KR101055779B1 - Method of fabricating high efficiency light emitting diode - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발광 다이오드 제조 방법에 관한 것으로, 특히 레이저 리프트 오프 기술을 사용하여 고효율 발광 다이오드를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a light emitting diode, and more particularly, to a method for manufacturing a high efficiency light emitting diode using a laser lift off technique.
일반적으로 질화갈륨(GaN), 질화알루미늄(AlN) 등과 같은 Ⅲ족 원소의 질화물은 열적 안정성이 우수하고 직접 천이형의 에너지 밴드(band) 구조를 갖고 있어, 최근 가시광선 및 자외선 영역의 발광소자용 물질로 많은 각광을 받고 있다. 특히, 질화인듐갈륨(InGaN)을 이용한 청색 및 녹색 발광 소자는 대규모 천연색 평판 표시 장치, 신호등, 실내 조명, 고밀도광원, 고해상도 출력 시스템과 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. It is attracting much attention as a substance. In particular, blue and green light emitting devices using indium gallium nitride (InGaN) have been used in various applications such as large-scale color flat panel display devices, traffic lights, indoor lighting, high density light sources, high resolution output systems, and optical communications.
이러한 III족 원소의 질화물 반도체층은 그것을 성장시킬 수 있는 동종의 기판을 제작하는 것이 어려워, 유사한 결정 구조를 갖는 이종 기판에서 금속유기화학기상증착법(MOCVD) 또는 분자선 증착법(molecular beam epitaxy; MBE) 등의 공정을 통해 성장된다. 이종기판으로는 육방 정계의 구조를 갖는 사파이어(Sapphire) 기판이 주로 사용된다. 그러나, 사파이어는 전기적으로 부도체이므로, 발광 다이오드 구조를 제한한다. 이에 따라, 최근에는 사파이어와 같은 이종기판 상에 질화물 반도체층과 같은 에피층들을 성장시킨 후, 이종기판을 분리하여 수직형 구조의 발광 다이오드를 제조하는 기술이 연구되고 있다.Such a nitride semiconductor layer of Group III elements is difficult to fabricate homogeneous substrates capable of growing them, and therefore, such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam epitaxy (MBE), etc., on heterogeneous substrates having a similar crystal structure. Is grown through the process. As a hetero substrate, a sapphire substrate having a hexagonal structure is mainly used. However, sapphire is an electrically insulator, thus limiting the light emitting diode structure. Accordingly, recently, a technique for manufacturing a light emitting diode having a vertical structure by growing an epitaxial layer such as a nitride semiconductor layer on a hetero substrate such as sapphire and separating the hetero substrate is studied.
상기 이종기판을 분리하는 방법으로 레이저 리프트 오프 방법이 주로 사용된다. 레이저 리프트 오프 방법은 이종 기판, 예컨대 사파이어 기판 상에 에피층들을 성장시키고, 상기 에피층들 상에 제2 기판을 본딩한 후, 상기 사파이어 기판을 통해 레이저 빔을 조사하여 에피층으로부터 이종 기판을 분리하는 기술이다.A laser lift-off method is mainly used as a method of separating the hetero substrate. The laser lift-off method grows epitaxial layers on a heterogeneous substrate, such as a sapphire substrate, bonds a second substrate on the epitaxial layers, and then irradiates a laser beam through the sapphire substrate to separate the heterogeneous substrate from the epitaxial layer. It is a technique to do.
한편, 미국등록특허 US7,704,763호(특허문헌 1)는 사파이어 기판이 분리되어 노출된 에피층, 예컨대 N-면(N-face) 표면을 갖는 N형 반도체층 표면에 거칠어진 표면을 형성한 발광 다이오드를 개시하고 있다. 상기 미국등록특허 US7,704,763호에 따르면, 사파이어 기판이 제거된 N형 반도체층 표면은 N-면 표면을 갖고, 이 표면을 광전 화학 식각 기술을 사용하여 식각함으로써 거칠어진 표면을 형성할 수 있다.On the other hand, U.S. Patent No. 7,704,763 (Patent Document 1) discloses light emission in which a sapphire substrate is separated and exposed to form an rough surface on an N-type semiconductor layer surface having an exposed epi layer, for example, an N-face surface. A diode is disclosed. According to US Patent No. 7,704,763, the surface of the N-type semiconductor layer from which the sapphire substrate has been removed has an N-plane surface, and the surface may be etched by using photochemical etching techniques to form a roughened surface.
