KR20070006239A - 발광다이오드 소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판과 발광다이오드부 각각에 접합용 금속층을 형성하고, 상기 발광다이오드부와 기판 각각에 형성된 접합용 금속층이 서로 접촉되도록 대향시킨 후, 고온압착하는 것에 의하여 발광다이오드부를 기판에 접착시킴으로써 발광다이오드 소자를 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 발광다이오드 소자에 대한 것이다.
금, 고온압착, 발광다이오드, 발광다이오드 소자
Description
도 1a는 종래 저출력 발광다이오드 소자의 일례를 나타낸 도면이다.
도 1b는 고출력용 플립칩 발광다이오드 소자의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일례에 따라, 발광다이오드부가 성장된 상부에 p형 오믹 접촉 금속층이 형성된 발광다이오드의 구조의 일례를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일례로서, 금(Au)을 이용한 고온압착 방법에 의하여 발광다이오드를 서브마운트와 접합하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 의한 발광 다이오드 소자를 리드 프레임에 배치한 구조의 일례를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일례로서, 고출력용 레이저 리프트-오프 방식으로 발광다이오드 소자를 제조하는 공정을 개략적으로 보여주는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
10 : 사파이어 기판 11, 12 : 전극
13 : 리드 프레임 20 : p형층 (p형 질화갈륨)
21 : p형 오믹 접촉층 22 : 플립칩 본딩 금속
30 : n형층 (n형 질화갈륨) 31 : n형 오믹 접촉층
40 : 발광층 50 : 접합용 금속층 (Au 층)
51: 접합층 60 : 서브마운트
70 : 가압기 80: 가열기
본 발명은 고온압착 방법을 이용하여 발광다이오드를 기판에 접착하여 발광다이오드 소자를 제조하는 방법에 대한 것으로서, 기판과 발광다이오드부 각각에 접합용 금속층을 형성하고, 상기 발광다이오드부와 기판 각각에 형성된 접합용 금속층이 서로 접촉되도록 대향시킨 후 고온압착하여 접합층을 형성하는 단계를 포함하는 발광다이오드 소자의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 발광다이오드 소자에 대한 것이다.
발광다이오드(light emitting diode; LED) 소자는 PN 접합 반도체에 순방향으로 전류를 흐르게 함으로써 빛을 발생시키는 반도체 소자의 일종이다.
반도체를 이용한 발광 다이오드는 전기 에너지를 빛 에너지로 전환하는 효율이 높을 뿐만 아니라 수명이 5~10년 이상이기 때문에, 전력 소모를 줄임과 동시에 유지 보수 비용을 크게 절감할 수 있는 장점이 있어서, 차세대 조명 기기 분야에서 크게 주목을 받고 있다.
일반적으로 발광다이오드는 사파이어 기판상에 n형층, 활성층(일명, 발광층), p형층을 차례로 성장시켜 제조된다. 이때 상기 n형층, 활성층 및 p형층은 통상 적으로 III-V족 화합물, 예컨대 GaAs, GaP, GaN, InP, InAs, GaAlN, InGaN, InAlGaN 또는 이들의 혼합물을 사용하여 형성되는 것이 일반적이다.
현재, 상기와 같은 발광다이오드 제조를 위한 III-V족 화합물 반도체의 일례로서 질화갈륨계 화합물 반도체가 널리 사용된다. 한편, 상기와 같은 III-V족 화합물 반도체의 성장에는 주로 사파이어 기판이 이용된다.
일반적으로, 발광 다이오드는 도 1a에 도시된 바와 같이, 다이오드구조가 성장된 사파이어 기판(10)을 리드프레임(13)에 올린 후 두 개의 전극(11, 12)을 상부에 연결하는 방식으로 제작된다. 이 경우, 열방출 효율을 향상시키기 위해 사파이어 기판을 약 100 마이크론 이하의 두께로 얇게 하여 리드프레임에 부착시킨다. 그러나, 사파이어 기판의 열전도도는 약 27W/mK이기 때문에 두께를 100 마이크론 정도로 하더라도 열저항이 매우 크므로, 원하는 열방출 특성을 얻기 어렵다.
