KR101165784B1 - 에피 웨이퍼 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에피 웨이퍼 패키지에 관한 것으로, 수직형 LED 칩을 성형하기 위하여 제조되는 에피 웨이퍼 패키지에 있어서, 기판; 상기 기판에 증착되는 것으로, n-형 질화물 반도체, 활성층, p-형 질화물 반도체, p-형 질화물 반도체 전극, 및 점착층을 포함하는 에피 웨이퍼; 및 상기 에피 웨이퍼에 결합되는 지지층; 을 포함하되, 상기 에피 웨이퍼와 상기 지지층은, 상기 에피 웨이퍼의 상부면과 상기 지지층의 하부면에 각각 형성된 본딩용 금속판에 무선 주파수를 공급함으로써, 상기 본딩용 금속판이 공융하여 결합되는 것을 특징으로 하며, 본 발명에 따른 에피 웨이퍼 패키지를 사용함으로써, 수직형 LED 칩의 정밀도가 향상될 뿐만 아니라, 제조 시간이 단축되어 수직형 LED 칩의 생산량이 증가한다.
Description
본 발명은 에피 웨이퍼 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수직형 LED 칩에 사용되는 것으로, 지지층 및 에피 웨이퍼를 균일하게 결합시킴으로써 편평도를 높인 에피 웨이퍼 패키지에 관한 것이다.
기존의 수평형 LED 칩은 부도체인 사파이어 기판에 n-형 반도체와 p-형 반도체를 거의 수평으로 배치한 뒤 사파이어 기판을 그대로 사용하였다. 그러나 이러한 사파이어 기판은 열 방출이 원활한 재료가 아니기 때문에 LED가 구동될 때, 발생하는 열이 상기 사파이어 기판에 의해 원활하게 방출되지 않아서 수평형 LED 칩의 내구성이 저하되는 문제가 발생하게 된다. 또한, 사파이어 기판은 부도체이므로 소자 구동을 위한 전극을 형성하기 위하여 소자의 일정 부분을 제거하여 전극을 형성하게 되므로 제거된 부분만큼 빛의 방출 측면에서 손실이 발생하는 문제점이 있었다.
종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 사파이어 기판에 n-형 반도체와 p-형 반도체를 수직으로 배열하도록 증착된 에피 웨이퍼와, 전기전도도 및 열전도율이 높은 지지층을 결합시켜 에피 웨이퍼 패키지를 제조한 뒤, 사파이어 기판을 분리함으로써, 수직형 LED 칩을 제조하였다. 즉, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 에피 웨이퍼(20)에 지지층(40)을 결합하기 위하여, 상기 에피 웨이퍼(20)와 지지층(40)에 본딩용 금속판(32, 34)을 형성시키고 저항 가열을 수행함으로써, 상기 본딩용 금속판(32, 34)이 공융점에 도달할 때까지 가열한 뒤, 공융점에 도달하면, 도 1에 도시된 화살표 방향으로 압력을 가하여 상기 본딩용 금속판(32, 34)을 서로 결합시켰다.
그러나 상기 수직형 LED 칩은 본딩용 금속판을 결합시키기 위하여 공융점까지 가열해야 하는데, 사파이어 기판의 열전도도가 좋지 않아 목적하는 온도까지 가열하려면 공정시간이 매우 길어지게 되고, 이러한 공정시간의 증가로 인하여 생산성이 떨어진다는 문제점이 있었다. 게다가 상기와 같이 에피 웨이퍼 패키지를 제조할 경우, 상기 본딩용 금속판(32, 34)뿐만 아니라, 기판(10), 에피 웨이퍼(20), 및 지지층(40)이 동일하게 가열되기 때문에, 기판(10), 에피 웨이퍼(20), 및 지지층(40)에 열 변형이 발생할 뿐만 아니라, 각각의 열 변형의 정도가 상이하기 때문에 휨 변형이 발생하게 된다. 상기 사파이어 기판(10)과 상기 지지층(40)의 열 전도율이 다르기 때문에 상기 사파이어 기판측에 위치한 본딩용 금속판(32)과 상기 지지층(40) 측에 위치한 본딩용 금속판(34)의 열변형 정도가 다르다. 예를 들어, 상기 지지층(40)으로 실리콘을 사용할 경우, 실리콘의 열전도율은 114W/m?K 내지 125W/m?K로 비교적 높고, 사파이어의 열전도율은 32 W/m?K 내지 35 W/m?K 로 그 값이 아주 낮다. 따라서, 저항가열 방식으로 본딩용 금속판(32, 34)을 가열할 경우 열에 의해 팽창되는 정도의 차이가 커지게 되어 에피 웨이퍼 패키지를 제조할 때 휨 변형이 발생하는 것이다.
