KR20060131324A - 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법 - Google Patents

알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법 Download PDF

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KR20060131324A
KR20060131324A KR20050051668A KR20050051668A KR20060131324A KR 20060131324 A KR20060131324 A KR 20060131324A KR 20050051668 A KR20050051668 A KR 20050051668A KR 20050051668 A KR20050051668 A KR 20050051668A KR 20060131324 A KR20060131324 A KR 20060131324A
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Abstract

본 발명은 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법에 관한 것으로, 기판 상부에 알루미늄(Al) 버퍼층 및 도핑되지 않은 U-GaN층을 형성하는 단계; 상기 U-GaN층 상부에 N-GaN층, 활성층, P-GaN층, P-오믹 컨택층 및 UBM층이 순차적으로 적층된 웨이퍼를 제조하는 단계; 상기 UBM층 상부에 전류가 흐를 수 있는 서브마운트 기판을 솔더에 의해 본딩하는 단계; 상기 알루미늄 버퍼층을 습식 식각(Wet Etching)하여 상기 기판을 리프트 오프(Lift off) 시키는 단계; 및 상기 N-GaN층 상부에 N-오믹 컨택층을 형성하는 단계;를 포함하여 발광 다이오드를 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 상기 서브마운트기판 대신에 전도성 홀더(holder)를 이용하는 방법에 관한 것이다. 또한 캐리어(carrier)를 사용하여 상기 서브마운트기판을 대신하고 N-GaN층에 전도성 홀더를 형성한 후 캐리어를 제거하는 방법에 관한 것이다. 이러한 특징을 갖는 본 발명은, 알루미늄 버퍼층에 의해 상부의 LED 에P층 특성을 향상시켜 고품위, 고효율의 발광 다이오드를 제조할 수 있고, 습식 식각에 의한 리프트 오프 공정으로 가격이 비싼 GaN 기판을 분리하여 재사용 할 수 있도록 함으로써 제조비용을 낮출 수 있고, 전도성 홀더를 N-GaN층에 형성하여 전기저항이 감소되어 소비전력이 우수한 효과가 있다.
발광 다이오드, 리프트 오프, 알루미늄 버퍼층

Description

알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법{Manufacturing Process of Light Emitting Diode Using Aluminium Buffer Layer}
도 1a 내지 도 1e는 종래 기술에 따라 전극이 수평 구조 형태로 이루어진 발광 다이오드의 제조 사시 수순도,
도 2a 내지 도 2h는 종래 기술에 따라 전극이 수직 구조 형태로 이루어진 발광 다이오드의 제조 단면 수순도,
도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법의 순서를 나타내는 흐름도,
도 4a 내지 도 4f는 본 발명에 따른 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드의 웨이퍼 제조 단면 수순도,
도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드의 서브마운트 제조 단면 수순도,
도 6a 내지 6e는 본 발명에 따른 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드의 제조 단면 수순도,
도 7은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드의 단면도,
도 8a 내지 8d는 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드의 제조 단면 수순도이다.
**도면의 주요부분에 대한 상세한 설명**
10: 기판 11: 알루미늄 버퍼층
11-1:알루미늄층 또는 알루미늄 화합물층
11-2:GaN, InGaN 및 AlInGaN로 이루어진 군에서 선택된 층
12: U-GaN층 13: N-GaN층
14: 활성층 15: P-GaN층
16: P-오믹 컨택층 17: 반사용 메탈
18: UBM층 20: 전도성 기판
21: 오믹컨택용 물질 22: 솔더
30: N-오믹 컨택층 40: 웨이퍼
50: 서브마운트 기판 60, 70: 전도성 홀더(holder)
71: 캐리어(carreier) 72: 접착용 물질
본 발명은 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법에 관한 것으로 특히, 알루미늄 버퍼층에 대한 습식 식각(Wet Etching) 방법으로 기판을 분리시키는 방법을 특징으로 하는 것이다. 더욱 상세하게는 기판 상부에 알루미늄(Al) 버퍼층 및 도핑되지 않은 U-GaN층을 형성하고, 상기 U-GaN층 상부에 N-GaN층, 활성층, P-GaN층, P-오믹 컨택층 및 UBM층을 순차적으로 적층한 후 서브마운트 기판을 본딩하며, 상기 알루미늄 버퍼층을 습식 식각하여 기판을 리프트 오프(Lift off) 시키는 방법에 관한 것이다. 또한, 상기 서브마운트기판 대신에 전도성 홀더(holder)를 이용하는 방법에 관한 것이다. 또한 캐리어(carrier)를 사용하여 상기 서브마운트기판을 대신하고 N-GaN층에 전도성 홀더를 형성한 후 캐리어를 제거하는 방법에 관한 것이다.
이러한 GaN계를 이용한 발광소자는 청색, 녹색 계의 발광소자로 주목받고 있다. 이 소자는 전광판, 표시소자, 백라이트용의 소자, 전구 등 그 응용영역이 매우 넓으며 점차 응용의 범위가 확대, 증가되는 추세에 있으므로 효율이 좋은 소자의 개발은 매우 중요하다 하겠다.
종래 구조의 LED 제작 공정을 도 1a 내지 도 1e를 참고로 설명하면 다음과 같다. 기판 물질로 사파이어를 이용하고, GaN계 반도체를 이용한 청색 LED의 경우를 예로 들어 설명하면 다음과 같다. 우선 도 1a에 도시한 바와 같이, MOCVD를 이용하여 사파이어 기판(111) 위에 도핑되지 않은 GaN층(112), 하부 클래드층인 N-GaN층(113), 활성층(114), 상부 클래드층인 P-GaN층(115)을 차례로 적층하고, P-GaN층 (115)을 활성화시킨다. 이어 도 1b에 도시한 바와 같이, N-GaN층(113)이 노출되도록 RIE를 이용하여, P-GaN층(115), 활성층(114), N-GaN층(113)의 일부를 식각한다. 이어 도 1c에 도시한 바와 같이, P-GaN층(115)의 전면에 오믹 금속 물질로 Ni, Cr, Au등의 조합을 이용하여 200Å이하의 두께로 투명전극으로 오믹컨택층(116)을 형성한 다음 합금을 한다. 이어 도 1d에 도시한 바와 같이, 오믹컨택층(116)의 일부에 Ni, Cr, Au, Ti, Pt등의 조합을 이용하여 2000Å 이상의 두께로 두껍게 형성하여 P-전극패드(117)를 형성한 다음, 다시 오믹컨택층(116)과의 접촉저항을 줄이기 위해 적당한 온도에서 합금을 한다. 이어 도 1e에 도시한 바와 같이, 노출된 N-GaN층(113)의 영역 상에 Ni, Cr, Ti, Al, Au등의 조합을 이용하여 2000Å 이상의 두께로 두껍게 형성하여 N-전극패드(118)를 형성한 다음 합금을 하여 칩을 완성한다.
