KR101289602B1 - Light emitting diode - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지지부의 역할을 하는 기판과, 상기 기판 상부에 적층되며, 제1반도체층과 제2반도체층 및 상기 제1반도체층과 제2반도체층 사이에 위치하는 활성층으로 이루어지는 발광구조물과, 상기 기판과 상기 발광구조물 사이에 구비되는 희생층과, 상기 발광구조물의 상부에 적층되며, 상기 활성층에서 발생된 빛을 반사하는 반사전극층과, 상기 반사전극층의 하부와 상기 발광구조물의 상부 사이에 구비되어, 상기 반사전극층과 상기 발광구조물의 접착력을 향상시키며, 구리 나노입자로 이루어지는 구리 나노입자층과, 상기 발광구조물과 상기 반사전극층의 상부에 위치하며, 상기 기판의 제거 시 상기 발광구조물과 상기 반사전극층과 상기 구리 나노입자층을 지지하는 서브기판; 및 상기 반사전극층의 상부에 상기 반사전극층과 동일한 형태와 크기로 형성되며, 제1본딩금속층과 제2본딩금속층으로 구성되어 상기 반사전극층과 상기 서브기판을 본딩시키는 본딩금속층을 포함하는 발광 다이오드를 제공한다.
따라서, 발광구조물과 반사전극층 사이에 구리 나노입자로 이루어진 구리 나노입자층이 구비되어 발광구조물과 반사전극층의 접착력을 향상시키고, 구리 나노입자층의 구리 나노입자가 반사전극의 전도도를 향상시키며, 화학적 리프트 오프(Chemical Lift Off;CLO)에 의하여 손상 없이 쉽게 발광구조물에서 기판을 분리할 수 있다.The present invention provides a light emitting structure comprising a substrate serving as a support, an active layer disposed on the substrate, the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, and an active layer disposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. A sacrificial layer provided between the substrate and the light emitting structure, a reflective electrode layer stacked on the light emitting structure and reflecting light generated from the active layer, and disposed between the lower portion of the reflective electrode layer and the top of the light emitting structure. And improving adhesion between the reflective electrode layer and the light emitting structure, wherein the copper nanoparticle layer is formed of copper nanoparticles, and is positioned on the light emitting structure and the reflective electrode layer, and the light emitting structure and the reflective electrode layer are removed when the substrate is removed. A sub substrate supporting the copper nanoparticle layer; And a bonding metal layer formed on the reflective electrode layer in the same shape and size as the reflective electrode layer, the bonding metal layer comprising a first bonding metal layer and a second bonding metal layer to bond the reflective electrode layer and the sub substrate. do.
Therefore, a copper nanoparticle layer made of copper nanoparticles is provided between the light emitting structure and the reflective electrode layer to improve adhesion between the light emitting structure and the reflective electrode layer, and the copper nanoparticles of the copper nanoparticle layer improve the conductivity of the reflective electrode, and chemical lift-off. By chemical lift off (CLO) it is possible to easily separate the substrate from the light emitting structure without damage.
Description
본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체의 P-N 접합을 이용하여 발광을 일으키는 발광 다이오드에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode, and more particularly, to a light emitting diode that emits light using a P-N junction of a semiconductor.
발광 다이오드(Light Emitting Diode;LED)는 P-N 접합 다이오드의 일종으로 순 방향으로 전압이 걸릴 때 단파장광(Monochromatic Light)이 방출되는 현상인 전기발광효과(Electroluminescence)를 이용한 반도체 소자로서, 발광 다이오드로부터 방출되는 빛의 파장은 사용되는 소재의 밴드 갭 에너지(Bandgap Energy;EG)에 의해 결정된다.Light Emitting Diode (LED) is a kind of PN junction diode and is a semiconductor device that uses electroluminescence, which is a phenomenon in which short-wavelength light is emitted when a voltage is applied in a forward direction, and is emitted from a light emitting diode. The wavelength of the light used is determined by the bandgap energy (EG) of the material used.
