KR101682169B1 - 발광 다이오드 제조 방법 및 그를 통해 제조된 발광 다이오드 - Google Patents

발광 다이오드 제조 방법 및 그를 통해 제조된 발광 다이오드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 제조 방법 및 그를 통해 제조된 발광 다이오드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 성장 기판을 마련하는 단계; 상기 성장 기판 상에 희생 GaN 층을 성장시키는 단계; 상기 희생 GaN 층 상에 적어도 하나의 반도체층, 및 활성층을 포함하는 발광 구조물을 성장하는 단계; 및 상기 희생 GaN 층을 제거하여 상기 발광 구조물과 상기 성장 기판을 분리하는 단계;를 포함하는 발광 다이오드 제조 방법에 관한 것이다.

Description

발광 다이오드 제조 방법 및 그를 통해 제조된 발광 다이오드{METHOD FOR MANUFACTURING LED AND LED}
본 발명은 발광 다이오드 제조 방법 및 그를 통해 제조된 발광 다이오드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 성장 기판을 마련하는 단계; 상기 성장 기판 상에 희생 GaN 층을 성장시키는 단계; 상기 희생 GaN 층 상에 적어도 하나의 반도체층, 및 활성층을 포함하는 발광 구조물을 성장하는 단계; 및 상기 희생 GaN 층을 제거하여 상기 발광 구조물과 상기 성장 기판을 분리하는 단계;를 포함하는 발광 다이오드 제조 방법에 관한 것이다.
LED 는 낮은 전력 소비, 높은 발광 효율, 및 친환경적인 구성으로 인해 새로운 발광 소자로 주목되어 왔다. 이에, LED 의 개발은 각국에서 다양한 방법으로 이루어지고 있으며, 다양한 구조의 LED 발광 소자가 개발되어 사용됨으로써 종래의 수은등, 백열 전구, 형광등 등을 대체하고 있다.
이러한 LED 는 일반적으로 GaN 반도체를 이용하여 구성되는 경우가 보통이며, 이러한 GaN 은 소정의 성장 기판 상에 다양한 방법을 통해 성장되어 발광 구조물을 형성함으로써 하나의 LED 소자를 이루도록 구성된다.
LED 를 구성하는 반도체층에 전원을 공급하는 방법으로 LED 를 분류하면, 크게 수평형 LED 와 수직형 LED 로 구분된다. 이 중 수직형 LED 는 LED 에서 실질적으로 광을 생성하는 활성층의 면적에 손실이 없고 전력 공급 면적이 커서 전력 공급 효율이 증대되는 장점을 가지므로 다양한 형태로 개발되어 사용되고 있다.
이러한 수직형 LED 는 발광 구조물의 상, 하부에 대해 전원을 연결하는 구조를 가지므로, 발광 구조물의 성장에 사용된 성장 기판을 발광 구조물로부터 분리시키는 공정을 필요로 하게 된다. 이러한 발광 구조물와 성장 기판 사이의 분리 방법으로 레이저 리프트 오프(LLO) 방법, 화학적 식각 방법, 물리적 식각 방법 등 다양한 방법이 창안되어 적용되었으나, 발광 구조물에 대해 손상이 발생하거나, 또는 별도의 희생층을 마련할 필요로 인해 공정이 복잡해지는 등의 단점이 있었다.
따라서, 이러한 단점을 극복할 수 있는 성장 기판 분리 방법을 개발할 필요가 있다.
공개특허 10-2012-0081042
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 성장 기판을 마련하는 단계; 상기 성장 기판 상에 희생 GaN 층을 성장시키는 단계; 상기 희생 GaN 층 상에 적어도 하나의 반도체층, 및 활성층을 포함하는 발광 구조물을 성장하는 단계; 및 상기 희생 GaN 층을 제거하여 상기 발광 구조물과 상기 성장 기판을 분리하는 단계;를 포함하는 발광 다이오드 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 발광 다이오드 제조 방법은, 성장 기판 상에 GaN 을 포함하는 희생 GaN 층을 성장시키는 단계; 상기 희생 GaN 층 상에 적어도 하나의 반도체층, 및 활성층을 포함하는 발광 구조물을 성장하는 단계; 상기 희생 GaN 층을 제거하여 상기 발광 구조물과 상기 성장 기판을 분리하는 단계;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 희생 GaN 층은, 서로 상이한 밴드갭을 갖는 층이 복수 적층된 구조를 갖는다.