이렇게 해서 완성된 칩은 P-전극패드(117)에 양의 부하를, N-전극패드(118)에 음의 부하를 가하게 되면, P-GaN층(115)과 N-GaN층(113)으로부터 각각 정공과 전자들이 활성층(114)으로 모여 재결합함으로써 활성층(114)에서 발광을 하게 된다. 이 LED칩은 솔더(solder)를 사용하여 P-GaN층(115)이 위로 향하게 조립되어 사용된다. 활성층(114)에서 발광된 광은 모든 방향으로 발광을 하게 되는데, 활성층(114)이 칩의 윗부분에 위치하고 있기 때문에 주로 윗부분으로 광이 방출되게 된다. 하지만 투명전극으로 이루어진 오믹컨택층(116) 위에 불투명한 금속으로 P-전극패드(117)가 형성되어 있으므로 활성층(114)에서 발생한 광의 상당한 부분이 P-전극패드(117)의 밖으로 빠져 나올 수 없게 됨으로써 그만큼의 광출력의 손실이 발생한 다.
그러나, 이러한 발광 다이오드는 낮은 열전도도를 갖는 사파이어 기판에 제조되기 때문에, 소자 동작시 발생하는 열을 원활히 방출하기가 어려워, 소자의 특성이 저하되는 문제점이 있다. 그리고, 전극이 상부와 하부로 형성되지 못하고, 도 1에 도시된 바와 같이, 동일 방향으로 형성되어 활성층의 일부 영역의 제거해야 하며, 이에 따라 발광면적이 감소하여 고휘도의 고품위 발광 다이오드를 실현하기 어렵고, 동일 웨이퍼에서 칩의 개수가 줄어들 수 밖에 없고, 제조공정도 어려고, 또한 조립시 본딩을 두번해야 하는 문제가 있다. 또한, 웨이퍼상에 발광 다이오드 칩의 공정이 종료된 후, 단위 칩으로 분리하기 위해 하는 래핑(Lapping), 폴리싱(Polishing), 스크라이빙(Scribing)과 브레이킹(Breaking) 공정시 사파이어를 기판으로 사용했을 경우, 사파이어의 단단함과 질화갈륨과의 벽개면의 불일치로 인하여 생산수율이 저하되는 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서는 수직 구조를 갖는 발광 다이오드가 요구된다. 하지만, 수직구조를 갖는 발광다이오드는 발광다이오드의 상하면에 컨택층을 형성하기 위해서는 사파이어 기판을 제거하는 공정이 수반되어야 한다.
종래 수직 구조 형태를 가진 LED 제작공정을 설명하면 아래와 같다. 도 2a 내지 도 2h는 본 발명자에 의해 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0067283호에 개시된 것으로, 종래 기술에 따라 전극이 수직 구조 형태로 이루어진 발광 다이오드의 제조 단면 공정도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명자의 개선된 발광 다이오드 소자 제조방법은 사파이어 기판(121) 위에 MOCVD를 이용하여 LED의 구조를 적층하고 P-GaN(125) 상부에 전극 및 반사막을 형성한 다음 이 웨이퍼(120)를 따로 제작된 서브마운트(Submount, 130)에 붙이고 사파이어 기판을 제거하여 수직 구조의 발광소자를 제조하는 방법에 관한 것이다.
먼저 도 2a에 나타난 바와 같이, 사파이어 기판(121)의 상부에 MOCVD의 공정을 수행하여, 도핑되지않은 GaN층(122), N-GaN층(123), InxGa1-xN층(124), P-GaN층(125)을 순차적으로 적층하고, 연이어, 상기 P-GaN층(125)의 상부에 투명전극(126), 반사막(127), 솔더 반응 방지층(128), Ti/Au, Ni/Au와 Pt/Au 중 선택된 어느 하나의 금속층(129)을 순차적으로 형성하여 웨이퍼(120)를 제작한다. 다음, 도 2b 내지 도 2c에 나타난 바와 같이, 전류가 흐를 수 있는 베이스 기판(130)의 상부와 하부 각각에 제 1과 2 오믹 접촉(Ohmic contact)용 금속층(131,132)을 형성하고, 발광 다이오드 칩 부착용 솔더(133)를 형성하여 서브마운트 기판(130)을 제작한다. 다음, 제조된 웨이퍼(120)의 금속층(129)을 도 2d에 도시된 바와 같이 제조된 서브마운트 기판(130)의 솔더(133)에 본딩한다(도 2d). 그 후, 상기 복수개의 발광 다이오드들이 제조된 웨이퍼(120)의 사파이어 기판(121)에 레이저를 조사하여 사파이어 기판(121)을 복수개의 발광 다이오드들로부터 이탈시키고(도 2e), 도핑되지 않은 GaN 층(122)은 전술된 레이저 리프트 오프(Lift Off)공정에 의해서, 표면의 어느 정도의 두께까지는 손상된 층으로 남게 되고(도 2f), 건식식각공정을 이용하여 N-GaN층(123)이 드러날 때까지 전면 식각하고, 상기 각각의 발광 다이오드들에 해당하는 N-GaN층(123)의 상부에 N-전극 패드(141)를 형성한다(도 2g). 마지막으로, 상기 복수의 발광 다이오드들과 서브마운트 기판에 스크라이빙(Scribing)과 브레이킹(Breaking)의 절단공정을 수행하여 개별 소자(101,102)로 분리한다(도 2h). 따라서, 본 발명의 발광 다이오드는 발광 다이오드의 상부와 하부에 각각 전극을 구비하는 수직 구조로 제조되며, 기존의 식각공정을 수행하지 않으므로 제조 공정이 간단한 장점이 있다.
