KR101064897B1 - Vertical laminating element with sapphire layer and the method of production of same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수직형 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서 특히 사파이어층 저면 및 반도체층 일 영역까지 관통하는 비어홀을 형성한 후 금속층을 적층하여, 수평형 발광 소자에 사용되는 사파이어층의 우수한 열적, 화학적 안정성과 상기 수직형 발광 소자 방식에 의한 구조적 안정성을 모두 획득할 수 있는 사파이어층을 구비하는 수직형 발광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical light emitting device and a method of manufacturing the same. In particular, a via hole penetrating to the bottom of the sapphire layer and a region of the semiconductor layer is formed, and then a metal layer is laminated to provide excellent thermal and chemical properties of the sapphire layer used in the horizontal light emitting device. The present invention relates to a vertical light emitting device having a sapphire layer capable of obtaining both stability and structural stability by the vertical light emitting device method and a method of manufacturing the same.
수직형 발광 소자, 사파이어층, 비어홀, 금속층 Vertical light emitting device, sapphire layer, via hole, metal layer
Description
본 발명은 수직형 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서 특히 사파이어층 저면 및 반도체층 일 영역까지 관통하는 비어홀을 형성한 후 금속층을 적층하여, 수평형 발광 소자에 사용되는 사파이어층의 우수한 열적, 화학적 안정성과 상기 수직형 발광 소자 방식에 의한 구조적 안정성을 모두 획득할 수 있는 사파이어층을 구비하는 수직형 발광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical light emitting device and a method of manufacturing the same. In particular, a via hole penetrating to the bottom of the sapphire layer and a region of the semiconductor layer is formed, and then a metal layer is laminated to provide excellent thermal and chemical properties of the sapphire layer used in the horizontal light emitting device. The present invention relates to a vertical light emitting device having a sapphire layer capable of obtaining both stability and structural stability by the vertical light emitting device method and a method of manufacturing the same.
일반적으로 발광 소자(Light Emitting Diode ; LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 소자임은 널리 알려져 있다.In general, it is widely known that a light emitting diode (LED) is a semiconductor device that converts current into light.
이러한 발광 소자에 의해 방출되는 빛의 파장은 상기 발광 소자를 제조하는데 사용되는 반도체 재료의 특성에 의존한다.The wavelength of light emitted by such a light emitting device depends on the properties of the semiconductor material used to manufacture the light emitting device.
이는 방출된 빛의 파장이 가전자대(valence band), 전자들과 전도대(conduction band) 전자들 사이의 에너지 차를 나타내는 반도체 재료의 밴드 갭 특성에 따르기 때문이다.This is because the wavelength of the emitted light depends on the band gap characteristics of the semiconductor material, which exhibits a valence band, an energy difference between the electrons and the conduction band electrons.
특히 질화 갈륨 화합물 반도체(Gallium Nitride : GaN)는 많은 주목을 받아 왔다.In particular, gallium nitride compound semiconductors (Gallium Nitride: GaN) have received a lot of attention.
이는 상기 GaN이 다른 원소들과 조합되어 녹색이나 청색 또는 백색광을 방출하는 반도체층을 제조할 수 있기 때문이다.This is because the GaN can be combined with other elements to produce a semiconductor layer that emits green, blue or white light.
이러한 GaN계열의 발광 소자들은 일반적으로 사파이어(Al2O3)층(또는 사파이어 웨이퍼)상에 적층된다.Such GaN-based light emitting devices are generally stacked on a sapphire (Al 2 O 3) layer (or sapphire wafer).
이는 상기 사파이어층이 GaN계열의 장치들을 대량 생산하는데 적합한 크기로 이용가능하고, 비교적 고품질의 GaN 박막 성장을 지지하며 광범위한 온도처리 능력 때문이다.This is because the sapphire layer is available in a size suitable for mass production of GaN-based devices, supports relatively high quality GaN thin film growth, and has a wide range of temperature processing capabilities.
