KR101153484B1

KR101153484B1 - 수직형 발광소자 제조방법

Info

Publication number: KR101153484B1
Application number: KR1020050123847A
Authority: KR
Inventors: 임시종
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사; 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2012-06-11
Also published as: KR20070063726A

Abstract

본 발명은 수직형 발광소자의 제조방법에 관한 것으로서, Ti 또는 W와 같은 메탈(Metal)층 상부에 발광 다이오드 에피(Epi)층을 성장시킴으로써, 발광 다이오드 에피층의 품질을 개선되고, 발광 소자의 광 추출 및 광 출력 효율 및 신뢰성을 향상시키는 것을 특징으로 하며, 하부 전극 형성을 위한 버퍼층과 발광 다이오드 에피층 사이의 계면 분리시 기계적인 공정 또는 화학적인 처리공정을 통하여 수행함으로써, 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off, LLO)를 이용한 종래의 기판 제거 공정에 비해서 에피층의 결정결함(Crystal Damage) 우려가 적고, 공정이 상대적으로 용이한 효과가 있다.

수직형, 발광다이오드, 제조방법, 메탈층, 광추출효율

Description

수직형 발광소자 제조방법{Fabricating Method Of Vertical Type Electrode Light Emitting Device}

도 1a 내지 도 1d는 일반적인 수평형 발광 다이오드 제조방법을 개략적으로 설명하기 위한 단면도.

도 2a 내지 도 2e는 일반적인 수직형 발광 다이오드 제조방법을 개략적으로 설명하기 위한 단면도.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 수직형 발광소자 제조방법을 설명하기 위한 단면도.

도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 수직형 발광소자 제조방법을 설명하기 위한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

100, 200. 기판 110, 210. 메탈층

120, 220. 발광 다이오드 에피층 121, 221. Un-Dopped GaN

122, 222. n-반도체층 123, 223. 활성층

124, 224. p-반도체층 130, 250. 오믹(Ohmic) 접촉 물질

140, 260. 반사막 150, 231, 232. 접착제

160, 270. 전도성 홀더 170a, 290a. 제 1 전극

170b, 290b. 제 2 전극 240. 보조 기판

280. 투명 전극

본 발명은 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히, 질화갈륨(GaN)계 물질로 이루어지는 청색, 녹색, 적색, 자외선(UV) 발광다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.

발광 다이오드는 저전압으로 고효율의 광을 발생시키므로 에너지 절감 효과가 뛰어나며, 최근 들어 발광 다이오드의 한계였던 휘도 문제가 크게 개선되면서 백라이트 유닛(Backlight Unit), 전광판, 표시기, 가전제품, 각종 자동화 기기 등 산업 전반에 걸쳐 사용되고 있다.

특히, 질화물계 발광 다이오드는 활성층의 에너지 밴드 갭(Energy Band Gap)이 넓어 발광 스펙트럼이 자외선(UV)으로부터 적외선(IR)에 이르기까지 광범위하게 형성되며, 비소(As), 수은(Hg) 등의 환경 유해 물질을 포함하고 있지 않기 때문에, 환경 친화적인 면에서도 높은 호응을 얻고 있다.

이하, 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 수평형 발광 다이오드의 제조방법에 대하여 개략적으로 설명한다.

도 1a 내지 도 1d는 일반적인 수평형 발광 다이오드 제조방법을 개략적으로 설명하기 위한 단면도를 나타낸 것이다.

도 1a는 기판(10) 상부에 금속 유기 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) 방법을 통해 도핑되지 않은(Un-Dopped) GaN층(21), n-GaN층(22), 활성층(23), p-GaN층(24)을 순차적으로 형성한 단계를 나타낸다.

이와 같은 구조로 형성시킨 후, 상기 p-GaN층(24) 불순물의 활성화를 위해서, 600℃ 정도의 온도에서 약 20분 정도 열처리 공정이 필요하다.