이에 고출력 발광다이오드의 제작을 위한 열방출 특성을 향상시키기 위하여, 도 1b에 도시된 바와 같은 플립칩 본딩 방식을 사용할 수 있다. 상기 플립칩 본딩 방식에서는 다이오드구조가 성장된 발광 다이오드부를, 열전도도가 우수한 실리콘 웨이퍼(열전도도: 약 150 W/mK) 또는 AlN 세라믹(열전도도: 약 180 W/mK) 기판 등과 같은 서브마운트(60)에 뒤집어 부착시킨다. 이 경우, 서브마운트 기판을 통하여 열이 방출되므로 사파이어 기판(10)을 통하여 열을 방출하는 경우보다 열방출 효율이 개선된다. 그러나, 플립칩 본딩 방식을 적용하더라도 그 열방출 효율의 향상 정도가 만족할 만한 수준인 것은 아니며, 또한 제작 공정이 복잡한 문제점이 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위하여 최근 레이저 리프트-오프 방법에 의한 발광다이오드의 제작이 주목 받고 있다. 레이저 리프트-오프 방법은 발광다이오드가 성장된 기판(사파이어 기판; 10)에 레이저를 조사하여 발광다이오드 결정구조(40)에서 사파이어 기판(10)을 제거한 후 패키징하는 방법으로서, 상기 방법에 의하여 제조된 발광다이오드는 열방출 효율이 우수하다고 알려져 있다. 또한 발광 면적이 칩의 크기와 거의 같아서 우수한 발광특성을 나타낼 수 있다.
종래의 기술에 의한 레이저 리프트-오프 방법으로서, 하기와 같은 방법이 있다. 예를 들어, 기판(예; 사파이어 기판)에서 성장된 발광다이오드의 상부인 p형층(20; p형 질화갈륨) 표면에 진공증착 등의 방법으로 p형 오믹 접촉층(21)을 형성한 후, 열처리를 수행하여 p형 오믹 접촉을 완성한다. 상기 완성된 발광다이오드를, 열방출을 위한 Cu(열전도도: 400 W/m(K), AlN(열전도도: 250 W/m(K), CuW(열전도도: 250 W/m(K) 또는 Si(열전도도: 147W/m(K) 등의 재질로 된 서브마운트(60)에 AuSn 또는 PdIn3 등과 같이 녹는점이 낮은 금속 또는 금속합금을 이용하여 접합한다. 필요에 따라, 접합된 발광다이오드의 뒷면, 즉 사파이어 기판(10)면을 랩핑 및 폴리싱 처리한다. 이어, 엑시머 등과 같이 파장 365nm 이하의 레이저로 조사하면, 사파이어 기판을 투과한 레이저 빛이 n형 질화 갈륨(30)에 흡수되어 사파이어(10)와 n형 질화갈륨(30)의 계면 영역의 n형 질화갈륨이 분해되어 금속 갈륨과 질소 가스가 생성이 되고, 그 결과 사파이어 기판(10)이 발광다이오드 결정구조와 분리된다. 상기 사파이어 기판이 제거되면서 노출된 상기 n형층(n형 질화갈륨) 표면에는, 필요에 따라 식각 공정을 수행하고, 금속의 증착 등의 방법에 의하여 n형 오믹 접 촉층(31)을 형성한다. 이때, n형 오믹 접촉층의 특성을 개량하기 위하여 열처리를 할 수 있는데, 상기 열처리에 의하여 상기 n형 오믹 접촉층의 전기적 특성이 향상된다.
상기 금속으로 형성된 n형 오믹 접촉층의 급속열처리는 발광다이오드의 직렬저항 개선에 중요한 역할을 하므로 고출력 발광다이오드 제작에 반드시 필요한 과정이다. 통상적으로 발광다이오드(예를 들어, 질화갈륨계 발광다이오드)에 적용되는 금속성 n형 오믹 접촉층(31)의 열처리 온도는 약 600℃~800℃ 정도로 하는 것이 전기적 특성 향상 측면에서 바람직하다(Appl. Phys. Lett. 77, 2822 참고).
