KR101439750B1 - Substrate for light emitting diode device having good anti-corrosion property, manufacturing method thereof and manufacturing method of light emitting diode - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 우수한 내식성을 가지는 발광다이오드 소자용 기판, 그 제조방법 및 발광다이오드 소자의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광다이오드의 광추출 효율을 향상시키기 위한 습식 식각 공정에서 견딜 수 있도록 우수한 내식성을 가지는 발광다이오드 소자용 기판, 그 제조방법 및 발광다이오드 소자의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a substrate for a light-emitting diode device having excellent corrosion resistance, a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing the light-emitting diode device. More particularly, the present invention relates to a substrate for a light- A method for manufacturing the same, and a method for manufacturing a light emitting diode device.
발광다이오드는 과잉된 전자와 공공(vacancy)의 결합시 발생하는 에너지에 의하여 빛을 방출하는 반도체 소자이다. 통상의 발광체와는 달리 열을 많이 발생시키지 않으면서 우수한 효율로 빛을 발생시킬 수 있어 근래 여러 가지 형태의 조명으로 각광받고 있다.
A light emitting diode is a semiconductor device that emits light by energy generated when excess electrons and vacancies are coupled. Unlike a normal light emitting body, it is possible to generate light with excellent efficiency without generating a lot of heat, and thus it has been attracting attention as various types of illumination in recent years.
그런데, 우수한 효율에도 불구하고 열발생을 완전히 방지할 수는 없기 때문에 상기 다이오드가 부착된 기판이나 주위 분위기를 통하여 열방출이 용이하게 이루어질 필요가 있다. 특히, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 질화갈륨계 반도체는 넓은 영역의 밴드갭을 가지는 방도체이기 때문에 고출력, 고주기 소자로서 많이 사용되고 있는데, 이처럼 고출력, 고주기 소자로서 많이 사용되기 때문에 소자 자체에서 발생하는 열을 외부로 제거해 주어 소자의 수명을 연장시킬 필요가 있다.
However, in spite of excellent efficiency, heat generation can not be completely prevented, so that it is necessary to easily dissipate heat through the substrate on which the diode is mounted and the ambient atmosphere. In particular, although not necessarily limited thereto, gallium nitride-based semiconductors are widely used as high-output, high-cyclic elements because they are wide-bandgap conductors. It is necessary to remove the heat to the outside to prolong the lifetime of the device.
이러한 경우에 효율적인 기판으로서는 금속을 본딩기판으로 사용하는 것이 유리하다. 일반적으로 금속은 열전도도와 전기전도도가 크고, 대량생산에 의해 제공될 수 있기 때문에 기판소자로 사용되기에 적합하다.
In this case, it is advantageous to use a metal as a bonded substrate as an efficient substrate. In general, metals are suitable for use as substrate elements because they have high thermal conductivity and electrical conductivity and can be provided by mass production.
따라서, 이러한 배경으로 인하여 금속기판을 반도체용 기판으로 사용하기 위한 기반기술이 족족 제시되고 있다. 그런데, 금속기판은 다른 세라믹 계열 기판에 비하여 내식성이 부족한 것이 보완해야 할 문제점으로 지적되고 있다.
Therefore, due to such background, an underlying technology for using a metal substrate as a substrate for a semiconductor has been suggested. However, it is pointed out that a metal substrate is insufficient in corrosion resistance as compared with other ceramic-based substrates, which must be supplemented.
특히, 발광다이오드와 같이 빛을 발생시켜 추출하는 소자의 경우에는 소자 표면에서의 전반사에 의하여 광추출 효율이 저하되는 것을 방지하기 위하여 광추출 표면을 습식 식각하는 과정이 수행될 수 있으며, 이를 위하여 자외선(UV)이 조사되는 KOH 또는 NaOH와 같은 강염기 용액이 사용된다. 이때, 반도체와 결합된 금속 기판은 상기 강염기 용액에 의하여 심각한 손상을 입을 수 있으며 그 결과 소자의 성능에도 영향을 미칠 수 있게 된다. 즉, 강염기 용액에 의해 금속기판이 부식되면 메탈이온이 발광다이오드 측면에 접합하여 누설전류가 생성될 수 있으며, 심한 경우에는 금속기판이 부식되어 구멍이 생기면 발광다이오드 지지를 하지 못하게 되어 후속공정을 진행 못하게 되는 등 발광다이오드를 사용하지 못하게 되는 등의 문제점이 있을 수 있다.
In particular, in the case of a device that generates and extracts light like a light emitting diode, a process of wet-etching the light extracting surface may be performed to prevent the light extracting efficiency from being lowered by total reflection on the surface of the device. A strong base solution such as KOH or NaOH to which UV is irradiated is used. At this time, the metal substrate combined with the semiconductor may be seriously damaged by the strong base solution, and as a result, the performance of the device may be affected. That is, when the metal substrate is corroded by the strong base solution, the metal ions are bonded to the side surface of the light emitting diode to generate a leakage current. In the severe case, if the metal substrate is corroded and holes are formed, the light emitting diode can not be supported, There is a problem that the light emitting diode can not be used.
본 발명의 일측면에 따르면 발광다이오드의 광추출 향상을 위한 습식 식각 공정에서도 손상되지 않도록 우수한 내식성을 가지는 기판층을 포함하는 발광다이오드 소자용 기판, 그 제조방법 및 발광다이오드 소자의 제조방법이 제공될 수 있다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a substrate for a light emitting diode device including a substrate layer having excellent corrosion resistance so as not to be damaged in a wet etching process for improving light extraction of a light emitting diode, a method for manufacturing the substrate, and a method for manufacturing the light emitting diode device .
본 발명의 일측면에 다른 발광다이오드 소자용 기판은 평탄화 기판 및 상기 기판의 평탄화 면의 반대쪽 면에 보호막을 포함할 수 있다.
Another substrate for a light emitting diode device according to an aspect of the present invention may include a planarizing substrate and a protective film on a surface opposite to a planarizing surface of the substrate.
이때, 본 발명의 한가지 구현례에 따르면 발광다이오드 소자용 기판은 상기 외부로 노출된 평탄화 기판과 상기 보호막 사이에 결합층을 더 포함할 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, the substrate for a light emitting diode device may further include a bonding layer between the planarizing substrate exposed to the outside and the protective film.
또한, 상기 보호막은 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 몰리브데늄(Mo) 또는 이들을 포함하는 합금일 수 있다.
The protective film may be gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), molybdenum (Mo), or an alloy containing them.
본 발명의 또한가지 측면에 따른 발광다이오드 소자용 기판의 제조방법은 모기판을 준비하는 단계; 상기 모기판의 표면에 전기주조 방식으로 평탄화 기판을 형성시키는 단계; 및 상기 평탄화 기판의 모기판 반대쪽 면에 보호막을 형성시키는 단계를 포함할 수 있다.
According to still another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a substrate for a light emitting diode device, comprising: preparing a mother substrate; Forming a planarization substrate on the surface of the mother substrate by electroforming; And forming a protective film on a surface opposite to the mother substrate of the planarizing substrate.
본 발명의 또다른 한가지 측면에 따른 발광다이오드 소자의 제조방법은 모기판을 준비하는 단계; 상기 모기판의 표면에 전기주조 방식으로 평탄화 기판을 형성시키는 단계; 상기 평탄화 기판의 모기판 반대쪽 면에 보호막을 형성시키는 단계; 상기 보호막이 형성된 평탄화 기판을 모기판으로부터 분리하는 단계; 및 상기 분리된 평탄화 기판의 평탄화된 표면에 발광다이오드 층을 형성시키는 단계를 포함할 수 있다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a light emitting diode device, comprising: preparing a mother substrate; Forming a planarization substrate on the surface of the mother substrate by electroforming; Forming a protective film on a surface opposite to the mother substrate of the planarizing substrate; Separating the planarizing substrate having the protective film from the mother substrate; And forming a light emitting diode layer on the planarized surface of the separated planarization substrate.