또한, 사파이어층은 화학적 또는 열적으로 안정적이며, 고온 제조공정을 가능하게 하는 고융점을 가지고 있으며, 높은 결합 에너지(122.4kcal)와 유전 상수를 갖는다.In addition, the sapphire layer is chemically or thermally stable, has a high melting point to enable a high temperature manufacturing process, has a high binding energy (122.4 kcal) and a dielectric constant.
이러한 사파이어층을 이용하는 경우 수평형 소자 방식을 채택할 수 있다.When using such a sapphire layer can be adopted a horizontal device method.
이에 대해 상기 수평형 소자 방식의 발광 소자(10)을 개념적으로 도시한 도 1을 참조하여 설명한다.This will be described with reference to FIG. 1, which conceptually illustrates the
상기 수평형 발광 소자(10)는 사파이어층(11)상에 반도체층(S)이 적층된다.In the horizontal
이때, 상기 반도체층(S)은 상기 사파이어층(11)상에 적층되는 n-GaN층(12)과 상기 n-GaN층(12)상에 적층되는 활성층(active region)(13)과 상기 활성층(13)상에 적층되는 p-GaN층(14)을 포함할 수 있다.In this case, the semiconductor layer S is an n-
이때 상기 p-GaN층(14)상에 투명 전극층(15) 및 p전극(P)이 적층된다.In this case, the
또한, 상기 n-GaN층(12)의 일측면에 n전극(N)이 적층된다.In addition, n electrodes N are stacked on one side of the n-
이때, 상기 p전극(P)과 n전극(N)사이의 노출된 부분에는 절연층(17)이 적층된다.At this time, the
다시 말해서 상기 수평형 발광 소자(10)에서 전극은 모두 상단면에 위치하게 된다.In other words, in the horizontal
이러한 종래의 수평형 발광 소자(10)는 앞서 설명한 바와 같이 가장 간단한 형태로 칩을 제작할 수 있으나, 발광 면적이 적고, 전류 확산 및 열전달에 문제점이 있었다.The conventional horizontal
이를 해소하기 위해 수직형 발광 소자(20)가 제안되고 있다.In order to solve this problem, a vertical
상기 수직형 발광 소자(20)의 개념을 도시한 도 2를 참조하여 상기 수직형 발광 소자(20)에 대해 설명한다.The vertical
도시된 바와 같이 상기 수직형 발광 소자(20)는 전도성 기판(21)상에 p-GaN층(22)이 적층된다.As illustrated in the vertical
상기 p-GaN층(22)상에 활성층(23)이 적층되고 그 위에 n-GaN층(24)이 적층된다.An
상기 n-GaN층(24)상에 n전극(N)이 적층되며, 상기 n전극(N)에 투명 전극(25)이 적층될 수 있다.An n electrode N may be stacked on the n-
이와 같은 수직형 발광 소자(20)는 칩수를 증가시킬 수 있어 발광 면적이 증가되고 전류 확산이 높은 효과가 있다.Since the vertical
이러한 수직형 발광 소자(20)의 제조 방법(S10)에 대해 도 3a 내지 도 3f을 참조하여 설명한다.A method S10 of manufacturing the vertical
상기 도 3a 내지 도 3f 은 상기 방법의 개념을 도시한 개념도로서 특히 chip공정을 기준으로 설명하며 앞서 설명한 바와 다소 상이한 구조의 수직형 발광 소자(30)를 대상으로 설명한다.3A to 3F are conceptual views illustrating the concept of the method, which will be described based on the chip process, and will be described with reference to the vertical light emitting device 30 having a structure slightly different from that described above.