또한, 미국특허공개공보 US2008/0142814A1(특허문헌 2)은 N형 반도체 표면에 거칠어진 표면을 형성하여 광추출 효율을 개선하는 기술을 개시하고 있다. 특히 상기 미국특허공개공보 US2008/0142814A1은 N형 반도체층 상에 식각 마스크, 예컨대 SiO2 또는 포토레지스트의 마스크를 형성하고, 이를 이용하여 N형 반도체층 표면을 식각하고, 그 후 상기 N형 반도체층 표면에 거칠어진 표면을 형성하는 기술을 개시하고 있다(특허문헌 2의 도 10 참조). N형 반도체층 표면에 마스크 패턴에 대응하는 식각 패턴을 형성하고, 식각 패턴 상에 거칠어진 표면을 형성함으로써 광 방출 면적을 증가시킬 수 있어 광 추출 효율을 개선할 수 있다.In addition, US Patent Publication No. US2008 / 0142814A1 (Patent Document 2) discloses a technique of forming a rough surface on the N-type semiconductor surface to improve the light extraction efficiency. In particular, US Patent Publication US2008 / 0142814A1 forms an etching mask, such as a mask of SiO 2 or photoresist, on an N-type semiconductor layer, and uses the same to etch the surface of the N-type semiconductor layer, and then the surface of the N-type semiconductor layer. The technique of forming the roughened surface is disclosed (refer FIG. 10 of patent document 2). By forming an etching pattern corresponding to the mask pattern on the surface of the N-type semiconductor layer and forming a rough surface on the etching pattern, the light emission area may be increased, thereby improving light extraction efficiency.
그러나, 상기 미국특허공개공보 US2008/0142814A1에 따르면, N형 반도체층을 식각하기 위해, N형 반도체층 표면 상에 마스크 패턴이 형성된다. 상기 마스크 패턴은 일반적으로 사진 및 식각 공정을 사용하여 형성되며 또한 매 웨이퍼마다 형성되어야 한다. 따라서, N형 반도체층 표면에 식각 패턴을 형성하는 공정이 복잡해진다.However, according to US 2008 / 0142814A1, in order to etch the N-type semiconductor layer, a mask pattern is formed on the surface of the N-type semiconductor layer. The mask pattern is generally formed using photo and etching processes and must also be formed on every wafer. Therefore, the process of forming an etching pattern on the surface of the N-type semiconductor layer is complicated.
본 발명이 해결하려는 과제는, 광 방출 면적을 증가시켜 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 새로운 기술의 발광 다이오드 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a light emitting diode manufacturing method of a new technology that can improve the light extraction efficiency by increasing the light emission area.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 광 방출 면적을 증가시키기 위한 제조 공정을 단순화할 수 있는 다이오드 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a diode that can simplify the manufacturing process for increasing the light emitting area.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 레이저 리프트 오프 장치를 이용하여 N형 반도체층을 패터닝할 수 있는 발광 다이오드 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a light emitting diode manufacturing method capable of patterning an N-type semiconductor layer using a laser lift-off device.
본 발명은 N형 질화갈륨계 반도체층 표면, 특히 N-면 표면을 갖는 N형 질화갈륨계 반도체층 표면을 레이저를 이용하여 패터닝하고, 패터닝된 상기 N형 질화갈륨계 반도체층 표면에 거칠어진 면을 형성하는 것을 특징으로 한다. 상기 레이저는 N형 질화갈륨계 반도체층 표면 상부에 배치된 레이저 마스크를 통해 N형 질화갈륨계 반도체층 표면에 조사되며, 이에 따라, 상기 레이저 마스크의 마스킹 패턴에 대응하는 패턴이 N형 질화갈륨계 반도체층 표면에 형성된다.The present invention provides a surface roughened on the surface of the patterned N-type gallium nitride-based semiconductor layer using a laser patterning the surface of the N-type gallium nitride-based semiconductor layer, in particular, the surface of the N-type gallium nitride-based semiconductor layer having an N-plane surface It characterized in that to form. The laser is irradiated onto the surface of the N-type gallium nitride-based semiconductor layer through a laser mask disposed on the surface of the N-type gallium nitride-based semiconductor layer, so that the pattern corresponding to the masking pattern of the laser mask is N-type gallium nitride-based It is formed on the surface of the semiconductor layer.
