KR101754435B1

KR101754435B1 - 발광다이오드칩

Info

Publication number: KR101754435B1
Application number: KR1020127005143A
Authority: KR
Inventors: 마르쿠스 마우테; 토니 알브레크트; 안나 카스프르자크-자블로카
Original assignee: 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2010-07-13
Publication date: 2017-07-05
Also published as: WO2011012446A1; TWI446581B; KR20120043030A; EP2460190B1; DE102009035429A1; JP2013501350A; TW201115786A; CN102473797A; US20120267662A1; EP2460190A1

Abstract

발광다이오드칩이 제공되며, 상기 발광다이오드칩은 - 제1(1A) 및 제2영역(1B)을 가진 반도체 몸체(1); - 상기 발광다이오드칩(100)의 구동 시 전자기 복사를 적어도 국부적으로 반도체 몸체(1)의 제1주요면(111)으로 형성된 복사 아웃커플링면(11)을 통해 방출하는, 상기 반도체 몸체(1) 내의 활성 영역(2); - 상기 반도체 몸체(1) 내의 적어도 하나의 트렌치(3)를 포함하고, 이 때 상기 트렌치의 영역 내에서 상기 반도체 몸체(1)의 일부분들이 제거되며, 이 때 - 상기 적어도 하나의 트렌치(3)는 적어도 활성 영역(2)까지 달하고, - 적어도 하나의 트렌치(3)는 제1영역(1A)을 횡 방향으로 완전히 둘러싸고, 그리고 - 제2영역(1B)은 적어도 하나의 트렌치(3) 및 제1영역(1A)을 횡 방향으로 완전히 둘러싼다.

Description

발광다이오드칩{LIGHT-EMITTING DIODE CHIP}

발광다이오드칩 및 발광다이오드칩 제조 방법이 제공된다.

본 특허 출원은 독일 특허출원 10 2009 035429.8을 기초로 우선권을 주장하며, 그 공개 내용은 참조로 포함된다.

본 발명은 외부의 기계적 손상으로부터 보호되고, 유효수명이 증가한 발광다이오드칩을 제공하는 것을 목적으로 한다.

적어도 일 실시예에 따르면, 발광다이오드칩은 반도체 몸체를 포함하고, 반도체 몸체는 제1 및 제2영역을 포함한다. 예컨대, 반도체 몸체는 에피택시얼 성장한 반도체 층시퀀스를 포함하여 형성되어 있다. 예컨대, 반도체 몸체는 전체가 제1 및 제2영역으로 형성되며, 이 때 제1 및 제2영역도 마찬가지로 에피택시얼 성장한 반도체 층시퀀스를 포함하여 형성되어 있다. 이러한 맥락에서 “영역”은 반도체 몸체를 국부적으로 형성하며 형태를 이루는, 상기 반도체 몸체의 3차원 부분 구조를 의미한다.

적어도 일 실시예에 따르면, 발광다이오드칩은 반도체 몸체 내부에 활성 영역을 포함한다. 활성 영역이란 발광다이오드칩의 구동 시 전자기 복사의 자외 내지 적외 스펙트럼 영역 내의 파장 영역에서 전자기 복사를 방출하는 층을 가리킬 수 있다.

적어도 일 실시예에 따르면, 활성 영역은 발광다이오드칩의 구동 시 전자기 복사를 복사 아웃커플링면을 통하여 방출하고, 상기 복사 아웃커플링면은 적어도 국부적으로 반도체 몸체의 제1주요면으로 형성되어 있다. 반도체 몸체의 제1주요면은 반도체 몸체의 외부면의 일부이다. 제1주요면은 예컨대, 에피택시얼 제조된 반도체 몸체의 성장 방향에 대해 수직이다. 복사 아웃커플링면에 의해, 반도체 몸체 내부의 활성 영역에서 생성된 전자기 복사는 적어도 부분적으로 반도체 몸체로부터 아웃커플링된다.

적어도 일 실시예에 따르면, 발광다이오드칩은 반도체 몸체 내에 적어도 하나의 트렌치(trench)를 포함하고, 이 때 트렌치의 영역에서 반도체 몸체의 일부분들이 제거되어 있다. 즉, 적어도 국부적으로 트렌치는 측면에서 반도체 몸체에 의해 한정되어 있다. 이러한 맥락에서, 상기 적어도 하나의 트렌치가 상기 트렌치의 개구부에 대향한 바닥면 및 2개의 측면들을 포함하고, 상기 측면들이 바닥면에 의해 상호 간에 연결되는 경우를 고려할 수 있다. 측면들뿐만 아니라 바닥면도 반도체 몸체에 의해 형성될 수 있다. 트렌치는 예컨대 물질 제거에 의해 생성되어 있다. 트렌치는 반도체 몸체 내의 리세스(recess)를 가리킨다.

