KR101946166B1 - Method for manufacturing 3-5 group compound semiconductor based light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 기판에 형성된 분리층에 3-5족 광소자를 형성한 후 분리층을 제거하여 광소자의 두께를 현저하게 감소시킬 수 있으며, 기판의 재사용이 가능하여 제조경비를 획기적으로 감소시킬 수 있는 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an optical device based on a Group III-V compound semiconductor, and more particularly, to a method for manufacturing a 3-5 group compound semiconductor optical device by forming a 3-5 group optical element in a separation layer formed on a substrate, The present invention relates to a method for fabricating an optical device based on a Group III-V compound semiconductor, which can significantly reduce manufacturing costs by reusing a substrate.
일반적으로 광소자는 p형과 n형 반도체의 접합으로 이루어져 있으며, 전압을 가하면 전자와 정공의 결합으로 반도체의 밴드갭(Bandgap)에 해당하는 에너지를 빛의 형태로 방출하는 일종의 광전자 소자(Optoelectronic device)이다.In general, an optical device consists of a p-type and an n-type semiconductor junction. When a voltage is applied, an optoelectronic device that emits energy corresponding to a bandgap of a semiconductor by a combination of electrons and holes, to be.
광소자에서 출력되는 빛의 양은 소자에 흐르는 전류에 비례하여 증가한다. 광소자는 반도체의 빠른 처리속도와 낮은 전력소모 등의 장점과 함께 환경 친화적이면서도 에너지 절약효과가 높아서 대형 전광판, 교통 신호등, 자동차 계기판 등 많은 분야에 사용되고 있다.The amount of light output from the optical element increases in proportion to the current flowing through the element. Optical devices are used in many fields such as large electronic signboards, traffic lights, and automobile instrument panels because of their high processing speed and low power consumption of semiconductors.
한국 등록특허공보 제10-1329442호(특허문헌 1)에는 기판의 상면에 n콘텍층, 활성층, p콘텍층을 순차적으로 증착하는 단계; 상기 p콘텍층의 상면에 투명전도성 산화막층을 증착한 후, 상기 투명전도성 산화막층을 식각하여, 상호 이격된 복수의 상기 투명전도성 산화막층을 형성하는 단계; 이격된 상기 투명전도성 산화막층들 사이의 공간에 상기 n콘텍층이 노출되도록 상기 p콘텍층, 활성층 및 n콘텍층의 일부를 식각하여 상호 이격된 복수의 적층구조를 형성하는 단계; 상기 복수의 적층구조 사이의 공간에 노출된 상기 n콘텍층을 식각하여, 상기 복수의 적층구조가 하나의 상기 n콘텍층의 상면에 존재하도록, 복수의 셀구조로 분리하는 단계; 분리된 상기 셀구조에서 상기 투명전도성 산화막층의 상면 일부와 적층구조들 사이의 공간에 존재하는 상기 n콘텍층의 상면 일부를 제외하고, 상기 기판의 상면 전체에 절연층을 증착하는 단계; 및 상기 절연층의 증착이 제외된 부분에 도전성 물질을 증착하는 단계를 포함하는 셀 구조의 광소자 제조방법이 개시되어 있다.Korean Patent Registration No. 10-1329442 (Patent Document 1) discloses a method for manufacturing a semiconductor device, which comprises sequentially depositing an n-type contact layer, an active layer, and a p-type contact layer on an upper surface of a substrate; Depositing a transparent conductive oxide layer on the p-contact layer, and etching the transparent conductive oxide layer to form a plurality of transparent conductive oxide layers spaced from each other; Etching a part of the p-contact layer, the active layer, and the n-contact layer to expose the n-contact layer in a space between the transparent conductive oxide layer layers spaced apart to form a plurality of mutually spaced laminated structures; Etching the n-contact layer exposed in the space between the plurality of laminated structures to separate the plurality of laminated structures into a plurality of cell structures such that the plurality of laminated structures are present on the upper surface of one n-concective layer; Depositing an insulating layer on the entire upper surface of the substrate except for a part of the upper surface of the transparent conductive oxide layer and the upper surface of the n-contact layer existing in a space between the laminated structures in the separated cell structure; And depositing a conductive material on a portion of the insulating layer excluding the deposition of the insulating layer.
그러므로, 특허문헌 1은 기판의 상면에 셀 구조의 광소자를 제조하여 전기적으로 연결함으로써, 연결에 필요한 와이어 본딩 수가 감소됨에 따라 필요한 공간이 감소되고 패키지의 신뢰성이 증가하며, 광소자를 기판의 상면에 일일이 본딩해야 하는 번거로움을 덜 수 있는 장점이 있으나, 제조가 완료된 광소자에 기판이 일체화되어 있어 광소자의 두께가 두꺼워 경박한 소자의 제조가 어렵고 기판의 재사용이 불가능한 단점이 있다. Therefore, in Patent Document 1, as the number of wire bonding necessary for connection is reduced by fabricating an optical element of a cell structure on the upper surface of a substrate and electrically connecting the same, the space required is reduced and the reliability of the package is increased. There is a disadvantage in that it is difficult to manufacture a thin device because the thickness of the optical device is thick because the substrate is integrated with the manufactured optical device and the substrate can not be reused.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 광소자의 두께를 감소시키고 기판의 재사용이 가능한 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법 및 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and a method for manufacturing a group III-V compound semiconductor optical device capable of reducing the thickness of an optical device and reusing a substrate.
