KR20090121743A - 발광다이오드 제조방법 및 이에 의해 제조되는발광다이오드 - Google Patents

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KR20090121743A
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발광다이오드 제조방법 및 이에 의해 제조되는 발광다이오드가 개시된다. 본 발명에 따른 발광다이오드 제조방법의 일 실시예는 기판의 상면에 고분자층을 형성하고, 고분자층의 상면에 복수의 비드를 도포한다. 그리고 고분자층을 유리전이온도 이상으로 가열하여, 비드의 일부분을 고분자층에 침전시킨다. 본 발명에 따른 발광다이오드 제조방법의 다른 실시예는 기판의 상면에 고분자층을 형성하고, 고분자층의 상면에 복수의 비드를 도포한다. 그리고 비드가 식각되는 속도보다 고분자층이 식각되는 속도가 큰 식각가스를 이용하여, 비드, 고분자층 및 기판의 상면을 건식식각한다. 본 발명에 따르면, 식각 공정이 없이 또는 식각 공정이 있더라도 사진식각 공정이 없이 굴곡 있는 패턴을 가진 발광다이오드를 제조할 수 있어 시간과 비용을 크게 절감할 수 있다.
LED, 외부광추출효율, 내부 전반사, 유리전이온도, 고분자

Description

발광다이오드 제조방법 및 이에 의해 제조되는 발광다이오드{Method of fabricating light emitting diode and light emitting diode fabricated by the same}
본 발명은 발광다이오드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부광추출효율이 우수한 발광다이오드 제조방법 및 이에 의해 제조되는 발광다이오드에 관한 것이다.
발광다이오드(light emitting diode ; LED) 시장은 핸드폰 등 휴대형 통신기기나 소형가전제품의 키패드, 액정 디스플레이(LCD)의 백라이트 유닛(back light unit) 등에 사용되는 저출력 LED를 기반으로 성장하였다. 최근에는 인테리어 조명, 외부 조명, 자동차 내외장, 대형 LCD의 백라이트 유닛 등에 사용되는 고출력, 고효율 광원의 필요성이 대두되면서, LED 시장 또한 고출력 제품 중심으로 옮겨 가고 있다.
LED에 있어서 가장 큰 문제점은 낮은 발광 효율이다. 일반적으로, 발광 효율은 빛의 생성 효율(내부양자효율)과, 소자 밖으로 방출되는 효율(외부광추출효율), 및 형광체에 의해 빛이 전환되는 효율에 의하여 결정된다. LED의 고출력화를 위해 서는 내부양자효율의 측면에서 활성층 특성을 향상시키는 방법도 중요하지만, 실제 발생된 광의 외부광추출효율을 증가시키는 것이 매우 중요하다.
LED 외부로 빛이 방출되는 데 있어서의 가장 큰 장애요인은 LED 각 층간의 굴절률 차에 의한 내부 전반사(internal total reflection)이다. LED 각 층간의 굴절률 차에 의하여, 계면 밖으로 빠져나가는 빛은 생성된 빛의 일부인 20% 정도에 해당된다. 더구나, 계면을 빠져나가지 못한 빛은 LED 내부를 이동하다가 열로 바뀌어, 결과적으로 발광효율은 낮으면서 소자의 열 발생량을 늘려, LED의 수명을 단축시키게 된다.
외부광추출효율 향상을 위해서는 p-GaN 표면이나 n-GaN 표면의 거칠기를 증가시키는 방법, 소자의 기저 부분인 기판의 표면을 거칠게 하거나 굴곡이 있는 패턴을 형성하는 방법 등이 제시되고 있다.
도 1(a)는 패턴(12)이 형성된 기판(10) 위에 형성된 LED(14)의 단면도이고, 도 1(b)는 패턴(12)이 형성된 기판(10)의 도면이다. 특히 사파이어와 같은 이종 기판을 사용하는 LED에서 기판에 패턴을 형성하면 외부광추출효율 향상 효과가 있다.
사파이어 기판 표면의 패턴은 외부광추출효율을 100% 이상 증가시키는 것으로 계산되며, 한국특허출원 제2004-0021801호 및 제2004-0049329호에서는 그 모양이나 패턴들을 언급하고 있다. 이러한 패턴을 형성하는 방법으로는 현재 식각을 이용한 방법을 사용하고 있다. 이 방법은 사파이어 기판에 형성할 반구형 패턴 모양의 형성을 위해 수 십 마이크로미터 두께의 후막 레지스트터닝한 후 건식식각을 통해 레지스트와 사파이어 기판을 동시에 식각하는 것이다.