적어도 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 트렌치는 적어도 활성 영역까지 달한다. 즉, 적어도 하나의 트렌치는 적어도 활성 영역과 반도체 몸체의 주요면 사이에 있고, 이 지점에서 그 사이에 놓인 물질층들을 관통한다. 마찬가지로, 적어도 하나의 트렌치가 활성 영역을 관통하는 경우를 고려할 수 있다. 적어도 하나의 트렌치가 있는 지점에서 활성 영역은 “분할”된다. 반도체 몸체가 포개어져 적층된 복수 개의 활성 영역들을 포함하면, 적어도 하나의 트렌치는 적어도 하나의 활성 영역 또는 모든 활성 영역을 관통할 수 있다.

적어도 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 트렌치는 제1영역을 횡 방향으로 둘러싼다. "횡(lateral)”이란, 반도체 몸체의 에피택시얼 성장한 반도체 층시퀀스에 대해 평행한 방향을 나타낸다. 예컨대, 트렌치는 제1영역을 완전히 둘러싸고, 평면도에서 원형, 직사각형 또는 다른 방식으로 형성된 영역을 둘러싼다. 제1 및 제2영역은 적어도 하나의 트렌치에 의해 분리되어 있어서, 반도체 몸체는 트렌치에 의해 제1 및 제2영역으로 분할되어 있다.

적어도 일 실시예에 따르면, 제2영역은 적어도 하나의 트렌치 및 제1영역을 횡 방향으로 완전히 둘러싼다. 제2영역은 반도체 몸체의 테두리측 3차원 부분 구조물을 형성하며, 상기 부분 구조물은 적어도 하나의 트렌치 뿐만 아니라 제1영역도 예컨대 원형으로, 직사각형으로 또는 다른 방식으로 완전히 둘러싼다.

적어도 일 실시예에 따르면, 발광다이오드칩은 반도체 몸체를 포함하고, 반도체 몸체는 제1 및 제2영역을 포함한다. 또한, 반도체 몸체는 반도체 몸체 내에 활성 영역을 포함하고, 활성 영역은 발광다이오드칩의 구동 시 복사 아웃커플링면을 통해 전자기 복사를 방출하며, 복사 아웃커플링면은 적어도 국부적으로 반도체 몸체의 제1주요면으로 형성되어 있다. 또한, 발광다이오드칩은 반도체 몸체 내에 적어도 하나의 트렌치를 포함하고, 이 때 트렌치의 영역에서 반도체 몸체의 일부분들이 제거되어 있다. 적어도 하나의 트렌치는 적어도 활성 영역까지 달하고, 이 때 적어도 하나의 트렌치는 제1영역을 횡 방향으로 완전히 둘러싼다. 또한, 제2영역은 적어도 하나의 트렌치 및 제1영역을 횡 방향으로 완전히 둘러싼다.

본 명세서에 기술된 발광다이오드칩은, 무엇보다도, 발광다이오드칩의 손상이 특히 상기 칩의 테두리측 영역에서 현저하고, 제어하기 어려운 품질 문제를 야기한다는 인식을 기초로 한다. 예컨대, 이러한 손상은 발광다이오드칩의 이후 가공 시 또는 개별 발광다이오드칩들로의 개별화 공정 동안 발생한다.

이제 복사 방출 영역 내에 어떠한 기계적 손상도 갖지 않는 발광다이오드칩을 제조하기 위해, 본 명세서에 기술된 발광다이오드칩은, 특히, 적어도 하나의 트렌치를 발광다이오드칩의 반도체 몸체 안에 형성하는 아이디어를 활용하며, 이 때 상기 적어도 하나의 트렌치는 제1영역을 횡 방향으로 완전히 둘러싼다. 예컨대, 제1영역은 반도체 몸체의 1차 복사 방출 영역이며, 따라서 발광다이오드칩의 1차 복사 방출 영역이다. 또한, 제2영역은 적어도 하나의 트렌치 및 제1영역을 횡 방향으로 둘러싼다. 제2영역뿐만 아니라 트렌치도 테두리측 “보호 영역”을 형성할 수 있고, 보호 영역은 제1영역을 예컨대 개별화 공정 시 기계적 손상으로부터 보호한다. 이를 위해, 개별화는 제1영역 및 적어도 하나의 트렌치의 외부에서 이루어진다. 또한, 반도체 몸체 안에 형성된 적어도 하나의 트렌치는, 반도체 몸체의 외부면을 활성 영역의 구간 내에서 시각적으로 손상을 제어하는 가능성을 제공한다.