또한, 동일한 열이 가해지더라도 부도체인 사파이어 기판(10) 측에 위치한 본딩용 금속판(32)이 지지층(40) 측에 위치한 본딩용 금속판(34)에 비해 과열되기 때문에, 상기 본딩용 금속판(32, 34)이 녹는 정도가 상이하다는 문제점이 있었다. 또한, 상기 본딩용 금속판(32, 34)이 서로 공융 결합된 정도가 균일하지 않기 때문에, 상기 에피 웨이퍼 패키지를 이용하여 제조되는 수직형 LED 칩의 성능 또한 균일하지 않다는 문제점이 발생하였다. 따라서, 상기 에피 웨이퍼 패키지 하나당 균일한 성능으로 수직형 LED 칩을 제조할 수 있는 에피 웨이퍼 패키지의 면적이 감소하게 되어 수직형 LED 칩을 제조하는 공정시간이 증가할 뿐만 아니라, 에피 웨이퍼의 공정 단계가 증가하기 때문에 공정시간이 증가 한다는 문제점이 발생하였다.
본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는, 본딩용 금속판에 무선주파수를 공급함으로써, 지지층 및 에피 웨이퍼가 균일하게 접착될 수 있는 에피 웨이퍼 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는, 본딩용 금속판에 무선주파수를 공급함으로써, 지지층 및 에피 웨이퍼가 균일하게 접착될 수 있는 에피 웨이퍼 패키지의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 첫 번째 과제를 해결하기 위하여, 수직형 LED 칩을 성형하기 위하여 제조되는 에피 웨이퍼 패키지에 있어서,
기판;
상기 기판에 증착되는 것으로, n-형 질화물 반도체, 활성층, p-형 질화물 반도체, p-형 질화물 반도체 전극, 및 점착층을 포함하는 에피 웨이퍼; 및
상기 에피 웨이퍼에 결합되는 지지층; 을 포함하되,
상기 에피 웨이퍼와 상기 지지층은, 상기 에피 웨이퍼의 상부면과 상기 지지층의 하부면에 각각 형성된 본딩용 금속판에 무선 주파수를 공급함으로써, 상기 본딩용 금속판이 공융하여 결합되는 것을 특징으로 하는 에피 웨이퍼 패키지를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 본딩용 금속판에 인가되는 무선 주파수 영역은 상기 본딩용 금속판의 공진 주파수 영역인 것이 바람직하다.
이때, 상기 본딩용 금속판의 공진주파수는, 상기 에피 웨이퍼의 n-형 질화물 반도체, 활성층 및 p-형 질화물 반도체의 공진주파수와 상이한 것이 바람직하다.