도시된 바와 같이 제1단계(S11)는 사파이어층(31)에 적층되어 있는 반도체층(32)-예를 들어 상술한 바와 같이 n-GaN층 및 p-GaN층과 그 사이에 배치되는 활성층-에 에칭을 하여 에칭부(33)를 형성한다.(도 3a 참조)As shown, the first step S11 is a
이후, 상기 반도체층(32) 저면에 오믹 메탈(Ohmic metal)(34a)과 리플렉트 메탈(Reflect metal)(34b) 그리고 그 저면에 본딩 메탈(bonding metal)(34c)을 적층하는 제2단계(S12)를 수행한다.(도 3b 참조)Thereafter, a second step of laminating an
한편 이와 별도로 실리콘 기판(35)상에 본딩 메탈(36)을 적층하는 제3단계(S13)를 수행한다. (도 3c 참조)Meanwhile, a third step S13 of separately depositing the
이후, 상기 사파이어층(31)의 저면에 적층되어 있는 본딩 메탈(34c)과 상기 실리콘 기판(35)상에 적층되어 있는 본딩 메탈(36)을 접합하는 제4단계(S14)를 수행한다. (도 3d 참조)Thereafter, a fourth step S14 of bonding the bonding
그리고 나서 상기 사파이어층(31)을 레이저 리프트 오프(Laser lift off : LLO)법에 의해 제거하는 제5단계(S15)를 수행한다.(도 3e 참조)Then, a fifth step S15 of removing the
최종적으로 상기 사파이어층(31)이 제거된 자리에 전극(37)을 적층하는 단계(S16)를 수행한다. (도 3f 참조)Finally, in step S16, the
이러한 종래의 수직형 발광 소자를 제조하는 방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.The conventional method of manufacturing a vertical light emitting device has the following problems.
즉, 상기 사파이어층(31)을 레이저 리프트 오프(Laser lift off : LLO)법에 의해 제거하는 제5단계(S15)를 수행하는 경우 상기 사파이어층(31)과 GaN의 열팽창계수 차이에 의한 웨이퍼가 휘는 현상이 발생한다.That is, when the fifth step S15 of removing the
예를 들어 상기 사파이어층(31)의 열 팽창 계수(ppm/K)는 7.5임에 비해 상기 실리콘 기판(35)의 열 팽창 계수(ppm/K)는 5.6으로서 상당한 차이가 있어 이에 의해 웨이퍼가 휘는 현상이 발생된다.For example, the coefficient of thermal expansion (ppm / K) of the
또한, 종래의 경우 상기 본딩 공정(제4단계)에 따른 수율 저하 및 Si wafer sawing 공정에 따른 전기적인 쇼트를 가져올 수 있으며 복잡한 공정과 필요한 고가의 장비로 높은 생산비용이 발생할 수 밖에 없다 In addition, in the conventional case, the yield may be reduced according to the bonding process (fourth step) and the electrical short may be caused by the Si wafer sawing process, and a high production cost may be generated due to the complicated process and the required expensive equipment.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 The present invention is to solve the above problems.
첫째, 사파이어층 저면 및 반도체층 일 영역까지 관통하는 비어홀을 형성한 후 금속층을 적층하는 수직형 발광 소자 방식을 채택하여 수평형 발광 소자 방식의 장점인 열적 또는 화학적 안정성을 취함과 동시에 First, by adopting the vertical light emitting device method of forming a via hole penetrating to the bottom of the sapphire layer and one region of the semiconductor layer and then stacking the metal layer, it takes thermal or chemical stability which is an advantage of the horizontal light emitting device method.
둘째, 수직형 발광 소자 방식의 장점인 넓은 발광 면적 및 높은 전류 확산을 취할 수 있고 수율 저하의 원인인 고가의 LLO 및 bonding 장비로 인한 높은 생산단가를 해결할 수 있으며,Second, it can take a wide light emitting area and high current diffusion, which are advantages of the vertical light emitting device type, and solve the high production cost due to expensive LLO and bonding equipment, which is a cause of lowered yield.
