KR20070119427A - Light-emitting diode shaped by decline etching and manufacturing method thereof - Google Patents

Light-emitting diode shaped by decline etching and manufacturing method thereof Download PDF

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KR20070119427A
KR20070119427A KR20060054048A KR20060054048A KR20070119427A KR 20070119427 A KR20070119427 A KR 20070119427A KR 20060054048 A KR20060054048 A KR 20060054048A KR 20060054048 A KR20060054048 A KR 20060054048A KR 20070119427 A KR20070119427 A KR 20070119427A
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한국광기술원
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Abstract

A slope-etched LED(light emitting diode) is provided to increase light extraction efficiency by lowering the total internal reflection ratio of photons emitted from a light emitting layer through a sloped transformation of a chip shape and by increasing partial transmissivity of the lateral surface of the chip. A slope-etched LED includes a chip formed of a predetermined shape which lowers the total internal reflection ratio of photons generated from a light emitting layer. The predetermined shape of the chip including a sloped surface is formed by a dry etch process while the chip is sloped. The angle of the sloped surface is 0-90 degrees.

Description

경사식각된 발광다이오드 및 그 제조방법{LIGHT-EMITTING DIODE SHAPED BY DECLINE ETCHING AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Inclined-etched light emitting diode and its manufacturing method {LIGHT-EMITTING DIODE SHAPED BY DECLINE ETCHING AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도 1은 종래 기술의 일 실시예에 따른 발광다이오드에서 방출된 광자의 반사모습을 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a reflection of photons emitted from a light emitting diode according to an embodiment of the prior art.

도 2는 종래 기술의 일 실시예에 따른 발광다이오드의 식각법과 그에 따른 구조를 나타내는 단면도이다. 2 is a cross-sectional view illustrating an etching method of a light emitting diode and a structure thereof according to an embodiment of the prior art.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드의 기울어진 식각법과 그에 따른 구조를 나타내는 단면도 및 평면도이다.3 is a cross-sectional view and a plan view illustrating a tilted etching method and a structure thereof of a light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드에서 방출된 광자의 반사모습을 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a reflection of photons emitted from a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드에서 방출된 광자의 반사 및 재반사의 모습을 나타낸 단면도 및 평면도이다.5 is a cross-sectional view and a plan view showing the reflection and re-reflection of the photons emitted from the light emitting diode according to an embodiment of the present invention.

{도면의 주요부분에 대한 부호의 설명}{Description of symbols for main parts of the drawing}

10,20 : 기판 11,21 : 에피택셜층10,20: substrate 11,21: epitaxial layer

12,22 : 감광제(Photo-Resist) 23 : 금속전극층12,22: photo-resist 23: metal electrode layer

24 : 반사용 금속 24: reflective metal

본 발명은 발광다이오드와 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조적으로 발광다이오드의 발광층에서 생성된 광자의 내부 전반사율을 낮추고, 발광다이오드에서 바람직하지 못한 방향으로 방출된 광자를 다시 재반사하여 원하는 방향으로 방출되도록 유도함으로써 광추출효율을 향상시키는 고효율의 발광다이오드 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode and a method of manufacturing the same, and more particularly, to lower the internal total reflectance of photons generated in the light emitting layer of the light emitting diode, and to re-reflect the photons emitted in an undesirable direction from the light emitting diode The present invention relates to a high-efficiency light emitting diode and a method of manufacturing the same, which improve light extraction efficiency by inducing to be emitted in a desired direction.

일반적으로 발광다이오드는 광을 발산할 수 있는 활성층이 p형과 n형의 반도체 박막층 사이에 위치한 다이오드이다.Generally, a light emitting diode is a diode in which an active layer capable of emitting light is located between a p-type and n-type semiconductor thin film layer.

발광다이오드는 근거리 통신용 모듈에서 각종 옥외 전광판과 같은 대형 디스플레이 장치에 이르기까지 널리 쓰인다.Light emitting diodes are widely used in modules ranging from short distance communication to large display devices such as various outdoor billboards.

이러한 발광다이오드의 효율성을 높이기 위해서는 발광다이오드의 활성층에서 방출되는 광자를 효과적으로 추출하고, 추출된 광자를 원하는 방향으로 투과시키거나 반사하여 이용할 수 있도록 하는 것이 필요하다.In order to increase the efficiency of such a light emitting diode, it is necessary to effectively extract photons emitted from the active layer of the light emitting diode, and to transmit or reflect the extracted photons in a desired direction.

