KR101211633B1 - 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

외부 광 효율을 크게 향상시킬 수 있도록 한 질화물계 반도체 발광소자가 개시되어 있다. 본 발명은 기판과, 상기 기판 상부에 구비된 산란유도부를 포함하여 이루어지고, 상기 산란유도부는 n형 반도체 층, 활성층, p형 반도체층로 구성되는 질화물계 반도체 층을 구비하는 질화물계 반도체 발광소자에 있어서,
상기 기판상에는 다수의 산란격자들이 이격되어 형성되는데, 상기 각각의 산란 격자는 원뿔 형태이면서, 단면상으로 보았을 때 삼각형의 빗면과 밑면이 이루는 각(θ3)이 46.6°보다 크고 90°보다 작은 것을 특징으로 한다.

Description

질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법{NITRIDE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 표면상에 산란 격자를 형성함에 있어, 전반사가 일어난 빛이 기판 내부로 들어가지 않도록 하여 빛이 외부로 더 빠르게 탈출할 수 있도록 함으로써 외부 광 효율을 크게 향상시킬 수 있도록 한 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 LED라 칭함)는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED 등이 정보통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 광원으로 이용되고 있다.
최근에는 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광소자가 주목받고 있다. 그 이유 중 하나는, GaN을 In, Al 등의 원소와 조합하여 녹색, 청색 및 백색광을 방출하는 반도체 층들을 제조할 수 있기 때문이다. 이러한 질화물계 발광소자는 평판표시장치, 신호등, 실내 조명, 고해상도 출력 시스템, 광통신 등 다양한 분야에 널리 이용되고 있다.
이러한 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광소자는 통상, 기판상에 질화물계 반도체 층이 구비된 구조를 가지며 상기 질화물계 반도체 층은 n형 클래드층, 활성층, p형 클래드층을 포함하여 구성된다. 이와 같은 구조 하에서, 상기 활성층 내에서 전자와 정공의 재결합에 의해 광자(photon)가 발생하고, 상기 광자가 발광소자의 외부로 탈출하면서 빛이 발생한다.
한편, 발광소자의 활성층에서 발생한 빛이 발광소자의 외부로 용이하게 탈출하기 위해서는 발광소자 내부에서의 전반사가 최소화되어야 한다. 활성층에서 발생한 빛이 p형 클래드층, n형 클래드층 등에 의해 전반사가 반복되면, 빛이 발광소자 내부에서 흡수되는 현상이 발생하여 광추출 효율(light extraction efficiency)이 저하되기 때문이다.
또한, 일반적으로 LED에서는 내부의 활성층에서 발생한 빛을 얼마나 효율적으로 외부로 추출할 수 있는지가 중요한 문제인데, 기판 표면에 격자를 형성하고 그 격자의 경사면에 의한 광 경로를 변경시킴으로써 내부에서 소멸하는 빛을 외부로 탈출할 수 있게 하였다. 이때 형성하는 격자 밀도가 높을수록 격자의 경사면이 많아지게 되고 따라서 광이 굴절되거나 산란하는 확률이 높아지게 되어 외부 양자 효율이 높아지게 된다. 그러나 이러한 산란 면에 관한 기존의 이론들은 단순히 면적을 넓히는데에 만 집중하여 빛의 이동경로에 대한 최적화와 그에 따른 질화물 반도체에서의 탈출 경로에 대한 효과적인 방법을 제시하지 못하고 있다.
이와 같은 전반사를 방지하기 위한 방법으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 일본 공개특허 제2003-318441호는 기판상에 요철부를 구비시키고 요철부의 평면 형상을 다양하게 변형하는 기술을 통해 반도체 층에서의 빛의 도파 방향을 변경시켜 궁극적으로, 외부 양자 효율을 향상시키는 방법을 제시하고 있다.
다른 방법으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 한국등록특허 제452750호는 기판에 단차를 갖는 계단식 격자를 구비시킴으로써 빛의 산란을 증가시키는 방법을 제시하고 있다.
또 다른 방법으로 한국등록특허 제601138호는 기판상에 제 1 산란 면과 제 2 산란 면을 갖는 돌기를 구비시켜 외부 양자 효율을 향상시키는 기술을 제시하고 있다.