셋째, 상술한 바와 같은 Laser lift off 및 bonding 공정을 제거하여 웨이퍼의 휨 현상, 수율저하 없는 저가의 사파이어층을 구비하는 수직형 발광 소자 및 그 제조방법을 제공함에 목적이 있다Third, it is an object of the present invention to provide a vertical light emitting device having a low-cost sapphire layer without the warping phenomenon and yield reduction by removing the laser lift off and bonding processes as described above, and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 사파이어층과 상기 사파이어층에 적층되는 반도체층과 상기 반도체층에 적층되는 전극을 포함하는 수직형 발광소자에 있어서, 상기 사파이어층의 저면에 형성되는 비어홀과 금속층을 더 포함하되, 상기 비어홀은 상기 사파이어층 저면 일 영역으로부터 상기 반도체층 일 영역까지 관통되도록 형성되고, 상기 금속층은 상기 사파이어층 저면 및 상기 비어홀에 적층되는 사파이어층을 구비하는 수직형 발광 소자에 특징이 있다.The present invention for achieving the above object is a vertical light emitting device comprising a sapphire layer, a semiconductor layer stacked on the sapphire layer and an electrode stacked on the semiconductor layer, via holes and metal layers formed on the bottom surface of the sapphire layer The via hole may be formed to penetrate from one area of the bottom surface of the sapphire layer to one area of the semiconductor layer, and the metal layer may include a sapphire layer stacked on the bottom of the sapphire layer and the via hole. have.
또한, 사파이어층과 상기 사파이어층에 적층되는 반도체층과 상기 반도체층 에 적층되는 전극을 포함하는 수직형 발광소자의 제조 방법으로서,A method of manufacturing a vertical light emitting device comprising a sapphire layer, a semiconductor layer stacked on the sapphire layer and an electrode stacked on the semiconductor layer,
상기 사파이어층의 저면에 비어홀을 형성하되, 상기 비어홀은 상기 반도체층 일 영역까지 관통되도록 형성하는 단계와, 상기 사파이어층 저면 및 상기 비어홀에 금속층을 적층하는 단계를 포함하는 사파이어층을 구비하는 수직형 발광 소자의 제조 방법에 또 다른 특징이 있다.A via hole is formed in a bottom surface of the sapphire layer, wherein the via hole is formed to penetrate to one region of the semiconductor layer, and a vertical type having a sapphire layer including laminating a metal layer on the bottom surface of the sapphire layer and the via hole. There is another feature of the manufacturing method of the light emitting device.
이때, 상기 비어홀은 레이저의 조사에 의해 형성될 수 있다.In this case, the via hole may be formed by laser irradiation.
또한, 상기 실리콘층은 에폭시층을 아세톤에 의해 제거할 수 있다.In addition, the silicon layer may remove the epoxy layer by acetone.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 의해 첫째, 사파이어층 저면 및 반도체층 일 영역까지 관통하는 비어홀을 형성한 후 금속층을 적층하는 수직형 발광 소자 방식을 채택하여 수평형 발광 소자 방식의 장점인 열적 또는 화학적 안정성을 취할 수 있는 효과가 있음과 동시에,According to the present invention as described above, first, by adopting a vertical light emitting device method of forming a via hole penetrating to the bottom of the sapphire layer and one region of the semiconductor layer and then stacking a metal layer, thermal or chemical stability which is an advantage of the horizontal light emitting device method At the same time it has the effect of taking
수직형 발광 소자 방식의 장점인 넓은 발광 면적 및 높은 전류 확산을 취할 수 있는 효과가 있으며, There is an effect that can take a wide light emitting area and high current diffusion, which is an advantage of the vertical light emitting device method,
상술한 Laser lift off 공정을 제거하여 웨이퍼의 휨 현상이나 전기적 쇼트를 방지할 수 있는 효과가 있다.By removing the laser lift off process described above, there is an effect of preventing warpage or electrical short of the wafer.
이하에서는 첨부된 도면과 실시예를 참고하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings and embodiments will be described in detail with respect to the present invention.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 방법을 단계적으로 도시한 개념도이다.4A to 4F are conceptual diagrams illustrating the method of the present invention step by step.
도 5는 본 발명에 의한 수직형 발광 소자의 단면을 도시한 개념도이다.5 is a conceptual diagram illustrating a cross section of a vertical light emitting device according to the present invention.
이하 본 발명의 수직형 발광 소자(100) 및 제조 방법(S100)을 각 실시예별로 설명한다.Hereinafter, the vertical
실시예1Example 1
본 실시예에서는 수직형 발광 소자의 제조 방법(S100)에 대해 도 4d와 도 4e를 참조하여 설명한다.In the present embodiment, a method (S100) of manufacturing a vertical light emitting device will be described with reference to FIGS. 4D and 4E.