그런데, 상기 발광다이오드를 기판(서브마운트 기판)에 접착하는 과정에서, AuSn 또는 PdIn3 등과 같이 녹는 점이 낮은 물질을 사용할 경우, 높은 온도의 열처리를 필요로 하는 공정인 n형 오믹 접촉층(31)의 급속열처리가 불가능하거나 또는, 상기 열처리에 의하여 상기 접착층에 변형이 발생하는 등의 문제점이 있다.
이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하고자, 발광다이오드와 기판인 서브마운트 사이의 접착층이 사후적인 열처리에 의하여 변형되거나 해를 입지 않도록 하는 방법에 대하여 연구하였다. 그 결과, 금을 이용한 고온 압착 방법에 의하여 발광 다이오드를 기판에 접착할 경우 상기 문제점을 해결할 수 있음을 알고 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 금을 이용한 고온 압착 방법에 의하여 발광다이오 드를 기판에 접착시켜 발광다이오드 소자를 제조하는 방법 및 상기 방법에 의하여 제조된 발광다이오드 소자를 제공하는 것이다.
본 발명은 또한, 발광다이오드부와 기판 사이에 금 접합층을 갖는 발광다이오드 소자를 제공하는 것이다.
본 발명은 기판, 접합층 및 발광다이오드부를 포함하는 발광다이오드 소자의 제조방법으로서, 상기 기판 및 상기 발광다이오드부 각각에 금을 이용하여 접합용 금속층을 형성하는 단계; 및상기 기판 및 상기 발광다이오드부 각각에 형성된 접합용 금속층이 서로 접촉되도록 대향시킨 후 고온 압착하여 상기 접합용 금속층이 서로 접합되어 접합층이 형성되도록 하는 단계;를 포함하는 발광다이오드 소자의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 방법으로 제조된 발광다이오드 소자를 제공한다. 즉, 발광다이오드부와 기판 사이에 고온압착에 의하여 형성된 금 접합층을 갖는 발광다이오드 소자를 제공하는 것이다.
이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은 발광다이오드 구조가 형성된 발광다이오드부를 기판에 접착하여 발광다이오드 소자를 제조하는 데 있어서, 기판과 상기 발광다이오드부 각각에 금을 이용하여 접합용 금속층을 형성하고 이를 대향시킨 후 고온 압착하여 상기 접합용 금속층이 서로 접합되도록 함으로써 발광다이오드부를 기판에 접착시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 금(Au)을 이용하여 접합용 금속층을 형성한 후, 이를 이용하여 발광다이오드부를 기판에 접착한다. 두 개의 금(Au)을 300℃ 근처의 온도에서 10 MPa 정도의 압력으로 압착시키면 서로 접착된다는 특성을 가진다. 본 발명에서는 상기와 같은 금의 특성을 이용하였다. 상기와 같이 접착된 금(Au)은 용융점이 1000℃가 넘기 때문에(1063℃), 후에 600℃~800℃ 정도에서 열처리를 하여도, 용융되거나 접착면이 분리되지 않는다. 또한 금은 열전도가 뛰어나기 때문에 열방출 특성이 우수하여 열 저항 개선에 매우 효율적이다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 고온 압착은 200 내지 500℃의 온도 범위에서 실시될 수 있으며, 또는 1 내지 100Mpa의 압력 범위에서 실시될 수 있다.
상기 고온 압착은 가열기가 배치된 가압기에서 진행될 수 있는데, 가열압착을 위하여 상기 접합용 금속층은 서로 접촉되도록 기판과 발광다이오드부를 대향시켜 상기 가압기에 배치된다(도 3 참조).
이 때, 고온을 효율적으로 부여하기 위하여 상기 가열기(80)는 기판인 서브마운트(60) 아래에 배치되어 기판을 지지하고, 상기 가압기(70)는 발광다이오드 상부쪽에서 압력을 가하도록 할 수 있다. 이 경우, 가열기가 발광다이오드 상부쪽에 배치되는 경우와 비교하여, 효과적으로 접합용 금속층으로 전달될 수 있고, 반면 발광다이오드부에 불필요한 열이 전달되는 것을 억제할 수 있다.