또한, 상기 본딩용 금속판의 공융온도는 상기 에피 웨이퍼의 n-형 질화물 반도체, 활성층 및 p-형 질화물 반도체 각각의 용융 온도보다 낮은 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 두 번째 과제를 해결하기 위하여, 수직형 LED 칩을 성형하기 위하여 제조되는 에피 웨이퍼 패키지의 제조방법에 있어서,
기판 위에 n-형 질화물 반도체, 활성층, p-형 질화물 반도체, p-형 질화물 반도체 전극, 및 점착층을 포함하는 에피 웨이퍼를 증착하는 에피 웨이퍼 제조단계;
상기 에피 웨이퍼 제조단계를 거친 상기 에피 웨이퍼의 상부에 본딩용 금속판을 증착하는 제1본딩용 금속판 증착단계;
지지층의 하부에 본딩용 금속판을 증착하는 제2본딩용 금속판 증착단계;
상기 지지층과 상기 에피 웨이퍼에 증착된 본딩용 금속판이 서로 접하도록 배치한 뒤 압력을 가하는 가압접촉단계;
서로 접촉 상태인 상기 본딩용 금속판에 각각 무선주파수를 공급하여 상기 본딩용 금속판을 용융시키는 무선주파수 공급단계; 및
상기 무선주파수 공급단계를 거친 상기 에피 웨이퍼 및 지지층의 본딩용 금속판을 서로 결합시키는 공융결합단계;를 포함하는 에피 웨이퍼 패키지 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 에피 웨이퍼 패키지 제조방법은, 상기 본딩용 금속판의 강도 및 용융특성에 따라 상기 무선주파수가 공급되는 시간을 조절하는 무선주파수 공급 제어단계;를 더 포함하고,
상기 무선주파수 공급 제어단계에서 결정된 시간만큼, 상기 무선주파수 공급단계에서 무선주파수가 상기 본딩용 금속판에 공급되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 지지층 및 상기 에피 웨이퍼에 형성되어 있는 각각의 본딩용 금속판이 무선 주파수에 의해 공융점에 도달하기 때문에, 상기 본딩용 금속판만을 선별하여 가열할 수 있다. 이로 인하여 상기 지지층이나 에피 웨이퍼의 열변형을 최소화할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 본딩용 금속판이 균일하게 가열되기 때문에 상기 본딩용 금속판 간의 결합력이 균등하게 분포되어 휨변형을 최소화할 수 있어서 수직형 LED 칩의 정밀도가 향상된다. 또한, 상기 에피 웨이퍼 패키지 하나당 제조할 수 있는 수직형 LED 칩의 개수가 증가함과 동시에, 상기 본딩용 금속판이 가열되는 시간이 단축되기 때문에 단위 시간당 제조할 수 있는 수직형 LED 칩의 생산량이 증가한다.
도 1은 일반적인 수직형 LED 칩의 에피 웨이퍼 패키지의 본딩 방법을 나타내는 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에피 웨이퍼 패키지의 본딩 방법을 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에피 웨이퍼 패키지 제조방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에피 웨이퍼 패키지의 본딩 방법을 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에피 웨이퍼 패키지 제조방법의 순서도이다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
본 발명에 따른 에피 웨이퍼 패키지(100)는, 수직형 LED 칩을 성형하기 위하여 제조되는 에피 웨이퍼 패키지(100)에 있어서,
기판(110);
상기 기판(110)에 증착되는 것으로, n-형 질화물 반도체(122), 활성층(124), p-형 질화물 반도체(126), p-형 질화물 반도체 전극(128), 및 점착층(129)을 포함하는 에피 웨이퍼(120); 및
상기 에피 웨이퍼(120)에 결합되는 지지층(140); 을 포함하되,
상기 에피 웨이퍼(120)와 상기 지지층(140)은, 상기 에피 웨이퍼(120)의 상부면과 상기 지지층(140)의 하부면에 각각 형성된 본딩용 금속판(132, 134)에 무선주파수(RF)를 공급함으로써, 상기 본딩용 금속판(132, 134)이 공융하여 결합되는 것을 특징으로 한다.