이를 위하여 종래부터 발광다이오드의 반도체층과 성막되는 계층간의 격자부정합에 기인하는 고밀도의 결함농도를 감소시킬 수 있는 버퍼층이나 중간층에 대한 연구와 이들 층간 배열 및 구조에 대한 연구가 활발하게 이루어져 왔다.For this purpose, studies have been actively conducted on buffer layers or intermediate layers which can reduce the density of defects due to lattice mismatch between the semiconductor layer of the light emitting diode and the layer to be deposited, and the arrangement and structure of these layers.

또한, 발광다이오드의 반도체 칩의 형상의 면에서도 광자의 고추출효율을 높 이기 위한 연구가 이루어져 왔다. In addition, studies have been made to increase the photoemission efficiency of photons in terms of the shape of the semiconductor chip of the light emitting diode.

반도체 칩의 형상은 일반적으로 반도체층의 식각단계에서 이루어지는데, 반도체 공정 중 금속막 식각을 위한 종래기술은 소재 웨이퍼 위에 금속막을 증착하고 감광물질을 도포한 후 노광,현상하여 회로패턴을 형성하며 바로 금속막을 식각하게 되므로 단면도로 살펴볼 때 웨이퍼에 대하여 거의 직립상태로 식각된다.The shape of the semiconductor chip is generally formed in the etching step of the semiconductor layer. In the semiconductor process, a conventional technique for etching a metal film is to deposit a metal film on a material wafer, apply a photosensitive material, and then expose and develop a circuit pattern. Since the metal film is etched, the metal film is etched in a substantially upright state with respect to the wafer when viewed in cross section.

이러한 경우 반도체 칩은 정육면체 또는 직육면체의 형상으로 제조되는데 내부 발광층에서 발생된 광자는 밖으로 빠져나올 때 칩과 외부 매질과의 계면에서 굴절율 차에 의한 반사와 투과현상이 일어나게 된다. 도 1에서 알 수 있듯이, 광자가 임계각 이상의 반사각을 가질 때 칩과 외부 매질과의 계면에서 투과는 일어나지 않고 모두 반사되는 전반사 현상이 일어난다. 이때 칩의 모양이 정육면체 또는 직육면체의 형상이면 표면에서 전반사된 광자는 옆면에서도 전반사가 일어날 확률이 커지며 칩 내부에서 무한 반사가 일어날 수 있다. 결국 그러한 경우 발생된 광자는 칩 내부에서 결함에 갇히거나 충돌하면서 열로 소멸될 확률이 커지게 되므로 광추출효율이 매우 낮아지게 된다.In this case, the semiconductor chip is manufactured in the shape of a cube or a cuboid. When photons generated in the inner light emitting layer come out, reflection and transmission due to the difference in refractive index occur at the interface between the chip and the external medium. As can be seen in Figure 1, when the photon has a reflection angle of more than the critical angle, a total reflection phenomenon occurs in which all of the reflection is reflected at the interface between the chip and the external medium. In this case, if the shape of the chip is a cube or a cuboid, photons totally reflected on the surface are more likely to be totally reflected on the side, and infinite reflection may occur inside the chip. As a result, the photons generated in such a case are more likely to disappear as heat is trapped or collided with defects inside the chip, and thus the light extraction efficiency is very low.

상기의 문제점을 극복하기 위한 방법 중 하나로 칩의 형상을 변형시키는 종래기술이 연구되어 왔으며, 습식식각법으로 칩의 형상을 변형시키는 방법이 있다.As one of the methods for overcoming the above problems, the prior art of deforming the shape of the chip has been studied, and there is a method of deforming the shape of the chip by a wet etching method.

도 2는 상기 종래 기술의 일 실시예에 따른 칩의 형상이 변형된 발광다이오드의 구조와 그 식각방법을 개략적으로 도시한 단면도이다. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of an LED with a modified shape of a chip and an etching method thereof according to an embodiment of the related art.

