KR20040013998A - 표면 방출형 발광 다이오드의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면 방출형 발광 다이오드 제조방법에 대해 개시된다. 개시된 본 발명에 따른 표면 방출형 발광 다이오드 제조방법은, 기판과 에피텍셜층을 적층시키는 단계와; 상기 적층된 에피텍셜층과 상기 기판의 일부를 소정의 간격으로 식각하는 단계와; 상기 식각된 기판과 에피텍셜층에 아이솔레이터층을 증착하고, 상기 증착된 아이솔레이터층의 소정 영역을 패터닝하여 제거하는 단계와; 상기 소정 영역이 제거된 아이솔레이터층에 메탈층을 증착하고, 상기 증착된 메탈층의 소정 영역을 패터닝하여 제거하는 단계를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 표면 방출형 발광 다이오드의 제조방법은, 거리측거용으로 사용되는 발광 다이오드의 측면으로부터 발광되는 빛을 제거하여 거리측정을 원활히 수행할 수 있다.

Description

표면 방출형 발광 다이오드의 제조방법{FABRICATION METHOD FOR LED OF LIMIT EXTERIOR}

본 발명은 표면 방출형 발광 다이오드의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 거리측거용으로 사용되는 발광 다이오드의 측면으로부터 발광되는 빛을 제거하여 거리측정을 원활히 수행할 수 있도록 하는 표면 방출형 발광 다이오드의 제조방법에관한 것이다.

일반적으로 발광 다이오드는 전기에너지를 광에너지로 변환되는 발광효율이 높고 저전류에서 고출력을 얻을 수 있는 소자이다. 또한, 응답속도가 빠르고 펄스동작 고주파에 의한 변조가 가능하고, 광출력을 전류제어로 용이하게 변화시킬 수 있으며, 직,교류 어떤 것으로도 동작 가능하다.

그리고, 소형경량, 장수명과 소비전력이 적어 적용되는 분야가 다양하여 센서기기 또는 거리측거용의 응용에도 지향해 왔다.

최근 들어 거리측거용 발광 다이오드는 홍채 인식 시스템의 거리 측정을 위한 소자로 사용되고 있다.

알려진 바와 같이 상기 홍채 인식 시스템은 보안이나 방범, 신분 인증을 위한 시스템으로 홍채인식을 통해서 신분을 인증하고 특정 장소의 출입이나 특정 정보에의 접근 등을 허용하거나 거부하는 장치로 지문인식에 비해서 인식률이 높고, 보다 정확한 인식이 가능하다는 장점이 있다.

홍채 인식 시스템은 비디오 카메라로 촬영한 홍채 영상에서 홍채의 특징적인 패턴을 이미지 처리 기술을 이용해서 데이터화한 후, 사전에 등록되어 있는 홍채 데이터와 대조하여 개인을 인증하는 시스템이다.

이러한 홍채 인식 시스템에서 사용자와의 거리를 측정하기 위한 것으로 PSD(Position Senstive Detector)를 사용하였다. 상기 PSD는 발광부와 수광부를 구성하여 발광부의 LED에서 빛이 발광되면, 물체에 반사되어 오는 빛을 상기 수광부에서 수신하여 상기 물체와 상기 PSD의 사이를 삼각측법에 의해 거리를 측정하는센서이다.

그러나, 상기 PSD는 홍채 인식 시스템을 대중화하여 널리 보급하기에는 고가이며, 거리 측정에 있어서도 많은 오차가 발생된다.

따라서, LED만을 사용하여 촬영된 이미지에 나타나는 LED의 위치를 파악함으로써 물체와의 거리를 측정하는 방식의 저가의 홍채 인식 시스템이 개발되었다.

이는, 이미지에 나타나는 LED의 위치에 따른 거리를 미리 계산한 알고리즘을 내장하여 정확하고 빠르게 거리 측정하게 된다.