이때, 상기 보호막을 형성하는 단계 이전에 상기 평탄화 기판의 외부에 노출된 표면에 결합층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
The method may further include forming a bonding layer on a surface exposed to the outside of the planarizing substrate before forming the passivation layer.
또한, 상기 보호막은 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 몰리브데늄(Mo) 또는 이들을 포함하는 합금일 수 있다.
The protective film may be gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), molybdenum (Mo), or an alloy containing them.
또한, 상기 보호막의 두께는 50~500nm일 수 있다.
The thickness of the protective layer may be 50 to 500 nm.
그리고, 상기 결합층은 Ti, Cr, Ni 등의 금속 또는 TiOx, CrOx, NiOx 등의 산화층, 이들을 포함하는 물질 또는 그 조합일 수 있다.
The bonding layer may be a metal such as Ti, Cr, Ni, or an oxide layer of TiOx, CrOx, NiOx, or the like, or a combination thereof.
또한, 상기 결합층의 두께는 1~100nm일 수 있다.
The thickness of the bonding layer may be 1 to 100 nm.
또한, 본 발명의 발광다이오드 소자 제조방법에서 상기 평탄화 기판은 평탄화된 표면으로부터 제1 결합층, 배리어 층, 제2 결합층 및 접합층을 순차적으로 포함할 수 있다.
In addition, in the method of manufacturing a light emitting diode device of the present invention, the planarizing substrate may sequentially include a first bonding layer, a barrier layer, a second bonding layer, and a bonding layer from a planarized surface.
그리고, 상기 발광다이오드는 광출사면의 반대쪽 면으로부터 제1 결합층, 배리어 층, 제2 결합층 및 접합층을 순차적으로 포함할 수 있다.
The light emitting diode may sequentially include a first bonding layer, a barrier layer, a second bonding layer, and a bonding layer from a surface opposite to the light emitting surface.
그리고, 상기 평탄화 기판과 상기 발광다이오드를 접합하는 단계는 상기 평탄화 기판과 상기 발광다이오드의 접합층 형성면이 상호 대향하도록 배치한 후, 상기 평탄화 기판과 상기 발광다이오드를 가열함으로써 이루어질 수 있다.
The step of bonding the planarizing substrate and the light emitting diode may be performed by arranging the bonding layer forming surfaces of the planarizing substrate and the light emitting diode to face each other, and then heating the planarizing substrate and the light emitting diode.
상술한 바와 같이 본 발명의 제조방법에 의해 제조되는 발광다이오드 소자는 외부에 노출되는 기판면에 습식 식각에 대한 보호막이 형성된 것이므로 습식 식각에도 우수한 내식성을 가질 수 있다.
As described above, since the light emitting diode device manufactured by the manufacturing method of the present invention has a protective film for wet etching on the surface of the substrate exposed to the outside, it can have excellent corrosion resistance even in wet etching.
도 1은 본 발명의 일구현례에 따른 발광다이오드 소자용 기판의 제조방법을 나타내는 공정흐름도로서, (a)는 보호막만 형성하는 경우를, (b)는 결합층과 보호막을 함께 형성하는 경우를 나타냄,
도 2는 본 발명의 일구현례에 따라 제조된 발광다이오드 소자의 층구조를 나타낸 단면도로서, (a)는 보호막만 형성하는 경우를, (b)는 결합층과 보호막을 함께 형성하는 경우를 나타냄,
도 3은 본 발명의 비교예에 따라 제조된 발광다이오드 소자의 층구조를 나타낸 단면도,
도 4는 발광다이오드의 광추출효율을 향상시키기 위해 발광다이오드 소자를 NaOH 및 KOH 용액에 담근 후 UV를 조사하여 평탄한 반도체 소자 표면에 거칠기를 주는 습식 식각 공정을 설명하는 개략도, 그리고
도 5는 본 발명의 비교예에 의해 제조된 발광다이오드 소자를 습식 식각한 후의 상태를 나타내는 사진이다.FIG. 1 is a process flow chart showing a method of manufacturing a substrate for a light emitting diode element according to an embodiment of the present invention, wherein (a) shows a case where only a protective film is formed, (b) Indicates,
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a layer structure of a light emitting diode device manufactured according to an embodiment of the present invention, wherein (a) shows a case where only a protective film is formed, and (b) ,
3 is a sectional view showing a layer structure of a light emitting diode device manufactured according to a comparative example of the present invention,
4 is a schematic view for explaining a wet etching process in which a light emitting diode device is immersed in a NaOH and KOH solution to improve the light extraction efficiency of a light emitting diode and then irradiated with UV to impart roughness to the surface of the semiconductor device;
5 is a photograph showing a state after wet etching the light emitting diode device manufactured by the comparative example of the present invention.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 발광다이오드 소자는 기판위에 발광다이오드를 형성함으로써 제조될 수 있다. 통상 발광다이오드와 같은 반도체 소자의 기판으로서는 구리, 니켈 또는 인바(Invar) 합금들이 많이 사용된다.
The light emitting diode device of the present invention can be manufactured by forming a light emitting diode on a substrate. As substrates of semiconductor devices such as light emitting diodes, copper, nickel or Invar alloys are often used.
특히, 반도체가 형성되는 표면은 그 상태가 매우 평탄할 것이 요구되기 때문에 평탄화 면을 가진 기판이 사용되는 것이 보다 바람직하다. 이때, 발광다이오드 소자는 기판과 발광다이오드 층을 포함하며 상기 기판의 평탄화 면상에는 반도체 층이 형성되고 그 반대면은 그대로 외부에 노출된 구조를 가지게 된다. 이러한 구조의 발광다이오드 소자를 그대로 습식 식각 공정에 투입할 경우에는 발광다이오드 층이 형성된 반대면이 심하게 부식되어 버린다는 문제가 있다.
Particularly, it is more preferable that a substrate having a planarized surface is used because the surface on which the semiconductor is formed is required to be in a very flat state. At this time, the light emitting diode device includes a substrate and a light emitting diode layer, and a semiconductor layer is formed on the planarization surface of the substrate, and the opposite surface is exposed to the outside. When the light emitting diode device having such a structure is directly introduced into the wet etching process, there is a problem that the opposite surface on which the light emitting diode layer is formed is strongly corroded.
따라서, 본 발명의 발광다이오드 소자용 기판은 평탄화 기판과 상기 기판의 평탄화 면의 반대쪽 면에 보호막을 포함하는 기판이다.
Therefore, the substrate for a light-emitting diode device of the present invention is a substrate including a planarizing substrate and a protective film on the surface opposite to the planarizing surface of the substrate.
이하, 본 발명의 상기 발광다이오드 소자용 기판을 제조하는 한가지 바람직한 구현례를 통하여 상기 발광다이오드 소자용 기판의 추가적인 특징에 대하여 상세히 설명한다. 다만, 후술하는 발광다이오드 소자용 기판을 제조하는 구현례는 한가지 구현례에 불과할 뿐 본 발명의 발광다이오드 소자용 기판이 반드시 이와 같은 과정에 의해 제조된 것으로 한정된다는 의미는 아님에 유의할 필요가 있다.
Hereinafter, additional features of the substrate for a light emitting diode device will be described in detail with reference to one preferred embodiment of the substrate for the light emitting diode device of the present invention. It should be noted, however, that the embodiment for manufacturing a substrate for a light-emitting diode device described below is only one example, but it does not mean that the substrate for a light-emitting diode device of the present invention is necessarily manufactured by such a process.