그러나, 상기의 종래 기술도 다음과 같은 문제점이 있다. 즉, 에피층을 형성하기 위한 기판으로 사파이어 기판을 사용하기 때문에 에피층인 GaN계와 격자 부정합에 의해 에피층의 품질이 떨어져서 발광효율이 나쁘고 ESD(ElectroStatic Damage) Level도 낮고, 신뢰성도 악화되는 등의 문제가 있다. 또한, 이러한 사파이어 기판의 문제점을 해결하기 위해 대체 기판으로 질화물반도체 기판이 연구되고 있으나 미흡한 실정이며, 이러한 질화물반도체 기판은 고가이어서 일회성으로 사용할 경우 제조비용이 증가되는 난제(難題)가 있다.
이와 같이 사파이어기판을 제거하는 공정은 사파이어기판의 기계적 강도가 크므로, 기계적 연마를 통한 제거에는 한계가 있으며, 레이저 빔을 이용한 분리기술도 실질 적으로 사파이어기판과 단결정 GaN 발광구조물의 열팽창계수 및 격자부정합으로 인해 레이저 빔 조사과정에서 상기 GaN 결정면이 손상되는 문제가 발생할 수 있다. 결국, 이러한 손상된 단결정면은 최종적인 GaN 발광 다이오드의 전기적 특성을 크게 저하시키게 되는 것이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 기판 상부에 알루미늄(Al) 버퍼층 및 도핑되지 않은 U-GaN층을 형성하고, 상기 U-GaN층 상부에 N-GaN층, 활성층, P-GaN층, P-오믹 컨택층 및 UBM층을 순차적으로 적층한 후 서브마운트 기판을 본딩하며, 상기 알루미늄 버퍼층을 습식 식각하여 기판을 리프트 오프(Lift off) 시키는 방법을 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하여 모든 종류의 기판을 사용해서 발광 다이오드를 제작할 수 있으며 알루미늄 버퍼층 위에 성장되는 GaN 기판에 의해 LED 에피(Epi)층의 특성을 개선하고 소자의 특성을 향상시켜 신뢰성을 개선 시키고자 함이다. 뿐만 아니라, 기판 및 알루미늄 버퍼층을 습식 식각(Wet Etching)하여 상기 웨이퍼로부터 리프트 오프(Lift off) 시키는 공정으로 가격이 비싼 GaN 기판을 분리하여 재사용 할 수 있도록 함으로써 제조비용을 낮출 수 있는 고품위, 저가격의 획기적인 발광다이오드 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법은 기판 상부에 알루미늄(Al) 버퍼층 및 도핑되지 않은 U-GaN층을 형성하는 단계; 상기 U-GaN층 상부에 N-GaN층, 활성층, P-GaN층, P-오믹 컨택층 및 UBM층이 순차적으로 적층된 웨이퍼를 제조하는 단계; 상기 UBM층 상부에 전류가 흐를 수 있는 서브마운트 기판을 솔더에 의해 본딩하는 단계; 상기 기판 및 알루미늄 버퍼층을 습식 식각(Wet Etching)하여 상기 웨이퍼로부터 리프트 오프(Lift off) 시키는 단계; 및 상기 N-GaN층 상부에 N-오믹 컨택층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 기판 상부에 알루미늄(Al) 버퍼층 및 도핑되지 않은 U-GaN층을 형성하는 단계는 상기 알루미늄 버퍼층이 상기 기판과 상기 U-GaN층 사이에 또는 상기 U-GaN층 내부에 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 구체적으로 상기 알루미늄 버퍼층은 알루미늄층 또는 알루미늄 화합물층이 가능하고, 상기 알루미늄 화합물은 AlN이 바람직하다. 또한, 이러한 알루미늄 버퍼층은 알루미늄층 또는 알루미늄 화합물층과 GaN, InGaN 및 AlInGaN로 이루어진 군에서 선택된 층이 교대 층(alternating layer)으로 이루어져 복수 세트로 반복 형성된 초격자(superlettice) 구조를 가지는 형태일 수 있다.
본 발명의 다른 특징으로 알루미늄 버퍼층을 포함한 LED 에피층이 형성되는 기판은 사파이어(Sapphire) 기판, 실리콘(Si) 기판, 질화물(GaN) 기판 또는 GaN, InGaN, AlGaN, AlInGaN 중에서 적어도 하나가 적층된 템플레이트(Template) 기판을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법에 있어서, 상기 U-GaN층 상부에는 N-GaN층, 활성층, P-GaN층, P-오믹 컨택층 및 UBM층이 순차적으로 적층되지만, 상기 P-오믹 컨택층과 상기 UBM층 사이에 반사용 메탈층이 더 포함되는 형태도 가능하고, 상기 UBM층 상부에 본딩하는 서브마운트 기판은 전도성 기판의 상부 및 하부에 오믹 컨택층이 형성되고 상기 상부 오믹 컨택층 상부에는 솔더가 형성된 것이 바람직하다. 나아가 상기 전도성 기판은 Si, AlN, SiC, GaAs, Cu, W 또는 Mo를 포함하여 이루어질 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 또 다른 특징은 상기 알루미늄 버퍼층을 습식 식각(Wet Etching)하여 상기 기판을 리프트 오프(Lift off) 시키는 것으로, 상기 습식 식각은 상기 기판을 랩핑 및 연마한 후 다시 식각하여 상기 기판을 상기 웨이퍼로부터 제거하는 것이 가능하다. 상기 습식 식각에서의 식각 정지층으로는 상기 알루미늄 버퍼층을 이용할 수 있고, 이러한 습식 식각은 염산(HCl), 질산(HNO3), 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 산화크롬(CrO3) 및 알루에치(4H3PO4 +4CH3COOH+HNO3 +H2O) 중 어느 하나 또는 이들의 조합에 의한 혼합 용액을 식각액으 로 사용하는 습식 식각 방법으로 수행될 수 있으며, 상기 식각액은 120℃ 이상의 온도로 가열된 상태에서 사용 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 가열은 광흡수를 이용한 간접 가열 방식으로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.
본 발명에 따른 습식 식각에 있어서, 상기 랩핑 및 연마시 상기 기판 표면을 경면 연마하여 표면 거칠기가 10㎛ 이하가 되도록 하는 것이 가능하고, 상기 랩핑 및 연마후의 상기 기판의 두께는 250㎛ 이하인 것이 바람직한 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법이다. 이러한 발광 다이오드 제조방법에 있어서, 상기 랩핑 및 연마는 기계적 연마, CMP(chemical mechanical polishing) 및 염산(HCl), 질산(HNO3), 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 산화크롬(CrO3) 및 알루에치(4H3PO4 +4CH3COOH+HNO3 +H2O) 중 어느 하나 또는 이들의 조합에 의한 혼합 용액을 식각액으로 사용하는 습식 식각 중의 어느 하나 이상의 방법을 사용하여 이루어지는 것이 가능하다.
