereinafter, a method of manufacturing a nitride based light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a nitride-based light emitting device according to an embodiment of the present invention, Figure 2a to 2c is a view for explaining a manufacturing method of a nitride-based light emitting device according to an embodiment of the present invention It is a process cross section.

먼저, 도 1에 도시한 바와 같이 기판(201)을 준비한다(S101). 상기 기판(201)은 질화물계 반도체층(203)의 성장 공간을 제공하는 역할을 하는 것으로서, 사파이어(Al₂O₃) 기판, 실리콘(Si) 기판, GaAs 기판, InP 기판, SiC 기판, 프리스탠딩(pre-standing) GaN 기판 중 어느 하나 또는 이들 기판 중 어느 하나 상에 GaN, InGaN, AlGaN, AlInGaN 중 어느 하나가 적층된 템플릿 기판이 사용될 수 있다. 또한, 표면에 산란 유도 돌기가 형성된 기판 역시 사용 가능하다. 여기서, 프리스탠딩(pre-standing) GaN 기판이란 희생기판 상에 GaN 박막을 형성시킨 다음, 희생기판을 제거한 GaN 박막 자체를 일컫는다. First, as shown in FIG. 1, the substrate 201 is prepared (S101). The substrate 201 serves to provide a growth space for the nitride-based semiconductor layer 203, and includes a sapphire (Al ₂ O ₃ ) substrate, a silicon (Si) substrate, a GaAs substrate, an InP substrate, a SiC substrate, and a freestanding substrate. A template substrate on which any one of (pre-standing) GaN substrates or any one of these substrates is laminated with GaN, InGaN, AlGaN, or AlInGaN may be used. In addition, a substrate on which a scattering induction protrusion is formed may be used. Here, the pre-standing GaN substrate refers to the GaN thin film itself after forming the GaN thin film on the sacrificial substrate and then removing the sacrificial substrate.

상기 기판(201)이 준비된 상태에서, 상기 기판(201) 상에 각각의 단위 발광소자 영역(A)을 정의하는 소자분리 패턴(202)을 형성한다(S102)(도 2a 참조). 상기 소자분리 패턴(202)은 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 형성할 수 있으며, 상기 소자분리 패턴(202)을 구성하는 물질은 상기 기판(201) 및 후속의 공정을 통해 성장되는 질화물계 반도체층(203)과 다른 결정 격자 형태를 갖는 물질이 사용 될 수 있으며, 일 예로 실리콘 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 마그네슘 산화막, 텅스텐, 크롬 질화막, 크롬, 하프늄, 몰리브덴 중 어느 하나가 이용될 수 있다. In the state where the substrate 201 is prepared, an isolation pattern 202 defining each unit light emitting device region A is formed on the substrate 201 (S102) (see FIG. 2A). The device isolation pattern 202 may be formed through a photolithography process and an etching process, and the material constituting the device isolation pattern 202 may be a nitride based semiconductor layer grown through the substrate 201 and subsequent processes. A material having a crystal lattice shape different from 203 may be used. For example, any one of silicon silicon oxide film, silicon nitride film, magnesium oxide film, tungsten, chromium nitride film, chromium, hafnium, and molybdenum may be used.

상기 단위 발광소자 영역(A)이라 함은 단위 발광소자(210)가 형성되는 영역을 일컬으며, 단위 발광소자(210)는 종래의 스크라이빙 공정을 통해 분리되는 단위 발광소자에 상응한다. 달리 표현하여, 상기 단위 발광소자 영역(A)은 종래의 스크라이빙 라인 영역에 상응한다. 이와 같이, 상기 소자분리 패턴(202)에 의해 각각의 단위 발광소자 영역(A)이 정의됨에 따라, 상기 기판(201) 상에 형성되는 소자분리 패턴(202)은 격자 형태로 형성될 수 있다. The unit light emitting device region A refers to a region where the unit light emitting device 210 is formed, and the unit light emitting device 210 corresponds to a unit light emitting device that is separated through a conventional scribing process. In other words, the unit light emitting device region A corresponds to a conventional scribing line region. As described above, as each unit light emitting device region A is defined by the device isolation pattern 202, the device isolation pattern 202 formed on the substrate 201 may be formed in a lattice form.