액정표시장치(Liquid Crystal Display;LCD) 등과 같은 평면형 디스플레이 장치의 백라이트 광원으로서, GaN, InN, AlN 등의 질화물계 물질을 이용한 발광 다이오드가 부각되고 있다. 이와 같은 질화물계 반도체 발광소자는 일반적으로 수평 구조 및 수직 구조로 제조될 수 있다.BACKGROUND ART As a backlight light source of a flat panel display device such as a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode using a nitride-based material such as GaN, InN, or AlN has emerged. Such a nitride-based semiconductor light-emitting device can be generally manufactured in a horizontal structure and a vertical structure.
수평 구조의 발광 다이오드는 발광면적이 감소되어 휘도가 감소되고, 전류 퍼짐이 원활하지 못해 정전 방전(Electrostatic Discharge;ESD)에 취약한 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 수직 구조의 발광 다이오드가 개시되었다.A light emitting diode having a horizontal structure has a problem that the light emitting area is reduced, the luminance is reduced, and current spreading is not smooth, and thus, the LED is vulnerable to electrostatic discharge (ESD). In order to solve this problem, a light emitting diode having a vertical structure has been disclosed.
수직 구조의 발광 다이오드는, 제1도전형 반도체층, 활성층 및 제2도전형 반도체층으로 구성된 발광체 구조물과, 발광체 구조물의 일면과 타면에 형성된 제1 및 제2전극을 포함한다. 이 경우, 발광체 구조물은 사파이어 기판을 성장용 기판으로 하여 형성되는 것으로, 발광체 구조물이 성장되면 전극 형성을 위해 사파이어 기판을 제거하는 공정을 거치게 된다.The vertical light emitting diode includes a light emitting structure including a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer, and first and second electrodes formed on one surface and the other surface of the light emitting structure. In this case, the light emitting structure is formed by using the sapphire substrate as a growth substrate. When the light emitting structure is grown, the light emitting structure is subjected to a process of removing the sapphire substrate to form the electrode.
구체적으로, 사파이어 기판을 제거하는 종래 기술로는 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off;LLO) 방식을 주로 사용하였다.Specifically, a laser lift off (LLO) method is mainly used as a conventional technique of removing a sapphire substrate.
그러나, 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off;LLO) 방식은 기판 전체에 걸쳐 고른 분포의 레이저를 인가하는 것이 어려워 기판에 손상을 주는 문제점이 있다.However, the laser lift off (LLO) method has a problem in that it is difficult to apply an evenly distributed laser throughout the substrate, thereby damaging the substrate.
그리고, 제1도전형 반도체층 상면에서는 발광 구조물로부터 방출되는 빛이 P제1도전형 반도체층의 상면에서 발광 구조물 내부로 반사되거나 측면으로 빠져나가는 전반사가 일어나기 쉽다. 따라서 외부 환경(공기 등)과의 굴절률 차이를 줄이기 위하여 제1도전형 반도체층과 제1전극 사이에 투명 전도성 산화물(Transparent Conducting Oxide)층을 형성하는 것이 일반적이다. 상기 투명 전도성 산화물은 전반사를 감소시킬 뿐만 아니라 투광성이 좋기 때문에 제1도전형 반도체층 쪽으로 방출되는 빛의 추출 효율을 증가시킬 수 있다.In addition, in the upper surface of the first conductive semiconductor layer, light emitted from the light emitting structure tends to be totally reflected from the upper surface of the P first conductive semiconductor layer into the light emitting structure or exit to the side surface. Therefore, in order to reduce the refractive index difference from the external environment (air, etc.), it is common to form a transparent conducting oxide layer between the first conductive semiconductor layer and the first electrode. Since the transparent conductive oxide not only reduces total reflection but also has good light transmittance, the transparent conductive oxide may increase extraction efficiency of light emitted toward the first conductive semiconductor layer.
그러나, 상기 투명 전도성 산화물은 전도도가 높지 않기 때문에, 전류의 확산이 잘 이루어지지 않아 전류 주입 면적이 작다는 문제점이 있다. 이러한 작은 전류 주입 면적은 발광 다이오드의 발광 효율을 저하시킨다.However, since the transparent conductive oxide is not high in conductivity, current diffusion is not well achieved, resulting in a small current injection area. This small current injection area lowers the luminous efficiency of the light emitting diode.