도 2를 참조하면, 일반적으로 습식식각이 가능한 인듐인(InP), 갈륨비소(GaAs) 등 Ⅲ-Ⅴ족 화합물을 기판(10) 위에 에피택셜층(11)으로 성장시키고 감광 제(13)로 패터닝한 반도체는 식각공정에서 식각방향에 따라 식각된다(a).Referring to FIG. 2, group III-V compounds, such as indium phosphorus (InP) and gallium arsenide (GaAs), which are generally wet-etched, are grown on the substrate 10 as an epitaxial layer 11 and used as a photoresist 13. The patterned semiconductor is etched along the etching direction in the etching process (a).

상기 습식식각으로 인해 특정면에서 식각속도가 다른 비등방성(anisotropic) 식각이 일어남을 알 수 있고(b), 칩의 형상은 기판의 윗면 방향과 식각된 에피택셜층의 외부면의 방향이 각각 (100)과 (111)인 경사면을 포함하게 된다.It can be seen that due to the wet etching, anisotropic etching with different etching speeds occurs in a specific surface (b), and the shape of the chip has a top surface direction of the substrate and a direction of the outer surface of the etched epitaxial layer, respectively ( 100) and (111) inclined surfaces are included.

결국 완성된 칩 모양은 (c)와 같고 절두형 피라미드 구조를 가지게 된다.In the end, the finished chip shape is the same as (c) and has a truncated pyramid structure.

그러나, 상기 종래기술에 의해서도 발생된 광자를 효과적으로 추출하는데에 한계가 있으며, 구조적으로 칩의 옆면에서 이루어지는 광자의 전반사를 방지하기에는 역부족이어서 이로 인하여 광추출이 크게 개선되지 아니하는 문제가 있으며, 발광다이오드의 제조방법에 있어서 식각공정에 의하여 칩의 경사면을 형성하기에 어려움이 있다.However, there is a limit in effectively extracting photons generated by the prior art, and there is a problem in that the light extraction is not greatly improved due to the insufficiency to prevent total reflection of photons that are structurally formed on the side of the chip. In the manufacturing method of the present invention, it is difficult to form an inclined surface of the chip by an etching process.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발광다이오드의 활성층에서 생성된 광자의 내부 전반사율을 낮추고 칩에서 방출된 광자의 재반사를 통하여 광추출효율을 증가시킬 수 있도록 하는 발광다이오드를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to reduce the internal total reflectance of photons generated in the active layer of the light emitting diode to solve the problems of the prior art as described above, and to increase the light extraction efficiency through the re-reflection of the photons emitted from the chip To provide a diode.

본 발명의 다른 목적은 광의 발광효율을 증가시킬 수 있도록 하는 기울어진 칩의 상태로 식각공정을 수행하는 발광다이오드의 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a light emitting diode which performs an etching process in a state of an inclined chip to increase the luminous efficiency of light.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 경사식각된 발광다이오드는 발광층에서 생성된 광자의 내부 전반사율을 낮추는 소정의 형상으로 성형된 칩을 포함한다.In order to achieve the above object, the obliquely etched light emitting diode of the present invention includes a chip molded into a predetermined shape to lower the total internal reflectance of photons generated in the light emitting layer.

본 발명에서 상기 소정의 칩 형상은 기울어진 경사면을 포함하고, 상기 기울어진 경사면을 포함하는 칩 형상은 상기 칩이 기울어진 상태에서 건식식각법을 수행하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the predetermined chip shape includes an inclined inclined surface, and the chip shape including the inclined inclined surface is formed by performing a dry etching method in the inclined state of the chip.

본 발명에서, 상기 기울어진 경사면의 각도는 0°내지 90°인 것을 포함한다.In the present invention, the angle of the inclined inclined surface includes 0 ° to 90 °.

본 발명에서 바람직하게는 상기 건식식각법이 반응 이온 식각법(Reactive Ion Etching, RIE), 축전 결합형 플라즈마 식각법(Capacitively Coupled Plasma, CCP), 유도 결합형 플라즈마 식각법(Inductively Coupled Plasma, ICP), 전자 공명 플라즈마 식각법(Electron Cyclotron Resonance, ECR) 중에서 선택된 어느 하나의 방법인 것을 포함한다.In the present invention, preferably, the dry etching method is reactive ion etching (RIE), capacitively coupled plasma etching (CCP), inductively coupled plasma etching (ICP). And electron resonance plasma etching (Electron Cyclotron Resonance, ECR) is any one selected from the method.