또한, 상기 기판(10)으로는 사파이어(Al₂O₃)나 실리콘 카바이드(SiC)와 같은 이종 기판을 주로 사용하고 있다.

참고로, 상기와 같은 이종 기판을 사용하는 이유는, 상기 질화갈륨(GaN)계 반도체 에피층(21, 22, 24, 24)의 품질을 좋게 하기 위해서는, 동종 기판인 질화갈륨(GaN) 단결정 기판을 사용하는 것이 가장 바람직하나, 질화갈륨(GaN) 물질 자체의 특성 때문에 기판으로 제작하기가 쉽지 않으며, 따라서, 다른 기판들에 비해 가격도 비싸다는 단점이 있기 때문이다.

도 1b는 RIE(Reactive Ion Etching)와 같은 건식 식각(Dry Etching) 방법을 통해 p-GaN층(24) 상부의 일부 영역에서 n-GaN층(22) 상부의 일정깊이까지 수직으로 식각하여 n-GaN층(22)을 노출시킨 단계를 나타낸다.

도 1c는 p-GaN층(24) 상부의 전면에 투명전극(30)을 얇게 형성시킨 단계를 나타낸다.

이때, 상기 투명전극(30)은 반도체와 금속간의 접촉저항을 줄이기 위해서 오믹 접촉(Ohmic Contact)용 메탈(Metal)로 이루어진다.

도 1d는 투명전극(30) 상부의 일부 영역과 노출된 n-GaN층(22) 상부에 칩의 조립시 본딩(Bonding)을 하기 위해서, 각각 제 1 전극(40a)과 제 2 전극(40b)을 형성한 단계를 나타낸다.

상기 제 1 전극(40a)과 제 2 전극(40b)도 역시 오믹 접촉(Ohmic Contact)용 메탈(Metal)로 이루어진다.

참고로, 상기와 같이 만들어진 발광 다이오드는 다음과 같은 방식으로 구동된다.

우선, 상기 제 1 및 제 2 전극(40a, 40b)에 전압을 인가하면 상기 p-GaN층(24) 및 n-GaN층(22)으로부터 정공 및 전자가 활성층(23)으로 흘러들어가 상기 활 성층(23)에서 전자와 정공의 재결합이 일어나면서 남은 에너지가 광으로 생성되게 된다.

그리고, 상기 활성층(23)으로부터 생성된 광은 활성층(23)의 위, 아래로 진행하게 되고, 위로 진행된 광은 상기 p-GaN층(24) 상부에 얇게 형성된 투명 전극(30)을 통하여 밖으로 방출된다.

또한, 상기 활성층(23)의 아래로 진행된 광은 기판(10)의 하부로 빠져나가 발광 다이오드의 패키징시 사용되는 솔더(Solder)에 흡수되거나, 기판(10)에서 반사되어 다시 위로 진행하여 활성층(23)에 다시 흡수되기도 하고 투명 전극(30)을 통하여 밖으로 빠져나오기도 한다.

한편, 이와 같이 완성된 발광 다이오드 칩을 패키징(Packaging) 및 몰딩(Molding) 공정을 통해 표면 실장형 소자(Surface Mount Devices, SMD), 램프(Lamp), 고출력 발광 다이오드 패키지 등의 형태로 만들어지게 된다.

그러나, 이와 같은 수평형 전극 구조의 발광 다이오드 제조방법은 아래와 같은 몇 가지 문제점이 있다.

첫째로, 웨이퍼 상에 다량의 발광 다이오드를 제작시 전극이 같은 면상에 위치하는 구조 때문에 넓은 면적을 필요로 하고, 따라서, 웨이퍼당 생산할 수 있는 소자의 수가 적은 단점이 있다.

둘째로, 사파이어를 기판으로 사용하는 경우, 앞에서도 언급하였듯이 발광 다이오드의 구동시 활성층으로부터 생성된 광의 일부분은 활성층의 아래로 진행하게 되는데, 이 광의 일부가 사파이어 기판 밖으로 나와 제품 조립시 사용되는 솔더(Solder)에 흡수되어 광 추출 효율이 떨어진다.