본 발명은 제1반도체층과 활성층 및 제2반도체층으로 이루어진 발광구조물과 상기 활성층에서 발생된 빛을 반사하는 반사전극층 사이에 두께 5nm 이하로 이루어진 구리 나노입자로 이루어진 구리 나노입자층이 구비되어 전류의 전도도 향상 및 발광구조물과 반사전극층의 접착력을 향상시키도록 하는 발광 다이오드를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides a copper nanoparticle layer made of copper nanoparticles having a thickness of 5 nm or less between a light emitting structure consisting of a first semiconductor layer, an active layer, and a second semiconductor layer and a reflective electrode layer reflecting light generated from the active layer. It is an object of the present invention to provide a light emitting diode that improves conductivity and improves adhesion between the light emitting structure and the reflective electrode layer.
또한, 기판과 상기 기판과 발광구조물 사이의 희생층까지 아이솔레이션 에칭을 한 후 서브기판의 천공홀을 통해 식각액을 침투시켜 화학적 리프트 오프(Chemical Lift Off;CLO)를 통하여 쉽게 희생층과 기판을 제거한 수직형 발광 다이오드를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, after etching the substrate to the sacrificial layer between the substrate and the light emitting structure, the sacrificial layer is easily removed through the chemical lift off (CLO) by penetrating the etching liquid through the perforated hole of the sub-substrate. It is another object to provide a type light emitting diode.
본 발명은 지지부의 역할을 하는 기판과, 상기 기판 상부에 적층되며, 제1반도체층과 제2반도체층 및 상기 제1반도체층과 제2반도체층 사이에 위치하는 활성층으로 이루어지는 발광구조물과, 상기 기판과 상기 발광구조물 사이에 구비되는 희생층과, 상기 발광구조물의 상부에 적층되며, 상기 활성층에서 발생된 빛을 반사하는 반사전극층과, 상기 반사전극층의 하부와 상기 발광구조물의 상부 사이에 구비되어, 상기 반사전극층과 상기 발광구조물의 접착력을 향상시키며, 구리 나노입자로 이루어지는 구리 나노입자층과, 상기 발광구조물과 상기 반사전극층의 상부에 위치하며, 상기 기판의 제거 시 상기 발광구조물과 상기 반사전극층과 상기 구리 나노입자층을 지지하는 서브기판; 및 상기 반사전극층의 상부에 상기 반사전극층과 동일한 형태와 크기로 형성되며, 제1본딩금속층과 제2본딩금속층으로 구성되어 상기 반사전극층과 상기 서브기판을 본딩시키는 본딩금속층을 포함하는 발광 다이오드를 제공한다.The present invention provides a light emitting structure comprising a substrate serving as a support, an active layer disposed on the substrate, the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, and an active layer disposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. A sacrificial layer provided between the substrate and the light emitting structure, a reflective electrode layer stacked on the light emitting structure and reflecting light generated from the active layer, and disposed between the lower portion of the reflective electrode layer and the top of the light emitting structure. And improving adhesion between the reflective electrode layer and the light emitting structure, wherein the copper nanoparticle layer is formed of copper nanoparticles, and is positioned on the light emitting structure and the reflective electrode layer, and the light emitting structure and the reflective electrode layer are removed when the substrate is removed. A sub substrate supporting the copper nanoparticle layer; And a bonding metal layer formed on the reflective electrode layer in the same shape and size as the reflective electrode layer, the bonding metal layer comprising a first bonding metal layer and a second bonding metal layer to bond the reflective electrode layer and the sub substrate. do.
본 발명에 따른 발광 다이오드의 상기 구리 나노입자층의 두께는 5 나노미터 이하로 형성될 수 있다.The thickness of the copper nanoparticle layer of the light emitting diode according to the present invention may be formed to less than 5 nanometers.
본 발명에 따른 발광 다이오드의 반사전극층은 알루미늄, 은 또는 알루미늄과 은을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있고, 기판은 사파이어 기판, 실리콘 기판, 산화아연 기판 또는 질화물 반도체 기판 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.The reflective electrode layer of the light emitting diode according to the present invention may be made of aluminum, silver or an alloy containing aluminum and silver, and the substrate may be made of any one of a sapphire substrate, a silicon substrate, a zinc oxide substrate, or a nitride semiconductor substrate.