본 발명에서 상기 소정의 칩 형상은 상기 칩이 기울어진 상태에서 스텝 회전 또는 연속 회전하면서 건식식각법을 수행하여 이루어지는 다각기둥 또는 원기둥의 형상을 포함한다.In the present invention, the predetermined chip shape includes a polygonal or cylindrical shape formed by performing a dry etching method while stepping or continuously rotating the chip in an inclined state.

본 발명에서 상기 소정의 형상은 상기 성형된 칩에서 탈출한 광자를 윗 방향으로 재반사하도록 상기 성형된 칩의 표면에 반사용 금속을 증착하는 것을 더 포함한다.In the present invention, the predetermined shape further includes depositing a reflective metal on the surface of the molded chip to reflect back photons escaped from the molded chip upwards.

본 발명에서 상기 반사용 금속은 가시광선, 적외선, 자외선 파장 영역에서 반사율이 높은 금속인 것을 포함하고, 바람직하게는 상기 반사용 금속은 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 중에서 선택된 어느 하나의 금속인 것을 포함한다.In the present invention, the reflective metal includes a metal having high reflectance in the visible, infrared, and ultraviolet wavelength ranges. Preferably, the reflective metal is nickel (Ni), aluminum (Al), gold (Au), or silver. (Ag), palladium (Pd), and platinum (Pt) any one selected from metals.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 경사식각된 발광다이오드의 제조방법은 기판 위에 에피택시 박막을 성장시키는 단계와 상기 에피택시 증착층 위에 감광액(Photo-Resist, PR)을 도포하고 패턴대로 노광 및 현상하는 단계와 상기 칩을 0°내지 90°의 각도로 기울인 상태에서 스텝 회전 또는 연속 회전하면서 건식식각법을 수행하여 기울어진 경사면을 포함하는 소정의 형상으로 식각하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing an obliquely etched light emitting diode of the present invention comprises the steps of growing an epitaxial thin film on a substrate and applying a photo-resist (PR) on the epitaxy deposition layer and exposing as a pattern. Developing and etching the chip to a predetermined shape including an inclined surface by performing a dry etching method while stepping or continuously rotating the chip at an angle of 0 ° to 90 °.

본 발명에서 상기 식각하는 단계 이후에 상기 성형된 칩의 표면에 반사용 금속을 증착하는 단계를 더 포함하되, 상기 반사용 금속은 가시광선, 적외선, 자외선 파장 영역에서 반사율이 높은 금속인 것을 포함한다.The method may further include depositing a reflective metal on the surface of the formed chip after the etching, wherein the reflective metal includes a metal having a high reflectance in the visible, infrared, and ultraviolet wavelength ranges. .

본 발명에서 바람직하게는 상기 반사용 금속이 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 중에서 선택된 어느 하나의 금속인 것을 포함한다.In the present invention, preferably, the reflective metal is any one selected from nickel (Ni), aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), palladium (Pd), and platinum (Pt). .

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 경사식각된 발광다이오드의 식각법과 그 에 따른 구조를 나타내는 단면도(a) 및 평면도(b)이다.3 is a cross-sectional view (a) and a plan view (b) illustrating an etching method and a structure thereof according to an inclined etched light emitting diode according to an embodiment of the present invention.

상기 실시예에서, 발광다이오드의 발광층에서 발생되는 광자를 칩과 공기의 계면에서 전반사되는 확률을 낮추도록 하는 소정의 칩 형상은 주로 옆면이 기울어진 경사면을 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.In the above embodiment, the predetermined chip shape for lowering the probability that the photons generated in the light emitting layer of the light emitting diode are totally reflected at the interface between the chip and the air is preferably configured to include an inclined surface having a slanted side surface.

도 3을 참조하면, 칩의 형상을 변형하기 위하여 기판(20) 위에 활성층을 포함하는 에피택셜층(21)을 성막하고 그 위에 감광제(22)로 회로를 패턴화하여 발광다이오드를 제조함에 있어서 식각공정을 할 때 전체적인 반도체 소자를 기울여서 식각하도록 한다.Referring to FIG. 3, in order to modify the shape of a chip, an epitaxial layer 21 including an active layer is formed on a substrate 20, and a circuit is patterned with a photoresist 22 on the substrate 20 to etch the light emitting diode. During the process, the entire semiconductor device is tilted to be etched.