본 발명의 한가지 구현례에서는 전기주조(electroforming)라는 방법을 이용하여 평탄화 기판을 제조한다. 전기주조는 전해도금법을 이용하여 표면 거칠기가 낮은 모기판 위에 제조하고자 하는 기판 물질을 도금한 후 향후 이를 모기판으로부터 분리하여 사용하는 방법을 말한다. 평탄화 기판과 모기판의 분리는 물리적 박리법이나 화학적 박리법 등을 이용할 수 있다. 모기판에 접하고 있던 기판의 표면에는 모기판의 표면 거칠기가 그대로 전사되기 때문에 한쪽면이 평탄화된 기판을 얻을 수 있다. 본 발명에서 평탄화 기판층의 표면 거칠기를 낮게 유지하기 위해서 상기 모기판은 표면거칠기가 낮은 유리기판, Si 기판, Al2O3 기판 또는 석영 기판 등을 활용할 수 있다. 본 발명의 평탄화 기판의 표면 거칠기는 Rt(최대거칠기, 거칠기 곡선에서 가장 높은 산과 가장 높은 골의 수직방향 거리를 의미함) 기준으로 0.17㎛ 이하인 것이 발광다이오드 소자의 성능확보에 유리하므로 상기 모기판의 표면 거칠기 역시 Rt 기준으로 0.17㎛ 이하인 것이 유리하다.
In one embodiment of the invention, a planarized substrate is produced using a method known as electroforming. Electro-casting refers to a method of plating a substrate material to be manufactured on a mother board having a low surface roughness by electrolytic plating, and then separating it from the mother board in the future. The planarization substrate and the mother substrate can be separated from each other by a physical separation method or a chemical separation method. Since the surface roughness of the mother substrate is directly transferred to the surface of the substrate which is in contact with the mother substrate, a substrate having one side thereof flat can be obtained. In the present invention, a glass substrate, a Si substrate, an Al 2 O 3 substrate, a quartz substrate, or the like having a low surface roughness can be utilized for keeping the surface roughness of the planarizing substrate layer low. Since the surface roughness of the planarizing substrate of the present invention is 0.17 탆 or less on the basis of Rt (the maximum roughness, the vertical distance between the highest peak and the highest peak in the roughness curve), it is advantageous in securing the performance of the light emitting diode device, It is also advantageous that the surface roughness is 0.17 占 퐉 or less on the basis of Rt.
상술한 과정에 의해서 모기판 표면에 평탄화 기판이 부착된 형태가 얻어지는데, 본 발명의 한가지 구현례에서는 모기판으로부터 평탄화 기판을 분리하기 전에 상기 모기판 표면에 부착된 평탄화 기판에 보호막을 코팅하는 공정이 실시된다. 이러할 경우 평탄화 면에는 보호막이 형성되지 않아, 후속하는 발광다이오드를 기판에 접합하는 단계의 접합면으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 발광다이오드가 형성되지 않는 면, 즉 평탄화 면의 반대면은 습식 식각 공정에서 식각액에 노출되더라도 보호막이 존재하므로 부식문제를 걱정할 필요가 없다.
In the embodiment of the present invention, the protective film is coated on the flattened substrate attached to the surface of the mother substrate before the flattened substrate is separated from the mother substrate, . In this case, since a protective film is not formed on the planarizing surface, it can be used as a bonding surface for joining a subsequent light emitting diode to a substrate. In addition, a surface on which a light emitting diode is not formed, Even if exposed to the etching solution, there is no need to worry about the corrosion problem because the protective film exists.
따라서, 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에서는 모기판의 표면에 전기주조되어 형성된 평탄화 기판 표면에 보호막을 형성하는 단계가 포함된다. 즉, 상기 평탄화 기판의 노출 표면이 습식 식각시 부식될 우려가 크기 때문에 노출된 표면을 대상으로 하여 보호막을 형성하는 것이다. 상기 보호막으로는 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 몰리브데늄(Mo) 또는 이들을 50중량% 이상 포함하는 합금일 수 있다. 이들은 강염기를 사용하는 분위기에서도 충분한 내식성을 가지기 때문에, 하부에 위치한 평탄화 기판의 부식을 방지할 수 있다. 상기 보호막 층은 통상 알려진 어떠한 방법에 의해서도 형성될 수 있으나, 몇가지 바람직한 구현례를 든다면 전해도금법이나 증착법을 이용할 수도 있다.
Therefore, as shown in FIG. 1, the present invention includes a step of forming a protective film on the surface of a planarizing substrate formed by electroforming on the surface of a mother substrate. That is, since the exposed surface of the planarizing substrate is likely to be corroded during wet etching, the protective film is formed on the exposed surface. The protective film may be gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), molybdenum (Mo), or an alloy containing 50 wt% or more of these. They have sufficient corrosion resistance even in an atmosphere using a strong base, so corrosion of the underlying planarizing substrate can be prevented. The passivation layer may be formed by any conventionally known method, but electrolytic plating or vapor deposition may be used as long as some preferred embodiments are used.
다만, 전해도금을 사용할 경우에는 상기 보호막을 이루는 물질은 금 또는 금합금인 것이 바람직하며, 증착법을 이용할 경우에는 금, 백금, 팔라듐, 몰리브데늄 또는 이들의 합금일 수 있다. 증착법으로서는 알려진 어떠한 형태의 증착법을 이용하여도 무방하나, 몇가지 바람직한 구현례를 든다면 전자빔 증착이나 스퍼터 증착을 들 수 있다.
However, when electroplating is used, the material forming the protective film is preferably gold or a gold alloy, and gold, platinum, palladium, molybdenum, or an alloy thereof may be used when using the vapor deposition method. Any type of deposition known in the art may be used for the deposition, but electron beam deposition or sputter deposition can be used for several preferred embodiments.
기판에 대한 충분한 보호 효과를 얻기 위해서는 상기 보호막의 두께는 50nm 이상인 것이 바람직하다. 다만, 그 두께가 500nm를 넘어서면 더이상 효과 증대를 기대하기 어려울 뿐만 아니라, 보호막을 이루는 원소가 고가의 원소이므로 원가상승의 요인이 된다.
In order to obtain a sufficient protective effect on the substrate, the thickness of the protective film is preferably 50 nm or more. However, if the thickness exceeds 500 nm, it is difficult to expect an increase in the effect any longer, and the element constituting the protective film is an expensive element, which causes a rise in cost.
상술한 보호막은 그 자체로도 우수한 성능을 발휘할 수 있지만, 보다 우수한 결합강도를 가지고 상기 기판 표면에 강고히 결합되어 있는 것이 기판 보호에 보다 효과적일 수 있다. 이를 위하여, 본 발명의 또한가지 구현례에서는 보호막 형성 이전에 노출된 기판 표면에 결합층을 형성하는 단계가 선행할 수 있다. 즉, 상기 결합층은 기판과 보호막 사이의 결합을 강화하는 역할을 하는 것으로서, Ti, Cr, Ni 등의 금속 또는 TiOx, CrOx, NiOx 등의 산화층, 이들을 50중량% 이상 포함하는 물질 또는 그 조합(합금 포함) 중에서 선택된 재료로 이루어질 수 있다.
The protective film described above can exhibit excellent performance by itself, but it can be more effective in protecting the substrate that it is strongly bonded to the surface of the substrate with a better bonding strength. To this end, in still another embodiment of the present invention, a step of forming a bonding layer on the surface of the substrate exposed before the formation of the protective film may be preceded. That is, the bonding layer enhances the bonding between the substrate and the protective film. The bonding layer may be formed of a metal such as Ti, Cr, Ni or an oxide layer of TiOx, CrOx, NiOx, etc., Alloys, etc.).
이때, 충분한 결합강도를 부여하기 위해서는 상기 결합층은 1nm 이상의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 다만, 두께가 100nm를 초과하면 더이상 효과증대는 기대되지 않으므로 상기 결합층의 두께 상한은 100nm로 정할 수도 있다.