바람직하게는, 상기 희생 GaN 층은, 복수의 층을 포함한 다층 구조를 갖되, 상기 복수의 층은, AlGaN 을 포함하는 층, InGaN 을 포함하는 층, 및 GaN 을 포함하는 층 중 적어도 두개가 조합된 구조를 갖는다.
바람직하게는, 상기 희생 GaN 층은, 서로 상이한 밴드갭을 갖는 층이 복수 적층된 초격자 구조(superlattice)를 갖되, 상기 각각의 층의 두께는 0.5nm 내지 10nm 로 구성된다.
바람직하게는, 상기 희생 GaN 층은, 서로 상이한 밴드갭을 갖는 우물층, 및 장벽층이 교대로 복수 적층된 구조를 갖는다.
바람직하게는, 상기 희생 GaN층의 평균 밴드갭은, 인접한 반도체층의 평균 밴드갭보다 작게 구성된다.
바람직하게는, 상기 발광 구조물 상에 전극층을 본딩하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 성장 기판은, 사파이어를 포함한다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 제조 방법은, 성장 기판과 발광 구조물 사이에 희생층이 형성되어 상기 희생층과 발광 구조물 사이의 분리가 상기 희생층의 제거에 의해서 이루어지되, 상기 희생층은 GaN 을 포함한 초격자 구조로 이루어짐에 따라서 별도의 재질을 포함하는 희생층의 형성이 불필요하게 된다.
즉, 본 발명과 달리 종래 기술에 따라서 별도의 이질적인 재질을 갖는 희생층을 발광 구조물과 성장 기판 사이에 성장시켜 상기 희생층의 제거를 통해 성장 기판을 분리할 경우, 재질의 연속성이 떨어지는 이질적인 재질의 게재로 인해 성장 단계에서 발광 구조물의 품질 저하가 발생하며, 아울러 공정 단계가 복잡하게 될 수 있다. 또한, 상기 희생층을 구성하는 재질이 잔류할 경우 발광 구조물 및 이를 포함한 발광 소자 전체의 품질이 저해될 수 있고 발광 소자의 불량이 발생할 수 있다.
그러나, 본 발명에 따라서 상기 희생층이 GaN 을 포함하는 초격자 구조를 가짐에 따라서, GaN 을 포함하는 희생층 자체의 식각이 이루어져 희생 GaN 층 외에 별도의 희생층이 불필요하게 되며, 공정이 단순해지고 재질의 연속성이 확보되어 발광 구조물 및 이를 포함한 발광 소자의 품질이 개선될 수 있다. 또한, 상기 희생 GaN 층은 희생층으로서의 역할 외에 성장 과정에서 하부의 defect 및 dislocation 이 상부로 전달되는 것을 방지하는 효과도 동시에 가지므로, 발광 구조물의 품질이 더욱 개선될 수 있다.
도 1 내지 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법의 각 단계를 나타낸 도면이다.
도 6 은 도 2 의 A 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 7 은 도 6 의 각 부분의 에너지 밴드갭을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 제한적인 것으로 의도된 것이 아니다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 부재 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 부재의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 부재를 뒤집을 경우 "상부" 는 "하부"로 해석될 수 있다. 부재는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 부재는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 부재의 존재 또는 추가를 배제하지않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1 내지 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법의 각 단계를 나타낸 도면이며, 도 6 은 도 2 의 A 부분을 확대 도시한 도면이고, 도 7 은 도 6 의 각 부분의 에너지 밴드갭을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 제조 방법은, 성장 기판(100)을 마련하는 단계; 상기 성장 기판(100) 상에 희생 GaN 층(200)을 성장시키는 단계; 상기 희생 GaN 층(200) 상에 적어도 하나의 반도체층, 및 활성층(320)을 포함하는 발광 구조물(300)을 성장하는 단계; 및 상기 희생 GaN 층(200)을 제거하여 상기 발광 구조물(300)과 상기 성장 기판(100)을 분리하는 단계;를 포함한다.