레이저 마스크를 사용하기 때문에, 매 웨이퍼마다 새로이 마스크를 형성할 필요가 없으며, 또한 사진 및 식각 기술을 이용하여 웨이퍼 상에 마스크 패턴을 형성할 필요가 없으므로, 단순한 제조공정으로 광 방출 면적을 증가시킬 수 있다.Because of the use of a laser mask, there is no need to form a new mask for every wafer, and there is no need to form a mask pattern on the wafer using photo and etching techniques, thus increasing the light emitting area with a simple manufacturing process. have.
구체적으로, 본 발명의 일 태양에 따른 발광 다이오드 제조방법은, 제1 기판 상에 n형 질화갈륨계 반도체층, 활성층 및 p형 질화갈륨계 반도체층을 포함하는 에피층들을 성장시키고, 상기 제1 기판을 제거하여 상기 n형 질화갈륨계 반도체층의 표면을 노출시키고, 상기 n형 질화갈륨계 반도체층의 표면 상부에 레이저 투과부와 레이저 차단부의 마스킹 패턴을 갖는 레이저 마스크를 배치하고, 상기 레이저 마스크를 통해 레이저를 조사하여 상기 n형 질화갈륨계 반도체층의 표면에 상기 마스킹 패턴에 대응하는 패턴을 형성하고, 상기 패턴을 갖는 n형 질화갈륨계 반도체층의 표면에 거칠어진 표면을 형성하는 것을 포함한다.Specifically, the light emitting diode manufacturing method according to an aspect of the present invention, growing an epitaxial layer including an n-type gallium nitride-based semiconductor layer, an active layer and a p-type gallium nitride-based semiconductor layer on the first substrate, The substrate is removed to expose the surface of the n-type gallium nitride-based semiconductor layer, a laser mask having a masking pattern of a laser transmitting part and a laser blocking part is disposed on the n-type gallium nitride-based semiconductor layer, and the laser mask is disposed. Irradiating a laser beam to form a pattern corresponding to the masking pattern on the surface of the n-type gallium nitride based semiconductor layer, and forming a roughened surface on the surface of the n-type gallium nitride based semiconductor layer having the pattern. .
상기 제1 기판을 제거하는 것은 레이저 리프트 오프 기술을 사용하여 수행될 수 있으며, 상기 레이저를 조사하는 것은 상기 레이저 리프트 오프 기술에 사용된 레이저 장치를 이용하여 수행될 수 있다.Removing the first substrate may be performed using a laser lift off technique, and irradiating the laser may be performed using a laser apparatus used in the laser lift off technique.
한편, 상기 마스킹 패턴은 특별히 한정되는 것은 아니나, 예컨대 메쉬 형상의 패턴일 수 있다. 이에 따라, 규칙적으로 배열된 패턴이 N형 질화갈륨계 반도체층 표면에 형성될 수 있다. 나아가, 상기 레이저 마스크는 레이저를 차단할 수 있는 레이저 차단부와 레이저를 투과시키는 레이저 투과부를 형성할 수 있으면 그 재료에 대해 특별히 한정되지 않는다. 바람직하게, 상기 레이저 차단부는 금속 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 금속 재료를 메쉬 형상으로 형성함으로써 금속 재료에 의해 광 차단부가 형성되고, 금속 재료 사이에 광 투과부가 형성될 수 있다.The masking pattern is not particularly limited, but may be, for example, a mesh pattern. Accordingly, a regularly arranged pattern may be formed on the surface of the N-type gallium nitride based semiconductor layer. Further, the laser mask is not particularly limited as long as the laser mask can form a laser blocking portion capable of blocking the laser and a laser transmitting portion transmitting the laser. Preferably, the laser blocking portion may be formed of a metal material. For example, by forming the metal material into a mesh shape, the light blocking portion is formed by the metal material, and the light transmitting portion can be formed between the metal materials.