또한, 상기 습식 식각 방법에는 ICP/RIE 또는 RIE 법을 사용하는 식각 공정이 추가적으로 포함되는 것도 가능한 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법이다. 여기서, 상기 건식 식각은 BCL3, Cl2, HBr, Ar 중의 적어도 하나를 식각 가스로 사용하는 것이 바람직하다.
본발명의 또다른 양태(樣態)로서,
기판 상부에 알루미늄(Al) 버퍼층 및 N-GaN층을 형성하는 단계; 상기 N-GaN층 상부에 활성층, P-GaN층 및 P-오믹 컨택층을 순차적으로 적층하는 단계; 상기 P-오믹 컨택층 상에 전도성 홀더(holder)를 형성하는 단계; 상기 알루미늄 버퍼층을 습식 식각(Wet Etching)하여 상기 기판을 리프트 오프(Lift off) 시켜 분리하는 단계;와 상기 N-GaN층(13)에 N-오믹컨택층을 형성하는 단계;를 포함하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법을 제공한다. 상기에서 U-GaN층(12)이 부가될 수 있다.
또한, 기판 상부에 알루미늄(Al) 버퍼층 및 N-GaN층을 형성하는 단계; 상기 N-GaN층 상부에 활성층 및 P-GaN층을 순차적으로 적층하는 단계; 상기 P-GaN층 상에 접착용 물질을 도포하고 캐리어(carrier)를 접착하는 단계; 상기 알루미늄 버퍼층을 습식 식각(Wet Etching)하여 상기 기판을 리프트 오프(Lift off) 시켜 분리하는 단계; 상기 N-GaN층(13)에 N-오믹컨택층(생략될 수 있음, 31), 반사용 메탈층(생략될 수 있음, 32), 전도성 홀더(70)를 형성하는 단계; 상기 P-GaN층 상에 형성된 접착용 물질을 유기용매로 용해하여 캐리어(carrier)를 제거하는 단계;와 상기 P-GaN층에 P-오믹 컨택층을 형성하는 단계;를 포함하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 전도성 홀더(60, 70)는 ElectroPlating 방법에 의해 형성되고, 상기 전도성 홀더의 두께는 10 ~ 400 ㎛이며, 상기 전도성 홀더는 Cu, W, Au, Ni, Mo, Pt, Al 및 Ti로 이루어지는 군에서 하나 이상 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화규소(SiN)층을 이용한 발광 다이오드 제조방법을 제공한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로하여 본 발명의 기술적 특징을 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해 될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드 제조방법의 순서를 나타내는 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명은 기판 상부에 알루미늄(Al) 버퍼층 및 도핑되지 않은 U-GaN층을 형성하는 단계(S10), 상기 U-GaN층 상부에 N-GaN층, 활성층, P-GaN층, P-오믹 컨택층 및 UBM층이 순차적으로 적층된 웨이퍼를 제조하는 단계(S20), 상기 UBM층 상부에 전류가 흐를 수 있는 서브마운트 기판을 솔더에 의해 본딩하는 단계(S30), 상기 알루미늄 버퍼층을 습식 식각(Wet Etching)하여 상기 기판을 리프트 오프(Lift off) 시키는 단계(S40), 상기 N-GaN층 상부에 N-오믹 컨택층을 형성하는 단계(S50)를 포함하여 이루어지는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방 법이다. 상기 U-GaN층은 생략될 수 있다. 도 4a 내지 도 6e에서는 이와 같이 각 단계에 따라 순차적으로 이루어지는 본 발명에 따른 발광 다이오드를 단면도 형태로 공정순서에 따라 나타내었다.
먼저, 본 발명에 있어서 기판 상부에 알루미늄(Al) 버퍼층 및 도핑되지 않은 U-GaN층을 형성하는 단계(S10)는 본 발명의 가장 중심이 되는 기술적 특징으로써, 이후에 기판을 원할히 분리시키고 상기 알루미늄 버퍼층 위에 성장되는 LED 에피층의 특성을 개선하여 소자특성을 향상시키고자 함이다. 또한 수직 구조 형태를 가진 발광 다이오드를 제작하기 위하여, 습식 식각의 방법으로 상기 기판을 리프트 오프 시킴으로써 가격이 비싼 GaN 기판을 분리하여 재사용 할 수 있도록 하기 위함이다.
본 발명에 있어서 상기 기판 상부에 알루미늄 버퍼층 및 도핑되지 않은 U-GaN층이 형성되는 것은 도 4a에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 상부에 도핑되지 않은 U-GaN층(12)이 형성되고 상기 U-GaN층(12) 상부에 알루미늄 버퍼층(11)이 순차적으로 적층되어, 알루미늄 버퍼층(11)이 상기 기판과 U-GaN층(12) 사이에 형성되는 형태가 바람직하다.
그러나, 본 발명은 습식 식각으로 N-GaN층을 드러내기 위한 것이므로 여기에 제한되지 않고, 도 4b에 나타난 바와 같이 상기 알루미늄 버퍼층(11)이 상기 U-GaN층 (12) 내부에 형성되는 형태도 가능하다. 즉, 상기 기판(10)에 먼저 U-GaN층(12)을 형성한 후 알루미늄 버퍼층(11)을 형성하고 다시 U-GaN층(12)을 형성할 수 있다. 이 경우 알루미늄 버퍼층(11)은 질화물반도체 기판(10)과 가까이 위치하는 것이 바람직한데, 상기 알루미늄 버퍼층(11)과 상기 기판(10)과의 거리가 0~10㎛범위내인 것이 바람직하다.