상술된 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 의한 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법은, a) 기판에 분리층을 형성하고, 상기 분리층에 3-5족 광소자용 에피 박막을 형성하는 단계; b) 상기 3-5족 광소자용 에피 박막에 제1접착제를 코팅하는 단계; c) 상기 제1접착제에 플렉서블 필름을 접착하는 단계; d) 상기 플렉서블 필름의 장력(tension) 및 상기 기판의 중력을 이용하여 상기 분리층을 에칭하여 상기 3-5족 광소자용 에피 박막으로부터 상기 기판을 이탈시키는 단계; e) 상기 분리층 및 상기 기판이 제거된 상기 3-5족 광소자용 에피 박막으로 서로 분리된 다수의 광소자를 형성하는 단계; f) 상기 다수의 광소자에 제2접착제로 서포터(supporter)를 접착하는 단계; g) 상기 3-5족 광소자용 에피 박막을 제1접착제로부터 이탈시키는 단계; 및 h) 상기 다수의 광소자 각각을 상기 서포터로부터 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for fabricating an optical element based on Group 3-5 compound semiconductor, comprising the steps of: a) forming a separation layer on a substrate; Forming a thin film; b) coating a first adhesive on the epilayed film for the 3-5 group optical device; c) bonding a flexible film to the first adhesive; d) etching the separation layer using the tension of the flexible film and gravity of the substrate to separate the substrate from the epitaxial film for the 3-5 group optical device; e) forming a plurality of optical elements separated from each other by the epilayed film for the 3-5 group optical device from which the separation layer and the substrate are removed; f) attaching a supporter to the plurality of optical elements as a second adhesive; g) removing the epilayed film for the 3-5 group optical device from the first adhesive; And h) separating each of the plurality of optical elements from the supporter.
여기서, 상기 a)단계에서, 상기 3-5족 광소자용 에피 박막은 상기 분리층에 3-5족 화합물 반도체를 기반으로 하는 N-클래드층, 활성층, P-클래드층을 순차적으로 적층하고, 상기 P-클래드층에 P-전극을 형성하는 것이며, 상기 e)단계에서, 상기 다수의 광소자 각각은 N-클래드층, 활성층, P-클래드층의 적층 구조물; 상기 P-클래드층에 형성된 P-전극; 상기 N-클래드층에 형성된 N-전극; 상기 적층 구조물 외주면에 형성된 유전체막; 상기 N-전극에 형성된 반사막; 및 상기 반사막에 형성된 본딩전극;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In the step (a), the epitaxial layer for the 3-5 group optical device may be obtained by sequentially laminating an N-cladding layer, an active layer and a P-cladding layer based on a 3-5 group compound semiconductor on the separation layer, The P-electrode is formed on the P-type cladding layer, and in the step (e), each of the plurality of optical elements includes a stacked structure of an N-clad layer, an active layer and a P-clad layer; A P-electrode formed on the P-clad layer; An N-electrode formed on the N-cladding layer; A dielectric film formed on an outer peripheral surface of the laminated structure; A reflective film formed on the N-electrode; And a bonding electrode formed on the reflective film.
본 발명의 일 실시예에 의한 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법은, a) 기판에 분리층을 형성하고, 상기 분리층에 3-5족 광소자용 에피 박막을 형성하고 상기 3-5족 광소자용 에피 박막으로 다수의 광소자를 형성하는 단계; b) 상기 다수의 광소자에 플렉서블 필름을 제1접착제로 접착하는 단계; c) 상기 플렉서블 필름의 장력 및 상기 기판의 중력을 이용하여 상기 분리층을 에칭하여 상기 다수의 광소자로부터 상기 기판을 이탈시키는 단계; 및 d) 상기 제1접착제와 상기 다수의 광소자 사이의 접착력 또는 결합력을 약화시켜 상기 다수의 광소자를 이탈시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for manufacturing a 3-5 group compound semiconductor based optical device according to an embodiment of the present invention includes the steps of: a) forming a separation layer on a substrate, forming an epilayed film for a 3-5 group optical device in the separation layer, Forming a plurality of optical elements with an epilayed film for a base optical device; b) bonding the flexible film to the plurality of optical elements with a first adhesive; c) etching the separation layer using the tension of the flexible film and the gravity of the substrate to disengage the substrate from the plurality of optical elements; And d) weakening an adhesive force or a bonding force between the first adhesive and the plurality of optical elements, thereby releasing the plurality of optical elements.
여기서, 상기 a)단계에서, 상기 분리층에 형성된 다수의 광소자 각각은 N-클래드층, 활성층, P-클래드층의 적층 구조물; 상기 P-클래드층에 형성된 P-전극; 상기 적층 구조물 외주면에 형성된 유전체막; 상기 P-전극에 형성된 반사막; 및 상기 반사막에 형성된 본딩전극;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.Here, in the step a), each of the plurality of optical elements formed on the separation layer may include a stacked structure of an N-clad layer, an active layer, and a P-clad layer; A P-electrode formed on the P-clad layer; A dielectric film formed on an outer peripheral surface of the laminated structure; A reflective film formed on the P-electrode; And a bonding electrode formed on the reflective film.
또, 본 발명은 상기 제1접착제는 UV접착제, 왁스, 파라핀, 포토레지스트, 금속, 폴리이미드 중 하나인 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that the first adhesive is one of a UV adhesive, wax, paraffin, photoresist, metal, and polyimide.