상술한 방법들은 요철부(일본공개특허 제2003-318441호), 계단식 격자(한국등록특허 제452750호), 제 1 산란 면과 제 2 산란 면을 갖는 돌기(한국등록특허 제601138호)를 형성하기 위해, 필연적으로 식각 마스크 형성을 위한 포토리소그래피 공정 및 형성된 식각 마스크를 이용한 식각 공정이 적용된다.
한편, 상술한 요철부, 계단식 격자 및 돌기 등의 격자패턴은 그 밀도가 높을수록 빛의 산란효과가 증가하는데, 격자패턴의 밀도를 높이기 위해서는 격자패턴의 기하학적 크기를 줄여야 한다.
그러나 이러한 격자패턴의 기하학적 크기는 전적으로 포토리소그래피 공정의 해상도에 의존할 수밖에 없음에 따라, 포토리소그래피 공정의 해상도보다 작은 크기로 격자패턴을 형성하는 것은 현실적으로 어려움이 있으며, 이에 빛의 산란을 증가시 킴에 있어 한계점을 노출하고 있다.
또한, 상술한 방법들은 산란 면들에 입사하는 빛의 각이 작아서 그 부분에서의 빛의 전반사를 억제하는 요소로서 작용을 하고 전반사가 되지 않은 빛은 기판 내부 쪽으로 투과되어 많은 시간 후에 외부로 탈출 되기 때문에 양자 효율을 떨어뜨리는 문제를 일으킨다.
아울러, 계단식 격자(한국등록특허 제452750호)와, 제 1 산란 면과 제 2 산란 면을 갖는 돌기(한국등록특허 제601138호)의 방법들에서는 산란 면의 각이 변하기 때문에 질화물 반도체 층의 성장시 전위(dislocation)의 증가로 인해 반도체 층과 산란면 사이의 질을 감소시켜서 광 효율을 떨어뜨리는 문제점도 있다. 즉, 기판 위에서 성장되는 반도체 층은 결함(defect)이나 전위(dislocation)가 없이 성장되어야 한다. 이는 반도체 층의 질을 결정하는 중요한 요소인데, 이러한 것들이 많을수록 결정력이 떨어지며, 광 흡수 점으로 역할을 하여 광 추출효율 떨어뜨린다. 도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 산란 면의 꺾인 부분들은 모두 반도체 층 성장시 꺾인 면에서 방향성을 가지고 성장되므로 정상적으로 성장된 면과 다른 방향을 이루게 되어 결정력을 떨어뜨리게 된다.
본 발명의 목적은 상기의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 사파이어 기판 위에 효율적인 산란 면을 형성함으로써 활성층에서 발생한 빛의 반사율을 최대로 높여 내부에서 흡수하는 빛을 최소로 하고 외부로 방출하는 광 효율을 크게 향상시킬 수 있도록 한 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 산란 면을 가진 기판에 반도체 층 성장시 불규칙한 산란 면으로 인해 발생하는 전위(dislocation)를 최소로 하여 산란 면과 적층되는 반도체 층의 질을 높임으로써 산란 면에서 일어나는 반사율을 최대로 높일 수 있도록 한 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 식각시 발생하는 산란 면의 거칠기를 최소화함으로써 거칠기에 의해 발생하는 반사율의 감소를 최소로 할 수 있도록 한 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 기술적 장비적 한계에 의해 구현하기 어려웠던 면을 구현할 수 있도록 한 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기의 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 질화물계 반도체 발광소자는, 기판과, 상기 기판 상부에 구비된 산란유도부를 포함하여 이루어지고, 상기 산란유도부는 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층로 구성되는 질화물계 반도체 층을 구비하는 질화물계 반도체 발광소자에 있어서,
상기 기판상에는 다수의 산란 격자들이 이격되어 형성되는데, 상기 각각의 산란 격자는 원뿔 형태이면서, 단면상으로 보았을 때 삼각형의 빗면과 밑면이 이루는 각(θ3)이 46.6°보다 크고 90°보다 작은 것을 특징으로 한다.