한편, 상기 거칠어진 표면을 형성하는 것은 광전 화학(PEC) 식각 기술을 이용하여 수행될 수 있다.On the other hand, forming the roughened surface may be performed using a photoelectric chemical (PEC) etching technique.
또한, 제1 기판을 제거하기 전에, 상기 에피층들에 제2 기판이 부착될 수 있다. 제2 기판은 도전성, 절연성 또는 반도체 기판일 수 있다.Also, before removing the first substrate, a second substrate may be attached to the epi layers. The second substrate may be a conductive, insulating or semiconductor substrate.
본 발명의 다른 태양에 따른 발광 다이오드 제조 방법은, N-면 표면을 갖는 질화갈륨계 반도체층을 준비하고, 상기 N-면 표면 상부에 광 투과부와 광 차단부의 마스킹 패턴을 갖는 레이저 마스크를 배치하고, 상기 레이저 마스크를 통해 레이저를 조사하여 상기 N-면 표면에 상기 마스킹 패턴에 대응하는 패턴을 형성하고, 상기 패턴이 형성된 질화갈륨계 반도체층의 표면에 광전 화학 식각을 이용하여 거칠어진 면을 형성하는 것을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a light emitting diode manufacturing method comprising: preparing a gallium nitride-based semiconductor layer having an N-plane surface, and disposing a laser mask having a masking pattern of a light transmitting portion and a light blocking portion on the N-plane surface; Irradiating a laser through the laser mask to form a pattern corresponding to the masking pattern on the N-plane surface, and to form a rough surface on the surface of the gallium nitride based semiconductor layer on which the pattern is formed by using photochemical etching. It involves doing.
또한, 상기 마스킹 패턴은 메쉬 형상의 패턴일 수 있으며, 상기 레이저는 상기 질화갈륨계 반도체층에 흡수되는 자외선 레이저이다.In addition, the masking pattern may be a mesh-shaped pattern, and the laser is an ultraviolet laser absorbed by the gallium nitride semiconductor layer.
본 발명에 따르면, 레이저 마스크를 이용하여 질화갈륨계 반도체층 표면에 패턴을 형성하기 때문에, 발광 다이오드 제조 공정을 단순화할 수 있다. 나아가, 레이저 리프트 오프 장치에 레이저 마스크를 배치하여 상기 패턴을 형성할 수 있으므로, 레이저 리프트 오프 장치 내에서 제1 기판의 분리 및 패터닝 공정을 연속적으로 수행할 수 있다.According to the present invention, since the pattern is formed on the surface of the gallium nitride based semiconductor layer using a laser mask, the light emitting diode manufacturing process can be simplified. Furthermore, since the laser mask may be disposed on the laser lift-off device to form the pattern, the separation and patterning process of the first substrate may be continuously performed in the laser lift-off device.
도 1 내지 도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법에 이용하기 위한 레이저 조사 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 마스크를 설명하기 위한 평면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 to 7 are schematic cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
8 is a schematic view for explaining a laser irradiation apparatus for use in the light emitting diode manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