또, 본 발명은 상기 플렉서블 필름은 테프론 필름, PET 필름, 캡톤(Capton) 필름 중 하나인 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that the flexible film is one of a Teflon film, a PET film, and a Capton film.
또, 본 발명은 상기 플렉서블 필름의 두께는 10 ~ 200㎛인 것을 특징으로 한다.Further, the present invention is characterized in that the thickness of the flexible film is 10 to 200 mu m.
그리고, 본 발명은 상기 플렉서블 필름의 장력 및 상기 기판의 중력을 이용하여 상기 분리층을 에칭하는 것은, 상기 플렉서블 필름이 일정한 곡면을 가지도록 상기 분리층의 에칭용액이 담겨져 있는 용기에 상기 플렉서블 필름을 고정시키고 상기 플렉서블 필름에 장착된 3-5족 광소자용 에피 박막이 형성된 기판을 상기 에칭용액에 담가서, 상기 분리층을 에칭용액으로 에칭시켜 제거하는 것을 특징으로 한다.The etching of the separation layer using the tensile force of the flexible film and the gravity of the substrate may include etching the flexible film to a container containing the etching solution of the separation layer so that the flexible film has a constant curved surface, And the substrate on which the epilayer for the 3-5 group optical device mounted on the flexible film is formed is immersed in the etching solution, and the separation layer is etched by etching with the etching solution.
여기서, 상기 기판에 소정 무게를 가지는 보강재가 장착된 것을 특징으로 한다.Here, a reinforcing member having a predetermined weight is mounted on the substrate.
그리고, 상기 분리층은 AlAs 또는 GaInP인 것을 특징으로 한다.The separation layer may be made of AlAs or GaInP.
또, 상기 분리층이 AlAs인 경우 상기 에칭용액은 HF계 에칭 용액이고, 상기 분리층이 GaInP인 경우 상기 에칭용액은 HCl계 에칭 용액인 것을 특징으로 한다.When the isolation layer is AlAs, the etching solution is an HF-based etching solution. When the isolation layer is GaInP, the etching solution is an HCl-based etching solution.
또, 상기 3-5족 광소자용 에피 박막이 AlGaInP 계열인 경우 상기 분리층은 AlAs이고, 상기 3-5족 광소자용 에피 박막이 InGaAs 계열인 경우 상기 분리층은 GaInP인 것을 특징으로 한다.When the epilayed film for the 3-5 group optical device is AlGaInP series, the isolation layer is AlAs, and when the epitaxial layer for the 3-5 group optical device is InGaAs series, the isolation layer is GaInP.
본 발명에 의하면, 기판에 형성된 분리층에 3-5족 광소자를 형성한 후 분리층을 제거하여 광소자의 두께를 현저하게 감소시킬 수 있으며, 고가인 기판의 재사용이 가능하여 제조경비를 획기적으로 감소시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to significantly reduce the thickness of an optical device by forming a 3-5 group optical element in a separation layer formed on a substrate and then removing the separation layer, and it is possible to reuse the expensive substrate, .
본 발명에 의하면, 기판과 3-5족 광소자 사이에 개재된 분리층을 효율적으로 제거하여 기판에 악영향을 인가하지 않고 실질적으로 양질의 상태로 보존하여 3-5족 광소자로부터 이탈시킴으로써, 재사용하는 효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the separation layer interposed between the substrate and the 3-5 group optical element is efficiently removed, and the substrate is stored in a substantially good quality state without adverse effect on the substrate to be separated from the 3-5 group optical element, Can be improved.
도 1은 본 발명에 따른 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자를 제조하기 위한 3-5족 광소자용 에피 박막을 설명하기 위한 도시한 도면,
도 2a 내지 도 2i는 본 발명의 제1실시예에 따른 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도,
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제1실시예에 따른 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법에서 분리된 다수의 광소자를 형성하는 공정 단면도,
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 제2실시예에 따른 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제2실시예에 따른 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법의 세부공정을 설명하기 위한 단면도,
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제2실시예에 따른 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법에서 다수의 광소자를 형성하는 공정 단면도,
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따라 분리층을 제거하여 기판을 이탈하는 제1방법을 설명하기 위한 도면,
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따라 분리층을 제거하여 기판을 이탈하는 제2방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining an epilayed film for a 3-5 group optical device for manufacturing an optical device based on a Group 3-5 compound semiconductor according to the present invention,
FIGS. 2A to 2I are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a group III-V compound semiconductor optical device according to a first embodiment of the present invention,
FIGS. 3A to 3D are cross-sectional views illustrating a process for forming a plurality of optical devices separated in the method for manufacturing a group III-V compound semiconductor optical device according to the first embodiment of the present invention,
FIGS. 4A to 4E are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a group III-V compound semiconductor optical device according to a second embodiment of the present invention,
5A and 5B are cross-sectional views for explaining a detailed process of a method for manufacturing a group III-V compound semiconductor optical device according to a second embodiment of the present invention,
6A to 6D are cross-sectional views illustrating a process for forming a plurality of optical devices in a method for manufacturing an optical device based on a Group 3-5 compound semiconductor according to a second embodiment of the present invention,
FIGS. 7A and 7B are views for explaining a first method of removing a substrate by removing a separation layer according to the present invention;
8A and 8B are views for explaining a second method of removing a substrate by removing a separation layer according to the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
실시예를 설명하기 전에 부연해 두면, 본 발명의 청구범위의 구성을 구현하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있는바, 하기 실시예는 청구범위에 있는 구성을 구현하는 하나의 예를 보여주기 위한 것임을 밝힌다. 따라서 본 발명의 범위는 하기 실시예에 의해 제한되지 아니한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Before describing the embodiments, it is to be understood that the following examples are intended to illustrate one example of implementing the arrangements in the claims, as there may be many ways to implement the arrangements of the claims of the invention I will. Accordingly, the scope of the present invention is not limited by the following examples.