식각방법은 주로 플라즈마에 의한 건식식각법을 사용하므로 소스 가스가 이온화 및 분해되어 형성되는 라디칼 또는 이온 입자들이 반도체 칩의 윗면으로부터 수직충돌을 하여 비등방성 식각 처리하게 된다. 이때 도 3에서 보듯이, 반도체 칩 자체를 기울어지게 하여 상기의 식각방법에 의해 처리하면 도 3의 (a)와 같은 에피택셜층의 옆면이 경사진 형태로 만들 수 있다.Since the etching method mainly uses a dry etching method using plasma, radicals or ion particles formed by ionizing and decomposing a source gas are anisotropically etched by vertical collision from the upper surface of the semiconductor chip. As shown in FIG. 3, when the semiconductor chip itself is tilted and processed by the etching method, the side surface of the epitaxial layer as shown in FIG. 3A may be inclined.

또한, 상기 기울어진 건식 식각법에 의하면 칩의 회전방법을 달리함으로써 발광다이오드의 칩의 옆면 형상 이외에도 반도체 칩의 윗면에서 내려다 본 평면도 상에서 다양한 형상으로 제조할 수 있게 된다. 즉, 도 3의 (b)에서 알 수 있듯이, 반도체 칩을 전체적으로 균일하게 회전하면 칩의 윗면이 원형인 형상으로 제조할 수 있고, 일정 각도만큼 단계적으로 회전하면 칩의 윗면이 다각형인 형상으로 제조할 수 있다. 90도 각도로 4단계의 회전시 칩의 윗부분이 사각형의 형상으로 제조가 가능하다.In addition, according to the inclined dry etching method, it is possible to manufacture a variety of shapes on the top view of the semiconductor chip in addition to the side shape of the chip of the light emitting diode by changing the chip rotation method. That is, as can be seen in Figure 3 (b), if the semiconductor chip is rotated uniformly as a whole, the top surface of the chip can be manufactured in a circular shape, and if rotated stepwise by a predetermined angle the top surface of the chip is produced in a polygonal shape can do. The upper part of the chip can be manufactured in the shape of a quadrangle when the fourth stage is rotated at a 90 degree angle.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드의 단면도로서, 발광층에서 방출된 광자의 반사모습을 나타낸 것이다.4 is a cross-sectional view of a light emitting diode according to an embodiment of the present invention, showing a reflection of photons emitted from a light emitting layer.

상기 실시예에서는 기판 위에 성막된 에피택셜층(21)이 p형 갈륨인(GaP)과 n형 갈륨인(GaP)으로 구성되고 그 사이에 알루미늄인듐갈륨인(AlGaInP)을 활성층으로 하여 이루어진 것이며 윗면과 아랫면에 금속전극층(23)을 포함하는 발광다이오드 칩 구조를 보인다. In the above embodiment, the epitaxial layer 21 formed on the substrate is composed of p-type gallium phosphide (GaP) and n-type gallium phosphide (GaP), and aluminum indium gallium phosphide (AlGaInP) is used as an active layer. And a light emitting diode chip structure including a metal electrode layer 23 on the bottom surface thereof.

상기 실시예에서 알루미늄인듐갈륨인 활성층에서 발생된 광자들은 내부적으로 결정격자에 의해 굴절되다가 칩의 전면부로 투과되기도 하고 임계각 이상의 각도로 입사되어 칩과 공기의 계면에서 전반사되어 칩의 옆면으로 부분투과되기도 한다.In the above embodiment, photons generated in the active layer of aluminum indium gallium may be internally refracted by the crystal lattice and transmitted to the front part of the chip, or may be incident at an angle greater than the critical angle and totally reflected at the interface between the chip and the air and partially transmitted to the side of the chip. do.

상기 실시예에 따른 경사식각된 발광다이오드는 옆면의 경사진 구조적 측면과 이를 통하여 한번 전반사된 광자가 부분투과되기 때문에 종래의 발광다이오드 칩에 비하여 전반사되는 확률이 낮아짐을 알 수 있다.Since the inclined etched light emitting diode according to the embodiment is partially transmissive through the inclined structural side of the side surface and the photons totally reflected through this, the probability of total reflection is lower than that of the conventional light emitting diode chip.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 경사식각된 발광다이오드에서 방출된 광자의 반사 및 재반사의 모습을 나타낸 단면도(a) 및 평면도(b)이다.5 is a cross-sectional view (a) and a plan view (b) illustrating the reflection and re-reflection of photons emitted from an inclined etched light emitting diode according to an embodiment of the present invention.