한편, 도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드의 측면 발광의 영향을 보여주는 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 저가의 홍채 인식 시스템에 일반적인 LED를 사용하게 되면, 측면 발광으로 인해 정확한 거리 측정을 하는데 있어 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 거리측거용으로 사용되는 발광 다이오드의 측면으로부터 발광되는 빛을 제거하여 거리측정을 원활히 수행할 수 있도록 하는 표면 방출형 발광 다이오드의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드의 측면 발광의 영향을 보여주는 도면.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 표면 방출형 발광 다이오드 제조방법의 일 실시예의 순서도.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 표면 방출형 발광 다이오드 제조방법의 또 다른 실시예의 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

201, 301 --- 기판 202, 302 --- 에피텍셜층

203, 303 --- 아이솔레이터층 304 --- 메탈층

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 표면 방출형 발광 다이오드제조방법은,

기판과 에피텍셜층을 적층시키는 단계와;

상기 적층된 에피텍셜층과 상기 기판의 일부를 소정의 간격으로 식각하는 단계와;

상기 식각된 기판과 에피텍셜층에 아이솔레이터층을 증착하고, 상기 증착된 아이솔레이터층의 소정 영역을 패터닝하여 제거하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 증착되는 아이솔레이터층은 산화물 또는 폴리머를 이용하여 소정의 층으로 증착되는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 아이솔레이터층은 적용되는 물질의 굴절률에 따라 소정의 두께로 형성되는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 아이솔레이터층의 적층되는 두께는 λ/4ｎ으로 증착되는 점에 그 특징이 있다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 표면 방출형 발광 다이오드 제조방법은,

기판과 에피텍셜층을 적층시키는 단계와;

상기 적층된 에피텍셜층과 상기 기판의 일부를 소정의 간격으로 식각하는 단계와;

상기 식각된 기판과 에피텍셜층에 아이솔레이터층을 증착하고, 상기 증착된 아이솔레이터층의 소정 영역을 패터닝하여 제거하는 단계와;

상기 소정 영역이 제거된 아이솔레이터층에 메탈층을 증착하고, 상기 증착된 메탈층의 소정 영역을 패터닝하여 제거하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 메탈층은 Au, Ti, Al, Ag 또는 Ti, Pt, Au의 층으로 증착되는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 아이솔레이터층과 상기 메탈층은 소정의 두께로 증착되는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 아이솔레이터층과 상기 메탈층은 1 ~ 30 ㎛ 정도의 두께로 증착되는 점에 그 특징이 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 거리측거용으로 사용되는 발광 다이오드의 측면으로부터 발광되는 빛을 제거하여 거리측정을 원활히 수행할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 표면 방출형 발광 다이오드 제조방법의 일 실시예의 순서도이다. 상기 도 2a에 도시된 바와 같이, 먼저 기판과 에피텍셜층을 적층시키는 단계가 수행된다(S201). 여기서, 상기 기판 위에 적층되는 에피텍셜층은 일반적인 LED공정에 따라 일정 두께의 n형 클레드층, 활성층, p형 클래드층 등의 순서대로 적층하거나 일정 두께의 p형 클래드층, 활성층, n형 클래드층 등의 순서대로 적층하여 이루어진다.

그리고, 상기 기판 상에 상기 에피텍셜층을 적층하여 이루어진 웨이퍼를 세척하게 되고, 세척된 상기 웨이퍼 표면에 형성된 박막을 선택적으로 제거하여 패턴을 형성된다.

상기 패턴을 형성하기에 앞서, 먼저 상기 웨이퍼 상에 소정의 두께로 포토 레지스터층을 도포하게 된다. 여기서, 상기 포토 레지스터층의 도포 공정은 상기웨이퍼를 진공중에서 고속 회전시키면서 도포하는 스핀 코팅등의 방법으로 이루어진다.

그리고, 상기 도2b와 같이 상기 적층된 에피텍셜층과 상기 기판의 일부를 소정의 간격으로 식각하는 단계가 수행된다(S202).

먼저, 상기 포토 레지스터층위에 원하는 패턴이 형성된 마스크를 올려놓고, 자외선을 조사해서 패턴을 인화하는 노광 공정을 하게 된다. 그리고, 상기 포토 레지스터층을 현상액에 담궈 노광부와 비노광부 용해도 차를 이용해서 노광부만 에칭되어 없어져 패턴을 얻는 현상 공정을 하게 된다.