적어도 일 실시예에 따르면, 발광다이오드칩의 제1주요면에 대향한 반도체 몸체의 면은 반사체층을 구비하고 있다. 반도체 몸체 내부의 활성 영역으로부터 방출된 전자기 복사는 반사체층에 의해 복사 아웃커플링면의 방향으로 재귀 반사되고, 복사 아웃커플링면을 통해 발광다이오드칩으로부터 아웃커플링된다. 예컨대, 발광다이오드칩의 제1주요면에 대향한 반도체 몸체의 면은 제1영역에서 반사체층을 구비함으로써, 반도체 몸체의 제1영역에서 활성 영역으로부터 생성된 복사는 반사체층에 의해 반사된다. 마찬가지로, 반도체 몸체의 제1영역에서뿐만 아니라 제2영역에서의 면도 반사체층을 구비하는 경우를 고려할 수 있다. 유리하게는, 이를 통해 제1영역에서뿐만 아니라 제2영역에서도 활성 영역으로부터 생성된 전자기 복사가 반사체층에 의해 복사 아웃커플링면의 방향으로 반사되고, 이후에 발광다이오드칩으로부터 아웃커플링된다. 제1 및 제2영역의 전체 횡 치수에 걸쳐 연장되는 이러한 반사체층은 발광다이오드칩의 아웃커플링 효율을 증대시킨다. “아웃커플링 효율”은 실제로 발광다이오드칩으로부터 아웃커플링된 발광 에너지(luminous energy) 대 1차로 발광다이오드칩 내에서 생성된 발광 에너지 간의 비율이다.

적어도 일 실시예에 따르면, 발광다이오드칩은 캐리어 부재를 포함하고, 반사체층은 캐리어 부재와 반도체 몸체 사이에 배치되며, 이 때 반도체 몸체는 결합 물질을 이용하여 캐리어 부재에 고정되어 있다. 바람직하게, 결합 물질은 반도체 몸체와 캐리어 부재를 기계적으로 상호간 결합시킨다. 결합 물질은 예컨대 땜납을 가리킬 수 있다. 예컨대, 땜납은 납을 함유하지 않거나 함유한 땜납 주석을 포함하여 형성된다. 마찬가지로, 결합 물질이 접착제를 포함하여 형성될 수 있다. 예컨대, 접착제는 은 도전 접착제를 가리킨다. 캐리어 부재는 반도체 몸체의 성장 기판을 가리키지 않는다. 오히려, 성장 기판은 반도체 몸체로부터 제거되어 있을 수 있다.

적어도 일 실시예에 따르면, 결합 물질은 캐리어 부재를 등지는 측에서 반도체 몸체 및/또는 패시베이션층에 의해 완전히 덮여 있다. 패시베이션층은 예컨대 반도체 몸체의 제1주요면에 직접 적층된 경계층을 가리킨다. 유리하게, 패시베이션층은 상기 층이 적층된 지점에서 반도체 물질의 산화를 방지한다. 이러한 맥락에서, 적어도 하나의 트렌치의 측면들은 반도체 몸체로 형성되긴 하나, 트렌치의 바닥면은 결합 물질로 형성되는 경우를 고려할 수 있다. 노출된 지점에서 패시베이션층은 직접적으로 결합 물질 상에 적층되어 있을 수 있다.

적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 몸체의 제1영역은 캐리어 부재로부터 시작하여 반도체 몸체의 제1주요면으로 가는 방향으로 가늘어진다. 즉, 반도체 몸체의 제1영역은 측면에서 각각, 적어도 하나의 트렌치의 적어도 하나의 측면에 의해 한정되어 있으며, 이로써 제1영역은 캐리어 부재로부터 시작하여 반도체 몸체의 제1주요면으로 가는 방향으로 상기 제1영역의 횡 치수가 줄어들며, 예컨대 “깔대기형” 또는 원뿔대 또는 각뿔대 방식으로 형성되어 있다.

적어도 일 실시예에 따르면, 제1영역 및 제2영역의 두께는 제1주요면에 대해 수직인 방향으로 실질적으로 동일한 값이다. “실질적으로”란, 제1 및 제2영역의 두 두께가 제1주요면에 대해 수직인 방향으로 10%미만, 더욱 바람직하게는 5%미만만큼 상이한 것을 가리킨다.

적어도 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 트렌치의 모든 측면들 및 바닥면은 패시베이션층에 의해 완전히 덮여 있다. 바닥면은 트렌치의 개구부에 대향하는 상기 적어도 하나의 트렌치의 면이며, 이 때 상기 바닥면은 적어도 상기 측면들 중 2개를 상호 간에 결합시킨다. 예컨대, 적어도 하나의 트렌치는 횡단면이 “U형” 또는 “V형”으로 형성되어 있다.

적어도 일 실시예에 따르면, 복사 아웃커플링면은 적어도 하나의 트렌치의 영역에서 그리고/또는 반도체 몸체의 제2영역에서 금속배선(metallization)을 구비하며, 금속배선은 패시베이션층 상에 적층되어 있다. 바람직하게, 금속배선 및 패시베이션층은 상호간 직접 닿아 있다.

적어도 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 트렌치는 반사체층을 관통하여 연장된다. 적어도 일 실시예에 따르면, 결합 물질은 반사체층으로부터 이격된 발광다이오드칩의 영역들에서 패시베이션층과 직접 닿아 있다. 이러한 맥락에서, 반사체층에 의해 노출된 지점에서, 예컨대 결합 물질에 의해 형성된 적어도 하나의 트렌치의 바닥면에 패시베이션층이 적층된 경우를 고려할 수 있다.