셋째로, 웨이퍼 단위의 발광 다이오드 칩 제조 공정이 끝난 후, 단위 칩(Chip)으로 분리하기 위해 랩핑(Lapping), 연마(Polishing), 스크라이빙(Scribing), 브레이킹(Breaking) 공정 시 사파이어 기판의 단단함과, 사파이어와 질화갈륨(GaN)층과의 계면의 불일치로 인하여 생산수율이 좋지 않다.

이하, 상기와 같은 문제점을 보완한 종래의 수직형 발광 다이오드 제조방법을 개략적으로 설명한다.

도 2a 내지 도 2e는 일반적인 수직형 발광 다이오드 제조방법을 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다.

도 2a는 기판(10) 상부에 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 방법을 통해 도핑되지 않은(Un-Dopped) GaN층(21), n-GaN층(22), 활성층(23), p-GaN층(24)을 순차적으로 형성한 단계를 나타낸다.

도면에 도시된 바와 같이 수직형 발광 다이오드를 제조하는 첫 번째 단계는, 앞에서 언급한 수평형 발광 다이오드를 제조하는 첫 번째 단계와 동일하다.

다만, 상기 n-GaN층(22)은 앞의 수평형 발광 다이오드의 경우보다 조금 두껍게 1~30㎛로 형성한다.

도 2b는 p-GaN층(24) 상부에 반사막(30)을 형성한 단계를 나타낸다.

상기 반사막(30)은 Ag, Al, Pt, Au, Ni, Tu, ITO 또는 이들로 조합된 물질로 이루어지며, 0.01㎛ 이상의 두께로 형성시킨다.

도면에는 도시하지 않았으나, 여기서, 상기 반사막(30)을 형성하기 전에 상기 p-GaN층(24) 상부에 반도체와 금속간의 접촉저항을 줄이기 위해서, 오믹 접촉(Ohmic Contact)용 물질을 형성한다.

도 2c는 반사막(30) 상부에 제 1 전극(40a)을 형성한 단계를 나타낸다.

이때, 상기 제 1 전극(40a)은 오믹 접촉(Ohmic Contact)용 메탈로 형성한다.

도 2d는 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off, LLO) 공정을 통해서 기판(10)과 도핑되지 않은(Un-Dopped) GaN층(21)을 제거하여, n-GaN층(22)의 하부를 노출시킨 단계를 나타낸다.

이와 같이, 상기 n-GaN층(22)의 하부를 노출시키고 n-GaN층(22)에 발생할 수 있는 결정 결함을 회복시키기 위해 열처리(Annealing)한다.

도 2e는 노출된 n-GaN층(22) 하부에 제 2 전극(40b)를 형성하여 수직형 발광 다이오드를 최종적으로 완성한 단계를 나타낸다.

도면에 도시하지는 않았지만, 상기 노출된 n-GaN층(22) 하부에 상기 제 2 전극(40b)를 형성하기 전에, 앞에서와 마찬가지로 반도체와 금속간의 접촉저항을 줄 이기 위해서, 상기 n-GaN층(22) 상부의 전면에 오믹 접촉(Ohmic Contact)용 물질을 형성한다.