At this time, in order to give sufficient bonding strength, it is preferable that the bonding layer has a thickness of 1 nm or more. However, if the thickness exceeds 100 nm, no further increase in the effect is expected, so that the upper limit of the thickness of the bonding layer may be set to 100 nm.
상기와 같은 과정에 의해 본 발명의 발광다이오드 소자용 기판은 평탄화 기판과 상기 기판의 평탄화 면의 반대쪽 면에 보호막을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
According to the above process, the substrate for a light emitting diode device of the present invention may have a structure including a planarizing substrate and a protective film on a surface opposite to the planarizing surface of the substrate.
본 발명의 전기주조방법은 통상적인 전기주조방법이라면 어떠한 방법이라도 사용가능하므로 특별히 제한하지는 않는다. 다만, 본 발명의 한가지 바람직한 구현례를 소개하면 다음과 같다.
The electroforming method of the present invention is not particularly limited because any method can be used as long as it is a conventional electroforming method. However, one preferred embodiment of the present invention is as follows.
즉, 전기주조를 통하여 평탄화 기판을 제조하는 경우에, 본 발명의 일구현례에서는 평탄화 기판을 형성하기 위하여 모기판 표면에 하지층과 시드층을 순차적으로 형성한 후 그 위에 전해도금 방식을 이용하여 평탄화 기판층을 형성하는 방법을 이용할 수 있다.
That is, in the case of manufacturing a planarizing substrate through electroforming, in one embodiment of the present invention, in order to form a planarizing substrate, a base layer and a seed layer are sequentially formed on the surface of a mother substrate, and then an electrolytic plating A method of forming a planarizing substrate layer can be used.
상기 하지층으로는 Ti층을 들 수 있으며, 그 두께는 10nm~200nm 범위로 설정할 수 있다.
The underlying layer may be a Ti layer, and the thickness may be set in a range of 10 nm to 200 nm.
상기 하지층 위에 형성되는 시드 층은 평탄화 기판이 용이하게 형성되도록 하는 역할을 하는 것으로서, 금(Au) 이나 인바 합금으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 평탄화 기판의 재료로 반드시 이로 제한하는 것은 아니나 구리(Cu) 또는 인바 합금을 사용할 수 있는데, 만일, 평탄화 기판의 재료로서 Cu를 이용하는 경우에는 상기 시드층은 Au인 것이 바람직하며, 평탄화 기판의 재료가 인바 합금일 경우에는 상기 시드층 역시 인바 합금인 것이 유리하다. 또한, 반드시 이로 제한되는 것은 아니나 상기 시드층의 적절한 두께는 10nm~200nm 범위에서 결정될 수 있다. 즉, 10nm는 시드층의 역할을 수행하기 위한 최소한의 두께이며 더이상 두께를 증가시켜도 특별한 이점이 없을 뿐만 아니라 과도하게 두꺼운 시드층은 원가 상승 요인이 되므로 상기 시드층의 두께 상한은 200nm로 결정할 수 있다. 상기 하지층과 시드층을 형성하는 방법은 통상 알려진 방법이라면 어떠한 방법이라도 사용할 수 있으나, 한두가지 예를 든다면 전자빔 증착 방식 또는 열증착 방식등 진공증착 방식 등을 들 수 있다. 기판의 두께는 사용되는 용도에 따라 자유로이 정할 수 있으므로 본 발명에서 특별히 정하지는 않는다.
The seed layer formed on the ground layer serves to facilitate formation of the planarization substrate, and may be formed of gold (Au) or an invar alloy. In this case, copper (Cu) or an invar alloy may be used as the material of the planarizing substrate. However, if Cu is used as the material of the planarizing substrate, the seed layer is preferably Au, Is an invar alloy, it is advantageous that the seed layer is also an invar alloy. In addition, though not necessarily limited thereto, the appropriate thickness of the seed layer can be determined in the range of 10 nm to 200 nm. That is, 10 nm is the minimum thickness for performing the role of the seed layer, and there is no particular advantage even if the thickness is further increased. In addition, since the excessively thick seed layer becomes a factor of rising cost, the upper limit of the thickness of the seed layer can be determined to be 200 nm . The base layer and the seed layer may be formed by any known method, and examples of the method include an electron beam evaporation method or a thermal evaporation type vacuum deposition method. The thickness of the substrate is not particularly defined in the present invention because it can be determined freely according to the intended use.
상술한 과정에 의해 제조된 본 발명의 발광다이오드 소자용 기판의 표면에 발광다이오드 층을 형성시켜 최종적으로 발광다이오드 소자를 제조할 수 있다. 이하 본 발명의 한가지 구현례에 따른 발광다이오드 소자의 제조방법에 대하여 설명한다.
A light emitting diode layer may be formed on the surface of the substrate for a light emitting diode device of the present invention manufactured by the above-described process to finally manufacture the light emitting diode device. Hereinafter, a method of manufacturing a light emitting diode device according to one embodiment of the present invention will be described.
즉, 상기 보호막이 형성된 평탄화 기판의 표면에는 발광다이오드 층이 형성될 수 있다. 반도체 층을 형성하는 과정은 반드시 이로 제한되지는 않으나 본 발명의 한가지 바람직한 구현례에서는 미리 발광다이오드를 제조한 후 상기 발광다이오드 층과 상기 평탄화 기판을 접합하는 방법을 사용한다. 이를 위해서는 상기 평탄화 기판과 발광다이오드에는 각각 제1 결합층/배리어층/제2 결합층을 순차적으로 형성하고 상기 제2 결합층 위에 접합층을 형성함으로써 평탄화된 기판과 발광다이오드를 접합가능한 상태로 할 수 있다.
That is, a light emitting diode layer may be formed on the surface of the planarization substrate on which the protective film is formed. Although the process of forming the semiconductor layer is not necessarily limited to this, one preferred embodiment of the present invention uses a method of bonding the light emitting diode layer and the planarization substrate in advance after manufacturing the light emitting diode. To this end, a first bonding layer / a barrier layer / a second bonding layer are sequentially formed on the planarizing substrate and the light emitting diode, and a bonding layer is formed on the second bonding layer, thereby making the planarized substrate and the light emitting diode capable of bonding .
이때, 상기 평탄화 기판의 평탄화된 표면에 형성되는 상기 제1 결합층은 그 위에 형성되는 배리어층과 기판의 결합을 용이하도록 하는 것으로서, Ti, Cr, Ni 등의 금속 또는 TiOx, CrOx, NiOx 등의 산화층, 이들을 50중량% 이상 포함하는 물질 또는 그 조합(합금 포함) 중에서 선택된 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 결합층으로서 충분한 역할을 수행하기 위해서는 상기 제1 결합층의 두께는 1nm 이상인 것이 바람직하며, 과다하게 두꺼울 경우에는 제조비용만 상승하고 더이상의 효과증대는 없으므로 상기 결합층의 두께는 100nm 이하로 제한할 수도 있다.
The first bonding layer formed on the planarized surface of the planarizing substrate facilitates bonding of the barrier layer formed thereon with the substrate. The first bonding layer may be formed of a metal such as Ti, Cr, Ni, or a metal such as TiOx, CrOx, NiOx An oxide layer, a material containing at least 50 wt% of these, or a combination thereof (including alloys). In order to fulfill a sufficient role as a bonding layer, the thickness of the first bonding layer is preferably 1 nm or more, and if it is excessively thick, only the manufacturing cost is increased and no further increase in effect occurs. Therefore, the thickness of the bonding layer is limited to 100 nm or less It is possible.