도 1은 본 발명에 따른 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자를 제조하기 위한 3-5족 광소자용 에피 박막을 설명하기 위한 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view for explaining an epilayed film for a 3-5 group optical device for producing a 3-5 group compound semiconductor-based optical device according to the present invention.
본 발명에서는 기판(100)에 분리층(110)을 형성하고, 분리층(110)에 3-5족 광소자용 에피 박막(120)을 형성한 다음, 분리층(110)을 제거하여 기판(100)으로부터 3-5족 광소자용 에피 박막(120)을 분리한 후, 3-5족 광소자용 에피 박막(120)을 다수의 광소자(250)로 형성하는 것이다.In the present invention, the
즉, 도 1을 참조하면 기판(100)에 분리층(110)과 3-5족 광소자용 에피 박막(120)을 순차적으로 형성한다. 이때, 기판(100)은 N-GaAs 기판을 사용하고, 3-5족 광소자용 에피 박막(120)은 3-5족 화합물 반도체를 기반으로 하는 N-클래드층(121), 활성층(122), P-클래드층(123)이 순차적으로 적층된 박막으로, 3-5족 화합물 반도체 기반의 에피 박막이다.That is, referring to FIG. 1, a
그리고, 분리층(110)은 AlAs, GaInP로 형성한다. 즉, AlAs 분리층(110)은 에칭이 매우 용이한 HF계 에칭 용액을 사용하여 분리하고 GaInP 분리층(110)은 HCl계 에칭 용액을 사용하여 분리한다.The
이때, GaAs 기판에 AlGaInP 계열 광소자용 에피 박막 성장시, 분리층(110)으로 AlAs 분리층을 사용하고, GaAs 기판에 InGaAs 계열 광소자용 에피 박막 성장시, 분리층(110)으로 GaInP 분리층을 사용한다.At this time, an AlAs separation layer is used as a
도 2a 내지 도 2i는 본 발명의 제1실시예에 따른 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.FIGS. 2A to 2I are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a group III-V compound semiconductor optical device according to a first embodiment of the present invention.
도 2a 내지 도 2i를 참고하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법은 먼저, 기판(100)에 분리층(110)을 형성하고, 상기 분리층(110)에 3-5족 광소자용 에피 박막(120)을 형성한다(도 2a).Referring to FIGS. 2A to 2I, a method for manufacturing an optical device based on a Group III-V compound semiconductor according to a first embodiment of the present invention comprises: forming a
여기서, 3-5족 광소자용 에피 박막(120)은 분리층(110)에 N-클래드층(121), 활성층(122), P-클래드층(123)을 순차적으로 적층하여 형성하고, P-클래드층(123)에 P-전극(130)을 형성한다.The
이어, 상기 3-5족 광소자용 에피 박막(120)에 제1접착제(140)를 코팅한다(도 2b).The
여기서, 제1접착제(140)는 UV에 노출되면 결합력이 줄어들어 분리하기 쉬운 UV접착제, 열을 가하면 녹아서 분리하기 쉬운 왁스 또는 파라핀, 아세톤에 잘녹는 포토레지스트, 산에 잘녹는 In 같은 금속, 레이저 조사시 광흡수에 의해 계면 분리하기 쉬운 폴리이미드 등을 사용할 수 있다.Here, the
그후, 상기 제1접착제(140)에 플렉서블 필름(150)을 접착한다(도 2c)Thereafter, the
여기서, 제1접착제(140)는 사용하는 물질에 따라 3-5족 광소자용 에피 박막(120)에 플렉서블 필름(150)을 결합시키기 위한 결합제로 지칭될 수 있다.Here, the
플렉서블 필름(150)은 테프론 필름, PET 필름, 캡톤(Capton) 필름 중 하나를 사용하며, 투명한 필름이 바람직하다.The
그리고, 플렉서블 필름(150)의 두께는 10 ~ 200㎛인 것이 바람직하다.The thickness of the
또한, 플렉서블 필름(150)은 Au, Cu 등 도금을 통해 10 ~ 200㎛ 두께를 가지는 금속 필름을 사용할 수 있다.The
계속, 상기 플렉서블 필름(150)의 장력(tension) 및 상기 기판(100)의 중력을 이용하여 상기 분리층(110)을 에칭하여 상기 3-5족 광소자용 에피 박막(120)으로부터 상기 기판(100)을 이탈시킨다(도 2d 및 도 2e).Subsequently, the
도 2e의 공정에서는 분리층(110)을 제거되어 상기 3-5족 광소자용 에피 박막(120)의 N-클래드층(121)이 노출된다.2E, the