본 발명에 따른 발광구조물의 제1반도체층은 갈륨나이트라이드(GaN)에 n형 도펀트로서 규소(Si), 게르마늄(Ge), 셀레늄(Se), 텔루르(Te)가 첨가되어 형성될 수 있고, 제2반도체층은 갈륨나이트라이드(GaN)에 p형 도펀트로서 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba)가 첨가되어 형성될 수 있으며, 활성층은 InGaN/GaN MQW 또는 AlGaN/GaN MQW로 형성될 수 있다.The first semiconductor layer of the light emitting structure according to the present invention may be formed by adding silicon (Si), germanium (Ge), selenium (Se), tellurium (Te) as an n-type dopant to gallium nitride (GaN), The second semiconductor layer may be formed by adding magnesium (Mg), zinc (Zn), calcium (Ca), strontium (Sr), and barium (Ba) as p-type dopants to gallium nitride (GaN). It may be formed of InGaN / GaN MQW or AlGaN / GaN MQW.
또한, 본 발명에 따른 발광다이오드의 제1본딩금속층은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 티탄(Ti), 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 레듐(Re), 오스듐(Os), 바나듐(V) 및 탄탈럼(Ta) 중 적어도 하나를 포함하고, 두께는 100Å 내지 3000Å로 형성될 수 있고, 제2본딩금속층은 금(Au)과 백금(Pt) 중 적어도 하나를 포함하고, 두께는 100Å 내지 9000Å로 형성될 수 있으며, 서브기판은 실리콘(Si)을 포함하고, 복수개의 천공홀이 형성될 수 있다.In addition, the first bonding metal layer of the light emitting diode according to the present invention is nickel (Ni), chromium (Cr), titanium (Ti), palladium (Pd), ruthenium (Ru), iridium (Ir), rhodium (Rh), red (Re), osdium (Os), vanadium (V) and tantalum (Ta), and may be formed to have a thickness of 100 kPa to 3000 kPa, and the second bonding metal layer may include gold (Au) and platinum ( At least one of Pt), the thickness may be formed of 100 ~ 9000 Å, the sub substrate may include silicon (Si), a plurality of perforation holes may be formed.
본 발명에 따른 발광 다이오드는 다음과 같은 효과를 가진다.The light emitting diode according to the present invention has the following effects.
첫째, 발광구조물과 반사전극층 사이에 구리 나노입자로 이루어진 구리 나노입자층이 구비되어 발광구조물과 반사전극층의 접착력을 향상시킨다.First, a copper nanoparticle layer made of copper nanoparticles is provided between the light emitting structure and the reflective electrode layer to improve adhesion between the light emitting structure and the reflective electrode layer.
둘째, 구리 입자층의 구리 나노입자가 반사전극의 전도도를 향상시킨다.Second, copper nanoparticles of the copper particle layer improve the conductivity of the reflective electrode.
셋째, 화학적 리프트 오프(Chemical Lift Off;CLO)에 의하여 손상 없이 쉽게 발광구조물에서 기판을 분리할 수 있다.Third, the substrate can be easily separated from the light emitting structure by the chemical lift off (CLO) without damage.
도 1은 본 발명에 따른 발광 다이오드를 개략적으로 도시한 단면면이다.
도 2 내지 도 5는 식각액의 공급에 의한 기판의 분리 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 도 2 내지 도 5를 거쳐 기판이 분리된 발광 다이오드를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a light emitting diode according to the present invention.
2 to 5 are diagrams illustrating a separation process of a substrate by supplying an etchant.