또한, 발광다이오드칩의 제조 방법이 제공된다. 예컨대, 상기 방법을 이용하면, 앞에 명시한 하나 이상의 실시예들과 연관하여 기술된 바와 같은 발광다이오드칩이 제조될 수 있다. 즉, 본 명세서에 기술된 발광다이오드칩을 위해 상술한 특징들은 본 명세서에 기술된 방법을 위해서도 개시되며 그 반대의 경우도 그러하다.

제1단계에서, 캐리어 부재들의 캐리어 결합물이 제공된다. 캐리어 결합물은 예컨대 디스크 또는 판의 방식으로 형성되어 있을 수 있다. 예컨대, 캐리어 결합물은 게르마늄 또는 다른 전기 전도 반도체 물질을 포함하여 형성되어 있다. 또한, 캐리어 결합물의 물질이 도핑된 경우를 고려할 수 있다.

이후 단계에서, 반도체 몸체들의 반도체 결합물이 제공된다.

이후 단계에서, 캐리어 결합물 및 반도체 결합물은 결합 물질을 이용하여 하나의 캐리어 결합물로 결합된다. 예컨대, 결합 물질은 전기 전도성 땜납을 가리킨다.

이후 단계에서, 적어도 하나의 트렌치는 각각의 반도체 몸체 안에 형성되고, 이 때 트렌치의 영역에서 반도체 몸체의 일부분들이 제거된다. 적어도 하나의 트렌치는 각각의 반도체 몸체를 제1 및 제2영역으로 분할한다.

예컨대, 적어도 하나의 트렌치는 적어도 하나의 건식 및/또는 습식 화학적 식각 공정을 이용하거나 다른 형태의 물질 제거를 이용하여 반도체 결합물 안에 형성된다.

이후 단계에서, 결합물은 제1영역 및 트렌치의 외부에서 상기 결합물을 관통하여 분리선을 따라 적어도 하나의 발광다이오드칩으로 개별화된다. 예컨대, 결합물은 고에너지 레이저광을 이용하여 개별화된다. 마찬가지로, 결합물의 개별화는 긁힘 및 그 이후의 파괴 또는 절단을 이용하여 실시할 수 있다. 유리하게, 개별화동안 적어도 하나의 트렌치는 각각의 반도체 몸체에서 제1영역의 기계적 손상에 대한 보호부로서 역할한다. 유리하게, 예컨대 개별화에 의해 생성된 물질 잔여물은 제1영역 내에서 반도체 몸체를 손상시키지 않는데, 트렌치는 각각의 발광다이오드칩에서 “분리 영역”을 정의하고, 분리 영역은 각각 결합물의 개별화 영역들과 반도체 몸체의 제1영역들 사이에 배치되어 있기 때문이다.

적어도 일 실시예에 따르면, 상기 방법을 이용하여 본 명세서에 기술된 발광다이오드칩이 제조된다.

이하, 본 명세서에 기술된 발광다이오드칩 및 본 명세서에 기술된 방법은 실시예들 및 그에 속한 도면들에 의거하여 더 상세히 설명된다.
도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3, 도 4 및 도 5는 본 명세서에 기술된 발광다이오드칩의 실시예들을 개략적 단면도들로 도시한다.
도 6 및 도 7은 본 명세서에 기술된 발광다이오드칩의 실시예를 완성하기 위한 개별적인 제조 단계를 개략적인 단면도로 도시한다.
도 8은 발광다이오드칩의 결합물을 평면도로 도시한다.

실시예들 및 도면들에서 동일하거나 동일한 효과를 가진 구성요소는 각각 동일한 참조번호를 가진다. 도시된 요소들은 척도에 맞는 것으로 볼 수 없고, 오히려 개별 요소들은 더 나은 이해를 위해 과장되어 크게 도시되어 있을 수 있다.

도 1에는 개략적인 단면도에 의거하여 본 명세서에 기술된, 반도체 몸체(1)를 포함하는 발광다이오드칩(100)이 도시되어 있다. 반도체 몸체(1)는 활성 영역(2)을 포함하고, 활성 영역은 발광다이오드칩(100)의 구동 시 전자기 복사를 복사 아웃커플링면(11)을 통해 방출한다. 복사 아웃커플링면(11)은 본 실시예에서 부분적으로 반도체 몸체(1)의 제1주요면(111)으로 형성되어 있다. 바람직하게, 반도체 몸체는 갈륨질화물과 같은 질화물계 화합물 반도체 물질을 포함하여 형성되어 있다. 반도체 몸체(1) 내에 트렌치(3)가 형성되어 있고, 이 때 트렌치(3)의 영역에서 반도체 몸체의 일부분들이 제거되어 있다. 트렌치(3)는 단면도에서 “U”형이며, 2개의 측면들(31) 및 트렌치(3)의 개구부(32)에 대향한 바닥면(32)으로 형성되어 있다. 바닥면(32)은 측면들(31)을 상호간 결합시킨다. 트렌치(3)는 활성 영역(2)을 완전히 관통함으로써, 트렌치(3)는 활성 영역(2)을 횡 방향으로, 즉 반도체 몸체(1)의 에피택시얼 성장한 반도체 층시퀀스에 대해 평행하게 분할한다.