한편, 이와 같은 소자분리 패턴(202)은 기본적으로 각각의 단위 발광소자 영역(A)을 정의함과 함께 후속의 공정을 통해 각각의 단위 발광소자 영역(A) 상에서 성장되는 질화물계 반도체층(203)의 면적에 영향을 끼친다. 구체적으로, 상기 소자분리 패턴(202)의 폭 조절을 통해 각각의 단위 발광소자 영역(A)의 면적이 결정되며, 궁극적으로 상기 단위 발광소자 영역(A) 상에 형성되는 질화물계 반도체층(203)의 면적이 결정된다. 즉, 상기 소자분리 패턴(202)의 폭 조절에 의해 질화물계 반도체층(203)의 면적이 결정되며, 정확히는 상기 소자분리 패턴(202)의 폭과 상기 질화물계 반도체층(203)의 면적은 반비례의 관계를 갖는다. 참고로, 도 3a 및 도 3b는 각각 상이한 폭을 갖는 소자분리 패턴이 적용된 상태에서 질화물계 반도체층을 성장한 결과를 나타낸 사진이며, 소자분리 패턴의 폭에 따라 질화물계 반도체층의 면적이 좌우됨을 알 수 있다. Meanwhile, the device isolation pattern 202 basically defines each unit light emitting device region A and is grown on each unit light emitting device region A through a subsequent process. Affects the area of Specifically, the area of each unit light emitting device region A is determined by controlling the width of the device isolation pattern 202, and ultimately, the nitride based semiconductor layer 203 formed on the unit light emitting device region A. ) Area is determined. That is, the area of the nitride based semiconductor layer 203 is determined by controlling the width of the device isolation pattern 202, and the width of the device isolation pattern 202 and the area of the nitride based semiconductor layer 203 are inversely proportional to each other. Has a relationship. For reference, FIGS. 3A and 3B are photographs showing a result of growing a nitride based semiconductor layer in a state where device isolation patterns having different widths are applied, respectively, and the area of the nitride based semiconductor layer depends on the width of the device isolation pattern. Can be.

또한, 상기 소자분리 패턴(202)을 형성함에 있어서, 소자분리 패턴(202)의 가로 방향의 폭과 세로 방향의 폭을 서로 다르게 형성할 수도 있다. 가로 방향의 폭과 세로 방향의 폭을 서로 다르게 하는 것은 포토리소그래피 공정의 노광 공정(exposure) 제어를 통해 가능하게 된다. In addition, in forming the device isolation pattern 202, the width of the device isolation pattern 202 and the width of the device may be different from each other. It is possible to vary the width in the horizontal direction and the width in the vertical direction through the exposure control of the photolithography process.

구체적으로, 노광 공정 진행시 소자분리 패턴이 설계되어 있고 소자분리 패턴의 가로 및 세로 방향의 폭이 동일하게 설정된 포토마스크가 준비된 상태에서, 상기 포토마스크를 수평 기준으로 일정 각도로 기울인 상태에서 노광 공정을 진행하게 되면 포토마스크를 통해 감광막 상에 노광되는 가로 방향의 폭과 세로 방향의 폭은 서로 다르게 된다. 이와 같이, 가로 방향의 폭과 세로 방향의 폭이 서로 다르게 노광된 상태에서 현상 공정(develop)을 진행하여 소정의 감광막 패턴을 얻고 해당 감광막 패턴을 식각 마스크로 이용하여 소자분리 패턴 형성물질을 패터닝하면 가로 방향의 폭과 세로 방향의 폭이 서로 다른 소자분리 패턴을 형성할 수 있다. Specifically, an exposure process is performed in a state in which the device isolation pattern is designed and the photomask in which the width of the device isolation pattern is set to have the same width in the horizontal and vertical directions is prepared, and the photomask is inclined at a predetermined angle with respect to the horizontal reference. When proceeding to the width in the horizontal direction and the vertical direction exposed on the photosensitive film through the photomask is different from each other. As such, when the width in the horizontal direction and the width in the vertical direction are different from each other, a development process is performed to obtain a predetermined photoresist pattern, and the device isolation pattern forming material is patterned using the photoresist pattern as an etching mask. A device isolation pattern having a width in the horizontal direction and a width in the vertical direction may be formed.

