KR101375054B1 - 플렉서블 소자 제조방법, 이를 이용한 플렉서블 발광 다이오드 제조방법 및 이에 의하여 제조된 플렉서블 발광 다이오드 - Google Patents
플렉서블 소자 제조방법, 이를 이용한 플렉서블 발광 다이오드 제조방법 및 이에 의하여 제조된 플렉서블 발광 다이오드 Download PDFInfo
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Abstract
투명 기판(100) 상에 소자층(200)을 형성하는 단계; 상기 소자층(200)상에 패시베이션층(300)을 형성하는 단계; 상기 패시베이션층(300)에 전사기판(500)을 접합시키는 단계; 상기 투명 기판(100) 후면에 레이저를 조사하여, 상기 소자층(200)을 상기 투명 기판(100)으로부터 분리시키는 단계; 및 상기 분리된 소자층(200)을 플렉서블 기판(700)에 전사시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 소자 제조방법이 제공된다.
Description
본 발명은 플렉서블 소자 제조방법, 이를 이용한 플렉서블 발광 다이오드 제조방법 및 이에 의하여 제조된 플렉서블 발광 다이오드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 조사에 의하여 소자를 기판으로부터 분리하고, 동시에 소자의 물성 향상을 레이저 조사에 의하여 달성하며, 더 나아가, 열 반응성 접착제를 사용하여 간단한 물리적 공정으로 소자를 분리, 접착할 수 있는, 플렉서블 소자 제조방법, 이를 이용한 플렉서블 발광 다이오드 제조방법 및 이에 의하여 제조된 플렉서블 발광 다이오드에 관한 것이다.
최근 플렉서블 기판 상에서 발광 다이오드와 같은 소자를 제조하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 예를 들어 대한민국 공개특허 10-2012-0127882호는 플렉서블 발광 다이오드 기술을 개시하고 있다. 이러한 플렉서블 소자 제조방법은 기판 상에서 소자를 제조한 후 습식 식각 방식으로 소자를 분리하여야 하는 방식을 취한다. 하지만, 이 경우, 습식 식각시 발생하는 소자의 정렬문제, 공정 상의 문제 등이 발생한다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 습식 식각 방식 등이 아닌 방식으로 플렉서블 소자를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 투명 기판(100) 상에 소자층(200)을 형성하는 단계; 상기 소자층(200)상에 패시베이션층(300)을 형성하는 단계; 상기 패시베이션층(300)에 전사기판(500)을 접합시키는 단계; 상기 투명 기판(100) 후면에 레이저를 조사하여, 상기 소자층(200)을 상기 투명 기판(100)으로부터 분리시키는 단계; 및 상기 분리된 소자층(200)을 플렉서블 기판(700)에 전사시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 소자 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 소자층(200)은 상기 조사되는 레이저에 의하여 물성 변화가 발생하는 물질을 포함하며, 상기 전사기판(500)에는 열 분리 접착 테이프가 도포된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 방법은 상기 분리된 소자층(200)을 플렉서블 기판(500)에 전사시키는 단계 후, 상기 전사기판(500)에 열을 인가하여, 상기 열 분리 접착 테이프와 상기 패시베이션층(500)과 상기 전사기판(500)을 분리하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 패시베이션층(500)과 상기 전사기판(500)을 분리하는 단계 후, 상기 패시베이션층(500)을 제거하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 플렉서블 기판(700) 상에는 열 경화성 접착물질이 도포된다.
본 발명은 또한 상술한 플렉서블 소자 제조방법에 의하여 제조된 플렉서블 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 플렉서블 소자는 플렉서블 발광다이오드 또는 플렉서블 압전소자이다.
본 발명은 또한, 투명기판 상에 GaN 에피텍셜 층을 증착하고 패터닝하여 GaN LED 소자 어레이를 제조하는 단계; 상기 패턴된 GaN LED 소자 어레이 사이 및 소자 상에 SU-8 패시베이션층을 적층하는 단계; 상기 적층된 패시베이션층에 열 분리 접착 테이프가 도포된 전사기판을 접합시키는 단계; 상기 투명기판의 후면에 레이저를 조사하여 상기 GaN LED 소자 어레이를 투명 기판으로부터 분리하는 단계; 및 상기 분리된 GaN LED 소자 어레이를 열 경화성 접착물질이 도포된 플렉서블 기판에 전사한 후, 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 발광 다이오드 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 열 경화성 접착물질은 Au/Cr이다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 GaN 에피텍셜 층은 p-GaN/MQW/LT-GaN/n-GaN/u-GaN층이다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 패터닝된 GaN LED 소자는 n-GaN층이 일부 노출된 구조를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 투명 기판은 사파이어 또는 유리 기판이다.