또한, 상기 알루미늄 버퍼층(11)은 도 4c에 도시된 바와 같이 복수로 적층될 수도 있다. 즉, 상기 기판(10)에 먼저 U-GaN층(12)이 형성되고 알루미늄 버퍼층(11)이 형성된 후 다시 U-GaN층(12)이 형성된 세트가 복수로 반복되는 것이다. 상기 세트가 반복되는 횟수에는 특별한 제한없이 2 내지 30 범위에서 반복되는 것이 바람직하다. 상기 복수의 알루미늄 버퍼층(11)은 InGaN, AlGaN 및 AlInGaN로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어지거나 둘 이상이 조합되어 이루어질 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 기판 상부에 알루미늄 버퍼층(11) 및 U-GaN층(12)을 형성하는 것을 포함하는 것으로, 여기서 사용되는 기판(10)은 사파이어(Sapphire) 기판, 실리콘(Si) 기판, 질화물(GaN) 기판이거나 이들의 조합이 가능하고, 바람직하게는 GaN, InGaN, AlGaN 또는 AlInGaN 기판인 것이 에피층의 특성 향상을 위해 좋다. 그러나 여기에 제한되지 않고 상기 기판(10)은 기본적으로 GaN 에피층을 성장시킬 수 있는 모든 종류의 기판을 사용할 수 있으며, GaN, InGaN, AlGaN, AlInGaN 중에서 적어도 하나가 적층된 템플레이트(Template) 기판일 수도 있으며 GaN, InGaN, AlGaN, AlInGaN 중에서 적어도 하나가 적층된 두께는 0.001 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위인 것이 바람직하다.
이러한 여러가지 기판위에 형성될 수 있는 본 발명에 따른 알루미늄 버퍼층(11)은 알루미늄을 포함하여 습식 식각이 가능한 완충물층을 말하는 것으로, 여기에는 알루미늄으로 이루어진 알루미늄층 또는 알루미늄을 포함하는 화합물로 이루어진 알루미늄 화합물층을 포함할 수 있고, 상기 알루미늄 화합물층으로써 바람직하게는 AlN이 선택될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 상기 알루미늄 버퍼층(11)은 이와 같이 알루미늄을 포함하는 단일층도 가능하지만, 다른 조성의 알루미늄이 포함된 GaN계와의 초격자(superlettice) 구성도 가능하다. 즉, 상기 알루미늄 버퍼층(11)은 알루미늄층 또는 알루미늄 화합물층(11-1)과 GaN, InGaN 및 AlInGaN로 이루어진 군에서 선택된 층(11-2)의 교대 층(alternating layer)으로 이루어지는 복수의 반복 세트로 형성된다. 바람직한 실시예에서, 상기 초격자는 각각 알루미늄층 또는 알루미늄 화합물층(11-1)과 알루미늄, 갈륨 및 인듐의 몰비 조합이 상이한 AlInGaN의 교대층으로 형성되고, 다른 실시예에서 교대층은 갈륨 질화물(GaN)일 수 있으며, 또 다른 실시예에서 교대층은 인듐과 갈륨의 몰비 조합이 상이한 InGaN일 수 있다.
도 4d는 이러한 알루미늄 버퍼층(11) 초격자의 3주기를 예시하며, 바람직한 실시예 에서 소자는 그러한 주기를 최대 50개까지 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, GaN, InGaN 및 AlInGaN로 이루어진 군에서 선택된 층(11-2)은 두께가 약 10Å이고, 알루미늄층 또는 알루미늄 화합물층(11-1)은 두께가 약 20Å이다. 이 두 층은 모두 실리콘을 사용하여 n형으로 도핑될 수 있다.
이러한 초격자 구조가 제공하는 이점은 경험적으로 관찰된다. 따라서, 본 발명자는 초격자에 대해 어떤 특정 이론으로 구속하기를 원하지 않지만, 초격자를 포함하는 경우에 결과물(resulting product) 발광 다이오드가 향상된 성능, 특히 밝기를 나타낸다는 것을 측정하였다. 적어도 어떤 점에서는 초격자는 응력 해방(strain relief)를 제공하고 소자의 알루미늄 버퍼층 부분과 LED 에피층 사이의 격자상수 갭의 가교(bridge)를 돕는다는 것을 알 수 있었다. 초격자는 또한 유효 캐리어 농도를 증가시키고 소자에 필요한 전압을 감소시키므로, 소자의 광학 품질(quality)과 효율 모두를 향상시킨다.
다음으로, 기판 상부에 알루미늄(Al) 버퍼층 및 도핑되지 않은 U-GaN층을 형성하는 단계(S10) 이후에는 상기 U-GaN층 상부에 N-GaN층, 활성층, P-GaN층, P-오믹 컨택층 및 UBM층이 순차적으로 적층된 웨이퍼를 제조하는 단계(S20)를 거친다. 이것은 도 4e에 나타난 바와 같이, 먼저 알루미늄 버퍼층(11) 및 U-GaN층(12)이 형성된 기판(10) 상부에 MOCVD의 공정을 수행하여, N-GaN층(13), 활성층(14) 및 P-GaN층(15)을 순차적으로 적층하고, 상기 P-GaN층(15)의 불순물을 활성화시키기 위 해 600℃에서 약 20분 정도 열처리한다. 상기 N-GaN층(13)은 N-웨이브 가이드층이고, 상기 활성층(14)은 InxGa1-xN 등으로 이루어지며, 상기 P-GaN층(15)은 P-웨이브 가이드층이다. 본 발명은 P-GaN층(15) 및 N-GaN층(13)의 정공과 전자들이 활성층(14)에서 발광하는 특성을 이용한 GaN계 발광 다이오드에 관한 것이므로, 본 발명에 있어서 N-GaN층(13), 활성층(14) 및 P-GaN층(15)을 적층하는 것은 필수적이다.
이어서, 상기 P-GaN층(15)의 상부에 P-오믹 컨택층(16)을 형성하고, UBM층(18)을 형성한다. 바람직하기로는 도 4f에 나타난 바와 같이 상기 P-오믹 컨택층(16)의 상부에 반사용 메탈(17)을 형성하는 것이 광효율면에서 좋다. 오믹 컨택층은 GaN층에 전극을 형성할 경우 높은 투과율을 유지하는 것과 동시에 양호한 오믹컨택을 형성할 수 있도록 하기 위해 마련되는 것으로서, 본 발명의 기술분야에서 알려진 오믹컨택용 물질은 모두 사용될 수 있다. 반사용 메탈(17)은 광의 반사를 위한 재질이면 제한이 없으나 Ag, Al, Pt, Au, Ni, Ti, ATO(Sb를 도핑한 SnO2)와 ITO 중 어느 하나 이상 선택되어 형성되는 것이 바람직하며 그 두께는 0.2㎛이상이 바람직하다. 상기 UBM층(18)은 Ti/Pt/Au와 같은 적층구조, 또는 Ti/Au, Ni/Au와 Pt/Au 중 선택된 어느 하나의 적층구조로 형성되는 것이 바람직하다.