상기 산란 격자(120)의 표면 거칠기는 1nm～20nm 인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법은, 기판 위에 포토레지스트를 마스크로 사용하여 형성하는 단계; 식각을 위해 BCl3(삼염화붕소)를 사용하고, 기판의 식각을 위한 BCl3의 양을 일정하게 하고, 공정압력을 고정하여 일정한 식각 속도를 유지하여, 마스크가 형성된 기판을 1차 식각하는 단계; 및 플라즈마 처리장치의 기판홀더에서 2차 식각공정을 진행하는 단계;를 포함하는데,
상기 2차 식각공정은, 기판의 온도를 유지하기 위해 기판홀더 내부의 분위기를 30～100℃의 고온 가스분위기로 만들고, 상기 고온가스는 He, N2, 또는 Ar으로부터 선택된 어느 하나를 투입하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법은, 기판 위에 포토레지스트를 마스크로 사용하여 형성하는 단계; 식각을 위해 BCl3(삼 염화붕소)를 사용하고, 기판의 식각을 위한 BCl3의 양을 일정하게 하고, 공정압력을 고정하여 일정한 식각 속도를 유지하여, 마스크가 형성된 기판을 1차 식각하는 단계; 및 BCl3가 충진된 반응챔버 내에 He, Ar 또는 N2의 가스를 펌프의 밸브의 개방을 통해 투입하여 2차 식각공정을 진행하는 단계;를 포함하는데,
상기 2차 식각공정은, 같은 압력에서 밸브개방율을 이전보다 높게 해줌으로써, 식각된 물질이 기판 위에 남지 않고 잘 빠져나가도록 유도하여 후반부의 기판의 식각 정도를 빠르게 진행시키는 것을 특징으로 한다.
상기 투입되는 고온가스 He, N2, 또는 Ar의 양은 식각용 기체인 BCl3의 양보다 적어야 하는 것을 특징으로 한다.
상기 밸브의 개방율은 이전의 상태보다 최소 50% 이상으로 개방해서 공정을 진행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 사파이어 기판 위에 효율적인 산란 면을 형성함으로써 활성층에서 발생한 빛의 반사율을 최대로 높여 내부에서 흡수하는 빛을 최소로 하고 외부로 방출하는 광 효율을 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 산란 면을 가진 기판에 반도체 층 성장시 불규칙한 산란 면으로 인해 발생하는 전위(dislocation)를 최소로 하여 산란 면과 적층되는 반도체 층의 질을 높임으로써 산란 면에서 일어나는 반사율을 최대로 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 식각시 발생하는 산란 면의 거칠기를 최소화함으로써 거칠기에 의해 발생하는 반사율의 감소를 최소로 할 수 있는 장점이 있다.
도 1 내지 도 3은 종래의 질화물계 반도체 발광소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예 따른 Ⅲ-Ⅴ 질화물계 발광소자의 단면도이다.
도 5는 산란 격자의 빗면과 밑면이 이루는 각도(θ3)에 따른 광량의 변화를 나타낸 도면이다.
도 6은 산란 격자의 패턴별 외부 광의 효율을 시뮬레이션 데이터로 비교한 그래프이다.
도 7은 산란 격자의 패턴별 외부 광의 파워를 시뮬레이션 데이터로 비교한 그래프이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따른 질화물계 반도체의 발광소자 제조방법을 도시한 사진 또는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예 따른 Ⅲ-Ⅴ 질화물계 발광소자의 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 기판(200)과 상기 기판(200) 상부에 구비된 산란유도부(110)를 포함하여 이루어진다. 상기 산란유도부(110) 상에는 n형 반도체 층, 활성층, p형 반도체 층 등으로 구성되는 질화물계 반도체 층(도시하지 않음)이 더 적층될 수 있으나, 이는 당 업계에서는 일반적인 구성이므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 산란 유도부(110)는 활성층에서 생성된 빛을 산란시켜 빛이 발광소자 외부로 방출되도록 유도하는 역할을 하는 것으로서, 다수의 산란 격자(120)를 구비하며, 상기 산란 격자(120)는 원뿔형태의 요철로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 다수의 산란 격자(120)들은 일정 거리를 두고 이격되어 형성되는 것이 좋다.
즉, 발광다이오드(LED) 및 전자소자용으로 사용되는 Al2O3 기판(200)에 수 ㎛정도의 크기를 갖는 원뿔 형태의 요철을 형성함으로써 사파이어 기판과 반도체 질화물 사이의 응력(stress)과 전위(dislocation)를 감소시켜서 양질의 질화물을 성장시킴과 동시에 외부 발광효율을 최대로 끌어올릴 수 있는 것이다.