본 발명은 또한 상술한 플렉서블 발광 다이오드 제조방법에 의하여 제조된 플렉서블 발광 다이오드를 제공한다.
본 발명에 따른 플렉서블 소자 제조방법은 레이저 조사에 의하여 소자를 기판으로부터 분리하고, 동시에 소자의 물성 향상을 레이저 조사에 의하여 달성한다. 더 나아가, 열 반응성 접착제를 사용하여 간단한 물리적 공정으로 소자를 분리, 접착할 수 있다.
도 1 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 소자 제조방법의 단계별 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 질화갈륨 발광 다이오드 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 GaN LED 어레이의 사진이고, 도 9는 본 발명에 따라 제조된 GaN LED에 대한 I-V 곡선이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 질화갈륨 발광 다이오드 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 GaN LED 어레이의 사진이고, 도 9는 본 발명에 따라 제조된 GaN LED에 대한 I-V 곡선이다.
이하 바람직한 실시예 및 도면을 이용하여 본 발명을 상세히 설명한다. 하지만, 다음에 소개되는 실시예들은당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
또한, 본 명세서에 첨부된 도면은 모두 전체 평면도 및 부분 단면(A-A')을 절개한 단면도의 형식으로 해석된다.
본 명세서에서 플라스틱 기판은 유연성, 즉, 플렉서블 특성을 가지는 임의의 모든 기판을 다 포함하는 것으로 해석되며, 보다 명확하게는 플렉서블 중합체 기판을 의미한다.
도 1 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 소자 제조방법의 단계별 단면도이다.
도 1을 참조하면, 사파이어, 유리 등과 같은 투명기판(100)이 개시된다. 특히 본 발명은 레이저를 상기 기판을 투과하여 조사하므로, 기판의 투명도는 매우 중요하다.
도 2를 참조하면, 상기 투명기판(100) 상에 소자층(200)이 제조된다. 본 발명에서 상기 소자층(200)의 물질은 조사되는 레이저에 의하여 결정화, 열분해, 조성변화가 일어나는 물질일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 소자는 발광다이오드를 위한 질화갈륨층이 었으나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다. 또한 상기 소자층(200)은 하나의 박막층이거나, 도 2에서 도시된 바와 같이 패턴된 어레이 구조일 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제조된 소자층(200)에 포토레지스트를 선택적으로 적층하여, 상기 소자층(200)을 패시베이션하여 패시베이션(300)을 형성시킨다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 포토레지스트의 패시베이션은 포토마스크(400)를 이용한 리쏘그래피 공정으로 진행될 수 있으며, 이는 통상의 반도체 공정을 따르므로 이에 대한 상세한 설명은 이하 생략한다.
도 4를 참조하면, 상기 소자층(200)이 형성된 투명기판(100)의 후면으로 레이저를 조사한다. 이때 동일한 높이의 상기 패시베이션층(300)에는 전사기판(500)이 접합된 상태인데, 상기 전사기판은 그 자체가 접합력을 가지거나, 또는 열 분리 접착제에 의하여 상기 소자층의 패시베이션층(300)이 상기 전사기판(500)과 접합될 수 있다. 특히 열 분리 접착제가 도포된 테이프를 사용하는 경우, 조사되는 레이저는 하단의 소자에 의하여 흡수되므로, 레이저에 의한 테이프의 접착력 상실의 문제는 발생하지 않는다.
상기 조사되는 레이저(600)를 상기 소자층(200)은 흡수하며, 이로써 소자층(200)은 결정화 등과 같은 물성 변화가 생기며, 이로써 상기 소자층(200)은 투명기판(100)으로부터 분리된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 소자층(200)은 조사되는 레이저에 의하여 투명기판(100)으로부터 분리될 수 있는 임의의 모든 물질을 포함할 수 있다.
상기 레이저 조사 결과, 투명기판(100)으로부터 소자층(200)은 분리되며, 상기 분리된 소자층(200)은 전사기판(500)에 접합된 상태를 유지한다.