그 후에는, 본 발명에 따른 발광 다이오드 웨이퍼의 UBM층에 본딩될 수 있는 서브마운트 기판을 제조한다. 도 5a 내지 5b는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 서브마운트 기판(50)의 제조방법에 관한 수순도이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 전류가 흐를 수 있는 전도성 기판(20)의 상부와 하부 각각에 오믹 컨택(Ohmic contact)용 물질(21)을 형성한다. 상기 전도성 기판(20)은 열전도성이 좋은 물질이며, 또한 전기전도성이 좋은 물질이면 더욱 좋다. 또한, 에피층과 열팽창계수가 비슷한 물질이면 더욱 좋고, Si, AlN, SiC, GaAs, Cu, W 또는 Mo를 포함하여 이루어져 형성되는 것이 바람직하다. 다음, 상기 오믹 컨택용 물질(21)이 형성된 전도성 기판(20)의 상부에 웨이퍼(40)의 UBM층에 부착할 수 있는 솔더(22)를 형성한다(도 5b).
계속해서, 상기에서 제조된 서브마운트 기판을 본 발명에 따른 발광 다이오드 웨이퍼(40)에 본딩시킨다. 즉, 상기 UBM층 상부에 전류가 흐를 수 있는 서브마운트 기판을 솔더에 의해 본딩하는 단계(S30)를 거치는 것이다. 도 6a 내지 6e는 본 발명에 따른 발광다이오드의 웨이퍼(40)를 상기 서브마운트 기판(50)에 실장하여 발광 다이오드를 제조하는 수순도이다. 먼저, 서브마운트 기판(50)의 솔더(22)에 웨이퍼(40)의 UBM층(18)이 접촉되도록 상기 웨이퍼(40)를 뒤집어서 상기 서브마운트기판(50) 상에 적층하여 본딩시킨다(도 6a).
이어서, 상기 복수개의 발광 다이오드들이 제조된 웨이퍼(40)를 습식 식각(Wet Etching)하여 상기 웨이퍼로부터 상기 기판을 리프트 오프(Lift off) 시키는 단계(S40)를 거친다. 이것은 도 6b에 도시된 바와 같이, 리프트 오프 공정에 의해 LED 에피층으로부터 상기 기판 및 알루미늄 버퍼층을 분리시키는 것이다.
구체적으로, 상기 습식 식각은 종래의 습식식각법을 제한되지 않고 이용할 수 있으며, 식각액으로 알루미늄 또는 알루미늄화합물을 식각할 수 있는 것이면 제한되지 않고 사용할 수 있으며, 염산(HCl), 질산(HNO3), 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 산화크롬(CrO3) 및 알루에치(4H3PO4 +4CH3COOH+HNO3 +H2O) 중 어느 하나 또는 이들의 조합에 의한 혼합 용액을 식각액으로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 알루미늄 버퍼층(11)으로는 알루미늄층 또는 알루미늄 화합물층을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 AlN을 사용하는 것이 효과적이다.
이후에는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 최상층으로 도핑되지 않은 GaN층(11)은 건식식각공정을 이용하여 N-GaN층(13)이 드러날 때까지 전면 식각하고, 식각과정 중 발생한 격자의 손실을 회복시키기 위해 열처리를 수행한다.
마지막으로, 상기 각각의 발광 다이오드들에 해당하는 N-GaN층(13)의 상부에 N-오믹 컨택층(30)을 형성하는 단계(S50)를 거친다. 그리고, 상기 N-오믹 컨택층(30)은 전류의 분산을 위하여 '+'자형으로 형성하는 것이 바람직하다. 여기서 오 믹층 형성공정은 도 6c에 나타난 바와 같이 질화갈륨 박막 구조물인 N-GaN층(13)의 상면에 대해 마스크를 이용하여 일부영역에만 선택적으로 실시된다. 상기 오믹 컨택층은 GaN층에 전극을 형성할 경우 높은 투과율을 유지하는 것과 동시에 양호한 오믹컨택을 형성할 수 있도록 하기 위해 마련되는 것이다.
추가적으로, 도 6d 및 도 6e와 같이, 도 6c 고정의 결과물을 개별 발광 다이오드 크기, 즉 분리된 질화갈륨 박막 구조물의 크기로 절단하여 최종적인 수직 구조의 GaN 발광 다이오드를 얻을 수 있다. 도 6d 및 도 6e는 본 발명에 따른 상기 복수의 발광 다이오드들과 서브마운트 기판(50)에 스크라이빙(Scribing)과 브레이킹(Breaking)의 절단공정을 수행하여 개별 소자로 분리하는 과정을 나타내는 단면도이다. 일반적으로 상기 N-GaN층을 포함하는 질화갈륨 박막 구조물은 사파이어 기판에 비해 강도가 작으므로, 통상의 절단 공정을 통해 용이하게 절단될 수 있다.
따라서, 상기와 같이 제조된 본 발명의 발광 다이오드는 발광 다이오드의 상부와 하부에 각각 전극을 구비하는 구조로 제조되며, 기존의 식각공정을 수행하지 않으므로, 제조 공정이 간단한 장점이 있다. 또한, 질화물 반도체 기판상에 에피층을 형성하여 사파이어 기판의 격자 부정합으로 인한 저품질의 문제를 해결하였다. 또한, 특정의 습식 식각 리프트 오프 공정을 통해, 질화물반도체 기판을 재사용할 수 있어 제조단가를 현저히 줄일 수 있다. 한편, LED 휘도 측면에서도 종래의 수평 구조 발광 다이오드와 달리 활성층의 일부를 식각하는 공정이 요구되지 않으므로 넓은 발광면적을 확보할 수 있어 휘도를 보다 향상시킬 수 있다는 잇점이 있다.
상기의 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하고자 함이 아니므로, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 상기의 실시예의 변형, 변경 등은 본 발명의 범위에 포함된다. 즉, 그 한 예로 다음과 같은 변형이 가능하다.
도 7은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 발광다이오드의 제조방법에 관한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 상기의 서브마운트기판 대신에 전도성 홀더(60)를 사용할 수 있다. 즉, 본 발명은 기판(10) 상부에 알루미늄(Al) 버퍼층과 U-GaN층(12)과 N-GaN층(13)을 형성하는 단계; 상기 N-GaN층(13) 상부에 활성층(14), P-GaN층(15), P-오믹 컨택층(16), 반사용 메탈층(17) 및 UBM층(18)을 순차적으로 적층하는 단계; 상기 UBM층(18) 상에 전도성 홀더(holder, 60)를 형성하는 단계; 상기 알루미늄 버퍼층을 습식 식각(Wet Etching)하여 상기 기판을 리프트 오프(Lift off) 시켜 분리하는 단계;와 상기 N-GaN층에 N-오믹 컨택층(30)을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어진 알루미늄(Al) 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법을 특징으로 한다. 상기 U-GaN층(12), 반사용 메탈층(17) 및/또는 UBM층(18)은 생략될 수 있으며 전술한 일실시예의 구성의 일부를 추가하거나 생략하는 등의 변형이 가능하다.