본 방법(S100)은 사파이어층(110)과 상기 사파이어층(110)에 적층되는 반도체층(S)과 상기 반도체층(S)에 적층되는 전극(150)을 포함하는 수직형 발광소자(100)의 제조 방법이다.The method S100 includes a
이때, 상기 사파이어층(110)의 저면에 비어홀(V)을 형성하되, 상기 비어홀(V)은 상기 반도체층(S) 일 영역까지 관통되도록 형성하는 단계(S150)를 수행한다.(도 4d 참조)In this case, the via hole V is formed on the bottom surface of the
이때, 상기 비어홀(V)은 레이저의 조사에 의해 형성될 수 있다.In this case, the via hole V may be formed by laser irradiation.
즉, 상기 사파이어층(110)의 저면에서 레이저를 조사하여 상기 사파이어층(110)의 저면을 관통한 후 상기 사파이어층(110)상에 적층되는 반도체층(S)의 일 영역까지 관통하도록 한다.That is, the bottom surface of the
이후, 상기 사파이어층(110) 저면 및 상기 비어홀(V)에 금속층(180)을 적층하는 단계(S160)를 포함한다.(도 4e참조)Thereafter, a step (S160) of laminating the
상기 금속층(180)은 전극으로 기능하게 된다.The
이와 같은 방법에 의해 종래에서 적용되던 Laser lift off 공정(도 3e참조) 및 wafer bonding 공정(도 3d 참조)을 제거할 수 있어 앞서 설명한 바와 같은 웨이퍼의 휨 현상이나 수율저하 등을 방지할 수 있다.By such a method, the laser lift off process (see FIG. 3e) and the wafer bonding process (see FIG. 3d), which are conventionally applied, can be removed, thereby preventing warping and yield reduction of the wafer as described above.
한편 본 발명은 상술한 바와 같이 비어홀(V)을 형성하는 단계(S150) 및 금속층(180)을 적층하는 단계(S160)를 포함한다.Meanwhile, as described above, the present invention includes forming the via hole V (S150) and stacking the metal layer 180 (S160).
따라서 본 발명의 단계(S150, S160)을 포함하는 경우라면 반도체층의 적층 공정이나 전극 형성 공정 등 기타 여러가지 공정을 수행하는 방법은 모두 본 발명의 범주에 속함은 당연하다.Therefore, in the case of including the steps (S150, S160) of the present invention, it is a matter of course that all the methods for performing the semiconductor layer lamination process, the electrode forming process, and other various processes belong to the scope of the present invention.
한편 본 실시예에서는 상기 반도체층(S)이 상기 사파이어층(110)에 적층된다고 기재되어 있는데 이는 상기 반도체층(S)이 상기 사파이어층(110)에 배치되어 발광작용을 하는 한 어떠한 방식에 의해 적층되더라도 모두 본 발명의 범주에 속한다라는 의미로 해석되어야 한다.Meanwhile, in the present embodiment, the semiconductor layer S is described as being stacked on the
또한 상기 반도체층(S)은 n-GaN층(120) 및 p-GaN층(140)과 그 사이에 배치되는 활성층(130)을 포함할 수 있다.In addition, the semiconductor layer S may include an n-
그러나, 상기 반도체층(S)이 발광작용을 하는 한 상기 다른 구성을 포함하더라도 모두 본 발명의 범주에 속함은 당연하다.However, as long as the semiconductor layer S emits light, it is a matter of course that all of the other configurations are included in the scope of the present invention.
이는 후술하는 실시예에서 모두 동일하게 적용되며 중복되는 설명은 생략한 다.This is the same in the embodiments to be described later, and overlapping description is omitted.
실시예2Example 2
본 실시예에서는 상기 단계(S150, S160)을 포함하여 상기 수직형 발광 소자(100)를 제작하는 전반적인 공정에 대해 도 4a 내지 도 4f를 참조하여 설명한다.In the present embodiment, the overall process of manufacturing the vertical
본 실시예에서 설명하고자 하는 방법은 상기 단계(S150, S160)을 포함하고 있어 상기 방법에 대한 도면 부호는 S100으로서 동일한 부호를 사용한다.The method to be described in this embodiment includes the steps S150 and S160, and reference numerals for the method use the same reference numerals as S100.