그러나, 이와 같은 종래의 수직형 발광 다이오드 제조방법에 따르면, 기판과 질화갈륨(GaN) 물질과의 격자 부정합이나 레이저를 이용한 종래의 기판 제거 공정으로 인해 질화갈륨 에피층에 결정 결함(Crystal Damage)이 발생하여, 발광 다이오드의 광 추출 및 광 출력 효율이 떨어지고, 신뢰성이 좋지 않다는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은, 기판 상부에 금속으로 이루어진 메탈층을 형성하고, 그 메탈층 상부에 발광 다이오드 에피(Epi)층을 성장시킴으로써, 에피층의 품질을 개선시키고, 발광 소자의 신뢰성과 광 추출 및 광 출력 효율을 향상시킬 수 있으며, 에피층 하부에 전극을 형성하기 위해 기계적인 공정 또는 메탈층의 화학적인 제거 공정을 통해 기판을 제거함으로써, 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off, LLO)를 통한 기존의 기판 제거 공정에 비해서 에피층 결정 결함을 최소화시킬 수 있고, 공정이 용이한 수직형 발광소자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 메탈층 상부에 에피층을 성장시킴으로써, 기판 재질에 제약이 없고, 기판 제거 공정 이후 요철이 형성된 메탈층 또는 에피층을 소자 내부에 남겨두어, 내부 광의 전반사 각도를 다양화하거나 난반사를 유도함으 로써, 광 추출 및 광 출력 효율을 향상시킬 수 있는 수직형 발광소자의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 수직형 발광소자 제조방법에 따른 바람직한 일 실시 예에 따르면, 기판 상부에 메탈층, 발광 다이오드 에피(Epi)층, 반사막, 에피층의 지지와 전극 형성이 잘 되도록 하기 위한 전도성 홀더를 순차적으로 형성하는 단계; 기판과 메탈층을 에피층 하부로부터 제거하여 에피층 하부를 노출시키는 단계 및; 전도성 홀더 상부 전면에 제 1 전극을 형성하고, 노출된 에피층 하부에 제 2 전극을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 수직형 발광소자 제조방법에 따른 바람직한 다른 실시 예에 따르면, 기판 상부에 메탈층, 발광 다이오드 에피층을 순차적으로 형성하고, 에피층 상부에 보조기판을 부착하는 단계; 기판과 메탈층을 에피층 하부로부터 제거하여 에피층 하부를 노출시키고, 노출된 에피층 하부에 반사막, 에피층의 지지와 전극 형성이 잘 되도록 하기 위한 전도성 홀더를 순차적으로 형성하는 단계; 보조기판을 에피층 상부로부터 제거하여 에피층 상부를 노출시키는 단계 및; 노출된 에피층 상부에 투명전극, 제 1 전극을 순차적으로 형성하고, 전도성 홀더 하부 전면에 제 2 전극을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 수직형 발광소자 제조방법에 대해 상세히 설명한다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 수직형 발광소자 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 3a는 기판(100) 상부에 메탈층(110)과 n-반도체층(122), 활성층(123), p-반도체층(124)으로 이루어지는 발광 다이오드 에피층(120), 반사막(140), 전도성 홀더(160)를 순차적으로 형성한 단계를 나타낸다.

이때, 상기 기판(100)은 모든 종류의 기판을 사용할 수 있고, 사파이어나 기타 기판에 질화갈륨(GaN) 템플레이트(Template)를 성장한 기판을 사용할 수도 있으며, 그 두께는 0.001㎛ ~ 100㎛인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 기판(100)에 금속으로 이루어진 메탈층(110)을 형성한 후, N₂를 포함한 적절한 가스(Gas) 속에서 열처리(Annealing)하여, 질소화 메탈층을 형성하는 것이 바람직하다.

구체적으로, 상기 메탈층(110)은 Ti, W 등의 금속을 사용하고, 상기 가스(Gas)는 N₂, H₂, Ar 등의 가스와의 혼합 가스이며, 110℃ ~ 800℃ 온도로, 1분 ~ 3시간 정도 열처리한다.

이어서, 열처리된 상기 메탈층(110) 상부에 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition), MBE(Molecular Beam Epitaxy), HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)방법 등을 이용하여 발광 다이오드 에피층(n-반도체층, 활성층, p-반도체 층)(120)을 순차적으로 성장시킨 후, 상기 반사막(140)과 상기 전도성 홀더(160)를 형성한다.