연이어, 상기 분리층(110) 및 상기 기판(100)이 제거된 상기 3-5족 광소자용 에피 박막(120)으로 서로 분리된 다수의 광소자(250)를 형성한다(도 2f).Subsequently, a plurality of
여기서, 다수의 광소자(250) 각각은 N-클래드층(121), 활성층(122), P-클래드층(123)의 적층 구조물; 상기 P-클래드층(123)에 형성된 P-전극(130); 상기 N-클래드층(121)에 형성된 N-전극(190); 상기 적층 구조물 외주면에 형성된 유전체막(180); 상기 N-전극(190)에 형성된 반사막(200); 및 상기 반사막(200)에 형성된 본딩전극(210);을 포함하여 구성된다.Here, each of the plurality of
이때, 유전체막(180)은 광소자 계면의 전류 누설 및 표면 재결합에 의한 광효율 손실을 최소화하기 위해 형성하는 것이다.At this time, the
그리고, 반사막(200)은 Au, Ag, Al, Cu 등 혼합물 형태의 반사도가 높은 금속을 사용할 수 있으며, SiO2, Al2O3, Si3N4 등 유전체를 이용하여 DBR 형태의 반사막(200)을 구비할 수 있으며, 유전체 + 고반사 금속이 결합된 형태의 반사막(200)을 구비할 수 있다.The
그 다음, 상기 다수의 광소자(250)에 제2접착제(220)로 서포터(supporter)(230)를 접착한다(도 2g).Then, a
여기서, 제2접착제(220)는 제1접착제(140)보다 접착력 또는 결합력이 낮으며, 이로써 서포터(230)는 다수의 광소자(250)와 약한 결합력을 가진다.Here, the
다음, 상기 3-5족 광소자용 에피 박막(120)을 제1접착제(140)로부터 이탈시킨다(도 2h).Next, the
즉, 제1접착제(140)가 UV접착제인 경우 UV를 3-5족 광소자용 에피 박막(120)과 UV접착제 사이 계면에 조사하면, UV접착제와 3-5족 광소자용 에피 박막(120) 사이의 계면이 박리된다.That is, when the
그리고, 왁스 또는 파라핀은 열을 인가하여 녹이고, 포토레지스트는 아세톤으로 녹이고, 금속은 산에 녹이고, 폴리이미드는 레이저를 조사하여 계면 분리시킨다.Then, the wax or paraffin is melted by applying heat, the photoresist is dissolved in acetone, the metal is dissolved in the acid, and the polyimide is subjected to interface separation by irradiating a laser.
이어서, 상기 다수의 광소자(250) 각각을 상기 서포터(230)로부터 분리한다(도 2i).Then, each of the plurality of
여기서, 다수의 광소자(250) 각각은 제2접착제(220)로 서포터(230)에 약한 결합력에 의해 접착되어 있으므로, 광소자(250)를 픽업하는 홀더에 의해 제2접착제(220)와의 결합상태를 해제시켜 서포터(230)로부터 분리할 수 있는 것이다.Each of the plurality of
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제1실시예에 따른 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법에서 분리된 다수의 광소자를 형성하는 공정 단면도이다.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a process of forming a plurality of optical elements separated in the method for manufacturing a group III-V compound semiconductor optical device according to the first embodiment of the present invention.
본 발명에서 3-5족 광소자용 에피 박막(120)은 분리층(110)에 N-클래드층(121), 활성층(122), P-클래드층(123)을 순차적으로 적층하여 형성한다. In the present invention, the
그러므로, 도 2f 공정에서 분리된 다수의 광소자(250)를 형성하기 위해서는 도 3a와 같이, 첫째, 3-5족 광소자용 에피 박막(120)의 N-클래드층(121)에 다수의 광소자(250)의 칩간 격리(isolation)를 위한 패턴을 형성한다. 이 패턴은 N-클래드층(121) 전체에 형성한 후 패터닝하여 형성한다.Therefore, in order to form a plurality of
둘째로, 격리를 위한 패턴으로 마스킹하여 다수의 광소자(250)의 칩 사이의 3-5족 광소자용 에피 박막(120)을 에칭하여 다수의 광소자(250) 영역을 형성한다(도 3b).Secondly, the
셋째로, 다수의 광소자(250) 영역 각각의 N-클래드층(121)에 N-전극(190)을 형성하고 다수의 광소자(250) 영역 각각에 패시베이션을 위한 유전체막(180)을 형성한다(도 3c).An N-
넷째로, 상기 N-전극에 반사막을 형성하고, 상기 반사막에 본딩전극을 형성하여 서로 이격된 다수의 광소자(250)를 형성한다(도 3d).Fourth, a reflective film is formed on the N-electrode and a bonding electrode is formed on the reflective film to form a plurality of spaced apart optical devices 250 (FIG. 3D).