여기서, 상기 포토 레지스터층은 광조사에 의해서 감광부분이 현상액에 용해하지 않게 되거나 용해하게 되는 성질을 가진 것으로, 어느 것이나 그것들의 성분이 유기 용제 중에 용해된다.

그리고, 상기 에칭된 웨이퍼 상에 금속 박막층을 증착시키고, 상기 포토 레지스터를 제거하여 원하는 패턴을 얻는 리프트-오프(lift-off)를 하게 된다.

이어서, 상기 식각된 기판과 에피텍셜층에 아이솔레이터층을 증착하고, 상기 증착된 아이솔레이터(isolator)층의 소정 영역을 패터닝하여 제거하는 단계가 수행된다(S203).

여기서, 상기 증착되는 아이솔레이터(isolator)층은 SiO₂, Al₂O₃등의 산화물 또는 폴리머 물질을 이용하여 소정의 층으로 증착된다. 따라서, 상기 아이솔레이터층은 산화물이 여러 층으로 증착되는데 이용되는 산화 물질의 굴절률에 따라소정의 두께로 형성되며 보통 λ/4ｎ의 두께로 증착된다.(여기서 λ는 발광 다이오드의 파장, n은 아이솔레이터층 물질의 굴절률이다)

또한, 상기 산화물은 스퍼터링에 의해 증착되고, 상기에서 언급된 리프트-오프(lift-off) 방식으로 원하는 발광 영역을 제외한 부분에 아이솔레이터층이 증착될 수 있게 패턴을 형성한다.

또한, 도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 표면 방출형 발광 다이오드 제조방법의 또 다른 실시예의 순서도이다. 상기 도 3a에 도시된 바와 같이, 먼저 기판과 에피텍셜층을 적층시키는 단계가 수행된다(S301).

여기서, 상기 기판위에 적층되는 에피텍셜층은 일반적인 LED공정에 따라 일정 두께의 n형 클레드층, 활성층, p형 클래드층 등의 순서대로 적층하거나 일정 두께의 p형 클래드층, 활성층, n형 클래드층 등의 순서대로 적층하여 이루어진다.

그리고, 상기 기판상에 상기 에피텍셜층을 적층하여 이루어진 웨이퍼를 세척하게 되고, 세척된 상기 웨이퍼 표면에 형성된 박막을 선택적으로 제거하여 패턴을 형성된다.

상기 패턴을 형성하기에 앞서, 먼저 상기 웨이퍼 상에 소정의 두께로 포토 레지스터층을 도포하게 된다. 여기서, 상기 포토 레지스터층의 도포 공정은 상기 웨이퍼를 진공중에서 고속 회전시키면서 도포하는 스핀 코팅등의 방법으로 이루어진다.

그리고, 상기 도 3b와 같이 상기 적층된 에피텍셜층과 상기 기판의 일부를 소정의 간격으로 식각하는 단계가 수행된다(S302).

먼저, 상기 포토 레지스터층위에 원하는 패턴이 형성된 마스크를 올려놓고, 자외선을 조사해서 패턴을 인화하는 노광 공정을 하게 된다. 그리고, 상기 포토 레지스터층을 현상액에 담궈 노광부와 비노광부 용해도 차를 이용해서 노광부만 에칭되어 없어져 패턴을 얻는 현상 공정을 하게 된다.

여기서, 상기 포토 레지스터층은 광조사에 의해서 감광부분이 현상액에 용해하지 않게 되거나 용해하게 되는 성질을 가진 것으로, 어느 것이나 그것들의 성분이 유기 용제 중에 용해된다.

그리고, 상기 에칭된 웨이퍼상에 금속 박막층을 증착시키고, 상기 포토 레지스터를 제거하여 원하는 패턴을 얻는 리프트-오프(lift-off)를 하게 된다.

이어 도 3c와 같이, 상기 식각된 기판과 에피텍셜층에 아이솔레이터층을 증착하고, 상기 증착된 아이솔레이터층의 소정 영역을 패터닝하여 제거하는 단계가 수행된다(S303).