일반적으로 기판(110)으로는 사파이어가 사용된다. 이때, 사파이어 기판(110)의 상부에는 화학 증착법에 의해 n-형 질화물 반도체(122), 활성층(124), p-형 질화물 반도체(126), p-형 질화물 반도체 전극(128), 및 점착층(129)이 순차적으로 증착되어 에피 웨이퍼(120)를 형성한다. 상기 사파이어 기판(110)은 열전도율이 낮은 부도체이기 때문에 에피 웨이퍼(120)를 형성한 뒤에는, 상기 에피 웨이퍼(120)로부터 분리하게 된다. 이때, 상기 에피 웨이퍼(120)에는 열전도율이 높은 기판인 지지층(140)을 별도로 결합하게 된다. 수직형 LED 칩은, 에피 웨이퍼 패키지(100)에서 사파이어 기판(110)을 제거한 후, 개별 칩으로 절단하여 제조된다. 이렇게 제조된 수직형 LED 칩은, 상기 지지층(140)에 의해 열 방출이 용이하고, 넓은 발광 면적에서 빛을 발생시킬 수 있기 때문에 발광 효율이 뛰어나다. 뿐만 아니라, 사파이어 기판(110)이 제거되고, 상기 사파이어 기판(110) 대신 상기 지지층(140)이 기판의 역할을 수행하게 된다. 따라서, 수평형 LED 칩에 비하여 수직형 LED 칩의 전기전도도가 향상된다. 또한 방열효과가 증가하기 때문에 수직형 LED 칩에 걸리는 열부하를 최소화하여 수직형 LED 칩이 수평형 LED 칩에 비해 내구성 또한 향상된다.
본 발명에 따른 에피 웨이퍼 패키지(100)는, 수평형 LED 칩 제조공정과 비교하여 상기 사파이어 기판(110)을 제거함으로써 증가되는 공정시간 및 비용을 최대한 절감하여 수직형 LED 칩을 생산할 수 있도록 제조된 것이다. 이를 위하여 본 발명에 따른 에피 웨이퍼 패키지(100)는, 에피 웨이퍼(120)의 상부면과 상기 지지층(140)의 하부면에 각각 형성된 본딩용 금속판(132, 134)의 결합력이 균일하도록, 상기 무선주파수(RF)를 이용하여 상기 본딩용 금속판(132, 134)이 각각 가열되도록 한 것이다. 따라서, 상기 에피 웨이퍼 패키지(100) 하나당 제조할 수 있는 수직형 LED 칩의 개수를 종래에 비해 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 에피 웨이퍼 패키지의 본딩 방법을 나타내는 정면도가 도시되어 있다.
상기 에피 웨이퍼(120)는, 기초 소재인 기판(110) 위에 유기 금속 화학 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) 장비를 이용하여 상기 n-형 질화물 반도체(122), 활성층(124), p-형 질화물 반도체(126), p-형 질화물 반도체 전극(128), 및 점착층(129)을 순차적으로 증착시켜 제조할 수 있다. 여기서 기판(110)으로는 사파이어를 사용할 수 있다. 이렇게 형성된 에피 웨이퍼(120)의 상부에는 지지층(140)을 형성함으로써, 본 발명에 따른 에피 웨이퍼 패키지(100)를 형성하게 된다. 상기 지지층(140)으로는 실리콘이나 금속과 같이 열전도율이 높은 물질이 사용되는 것이 바람직하다. 상기 에피 웨이퍼 패키지(100)에서 상기 사파이어 기판(110)을 제거함으로써, 상기 실리콘으로 형성된 지지층(140)이 기판의 역할을 하게 된다. 사파이어 기판(110)이 제거된 상기 에피 웨이퍼 패키지(100)에, 전극을 형성한 뒤 개별의 칩 사이즈로 절단함으로써, 수직형 LED 칩이 제조된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 에피 웨이퍼(120) 및 지지층(140)에 형성된 본딩용 금속판(132, 134)은 무선주파수(Radio Frequency, RF)에 의해 공융점까지 가열되기 때문에, 각 본딩용 금속판(132, 134)의 위치에 상관없이 열이 균일하게 발생하여, 상기 에피 웨이퍼(120)에 상기 지지층(140)이 균일한 힘으로 결합될 수 있도록 한다. 무선주파수(RF)를 이용하여, 상기 본딩용 금속판(132, 134)을 서로 접착시킬 때, 본 발명에 따른 무선주파수(RF)는 초고주파 또는 밀리미터파이거나, 2GHz 내지 5GHz의 마이크로웨이브 영역, 또는 30MHz 내지 60MHz의 주파수 대역일 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 에피 웨이퍼 패키지(100)는 상기 본딩용 금속판(132, 134) 각각의 공진 주파수로 상기 무선주파수(RF)를 설정함으로써, 각 본딩용 금속판(132, 134)이 개별적 특성에 따라 가열되도록 할 수 있다. 즉, 상기 무선주파수(RF)가 초고주파인 경우에는 이온공명현상을 이용하여 플라즈마를 발생시켜 각각의 상기 본딩용 금속판(132, 134)을 가열할 수도 있고, 상기 무선주파수(RF)가 30MHz 내지 60MHz의 주파수 대역인 경우에는 상기 본딩용 금속판(132, 134)을 전자공명현상을 이용하여 가열할 수도 있다.