또한, 상기 평탄화 기판의 배리어 층은 기판 형성물질이 반도체 층으로 확산되는 것을 방지하기 위한 것으로서 Ru, Pt, Pd, Ir, Rh, Nb, W, Ta 등의 금속, RuOx, IrOx, RhOx, NbOx, TaOx 등의 산화물, 이들을 50중량% 이상 포함하는 물질, 또는 그 조합(합금 포함) 중에서 선택된 재료를 이용하는 것이 효과적이다. 배리어 층이 충분히 제 기능을 하기 위해서는 그 두께가 100Å(옹스트롱) 이상인 것이 바람직하다. 다만 두께가 두꺼울 경우에는 더이상의 효과증대는 없으면서 제조비용만 상승하므로 그 두께의 상한은 5000Å(옹스트롱)으로 정한다. 또한, 상기 배리어 층은 상기 배리어층으로 Ru, Pt, Pd, Ir, Rh, Nb, W, Ta 등의 금속 또는 이들을 50중량% 이상 포함하는 합금으로 이루어지는 층과 RuOx, IrOx, RhOx, NbOx, TaOx 중 하나의 산화물 또는 이들을 50중량% 이상 포함하는 물질이 교대로 적층하는 형태를 가질 수도 있다. 이러한 적층 형태를 가질 경우 박막 자체에 생성되는 스트레스를 상쇄하여 보다 안정적인 박막을 형성할 수 있다. 즉, 스트레스가 심한 경우, 외부의 작은 충격에도 벗겨지는 등 불안정한 형태를 갖게 될 수 있다.
The barrier layer of the planarizing substrate is made of a metal such as Ru, Pt, Pd, Ir, Rh, Nb, W and Ta, RuOx, IrOx, RhOx, NbOx, It is effective to use an oxide such as TaOx, a material containing 50 wt% or more of them, or a combination thereof (including alloys). In order for the barrier layer to sufficiently function, it is preferable that the thickness is 100 angstroms or more. However, when the thickness is thick, the upper limit of the thickness is set to 5000 Å (Ångstrong) because the manufacturing cost is increased without any further increase of the effect. The barrier layer may be formed of a metal such as Ru, Pt, Pd, Ir, Rh, Nb, W and Ta as a material of the barrier layer or a layer of an alloy containing at least 50% by weight of the metal, RuOx, IrOx, RhOx, NbOx, TaOx Or an oxide of at least 50% by weight thereof may be alternately laminated. When such a laminated structure is formed, a more stable thin film can be formed by canceling the stress generated in the thin film itself. That is, when stress is severe, it may be unstable such as peeling off even a small external impact.
상기 제2 결합층은 상기 배리어층과 접합층의 결합을 용이하게 하는 역할을 수행하는 것으로서 상기 제1 결합층으로 사용되는 물질 중에서 선택하여 사용할 수 있다. 상기 제1 결합층과 유사한 이유로 그 두께는 1~100nm 범위에서 결정될 수 있다.
The second bonding layer plays a role of facilitating bonding between the barrier layer and the bonding layer, and may be selected from materials used as the first bonding layer. For reasons similar to the first bonding layer, the thickness may be determined in the range of 1 to 100 nm.
상기, 발광다이오드 층의 제1 결합층과 제2 결합층 역시 상기 평탄화 기판의 제1 결합층 및 제2 결합층과 유사한 역할을 수행하므로 상기 평탄화 기판의 제1 결합층 및 제2 결합층의 재료로 사용될 수 있는 물질 중에서 선택하여 사용될 수 있으며, 1~100nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 또한 상기 발광다이오드 층의 배리어 층은 접합층을 이루는 금속층이 반도체 층으로 확산되는 것을 방지하고, 또한 혹시 확산되어 올라올지 모르는 기판 원소의 확산 역시 차단하는 역할을 수행한다. 상기 발광다이오드 층 쪽의 배리어 층 역시 평탄화 기판 쪽 배리어 층의 재료로 사용될 수 있는 물질 중에서 선택하여 이용할 수 있으며, 100~5000Å(옹스트롱) 범위의 두께를 가질 수 있다. 발광다이오드에서 제1 결합층 등이 형성되는 위치는 발광다이오드의 광 출사면의 반대쪽 면인 것이 바람직하다.
Since the first bonding layer and the second bonding layer of the light emitting diode layer also play a role similar to the first bonding layer and the second bonding layer of the planarizing substrate, the material of the first bonding layer and the second bonding layer of the planarizing substrate And may have a thickness ranging from 1 to 100 nm. In addition, the barrier layer of the light emitting diode layer prevents diffusion of the metal layer, which forms the bonding layer, into the semiconductor layer, and also prevents diffusion of the substrate element that may be diffused. The barrier layer on the light emitting diode layer may also be selected from materials that can be used as a material for the barrier layer on the planarization substrate, and may have a thickness in the range of 100 to 5000 Å (on Strong). It is preferable that the position where the first bonding layer or the like is formed in the light emitting diode is opposite to the light emitting surface of the light emitting diode.
이들 평탄화 기판과 발광다이오드 층의 제1 결합층, 배리어 층 및 제2 결합층을 형성하는 방법은 본 발명이 속하는 기술분야에서 사용될 수 있는 방법이라면 어떠한 방법이라도 사용가능하나, 한가지 제한되지 않는 예를 든다면 전자선 증착이나 열 증착과 같은 증착법을 들 수 있다. 한가지 구현례에서는 상기 제1 배리어층과 상기 배리어 층은 전자선 증착법을 이용하고, 상기 제2 결합층은 열 증착법을 이용할 수 있다.
The method of forming the first bonding layer, the barrier layer, and the second bonding layer of the planarizing substrate and the light emitting diode layer may be any method that can be used in the technical field of the present invention. However, The deposition method such as electron beam deposition or thermal deposition can be mentioned. In one embodiment, the first barrier layer and the barrier layer may be formed by electron beam evaporation, and the second bonding layer may be formed by thermal evaporation.
상기 각각의 제2 결합층 위에 형성되는 접합층은 낮은 융점을 가져서 과다하게 높은 온도로 가열하여 반도체 층 등에 손상을 입히거나 물질의 확산을 조장하는 일 없이 낮은 온도에서 상기 평탄화 기판과 상기 발광다이오드 층의 접합을 용이하게 할 수 있도록 하는 역할을 한다. 이를 위하여 상기 접합층은 Ag-In, Ag-Sn, Ag-Ti, Al-Sn, As-Ti, Au-Bi, Au-Li, Au-Pb, Au-Ti 또는 Bi-Sn와 같은 합금층 Ag, Al, As 및 Bi 중에서 선택된 금속과 In, Sn, Ti, Bi, Li, Pb 및 Sn 중에서 선택된 금속이 별도의 층으로 적층된 형태를 가질 수도 있다(이러할 경우 동일한 금속끼리 층을 이루는 경우는 제외한다). 몇가지 구현례에서 사용되는 보다 바람직한 적층구조는 Ag/In, Ag/Sn, Ag/Ti, Al/Sn, As/Ti, Au/Bi, Au/Li, Au/Pb, Au/Ti 및 Bi/Sn으로 이루어지는 금속의 적층구조에서 선택될 수 있다. 충분한 접합강도를 가지기 위해서는 상기 접합층의 두께(둘 이상의 층으로 이루어질 경우에는 전체 층의 두께)는 0.8㎛(마이크로미터) 이상인 것이 유리하다. 다만, 두께가 두꺼우면 비용상승의 원인이 되므로 상기 두께의 상한을 2㎛(마이크로미터)로 정할 수도 있다. 접합층이 충분한 두께를 가지므로 두 기판의 크기 및 모양이 같지 않더라도 금속접합층이 접촉하는 부분에서는 본딩이 이루어질 수 있다.