9 is a plan view illustrating a laser mask according to an embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view for describing a light emitting diode manufacturing method according to still another embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided as examples to ensure that the spirit of the present invention to those skilled in the art will fully convey. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. And, in the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 제조하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.1 to 7 are schematic cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 제1 기판(10) 상에 제1 도전형 화합물 반도체층(21), 활성층(23) 및 제2 도전형 화합물 반도체층(25)을 포함하는 에피층들(26)이 형성된다. 상기 제1 기판(10)은 에피층들(26)이 성장되는 성장 기판, 예컨대 사파이어 기판 또는 SiC 기판일 수 있다. 상기 제1 기판(10)은 특별히 한정되진 않지며, C-면 성장면을 가질 수 있다.Referring to FIG. 1,
상기 에피층들(26)은 질화갈륨 계열의 화합물 반도체층들일 수 있으며, 유기 화학 기상 증착 또는 분자선 증착 기술을 사용하여 제1 기판(10) 상에 성장될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 상기 에피층들(26)은 제1 기판(10)과 그 위에 성장되는 에피층(26)의 격자 부정합을 완화하기 위한 버퍼층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 활성층(23)은 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조일 수 있다. 여기서, 상기 제1 도전형 및 제2 도전형은 각각 n형 및 p형이다.The epi layers 26 may be gallium nitride-based compound semiconductor layers, and may be grown on the
상기 제1 기판(10)이 C-면 성장면을 갖는 경우, 상기 에피층들(26)은 제1 기판(10) 측에 N-면을 가지며, 상부에 Ga-면을 갖는다. 상기 에피층들(26)은 진공 챔버 내에서 성장되며, 성장이 완료된 후, 다음 공정을 위해 상기 에피층들(26)이 성장된 제1 기판(10)이 상기 챔버로부터 꺼내진다.When the
도 2를 참조하면, 상기 에피층들(26)의 최상층, 예컨대 제2 도전형 화합물 반도체층(25) 상에 제2 기판(30)이 본딩될 수 있다. 상기 제2 기판(30)은 열 전도, 전기 전도 등 그 용도에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 예컨대, 상기 제2 기판(30)은 사파이어와 같은 절연성 기판, 실리콘과 같은 반도체 기판 또는 금속 기판일 수 있다.Referring to FIG. 2, a
한편, 상기 제2 기판(30)은 본딩 금속(31)의 공융 본딩(eutectic bonding)을 이용하여 에피층들(26)에 본딩될 수 있다. 상기 본딩 금속(31)은 AuSn일 수 있으며, AuSn은 약 330℃ 정도의 융점을 갖는다. AuSn보다 고융점의 본딩 금속이 또한 사용될 수 있다. 이러한 본딩 금속(31)이 에피층들(26) 측 및 제2 기판(30) 측에 각각 형성된 후, 상온보다 높은 제1 온도, 예컨대 약 300℃의 온도로 가열됨으로써 공융 본딩되고, 그 결과, 제2 기판(30)이 에피층들(26)에 부착된다.The
한편, 상기 본딩 금속(31)을 형성하기 전, 상기 에피층들(26) 상에 반사층(27) 및 확산 방지층(29)이 형성될 수 있다. 반사층(27)은 활성층(23)에서 생성되어 제2 기판(30) 측으로 향하는 광을 반사시키어 광 출력을 향상시킨다. 상기 반사층(27)은 또한, 제2 도전형 반도체층(25)과 오믹 콘택할 수 있으며, Al, Ag, Ni, Ph, Pd, Pt, Ru 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 한편, 확산 방지층(29)은 본딩 금속(31)이 반사층(27)으로 확산되어 반사층(27)의 반사율을 떨어뜨리는 것을 방지한다.Meanwhile, before forming the
도 3을 참조하면, 상기 제2 기판(30)의 본딩 후, 상기 제1 기판(10)을 분리하기 위해, 상기 제1 기판(10)이 레이저 리프트 오프 장치 내에 배치된다. 이어서, 제1 기판(10)을 통해 레이저(L1)를 조사하여 에피층들(26)로부터 제1 기판(10)이 제거된다. 이러한 제1 기판(10)의 제거는 레이저 리프트 오프 기술로 잘 알려져 있다.Referring to FIG. 3, after bonding of the
도 4를 참조하면, 상기 제1 기판(10)이 분리된 후, 노출된 제1 도전형 반도체층(21) 상부에 레이저 마스크(40)가 배치된다. 레이저 마스크(40)는 레이저 차단부(40a)와 레이저 투과부(40b)로 구성된 마스킹 패턴을 갖는다. 레이저 차단부(40a)에 의해 레이저가 차단되고, 레이저 투과부(40b)를 통해 레이저(L2)가 제1 도전형 반도체층(21) 표면에 조사된다. 레이저 조사에 의해 제1 도전형 반도체층(21)의 금속 성분, 예컨대 Al, Ga 및/또는 In과 질소(N)가 분해되어 상기 제1 도전형 반도체층(21) 표면에 상기 마스킹 패턴에 대응하는 패턴(50a, 50b)이 형성된다.Referring to FIG. 4, after the
상기 레이저는 레이저 리프트 오프 기술에 사용된 레이저 장치를 이용하여 조사될 수 있으며, 질화갈륨계 반도체층에 흡수된다. 상기 레이저는 또한 레이저 리프트 오프 기술에 사용된 레이저와 동일 파장의 자외선 레이저일 수 있다.The laser can be irradiated using a laser device used in a laser lift-off technique, and absorbed in a gallium nitride based semiconductor layer. The laser may also be an ultraviolet laser of the same wavelength as the laser used in the laser lift off technique.