한편, 상기 가압기에서 발생된 압력을 골고루 분산시키기 위하여 상기 가압기와 발광다이오드 사이에 박막 필름을 삽입할 수 있다. 상기 박막필름의 예로서 고분자 탄성체 필름 또는 금속필름 등이 있다. 본 발명의 일례에 따르면 상기 필름으로서 테프론 테이프를 사용할 수 있다. 상기 박막필름의 두께는 발광다이오드의 크기에 따라 달라질 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일례에 의하면, 상기 박막필름은 10~500㎛ 정도의 두께를 가질 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 의한 발광다이오드부에는 오믹 접촉층(21)이 형성되며, 상기 접합용 금속층(50)은 상기 오믹 접촉층에 형성될 수 있다. 즉, 본 발명의 일례에 따르면, 발광다이오드부와 접합용 금속층(50) 사이에는 오믹 접촉층(21)이 형성되어 있는데, 이를 위하여 상기 발광다이오드부에 접합용 금속층을 형성하기 전에 상기 오믹 접촉층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 접합용 금속층은 증착 방법에 의하여 형성될 수 있다.
본 발명에서는 발광다이오드부로서 질화갈륨계 발광다이오드를 사용할 수 있다. 이러한 발광다이오드부는 사파이어 기판에서부터 n형층, 발광층 및 p형층을 순차적으로 포함하는 구조를 가질 수 있다. 바람직하게는, 상기 p형층 위에는 p형 오믹 접촉층이 형성되어 있으며, 상기 발광다이오드부에 형성된 접합용 금속층(50)은 상기 p형 오믹 접촉층(21) 위에 형성된다. 이러한 접합용 금속층은 서브마운트 기판(60)에 형성된 접합용 금속층(50)과 고온 압착되어 접합층(51)을 형성한다. 그 결과, 발광다이오드부가 서브마운트 기판에 접착되어, 발광다이오드 소자가 제조된다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 p형 오믹 접촉층은 Ni, Pt, Ag 및 Al로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속에 의하여 형성될 수 있다.
한편, 상기 p형 오믹 접촉층은 빛을 반사할 수 있는 층으로 형성될 수 있다. 상기 p형 오믹 접촉층이 빛을 반사할 수 있을 경우, 발광층에서 발생된 빛 중에서 p형층 쪽으로 방사된 빛을 다시 외부로 방사되도록 할 수 있다. 따라서, 예를 들면, Ni, Pt 등에 의하여 p형 오믹 접촉층을 형성한 후, 빛을 반사시키기 위하여 Ag 또는 Al 등으로 상기 층을 처리할 수 있다.
본 발명에 의한 발광다이오드 소자의 제조방법은, 사파이어 기판에서부터 n형층, 발광층 및 p형층이 순차적으로 형성된 발광다이오드부를 서브마운트 기판에 접착하여 접합층을 형성한 후, 레이저 조사에 의하여 상기 사파이어 기판을 제거하고, n형 오믹 접촉층을 형성한 다음 이를 600℃~800℃의 온도에서 열처리할 수 있다.
즉, 발광다이오드부 접합을 완료한 후, 레이저 조사에 의하여 상기 사파이어 기판을 제거할 수 있다(레이저 리프트-오프 방식). 상기 사파이어 기판을 제거한 후, 필요한 경우 n형층을 식각할 수 있으며, 상기 n형층을 식각한 후, n형 오믹 접촉층을 형성할 수 있다. 상기 n형 오믹 접촉층을 형성한 후에는, 600℃~800℃의 온도에서 열처리하여 상기 n형 오믹 접촉층의 전기적 특성이 향상되도록 할 수 있다. 상기 금속으로 형성된 n형 오믹 접촉층의 열처리는 발광다이오드의 직렬저항 개선에 중요한 역할을 하므로 고출력 발광다이오드 제작에서 유용하다. 상기 n형 오믹 접촉층(31)은 바람직하게는 금속층으로 형성될 수 있는데, 예를 들어, Ti, Al, Ni 및 Au로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 금속의 혼합 금속층에 의하여 형성되는 것도 가능하다.
이 후 서브마운트(60)에 접착된 발광다이오드부를 단위 발광다이오드 칩으로 자르고 리드프레임에 붙이면 발광 다이오드 소자의 제작을 완료하게 된다.