The bonding layer formed on each of the second bonding layers may have a low melting point and may be heated to an excessively high temperature so as to prevent damage to the semiconductor layer or the like, Thereby facilitating bonding. The bonding layer may be formed of an alloy layer Ag such as Ag-In, Ag-Sn, Ag-Ti, Al-Sn, As-Ti, Au-Bi, Au-Li, Au-Pb, Au- , A metal selected from Al, As and Bi and a metal selected from In, Sn, Ti, Bi, Li, Pb and Sn may be stacked as separate layers (in this case, do). More preferred laminate structures used in some embodiments are Ag / In, Ag / Sn, Ag / Ti, Al / Sn, As / Ti, Au / Bi, Au / Li, Au / And the like. In order to have a sufficient bonding strength, it is advantageous that the thickness of the bonding layer (thickness of the entire layer in the case of two or more layers) is 0.8 m (micrometer) or more. However, if the thickness is too large, the increase of the cost may cause the upper limit of the thickness to be set to 2 탆 (micrometer). Since the bonding layer has a sufficient thickness, the bonding can be performed at the portion where the metal bonding layer contacts even if the sizes and shapes of the two substrates are not the same.
한가지 바람직한 구현례에서 상기 평탄화 기판의 표면에 제1 결합층을 형성하기 전에 평탄화 기판을 세척하는 과정이 수행될 수 있다. 즉, 평탄화 기판에 보다 효과적으로 제1 결합층/배리어 층/제2 결합층/접합층이 형성될 수 있도록 하기 위해서는 기판의 표면은 청결하게 유지되는 것이 유리하다. 상기 세척과정으로는 통상적인 기판 세척과정이라면 어떠한 방법을 사용하여도 무방하나, 한가지 제한적인 예를 든다면, 아세톤, 이소프로판 알코올(IPA) 및 탈이온수를 이용하여 기판을 순차적으로 세척하는 방법을 들 수 있다. 기판을 세척한 이후에는 질소 등의 가스를 이용하여 건조시키는 과정이 후속될 수 있다.
In one preferred embodiment, a process of cleaning the planarizing substrate may be performed prior to forming the first bonding layer on the surface of the planarizing substrate. That is, it is advantageous that the surface of the substrate is kept clean so that the first bonding layer / barrier layer / second bonding layer / bonding layer can be more effectively formed on the planarizing substrate. As the cleaning process, any method can be used as long as it is a conventional substrate cleaning process. However, if the process is a limited example, a method of sequentially cleaning the substrate using acetone, isopropanol alcohol (IPA) and deionized water . After the substrate is cleaned, a drying process using a gas such as nitrogen may be followed.
또한, 상기 발광다이오드 층은 통상 사용되는 발광다이오드 제조방법에 의해 제조될 수 있으므로 본 발명에서는 그 제조방법을 특별히 제한하지 않는다. 다만, 필요에 따라서 제1 결합층을 형성하기 전에 염산 수용액에 침지한 후 탈이온수 등으로 세척하는 과정이 후속될 수 있으며, 이후 질소에 의해 건조되는 과정을 겪을 수도 있다.
In addition, since the light emitting diode layer can be manufactured by a commonly used light emitting diode manufacturing method, the manufacturing method of the light emitting diode layer is not particularly limited in the present invention. However, if necessary, the process may be followed by a process of dipping in an aqueous hydrochloric acid solution and then washing with deionized water before forming the first bonding layer, followed by a step of drying with nitrogen.
이후, 상술한 과정에 의해서 제1 결합층, 배리어 층, 제2 결합층 및 접합층이 순차적으로 형성된 평탄화 기판과 발광다이오드를 접합하는 단계가 후속된다(e 단계).
Thereafter, a step of joining the light emitting diode with the planarizing substrate in which the first bonding layer, the barrier layer, the second bonding layer and the bonding layer are sequentially formed is followed by the above-described process (step e).
이때, 상기 접합은 기판과 발광다이오드를 접합하기 위해서 이들을 가열한 후 각각의 접합층이 상호 대향되도록 하여 가압하는 과정에 의해 이루어질 수 있다. 접합층에 의한 접합이 충분히 이루어지도록 하기 위해서는 상기 가열은 접합층의 온도가 접합층의 융점 ~ 융점+50℃인 것이 바람직하다. 즉, 접합층 간의 상호 확산에 의하여 충분한 결합이 이루어지기 위해서는 상기 접합층의 가열온도는 융점이상인 것이 바람직하나, 과도하게 높은 온도에서는 접합층이 흘러내려 버리거나 반도체 층에 손상을 가할 수도 있으므로 상기 접합층의 가열온도는 접합층의 융점+50℃ 이하로 정하는 것이 바람직하다. 융점이 상이한 물질을 사용하는 경우 상기 가열온도는 융점이 높은 물질의 융점을 기준으로 설정될 수 있다.
At this time, the bonding may be performed by heating the substrates and the light emitting diodes so as to bond them, and pressing the bonding layers so that the bonding layers are opposed to each other. In order to ensure sufficient bonding by the bonding layer, it is preferable that the temperature of the bonding layer is in the range of the melting point of the bonding layer to the melting point + 50 ° C. That is, in order to ensure sufficient bonding by mutual diffusion between the bonding layers, the heating temperature of the bonding layer is preferably higher than the melting point, but at an excessively high temperature, the bonding layer may flow down or damage the semiconductor layer, Is preferably set to the melting point of the bonding layer + 50 DEG C or less. When a substance having a different melting point is used, the heating temperature can be set based on the melting point of the substance having a high melting point.
상술한 과정에 의하여 평탄화 기판의 표면에는 강고히 결합된 발광다이오드 층이 형성된다. 그러나, 이렇게 평탄화 기판과 그 위에 형성된 발광다이오드를 포함하는 발광다이오드 소자는 그대로 사용되는 것이 아니라, 도 4에 예시한 형태의 습식식각 장치를 이용하여 광출사면의 거칠기를 조절하는 작업이 후속될 필요가 있다. 상기 작업에 의하여 발광다이오드의 광출사면에서의 전반사가 방지되어 광추출 효율이 증가될 수 있는 것이다. 그런데, 상기 습식 식각에 사용되는 용액은 통상 KOH나 NaOH와 같은 강염기 용액이며, 반응을 촉진하기 위하여 자외선이 조사되는 환경이므로 금속으로 이루어지는 상기 평탄화 기판에 손상이 발생할 수 있다.
By the above-described process, a light emitting diode layer strongly bonded to the surface of the planarizing substrate is formed. However, the light-emitting diode device including the planarizing substrate and the light-emitting diode formed thereon is not used as it is, but an operation of adjusting the roughness of the light emitting surface by using the wet etching apparatus of the embodiment shown in Fig. 4 . By this operation, the total reflection on the light exit surface of the light emitting diode is prevented, and the light extraction efficiency can be increased. However, the solution used for the wet etching is usually a strong base solution such as KOH or NaOH. In order to accelerate the reaction, ultraviolet rays are irradiated to the substrate, so that the flattening substrate made of metal may be damaged.
상술한 과정에 의해 본 발명의 발광다이오드 소자는 도 2에 예를 들어 도시한 바와 같이 평탄화 기판과 상기 평탄화 기판 위에 형성된 발광다이오드 층으로서, 외부로 노출된 상기 평탄화 기판의 표면에 보호막이 형성된 구조를 가지는 것으로서, 외부로 노출된 기판에 습식 식각 분위기에서도 부식되기 어려운 보호막이 형성되어 있으므로 이후 발광다이오드 소자가 겪을 수 있는 습식 식각 과정에서 충분한 내식성을 가질 수 있다. 도 2에서 (a)는 보호막 아래에 결합층이 포함되지 않은 경우를, (b)는 결합층이 포함된 경우를 나타낸다.