도 5를 참조하면, 제1 도전형 반도체층(21) 표면에 마스킹 패턴(40a, 40b)에 대응하는 패턴(50a, 50b)이 형성되어 있다. 레이저 조사에 의해 마스킹 패턴에 대응하는 패턴(50a, 50b)이 형성된 후, 상기 제1 도전형 반도체층(21) 표면을 HCl을 이용하여 세정함으로써, 그 표면에 잔류하는 예컨대 Ga 잔여물을 제거할 수 있다.Referring to FIG. 5,
도 6을 참조하면, 상기 패턴(50a, 50b)이 형성된 후, 상기 제1 도전형 반도체층(21)의 표면에 거칠어진 면(R)이 형성된다. 거칠어진 면(R)은 예컨대, 광전 화학(PEC) 식각 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(21)의 표면이 N-면을 가질 경우, 광전 화학 식각에 의해 상기 제1 도전형 반도체층(21)의 표면에 피라미드 형상의 돌출부들이 형성된다. 광전 화학 식각 기술은 KOH 용액에 에피층들을 담극고, Xe/Hg 램프를 이용하여 질화갈륨계 반도체층의 N-면 표면을 조사함으로써 수행될 수 있다. 광전 화학식각 기술에 대해서는 미국등록특허 US7,704,763호 또는 미국특허공개공보 US2008/0142814A1에 개시되어 있으며, 상세한 설명은 생략한다.Referring to FIG. 6, after the
도 7을 참조하면, 제1 도전형 반도체층(21) 상에 전극 패드(33)가 형성되고, 제2 기판(30)에 전극 패드(35)가 형성될 수 있다. 이어서, 상기 제2 기판(30)을 포함하여 에피층들(26)을 개별 발광 다이오드들로 분리함으로써 수직형 구조의 발광 다이오드가 완성된다.Referring to FIG. 7, an
본 실시예에 있어서, 상기 제2 기판(30)이 본딩 금속(31)을 이용하여 에피층들(26)에 본딩되는 것으로 설명하지만, 상기 제2 기판(30)은 다른 다양한 기술을 사용하여 에피층들(26)에 부착될 수 있다. 예컨대, 상기 제2 기판(30)은 도금기술을 사용하여 상기 에피층들에 부착될 수 있다.In the present embodiment, the
또한, 본 실시예에 있어서, 전극 패드들(33, 35)이 각각 제1 도전형 반도체층(21) 상면 및 제2 기판(30) 하면에 형성된 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제2 기판(30)이 절연성 기판일 경우, 전극 패드(35)는 제2 기판(30) 상면에 형성될 수도 있다. 또한, 제2 기판(30)이 금속 기판일 경우, 전극 패드(35)는 생략될 수도 있다. 나아가, 전극 패드(33)는 에피층들로부터 측면측으로 떨어져서 제2 기판(30) 상부에 형성될 수도 있다. 이 경우, 전극 패드(33)는 배선을 통해 제1 도전형 반도체층(21)의 상면에 접속될 수 있다.In addition, in the present exemplary embodiment, the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법에 이용될 수 있는 레이저 장치를 설명하기 위한 개략도이다.8 is a schematic diagram illustrating a laser device that may be used in a method of manufacturing a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 상기 레이저 장치는 레이저 빔을 발진하기 위한 레이저 발진기(100), 레이저 빔의 방향을 변경하기 위한 미러(110), 레이저 빔을 포커싱 하기 위한 광학 렌즈(120) 및 레이저 빔의 조사 대상인 작업 대상물, 즉 웨이퍼(300)를 지지하기 위한 스테이지(200)를 갖는다. 한편, 상기 장치는 레이저 빔의 경로를 진공 상태로 유지하기 위해 레이저 빔의 경로를 내부에 포함하는 하우징(400)을 가질 수 있다. 나아가, 상기 레이저 장치는 레이저 빔의 경로 상에 배치된 레이저 마스크(40)를 포함한다.Referring to FIG. 8, the laser device includes a
레이저 발진기(100)는 KrF 또는 ArF 엑시머 레이저일 수 있다. 레이저 발진기(100)에서 방출된 빔은 미러(110)에서 반사되어 방향이 변경된다. 이러한 미러(110)들이 레이저 빔의 방향을 변경하기 위해 다수 설치될 수 있다. 한편, 광학 렌즈(120)는 스테이지(200)의 상부에 위치하며, 웨이퍼(300)에 입사되는 레이저 빔을 포커싱 한다.The