여기서, 상기 증착되는 아이솔레이터(isolator)층은 SiO₂, Al₂O₃등의 산화물 또는 폴리머 물질을 이용하여 소정의 두께로 증착되는데, 보통 1 ~ 30 ㎛ 정도의 두께로 증착된다.

또한, 상기 산화물은 스퍼터링에 의해 증착되고, 상기에서 언급된 리프트-오프(lift-off) 방식으로 원하는 발광 영역을 제외한 부분에 아이솔레이터층이 증착될 수 있게 패턴을 형성한다.

그 다음 도 3d와 같이, 상기 소정 영역이 제거된 아이솔레이터층에 메탈층을증착하고, 상기 증착된 메탈층의 소정 영역을 패터닝하여 제거하는 단계가 수행된다(S304).

여기서, 상기 증착되는 메탈층은 Au, Ti, Al, Ag 또는 Ti, Pt, Au의 형태의 여러 층으로 증착되는데, 이는 일반적으로 발광을 제거하기 위해 증착되는 메탈층은 소자를 연결하는 리드선과의 접합이 잘 되지 않는 성질이 있기 때문에 리드선과 같은 성질의 메탈층을 더 증착하여 접합이 잘 이루어지게 하기 위함이다.

그리고, 상기 증착되는 메탈층은 소정의 두께로 증착되는데 보통 1 ~ 30 ㎛ 정도의 두께로 증착된다.

또한, 상기 메탈층은 상기 아이솔레이터층이 형성된 패턴과 같이 리프트-오프(lift-off) 방식으로 원하는 발광 영역을 제외한 부분에 메탈층이 증착될 수 있게 형성한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 표면 방출형 발광 다이오드의 제조방법은, 거리측거용으로 사용되는 발광 다이오드의 측면으로부터 발광되는 빛을 제거하여 거리측정을 원활히 수행할 수 있다.

Claims (8)

1. 기판과 에피텍셜층을 적층시키는 단계와;

   상기 적층된 에피텍셜층과 상기 기판의 일부를 소정의 간격으로 식각하는 단계와;

   상기 식각된 기판과 에피텍셜층에 아이솔레이터층을 증착하고, 상기 증착된 아이솔레이터층의 소정 영역을 패터닝하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 방출형 발광 다이오드의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 증착되는 아이솔레이터층은 산화물 또는 폴리머를 이용하여 소정의 층으로 증착되는 것을 특징으로 하는 표면 방출형 발광 다이오드의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 아이솔레이터층은 적용되는 물질의 굴절률에 따라 소정의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 방출형 발광 다이오드의 제조방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 아이솔레이터층의 적층되는 두께는 λ/4ｎ으로 증착되는 것을 특징으로 하는 표면 방출형 발광 다이오드의 제조방법.
5. 기판과 에피텍셜층을 적층시키는 단계와;

   상기 적층된 에피텍셜층과 상기 기판의 일부를 소정의 간격으로 식각하는 단계와;

   상기 식각된 기판과 에피텍셜층에 아이솔레이터층을 증착하고, 상기 증착된 아이솔레이터층의 소정 영역을 패터닝하여 제거하는 단계와;

   상기 소정 영역이 제거된 아이솔레이터층에 메탈층을 증착하고, 상기 증착된 메탈층의 소정 영역을 패터닝하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 방출형 발광 다이오드의 제조방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 메탈층은 Au, Ti, Al, Ag 또는 Ti, Pt, Au의 층으로 증착되는 것을 특징으로 하는 표면 방출형 발광 다이오드의 제조방법.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 아이솔레이터층과 상기 메탈층은 소정의 두께로 증착되는 것을 특징으로 하는 표면 방출형 발광 다이오드의 제조방법.
8. 제 5항에 있어서,

   상기 아이솔레이터층과 상기 메탈층은 1 ~ 30 ㎛ 정도의 두께로 증착되는 것을 특징으로 하는 표면 방출형 발광 다이오드의 제조방법.