다음으로, 상기 소자분리 패턴(202)이 기판(201) 상에 형성된 상태에서, 기판(201) 전면 상에 질화물계 반도체층(203)을 성장시킨다(S103)(도 2b 참조). 상기 질화물계 반도체층(203)의 성장 방법으로는 금속유기화학증착법(MOCVD : Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 또는 분자빔에피택셜법(MBE : Molecular Beam Epitaxy)을 이용할 수 있다. Next, in the state where the device isolation pattern 202 is formed on the substrate 201, the nitride based semiconductor layer 203 is grown on the entire surface of the substrate 201 (S103) (see FIG. 2B). The nitride-based semiconductor layer 203 may be grown using a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or a molecular beam epitaxy (MBE).

이 때, 상기 질화물계 반도체층(203)은, 상기 기판(201)과는 결정 격자 형태가 동일 또는 유사함에 반해, 상기 소자분리 패턴(202)과는 결정 격자 형태가 상이함에 따라, 상기 기판(201) 상(정확히는 각각의 단위 발광소자 영역(A)의 기판(201) 상)에는 질화물계 반도체층(203)이 성장하나 결정 격자 형태가 상이한 상 기 소자분리 패턴(202) 상에는 상기 질화물계 반도체층(203)이 성장되지 않는다. In this case, the nitride-based semiconductor layer 203 has the same or similar crystal lattice shape as the substrate 201, and the crystal lattice shape is different from that of the device isolation pattern 202. 201) A nitride semiconductor layer 203 grows on the phase (exactly on the substrate 201 of each unit light emitting device region A), but the nitride semiconductor is grown on the device isolation pattern 202 having a different crystal lattice shape. Layer 203 is not grown.

상기 각각의 단위 발광소자 영역(A)의 기판(201) 상에 상기 질화물계 반도체층(203)을 일정 두께 수직 성장(vertical growth)시킨 상태에서, 상기 질화물계 반도체층(203)의 수평 성장(lateral growth)을 선택적으로 제어하여 상기 질화물계 반도체층(203)의 면적을 필요에 따라 조절할 수 있다(S104). 이 때, 상기 질화물계 반도체층(203)의 수직 성장 방향은 (0001) 방향이고, 수평 성장 방향은 (11-20) 방향일 수 있다. In the state where the nitride-based semiconductor layer 203 is vertically grown at a predetermined thickness on the substrate 201 of each unit light emitting device region A, the horizontal growth of the nitride-based semiconductor layer 203 is performed ( By selectively controlling the lateral growth, the area of the nitride based semiconductor layer 203 may be adjusted as necessary (S104). In this case, the vertical growth direction of the nitride based semiconductor layer 203 may be a (0001) direction, and the horizontal growth direction may be a (11-20) direction.