상기 스테이지(200)는 이동 수단(도시하지 않음)에 의해 x 방향 및/또는 y 방향으로 이동할 수 있으며, 따라서 그 위에 놓인 웨이퍼(300)가 이동할 수 있다.The
한편, 상기 웨이퍼(300)와 광학 렌즈(120) 사이에 레이저 마스크(40)가 배치된다. 레이저 마스크(40)는 도 9에 도시된 바와 같이 레이저 차단부(40a)와 레이저 투과부(40b)가 규칙적으로 배열된 마스킹 패턴을 가지며, 상기 마스킹 패턴은 예컨대 메쉬 형상의 패턴일 수 있다. 예컨대, 상기 레이저 차단부(40a)는 금속 재료로 형성될 수 있으며, 상기 레이저 투과부(40b)는 금속 재료 사이의 빈 공간일 수 있다. 이와 달리, 석영(quartz) 기판 상에 금속 재료의 레이저 차단부(40a)를 형성할 수도 있다.Meanwhile, a
웨이퍼(300)는 제2 기판(30), 상기 제2 기판(30) 상부에 위치하는 에피층들(26)을 포함하며, 레이저(L2)가 레이저 마스크(40)를 통해 제1 도전형 반도체층(21)에 조사된다. 상기 레이저(L2) 조사에 의해 제1 도전형 반도체층(21)이 식각되며, 이에 따라 상기 레이저 마스크(40) 마스킹 패턴에 대응하는 패턴이 제1 도전형 반도체층(21) 표면에 형성된다.The
본 실시예에 있어서, 상기 레이저 마스크(40)는 상기 레이저 장치를 이용하여 레이저 리프트 오프 공정이 수행된 후, 웨이퍼(300) 상부에 배치될 수 있다. 즉, 상기 레이저 장치는 에피층들(26)로부터 제1 기판(20)을 제거하기 위한 레이저 리프트 오프 장치일 수 있으며, 제1 기판(20)이 제거된 후, 레이저 마스크(40)를 웨이퍼(300) 상부로 배치하기 위한 작동기(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 따라서, 레이저 리프트 오프 및 패턴 형성을 동일한 레이저 장치를 이용하여 연속적으로 수행할 수 있다.In the present exemplary embodiment, the
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.10 is a cross-sectional view for describing a light emitting diode manufacturing method according to still another embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법은 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한 발광 다이오드 제조 방법과 대체로 유사하나, 전극 패드(33)가 제1 도전형 반도체층(21)의 상대적으로 평평한 표면 상에 형성된 것에 차이가 있다.Referring to FIG. 10, the light emitting diode manufacturing method according to the present embodiment is generally similar to the light emitting diode manufacturing method described with reference to FIGS. 1 to 7, but the
즉, 레이저(L2) 조사에 의해 패턴(50a, 50b)을 형성할 때, 전극 패드(33)가 형성될 영역은 레이저(L2)가 차단되어 평평한 표면이 유지된다. 그 후, 상기 제1 도전형 반도체층(21) 상에 전극 패드(33)가 먼저 형성되고, 이어서 광전 화학 식각 기술을 이용하여 거칠어진 면(R)이 형성된다.That is, when the
이상에서 본 발명에 대해 몇몇 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 앞서 설명된 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않으면서 당업자들에 의해 다양하게 변형 및 변경될 수 있다. 이러한 변형 및 변경들은 아래의 청구범위에서 정의되는 본 발명의 범위에 포함된다.Although some embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention. Such modifications and variations are included in the scope of the present invention as defined in the following claims.