하기에서는 발광다이오드 소자의 제조방법에 대한 일례로서, 레이저 리프트 방식에 의한 발광다이오드 소자의 제조방법에 대하여 예를 들어 설명한다.
(1) 발광다이오드부 성장 단계
금속유기화학 기상증착법(metal organic chemical vapor deposition: MOCVD), 액상에피텍셀법(LPE), 분자빔에피텍셜법(MBE) 등의 방법을 적용하여 사파이어 기판에 n형층, 활성층(발광층), p형층을 차례로 성장시켜 발광다이오드부를 형성한다. 이때, 상기 n형층, 활성층, p형층은 당업계에 알려진 통상적인 III-V족 화합물, 예컨대 GaAs, GaP, GaN, InP, InAs, GaAIN, InGaN, InAlGaN 또는 이들의 혼합물 등을 사용하여 형성할 수 있다. 상기 p형층 및 n형층은 각각 p형 및 n형 도펀트가 도핑되어 있는 것일 수도 있고 도핑되지 않은 것일 수도 있다. 또한, 활성층은 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물구조(multiple quantum well: MQW)일 수 있다. 전술한 p형층, 활성층, n형층 이외에 다른 버퍼층을 더 포함할 수도 있다. 상기 III-V족 화합물의 성분을 조절함으로써 장파장에서부터 단파장까지의 발광다이오드를 자유롭게 제작할 수 있으며, 이를 통해 모든 색의 발광다이오드를 제조하는 것이 가능하다.
(2) p-형 오믹 접촉층 형성 단계
사파이어 기판에 발광 다이오드 구조(예, 질화갈륨계)가 성장된 웨이퍼를 초기 세정한 후 웨이퍼의 상부 p-형층 표면(예, p-형 GaN)에 진공 증착 등의 방법으 로 금속을 이용하여 p-형 오믹 접촉층을 형성한 후 열처리하여 p-형 오믹 접촉층 형성을 완성한다.
(3) 사파이어 기판면의 폴리싱 단계
일반적으로 발광다이오드의 결정 구조는 430㎛ 정도의 두께를 갖는 사파이어 기판에 성장된다. 그것을 소자로 만들기 위하여, 랩핑(lapping)/폴리싱(polishing) 공정을 거쳐 사파이어 기판의 두께가 약 80-100㎛ 정도가 되도록 얇게 만든다.
(4) 서브마운트 기판 접합 단계
필요한 경우, 예컨대 고출력 발광 다이오드의 경우, 열방출 효율을 향상시키기 위해 서브마운트 기판을 사용할 수 있다. 즉, 폴리싱 처리된 사파이어 기판을 서브마운트 기판에 폴리싱 처리된 사파이어 기판이 위로 올라오도록 뒤집고, 접합재를 사용하여 발광다이오드의 p-형 오믹 접촉층이 서브마운트 기판에 접합되도록 한다. 본 발명에서는 상기 p-형 오믹 접촉층 및 서브마운트 기판에 접합용 금속층을 형성한 후, 상기 고온 압착에 의하여 상기 접합용 금속층이 서로 접합되도록 함으로써 발광다이오드부를 기판에 접합한다.
(5) 단위칩 형성 단계
필요한 경우, 서브마운트 기판과 발광다이오드 결정 구조를 단위 발광 다이오드 칩으로 자를 수 있다(dicing).
(6) 리드 프레임 접합 단계
상기 단위칩을 리드 프레임에 붙인다. 이때, 서브마운트 기판 접합 단계 및/또는 단위칩 형성 단계를 생략하고, 접합재(예; 접합용 금속층)를 사용하여 발광 다이오드부의 p-형 오믹 접촉층 쪽을 리트 프레임에 접합시킬 수도 있다.
(6) 레이저 조사 단계
사파이어 기판을 제거하기 위하여 엑시머 등의 레이저를 조사한다. 이때, 레이저광의 파장은 365nm 이하인 것이 바람직하다. 예컨대, 사파이어 기판을 투과한 레이저 빛이 질화갈륨에 흡수되어 사파이어와 질화갈륨의 계면 영역의 질화갈륨이 분해되어 금속 갈륨과 질소 가스가 생성됨으로써 사파이어 기판은 발광 다이오드 결정 구조와 분리된다.