트렌치(3)는 반도체 몸체(1)의 제1영역(1A)을 완전히 둘러싸고, 이 때 마찬가지로 반도체 몸체(1)의 제2영역(1B)은 트렌치(3) 및 제1영역(1A)을 횡 방향으로 완전히 둘러싼다. 예컨대, 트렌치는 제1영역을 직사각형, 원형 또는 달걀형으로 둘러싼다.

발광다이오드칩의 제1주요면(111)에 대향한 반도체 몸체(1)의 면(211)은 반사체층(4)을 구비하고 있다. 본원에서, 상기 면(211)은 반도체 몸체(1)의 제1영역(1A) 내에만 반사체층(4)을 구비하고, 활성 영역(2)으로부터 제1영역(1A)의 내부에서 생성된 전자기 복사를 복사 아웃커플링면(11) 쪽으로 반사함으로써, 반사체층(4)은 발광다이오드칩(100)의 아웃커플링 효율을 증대시킨다.

또한, 발광다이오드칩(100)은 캐리어 부재(5)를 포함하고, 반사체층(4)은 캐리어 부재와 반도체 몸체(1) 사이에 배치되어 있다. 반도체 몸체(1)는 결합 물질(10)을 이용하여 캐리어 부재(5)에 고정되어 있다. 결합 물질은 예컨대 금속 땜납을 가리킬 수 있고, 땜납은 반도체 몸체(1) 및 캐리어 부재(5)를 기계적 및 전기적으로 상호간 결합시킨다.

발광다이오드칩(100)은 반도체 몸체(1)의 제1영역(1A)에서 전기 접촉(6)을 구비하고 있다. 또한, 반도체 몸체를 등지는 캐리어 부재(5)의 면에 부가적 전기 접촉(8)이 적층되어 있다.

트렌치(3)의 모든 측면들(31), 바닥면(32) 및 주요면(111)의 모든 노출된 지점들은 패시베이션층(7)에 의해 완전히 덮여 있다. 패시베이션층(7)은 반도체 몸체(1)의 노출된 지점의 산화를 방지하고, 반도체 몸체(1)의 주요면(111)의 모든 노출된 지점 상에 직접 적층된다. 이러한 맥락에서, “직접 적층된”이란, 패시베이션층(7)이 바람직하게는 주요면(111)과 직접 닿아 위치하고, 주요면(111)과 패시베이션층(7) 사이에 틈새도 형성되지 않고 불연속부분이나 중간층도 형성되지 않는다는 것을 가리킨다. 예컨대, 패시베이션층(7)은 규소이산화물, 규소질화물, 티타늄이산화물 및/또는 규소이산화물 중 하나의 물질을 포함하여 형성되어 있다. 예컨대, 패시베이션층(7)은 완전히, 언급한 물질 중 하나를 포함하거나, 이러한 물질들로 이루어진 층들을 포함하여 형성되어 있다. 또한, 반도체 몸체(1)의 주요면(111)에 교번적으로 서로 다른 층들이 적층될 수 있으며, 상기 층들은 상기 언급한 물질로 구성된다.

트렌치(3)가 완전히 반도체 몸체(1)를 관통하여 연장되고, 따라서 트렌치(3)의 바닥면(32)이 결합 물질(10)로 형성됨으로써, 결합 물질(10)은 캐리어 부재(5)를 등지는 상기 결합 물질의 측에서 완전히 반도체 몸체(1) 및 패시베이션층(7)에 의해 덮여있다. 바꾸어 말하면, 결합 물질(10)은 트렌치(3)의 바닥면(32)의 영역에서만 반도체 몸체(1)에 의해 덮여있지 않다.

트렌치(3)의 “U”형 형성에 의해, 제1영역(1A)은 캐리어 부재(5)로부터 시작하여 반도체 몸체(1)의 제1주요면(111)으로 가는 방향으로 가늘어진다. 반도체 몸체(1)의 제1영역(1A)은 측면에서 측면들(31) 및 복사 아웃커플링면(11)에 의해 한정되어 있다. 또한, 제2영역(1B)은 활성 영역(2)의 일부분을 포함하나, 이 곳에서는 전기적으로 접촉되지 않으므로, 복사 비활성이다.

도 1a에 따른 실시예와 달리, 도 1b의 실시예는, 반도체 몸체(1)의 주요면(111)이 부가적으로 반도체 몸체(1)의 제2영역(1B)에서 전기 접촉(6)을 구비하는 것을 도시하나, 상기 영역에서는 외부로부터 전기 접촉되지 않고, 따라서 예컨대 이 지점에서는 반도체 몸체(1)를 위한 패시베이션층으로서 역할한다.