도 5를 참조하면, 상기 접합된 소자층(200)은 열 경화성 접착제(701)가 도포된 플렉서블 기판(700)으로 전사된다. 이후, 온도 상승 등에 따라 상기 전사기판(500)은, 소자층, 보다 구체적으로는 소자층(200)상의 패시베이션층(300)으로부터 분리된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서 상기 열처리에 이하여 플렉서블 기판(700)과 소자층(200) 사이의 접착력은 증대되나, 상기 전사기판(500)과 패시베이션층(300) 간의 접착력은 상실한다.
도 6을 참조하면, 상기 소자층(200)상의 패시베이션층(300)은 반응성 이온 에칭 등의 방식으로 제거되어, 플라스틱과 같은 플렉서블 기판(700) 상에 발광 다이오드, 압전소자 등과 같은 소자가 제조된다.
본 발명의 일 실시예는 상술한 방식에 따라 플렉서블 발광 다이오드를 제조하는데, 이하 도면을 이용하여 이를 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 질화갈륨 발광 다이오드 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 7을 참조하면, GaN 에피텍셜 층(p-GaN/MQW/LT-GaN/n-GaN/u-GaN)이 금속 유기 화학 기상 증착 방식으로 5㎛의 두께로, 사파이어 기판 상에서 제조되었다(a).
오믹 컨택 형성을 위하여, p-GaN/MQW/LT-GaN 층을 반응성 이온 에칭 방식으로 에칭하여 패터닝한다(b). 이로써 내부의 n-GaN층은 외부로 일부 노출되며, 추후 오믹 전극이 형성된다.
이후, 오믹 컨택 전극으로 Au/Cr (50nm/10nm thickness) 층을 p-GaN과 n-GaN 상에 적층하고, 섭씨 600도로 3분간 어닐링하였다(c).
이후 Al/PEO(플라즈마 화학증착 방식으로 증착된 실리콘산화물) /Au/Cr을 500nm/2㎛/100nm/20nm의 두께로 증착하여, 상기 패턴된 플렉서블 질화갈륨 발광 다이오드를 기판 상에서 균일한 높이로 형성하였다(d). 상기 Al/PEO(플라즈마 화학증착 방식으로 증착된 실리콘산화물) /Au/Cr는 GaN LED 소자를 동일 높이로 형성하기 위한 물질층으로, 전사기판과 접촉하는 물질층이므로 이하 전사층으로 표현한다.
이후, 통상적인 포토리쏘그래피 공정과 반응성 이온 식각 공정에 따라 400 ㎛ x 400㎛ 너비의 소자 어레이를 제조한다(e). 이후, 소자층 상에 잔류하는 PEO/Au/Cr을 습식 식각 방식으로 제거한다(f). 이후, GaN LED 어레이는 10㎛ 두께의 SU-8 가 적층된 후, 패터닝되어 패시베이션된다(g). 이후, 상기 소자는 열 분리 접착 테이프가 접착된 유리과 접합된다(h). 이후, 308nm XeCl 레이저를 상기 GaN LED 어레이에 조사하고(i), 그 다음 LED 어레이를 Au/Cr(50nm/10nm) 기 코팅된 폴리이미드 기판(25㎛)으로 전사한다(j). 이때 열을 인가함에 따라 상기 열 분리접착 테이프(Thermal Release Tape)는 접착력을 잃게 되어, 전사시판으로부터 상기 LED 소자가 분리된다. 반면, 상기 폴리이미드 기판상에서의 Au/Cr는 결정화되며, 그 결과 상기 LED 소자와 플렉서블 기판인 폴리이미드 기판과의 접착력은 강화된다. 즉 본 발명에 따른 Au/Cr는 일종의 열에 의하여 접착력이 증가하는 열 경화성 접착층에 해당한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 GaN LED 어레이의 사진이고, 도 9는 본 발명에 따라 제조된 GaN LED에 대한 I-V 곡선이다.
도 8을 참조하면, 플렉서블 기판 상에서 GaN 소자가 효과적으로 정렬되어 전사된 것을 알 수 있다.