상기의 실시예에서, 기울어진 상태에서 건식식각법에 의해 옆면을 경사지도록 성형된 칩은 기판(20) 위에 에피택셜층(21)과 금속전극층(23)을 증착되어 있다. 또한, 기판(20)과 에피택셜층(21) 사이에 형성되어 기판(20)쪽으로 방출된 광 부분 에 대한 기판의 흡수를 감소시켜 보다 방향적이고 개선된 광 방출 특성을 이루는 고반사 다층 분포 브래그반사기(DBR)미러층이 포함되어 있다. 고반사 다층 분포 브래그 반사기(DBR)미러층은 통상적으로 반도체 레이저나 발광다이오드에서 특정 파장의 광을 반사시키기 위해서 굴절율이 서로 다른 두 층을 교대로 성장한 것을 말한다.In the above embodiment, the chip formed so as to incline the side surface by the dry etching method in the inclined state is deposited epitaxial layer 21 and the metal electrode layer 23 on the substrate 20. In addition, a highly reflective multilayer distributed Bragg reflector formed between the substrate 20 and the epitaxial layer 21 to reduce the absorption of the substrate to the light portion emitted toward the substrate 20 to achieve more directional and improved light emission characteristics. (DBR) Mirror layer included. A highly reflective multilayer distributed Bragg reflector (DBR) mirror layer typically refers to an alternating growth of two layers with different refractive indices in order to reflect light of a specific wavelength in a semiconductor laser or a light emitting diode.

상기 실시예에서는, 활성층 내부에서 방출된 광자가 전반사되어 옆면으로 일부 투과되어 유실될 광자를 다시 반사하여 활용할 수 있게 하는 반사용 금속(24)이 성형된 칩의 윗면에 증착되어 있다.In this embodiment, a reflecting metal 24 is deposited on the top of the formed chip which allows the photons emitted inside the active layer to totally reflect and partially reflect to the side and thus reflect and utilize the photons to be lost.

도 5의 (a)는 상기 실시예에 의하여 기판(20)과 그 위로 고반사 다층 분포 브래그 반사기(DBR) 미러층, 에피택설층(21) 및 금속전극층(23)이 증착되고 성형된 칩의 윗면 기판에 반사용 금속이 배치된 발광다이오드 구조를 나타내고 광자의 반사형태를 나타내는 단면도이다.FIG. 5A illustrates a chip in which a highly reflective multilayer distributed Bragg reflector (DBR) mirror layer, an epitaxial layer 21 and a metal electrode layer 23 are deposited and formed according to the above embodiment. It is sectional drawing which shows the light emitting diode structure in which the reflective metal is arrange | positioned on the upper substrate, and shows the reflection form of photon.

상기 실시예에 의한 발광다이오드를 절단하여 위에서 내려다 본 평면도는 도 5의 (b)와 같다. 즉, 90도 각도로 스텝 회전하여 사각형으로 성형된 칩의 중앙에는 금속전극층(23)이 배치된 것이고 성형된 칩의 둘레에는 칩에서 방출된 광자를 재반사하는 반사용 금속(24)이 구성됨을 알 수 있다.A plan view of the light emitting diode according to the embodiment and viewed from above is as shown in FIG. That is, the metal electrode layer 23 is disposed at the center of the rectangular chip by step rotation at an angle of 90 degrees, and the reflective metal 24 reflecting photons emitted from the chip is formed around the molded chip. Able to know.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 기울어진 식각법은 플라즈마 식각법인 건식식각법인 바, 플라즈마의 형성방식에 따라 반응 이온 식각법(Reactive Ion Etching, RIE), 축전 결합형 플라즈마 식각법(Capacitively Coupled Plasma, CCP), 유도 결합형 플라즈마 식각법(Inductively Coupled Plasma, ICP), 전자 공명 플라즈마 식각법(Electron Cyclotron Resonance, ECR)으로 구분된다. 상기 방법에 의해 발광다이오드의 칩을 형성하되 바람직하게는 반응 이온 식각법(Reactive Ion Etching, RIE)과 유도 결합형 플라즈마 식각법(Inductively Coupled Plasma, ICP)을 이용한다.In one embodiment of the present invention, the inclined etching method is a dry etching method, which is a plasma etching method, depending on the method of forming plasma, reactive ion etching (RIE), capacitively coupled plasma etching method (Capacitively Coupled Plasma) , CCP), Inductively Coupled Plasma (ICP), and Electron Resonance Plasma Etch (ECR). The chip of the light emitting diode is formed by the above method, but preferably, reactive ion etching (RIE) and inductively coupled plasma etching (ICP) are used.