도 2a에는, 반사체층(4)이 발광다이오드칩(100)의 전체 횡 치수에 걸쳐 연장될 수 있음이 도시되어 있다. 즉, 면(211)은 제1영역(1A)뿐만 아니라 반도체 몸체(1)의 제2영역(1B) 내에서도 반사체층(4)을 구비하고 있다. 유리하게, 앞에 명시한 실시예들에 비해 반사체층(4)의 횡 치수가 더 크면 발광다이오드칩(100)의 아웃커플링 효율이 증가할 수 있다.

도 2b에 따른 실시예에서, 결합 물질은 반사체층(4)으로부터 이격된 발광다이오드칩(100)의 영역들에서 패시베이션층(7)과 직접 닿아 있다. 즉, 반사체층(4)은 영역들(41)에서 이격되어 있고, 패시베이션층(7)은 영역들(41) 안에 축적된다. 바람직하게, 패시베이션층(7)은 영역들(41)을 형상 맞춤 방식으로 채운다. “형상 맞춤 방식”이란, 패시베이션층이 영역(41)의 내부에서 주변의 물질과 직접 닿아있고 예컨대 영역(41) 내에 에어 포켓(air pocket)이 형성되지 않음을 의미한다. 유리하게, 예컨대, 반사체층(4)의 이온들은 영역(41) 내에서 상기 반사체층(4)으로부터 분리되거나 반사체층(4)이 영역(41) 내에서 산화되는 경우가 방지된다.

도 2a의 실시예와 달리, 도 3에는, 패시베이션층(7)이 트렌치(3)의 측면들(31), 바닥면(32) 및 주요면(111)만을 반도체 몸체(1)의 제2영역(1B)에서 덮은 것이 도시되어 있다. 또한, 부가적 패시베이션층(9)이 전기 접촉(6)에 의해 노출된 제1주요면(111)의 모든 지점에 적층되어 있다. 예컨대, 부가적 패시베이션층(9)은 규소이산화물을 포함하여 형성되어 있다.

도 4에는, 도 3의 발광다이오드칩(100)과 달리, 부가적 패시베이션층(9) 대신 패시베이션층(7) 상에 금속배선(12)이 적층된 것이 도시되어 있다. 제1주요면(111)은 트렌치(3)의 영역 및 반도체 몸체(1)의 제2영역(1B)에서 금속배선(12)을 구비하고, 금속배선은 패시베이션층(7) 상에 적층되어 있다. 예컨대, 복사 아웃커플링면(11)은 제1영역(1A)에서 어느 층도 포함하지 않는다. 유리하게, 개별 발광다이오드칩들(100)로 개별화되는 동안, 예컨대 고에너지 레이저광을 이용하여 전자기 복사는 금속배선(12)에 의해 흡수됨으로써, 금속배선(12)으로부터 시작하는 분리공정이 유도된다. 금속배선(12)은 예컨대 반도체 몸체(1)의 제2영역(1B)에서 반도체 물질이 "떨어져 나오는”경우를 줄여준다.

도 5는 도 2a의 발광다이오드칩(100)을 도시하는데, 상기 발광다이오드칩에서 전기 접촉(6)은 n형측 접촉을, 부가적 전기 접촉(8)은 발광다이오드칩(100)의 p형측 접촉을 형성한다. 발광다이오드칩(100)이 공기 중 습도가 높은 체계에 의해 둘러싸여 있으면, 습도에 의해 반사체층(4)의 은 이온들이 분리되 나와, 발광다이오드칩(100)의 외부면을 따라 전기 접촉(6)의 방향으로 이동할 수 있다(이온 이동). 유리하게, 트렌치(3)는 전기 접촉(6)과 은 이온들 사이의 단락을 방지하는데, 은 이온들은 트렌치(3) 내에서 상기 트렌치(3)에 존재하는 전기장에 대해 반작용해야 하기 때문이다. 트렌치(3) 내의 전기장은 양으로 대전된 은 이온들을 위한 전위 장벽을 형성한다. 은 이온들과 전기 접촉(6) 사이의 단락이 방지됨으로써, 발광다이오드칩의 유효수명이 현저히 늘어날 뿐만 아니라, 마찬가지로 예컨대 상기 발광다이오드칩의 구동 시 신뢰성도 증가한다.

도 6 및 도 7과 관련하여, 개략적인 단면도에 의거하여 본 명세서에 기술한 적어도 일 실시예에 따른 발광다이오드칩(100) 제조 방법이 더 상세히 설명된다.

도 6은 캐리어 부재들(5)의 캐리어 결합물(500)을 도시한다. 캐리어 결합물(500)은 예컨대 게르마늄과 같은 반도체 물질을 포함하여 형성되어 있을 수 있다. 예컨대, 캐리어 결합물(500)은 디스크 또는 판의 형태로 존재한다.