상기의 발광다이오드의 제조방법에 있어서, 전도성 홀더(60)를 형성하는 단계를 제외하고는 전술한 바와 같으므로 설명을 생략한다.
상기 전도성 홀더(60)는 MOCVD의 방법으로 증착할 수도 있으나 보다 바람직하기로는 전기도금(electro plating)방법에 의하는 것이 간편하여 좋다. 전기도금 방법은 종래에 잘 알려져 있으므로 이에 의한다.
상기 전도성 홀더(60)의 두께는 제한되지 않으나 10 ~ 400 ㎛인 것이 바람직하다. 전도성 홀더의 재질로는 특별한 제한은 없으나 에피층과 열팽창계수가 비슷하고 전기 전도성 및 열 전도성이 우수한 물질이면 선택될 수 있으며, 바람직하기로는 Cu, W, Au, Ni, Mo, Pt, Al 및 Ti로 이루어지는 군에서 하나 이상 포함되어 이루어지는 것이 좋다.
도 8a 내지 8d는 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 발광다이오드의 제조방법에 관한 수순도이다. 도시된 바와 같이, 캐리어(carrier, 71)를 P-GaN층(15)에 접착용 물질(72)로 접착하고 기판(10)을 제거한 후에 전도성 홀더(70)를 형성하고 상기 캐리어(71)를 제거하는 것을 특징으로 한다.
즉, 기판 상부에 질화규소(SiN)층(11)과 N-GaN층(13)을 형성하는 단계; 상기 N-GaN층(13) 상부에 활성층(14) 및 P-GaN층(15)을 순차적으로 적층하는 단계; 상기 P-GaN층(15) 상에 접착용 물질(72)을 통해 캐리어(carrier, 71)를 형성하는 단계; 상기 알루미늄 버퍼층을 습식 식각(Wet Etching)하여 상기 기판을 리프트 오프 (Lift off) 시켜 분리하는 단계; 상기 N-GaN층(13)에 N-오믹컨택층(생략될 수 있음, 31), 반사용 메탈층(생략될 수 있음, 32), 전도성 홀더(70)를 형성하는 단계;와 상기 P-GaN층(15) 상에 형성된 접착용 물질(72)을 유기용매로 용해하여 상기 캐리어(71)를 제거하는 단계;와 상기 P-GaN층(15)에 P-오믹 컨택층(16)을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 알루미늄(Al) 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법을 특징으로 한다. U-GaN층(12)은 생략될 수 있으며 상기 전도성 홀더(70)는 전술한 방법에 의해 형성되며 재질 및 두께도 전술한 바와 같다. 또한, 상기 P-GaN층(15)에 P-오믹 컨택층(16)을 먼저 형성한 후에 상기 P-오믹 컨택층(16) 상부에 캐리어를 접착하는 것도 가능하다. 상기 이외에도 전술한 일실시예의 구성의 일부를 추가하거나 생략하는 등의 변형이 가능하다.
상기의 발광다이오드의 제조방법에 있어서, 캐리어(71)를 접착하는 방법과 이를 분리하는 방법을 제외하고는 전술한 바와 같으므로 설명을 생략한다.
상기 캐리어(71)는 이후의 공정으로 제거하므로 그 재질에는 특별한 제한이 없으며 이후의 공정을 위해 LED 층을 이동(carrier)시킬 수 있는 것이면 모두 선택될 수 있다. 바람직하기로는 상기 캐리어(71)는 유리기판, 사파이어(Sapphire) 기판, 실리콘(Si) 기판, 산화아연(ZnO)기판 또는 질화물 반도체 기판이거나, 유리기판, 사파이어(Sapphire) 기판, 실리콘(Si) 기판, 산화아연(ZnO)기판 또는 질화물 반도체 기판에 GaN, InGaN, AlGaN, AlInGaN 중에서 적어도 하나가 적층된 템플레이트(Template)기판이거나, 전술한 전도성 홀더가 사용될 수 있다. 때로는 폴리우레 탄, 폴리비닐, PET등의 수지필름이 사용될 수도 있다.
상기 캐리어(71)는 상기 P-GaN층(15)에 접착용 물질(72)로 접착된다. 접착용 물질(72)은 상기 캐리어(71)를 접착한 후에 용이하게 접착용 물질을 유기용매등으로 제거하여 상기 캐리어를 분리할 수 있는 것이면 모두 선택될 수 있다. 바람직하기로는, 포토레지스트 또는 왁스가 바람직하다. 상기 유기용매는 접착용물질을 용해할 수 있는 것이면 모두 선택될 수 있으며 바람직하기로는 아세톤을 포함하여 이루어진 것이 좋다.
상기와 같이 전도성 홀더가 N-GaN층에 형성되는 경우 상대적으로 전기저항이 감소되어 소비전력면에서 이점이 발생한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 모든 종류의 기판을 사용해서 발광 다이오드를 제작할 수 있고 알루미늄 버퍼층 위에 성장되는 GaN 기판에 의해 LED 에피(Epi)층의 특성을 개선하고 소자의 특성을 향상시켜 신뢰성을 개선 시킬 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 알루미늄 버퍼층을 습식 식각하여 상기 기판을 리프트 오프 시키는 공정으로 가격이 비싼 GaN 기판을 분리하여 재사용 할 수 있도록 함으로써 제조비용을 낮출 수 있는 효과가 있으며, 전기저항이 감소되어 소비전력이 우수한 효과를 제공한다.