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 제2실시예에 따른 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.4A to 4E are cross-sectional views illustrating a method for fabricating an optical device based on a Group III-V compound semiconductor according to a second embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4e를 참고하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법은 기판(100)에 분리층(110)을 형성하고, 상기 분리층(110)에 3-5족 광소자용 에피 박막(120)을 형성하고 상기 3-5족 광소자용 에피 박막(120)으로 다수의 광소자(250)를 형성한다(도 4a).4A to 4E, a method for fabricating a group III-V compound semiconductor optical device according to a second embodiment of the present invention includes forming a
여기서, 분리층(110)에 형성된 다수의 광소자(250) 각각은 N-클래드층(121), 활성층(122), P-클래드층(123)의 적층 구조물; 상기 P-클래드층(123)에 형성된 P-전극(130); 상기 적층 구조물 외주면에 형성된 유전체막(180); 상기 P-전극(130)에 형성된 반사막(200); 및 상기 반사막(200)에 형성된 본딩전극(210);을 포함하여 구성된다.Each of the plurality of
그 다음, 상기 다수의 광소자(250)에 제1접착제(140)로 플렉서블 필름(150)을 접착한다(도 4b).Then, the
여기서, 제1접착제(140)는 제1실시예의 제1접착제(140)를 사용한다.Here, the
이어서, 상기 플렉서블 필름(150)의 장력 및 상기 기판(100)의 중력을 이용하여 상기 분리층(110)을 에칭하여 상기 다수의 광소자(250)로부터 상기 기판(100)을 이탈시킨다(도 4c 및 도 4d).Subsequently, the
그후, 상기 제1접착제(140)와 상기 다수의 광소자(250) 사이의 접착력 또는 결합력을 약화시켜 상기 다수의 광소자(250)를 이탈시킨다(도 4e).Thereafter, the adhesive force or bonding force between the
본 발명에서는 도 4d 및 도 4e 사이에, 다수의 광소자(250) 각각이 N-클래드층(121), 활성층(122), P-클래드층(123)의 적층 구조물을 구비하는 경우, 도 5a에 도시된 바와 같이 N-클래드층(121)에 N-전극(190)을 형성한다.In the present invention, when a plurality of
그리고, 도 4e의 공정에서 상기 제1접착제(140)와 상기 다수의 광소자(250) 사이의 접착력 또는 결합력이 약화될 때, 도 5b와 같이 다수의 광소자(250)를 하나씩 분리하여 트레이에 이동한다.When the adhesive force or bonding force between the
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제2실시예에 따른 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법에서 다수의 광소자를 형성하는 공정 단면도이다.6A to 6D are cross-sectional views illustrating a process for forming a plurality of optical devices in a method for manufacturing a group III-V compound semiconductor optical device according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 제2실시예에 따른 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법 중 도 4a 공정의 다수의 광소자(250)를 형성하는 것은 분리층(110)에 형성된 3-5족 광소자용 에피 박막(120)을 다수의 광소자(250)로 분할하여 형성한다. In the method for manufacturing an optical device based on a Group 3 or 5 Group compound semiconductor according to the second embodiment of the present invention, forming the plurality of
즉, 도 6a에 도시된 바와 같이, N-클래드층(121), 활성층(122), P-클래드층(123)을 순차적으로 적층하여 형성된 3-5족 광소자용 에피 박막(120)의 P클래드층에 다수의 광소자(250)의 칩간 격리(isolation)를 위한 패턴을 형성한다. That is, as shown in FIG. 6A, the
그후, 도 6b와 같이, 격리를 위한 패턴으로 마스킹하여 다수의 광소자(250)의 칩 사이의 3-5족 광소자용 에피 박막(120)을 에칭하여 다수의 광소자(250) 영역을 형성한다.6B, a plurality of
그다음 도 6c와 같이, 다수의 광소자(250) 영역 각각의 P-클래드층(123)에 P-전극(130)을 형성하고 다수의 광소자(250) 영역 각각에 패시베이션을 위한 유전체막(180)을 형성하는 것이다.6C, a P-
이어서, 상기 P-전극(130)에 반사막(200)을 형성하고, 상기 반사막(200)에 본딩전극(210)을 형성하여 서로 이격된 다수의 광소자(250)를 형성한다(도 6d).A
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따라 분리층을 제거하여 기판을 이탈하는 제1방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따라 분리층을 제거하여 기판을 이탈하는 제2방법을 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 7A and 7B are views for explaining a first method of removing a substrate by removing a separation layer according to the present invention. FIGS. 8A and 8B are views for explaining a method for removing a substrate according to the present invention, Fig.
상술한 바와 같이 본 발명에서는 분리층(110)을 제거하는 방법은 플렉서블 필름(150)의 장력 및 기판(100)의 중력을 이용한다.As described above, in the present invention, the
즉, 분리층(110)의 에칭용액이 담겨져 있는 용기(또는 조)(300)에 플렉서블 필름(150)에 장착된 3-5족 광소자용 에피 박막(120)이 형성된 기판(100)(웨이퍼)을 담가서, 분리층(110)을 에칭용액으로 에칭시켜 제거한다.That is, the substrate 100 (wafer) on which the
여기서, 제1방법은 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 분리층(110)의 외측이 에칭되면서 기판(100)의 무게 및 플렉서블 필름(150)의 장력에 의해 플렉서블 필름(150)에 접착되어 있는 3-5족 광소자용 에피 박막(120)이 벌어지게 되어, 에칭 용액이 기판(100)과 3-5족 광소자용 에피 박막(120) 사이에 유입되면서 분리층(110) 에칭이 빠르게 진행되어 전체적으로 분리층(110)이 에칭된다.7A and 7B, the outer side of the
이때, 플렉서블 필름(150)이 일정한 곡면을 가지도록 용기(300) 외곽에 플렉서블 필름(150)을 고정시켜 플렉서블 필름(150)에 장력이 발생하도록 한다.At this time, the
이를 위하여, 플렉서블 필름(150)의 길이는 용기(300) 너비보다 크게 설계한다. 물론, 용기(300) 크기는 3-5족 광소자용 에피 박막(120)은 에칭 용액에 담겨져 있도록 설계한다.For this, the length of the
여기서, 플렉서블 필름(150)의 길이는 용기(300) 너비의 3배보다는 작은 것이 바람직하다.Here, the length of the
제2방법은 도 8a 및 도 8b와 같이, 3-5족 광소자용 에피 박막(120)과 기판(100)의 벌어지는 효과를 크게 하기 위해 기판(100)에 소정 무게를 가지는 보강재(500)를 장착할 수 있다.8A and 8B, a
이 보강재(500)는 3-5족 광소자용 에피 박막(120)이 형성된 기판(100)의 반대면에 점착, 접착 등의 방법으로 장착할 수 있고 또는 보강재(500)를 지그 형태로 하여 기판(100)을 지그에 장착할 수 있다.The reinforcing
이렇게 분리된 기판(100)은 재사용할 수 있다.The
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limited to the embodiments set forth herein. Various changes and modifications may be made by those skilled in the art.