이후 단계에서, 반도체 몸체들(1)의 반도체 결합물(13)이 제공된다. 반도체 결합물(13)은 에피택시얼 성장한 반도체 층시퀀스를 포함하여 형성되어 있을 수 있고, 반도체 결합물은 전자기 복사의 방출을 위한 활성 영역(2)을 포함한다. 바람직하게는, 반도체 결합물(13)은 예컨대 갈륨질화물과 같은 질화물계 화합물 물질을 포함하여 형성되어 있다.

이후 단계에서, 캐리어 결합물(500) 및 반도체 결합물(13)은 결합 물질(5)을 이용하여 결합된다. 예컨대, 캐리어 결합물(500)의 외부면에 결합 물질(5)이 마련된다. 결합 물질(5)은 전기 전도성 땜납을 가리킬 수 있다. 캐리어 결합물(500) 및 반도체 결합물(13)은 함께 하나의 결합물(101)을 형성한다.

이후 단계에서, 트렌치(3)는 각각의 반도체 몸체(1) 안에 형성되고, 이 때 트렌치(3)의 영역에서 반도체 몸체의 일부분들이 제거되며, 트렌치(3)는 반도체 몸체(1)를 제1영역(1A) 및 제2영역(1B)으로 분할한다. 예컨대, 트렌치(3)는 적어도 하나의 건식 및/또는 습식 화학적 식각 공정을 이용하여 각각의 반도체 몸체(1) 안에 형성된다.

각각의 반도체 몸체(1)는 제1영역(1A)에서 전기 접촉(6)을 구비하고, 이와 동시에 전기 접촉(6)에 의해 노출된, 캐리어 결합물(500)을 등지는 반도체 결합물(13)의 면의 모든 지점은 패시베이션층(7)을 구비하고 있다. 또한, 반도체 결합물(13)에 대향한 캐리어 결합물(500)의 면은 전기 접촉(8)을 구비하고 있다.

마찬가지로, 반도체 결합물(13)이 결합 물질 상에 마련되기 전에, 각각의 반도체 몸체(1)의 차후 영역(1A)의 지점에 반사체층(4)이 마련될 수 있다. 반사체층(4)은 예컨대 금속 물질, 특히 은을 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 반사체층(4)이 캐리어 결합물(500)의 전체 횡 연장부분에 걸쳐 하나의 연속한 층으로서 적층된 경우를 고려할 수 있다.

이후 단계에서, 결합물(101)은 제1영역(1A) 및 트렌치(3)의 외부에서 결합물(101)을 관통하여 다수의 발광다이오드칩들(100)로 분리선(1000)을 따라 개별화된다. 개별화는 예컨대 고에너지 레이저광을 이용하여 일어날 수 있다. 마찬가지로, 상기 개별화는 긁힘 및 그 이후의 파괴 또는 절단을 이용하여 실시할 수 있다.

반도체 결합물(13)을 위한 반도체 물질로서 갈륨질화물을 사용함에 따라, 특히, 고에너지 레이저광을 이용한 개별화 시 반도체 물질을 관통하는 양호한 분리 품질이 얻어진다. 즉, 레어지광에 의해 발생한 물질 제거는 가능한 한 적다.

또한, 트렌치(3)는, 분리 시 또는 개별 발광다이오드칩들(100)의 이후 가공 시 발생할 수 있는 기계적 손상으로부터의 보호부 역할을 한다. 또한, 트렌치(3)의 보호 기능에 의해 개별화 동안 패시베이션층(7)은 영역(1A)에서 손상되지 않는다.

마찬가지로, 트렌치(3)에 의해, 개별화 시 트렌치(3) 및 제1영역(1A)의 외부에서 발생하는 패시베이션층(7)의 떨어져 나가는 현상은 방지됨으로써, 패시베이션층(7)이 영역(1A)에서 손상을 입지 않은 채로 유지된다.

도 7은 이러한 개별화된 발광다이오드칩(100)을 도시하며, 상기 발광다이오드칩(100)은 트렌치(3) 및 제1영역(1)의 외부에서 결합물(101)의 개별화를 이용하여 생성된다. 발광다이오드칩(100)은 영역(2000)에서만 개별화 흔적을 보이며, 상기 개별화 흔적은 반도체 몸체(1)의 제2영역(1B)에만 한정됨으로써, 반도체 몸체(1)의 영역(1A)은 결코 개별화에 따른 손상을 입지 않는다.

도 8은 이러한 결합물(101)을 평면도로 도시한다. 각각의 발광다이오드칩(100)의 제1영역(1A)뿐만 아니라 제2영역(1B)도 확인할 수 있다. 제1영역(1A)은 각각 트렌치(3)에 의해 직사각형으로 완전히 둘러싸여 있으며, 이 때 트렌치(3)는 동시에 금속배선(12)을 구비하고 있다.