6 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode in which a substrate is separated through FIGS. 2 to 5.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 균등한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configuration shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical ideas of the present invention, and equivalents may be substituted for them at the time of the present application. It should be understood that there may be equivalents and variations.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 발광 다이오드를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a light emitting diode according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 발광 다이오드는, 기판(110)과, 발광구조물(120)과, 희생층(130)과, 반사전극층(140)과, 구리 나노입자층(150)과, 서브기판(160)과, 본딩금속층(170)을 포함한다.1 to 6, a light emitting diode according to the present invention includes a
상기 기판(110)은 지지부 역할을 하며, 상기 기판(110)은 사파이어 기판, 실리콘 기판, 산화아연 기판 또는 질화물 반도체 기판 중 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 질화물 반도체의 격자 상수(Lattice Constant)에 가까운 격자 상수를 갖는 단결정성 산화물이 사용될 수도 있다.The
상기 기판(110)의 상부에는 발광구조물(120)이 적층된다. 상기 발광구조물(120)은 제1반도체층(122)과 활성층(124)과 제2반도체층(126)으로 이루어지며, 상기 활성층(124)는 상기 제1반도체층(122)와 제2반도체층(126) 사이에 위치한다.The
상기 발광구조물(120)의 제1반도체층(122)은 갈륨나이트라이드(GaN)에 n형 도펀트로서 규소(Si), 게르마늄(Ge), 셀레늄(Se), 텔루르(Te)가 첨가되어 형성되며, n형 접촉층 및 n형 클래드층을 포함할 수 있다.The
상기 발광구조물(120)의 활성층(124)은 InGaN/GaN MQW(인듐 갈륨 질소/다중양자우물구조) 또는 AlGaN/GaN MQW(잘화알루미늄/다중양자우물구조)로 형성된다. 상기 GaN MQW(다중양자우물구조)는 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 방사할 수 있다.The
상기 발광구조물(120)의 제2반도체층(126)은 갈륨나이트라이드(GaN)에 p형 도펀트로서 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba)가 첨가되어 형성되며, p형 접촉층 및 p형 클래드층을 포함할 수 있다.The
상기 제1반도체층(122)은 n형 GaxN1-x(0<x<1)층 및 도핑되지 않은 GaxN1-x(0<x<1)층을 포함할 수 있고, 상기 제2반도체층(126)은 p형 GaxN1-x(0<x<1)층일 수 있다.The
상기 기판(110)과 상기 발광구조물(120) 사이에는 희생층(130)이 구비된다. 상기 희생층(130)은 상기 기판(110)으로부터 에피층을 형성시키는 시드(seed)층일 수 있다.A
상기 희생층(130)은 상기 기판(110)과 질화물 반도체의 결자 상수 및 열팽창 계수 차이에 의하여 발생하는 결정 결함을 감소시킬 수 있다.The
상기 희생층(130)은 질화물(XnN)일 수 있으나, 바람직하게는 크롬 질화물일 수 있다. 앞서 명세서에서 조성을 나타내기 위하여 x, y 등의 기호가 사용되었으나 이는 특정 조성을 나타내는 것은 아니며, 동일한 기호가 사용되었다고 하여 동일한 조성을 갖는다고 볼 수 없다.The
상기 발광구조물(120)의 상부에 반사전극층(140)이 적층된다. 상기 반사전극층(140)은 상기 발광구조물(120)의 활성층(124)에서 발생된 빛을 반사하는 역할을 한다.The
상기 반사전극층(140)은 상기 활성층(124)으로부터 방사되는 빛을 통과 및 반사시키고, p형 전극으로부터의 전류를 발광구조물(120) 상부면의 전 영역으로 확산시킬 수 있다.The
상기 반사전극층(140)은 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 알루미늄과 은을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있고, 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 및 AgCu, AgCuPd 를 포함할 수 있다.The
상기 반사전극층(140)은 제1반도체층(122)과 제2반도체층(126) 사이에 형성되는 활성층(124)에서 발생된 빛을 효과적으로 반사하여 발광소자의 광추출 효율을 개선할 수 있다.The
상기 반사전극층(140)의 하부와 상기 발광구조물(120)의 상부 사이에는 구리 나노입자층(150)이 구비된다. 상기 구리 나노입자층(150)은 반사전극의 전도도를 향상시키고, 상기 발광구조물(120)의 상부에 상기 반사전극층(140)의 접착을 원활하기 하는 역할을 한다.A
상기 구리 나노입자층(150)은 구리 나노입자로 이루어지고, 상기 구리 나노입자로 이루는 상기 구리 나노입자층(150)의 두께는 5nm(나노미터) 이하이다.The
상기 구리 나노입자층(150)의 두께가 5nm 이상이면 상기 활성층에서 발생되는 빛이 상기 반사전극층(140)으로 가기 전에 상기 구리 나노입자층(150)에 흡수되고, 상기 반사전극층(140)과 상기 발광구조물(120)의 접착이 잘 이루어지지 않게 된다.When the thickness of the
상기 구리 나노입자층(150)과 상기 반사전극층(140)은 상기 발광구조물(120)의 제2반도체층(126)의 상부와 후술되는 본딩금속층의 하부에 단층으로 구비되는 것이 바람직하나, 전류의 전도도를 향상시키기 위해 복수층이 구비될 수 있다.The
상기 발광구조물(120)과 상기 반사전극층(140)의 상부에는 서브기판(160)이 적층된다. 상기 서브기판(160)은 실리콘(Si)을 포함하나 사용자의 필요에 따라 다른 전도성 재질을 포함할 수 있다.