(7) n-형 오믹 접촉층 형성 단계
필요한 경우, 사파이어 기판이 제거되면서 드러난 n-형 표면(예, n-형 GaN)에 증착에 의하여 n-형 오믹 접촉층을 형성한다.
(8) 열처리 단계
상기 n-형 오믹 접촉층의 전기적 특성을 향상시키기 위하여 열처리를 할 수 있다. 이 경우 열처리 온도는 바람직하게는, 600~800℃ 정도이다.
(9) 프레임 부착 및 와이어 본딩 단계
상기 열처리된 서브마운트+발광다이오드부 구조체를 프레임에 부착시키고 와이어 본딩을 하여 발광다이오드 소자의 제조를 완료한다.
(10) 몰딩재 처리 단계
에폭시와 같은 몰딩재 또는 형광체가 혼합된 몰딩재를 씌워서 발광 다이오드 제작을 완료한다.
이하 본 발명에 의한 발광다이오드 소자의 제조방법에 대한 실시예를 하기에 서 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
증착 및 도핑에 의하여, n형층, 발광층 및 p형층을 포함하는 박막 질화갈륨 발광다이오드가 성장된 사파이어 기판(10)을 초기 세정한 후, p형 질화갈륨(20) 표면에 p형 오믹 접촉층으로서 p형 오믹 접촉 금속(21)을 증착하였다. 오믹 접촉 금속으로는 Ni, Pt 등이 사용될 수 있으며 빛의 반사를 위하여 추가적인 Ag, Al 등의 금속 층이 이용될 수 있다. 마지막으로 고온압착 방법을 위해 금(Au) 층(50)을 형성하고 상기 p형 오믹 접촉층에 대하여 급속 열처리 공정을 거친 후 사파이어가 드러난 쪽을 랩핑/폴리싱 하여 두께 100㎛ 정도의 거울면으로 처리하였다. 스크라이빙/브레이킹 공정을 통해 박막 질화갈륨 발광다이오드 단위 칩을 제작하였다. 제작된 박막 질화갈륨 발광다이오드 단위 칩을 도 2에 나타내었다.
도 2와 같이 제작된 단위 칩을 Au(50)가 형성된 서브마운트(60)에 접착시켰다. 이 때, 사파이어 기판에서 성장된 발광다이오드부(도 2 참조)를 접착시키기 위하여 2인치 실리콘 웨이퍼 서브마운트(60)에 접합용 금속층인 Au층(50)을 0.45㎛의 두께가 되도록 형성하고 Nd-YAG 레이저를 이용하여 상기 발광다이오드부가 접착될 위치를 정하였다. 또한 상기 발광다이오드부의 p형 오믹 접촉층 위에 Au층을 0.3㎛의 두께가 되도록 형성하였다.
도 3와 같이 가열기(80) 위에, 발광다이오드부가 배치되어 있는 서브마운트를 올리고 발당다이오드부에 대하여 10MPa 정도의 압력이 가해지도록 하였다. 온도 를 285℃까지 올린 후, 1시간 후에 상온까지 천천히 식혔다. 이와 같은 공정을 통해 제작된 칩의 접합률을 측정한 결과, 접합률은 약 85%였다.
이후 칩의 사파이어 면을 레이저로 조사하여 사파이어 기판(10)을 제거하였다. 건식 식각의 방법으로 n형층(n형 질화갈륨 층)(30)을 식각하여 도핑된 n형 질화갈륨 층(30)이 드러나게 한 후, n형 오믹 접촉층 형성을 위한 Ti/Al 계열의 금속층(31)을 그 위에 형성시켰다. 발광다이오드의 직렬저항을 개선하기 위한 600℃~800℃의 온도에서 상기 n형 오믹 접촉 금속층(31)의 급속열처리를 하였다.
상기 Au는 녹는 점이 1063℃ 이므로 급속열처리가 수행되는 동안 상기 접착한 부분이 떨어지지 않으므로 600℃~800℃의 온도에서의 급속열처리를 무리 없이 수행할 수 있다. 리드프레임에 단위 소자를 붙이고 에폭시 몰딩 등을 수행하였다.