이온공명현상을 이용하여 상기 본딩용 금속판(132, 134)이 가열되는 경우는, 다음과 같다. 자기장이 있는 플라즈마에서는 플라즈마 입자인 이온과 전자들이 자기장 주변에서 일정한 진동수로 회전한다. 진동수는 입자의 질량, 전하량, 그리고 자기장에 의해 결정되는데, 플라즈마의 밀도나 온도는 싸이클로트론(cyclotron frequency)에 어떠한 영향도 주지 않는다. 이를 이용하여 싸이클로트론 주파수를 가진 무선주파수(RF)가 플라즈마에 입사할 경우, 플라즈마 입자와 무선주파수(RF)가 공명하여 플라즈마 입자가 가열되는 것이다.
전자공명현상을 이용한 본딩용 금속판(132, 134)의 가열 방법은 이온공명현상을 이용할 때와 그 원리가 유사하다. 다만, 플라즈마 이온 대신 전자와 공명을 일으키는 무선주파수(RF)를 사용한다. 전자는 이온보다 약 2000배 정도 가볍기 때문에, 여기에서 사용되는 무선주파수(RF)는 수백 GHz 정도를 말한다. 따라서, 이를 초고주파 또는 밀리미터파라고 한다.
또한, 마이크로 웨이브를 이용한 경우는 공명 주파수 중에서 이온 공명 주파수와 전자 공명 주파수가 혼합된 혼합 주파수 영역의 무선주파수(RF)를 이용하여 본딩용 금속판(132, 134)을 가열하는 것이다.
이때, 상기 본딩용 금속판(132, 134)의 공진주파수는, 상기 에피 웨이퍼(120)의 n-형 질화물 반도체(122), 활성층(124) 및 p-형 질화물 반도체(126), p-형 질화물 반도체 전극(128), 및 점착층(129) 각각의 공진주파수와 서로 상이한 것이 바람직하다. 즉, 에피 웨이퍼(120) 및 지지층(140)의 공진주파수와 상이한 영역의 무선주파수(RF)를 상기 본딩용 금속판(132, 134)에 인가하게 되면, 상기 본딩용 금속판(132, 134)에서만 공명현상이 발생함으로써, 상기 본딩용 금속판(132, 134)만을 직접 가열할 수 있다. 따라서, 상기 본딩용 금속판(132, 134)의 가열이 진행될 때, 기판(110), 에피 웨이퍼(120) 및 지지층(140)은 직접적으로 가열되지 않기 때문에, 기판(110), 에피 웨이퍼(120) 및 지지층(140)에 열부하가 걸리는 것을 최소화할 수 있다. 또한 기판(110)에 의해 열이 저장되는 것을 방지하기 때문에, 에피 웨이퍼(120)에 결합된 본딩용 금속판(132)이 지지층(140)에 결합된 본딩용 금속판(134)에 비해 과열되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 각 본딩용 금속판(132, 134)의 용융정도를 균일하게 조절할 수 있다.