우선, 소정의 반도체층의 성장을 위한 성장 기판(100)을 마련한다. 상기 성장 기판(100)은 상면에 소정의 재질로 구성된 반도체층이 성장하기에 적합한 재질로 형성될 수 있으며, 일 예로 사파이어를 포함할 수 있고, 이에 한정하지 않는다.
상기 성장 기판(100) 상의 전체 면적 상에 희생 GaN 층(200)이 성장될 수 있다. 상기 희생 GaN 층(200)은 일 예로 MOCVD(metalorganic chemical vapor deposition), MBE(molecular beam epitaxy) 및 HVPE(hydride vapor phase epitaxy)와 같은, 당업자에게 알려진 다양한 기술을 통해 상기 성장 기판(100) 상에 성장될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
상기 희생 GaN 층(200) 상에 소정의 발광 구조물(300)이 성장된다. 상기 발광 구조물(300)의 성장은 상술한 희생 GaN 층(200)의 성장 방법과 동일한 방법을 통해 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 하나의 성장 장치 내에서 일련의 성장 과정을 통해 희생 GaN 층(200)에 이어서 상기 발광 구조물(300)이 성장될 수 있다.
상기 발광 구조물(300)은 적어도 하나의 반도체층, 및 활성층(320)을 포함할 수 있다. 상기 반도체층은 n 형 도펀트, 또는 p 형 도펀트로 도핑되어 활성층(320)에 대해 전자, 또는 정공을 제공하는 층으로 구성되며, 상기 활성층(320)은 상기 반도체층으로부터 제공받은 정공과 전자가 결합하여 광을 생성하는 층으로 구성된다. 이에 따라서, 상기 발광 구조물(300)은 반도체층 사이에 활성층(320)이 게재된 구성을 가질 수 있으며, 상기 활성층(320)의 상, 하에 게재된 반도체층은 각각 제1 반도체층(310), 및 제2 반도체층(330)이며, 상기 제1 반도체층(310) 및 제2 반도체층(330) 중 하나는 n 형 반도체층이고, 다른 하나는 p 형 반도체층일 수 있다. 아울러, 상기 활성층(320)은 전자와 정공의 결합에 따라 광을 생성하기에 적합한 구조를 갖도록 서로 상이한 밴드갭을 갖는 장벽층 및 우물층이 교대로 적층된 다중 양자우물(multiple quantum wells) 구조를 가질 수 있다.
한편, 상기 반도체층과 상기 활성층(320), 및 상기 활성층(320)을 구성하는 상기 우물층 및 상기 장벽층은 질화알루미늄인듐갈륨(AlxInyGa1-x-yN; 0 ≤x,y ≤1) 을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 하기 첨자인 x 및 y 가 0 내지 1 의 값을 가지므로, 상기 우물층 및 장벽층은 GaN, InGaN, AlGaN 중 어느 하나로 구성될 수 있으며, 반드시 AlInGaN 으로 구성되는 것에 한정하는 것은 아니다. 즉, 상기 희생 GaN 층은 복수의 층을 포함한 다층 구조를 갖되, 상기 복수의 층은, AlGaN 을 포함하는 층, InGaN 을 포함하는 층, 및 GaN 을 포함하는 층 중 적어도 두개가 조합된 구조를 가질 수 있다.
이때, 각각의 반도체층, 우물층, 및 장벽층을 구성하는 각각의 재질의 함량이 조절됨에 따라서 부분적으로 밴드갭의 크기가 조절되어 전자와 정공의 주입 및 결합이 용이하게 이루어지는 발광 구조물(300)이 구성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
상술한 바와 같은 구조의 발광 구조물(300)이 성장되도록, 상기 희생 GaN 층(200) 상에는 제1 반도체층(310), 활성층(320), 및 제2 반도체층(330)이 순차적으로 성장될 수 있으며, 상기 제1 반도체층(310), 활성층(320), 및 제2 반도체층(330)은 하나의 발광 구조물(300)을 형성할 수 있다.