<실시예 2>
실시예 1과 동일한 조건으로 실시하되, 발광다이오드 단위 칩과 가압기(70) 사이에 압력을 고르게 하기 위한 100 마이크론 두께의 테프론 필름을 위치시키고 고온 압착에 의한 접착을 실시하였다. 상기 접합층의 접합률을 측정한 결과, 테프론 필름을 이용할 경우 균일한 압력의 전달이 가능하여 접합률이 100%를 보였다.
본 발명은 발광다이오드에 관한 것으로, 본 발명에 의할 경우, 접착면의 손상없이 발광다이오드에서 n형 오믹 접촉 금속의 급속열처리가 가능하여, 발광다이오드의 직렬 저항을 개선할 수 있다. 그 결과, 더욱 높은 광도의 발광다이오드 제작이 가능하게 한다. 상기와 같이 제작된 본 발명에 의한 발광다이오드는 높은 광 도가 요구되는 LCD 백라이트 유닛, 자동차 헤드라이트, 카메라 플래쉬, 조명기구 등에 광범위하게 사용될 수 있다.
Claims (15)
- 기판, 접합층 및 발광다이오드부를 포함하는 발광다이오드 소자의 제조방법으로서,상기 기판 및 상기 발광다이오드부 각각에 금을 이용하여 접합용 금속층을 형성하는 단계; 및상기 기판 및 상기 발광다이오드부 각각에 형성된 접합용 금속층이 서로 접촉되도록 대향시킨 후 고온 압착하여 상기 접합용 금속층이 서로 접합되어 접합층이 형성되도록 하는 단계;를 포함하는 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 고온 압착은 200℃ 내지 500℃의 온도 범위에서 실시되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 고온 압착은 1 내지 100MPa 압력의 범위에서 실시되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 고온 압착은 가열기가 배치된 가압기에서 진행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 4항에 있어서, 상기 가열기는 상기 기판아래에 배치되어 기판을 지지하고, 상기 가압기는 발광다이오드부 쪽에서 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 5항에 있어서, 상기 가압기와 발광다이오드부 사이에 박막 필름을 삽입하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 6항에 있어서, 상기 박막 필름은 고분자 탄성체 필름 또는 금속필름인 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 접합층과 발광다이오드부 사이에는 오믹 접촉층이 더 포함되어 있으며,상기 발광다이오드부에 접합용 금속층을 형성하기 전에 상기 오믹 접촉층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 발광다이오드부는 질화갈륨계 발광다이오드임을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 발광다이오드부는 사파이어 기판에 n형층, 발광층 및 p형층이 순차적으로 형성되어 있는 구조를 가지며,상기 p형층 위에는 p형 오믹 접촉 금속층이 형성되어 있으며,상기 발광다이오드부에 형성된 접합용 금속층은 상기 p형 오믹 접촉 금속층 위에 형성되어, 상기 기판에 형성된 접합용 금속층과 고온 압착되어 접합층을 형성하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 10항에 있어서, 상기 접합층을 형성한 후,레이저 조사에 의하여 상기 사파이어 기판을 제거하는 단계;상기 사파이어 기판을 제거한 후, n형 오믹 접촉층을 형성하는 단계; 및상기 n형 오믹 접촉층을 형성한 후, 600℃~800℃의 온도에서 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 10항에 있어서, 상기 p형 오믹 접촉 금속층은 Ni, Pt, Ag 및 Al로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속에 의하여 형성되는 것임을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 12항에 있어서, 상기 n형 오믹 접촉 금속층은 Ti, Al, Ni 및 Au로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속에 의하여 형성되는 것임을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 의한 방법으로 제조된 발광다이오드 소자.
- 기판, 접합층 및 발광다이오드부를 포함하는 발광다이오드 소자로서,상기 기판 및 상기 발광다이오드부는 상기 접합층에 의하여 접착되어 있으며,상기 접합층은 금에 의하여 형성된 것임을 특징으로 하는 발광다이오드 소자.
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|---|---|---|---|---|
| US8003419B2 (en) | 2008-11-18 | 2011-08-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of manufacturing light emitting device |
-
2005
- 2005-07-07 KR KR20050061386A patent/KR20070006239A/ko not_active Application Discontinuation
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