KR20050070647A - 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판을 절단하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판을 절단하는 방법에 관한 것으로, 상기 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판의 가장자리(Edge)에서 기판 내측으로 다이아몬드 날로 스크래치 라인을 형성하고; 상기 스크래치 라인을 이용하여 브레이킹 공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 복수개의 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판의 가장자리에서 스크라이빙 공정을 수행하여, 반도체 레이저 다이오드 에피층에 생성되는 크랙을 줄이게 되어, 광전 특성 저하를 방지하여, 소자의 신뢰성 및 안전성을 향상시킬 수 있는 효과가 발생한다.
Description
본 발명은 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판을 절단하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수개의 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판의 가장자리에서 스크라이빙(Scribing) 공정을 수행하여, 반도체 레이저 다이오드 에피층에 생성되는 크랙을 줄이게 되어, 광전 특성 저하를 방지하여, 소자의 신뢰성 및 안전성을 향상시킬 수 있는 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판을 절단하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 화합물 반도체를 이용한 고출력 반도체 레이저 다이오드(Laser Diode)를 제작하기 위한 많은 노력이 진행되어왔다.
의료용, 펌핑(Pumping)용, 디스플레이(Display)용 등 고출력 반도체 레이저 다이오드는 여러 분야의 중요한 기초 부품으로 사용되고 있다.
도 1은 일반적인 반도체 레이저 다이오드 어레이의 단면도로서, MOCVD 장비를 사용하여 GaAs 기판(20)의 상부에 n-클래드층(21), n-웨이브 가이드층(22), 활성층(23), p-웨이브 가이드층(24), 제 1 p-클래드층(25), 식각방지층(Etching Stop Layer, ESL)(26), 제 2 p-클래드층(27), 버퍼층(28), GaAs 캡층(29)을 순차적으로 성장시키고, 상기 GaAs 캡층(29), 버퍼층(28)과 제 2 p-클래드층(27)의 일부를 상기 식각방지층(26)까지 식각하여, 상기 GaAs 캡층(29), 버퍼층(28)과 제 2 p-클래드층(27)으로 이루어지고, 상호 이격된 리지(Ridge)들을 상기 식각방지층(26)의 상부에 형성한다.
그리고, 상기 리지들을 감싸면서 상기 식각방지층(26)의 상부에 p-금속층(30)을 형성하고, 상기 GaAs 기판(20)의 하부에 n-금속층(31)을 형성하면, 일반적인 반도체 레이저 다이오드 어레이의 제조가 완료된다.
도 2는 일반적인 반도체 레이저 다이오드 어레이의 사시도로서, 레이저광을 방출하는 활성층(5)이 구비된 반도체 레이저 다이오드 어레이(10)의 상부에는 상호 분리된 복수의 리지(Ridge)(7)들이 형성되어 있어, 리지(7)로 유입되는 전류에 의해서 활성층(5)은 레이저광을 방출한다.
이런, 반도체 레이저 다이오드 어레이는 칩바(Chip bar) 형태로, 하나의 칩바에 20 ~ 30개 정도의 리지가 형성되어 있으며, 반도체 레이저 다이오드 어레이(10)의 폭(W)은 1㎝이며, 리지폭은 대략 10㎛ ~ 150㎛이다.
도 3a와 3b는 종래 기술에 따른 반도체 레이저 다이오드가 형성된 웨이퍼를 절단하여 칩바 형태로 분리하는 것을 설명하기 위한 상면도로서, 도 3a와 같이 웨이퍼(100) 상에 복수개의 반도체 레이저 다이오드들(101)이 형성되어 있다.
이렇게 복수개의 반도체 레이저 다이오드들(101)이 형성된 웨이퍼(100)를 도 3b에 도시된 바와 같이, 반도체 레이저 다이오드의 벽개면을 따라 스크라이빙(Scribing)과 브레이킹(Breaking)을 하여 일정한 공진기 길이를 갖는 칩바 상태로 절단하거나, 또는, 개별 반도체 레이저 다이오드 칩으로 분리한다.
이 때, 종래에는 다이아몬드(Diamond) 날이 부착된 장비로 도 4a에 같이, 웨이퍼 상부에 직접 스크라이빙 공정을 수행하여, 웨이퍼(100) 상에 스크래치(Scratch) 라인(120)을 형성한 후, 도 4b에 도시된 바와 같이, 스크래치 라인(120)을 따라 브레이킹 공정을 수행한다.