100: 기판 110: 분리층
120: 3-5족 광소자용 에피 박막 121: N-클래드층
122: 활성층 123: P-클래드층
130: P-전극 140,220: 접착제
150: 플렉서블 필름 180: 유전체막
190: N-전극 200: 반사막
210: 본딩전극 230: 서포터
250: 광소자 300: 용기
500: 보강재 100: substrate 110: separation layer
120: Epib thin film for Group 3-5 group optical device 121: N-clad layer
122: active layer 123: P-cladding layer
130: P-
150: Flexible film 180: Dielectric film
190: N-electrode 200:
210: bonding electrode 230: supporter
250: optical element 300: container
500: Stiffener
Claims (12)
b) 상기 3-5족 광소자용 에피 박막에 제1접착제를 코팅하는 단계;
c) 상기 제1접착제에 플렉서블 필름을 접착하는 단계;
d) 상기 플렉서블 필름의 장력(tension) 및 상기 기판의 중력을 이용하여 상기 분리층을 에칭하여 상기 3-5족 광소자용 에피 박막으로부터 상기 기판을 이탈시키는 단계;
e) 상기 분리층 및 상기 기판이 제거된 상기 3-5족 광소자용 에피 박막으로 서로 분리된 다수의 광소자를 형성하는 단계;
f) 상기 다수의 광소자에 제2접착제로 서포터(supporter)를 접착하는 단계;
g) 상기 3-5족 광소자용 에피 박막을 제1접착제로부터 이탈시키는 단계; 및
h) 상기 다수의 광소자 각각을 상기 서포터로부터 분리하는 단계;를 포함하고,
상기 플렉서블 필름의 장력 및 상기 기판의 중력을 이용하여 상기 분리층을 에칭하는 것은,
상기 플렉서블 필름이 일정한 곡면을 가지도록 상기 분리층의 에칭용액이 담겨져 있는 용기에 상기 플렉서블 필름을 고정시키고 상기 플렉서블 필름에 장착된 3-5족 광소자용 에피 박막이 형성된 기판을 상기 에칭용액에 담가서, 상기 분리층을 에칭용액으로 에칭시켜 제거하는 것을 특징으로 하는 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법.a) forming an isolation layer on a substrate, and forming an epilayed film for a 3-5 group element in the isolation layer;
b) coating a first adhesive on the epilayed film for the 3-5 group optical device;
c) bonding a flexible film to the first adhesive;
d) etching the separation layer using the tension of the flexible film and gravity of the substrate to separate the substrate from the epitaxial film for the 3-5 group optical device;
e) forming a plurality of optical elements separated from each other by the epilayed film for the 3-5 group optical device from which the separation layer and the substrate are removed;
f) attaching a supporter to the plurality of optical elements as a second adhesive;
g) removing the epilayed film for the 3-5 group optical device from the first adhesive; And
h) separating each of the plurality of optical elements from the supporter,
Etching the separating layer using the tensile force of the flexible film and the gravity of the substrate,
Fixing the flexible film to a container in which the etching solution of the separation layer is contained so that the flexible film has a constant curved surface, immersing a substrate on which the epilayer for a 3-5 group optical device mounted on the flexible film is formed in the etching solution, And removing the separation layer by etching with an etching solution to remove the separation layer.
상기 a)단계에서, 상기 3-5족 광소자용 에피 박막은 상기 분리층에 3-5족 화합물 반도체를 기반으로 하는 N-클래드층, 활성층, P-클래드층을 순차적으로 적층하고, 상기 P-클래드층에 P-전극을 형성하는 것이며,
상기 e)단계에서, 상기 다수의 광소자 각각은 N-클래드층, 활성층, P-클래드층의 적층 구조물; 상기 P-클래드층에 형성된 P-전극; 상기 N-클래드층에 형성된 N-전극; 상기 적층 구조물 외주면에 형성된 유전체막; 상기 N-전극에 형성된 반사막; 및 상기 반사막에 형성된 본딩전극;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법.The method according to claim 1,
In the step (a), the epitaxial layer for the 3-5 group optical device sequentially stacks an N-cladding layer, an active layer and a P-cladding layer based on the 3-5 group compound semiconductor on the isolation layer, And a P-electrode is formed on the clad layer,
In the step e), each of the plurality of optical elements includes a stacked structure of an N-clad layer, an active layer, and a P-clad layer; A P-electrode formed on the P-clad layer; An N-electrode formed on the N-cladding layer; A dielectric film formed on an outer peripheral surface of the laminated structure; A reflective film formed on the N-electrode; And a bonding electrode formed on the reflective layer.