본 방법(S100)은 사파이어층(110)과 상기 사파이어층(110)에 적층되는 반도체층(S)과 상기 반도체층(S)에 적층되는 전극(150)을 포함하는 수직형 발광소자(100)의 제조 방법임은 설명한 바와 같다.The method S100 includes a
이때 상기 반도체층(S)상에 상기 전극(150)을 적층하는 단계(S110)를 우선 수행한다.(도 4a 참조)In this case, the step S110 of stacking the
이후, 상기 전극(150)상에 실리콘층(170)을 적층하는 단계(S130)를 수행한다.Thereafter, a step (S130) of laminating the
상기 실리콘층(170)은 본 발명의 수직형 발광 소자(100)의 지지 부재의 역할을 한다.The
이때, 상기 전극(150)상에 에폭시층(160)을 적층한 후 상기 에폭시층(160)상에 상기 실리콘층(170)을 적층할 수 있다.(도 4b참조)In this case, the
이후, 상기 사파이어층(110)의 저면에 비어홀(V)을 형성하되, 상기 비어 홀(V)은 상기 반도체층(S) 일 영역까지 관통되도록 형성하는 단계(S150)를 수행한다.(도 4d 참조)Thereafter, a via hole V is formed in a bottom surface of the
이때, 상기 비어홀(V)은 레이저의 조사에 의해 형성될 수 있음은 설명한 바와 같다.In this case, as described above, the via hole V may be formed by laser irradiation.
한편 본 실시예에서는 상기 비어홀(V)이 상측(실리콘층(170) 방향)으로 갈수록 폭이 감소하는 사다리꼴 형상을 구비한 것이 예시된다.In the present embodiment, the via hole V has a trapezoidal shape in which the width thereof decreases toward the upper side (
그러나, 상기 비어홀(V)은 후술하는 금속층(180)이 적층되어 상기 반도체층(S)과 접촉하여 전극으로 기능할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하는 바 이러한 목적을 달성하는 한 상기 비어홀(V)이 다른 형상을 구비하는 경우라도 모두 본 발명의 범주에 속함은 당연하다.However, the via hole V is intended to allow the
상기 단계(S150) 수행 후 상기 사파이어층(110) 저면 및 상기 비어홀(V)에 금속층(180)을 적층하는 단계(S160)를 수행한다.(도 4e참조)After the step S150, the step S160 of laminating the
상기 금속층(180)은 상술한 바와 같이 전극으로 기능한다.The
본 발명에서는 상기 금속층(180)의 재질에 대해서는 제한하지 않았으며 상기 반도체층(S)과 전기적으로 통전가능하는 경우라면 모두 본 발명의 범주에 속함은 당연하다.In the present invention, the material of the
이후, 상기 실리콘층(170)을 제거하는 단계(S170)를 포함한다.(도 4f참조)Thereafter, the step S170 of removing the
한편, 상기 전극(150)과 에폭시층(160)사이에 투명전극층(190)을 적층하는 단계(S120)를 더 포함하는 것도 가능하다.(도 4a 참조)On the other hand, it is also possible to further include the step (S120) of stacking the
본 발명에서는 상기 투명전극층(190)의 재질에 대해 제한하지 않았으며 예를 들어 ITO가 사용가능하며 상기 투명전극층(190)이 다른 재질을 사용하는 경우라도 모두 본 발명의 범주에 속함은 당연하다.In the present invention, the material of the
한편, 상기 실리콘층(170)을 적층하는 단계(S130) 수행 후, 상기 사파이어층(110)을 그라인딩하여 두께를 감소시키는 단계(S140)를 더 포함하는 것도 가능하다.On the other hand, after the step of stacking the silicon layer 170 (S130), it is also possible to further include a step (S140) to reduce the thickness by grinding the sapphire layer (110).