이때, 질화물 반도체의 활성층에서 발생한 빛이 산란 격자(120)에 반사되어 많은 탈출각을 만들어서 용이하게 탈출하는 것이 중요한 점이다.
즉, 활성층에서 발생한 빛은 직진하여 산란 격자(120)의 일면에 부딪히면서 전반사가 이루어지는데, 이때 질화물 반도체 층과 산란 격자(120)가 형성된 기판(200)의 매질이 다르기 때문에 특정 입사각 이상에서만 전반사가 일어나게 된다. 이렇게 전반사가 일어난 빛은 기판(200) 내부로 들어가지 않기 때문에 좀 더 빠르게 외부로 탈출할 수 있게 되어 외부 광 효율을 높일 수 있게 된다.
Figure 112012040157587-pat00001
n1: GaN의 굴절율, n2: Al2O3 의 굴절율
θ1: 입사각, θ2: 굴절각
본 발명에서 기판(200)이 Al2O3 이고, 질화물 반도체가 GaN일 경우에 n1=2.45이고, n2=1.78이므로, 도 4에 도시된 삼각형에서 빗면과 밑면이 이루는 각(θ3)는 46.6°보다 커야 한다.
가장 바람직하게는 본 발명에서의 산란 격자는 원뿔 형태이면서, 단면상으로 보았을 때 삼각형의 빗면과 밑면이 이루는 각(θ3)이 46.6°보다 크고 90°보다 작은 것이다.
이러한 각도범위를 가짐으로써, 활성층으로부터 발생한 빛은 원뿔 형태의 산란 격자(120)에 부딪혀서 전반사를 일으키고, 기판 내부로 흡수되지 않게 되어서, 외부로 탈출 되는 광 효율을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.
도 5는 산란 격자의 빗면과 밑면이 이루는 각도(θ3)에 따른 광량의 변화를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 빗면과 밑면이 이루는 각(θ3)이 35°내지 40°일 경우에는 광량이 낮게 나타나고, 각이 47°에서 52°까지는 광량이 높게 나타나고 있음을 알 수 있다.
도 6은 산란 격자의 패턴별 외부 광의 효율을 시뮬레이션 데이터로 비교한 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 기판이 평평한 평면이거나 산란 격자가 반원형일 경우일 때보다 원뿔 형일 때 빠른 시간 내에 높은 광량을 나타내고 있는 것을 알 수 있다.
하기 표 1에는 이러한 시뮬레이션 데이터를 나타내었고, 추가로 실제 LED칩을 만들어서 측정한 데이터 값을 나타내고 있다.
평면 반원형 원뿔 형
전체추출량
(광량)		 5E-6 3.55E-4 9.1E-4
LED Power
(Avg.mW)		 63 75 78
상승률(%) - +15 +18
표 1에서 보듯이, 시뮬레이션 데이터를 통해서 측정했을 때, 산란 격자가 없을 경우에 광량은 5E-6이고, 산란 격자가 반원형일 경우에 광량이 3.55E-4인 반면에, 산란 격자가 원뿔 형일 경우에 광량은 9.1E-4로서 그 둘의 경우보다 높게 나타나고 있으며, 도 6의 그래프에서 보듯이 짧은 시간에 높은 광량이 나타난다는 것을 그만큼 전반사가 빨리 일어났고, 흡수된 광이 적다는 것을 의미한다.
또한, 표 1에는 실제로 LED 칩을 만들어서 측정한 데이타 값이 나타나 있는데, 여기서도 평면일 경우에 63mW이고 반원형일 경우에 75mW인 것에 비해 원뿔형일 경우에 78mW로 파워가 크게 나타나는 것을 알 수 있다. 이러한 데이터를 그래프로 나타낸 것이 도 7에 도시되어 있다.
또한, 본 발명에서의 원뿔 형 산란 격자는 면의 꺾인 부분이 없어서 질화물 반도체 층의 성장 시에 그 성장을 방해하지 않기 때문에, 특정한 결함(defect)이나 전위(dislocation)이 없이 정상적으로 성장시킬 수 있다. 따라서, 반도체 층의 질을 크게 향상시킬 수 있고 결국 광 추출 효율을 우수하게 할 수 있는 것이다.