b) 상기 다수의 광소자에 플렉서블 필름을 제1접착제로 접착하는 단계;
c) 상기 플렉서블 필름의 장력 및 상기 기판의 중력을 이용하여 상기 분리층을 에칭하여 상기 다수의 광소자로부터 상기 기판을 이탈시키는 단계; 및
d) 상기 제1접착제와 상기 다수의 광소자 사이의 접착력 또는 결합력을 약화시켜 상기 다수의 광소자를 이탈시키는 단계;를 포함하고,
상기 플렉서블 필름의 장력 및 상기 기판의 중력을 이용하여 상기 분리층을 에칭하는 것은,
상기 플렉서블 필름이 일정한 곡면을 가지도록 상기 분리층의 에칭용액이 담겨져 있는 용기에 상기 플렉서블 필름을 고정시키고 상기 플렉서블 필름에 장착된 3-5족 광소자용 에피 박막이 형성된 기판을 상기 에칭용액에 담가서, 상기 분리층을 에칭용액으로 에칭시켜 제거하는 것을 특징으로 하는 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법.a) forming a separation layer on a substrate, forming an epitaxial film for a 3-5 group optical element in the separation layer, and forming a plurality of optical elements using the epitaxial layer for the 3-5 group optical element;
b) bonding the flexible film to the plurality of optical elements with a first adhesive;
c) etching the separation layer using the tension of the flexible film and the gravity of the substrate to disengage the substrate from the plurality of optical elements; And
d) removing the plurality of optical elements by weakening an adhesive force or bonding force between the first adhesive and the plurality of optical elements,
Etching the separating layer using the tensile force of the flexible film and the gravity of the substrate,
Fixing the flexible film to a container in which the etching solution of the separation layer is contained so that the flexible film has a constant curved surface, immersing a substrate on which the epilayer for a 3-5 group optical device mounted on the flexible film is formed in the etching solution, And removing the separation layer by etching with an etching solution to remove the separation layer.
상기 a)단계에서, 상기 분리층에 형성된 다수의 광소자 각각은 N-클래드층, 활성층, P-클래드층의 적층 구조물; 상기 P-클래드층에 형성된 P-전극; 상기 적층 구조물 외주면에 형성된 유전체막; 상기 P-전극에 형성된 반사막; 및 상기 반사막에 형성된 본딩전극;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법.The method of claim 3,
In the step a), each of the plurality of optical elements formed on the separation layer may include a stacked structure of an N-clad layer, an active layer, and a P-clad layer; A P-electrode formed on the P-clad layer; A dielectric film formed on an outer peripheral surface of the laminated structure; A reflective film formed on the P-electrode; And a bonding electrode formed on the reflective layer.
상기 제1접착제는 UV접착제, 왁스, 파라핀, 포토레지스트, 금속, 폴리이미드 중 하나인 것을 특징으로 하는 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법.The method according to claim 1 or 3,
Wherein the first adhesive is one of a UV adhesive, a wax, a paraffin, a photoresist, a metal, and a polyimide.
상기 플렉서블 필름은 테프론 필름, PET 필름, 캡톤(Capton) 필름 중 하나인 것을 특징으로 하는 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법.The method according to claim 1 or 3,
Wherein the flexible film is one of a Teflon film, a PET film, and a Capton film.
상기 플렉서블 필름의 두께는 10 ~ 200㎛인 것을 특징으로 하는 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법.The method according to claim 1 or 3,
Wherein the flexible film has a thickness of 10 to 200 mu m.
상기 기판에 소정 무게를 가지는 보강재가 장착된 것을 특징으로 하는 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법.The method according to claim 1 or 3,
Wherein a stiffener having a predetermined weight is mounted on the substrate.
상기 분리층은 AlAs 또는 GaInP인 것을 특징으로 하는 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법.The method according to claim 1 or 3,
Wherein the isolation layer is AlAs or GaInP.
상기 분리층이 AlAs인 경우 상기 에칭용액은 HF계 에칭 용액이고,
상기 분리층이 GaInP인 경우 상기 에칭용액은 HCl계 에칭 용액인 것을 특징으로 하는 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법.11. The method of claim 10,
When the isolation layer is AlAs, the etching solution is an HF-based etching solution,
Wherein the etching solution is an HCl-based etching solution when the separation layer is GaInP.
상기 3-5족 광소자용 에피 박막이 AlGaInP 계열인 경우 상기 분리층은 AlAs이고, 상기 3-5족 광소자용 에피 박막이 InGaAs 계열인 경우 상기 분리층은 GaInP인 것을 특징으로 하는 3-5족 화합물 반도체 기반 광소자 제조방법.The method according to claim 1 or 3,
Wherein the separation layer is AlAs when the epilayed film for the 3-5 group optical device is AlGaInP series and the separation layer is GaInP when the epilayed film for the 3-5 group optical device is an InGaAs series. A method of manufacturing a semiconductor-based optical device.
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WO2021015306A1 (en) * | 2019-07-19 | 2021-01-28 | 엘지전자 주식회사 | Display device using micro led, and manufacturing method therefor |
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JP2009231478A (en) * | 2008-03-21 | 2009-10-08 | Stanley Electric Co Ltd | Manufacturing method of semiconductor element |
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