상기 본딩용 금속판(132, 134)은 상기 에피 웨이퍼(120)와 지지층(140)을 원활하게 결합할 수 있는 것을 택하여 각각의 위치에 구비하되, 상기 본딩용 금속판(132, 134)의 공융온도가 상기 에피 웨이퍼(120)나 상기 지지층(140)의 열변형 온도보다 낮은 것이 바람직하다. 즉, 본 발명에 따른 에피 웨이퍼 패키지(100)는 그 제조 과정에서 상기 에피 웨이퍼(120)나 상기 지지층(140)에 직접 열이 가해지지는 않지만, 각각에 결합된 본딩용 금속판(132, 134)에 의해 간접적으로 열이 전달될 수 있다. 이때, 상기 에피 웨이퍼(120)를 구성하는 n-형 질화물 반도체(122), 활성층(124),p-형 질화물 반도체(126), p-형 질화물 반도체 전극(128), 및 점착층(129)과, 지지층(140)이 각각 열변형되는 온도보다 공융점 온도가 낮은 본딩용 금속판(132, 134)을 채택함으로써, 간접적인 열 전달에 의해서도 상기 에피 웨이퍼(120) 및 지지층(140)에 열변형이 생기는 것을 방지할 수 있다.
도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 에피 웨이퍼 패키지(100) 제조방법의 순서도가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 에피 웨이퍼 패키지 제조방법은, 수직형 LED 칩을 성형하기 위하여 제조되는 에피 웨이퍼 패키지의 제조방법에 있어서,
기판(110) 위에 n-형 질화물 반도체(122), 활성층(124) 및 p-형 질화물 반도체(126)를 포함하는 에피 웨이퍼(120)를 증착하는 에피 웨이퍼 제조단계(S10);
상기 에피 웨이퍼(120)의 상부에 본딩용 금속판(132)을 증착하는 제1본딩용 금속판 증착단계(S22);
지지층(140)의 하부에 본딩용 금속판(134)을 증착하는 제2본딩용 금속판 증착단계(S24);
상기 지지층(140)과 상기 에피 웨이퍼(120)에 증착된 본딩용 금속판(132, 134)이 서로 접하도록 배치한 뒤 압력을 가하는 가압접촉단계(S30);
서로 접촉 상태인 상기 본딩용 금속판(132, 134)에 각각 무선주파수(RF)를 공급하여 상기 본딩용 금속판(132, 134)을 용융시키는 무선주파수 공급단계(S40); 및
상기 에피 웨이퍼(120) 및 상기 지지층(140)의 본딩용 금속판(132, 134)을 서로 결합시키는 공융결합단계(S50);를 포함한다.
여기서 상기 제1본딩용 금속판 증착단계(S22) 및 제2본딩용 금속판 증착단계(S24)는 별도로 진행될 수 있다. 상기 가압접촉단계(S30)에서는 상기 제1본딩용 금속판 증착단계(S22) 및 제2본딩용 금속판 증착단계(S24)를 거친 각각의 에피 웨이퍼(120)와 지지층(140)의 본딩용 금속판(132, 134)이 서로 마주보도록 배치한 뒤, 본딩용 금속판(132, 134)이 서로 접하도록 한다.
서로 접촉 상태를 유지하던 본딩용 금속판(132, 134)은 무선주파수 공급단계(S40)를 거치면서 공융점에 도달하면 서로 용융되면서 결합하게 된다. 이때, 공융결합단계(S50)에서는 상기 에피 웨이퍼(120) 및 지지층(140)이 더욱 안정적으로 결합하도록 가압함으로써, 공융점에 도달한 상기 본딩용 금속판(132, 134)이 서로 결합하게 되는 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 에피 웨이퍼 패키지(100) 제조방법에서 사용되는 기판(110) 및 지지층(140)은, 상기 에피 웨이퍼 패키지(100)의 일실시예와 동일하게 기판(110)으로 사파이어를 사용할 수 있고, 지지층(140)으로는 실리콘을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 에피 웨이퍼 패키지(100) 제조방법은, 상기 본딩용 금속판(132, 134)의 강도 및 용융특성에 따라 상기 무선주파수(RF)가 공급되는 시간을 조절하는 무선주파수 공급 제어단계(S60);를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 에피 웨이퍼(120) 및 지지층(140)에 결합되는 본딩용 금속판(132, 134)은 서로 상이한 재질일 수 있고, 이로 인하여 상기 본딩용 금속판(132, 134)의 물리적인 값이 서로 상이할 수 있다. 따라서, 상기 본딩용 금속판(132, 134)이 용융되는 양을 각각 적절히 조절함으로써, 각 본딩용 금속판(132, 134)이 서로에 미치는 영향을 균일하게 유지할 수 있는 것이다. 즉, 열팽창계수나 강성 등과 같이 상기 본딩용 금속판(132, 134) 각각의 물리량이 다른 경우, 대향하는 위치에 구비된 본딩용 금속판(132, 134)의 물리적 변화에 의해 휨 변형이 발생하지 않도록 본딩용 금속판(132, 134)이 용융되는 양을 조절할 수 있는 것이다. 또한, 본딩용 금속판(132, 134)이 동일한 재질이더라도 용융되는 정도가 상이한지를 측정하여 각 본딩용 금속판(132, 134)의 용융 정도가 균일하도록 조절할 수도 있다.