또한, 도 9를 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 플렉서블 GaN LED는 벌크 기판에서 제조된 GaN LED와 동일한 I-V 패턴을 보이는 것을 알 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (14)
- 투명 기판(100) 상에 소자층(200)을 형성하는 단계;
상기 소자층(200)상에 패시베이션층(300)을 형성하는 단계;
상기 패시베이션층(300)에 전사기판(500)을 접합시키는 단계;
상기 투명 기판(100) 후면에 레이저를 조사하여, 상기 소자층(200)을 상기 투명 기판(100)으로부터 분리시키는 단계; 및
상기 분리된 소자층(200)을 플렉서블 기판(700)에 전사시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 소자 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 소자층(200)은 상기 조사되는 레이저에 의하여 물성 변화가 발생하는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 소자 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 전사기판(500)에는 열 분리 접착 테이프가 도포된 것을 특징으로 하는 플렉서블 소자 제조방법.
- 제 3항에 있어서,
상기 분리된 소자층(200)을 플렉서블 기판(700)에 전사시키는 단계 후,
상기 전사기판(500)에 열을 인가하여, 상기 열 분리 접착 테이프와 상기 패시베이션층(300)과 상기 전사기판(500)을 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 소자 제조방법.
- 제 4항에 있어서,
상기 패시베이션층(300)과 상기 전사기판(500)을 분리하는 단계 후, 상기 패시베이션층(300)을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 소자 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 플렉서블 기판(700) 상에는 열 경화성 접착물질이 도포된 것을 특징으로 하는 플렉서블 소자 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 투명기판 상에 GaN 에피텍셜 층을 증착하고 패터닝하여 GaN LED 소자 어레이를 제조하는 단계;
상기 패턴된 GaN LED 소자 어레이 사이 및 소자 상에 SU-8 패시베이션층을 적층하는 단계;
상기 적층된 패시베이션층에 열 분리 접착 테이프가 도포된 전사기판을 접합시키는 단계;
상기 투명기판의 후면에 레이저를 조사하여 상기 GaN LED 소자 어레이를 투명 기판으로부터 분리하는 단계; 및
상기 분리된 GaN LED 소자 어레이를 열 경화성 접착물질이 도포된 플렉서블 기판에 전사한 후, 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 발광 다이오드 제조방법.
- 제 9항에 있어서,
상기 열 경화성 접착물질은 Au/Cr인 것을 특징으로 하는 플렉서블 발광 다이오드 제조방법.
- 제 9항에 있어서,
상기 GaN 에피텍셜 층은 p-GaN/MQW/LT-GaN/n-GaN/u-GaN층인 것을 특징으로 하는 플렉서블 발광 다이오드 제조방법.
- 제 11항에 있어서,
상기 패터닝된 GaN LED 소자는 n-GaN층이 일부 노출된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 플렉서블 발광 다이오드 제조방법.
- 제 9항에 있어서,
상기 투명 기판은 사파이어 또는 유리 기판인 것을 특징으로 하는 플렉서블 발광 다이오드 제조방법.
- 삭제
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|---|---|
| KR101375054B1 true KR101375054B1 (ko) | 2014-03-17 |
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ID=50648875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120139584A KR101375054B1 (ko) | 2012-12-04 | 2012-12-04 | 플렉서블 소자 제조방법, 이를 이용한 플렉서블 발광 다이오드 제조방법 및 이에 의하여 제조된 플렉서블 발광 다이오드 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101375054B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019088323A1 (ko) * | 2017-11-03 | 2019-05-09 | 재단법인 다차원 스마트 아이티 융합시스템 연구단 | 전사 부재를 이용한 전자 소자의 적층 구조, 상기 전자 소자의 제작을 위한 전사 장비 및 상기 전자 소자의 제조 방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110015221A (ko) * | 2009-08-07 | 2011-02-15 | 한국과학기술원 | Ｌｅｄ 디스플레이 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 ｌｅｄ 디스플레이 |
| KR20120078969A (ko) * | 2011-01-03 | 2012-07-11 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 반도체 칩 제조용 기판 및 이를 이용한 반도체 칩 제조 방법 |
| KR20120127882A (ko) * | 2011-05-16 | 2012-11-26 | 한국과학기술원 | 광유전학용 ＧａＮ ＬＥＤ 어레이 소자 제조방법, 이에 따라 제조된 ＧａＮ ＬＥＤ 어레이 소자 |
-
2012
- 2012-12-04 KR KR1020120139584A patent/KR101375054B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20120127882A (ko) * | 2011-05-16 | 2012-11-26 | 한국과학기술원 | 광유전학용 ＧａＮ ＬＥＤ 어레이 소자 제조방법, 이에 따라 제조된 ＧａＮ ＬＥＤ 어레이 소자 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 간행물(2012.01) * |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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