도 5a 내지 5c는 종래 기술에 따른 반도체 레이저 다이오드가 형성된 웨이퍼를 스크라이빙하는 공정에서의 인가되는 충격을 설명하기 위한 개념도로서, 스크래치 라인(120)은 다이아몬드 날에 의해 웨이퍼가 받는 스트레스는 3종류이다.
첫 번째로, 도 5a와 같이, 다이아몬드 날이 웨이퍼를 치는 순간 받게 되는 기계적인 충격이 발생되며, 두 번째로 다이아몬드 날이 웨이퍼를 긁으면서 충격이 발생되고(도 5b), 세 번째로 다이아몬드 날이 웨이퍼에서 분리되면서 날의 모양에 의해 충격이 발생된다.(도 5c)
이 때, 스크라이빙 후에, 첫 번째와 두 번째 충격에 의한 크랙(Crack)(131,132) 발생 정도보다 세 번째 충격에 의한 크랙(Crack) 발생 정도가 양호한 것을 알 수 있다.
이렇게, 스크라이빙 공정에서, 다이아몬드 날에 의해 웨이퍼에 스크래치를 생성할 때, 웨이퍼에는 크랙이 발생되고, 이 크랙은 반도체 레이저 다이오드의 에피(Epi)층까지 영향을 미치게 되고, 소자의 광전 특성 저하시켜, 소자의 신뢰성 및 안전성이 저하되는 문제점을 야기시킨다.
한편, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 스크라이빙시 스크라이빙의 깊이(Depth)와 길이(Length)를 줄여가며 웨이퍼의 단면에 크랙이 생기는 정도를 연구해 보았으나, 깊이와 길이가 줄어들수록 칩바의 측면에서 크랙이 생기는 정도가 10% 정도 줄어들기는 하나 근본적인 해결방법이라고 할 수는 없다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 복수개의 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판의 가장자리에서 스크라이빙 공정을 수행하여, 반도체 레이저 다이오드 에피층에 생성되는 크랙을 줄이게 되어, 광전 특성 저하를 방지하여, 소자의 신뢰성 및 안전성을 향상시킬 수 있는 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판을 절단하는 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판을 절단하는 방법에 있어서,
상기 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판의 가장자리(Edge)에서 기판 내측으로 다이아몬드 날로 스크래치 라인을 형성하고;
상기 스크래치 라인을 이용하여 브레이킹 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판을 절단하는 방법이 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명에 따라 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판을 스크라이빙하는 공정을 설명하기 위한 개념도로서, 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판(200)의 가장자리(Edge)에서 기판(200) 내측으로 다이아몬드(300) 날로 스크래치 라인(210)을 형성한다.
그 후, 스크래치 라인(210)을 이용하여 브레이킹 공정을 수행하여 개별 반도체 레이저 다이오드 칩바 또는 개별 반도체 레이저 다이오드 칩으로 분리한다.
즉, 상기 브레이킹 공정으로, 상기 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판에서 복수개의 반도체 레이저 다이오드 칩바 또는 복수개의 반도체 레이저 다이오드 칩으로 분리된다.
여기서, 기판(200)은 통상적인 웨이퍼가 될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 스크라이빙 공정으로 기판에 형성된 스크래치 형상을 도시한 상면도로서, 기판(200)에는 스크래치(210)가 기판(200)의 가장자리에서 내측으로 형성되고, 이 스크래치(210)의 형상은 다이아몬드 날 끝부분의 형상과 거의 일치된다.
도 8은 본 발명에 따른 스크라이빙 공정으로 기판에 생성된 크랙을 도시한 단면도로서, 스크래치(210)가 형성된 기판(200)의 에피층에는 크랙(231)이 종래기술보다 적게 형성된다.
즉, 본 발명은 종래 기술에서 다이아몬드 날이 기판을 치는 순간 받게 되는 충격과 다이아몬드 날이 기판을 긁으면서 생기게 되는 충격을 제거하고, 다이아몬드 날이 기판에서 분리되면서 날의 모양에 의해 충격만 남게 하여, 스크라이빙시 기판이 받게 되는 충격을 80%이상 감소시킬 수 있게 된다.