실시예
에피
웨이퍼의 제조
본 발명의 일 실시예에 에피 웨이퍼 패키지(100)는, 사파이어 기판(110) 위에 에피 웨이퍼(120)를 성장시킨다. 상기 에피 웨이퍼(120)는, 상기 사파이어 기판(110) 위에 5㎛ 두께의 n-형 질화갈륨 반도체(122)를 성장시킨다. 그 후에 질화 인듐갈륨/질화갈륨(InGaN/GaN) 다중 양자우물구조의 활성층(124)을 상기 n-형 질화갈륨 반도체(122) 위에 형성한다. 상기 활성층(124) 위에 0.1㎛의 p-형 질화갈륨 반도체(126)를 성장시킨다. 이후에 p-형 질화갈륨 반도체 전극(128)으로 Ag금속을 500nm을 증착하고 600℃에서 1분간 열처리하여 오믹접촉 저항을 형성시킨다. p-형 질화갈륨 반도체 전극(128)의 상부에 점착층(129)으로 Ti금속을 400nm성장시켜 이후에 증착된 본딩용 금속판(132)과의 결합력을 향상시킨다. 점착층(129)인 Ti금속 위에 본딩용 금속판(132)으로 Au/Sn박막을 연속하여 400nm/100nm두께로 2층 이상을 증착하고 맨 위층에 Au박막을 30nm증착시킨다. 지지층(140)으로는 실리콘이 사용되고, 상기 지지층(140)의 하부면에는 본딩용 금속판(134)으로 Au/Sn박막을 400nm/100nm 두께로 증착시키고 Au박막을 30nm증착시킨다.
무선주파수를 이용한
에피
웨이퍼 패키지 제조
상기 본딩용 금속판(132, 134)에 5.6 GHz 및 7.0 GHz의 무선주파수(RF)를 이용하여 5분 이내로 320℃까지 가열한 뒤, 200kg/cm2의 압력으로 상기 지지층(140)과 사파이어 기판(110)을 가압한다.
본 발명의 실시예에 따른 에피 웨이퍼 패키징(100)가 있는 사파이어 기판과 본딩용 금속판 (132, 134)에 5.6 GHz 및 7.0 GHz의 무선주파수(RF)를 공급하여 온도를 320℃까지 도달한 후, 가열하는 시간은 30분이며 200kg/cm2의 압력이 동일하게 지속된 후에 냉각이 이루어진다. 또한, 제조 완료된 에피 웨이퍼 패키징(100)의 곡률반경은 200㎛이다.
비교예
에피
웨이퍼의 제조
비교예에서 사용되는 에피 웨이퍼는 실시예의 에피 웨이퍼와 동일한 방법으로 제조된다.
저항가열방식을
이용한
에피
웨이퍼 패키지 제조
저항가열 방식과 같은 외부 발열체의 열원 공급에 의한 방법으로 상기 본딩용 금속판(132, 134)과 사파이어 기판을 320℃까지 가열하여 결합한 뒤 200kg/cm2의 압력으로 상기 지지층(140)과 사파이어 기판(110)을 가압한다.