본 명세서에 기술된 발명은 실시예에 의거한 예시에 의하여 한정되지 않는다. 오히려 본 발명은 각각의 새로운 특징 및 특징들의 각 조합을 포함하고, 이러한 점은 특히 특허청구범위에서의 특징들의 각 조합을 포괄한다. 이는, 상기 특징 또는 상기 조합이 그 자체로 명백하게 특허 청구범위 또는 실시예에 제공되지 않더라도 그러하다.

Claims

발광다이오드칩(100)을 제조하는 방법에 있어서,
캐리어 부재(5)의 캐리어 결합물(500)을 제공하는 단계;
반도체 몸체들(1)의 반도체 결합물(13)을 제공하는 단계;
상기 캐리어 결합물(500)과 상기 반도체 결합물(13)을 결합 물질(10)에 의해 하나의 결합물(101)로 결합하는 단계;
각각의 반도체 몸체(1) 안에 적어도 하나의 트렌치(3)를 형성하는 단계로서, 상기 트렌치(3)의 영역에서 반도체 몸체(1)의 일부가 제거되며, 상기 트렌치(3)는 상기 반도체 몸체(1)를 제1영역(1A) 및 제2영역(1B)으로 분할하는 것인, 상기 적어도 하나의 트렌치(3)를 형성하는 단계; 및
캐리어 결합물(500) 및 반도체 결합물(13)로 이루어진 결합물(101)을 상기 제1영역(1A) 및 상기 트렌치(3)의 밖에서 분리선(1000)을 따라 상기 결합물(101)을 관통하여 적어도 하나의 발광다이오드칩(100)으로 개별화하는 단계
를 포함하고,
상기 발광다이오드칩(100)은 상기 발광다이오드칩(100)의 구동 시 적어도 국부적으로 상기 반도체 몸체(1)의 제1주요면(111)에 의해 형성된 복사 아웃커플링면(11)을 통해 전자기 복사를 방출하는, 상기 반도체 몸체(1) 내의 활성 영역(2)을 포함하고,
상기 발광다이오드칩(100)의 제1주요면(111)에 대향하는 상기 반도체 몸체(1)의 면에 반사체층(4)이 마련되고, 상기 반사체층(4)은 상기 캐리어 부재(5)와 상기 반도체 몸체(1) 사이에 배치되며, 상기 반도체 몸체(1)는 상기 결합 물질(10)에 의해 상기 캐리어 부재(5)에 고정되고,
상기 적어도 하나의 트렌치(3)는 적어도 상기 활성 영역(2)까지 다다르고,
상기 적어도 하나의 트렌치(3)의 모든 측면(31) 및 바닥면(32)은 패시베이션층(7)에 의해 완전히 덮이고,
상기 적어도 하나의 트렌치(3)는 상기 반사체층(4)을 관통하여 연장되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드칩(100) 제조 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 결합 물질(10)은 상기 캐리어 부재(5)를 등지는 상기 결합 물질의 측에서 상기 반도체 몸체(1) 및 상기 패시베이션층(7)에 의해 완전히 덮이는 것을 특징으로 하는 발광다이오드칩(100) 제조 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 결합 물질(10)은 상기 적어도 하나의 트렌치(3)의 영역에서만 상기 반도체 몸체(1)에 의해 덮이지 않는 것을 특징으로 하는 발광다이오드칩(100) 제조 방법.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반도체 몸체(1)의 제1영역(1A)은, 상기 캐리어 부재(5)로부터 시작하여 상기 반도체 몸체(1)의 제1주요면(111)으로 진행하는 방향으로 가늘어지는 것을 특징으로 하는 발광다이오드칩(100) 제조 방법.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1영역(1A) 및 상기 제2영역(1B)의 두께는 상기 제1주요면(111)에 대해 수직한 방향으로 동일한 것을 특징으로 하는 발광다이오드칩(100) 제조 방법.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복사 아웃커플링면(11)은 상기 적어도 하나의 트렌치(3)의 영역 내에서 그리고/또는 상기 반도체 몸체(1)의 제2영역(1B)에서 금속배선(12)을 구비하고, 상기 금속배선은 상기 패시베이션층(7) 상에 마련된 것을 특징으로 하는 발광다이오드칩(100) 제조 방법.
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청구항 1에 있어서, 상기 결합 물질(10)은 접착제를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드칩(100) 제조 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 결합 물질(10)은 상기 발광다이오드칩(100)에 있어 상기 반사체층(4)이 제거된 영역들(41)에서 상기 패시베이션층(7)과 직접 닿아 있고, 상기 패시베이션층(7)은 상기 영역들(41)을 형상 맞춤 방식으로 채우며, 그리고 상기 패시베이션층(7)은 반사체층(4)과 직접 닿아 있는 것을 특징으로 하는 발광다이오드칩(100) 제조 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 반사체층(4)은 금속 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드칩(100) 제조 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 반사체층(4)은 은으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드칩(100) 제조 방법.
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