여기서, 상기 반도체층(122, 124)은 질화갈륨(GaN)계 물질로 이루어지고, 상기 활성층(123)은 In_xGa₁ _- _xN(0≤x≤1) 물질로 이루어지며, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 n-반도체층 하부에 도핑되지 않은(Un-Dopped) GaN층(121)을 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

이와 같이, 상기 메탈층(110) 상부에 도핑되지 않은(Un-Dopped) GaN층(121)을 먼저 성장시키는 이유는, 후속 성장시키는 에피층들(122, 123, 124)의 결정 결함을 줄이기 위해서이다.

그리고, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 p-반도체층(124) 상부에 상기 반사막(140)을 형성하기 전에, TCO와 같은 오믹 접촉(Ohmic Contact) 물질(130)을 먼저 형성시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 반사막(140)의 상부에는 전도성 홀더(160)를 더 형성하는 것이 바람직한데, 후속 공정에서 기판과 메탈층의 제거 후 발광 다이오드 에피층을 지지하며, 제 1 전극 또는 제 2 전극을 잘 형성하기 위해서 형성하는 것이다.

이러한 상기 전도성 홀더(160)는 상기 반사막(140) 상부에 솔더(Solder)와 같은 접착제(150)를 먼저 형성한 다음, 도금(Plating)을 통해 형성하거나, 양면에 메탈이 형성된 실리콘(Si), 실리콘 카바이드(SiC) 기판을 부착하여 형성할 수 있다.

도 3b는 기판(100)과 메탈층(110)을 n-반도체층(122) 하부로부터 제거하여 n-반도체층(122) 하부를 노출시킨 단계를 나타낸다.

이와 같은 상기 기판(100) 제거 공정은 수직 구조의 발광 다이오드에 있어서 하부 전극을 형성하기 위해서 반드시 필요하다.

구체적으로, 이와 같은 기판 분리 공정은 진공 척(Vacuum Chuck) 등을 이용하여 서로 반대 방향인 상기 메탈층(110)은 아래로 상기 에피층(120)은 위로 잡아당겨 상기 계면을 박리시키는 기계적인 공정을 통해 수행하거나, 습식 식각(Wet Etching)등을 통해 상기 메탈층(110)을 제거하는 화학적인 분리 공정을 통해 수행하는 것이 바람직하다.

이때, 도면과 같이 상기 메탈층(110)과 도핑되지 않은 GaN층(121) 사이의 계면에서 분리하여 메탈층과 기판을 모두 제거하거나, 도시하지는 않았으나, 상기 기판(100)과 상기 메탈층(110) 사이의 계면에서 분리하여, 소자 구조물에 상기 메탈층(110)을 남겨둘 수도 있다.

이와 같이 기판을 제거시킨 후, 소자 구조물에 남겨진 상기 메탈층(110) 또는 상기 도핑되지 않은(Un-Dopped) GaN층(121)의 하부 면은 요철 형태와 같이 균일하지 않게 형성되는데, 이러한 소자 구조물 하부의 표면을 RIE(Reactive Ion Etching) 및 습식 식각(Wet Etching)을 통해 표면 처리하는 것이 바람직하다.

참고로, 소자 구조물 하부 요철 표면을 상기와 같이 표면 처리하지 하지 않고 그대로 남겨둔 상태로 발광 다이오드를 제작하게 되면 발광 다이오드의 구동시 활성층에서 방출되는 광의 전반사 각도를 다양화할 수 있고, 난반사를 유도하기 때문에, 소자 외부로의 광 추출 및 광 출력 효율을 보다 향상시키는 부수적인 효과를 얻을 수 있다.

도 3c는 전도성 홀더(160) 상부 전면에 제 1 전극(170a)을 형성하고, 노출된 n-반도체층(122) 하부에 제 2 전극(170b)을 형성하여, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 수직형 발광소자를 완성시킨 단계를 나타낸다.

상기 제 1 및 제 2 전극(170a, 170b)은 오믹 접촉(Ohmic Contact)용 메탈로 이루어지는 것이 바람직하다.