As shown in FIG. 2, the light emitting diode device of the present invention has a structure in which a planarizing substrate and a light emitting diode layer formed on the planarizing substrate are formed with a protective film formed on the surface of the planarizing substrate exposed to the outside Since a protective film which is not easily corroded in a wet etching atmosphere is formed on the substrate exposed to the outside, sufficient corrosion resistance can be obtained in the subsequent wet etching process that the light emitting diode device can suffer. FIG. 2 (a) shows a case where a bonding layer is not included under a protective film, and FIG. 2 (b) shows a case where a bonding layer is included.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기하는 실시예는 본 발명을 예시하여 구체화하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의하여 결정되는 것이기 때문이다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. It should be noted, however, that the following examples are intended to illustrate and specify the present invention and not to limit the scope of the present invention. And the scope of the present invention is determined by the matters described in the claims and the matters reasonably deduced therefrom.
(실시예)(Example)
발명예1Inventory 1
표면 거칠기(Rt)가 0.11㎛인 유리기판을 모기판으로 사용하여 평탄화 기판을 전기주조하였다.
A flat substrate was electroformed using a glass substrate having a surface roughness (Rt) of 0.11 mu m as a mother substrate.
전기주조를 위하여 상기 유리기판 상부에 하지층으로 50nm 두께의 Ti 층을 열증착 방식을 이용하여 형성하였다. 상기 하지층 위에 100nm 두께의 금(Au) 시드층을 형성하였으며, 그 위에 전해도금을 이용하여 약 50㎛ 두께의 Cu 기판을 형성하였다.
For electroforming, a 50 nm thick Ti layer was formed on the glass substrate by using a thermal evaporation method as a base layer. A gold (Au) seed layer having a thickness of 100 nm was formed on the base layer, and a Cu substrate having a thickness of about 50 탆 was formed thereon by electrolytic plating.
이후, 모기판에 전기주조되어 부착된 평탄화 기판의 부착면 반대쪽 표면에 30nm의 두께로 Ti 결합층을 코팅한 후, 그 위에 100nm 두께로 Pt 보호막을 형성하였다. 상기 결합층과 보호막은 모두 전자빔 증착방식에 의하여 형성하였다.
Thereafter, a Ti bond layer was coated to a thickness of 30 nm on the surface opposite to the adhesion surface of the planarizing substrate, which was electroformed on the mother substrate, and a Pt protective film was formed thereon to a thickness of 100 nm. Both the bonding layer and the protective film were formed by an electron beam evaporation method.
상기와 같은 과정에 의해 평탄화 면 반대면에 보호막이 형성된 기판을 물리적으로 떼어내어 Cu 평탄화 기판을 얻을 수 있었다.
The substrate on which the protective film was formed on the opposite side of the planarizing surface was physically peeled off by the above process, thereby obtaining the Cu planarizing substrate.
이렇게 준비한 평탄화 금속 기판을 아세톤, 이소프로판알코올(IPA; Iso-propane alcohol) 그리고 탈이온수를 이용하여 순차적으로 세척한 후 질소로 건조하였다. 이후, 제1 결합층(Ti)과 베리어 층(Ru)을 전자선 증착장비를 이용하여 각각 50Å(옹스트롱)과 500Å(옹스트롱)의 두께로 증착하고 그 위에 열증착 장비를 이용하여 제2 결합층(Ti)과 접합층(Au(80wt%)-Sn(20wt%) 합금, 융점: 295℃)을 100Å(옹스트롱)와 1.2㎛(마이크로미터) 두께로 증착하였다.
The planarized metal substrate thus prepared was washed sequentially with acetone, iso-propane alcohol (IPA) and deionized water, and then dried with nitrogen. Then, the first bonding layer (Ti) and the barrier layer (Ru) were deposited to a thickness of 50 Å (Angstrong) and 500 Å (Angstrong) using an electron beam vapor deposition equipment, A layer (Ti) and a bonding layer (Au (80 wt%) - Sn (20 wt%) alloy, melting point: 295 캜) were deposited to a thickness of 100 Å (on Strong) and 1.2 탆 (micrometer).
한편, 질화갈륨계 발광다이오드를 제작하기 위해서 MOCVD(metalorganic chemical vapor deposition)를 이용하여 도 1에 도시한 형태와 같이 사파이어 위에 증착된 질화갈륨 발광다이오드를 염산 수용액(염산 : 탈이온수 = 1 : 1)에 10 분 동안 담근 후 탈이온수로 세척하고, 질소로 건조하였다. 이후, 전자선 증착장비를 이용하여 300Å(옹스트롱) 두께의 P 전극 (Ag)를 증착하고, 전극 보호층으로 W-Ti 합금/Pt를 1000Å(옹스트롱)/500Å(옹스트롱) 적층하여 형성하였다. 그 후, 제1 결합층(Ti)과 베리어층(Ru)을 전자선 증착장비를 이용하여 각각 50Å(옹스트롱)과 500Å(옹스트롱) 두께로 증착하고, 제2 결합층(Ti)과 금속 접합층(Au-Sn 합금)을 열증착 장비를 이용하여 각각 100Å(옹스트롱)과 1.2㎛(마이크로미터) 두께로 증착하여 상기 기판과 결합될 발광다이오드를 얻었다.
1, a gallium nitride light emitting diode deposited on sapphire is immersed in an aqueous hydrochloric acid solution (hydrochloric acid: deionized water = 1: 1) using metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) to manufacture a gallium nitride- For 10 minutes, washed with deionized water and dried with nitrogen. Thereafter, a P electrode (Ag) with a thickness of 300 Å was deposited using an electron beam deposition apparatus, and a W-Ti alloy / Pt was deposited to have a thickness of 1000 Å / Å and a thickness of 500 Å, . Thereafter, the first bonding layer (Ti) and the barrier layer (Ru) were deposited to a thickness of 50 ANGSTROM and 500 ANGSTROM using electron beam deposition equipment, respectively, and the second bonding layer (Ti) Layer (Au-Sn alloy) was vapor-deposited to a thickness of 100 Å (ong Strong) and 1.2 袖 m (micrometer), respectively, using a thermal deposition apparatus to obtain a light emitting diode to be bonded to the substrate.
이후, 상기 과정에 의해 준비된 평탄화 기판과 발광다이오드를 금속접합층이 대향하도록 위치시킨 후 금속접합층의 녹는 온도 이상의 온도인 340℃로 가열 및 유지시킨 후 상호 가압하여 접합시켜 도 2의 (b)에 도시한 바와 같은 형태의 발광다이오드 소자를 얻었다.
Then, the planarizing substrate prepared by the above process and the light emitting diode are positioned so that the metal bonding layer faces each other, and then heated and maintained at a temperature of 340 ° C or higher, which is a temperature above the melting temperature of the metal bonding layer, A light-emitting diode element of the type shown in Fig.
상기와 같은 과정에 의하여 최종 발광다이오드 소자를 얻은 후 후술하는 성능평가에 이용하였다.
After the final LED device was obtained by the above process, it was used for the performance evaluation described later.
발명예2Inventory 2
노출된 기판 표면에 코팅되는 결합층과 보호막으로서 각각 Cr과 Au를 이용한 것 이외에는 상기 실시예1과 동일한 방식으로 발광다이오드 소자를 제조하였으며, 후술하는 성능평가에 이용하였다.
A light emitting diode device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that Cr and Au were used as a bonding layer and a protective film to be coated on the exposed substrate surface, respectively, and used for performance evaluation described later.
발명예3Inventory 3
상기 실시예1과 동일하되 결합층을 형성하지 않고 기판 위에 바로 보호막을 형성하여 도 2의 (a)에 도시한 형태의 발광다이오드 소자를 제조하였으며, 이를 성능평가에 이용하였다.
A light emitting diode device of the type shown in FIG. 2 (a) was fabricated by forming a protective film directly on the substrate in the same manner as in Example 1 but without forming a bonding layer.
비교예Comparative Example
상기 실시예1과 동일하되 결합층과 보호막을 형성하지 않은 도 3에 도시한 형태의 제조하여 발광다이오드 소자를 성능평가에 이용하였다.
The light emitting diode device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that a bonding layer and a protective film were not formed.