이는 후술하는 사파이어층(110)에 레이저를 이용한 비아홀(V) 가공을 용이하게 하기 위함이다. This is to facilitate via hole (V) processing using a laser in the
한편, 실리콘층(170)을 제거하는 단계(S170)는 상기 에폭시층(160)을 아세톤에 의해 제거하여 상기 실리콘층(170)을 제거할 수 있다.In the removing of the silicon layer 170 (S170), the
종래의 수직형 발광 소자의 경우 상술한 바와 같이 사파이어층을 laser lift off법을 이용하여 제거하였다.(도 3e 참조)In the case of the conventional vertical light emitting device, as described above, the sapphire layer was removed using a laser lift off method (see FIG. 3E).
그러나 상기 레이저 입사시 상기 GaN층에는 레이저가 조사됨에 의해 금속 Ga와 기체 질소(N)으로 분해될 수 있는 문제점이 있었다.However, when the laser is incident, there is a problem in that the GaN layer is decomposed into metal Ga and gaseous nitrogen (N) by irradiating a laser.
그러나, 상술한 바와 같은 본 발명에 의해 레이저를 사용하지 않아 상술한 종래의 문제점을 해결할 수 있다.However, according to the present invention as described above, it is possible to solve the above-mentioned conventional problems by not using a laser.
한편 상기 반도체층(S)은 n-GaN층(120) 및 p-GaN층(140)과 그 사이에 배치되는 활성층(130)을 포함할 수 있음은 이미 설명한 바와 같다.Meanwhile, as described above, the semiconductor layer S may include the n-
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 의해 다음과 같은 효과가 있다.The present invention as described above has the following effects.
종래에는 laser lift off 공정(도 3e 참조)을 수행하는데 이에 의해 상기 사 파이어층(31)과 GaN의 열팽창계수 차이로 인한 스트레스로 웨이퍼가 휘는 문제점이 발생하며 수율이 낮아지는 문제가 발생한다.Conventionally, a laser lift off process (refer to FIG. 3e) is performed, which causes a problem in that the wafer is bent due to stress due to a difference in thermal expansion coefficient between the
그러나 본 발명에 의한 경우 상기 laser lift off 공정이 필요하지 않게 되어 상술한 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.However, in the case of the present invention, the laser lift off process is not required, and thus, the above-described problem can be solved.
또한, 종래의 경우 상기 본딩 공정(도 3d 참조)에 따른 수율 저하 및 Si wafer sawing 공정에 따른 전기적인 쇼트를 가져올 수 있으며 복잡한 공정과 필요한 고가의 장비로 높은 생산비용이 발생할 수 밖에 없다In addition, in the conventional case, the yield may be reduced according to the bonding process (see FIG. 3D) and the electrical short may be caused by the Si wafer sawing process, and a high production cost may be incurred by the complicated process and the required expensive equipment.
그러나, 상술한 바와 같이 본 발명에서는 상기 laser lift off 공정(도 3e참조) 및 메탈 본딩 공정(도 3d참조)을 수행하지 않으므로 수율 상승 및 낮은 생산비용등의 효과를 가져올 수 있다.As described above, however, the laser lift off process (see FIG. 3e) and the metal bonding process (see FIG. 3d) are not performed in the present invention, which may result in an increase in yield and a low production cost.
또한, 상기 사파이어층(110)을 사용함으로서 열적 화학적 안정성을 도모할 수 있으며 기판의 메사 구조를 활용하여 광추출효율을 높이는 효과를 가져올 수 있다.In addition, the use of the
이러한 효과에 대해 다음 실시예에서 다시 설명한다.This effect will be described again in the following examples.