상기 본딩용 금속판(132, 134)과 사파이어기판을 320℃까지 가열하는데 걸리는 시간은 30분이고, 가열한 후에 열전도에 의한 확산을 이루기 위해 2시간 이상 가열시간을 지속시킨다. 또한, 제조 완료된 에피 웨이퍼 패키징(100)의 곡률반경은 100㎛이다.
앞서, 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 에피 웨이퍼 패키지 제조방법은, 비교예에 비하여 상기 본딩용 금속판(132, 134)을 가열하는 시간이 현저하게 감소할 뿐만 아니라, 곡률반경이 증가하여 에피 웨이퍼 패키징(100)의 편평도가 향상되는 것을 알 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
100: 에피 웨이퍼 패키지 110: 기판
120: 에피 웨이퍼 122: n-형 질화물 반도체
124: 활성층 126: p-형 질화물 반도체
128: p-형 질화물 반도체 전극 129: 점착층
132, 134: 본딩용 금속판 140: 지지층
120: 에피 웨이퍼 122: n-형 질화물 반도체
124: 활성층 126: p-형 질화물 반도체
128: p-형 질화물 반도체 전극 129: 점착층
132, 134: 본딩용 금속판 140: 지지층
Claims (6)
- 수직형 LED 칩을 성형하기 위하여 제조되는 에피 웨이퍼 패키지에 있어서,
기판;
상기 기판에 증착되는 것으로, n-형 질화물 반도체, 활성층, p-형 질화물 반도체, p-형 질화물 반도체 전극, 및 점착층을 포함하는 에피 웨이퍼; 및
상기 에피 웨이퍼에 결합되는 지지층; 을 포함하되,
상기 에피 웨이퍼와 상기 지지층은, 상기 에피 웨이퍼의 상부면과 상기 지지층의 하부면에 각각 형성된 본딩용 금속판에 상기 본딩용 금속판의 공진 주파수 영역인 무선 주파수를 공급함으로써, 상기 본딩용 금속판이 공융하여 결합되고,
상기 본딩용 금속판의 공융온도는 상기 에피 웨이퍼의 n-형 질화물 반도체, 활성층 및 p-형 질화물 반도체, p-형 질화물 반도체 전극, 및 점착층 각각의 용융 온도보다 낮은 것을 특징으로 하는 에피 웨이퍼 패키지. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 본딩용 금속판의 공진주파수는, 상기 에피 웨이퍼에피 웨이퍼의 n-형 질화물 반도체, 활성층 및 p-형 질화물 반도체, p-형 질화물 반도체 전극, 및 점착층 각각의 공진주파수와 상이한 것을 특징으로 하는 에피 웨이퍼 패키지. - 삭제
- 수직형 LED 칩을 성형하기 위하여 제조되는 에피 웨이퍼 패키지의 제조방법에 있어서,
기판 위에 n-형 질화물 반도체, 활성층, p-형 질화물 반도체, p-형 질화물 반도체 전극, 및 점착층을 포함하는 에피 웨이퍼를 증착하는 에피 웨이퍼 제조단계;
상기 에피 웨이퍼 제조단계를 거친 상기 에피 웨이퍼의 상부에 본딩용 금속판을 증착하는 제1본딩용 금속판 증착단계;
지지층의 하부에 본딩용 금속판을 증착하는 제2본딩용 금속판 증착단계;
상기 지지층과 상기 에피 웨이퍼에 증착된 본딩용 금속판이 서로 접하도록 배치한 뒤 압력을 가하는 가압접촉단계;
서로 접촉 상태인 상기 본딩용 금속판에 각각 무선주파수를 공급하여 상기 본딩용 금속판을 용융시키는 무선주파수 공급단계; 및
상기 에피 웨이퍼 및 상기 지지층의 본딩용 금속판을 서로 결합시키는 공융결합단계;를 포함하고,
상기 무선 주파수 공급단계는, 상기 본딩용 금속판의 강도 및 용융특성에 따라 상기 무선주파수가 공급되는 시간을 조절하는 무선주파수 공급 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에피 웨이퍼 패키지 제조방법. - 삭제
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