습식 식각Wet etching
상기 발명예1 내지 발명예3 및 비교예로부터 얻어진 발광다이오드 소자를 도 4에 도시한 바와 같은 형태의 습식 식각 장치를 이용하여 습식 식각하였다. 습식식각에 사용된 용액은 16 mol의 KOH 용액이었으며, 상기 발광다이오드 소자는 상이 용액이 수용된 조내에서 15분간 침지되었다. 습식 식각 과정 동안 자외선을 조사하여 습식 식각이 용이하게 진행되도록 하였다.
The light emitting diode devices obtained from Inventive Example 1 to Inventive Example 3 and Comparative Example were wet-etched using a wet etching apparatus as shown in Fig. The solution used for the wet etching was a 16 mol KOH solution, and the light emitting diode device was immersed in a bath containing the solution for 15 minutes. During the wet etching process, ultraviolet rays were irradiated to facilitate the wet etching.
도 5에 비교예에 의하여 얻어진 발광다이오드 소자를 습식 식각한 결과를 나타내었다. 도면에서 확인할 수 있듯이, 금속 기판이 상당부분 훼손되었음을 확인할 수 있었다.
FIG. 5 shows the result of wet etching the light emitting diode device obtained by the comparative example. As can be seen from the figure, it can be confirmed that the metal substrate is largely damaged.
본 발명의 효과를 또다른 방식으로 관찰하기 위하여 발명예1(c), 발명예2(b)와 비교예(a)로부터 얻어진 발광 다이오드 소자의 기판 일부분에 대해서만 습식 식각하고 그 결과를 관찰하였다. 그 결과, 비교예에 의해 제조된 발광다이오드의 기판은 습식 식각한 부분(KOH 노출)과 그렇지 않은 부분(KOH 비노출)의 부식정도가 크게 차이남을 알 수 있으나, 발명예1 및 발명예2에 의하여 얻어진 기판은 습식 식각한 부분과 그렇지 않은 부분 모두 거의 부식이 일어나지 않았음을 확인할 수 있었다. 이는, 발명예의 경우 보호막이 형성되어 있으므로 습식 식각시 우수한 내식성을 가질 수 있음을 나타낸다.
In order to observe the effect of the present invention in another way, only a part of the substrate of the light-emitting diode element obtained from the inventive example 1 (c), the inventive example 2 (b) and the comparative example (a) was subjected to wet etching and the result was observed. As a result, it can be seen that the substrate of the light emitting diode manufactured by the comparative example has a great difference in the degree of corrosion between the wet etched portion (KOH exposed portion) and the non-wetted portion (KOH unexposed), but according to Inventive Example 1 and Inventive Example 2 It was confirmed that almost no corrosion occurred in both the wet etched portion and the non-etched portion of the obtained substrate. This indicates that, in the case of the invention example, since a protective film is formed, excellent corrosion resistance can be obtained by wet etching.
보호막이 형성된다 하더라도, 습식 식각 동안 충분한 강도로 기판에 결합되어 있는 것이 보다 유리하다. 따라서, 발명예3에 의하여 제조된 발광다이오드 소자를 습식 식각한 결과를 앞에서와 유사한 방식으로 확인해 보았다. 그 결과, 일부의 금속기판 표면에서 보호막이 탈락된 결과 기판 표면에 일부 부식이 진행되었음을 확인할 수 있다. 따라서, 결합층을 형성한 후 보호막을 형성하는 경우가 보다 바람직하다는 것을 확인할 수 있었다. Even if a protective film is formed, it is more advantageous to be bonded to the substrate with sufficient strength during wet etching. Therefore, the result of wet etching of the light-emitting diode device manufactured by Inventive Example 3 was confirmed in a similar manner as described above. As a result, it was confirmed that some corrosion occurred on the substrate surface as a result of the removal of the protective film from the surface of some of the metal substrates. Therefore, it was confirmed that it is more preferable to form the protective film after the bonding layer is formed.
Claims (14)
상기 평탄화 기판은 평탄화된 표면으로부터 제1 결합층, 배리어 층, 제2 결합층 및 접합층을 순차적으로 포함하는 발광다이오드 소자용 기판.
A planarizing substrate and a protective film on a surface opposite to a planarizing surface of the substrate,
Wherein the planarizing substrate comprises a first bonding layer, a barrier layer, a second bonding layer, and a bonding layer sequentially from the planarized surface.
The substrate for a light emitting diode device according to claim 1, further comprising a bonding layer between the planarizing substrate and the protective film.
The substrate for a light emitting diode device according to claim 1 or 2, wherein the protective film is made of gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), molybdenum (Mo), or an alloy thereof.
상기 모기판의 표면에 전기주조 방식으로 평탄화 기판을 형성시키는 단계; 및
상기 평탄화 기판의 모기판 반대쪽 면에 보호막을 형성시키는 단계;
상기 보호막이 형성된 평탄화 기판을 모기판으로부터 분리하는 단계; 및
상기 평탄화 기판의 평탄화된 표면으로부터 제1 결합층, 배리어 층, 제2 결합층 및 접합층을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하는 발광다이오드 소자용 기판의 제조방법.
Preparing a mother board;
Forming a planarization substrate on the surface of the mother substrate by electroforming; And
Forming a protective film on a surface opposite to the mother substrate of the planarizing substrate;
Separating the planarizing substrate having the protective film from the mother substrate; And
And sequentially forming a first bonding layer, a barrier layer, a second bonding layer, and a bonding layer from a planarized surface of the planarizing substrate.
5. The method of claim 4, further comprising forming a bonding layer on a surface exposed to the outside of the planarizing substrate before forming the passivation layer.
The method according to claim 4 or 5, wherein the protective film is Au, Pt, Pd, Mo or an alloy thereof.
The method of claim 6, wherein the thickness of the protective layer is 50 to 500 nm.
6. The method of claim 5, wherein the bonding layer is a metal of Ti, Cr, Ni, an oxide layer of TiOx, CrOx, NiOx, a material containing them, or a combination thereof.
6. The method of claim 5, wherein the bonding layer has a thickness of 1 to 100 nm.
상기 모기판의 표면에 전기주조 방식으로 평탄화 기판을 형성시키는 단계;
상기 평탄화 기판의 모기판 반대쪽 면에 보호막을 형성시키는 단계;
상기 보호막이 형성된 평탄화 기판을 모기판으로부터 분리하는 단계; 및
상기 분리된 평탄화 기판의 평탄화된 표면에 발광다이오드 층을 형성시키는 단계를 포함하는 발광다이오드 소자의 제조방법.
Preparing a mother board;
Forming a planarization substrate on the surface of the mother substrate by electroforming;
Forming a protective film on a surface opposite to the mother substrate of the planarizing substrate;
Separating the planarizing substrate having the protective film from the mother substrate; And
And forming a light emitting diode layer on the planarized surface of the separated planarizing substrate.
11. The method of claim 10, further comprising forming a bonding layer on a surface exposed to the outside of the planarizing substrate before forming the passivation layer.
The method as claimed in claim 10 or 11, wherein after separating the planarization substrate having the protective film from the mother substrate, the first bonding layer, the barrier layer, the second And forming a bonding layer and a bonding layer in this order.
12. The method of manufacturing a light emitting diode device according to claim 10 or 11, wherein the light emitting diode comprises a first bonding layer, a barrier layer, a second bonding layer and a bonding layer sequentially from the opposite side of the light emitting surface.
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|---|---|---|---|---|
| KR20070044099A (en) * | 2005-10-24 | 2007-04-27 | 김성진 | Nitride-based light emitting diode and manufacturing method of the same |
| KR20110139445A (en) * | 2010-06-23 | 2011-12-29 | 엘지이노텍 주식회사 | Light emitting device, method for fabricating the light emitting device, light emitting device package and lighting system |
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