도면상에는 상기 제 2 전극(170b)을 상기 도핑되지 않은(Un-Dopped) GaN층(121) 하부에 형성시켰지만, 메탈층이나 n-반도체층을 하부에 형성하여 앞에서 설명한 바와 같이 발광 다이오드의 광 추출 및 광 출력 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 수직형 발광소자 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 4a는 기판(200) 상부에 메탈층(210)과 도핑되지 않은(Un-Dopped) GaN층(221), n-GaN층(222), 활성층(223), p-GaN층(224)으로 이루어진 발광 다이오드 에피층(220), 접착제(231), 보조기판(240)을 순차적으로 형성한 단계를 나타낸다.

참고로, 앞서 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 설명한 수직형 발광소 자 제조방법의 내용과 일치하는 내용은 생략한다.

본 실시 예에서는, 상기와 같이 상기 기판 반대편에 상기 보조기판(240)을 형성시키는 공정을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 상기 보조기판(240)을 형성하는 이유는, 기판을 제거하는 후속 공정 이후, 제 2 전극 형성시, 제 1 전극, 반사막 및 접착제가 변질될 우려가 있기 때문에, 이를 방지하여 발광 다이오드의 광, 전 특성 및 소자의 신뢰성을 보다 향상시키기 위해서이다.

이와 같은 상기 보조기판(240)으로는 유리, 사파이어, 실리콘 기판 등을 사용할 수 있다.

도 4b는 기판(200)과 메탈층(210)을 n-반도체층(222) 하부로부터 제거하여 발광 다이오드 에피층(220) 하부를 노출시킨 단계를 나타낸다.

이와 같은 기판 분리 공정은 앞에서 설명한 바와 마찬가지로 진공 척(Vacuum Chuck) 등을 이용하여 서로 반대 방향인 상기 메탈층(210)은 아래로 상기 에피층(220)은 위로 잡아당겨 상기 계면을 박리시키는 기계적인 공정을 통해 수행하거나, 습식 식각(Wet Etching)등을 통해 상기 메탈층(210)을 제거하는 화학적인 분리 공정을 통해 수행하는 것이 바람직하다.

이때, 도면에 도시된 바와 같이 도핑되지 않은(Un-Dopped) GaN층(221) 하부를 제거하여 기판과 분리시키는 것이 바람직하다.

도 4c는 노출된 에피층(220) 하부에 반사막(260), 전도성 홀더(270)를 순차적으로 형성한 단계를 나타낸다.

구체적으로, 도핑되지 않은 GaN층(221) 하부에 오믹 접촉(Ohmic Contact) 물질(250)을 이용해 상기 반사막(260)을 형성하고, 이어서, 상기 반사막(260) 하부에 접착제(232)를 이용해 상기 전도성 홀더(270)을 형성하는 것이 바람직하다.

도 4d는 보조기판(240)을 에피층(220) 상부로부터 제거하여 에피층(220) 상부를 노출시킨 단계를 나타낸다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 에피층(220) 상부는 p-반도체층(224) 상부를 말하며, 상기 보조기판(240)은 접착제(231)의 습식 식각(Wet Etching)을 통해 제거하는 것이 바람직하다.

도 4e는 노출된 에피층(220) 상부에 투명전극(280), 제 1 전극(290a)을 순차적으로 형성하고, 전도성 홀더(270) 하부 전면에 제 2 전극(290b)을 형성하여, 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 수직형 발광소자를 완성시킨 단계를 나타낸다.

참고로, 상기한 구조와 반대로 에피층 반대편에 반사막과 전도성 홀더를 형성시킴으로써, 상기한 공정을 통해 만들어진 발광소자와 광 방출 방향이 반대가 되도록 변형 실시할 수도 있다.