한편, 상기 발광 구조물(300)의 성장 후, 이어서 상기 희생 GaN 층(200)을 제거하여 상기 성장 기판(100)과 상기 발광 구조물(300) 사이의 분리 공정이 이루어질 수 있다. 상기 희생 GaN 층(200)의 제거는 예컨대 화학적 식각 등 다양한 방법에 의해서 이루어질 수 있으나, 바람직하게는, 후술하는 바와 같이 광전화학 식각에 의해 이루어질 수 있다. 상기 희생 GaN 층(200)이 제거됨에 따라서 상기 발광 구조물(300)로부터 상기 기판이 제거될 수 있으며, 이에 따라서 상기 기판으로부터 독립된 하나의 발광 구조물(300)이 구성될 수 있다.
한편, 상기 성장 기판(100)의 제거 전, 또는 후에 상기 발광 구조물(300)에 대해 소정의 전극층의 본딩이 이루어질 수 있다. 도 4 및 도 5 에서는 상기 전극층이 본딩되지 아니한 상태에서 성장 기판(100)을 제거하도록 도시되었으나, 이에 한정하지 아니한다. 상기 전극층은 추후 상기 발광 구조물(300)에 대해 전원을 연결하여 전력을 인가할 수 있도록 통전가능한 재질로 구성되며, 상술한 제1 반도체층(310), 또는 제2 반도체층(330)에 대해 본딩되어 외부 전원과 발광 구조물(300)을 전기적으로 연결할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 반도체층(310)과 전기적으로 연결되는 제1 전극층(410), 및 상기 제2 반도체층(330)과 전기적으로 연결되는 제2 전극층(420)이 구비될 수 있으며, 그 형태 및 구성은 한정하지 아니한다.
한편, 상술한 바와 같이, 상기 발광 구조물(300) 형성 후 상기 발광 구조물(300)의 상부에 전극층을 본딩한 후, 상기 희생 GaN 층(200)을 제거하는 것도 가능하며, 희생 GaN 층(200)의 제거 후 전극층의 본딩을 수행하는 것도 가능하며, 이에 한정하지 아니한다.
이하에서는 상기 희생 GaN 층(200)의 제원에 관해 상세히 설명한다.
바람직하게는, 상기 희생 GaN 층(200)은, 서로 상이한 밴드갭을 갖는 층이 복수 적층된 구조를 갖는다.
즉, 도 6 및 도 7 에 도시된 바와 같이, 상기 희생 GaN 층(200)은 수개의 층이 적층된 구조를 갖되, 상기 복수의 층을 형성하는 각각의 층의 밴드갭은 서로 상이할 수 있다. 이때, 각각의 층의 밴드갭이 서로 상이하다 함은 모든 층의 밴드갭이 서로 상이한 경우 외에, 적어도 하나의 층의 밴드갭이 상이한 값을 갖는 경우도 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 도 7 에 도시된 바와 같이 상대적으로 큰 밴드갭 M 을 갖는 층과, 상대적으로 작은 밴드갭 N 을 갖는 층이 교대로 반복적으로 적층되는 구조를 가질 수 있고, 이에 한정하지 않는다. 이때, 상기 큰 밴드갭을 갖는 층은 장벽층(210)이며, 작은 밴드갭을 갖는 층은 우물층(220)으로 구성될 수 있다. 상기 장벽층(210)과 우물층(220)으로 구성된 희생 GaN 층(200)의 평균 밴드갭은 주변 n-GaN 층의 밴드갭 K 보다 작은 값 L 을 갖게 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 희생 GaN 층(200)은, 서로 상이한 밴드갭을 갖는 층이 교대로 복수 적층된 초격자 구조(superlattice)를 갖되, 상기 각각의 층의 두께는 0.5nm 내지 10 nm 로 구성된다. 즉, 상기 희생 GaN 층(200)은 얇은 박막으로 구성된 층이 복수 적층된 초격자 구조를 갖도록 구성될 수 있다. 이때, 각각의 층의 두께는 0.5 nm 내지 10 nm 일 수 있다. 이때, 상기 두께의 하한인 0.5 nm 은 단일 원자층(single monolayer)의 두께와 상통한다.