상기 서브기판(160)은 상기 기판(110)의 제거 시, 상기 발광구조물(120)과 상기 반사전극층(140)과 상기 구리 나노입자층(150)으로 이루어진 구조물을 지지하는 역할 및 전극의 역할을 한다.The sub-substrate 160 serves to support a structure including the
상기 서브기판(160) 상에는 천공홀(162)이 복수로 형성된다. 상기 천공홀(162)은 외부에서 공급되는 식각액이 상기 기판(110) 측으로 공급될 수 있도록 한다. 상기 천공홀(162)의 크기와 형성 간격은 발광구조물(120)의 상단부 크기의 0.5 ~ 5% 와 발공구조물(120) 형성 간격의 0.5 ~ 5% 로 형성될 수 있으며, 상기 천공홀(162)의 형태는 원형으로 형성되는 것이 바람직하다.A plurality of perforation holes 162 are formed on the
상기 반사전극층(140)의 상부와 상기 서프기판(160)의 하부 사이에는 본딩금속층(170)이 구비된다. 상기 본딩금속층(170)은 상기 반사전극층(140)과 상기 서브기판(160)을 본딩시키는 역할을 하며, 상기 본딩금속층(170)은 제1본딩금속층(172)와 제2본딩금속층(174)로 구성된다.A
상기 제1본딩금속층(172)은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 티탄(Ti), 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 레듐(Re), 오스듐(Os), 바나듐(V) 및 탄탈럼(Ta) 중 적어도 하나를 포함하고, 두께는 100Å 내지 3000Å로 형성된다. 상기 제1본딩금속층(172)는 니켈(Ni)을 사용하며 그 두께는 1000Å 이내로 형성되는 것이 바람직하다.The first
상기 제2본딩금속층(174)은 금(Au)과 백금(Pt) 중 적어도 하나를 포함하고, 두께는 100Å 내지 9000Å로 형성되나, 금(Au)을 사용하며 그 두께는 1000Å 이내로 형성되는 것이 바람직하다.The second
여기서, 상기 제1본딩금속층(172)와 상기 제2본딩금속층(174)는 기판(110) 상의 발광구조물(120) 상에 배치되므로, 상기 발광구조물(120)의 평면 형태와 동일한 크기와 형태로 형성되는 것이 바람직하다.The first
상기 제1본딩금속층(172)와 상기 제2본딩금속층(174)는 상기 발광구조물(120) 상에 서로 정렬되어 배치됨으로써 상기 서브기판(160)의 천공홀(162)을 통한 식각액의 공급을 방해하지 않도록 해야 한다.The first
상기 기판(110)의 상부에 발광구조물(120)과, 희생층(130)과, 반사전극층(140)과, 구리 나노입자층(150)과, 서브기판(160)과, 본딩금속층(170)의 적층이 완료되면, 식각액을 공급하여 기판(110)을 분리한다.The
도 2내지 도 5는 식각액의 공급에 의한 기판의 분리 과정을 나타내는 도면이다.2 to 5 are diagrams illustrating a separation process of a substrate by supplying an etchant.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 발광 다이오드의 제작을 위해 식각액을 공급한다. 2 to 5, an etchant is supplied to fabricate a light emitting diode.