이상, 본 발명의 실시 예에 따른 발명의 구성을 상세히 설명하였지만, 본 발명은 반드시 이러한 실시 예로 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 수직형 발광소자 제조방법에 따르면, 발광 다이오드 에피층을 기판 상부에 형성한 메탈층 상부에 성장시킴으로써, 발광다이오드 에피층의 특성을 개선시키고, 소자의 특성 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 수직형 발광소자 제조방법에 따르면, 기계적인 공정이나 메탈층의 화학적인 제거 공정을 통해 기판을 분리함으로써, 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off, LLO)를 이용한 기존의 기판 분리 공정시에 비해서 에피층의 결정 결함(Crystal Damage)를 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 수직형 발광소자 제조방법에 따르면, 발광소자의 상부 또는 하부의 일 편에 반사막을 형성하여, 방출시키고자 하는 방향으로 광을 최대한 반사시킴으로써, 외부 광 추출 및 광 출력 효율을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 수직형 발광소자 제조방법에 따르면, 메탈층, 도핑되지 않은(Un-Dopped) GaN층을 제거시키지 않고 요철 형태로 소자 내부에 남겨두어, 내부 광의 전반사 각도를 다양화시키거나 난반사를 유도함으로써, 외부 광 추출 및 광 출력 효율을 보다 극대화시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 수직형 발광소자 제조방법에 따르면, 보조기판을 이용하여 수직형 발광소자를 제조하여, 전극, 반사막, 접착제 등의 변질을 방지함으로써, 광 추출 효율 및 신뢰성을 보다 향상시키는 효과가 있다.

Claims

기판 상부에 메탈층, 발광 다이오드 에피(Epi)층, 반사막, 에피층의 지지와 전극 형성이 잘 되도록 하기 위한 전도성 홀더를 순차적으로 형성하는 단계;

상기 기판과 메탈층을 상기 에피층 하부로부터 제거하여 상기 에피층 하부를 노출시키는 단계 및;

상기 전도성 홀더 상부 전면에 제 1 전극을 형성하고, 노출된 상기 에피층 하부에 제 2 전극을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지며,

상기 메탈층은,

Ti 또는 W 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자 제조방법.
기판 상부에 메탈층, 발광 다이오드 에피층을 순차적으로 형성하고, 에피층 상부에 보조기판을 부착하는 단계;

상기 기판과 메탈층을 상기 에피층 하부로부터 제거하여 상기 에피층 하부를 노출시키고, 노출된 상기 에피층 하부에 반사막, 에피층의 지지와 전극 형성이 잘 되도록 하기 위한 전도성 홀더를 순차적으로 형성하는 단계;

상기 보조기판을 상기 에피층 상부로부터 제거하여 상기 에피층 상부를 노출시키는 단계 및;

노출된 상기 에피층 상부에 투명전극, 제 1 전극을 순차적으로 형성하고, 상기 전도성 홀더 하부 전면에 제 2 전극을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 수직형 발광소자 제조방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 전도성 홀더는,

도금(Plating)을 통해 형성하거나, 양면에 메탈이 형성된 Si, SiC 기판을 부착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자 제조방법.
제 2항에 있어서,

상기 메탈층은,

Ti 또는 W 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자 제조방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 기판과 메탈층을 상기 에피층 하부로부터 제거할 때,

진공 척(Vaccum Chuck)을 이용하여, 상기 메탈층과 상기 에피층의 계면을 중심으로 상호 반대 방향인 상기 메탈층은 아래로, 상기 에피층은 위로 잡아당겨 상기 계면을 박리시키는 기계적인 공정을 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자 제조방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 기판과 메탈층을 상기 에피층 하부로부터 제거할 때,

상기 메탈층의 화학적인 처리 공정을 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자 제조방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 발광 다이오드 에피층은,

n-반도체층, 활성층, p-반도체층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자 제조방법.
제 7항에 있어서,

상기 반도체층은 질화갈륨(GaN)계 물질로 이루어지고,

상기 활성층은 In_xGa₁ _- _xN(0≤x≤1) 물질로 이루어지며,

상기 n-반도체층 하부에 도핑되지 않은(Un-Dopped) GaN층을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자 제조방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 전극은,

오믹 접촉(Ohmic Contact)하는 메탈로 이루어진 것을 특징으로 하는 수직형 발광소자 제조방법.