또한, 기판의 식각 과정에서 일어나는 산란 격자(120)의 표면 거칠기를 제어함으로써 산란 면에서의 반사효율을 크게 높일 수 있다.
가장 바람직하게는 표면 거칠기는 1nm～20nm 인 것이 좋다. 1nm 보다 작은 것은 거칠기를 구현하기가 힘들고, 20nm 이상이면 반사효율이 크게 떨어지게 된다. 이러한 데이터가 표 2에 나타나 있다.
거칠기 1nm 5nm 20nm 30nm 50nm
반사율(%) 100 99 99 96 95
표 2에서 보듯이, 1nm～20nm의 범위에서는 반사율이 99% 내지 100%인 반면에, 30nm이상에서는 반사율이 떨어지는 것을 알 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법은 다음과 같다.
1) 기판 위에 포토레지스트를 마스크로 사용하여 형성한다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 기판(200) 상에 포토레지스트 마스크(100)를 형성하는데, 이러한 공정은 식각 공정에서는 일반적인 에칭기술의 한 단계이다.
2) 마스크(100)가 형성된 기판(200)을 1차 식각한다.
기판(200)을 기판홀더(300)에 배치한 후에, ICP(Induction Coupled Plasma)에칭 장비 등을 사용하여 기판을 식각한다. 이때, 도 8b에 도시된 바와 같이 기판(200)의 식각정도보다 마스크(100)로 사용되는 포토레지스트의 식각이 더 빠르고 그 식각의 방향은 수평과 수직적 방향 둘 다 포함한다.
삭제
이때, 식각을 위해 사용되는 기체가 BCl3(삼염화붕소)인데, 일반적으로 식각공정에서는 기판의 식각을 위한 BCl3의 양을 일정하게 하고, 공정압력을 고정하여 일정한 식각 속도를 유지하여 진행한다.
이러한 BCl3는 반응챔버 내에서 소스파워(source power)에 의해 여기가 되어 플라즈마 상태가 되고 이를 통해 식각이 이루어지게 된다.
이런 경우에 식각되는 포토레지스트 마스크(100)와 Al2O3 기판(200)의 선택비가 1:0.6～0.7 정도로 조건에 따라 약간의 차이는 있으나, 최종적으로 식각이 완료된 기판은 일정한 각을 이루게 된다.
이러한 식각시 발생하는 꺾임 정도를 제어하기 위해서 마스크와 기판의 선택비의 변화를 제공해야 하는데, 이는 마스크로 사용되는 포토레지스트가 일정 체적 이하로 떨어질 때 선택비가 떨어지기 때문에 그 선택비 보상이 이루어져야만 한다. 이를 위해서 기판(200)의 표면온도를 높게 가져감으로써 플라즈마와 기판의 반응성을 높이는 방식을 본 발명에서 하나의 방법으로 채택하고 있는 것이다. 그 방법은 다음과 같다.
3) 상기 에칭장비 내의 기판홀더에서 2차 식각공정을 진행한다.
도 8c에 도시된 바와 같이, 기판의 온도를 유지하기 위해, 고온가스를 주입하여 기판홀더(300) 내부의 분위기를 고온(30～100℃)의 가스분위기로 만든다. 이때 사용될 수 있는 고온가스는 He, N2, 또는 Ar을 사용할 수 있으며, 이러한 고온가스는 포토레지스트 마스크와 기판의 식각에 영향을 주지 않거나, 그 영향이 미비한 가스이다.
상기에서도 언급한 바와 같이, 2차 식각공정에서, 상기 고온가스를 주입하여 기판의 표면온도를 높게 가져감으로써 플라즈마와 기판의 반응성을 높여서 식각되는 정도를 빠르게 할 수 있다.
여기서, 사용되는 고온가스 He, N2, 또는 Ar의 양은 식각용 기체인 BCl3의 양보다 적어야 한다.
이와 같이 고온의 온도를 유지해 주면, 유기물이라서 온도의 영향을 덜 받는 포토레지스트 마스크(100)는 식각되는 정도가 적어지고, 온도의 영향을 많이 받는 기판(200)의 식각되는 정도는 커지기 때문에, 전체적으로 도 8d와 같이 원뿔 형의 형상을 갖는 산란기판을 제작할 수 있는 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법은 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법 중에서 3) 2차 식각공정의 방법을 달리한 것으로 다른 전 공정들은 모두 동일하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법에서, 2차 식각공정은 다음과 같다.