식각액은 상기 서브기판(160)에 형성된 복수개의 천공홀(162)을 통해 기판(110) 위에 적층된 발광구조물(120)과 반사전극층(140)과 구리 나노입자층(150)과 본딩금속층 사이의 공간으로 공급되며, 공급된 식각액에 의해 희생층(130)이 측면으로부터 점차 식각된다.The etchant is a space between the
도 4와 도 5를 참조하면, 식각액의 공급에 의해 희생층(130)의 식각이 완료되면 기판(110)이 분리되며, 기판이 분리되면 도 6에 도시된 바와 같이 발광 다이오드를 얻을 수 있다. 식각액을 공급함으로 인하여 화학적 리프트 오프(Chemical Lift Off;CLO)에 의하여 손상 없이 발광구조물에서 기판을 분리할 수 있다.4 and 5, when etching of the
기판(110)이 분리된 발광 다이오드는 발광구조물(120)의 활성층(124)에서 조사되는 광은 제2반도체층(126)과 접착층(150)과 반사전극층(140)과 본딩금속층(170)을 통과하여 서브기판(160)으로 방출된다. 상기 서브기판(160)에서 반사된 광은 하부로 이동하여 제1반도체층(122)를 통과하여 발광되게 된다.The light emitting diode in which the
따라서, 발광구조물과 반사전극층 사이에 구리 나노입자로 이루어진 구리 나노입자층이 구비되어 발광구조물과 반사전극층의 접착력을 향상시키고, 구리 나노입자층의 구리 나노입자가 발광구조물의 활성층에서 발생되는 빛의 전도도를 향상시키며, 화학적 리프트 오프(Chemical Lift Off;CLO)에 의하여 손상 없이 발광구조물에서 기판을 쉽게 분리할 수 있다.
Therefore, a copper nanoparticle layer made of copper nanoparticles is provided between the light emitting structure and the reflective electrode layer to improve adhesion between the light emitting structure and the reflective electrode layer, and the copper nanoparticles of the copper nanoparticle layer improve the conductivity of light generated in the active layer of the light emitting structure. In addition, it is possible to easily separate the substrate from the light emitting structure without damage by the chemical lift off (CLO).
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
110 : 기판 120 : 발광구조물
122 : 제1반도체층 124 : 활성층
126 : 제2반도체층 130 : 희생층
140 : 반사전극층 150 : 구리 나노입자층
160 : 서브기판 162 : 천공홀
170 : 본딩금속층 172 : 제1본딩금속층
174 : 제2본딩금속층110
122: first semiconductor layer 124: active layer
126: second semiconductor layer 130: sacrificial layer
140: reflective electrode layer 150: copper nanoparticle layer
160: sub-substrate 162: drilling hole
170: bonding metal layer 172: first bonding metal layer
174: second bonding metal layer
Claims (11)
상기 기판 상부에 적층되며, 제1반도체층과 제2반도체층 및 상기 제1반도체층과 제2반도체층 사이에 위치하는 활성층으로 이루어지는 발광구조물;
상기 기판과 상기 발광구조물 사이에 구비되는 희생층;
상기 발광구조물의 상부에 적층되며, 상기 활성층에서 발생된 빛을 반사하는 반사전극층;
상기 반사전극층의 하부와 상기 발광구조물의 상부 사이에 구비되어, 상기 반사전극층과 상기 발광구조물의 접착력을 향상시키며, 구리 나노입자로 이루어지는 구리 나노입자층;
상기 발광구조물과 상기 반사전극층의 상부에 위치하며, 상기 기판의 제거 시 상기 발광구조물과 상기 반사전극층과 상기 구리 나노입자층을 지지하는 서브기판; 및
상기 반사전극층의 상부에 상기 반사전극층과 동일한 형태와 크기로 형성되며, 제1본딩금속층과 제2본딩금속층으로 구성되어 상기 반사전극층과 상기 서브기판을 본딩시키는 본딩금속층을 포함하는 발광 다이오드.