상기 질화물계 반도체층(203)의 수직 또는 수평 방향 등의 성장 방향의 제어는 성장 온도 및 성장 시간의 조절을 통해 가능하다. 이에 더해, 기판을 수평 상태에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 일정 각도 회전시켜 결정면의 면지수를 변화시킨 상태에서, 질화물계 반도체층의 성장 공정을 진행하면 수평 방향의 성장 속도를 선택적으로 제어할 수 있다. 구체적으로, 공간을 X, Y, Z축으로 정의하면 Z축 방향은 고정시킨 상태에서 XY 평면 상에서 기판의 방향을 변화시킴으로써 궁극적으로 기판 상에 형성되는 질화물계 반도체층의 성장 방향 및 성장 두께를 선택적으로 제어할 수 있게 된다. 참고로, 도 4a 및 도 4b는 질화물계 반도체층(203)의 수평 성장을 강화시켜 성장한 예를 나타낸 것으로서, 수평 성장 제어에 따라 질화물계 반도체층의 면적이 선택적으로 조절될 수 있음을 알 수 있다. 또한, 도 5a는 질화물계 반도체층의 가로 방향의 폭과 세로 방향의 폭이 서로 다른 것을 나타낸 사진이며, 도 5b는 도 5a의 부분 확대도이다. Control of the growth direction of the nitride based semiconductor layer 203 such as the vertical or horizontal direction is possible by controlling the growth temperature and the growth time. In addition, when the surface index of the crystal plane is changed by rotating the substrate at an angle clockwise or counterclockwise from the horizontal state, the growth rate of the nitride semiconductor layer can be selectively controlled in the horizontal direction. have. Specifically, if the space is defined as the X, Y, and Z axes, the growth direction and growth thickness of the nitride based semiconductor layer ultimately formed on the substrate are ultimately changed by changing the direction of the substrate on the XY plane while the Z axis direction is fixed. Can be controlled. For reference, FIGS. 4A and 4B illustrate examples of growth by strengthening horizontal growth of the nitride based semiconductor layer 203, and it can be seen that the area of the nitride based semiconductor layer may be selectively controlled according to the horizontal growth control. . 5A is a photograph showing that the width of the nitride semiconductor layer is different from the width in the vertical direction, and FIG. 5B is a partially enlarged view of FIG. 5A.

이어, LLO(Laser Lift Off) 공정을 진행하여 상기 기판(201)과 상기 기 판(201)의 각각의 단위 발광소자 영역(A) 상에 형성된 질화물계 반도체층(203)을 분리한다(S105)(도 2c 참조). 구체적으로, 상기 기판(201)과 질화물계 반도체층(203)의 계면 상에 레이저를 조사하여 상기 질화물계 반도체층(203)으로부터 상기 기판(201)을 분리한다. Subsequently, a laser lift off (LLO) process is performed to separate the nitride based semiconductor layer 203 formed on the unit light emitting device region A of the substrate 201 and the substrate 201 (S105). (See FIG. 2C). Specifically, the substrate 201 is separated from the nitride based semiconductor layer 203 by irradiating a laser on an interface between the substrate 201 and the nitride based semiconductor layer 203.

상기 기판(201)으로부터 분리된 각각의 질화물계 반도체층(203)은 서로 연결되지 않은 독립된 형태를 갖게 되며, 각각의 질화물계 반도체층(203)은 단위 발광소자(210)를 이룬다. 즉, 종래의 경우, 기판과 질화물계 반도체층의 분리 이후 분리된 질화물계 반도체층을 스크라이빙 공정을 통해 각각의 단위 발광소자로 절단, 분리시켰으나 본 발명의 경우, 기판(201)과 질화물계 반도체층(203)의 분리 공정 자체로 각각의 단위 발광소자(210)가 얻어지게 되는 것이다. Each of the nitride based semiconductor layers 203 separated from the substrate 201 may have an independent form not connected to each other, and each of the nitride based semiconductor layers 203 may form a unit light emitting device 210. That is, in the related art, the nitride-based semiconductor layer separated after separation of the substrate and the nitride-based semiconductor layer is cut and separated into respective unit light emitting devices through a scribing process, but in the present invention, the substrate 201 and the nitride-based semiconductor layer are Each unit light emitting device 210 is obtained by the separation process of the semiconductor layer 203 itself.