바람직하게는, 상기 희생 GaN 층(200)은, 서로 상이한 밴드갭을 갖는 우물층(220), 및 장벽층(210)이 교대로 복수 적층된 구조를 가지며, 상기 우물층(220) 및 상기 장벽층(210)은 질화알류미늄인듐갈륨(AlxInyGa1-x-yN; 0 ≤x,y ≤1)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 희생 GaN 층(200)을 구성하는 각 층 중 적어도 하나는 In 또는 Al 중 적어도 하나를 포함하며, 그 함량이 조절됨에 따라서 서로 상이한 밴드갭을 가질 수 있다. 이때, Al 은 밴드갭의 크기를 크게 하며, In 은 밴드갭의 크기를 작게 함에 따라서, 일 예로, In 의 함량이 상대적으로 큰 층은 작은 밴드갭을 갖는 우물층(220)으로 형성되며, Al 의 함량이 상대적으로 큰 층은 큰 밴드갭을 갖는 장벽층(210)으로 형성될 수 있다. 상기 장벽층(210)과 우물층(220)은 교대로 적층됨에 따라서 상기 희생 GaN 층(200)은 다중 양자우물(multiple quantum wells) 구조를 가질 수 있다.
이때, 상기 장벽층(210)과 우물층(220)을 포함하는 희생 GaN 층(200)의 평균적인 밴드갭은 인접한 타 반도체층의 밴드갭보다 작을 수 있다. 즉, 도 7 에 도시된 바와 같이, 제1 반도체층(310)의 밴드갭에 비해서 상기 희생 GaN 층의 밴드갭은 작게 구성되며, 이에 따라서 식각 과정에서 희생 GaN 층(200)의 식각이 용이하게 이루어질 수 있다.
상술한 제원을 갖는 희생 GaN 층(200)의 식각에 관해 설명하면 하기와 같다.
상술한 바와 같이, 바람직하게는, 상기 희생 GaN 층(200)의 식각 방법으로, 광전화학 식각 방법이 사용될 수 있다.
GaN 의 광전화학 식각의 원리는 하기와 같이 설명될 수 있다.
Figure 112016010638379-pat00001
한편, 화학적 식각 용액 속에 상기 성장 기판(100) 및 발광 구조물(300)을 넣고, 식각을 수행할 수 있다. 전기화학적 식각 방법에 따라서 식각을 수행하면, 소수 전하(minority carrier)인 정공(hole)이 생성되고 이 정공들이 표면의 굽은 밴드(surface bandbending)에 의해서 표면쪽으로 이동한다. 이때 전해질속에 있는 OH- 기가 GaN 와 반응하여 Ga2O3 산화물을 만든다.이러한 산화물은 다시 OH- 기와 반응하여 Ga023-로 전해질 속으로 용해되어 분리된다. 즉, 전해질 속에서 산화/환원과정을 거처서 GaN 반도체가 습식 식각되는데, 자외선 조사는 잉여 정공을 공급하여 산화반응을 촉진시키므로 결국 식각 속도를 크게 증가시킨다. 이러한 과정에 의하여, GaN의 [000-1] 인덱스를 가지는 질소 극성 표면(N-polar surface)은 에너지가 불안정하여 식각이 발생한다.
이하에서는 상기와 같은 희생 GaN 층(200)의 구성에 따른 효과에 관해 서술한다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 제조 방법은, 성장 기판(100)과 발광 구조물(300) 사이에 희생층이 형성되어 상기 희생층과 발광 구조물(300) 사이의 분리가 상기 희생층의 제거에 의해서 이루어지되, 상기 희생층은 GaN 을 포함한 초격자 구조로 이루어짐에 따라서 III-N 반도체 이외의 재질을 포함하는 별도의 희생층의 형성이 불필요하게 된다.