Claims (30)

  1. 기판 상부에 알루미늄(Al) 버퍼층 및 N-GaN층을 형성하는 단계;
    상기 N-GaN층 상부에 활성층, P-GaN층, P-오믹 컨택층 및 UBM층이 순차적으로 적층된 웨이퍼를 제조하는 단계;
    서브마운트 기판 상에 상기 UBM층을 솔더로 본딩하는 단계;
    상기 알루미늄 버퍼층을 습식 식각(Wet Etching)하여 상기 기판을 리프트 오프(Lift off) 시켜 분리하는 단계;와
    상기 N-GaN층에 N-오믹 컨택층을 형성하는 단계;를 포함하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  2. 기판 상부에 알루미늄(Al) 버퍼층 및 N-GaN층을 형성하는 단계;
    상기 N-GaN층 상부에 활성층, P-GaN층 및 P-오믹 컨택층을 순차적으로 적층하는 단계;
    상기 P-오믹 컨택층 상에 전도성 홀더(holder)를 형성하는 단계;
    상기 알루미늄 버퍼층을 습식 식각(Wet Etching)하여 상기 기판을 리프트 오프(Lift off) 시켜 분리하는 단계;와
    상기 N-GaN층에 N-오믹 컨택층을 형성하는 단계;를 포함하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  3. 기판 상부에 알루미늄(Al) 버퍼층 및 N-GaN층을 형성하는 단계;
    상기 N-GaN층 상부에 활성층 및 P-GaN층을 순차적으로 적층하는 단계;
    상기 P-GaN층 상에 접착용 물질을 도포하고 캐리어(carrier)를 접착하는 단계;
    상기 알루미늄 버퍼층을 습식 식각(Wet Etching)하여 상기 기판을 리프트 오프(Lift off) 시켜 분리하는 단계;
    상기 N-GaN층에 전도성 홀더를 형성하는 단계;
    상기 P-GaN층 상에 형성된 접착용 물질을 유기용매로 용해하여 캐리어(carrier)를 제거하는 단계;와
    상기 P-GaN층에 P-오믹 컨택층을 형성하는 단계;를 포함하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 상부에 알루미늄(Al) 버퍼층 및 N-GaN층을 형성하는 단계는 상기 알루미늄(Al) 버퍼층이 상기 기판과 상기 N-GaN층 사이에 또는 상기 N-GaN층 내부에 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 도핑되지 않은 U-GaN층을 형성하는 단계를 더욱 포함하되, U-GaN층이 상기 알루미늄 버퍼층 상면에 또는 알루미늄 버퍼층 상면 및 하면에 형성되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 알루미늄 버퍼층이 상기 N-GaN층 내부에 형성되는 경우에는 상기 알루미늄 버퍼층과 상기 기판과의 거리가 0 ~ 10 ㎛ 범위내인 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드의 제조방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 알루미늄 버퍼층 및 N-GaN층은 복수로 적층되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 알루미늄 버퍼층이 상기 U-GaN층 내부에 형성되는 경우에는 상기 알루미늄 버퍼층과 상기 기판과의 거리가 0 ~ 10 ㎛ 범위내인 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드의 제조방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 알루미늄 버퍼층 및 도핑되지 않은 U-GaN층은 복수로 적층되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 버퍼층의 두께는 1Å ~ 3 ㎛인 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 버퍼층은 알루미늄층 또는 알루미늄 화합물층인 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 알루미늄 화합물은 AlN인 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 버퍼층은 알루미 늄층 또는 알루미늄 화합물층과 GaN, InGaN 및 AlInGaN로 이루어진 군에서 선택된 층이 교대 층(alternating layer)으로 이루어져 복수 세트로 반복 형성된 초격자(superlattice) 구조인 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 기판은 사파이어(Sapphire) 기판, 실리콘(Si) 기판, 질화물(GaN) 기판 또는 GaN, InGaN, AlGaN, AlInGaN 중에서 적어도 하나가 적층된 템플레이트(Template) 기판인 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 습식 식각은 염산(HCl), 질산(HNO3), 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 산화크롬(CrO3) 및 알루에치(4H3PO4 +4CH3COOH+HNO3 +H2O) 중 어느 하나 또는 이들의 조합에 의한 혼합 용액을 식각액으로 사용하는 습식 식각 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 P-오믹 컨택층과 상기 UBM층 사이에 반사용 메탈층을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  17. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,, 상기 기판은 사파이어(Sapphire) 기판, 실리콘(Si) 기판, 산화아연(ZnO)기판 또는 질화물 반도체 기판이거나 사파이어(Sapphire) 기판, 실리콘(Si) 기판, 산화아연(ZnO)기판 또는 질화물 반도체 기판에 GaN, InGaN, AlGaN, AlInGaN 중에서 적어도 하나가 적층된 템플레이트(Template) 기판인 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 템플레이트 기판 상에 GaN, InGaN, AlGaN, AlInGaN 중에서 적어도 하나가 적층된 두께는 0.001 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  19. 제1항에 있어서, 상기 서브마운트기판은 전도성기판의 상면 및 배면에 오믹 컨택층을 형성하고 상기 전도성기판 상면에 형성된 오믹 컨택층 상부에 솔더를 형 성하여 제조되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 서브마운트기판의 전도성기판은 Si, AlN, SiC, GaAs, Cu, W 또는 Mo를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  21. 제2항에 있어서, 상기 P-오믹 컨택층과 전도성 홀더 사이에 반사용 메탈층을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  22. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 전도성 홀더는 전기 도금(ElectroPlating) 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  23. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 전도성 홀더의 두께는 10 ~ 400 ㎛인 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  24. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 전도성 홀더는 Cu, W, Au, Ni, Mo, Pt, Al 및 Ti로 이루어지는 군에서 하나 이상 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  25. 제3항에 있어서, 상기 캐리어는 유리기판, 사파이어(Sapphire) 기판, 실리콘(Si) 기판, 산화아연(ZnO)기판 또는 질화물 반도체 기판이거나, 유리기판, 사파이어(Sapphire) 기판, 실리콘(Si) 기판, 산화아연(ZnO)기판 또는 질화물 반도체 기판에 GaN, InGaN, AlGaN, AlInGaN 중에서 적어도 하나가 적층된 템플레이트(Template)기판이거나, 전도성 홀더인 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  26. 제3항에 있어서, 상기 접착용 물질은 유기용매에 녹는 물질인 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 유기용매에 녹는 접착용 물질은 포토레지스트 또는 왁스를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  28. 제3항에 있어서, 상기 유기용매는 아세톤을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  29. 제3항에 있어서, 상기 N-GaN층과 상기 전도성 홀더 사이에 N-오믹 컨택층을 형성하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
  30. 제28항에 있어서, 상기 전도성 홀더와 상기 N-오믹 컨택층 사이에 반사용 메탈층을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 버퍼층을 이용한 발광 다이오드 제조방법.
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