Claims (10)
상기 제1 기판을 제거하여 상기 n형 질화갈륨계 반도체층의 표면을 노출시키고,
상기 n형 질화갈륨계 반도체층의 표면 상부에 레이저 투과부와 레이저 차단부의 마스킹 패턴을 갖는 레이저 마스크를 배치하고,
상기 레이저 마스크를 통해 레이저를 조사하여 상기 n형 질화갈륨계 반도체층의 표면에 상기 마스킹 패턴에 대응하는 패턴을 형성하고,
상기 패턴을 갖는 n형 질화갈륨계 반도체층의 표면에 거칠어진 표면을 형성하는 것을 포함하는 발광 다이오드 제조방법.Growing epitaxial layers including an n-type gallium nitride-based semiconductor layer, an active layer and a p-type gallium nitride-based semiconductor layer on the first substrate,
Removing the first substrate to expose a surface of the n-type gallium nitride based semiconductor layer,
A laser mask having a masking pattern of a laser transmitting part and a laser blocking part is disposed on an upper surface of the n-type gallium nitride based semiconductor layer.
Irradiating a laser through the laser mask to form a pattern corresponding to the masking pattern on a surface of the n-type gallium nitride based semiconductor layer,
A light emitting diode manufacturing method comprising forming a roughened surface on the surface of the n-type gallium nitride based semiconductor layer having the pattern.
상기 제1 기판을 제거하는 것은 레이저 리프트 오프 기술을 사용하여 수행되는 발광 다이오드 제조방법.The method according to claim 1,
Removing the first substrate is performed using a laser lift off technique.
상기 레이저를 조사하는 것은 상기 레이저 리프트 오프 기술에 사용된 레이저 장치를 이용하여 수행되는 발광 다이오드 제조방법.The method according to claim 2,
Irradiating the laser is performed using a laser device used in the laser lift-off technique.
상기 마스킹 패턴은 메쉬 형상의 패턴인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.The method according to claim 1,
The masking pattern is a light emitting diode manufacturing method, characterized in that the pattern of the mesh shape.
상기 레이저 마스크는 금속 재료로 형성된 발광 다이오드 제조방법.The method according to claim 1,
The laser mask is a light emitting diode manufacturing method formed of a metal material.
상기 거칠어진 표면을 형성하는 것은 광전 화학 식각 기술을 이용하여 수행되는 발광 다이오드 제조방법.The method according to claim 1,
Forming the rough surface is a light emitting diode manufacturing method using a photochemical etching technique.
상기 제1 기판을 제거하기 전에, 상기 에피층들에 제2 기판을 부착하는 것을 더 포함하는 발광 다이오드 제조방법.The method according to claim 1,
Attaching a second substrate to the epi layers before removing the first substrate.
상기 N-면 표면 상부에 광 투과부와 광 차단부의 마스킹 패턴을 갖는 레이저 마스크를 배치하고,
상기 레이저 마스크를 통해 레이저를 조사하여 상기 N-면 표면에 상기 마스킹 패턴에 대응하는 패턴을 형성하고,
상기 패턴이 형성된 질화갈륨계 반도체층의 표면에 광전 화학 식각을 이용하여 거칠어진 면을 형성하는 것을 포함하는 발광 다이오드 제조방법.Preparing a gallium nitride based semiconductor layer having an N-plane surface,
Placing a laser mask having a masking pattern of the light transmitting portion and the light blocking portion on the surface of the N-plane,
Irradiating a laser through the laser mask to form a pattern corresponding to the masking pattern on the N-plane surface;
A method of manufacturing a light emitting diode comprising forming a rough surface on the surface of the gallium nitride based semiconductor layer on which the pattern is formed by using photochemical etching.
상기 마스킹 패턴은 메쉬 형상의 패턴인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.The method according to claim 8,
The masking pattern is a light emitting diode manufacturing method, characterized in that the pattern of the mesh shape.
상기 레이저는 상기 질화갈륨계 반도체층에 흡수되는 자외선 레이저인 발광 다이오드 제조방법.The method according to claim 8,
The laser is a light emitting diode manufacturing method of the ultraviolet laser absorbed by the gallium nitride-based semiconductor layer.
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