실시예3Example 3
본 실시예에서는 이상 설명한 본 발명의 방법(S100)에 의해 제조되는 수직형 발광 소자(100)에 대해 도 5를 참조하여 설명한다.In the present embodiment, a vertical
본 발명의 수직형 발광 소자(100)는 사파이어층(110)과 상기 사파이어층(110)에 적층되는 반도체층(S)과 상기 반도체층(S)에 적층되는 전극(150)을 포함 하는 것은 이미 설명한 바와 같다.The vertical
이때, 상기 사파이어층(110)의 저면에 형성되는 비어홀(V)과 금속층(180)을 더 포함하되, 상기 비어홀(V)은 상기 사파이어층(110) 저면 일 영역으로부터 상기 반도체층(S) 일 영역까지 관통되도록 형성된다.In this case, the semiconductor device may further include a via hole V and a
또한, 상기 금속층(180)은 상기 사파이어층(110) 저면 및 상기 비어홀(V)에 적층된다. In addition, the
이와 같은 금속층(180)이 전극을 역할을 하는 점 역시 설명한 바와 같다.As described above, the
또한 본 발명의 수직형 발광 소자(100)는 사파이어층(110)과 상기 사파이어층(110)에 적층되는 반도체층(S)과 상기 반도체층(S)에 적층되는 전극(150)을 포함하되, 상기 전극(150)상에 적층되는 에폭시층(도시되지 않음)과, 상기 에폭시층상에 적층되는 실리콘층(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다.In addition, the vertical
이때, 상기 사파이어층(110)의 저면에 형성되는 것으로서 상기 사파이어층(110) 저면 일 영역으로부터 상기 반도체층(S) 일 영역까지 관통되도록 형성되는 상기 비어홀(V)을 포함할 수 있음은 설명한 바와 같다.In this case, the via hole V formed on the bottom surface of the
또한, 상기 사파이어층(110) 저면 및 상기 비어홀(V)에 적층되는 상기 금속층(180)을 포함할 수 있다.In addition, the
이때, 상기 에폭시층이 분해되면서 상기 실리콘층을 분리하여 최종적으로 상기 도 5에 나타난 바와 같은 구조의 수직형 발광 소자(100)를 얻게 된다.At this time, as the epoxy layer is decomposed, the silicon layer is separated to finally obtain a vertical
이와 같은 본 발명의 수직형 발광 소자에 의해 다음과 같은 효과가 있다.Such a vertical light emitting device of the present invention has the following effects.
첫째, 앞서 설명한 바와 같이 웨이퍼의 휨 현상을 방지할 수 있어 공정 로스를 최소화할 수 있는 효과가 있다.First, as described above, the warpage of the wafer may be prevented, thereby minimizing process loss.
둘째, 종래에는 상술한 바와 같은 Laser lift off 공정을 수행하지 않아 상기 공정에 의한 수율 저하 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.Second, conventionally, the laser lift off process as described above is not performed, and thus, a yield reduction phenomenon may be prevented.
더불어 상기 Laser lift off공정을 위한 고가의 설비를 사용하지 않아도 되는 효과가 있으며 상기 공정을 위한 특수한 에피텍셜 구조가 불필요하다.In addition, there is no need to use expensive equipment for the laser lift off process, and a special epitaxial structure for the process is unnecessary.
셋째, 본 발명에 의한 경우 제작 공정이 단순화되어 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Third, in the case of the present invention there is an effect that the production process can be simplified to improve the yield.
도 1은 종래의 수평형 소자 방식의 발광 소자을 개념적으로 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram conceptually showing a light emitting device of a conventional horizontal device type.
도 2는 종래의 수직형 발광 소자의 개념을 도시한 도면이다.2 is a view showing the concept of a conventional vertical light emitting device.
도 3a 내지 도 3f는 종래의 수직형 발광 소자의 제조 방법에 대해 단계별도 도시한 개념도이다.3A to 3F are conceptual views showing step by step of a conventional method of manufacturing a vertical light emitting device.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 수직형 발광 소자를 제작하는 전반적인 공정을 개념적으로 도시한 개념도이다.4A to 4F are conceptual views conceptually illustrating an overall process of manufacturing a vertical light emitting device of the present invention.
도 5는 본 발명의 방법에 의해 제조되는 수직형 발광 소자의 단면을 도시한 개념도이다.5 is a conceptual diagram showing a cross section of a vertical light emitting device manufactured by the method of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 수직형 발광 소자 110 : 사파이어층100 vertical
S : 반도체층 V : 비어홀 S: semiconductor layer V: via hole
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