A substrate serving as a support;
A light emitting structure stacked on the substrate, the light emitting structure including a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and an active layer positioned between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer;
A sacrificial layer provided between the substrate and the light emitting structure;
A reflective electrode layer stacked on the light emitting structure and reflecting light generated from the active layer;
A copper nanoparticle layer provided between a lower portion of the reflective electrode layer and an upper portion of the light emitting structure to improve adhesion between the reflective electrode layer and the light emitting structure, the copper nanoparticle layer comprising copper nanoparticles;
A sub substrate positioned on the light emitting structure and the reflective electrode layer and supporting the light emitting structure, the reflective electrode layer, and the copper nanoparticle layer when the substrate is removed; And
And a bonding metal layer formed on the reflective electrode layer in the same shape and size as the reflective electrode layer, the bonding metal layer comprising a first bonding metal layer and a second bonding metal layer to bond the reflective electrode layer and the sub substrate.
상기 구리 나노입자층의 두께는 5 나노미터 이하로 형성되는 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
The copper nanoparticle layer has a thickness of less than 5 nanometers.
상기 반사전극층은,
알루미늄, 은 또는 알루미늄과 은을 포함하는 합금으로 이루어지는 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
The reflective electrode layer,
A light emitting diode comprising aluminum, silver or an alloy containing aluminum and silver.
상기 기판은,
사파이어 기판, 실리콘 기판, 산화아연 기판 또는 질화물 반도체 기판 중 어느 하나로 이루어지는 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
Wherein:
A light emitting diode comprising any one of a sapphire substrate, a silicon substrate, a zinc oxide substrate, or a nitride semiconductor substrate.
상기 발광구조물의 제1반도체층은,
갈륨나이트라이드(GaN)에 n형 도펀트로서 규소(Si), 게르마늄(Ge), 셀레늄(Se), 텔루르(Te)가 첨가되어 형성되는 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
The first semiconductor layer of the light emitting structure,
A light emitting diode formed by adding silicon (Si), germanium (Ge), selenium (Se), and tellurium (Te) as an n-type dopant to gallium nitride (GaN).
상기 발광구조물의 제2반도체층은,
갈륨나이트라이드(GaN)에 p형 도펀트로서 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba)가 첨가되어 형성되는 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
The second semiconductor layer of the light emitting structure,
A light emitting diode formed by adding magnesium (Mg), zinc (Zn), calcium (Ca), strontium (Sr), and barium (Ba) as a p-type dopant to gallium nitride (GaN).
상기 발광구조물의 활성층은,
InGaN/GaN MQW 또는 AlGaN/GaN MQW로 형성되는 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
The active layer of the light emitting structure,
Light emitting diode formed of InGaN / GaN MQW or AlGaN / GaN MQW.
상기 본딩금속층의 제1본딩금속층은,
니켈(Ni), 크롬(Cr), 티탄(Ti), 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 레듐(Re), 오스듐(Os), 바나듐(V) 및 탄탈럼(Ta) 중 적어도 하나를 포함하고, 두께는 100Å 내지 3000Å로 형성되는 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
The first bonding metal layer of the bonding metal layer,
Nickel (Ni), Chromium (Cr), Titanium (Ti), Palladium (Pd), Ruthenium (Ru), Iridium (Ir), Rhodium (Rh), Reddium (Re), Osdium (Os), Vanadium (V) And tantalum (Ta), the light emitting diode having a thickness of 100 kV to 3000 kV.
상기 본딩금속층의 제2본딩금속층은,
금(Au)과 백금(Pt) 중 적어도 하나를 포함하고, 두께는 100Å 내지 9000Å로 형성되는 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
The second bonding metal layer of the bonding metal layer,
A light emitting diode comprising at least one of gold (Au) and platinum (Pt) and having a thickness of 100 kV to 9000 kV.
상기 서브기판은,
실리콘(Si)을 포함하고, 복수개의 천공홀이 형성되는 발광 다이오드.The method according to claim 1,
The sub substrate,
A light emitting diode comprising silicon (Si) and having a plurality of holes formed therein.
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