상기 식각방법은 공통적으로 소스 가스가 분해되거나 이온화되어 발생하는 라디칼이나 이온입자들을 충돌시켜서 비등방성으로 기판 및 기판상의 물질들을 식각하는 것이다.In general, the etching method is to anisotropically etch the substrate and the materials on the substrate by colliding radicals or ionic particles generated by decomposition or ionization of the source gas.

상기 식각되는 경사각은 0°초과 90°미만의 범위로 하는 것이 바람직하다.The inclination angle to be etched is preferably in the range of more than 0 ° and less than 90 °.

상기 실시예에서 본 발명에 따른 경사식각된 발광다이오드의 상기 성형된 칩에서 탈출한 광자를 윗 방향으로 재반사하도록 하는 상기 반사용 금속은 가시광선, 적외선, 자외선 파장 영역에서 반사율이 높은 금속인 것이 바람직하다.In the above embodiment, the reflective metal for re-reflecting the photons escaped from the molded chip of the obliquely etched light emitting diode according to the present invention in an upward direction is a metal having high reflectance in the visible, infrared and ultraviolet wavelength ranges. desirable.

발광다이오드의 특성에 따라 원하는 파장영역에서 광자를 발생하고 그러한 파장영역에서 가장 반사율이 높은 금속을 선택할 수 있다. According to the characteristics of the light emitting diode, photons are generated in a desired wavelength region, and a metal having the highest reflectance in the wavelength region can be selected.

일반적으로 광 반사율이 높은 금속은 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 등이 있다.Generally, metals having high light reflectance include nickel (Ni), aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), palladium (Pd), and platinum (Pt).

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허등록청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, but those skilled in the art can vary the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It will be appreciated that modifications and variations can be made.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 칩 형상의 경사진 변형을 통하여 발광층에서 방출된 광자의 칩 내부에서의 전반사율을 낮추고 옆면으로의 부분 투과율을 높여 전체적으로 광추출효율을 증가하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, through the inclined deformation of the chip shape, it is possible to lower the total reflectance inside the chip of the photon emitted from the light emitting layer and increase the partial transmittance to the side to increase the light extraction efficiency as a whole.

또한, 투과방향이 불규칙하여 유실될 수 있는 광자를 반사용 금속을 사용하여 바람직한 방향으로 광자가 방출될 수 있도록 재반사함으로써 광추출효율을 증가하는 효과가 있다.In addition, there is an effect of increasing light extraction efficiency by reflecting back photons that can be lost due to irregular transmission directions so that photons can be emitted in a desired direction.

결과적으로 본 발명을 이용하여 생산되는 발광다이오드는 광추출효율이 증가되어 그 효율성과 품질의 면에서 향상된 고부가가치의 신뢰성 있는 제품을 제공하는 효과를 가지게 되는 것이다.As a result, the light emitting diode produced using the present invention has an effect of providing a high value added reliable product in terms of efficiency and quality of light extraction efficiency is increased.

Claims (12)