즉, 본 발명과 달리 종래 기술에 따라서 별도의 이질적인 재질을 갖는 희생층을 발광 구조물(300)과 성장 기판(100) 사이에 성장시켜 상기 희생층의 제거를 통해 성장 기판(100)을 분리할 경우, 재질의 연속성이 떨어지는 이질적인 재질의 게재로 인해 성장 단계에서 발광 구조물(300)의 품질 저하가 발생하며, 아울러 공정 단계가 복잡하게 될 수 있다. 또한, 상기 희생층을 구성하는 재질이 잔류할 경우 발광 구조물(300) 및 이를 포함한 발광 소자 전체의 품질이 저해될 수 있고 발광 소자의 불량이 발생할 수 있다.
그러나, 본 발명에 따라서 상기 희생층이 GaN 을 포함하는 초격자 구조를 가짐에 따라서, GaN 을 포함하는 희생층 자체의 식각이 이루어져 희생 GaN 층(200) 외에 별도의 희생층이 불필요하게 되며, 공정이 단순해지고 재질의 연속성이 확보되어 발광 구조물(300) 및 이를 포함한 발광 소자의 품질이 개선될 수 있다. 또한, 상기 희생 GaN 층(200)은 희생층으로서의 역할 외에 성장 과정에서 하부의 defect 및 dislocation 이 상부로 전달되는 것을 방지하는 효과도 동시에 가지므로, 발광 구조물(300)의 품질이 더욱 개선될 수 있다.
이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
100: 성장 기판
200: 희생 GaN 층
210: 장벽층
220: 우물층
300: 발광 구조물
310: 제1 반도체층
320: 활성층
330: 제2 반도체층
410: 제1 전극층
420: 제2 전극층

Claims (2)

  1. 발광 다이오드 제조 방법으로서,
    (a) 반도체층을 성장시키기 위한 성장 기판을 마련하는 단계;
    (b) 상기 성장 기판의 전체 면적 상에 질화알루미늄인듐갈륨(AlxInyGa1-x-yN ; 0 ≤ x, y ≤ 1)을 포함하는 GaN 기반의 희생층을 성장시키는 단계;
    (c) 상기 GaN 기반의 희생층 상에 적어도 하나의 반도체층을 포함하여 구성되며 질화알루미늄인듐갈륨(AlxInyGa1-x-yN ; 0 ≤ x, y ≤ 1)를 포함하는 발광 구조물을 성장하는 단계;
    (d) 상기 GaN 기반의 희생층을 제거하여 상기 발광 구조물과 상기 성장 기판을 분리하는 단계;를 포함하며,
    상기 (b), (c) 단계는 하나의 성장 장치 내에서 동일한 성장 방법으로 연속적으로 이루어지되,
    상기 (b) 단계는,
    (e) 0.5nm 내지 10nm 의 두께를 가지며 소정의 밴드갭을 갖는 우물층을 성장시키는 단계; 및
    (f) 0.5nm 내지 10nm 의 두께를 가지며 상기 우물층보다 큰 밴드갭을 갖는 장벽층을 성장시키는 단계;를 포함하여,
    상기 (e) 단계와 상기 (f) 단계가 서로 교대로 반복적으로 복수 회 이루어져서, 상기 GaN 기반의 희생층이 상기 우물층과 장벽층이 박막 형태를 가지며 교대로 복수 적층된 초격자 구조(superlattice) 를 갖도록 성장시키되, 상기 GaN 기반의 희생층의 평균 밴드갭은 상기 GaN 기반의 희생층과 인접한 상기 발광 구조물의 반도체층의 밴드갭보다 작도록 하며,
    상기 (d) 단계는,
    (g) 전기화학적 식각 방법을 이용하여 상기 GaN 기반의 희생층을 식각하여 상기 발광 구조물과 상기 성장 기판을 분리하는 단계;를 포함하며,
    상기 (g) 단계에서는, 상기 우물층 및 상기 장벽층이 교대로 형성된 초격자 구조를 갖는 상기 GaN 기반의 희생층에 정공이 주입되어 상기 GaN 기반의 희생층의 식각 및 상기 성장 기판과 상기 발광 구조물의 분리가 용이하게 이루어지는 발광 다이오드 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 성장 기판은,
    사파이어를 포함하는 발광 다이오드 제조 방법.
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