따라서, 본 발명은 기계적인 충격을 줄이는 스크라이빙 공정을 수행하여, 반도체 레이저 다이오드 에피층에 생성되는 크랙을 줄이게 되어, 광전 특성 저하를 방지하여, 소자의 신뢰성 및 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 스크라이빙 공정을 수행하기 전에, 기판에 반도체 레이저 다이오드를 형성은, 먼저, GaAs 기판의 상부에 n-클래드층, n-웨이브 가이드층, 활성층, p-웨이브 가이드층, 제 1 p-클래드층, 식각방지층(Etching Stop Layer, ESL), 제 2 p-클래드층, 버퍼층, GaAs 캡층을 순차적으로 성장시키고, 상기 GaAs 캡층, 버퍼층과 제 2 p-클래드층의 일부를 상기 식각방지층까지 식각하여, 상기 GaAs 캡층, 버퍼층과 제 2 p-클래드층으로 이루어지고, 상호 이격된 리지(Ridge)들을 상기 식각방지층의 상부에 형성한다.
그 후, 상기 리지들을 감싸면서 상기 식각방지층의 상부에 p-금속층을 형성하고, 상기 GaAs 기판의 하부에 n-금속층을 형성하는 공정을 수행하여 달성한다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 복수개의 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판의 가장자리에서 스크라이빙 공정을 수행하여, 반도체 레이저 다이오드 에피층에 생성되는 크랙을 줄이게 되어, 광전 특성 저하를 방지하여, 소자의 신뢰성 및 안전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 일반적인 반도체 레이저 다이오드 어레이의 단면도
도 2는 일반적인 반도체 레이저 다이오드 어레이의 사시도
도 3a와 3b는 종래 기술에 따른 반도체 레이저 다이오드가 형성된 웨이퍼를 절단하여 칩바 형태로 분리하는 것을 설명하기 위한 상면도
도 4a와 4b는 종래 기술에 따른 반도체 레이저 다이오드가 형성된 웨이퍼에 스크라이빙(Scribing)하고 브레이킹(Breaking)하여 칩바 형태로 분리하는 것을 설명하기 위한 상면도
도 5a 내지 5c는 종래 기술에 따른 반도체 레이저 다이오드가 형성된 웨이퍼를 스크라이빙하는 공정에서의 인가되는 충격을 설명하기 위한 개념도
도 6은 본 발명에 따라 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판을 스크라이빙하는 공정을 설명하기 위한 개념도
도 7은 본 발명에 따른 스크라이빙 공정으로 기판에 형성된 스크래치 형상을 도시한 상면도
도 8은 본 발명에 따른 스크라이빙 공정으로 기판에 생성된 크랙을 도시한 단면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
200 : 기판 310 : 스크래치 라인
231 : 크랙 300 : 다이아몬드
Claims (3)
- 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판을 절단하는 방법에 있어서,상기 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판의 가장자리(Edge)에서 기판 내측으로 다이아몬드 날로 스크래치 라인을 형성하고;상기 스크래치 라인을 이용하여 브레이킹 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판을 절단하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 브레이킹 공정으로,상기 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판에서 복수개의 반도체 레이저 다이오드 칩바 또는 복수개의 반도체 레이저 다이오드 칩으로 분리되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판을 절단하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판은,GaAs 기판의 상부에 n-클래드층, n-웨이브 가이드층, 활성층, p-웨이브 가이드층, 제 1 p-클래드층, 식각방지층(Etching Stop Layer, ESL), 제 2 p-클래드층, 버퍼층, GaAs 캡층을 순차적으로 성장시키고;상기 GaAs 캡층, 버퍼층과 제 2 p-클래드층의 일부를 상기 식각방지층까지 식각하여, 상기 GaAs 캡층, 버퍼층과 제 2 p-클래드층으로 이루어지고, 상호 이격된 리지(Ridge)들을 상기 식각방지층의 상부에 형성하고;상기 리지들을 감싸면서 상기 식각방지층의 상부에 p-금속층을 형성하고, 상기 GaAs 기판의 하부에 n-금속층을 형성하는 공정을 수행하여 GaAs 기판 상부에 반도체 레이저 다이오드가 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드가 형성된 기판을 절단하는 방법.
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|---|---|---|---|---|
| KR100857939B1 (ko) * | 2007-05-25 | 2008-09-09 | 엘에스전선 주식회사 | 레이저 다이오드 제조를 위한 웨이퍼 절단 방법 및 이를위한 웨이퍼 구조 |
| KR20180011241A (ko) * | 2015-05-26 | 2018-01-31 | 콘디아스 게엠베하 | 다이아몬드 전극 및 다이아몬드 전극의 제조 방법 |
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2003
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