발광층에서 생성된 광자의 내부 전반사율을 낮추는 소정의 형상으로 성형된 칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 경사식각된 발광다이오드.An inclined etched light emitting diode comprising a chip formed into a predetermined shape to lower the total internal reflectance of photons generated in the light emitting layer. 제 1항에 있어서, 상기 소정의 칩 형상은 기울어진 경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 경사식각된 발광다이오드.The inclined etched light emitting diode of claim 1, wherein the predetermined chip shape includes an inclined inclined surface. 제 2항에 있어서, 상기 기울어진 경사면의 각도는 0°내지 90°인 것을 특징으로 하는 경사식각된 발광다이오드.The inclined etched light emitting diode of claim 2, wherein an angle of the inclined surface is 0 to 90 degrees. 제 2항에 있어서, 상기 기울어진 경사면을 포함하는 칩 형상은 상기 칩이 기울어진 상태에서 건식식각법을 수행하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 경사식각된 발광다이오드.The inclined etched light emitting diode of claim 2, wherein the chip shape including the inclined inclined surface is formed by performing a dry etching method while the chip is inclined. 제 4항에 있어서, 상기 건식식각법은 반응 이온 식각법(Reactive Ion Etching, RIE), 축전 결합형 플라즈마 식각법(Capacitively Coupled Plasma, CCP), 유도 결합형 플라즈마 식각법(Inductively Coupled Plasma, ICP), 전자 공명 플라즈마 식각법(Electron Cyclotron Resonance, ECR) 중에서 선택된 어느 하나의 방법인 것을 특징으로 하는 경사식각된 발광다이오드.The method of claim 4, wherein the dry etching method comprises reactive ion etching (RIE), capacitively coupled plasma etching (CCP), and inductively coupled plasma etching (ICP). And an electron resonance plasma etching method (Electron Cyclotron Resonance, ECR), characterized in that any one of the methods selected from the etched light emitting diode. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 소정의 칩 형상은 상기 칩이 기울어진 상태에서 스텝 회전 또는 연속 회전하면서 건식식각법을 수행하여 이루어지는 다각기둥 또는 원기둥의 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 경사식각된 발광다이오드.The inclined chip according to claim 1 or 2, wherein the predetermined chip shape includes a polygonal column or a cylindrical shape formed by performing a dry etching method while stepping or continuously rotating the chip in an inclined state. Etched Light Emitting Diode. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 소정의 형상은 상기 성형된 칩에서 탈출한 광자를 윗 방향으로 재반사하도록 상기 성형된 칩의 표면에 반사용 금속을 증착하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경사식각된 발광다이오드.3. The method of claim 1 or 2, wherein the predetermined shape further comprises depositing a reflective metal on the surface of the shaped chip to reflect back photons escaped from the shaped chip upwards. Inclined etched light emitting diodes. 제 7항에 있어서, 상기 반사용 금속은 가시광선, 적외선, 자외선 파장 영역에서 반사율이 높은 금속인 것을 특징으로 하는 경사식각된 발광다이오드.The inclined etched light emitting diode of claim 7, wherein the reflecting metal is a metal having high reflectance in the visible, infrared, and ultraviolet wavelength ranges. 제 8항에 있어서, 상기 반사용 금속은 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 중에서 선택된 어느 하나의 금속인 것을 특징으로 하는 경사식각된 발광다이오드.The metal of claim 8, wherein the reflective metal is any one selected from nickel (Ni), aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), palladium (Pd), and platinum (Pt). Inclined etched light emitting diodes. 기판 위에 에피택시 박막을 성장시키는 단계;Growing an epitaxial thin film on the substrate; 상기 에피택시 증착층 위에 감광액(Photo-Resist, PR)을 도포하고 패턴대로 노광 및 현상하는 단계; 및Applying photo-resist (PR) onto the epitaxy deposition layer, and exposing and developing the photo pattern according to a pattern; And 상기 칩을 0°내지 90°의 각도로 기울인 상태에서 스텝 회전 또는 연속 회전하면서 건식식각법을 수행하여 기울어진 경사면을 포함하는 소정의 형상으로 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 경사식각된 발광다이오드의 제조방법.And etching the chip into a predetermined shape including an inclined surface by performing a dry etching method while stepping or continuously rotating the chip at an angle of 0 ° to 90 °. Method of manufacturing a diode. 제 10항에 있어서, 상기 식각하는 단계 이후에 상기 성형된 칩의 표면에 반사용 금속을 증착하는 단계를 더 포함하되, 상기 반사용 금속은 가시광선, 적외선, 자외선 파장 영역에서 반사율이 높은 금속인 것을 특징으로 하는 경사식각된 발광다이오드의 제조방법.The method of claim 10, further comprising depositing a reflective metal on a surface of the formed chip after the etching, wherein the reflective metal is a metal having high reflectance in visible, infrared, and ultraviolet wavelength regions. Method of manufacturing a slope-etched light emitting diode, characterized in that. 제 11항에 있어서, 상기 반사용 금속은 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 중에서 선택된 어느 하나의 금속인 것을 특징으로 하는 경사식각된 발광다이오드의 제조방법.The metal of claim 11, wherein the reflective metal is any one selected from nickel (Ni), aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), palladium (Pd), and platinum (Pt). Method of manufacturing the etched light emitting diode to be.
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