3) BCl3가 충진된 반응챔버내에 He, Ar 또는 N2의 고온가스를 투입하여 2차 식각공정을 진행한다.
BCl3가 충진된 반응챔버내에 He, Ar 또는 N2의 투입되는 기체의 양을 조절하여 공정압력을 유지하면서도 기판의 식각속도를 빠르게 할 수 있다.
일반적으로 식각공정에서는 기판의 식각을 위한 BCl3의 양을 일정하게 하고, 공정압력을 고정하여 일정한 식각 속도를 유지하여 진행하게 된다(예를 들어, 처음에 공정압력이 1mTorr이면 1mTorr를 그대로 유지함). 이때, 공정압력은 기존의 압력을 유지하기 위한 펌프의 밸브개방율을 높일 수 있는 것이다. 예를 들어, 1차 식각공정 시에 30% 정도의 밸브개방율로 개방되어 1mTorr를 유지했다면 가스를 첨가하여 60% 정도의 밸브개방율로 개방되어 1mTorr를 유지하게 할 수 있는 것이다.
이는 일정한 공정압력에서 일정한 에칭속도를 유지하는데, 같은 압력에서 밸브개방율을 더 높게 해줌으로써(즉, 고온가스의 투입량을 많이 해줌으로써), 식각된 물질이 기판 위에 남지 않고 잘 빠져나가도록 유도하여 후반부의 기판(200)의 식각정도를 높이는 것으로, 적절한 가스량으로 밸브개방율을 제어함으로써 2차 식각공정을 진행할 수 있도록 하는 것이다.
여기서 사용되는 He, Ar 또는 N2의 가스의 양은 식각용 기체인 BCl3의 양보다 적어야 한다.
또한, 펌프에 부착된 밸브의 개방율은 기존의 상태보다 최소 50% 이상이어야 한다. 예를들어, 제 1공정에서 50%가 개방되었다면 제 2공정에서는 75% 이상 열어서 공정을 진행해야만 한다.
100: 기판 110: 산란유도부
120: 산란 격자 200: 포토레지스트 마스크
300: 기판홀더

Claims (6)

  1. 삭제
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  3. 기판 위에 포토레지스트를 마스크로 사용하여 형성하는 단계;
    기판을 기판홀더에 배치하고, 식각을 위해 BCl3(삼 염화붕소)를 사용하고, 기판의 식각을 위한 BCl3의 양을 일정하게 하고, 공정압력을 고정하여 일정한 식각 속도를 유지하여, 마스크가 형성된 기판을 에칭장비에서 1차 식각하는 단계; 및
    기판의 온도를 유지하기 위해, 고온가스를 주입하여 기판홀더 내부의 분위기를 30～100℃의 고온 가스분위기로 만들고, 상기 고온가스는 He, N2, 또는 Ar으로부터 선택된 어느 하나를 투입함으로써, 에칭장비에서 2차 식각공정을 진행하는 단계;를 포함하며,
    상기 2차 식각공정에서, 상기 고온가스를 주입하여 기판의 표면온도를 높게 가져감으로써, 플라즈마와 기판의 반응성을 높여서 식각되는 정도를 빠르게 하는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법.
  4. 기판 위에 포토레지스트를 마스크로 사용하여 형성하는 단계;
    식각을 위해 BCl3(삼 염화붕소)를 사용하고, 기판의 식각을 위한 BCl3의 양을 일정하게 하고, 공정압력을 고정하여 일정한 식각 속도를 유지하여, 마스크가 형성된 기판을 1차 식각하는 단계; 및
    BCl3가 계속하여 충진되는 반응챔버 내에 30～100℃인 He, Ar 또는 N2의 고온가스를 투입하여 2차 식각공정을 진행하는 단계;를 포함하는데,
    상기 2차 식각공정은,
    상기 고온가스의 투입량을 많이 해줌으로써, 식각된 물질이 기판 위에 남지 않고 잘 빠져나가도록 유도하여 후반부의 기판의 식각 정도를 빠르게 진행시키는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 투입되는 고온가스 He, N2, 또는 Ar의 양은 식각용 기체인 BCl3의 양보다 적어야 하는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법.
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