한편, 상기 기판(201)과 질화물계 반도체층(203)의 분리 공정 이전에, 상기 질화물계 반도체층(203) 상에 p-전극 형성 및 도전성 기판(201) 적층 공정이 진행될 수 있으며, 상기 기판(201)과 질화물계 반도체층(203)의 분리 공정 이후에, 상기 각각의 질화물계 반도체층(203)의 하부에 n-전극을 형성하는 공정을 진행할 수 있다. 또한, 상기 기판(201)과 질화물계 반도체층(203)의 분리 공정 이전에, 상기 소자분리 패턴(202)을 식각, 제거할 수도 있다. Meanwhile, before the separation process of the substrate 201 and the nitride semiconductor layer 203, a p-electrode formation and a conductive substrate 201 stacking process may be performed on the nitride semiconductor layer 203. After the separation process of the 201 and the nitride-based semiconductor layer 203, a process of forming an n-electrode below each of the nitride-based semiconductor layer 203 may be performed. In addition, the device isolation pattern 202 may be etched or removed prior to the separation process of the substrate 201 and the nitride semiconductor layer 203.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물계 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 순서도.1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a nitride-based light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물계 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도. 2A to 2C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nitride-based light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 3a 및 도 3b는 각각 상이한 폭을 갖는 소자분리 패턴이 적용된 상태에서 질화물계 반도체층을 성장한 결과를 나타낸 사진.3A and 3B are photographs showing a result of growing a nitride based semiconductor layer in a state where device isolation patterns having different widths are applied, respectively.

도 4a 및 도 4b는 질화물계 반도체층(203)의 수평 성장을 강화시켜 성장한 예를 나타낸 사진. 4A and 4B are photographs showing an example of growth by strengthening horizontal growth of the nitride based semiconductor layer 203.

도 5a는 질화물계 반도체층의 가로 방향의 폭과 세로 방향의 폭이 서로 다른 것을 나타낸 사진.5A is a photograph showing that the width of the nitride semiconductor layer is different from the width in the vertical direction.

도 5b는 도 5a의 부분 확대도. 5B is an enlarged partial view of FIG. 5A.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing

201 : 기판 202 : 소자분리 패턴201: substrate 202: device isolation pattern

203 : 질화물계 반도체층 210 : 단위 발광소자203: nitride semiconductor layer 210: unit light emitting device

A : 단위 발광소자 영역A: unit light emitting device area

Claims

Forming an isolation pattern defining each unit light emitting device region on the substrate;

Forming a nitride based semiconductor layer on the substrate of each unit light emitting device region;

Selectively controlling the surface index of the nitride-based semiconductor layer grown by rotating the substrate at an angle to selectively control an area of the nitride-based semiconductor layer by controlling growth in the horizontal direction of the nitride-based semiconductor layer; And

And separating the substrate and the nitride based semiconductor layer to form a unit light emitting device having an independent type.

The method of claim 1, wherein the device isolation pattern has a lattice shape, and each lattice region corresponds to the unit light emitting device region.

delete

The method of claim 1, wherein the horizontal direction of the nitride semiconductor layer is a (11-20) direction.

The method of claim 1, wherein the device isolation pattern has a crystal lattice shape different from that of the substrate and the nitride semiconductor layer.

The method of claim 6, wherein the device isolation pattern comprises at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, a magnesium oxide film, a tungsten, a chromium nitride film, chromium, hafnium, and molybdenum.

The method of claim 1, wherein the separating the substrate from the nitride based semiconductor layer to form an independent unit light emitting device comprises:

And a nitride semiconductor layer is separated from the substrate by irradiating a laser to the interface between the substrate and the nitride semiconductor layer.

The method of claim 1, wherein the substrate is any one of a sapphire (Al ₂ O ₃ ) substrate, a silicon (Si) substrate, a GaAs substrate, an InP substrate, a SiC substrate, a pre-standing GaN substrate, or any of these substrates. A method for manufacturing a nitride-based light emitting device, characterized in that the template substrate in which any one of the GaN, InGaN, AlGaN, AlInGaN laminated on one.

The method of claim 1, wherein the substrate is a substrate having scattering induction protrusions formed on a surface thereof.

The method of claim 1, wherein the width in the horizontal direction and the width in the vertical direction of the device isolation pattern are different from each other.

The method of claim 11, wherein forming the device isolation pattern comprises:

Stacking a device isolation pattern forming material on the front surface of the substrate;

Coating a photoresist on the entire surface of the device isolation pattern forming material;

Exposing and developing the photoresist film in a state where the device mask is designed to be inclined at a predetermined angle on a horizontal basis to form a photoresist pattern having different widths in the horizontal and vertical directions of the device isolation pattern;

And forming a device isolation pattern having a width in a horizontal direction and a width in a vertical direction using the photoresist pattern as an etching mask.