이와 같은 식각을 이용한 패턴 형성 방법은 레지스트와 기판의 식각 선택비에 의해 패턴의 높이가 제한되며, 식각속도의 제어가 어렵고, 후막 레지스트의 패터닝 공정과 건식식각 공정의 낮은 균일도(uniformity)에 의해 최종 형성된 패턴의 균일도가 낮은 문제점이 있다. 무엇보다도 건식식각에서 발생하는 오염이 가장 큰 문제이다. 레지스트와 식각에 사용된 가스 등의 반응물이 식각시 국부적으로 발생하는 열 등으로 사파이어 기판 표면에 남게 되고 세정 과정을 거치더라도 잘 제거가 되지 않는다. 또한, 식각에 사용된 높은 에너지의 가스 입자에 의해 기판 표면의 손상 또한 예상된다. (Silicon processing for the VLSI era, vol 1. process technology, p.574~582) 이러한 오염이 발생한 경우, 연결되는 다음 공정인 GaN 에피 성장(epitaxial growth)을 행할 경우 오염에 의한 질화물 에피층에 치명적인 결함이 발생할 수 있다. 위와 같은 단점으로 인해 실제 식각을 이용해 패터닝된 사파이어 기판을 사용하여 소자를 제작할 경우 매우 낮은 수율이 예상된다.
그리고 상술한 건식 식각 공정은 식각이 어려운 사파이어를 강제적으로 식각하는 과정에서 발생하는 과다한 열방출을 위해 냉각기능을 가진 고가의 식각장비를 사용해야 한다. 그리고 광추출효율을 높이기 위해 스테퍼와 같은 고가의 포토장비를 이용하여 식각되는 패턴 사이즈를 더욱 감소시키는 공정이 사용되어야 한다. 따라서 상술한 건식 식각 공정을 수행하기 위해서는 고비용이 소요된다. 또한, 스테퍼와 같은 포토장비를 사용하는 공정은 복잡한 공정으로 인해 공정 스루풋(throughput)을 높이기 어려운 단점을 가진다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 광추출효율이 우수한 발광다이오드 제조방법 및 이에 의해 제조되는 발광다이오드를 제공하는 데에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 열 방출효율이 우수한 발광다이오드 제조방법 및 이에 의해 제조되는 발광다이오드를 제공하는 데에 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 발광다이오드 제조방법의 바람직한 일 실시예는 기판의 상면에 고분자층을 형성하는 단계; 상기 고분자층의 상면에 복수의 비드를 도포하는 단계; 및 상기 고분자층을 유리전이온도 이상으로 가열하여, 상기 비드의 일부분을 상기 고분자층에 침전시키는 단계;를 갖는다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 발광다이오드 제조방법의 바람직한 다른 실시예는 기판의 상면에 고분자층을 형성하는 단계; 상기 고분자층의 상면에 복수의 비드를 도포하는 단계; 및 상기 비드가 식각되는 속도보다 상기 고분자층이 식각되는 속도가 큰 식각가스를 이용하여, 상기 비드, 상기 고분자층 및 상기 기판의 상면을 건식식각하는 단계;를 갖는다.
상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 발광다이오드 제조방법의 바람직한 일 실시예는 기판의 하면에 고분자층을 형성하는 단계; 상기 고분자층의 하면에 복수의 비드를 도포하는 단계; 및 상기 고분자층을 유리전이온도 이상으로 가열하여, 상기 비드의 일부분을 상기 고분자층에 침전시키는 단계;를 갖는다.
상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 발광다이오드 제조방법의 바람직한 다른 실시예는 기판의 하면에 고분자층을 형성하는 단계; 상기 고분자층 하면에 복수의 비드를 도포하는 단계; 및 상기 비드가 식각되는 속도보다 상기 고분자층이 식각되는 속도가 큰 식각가스를 이용하여, 상기 비드, 상기 고분자층 및 상기 기판의 하면을 건식식각하는 단계;를 갖는다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 발광다이오드의 바람직한 일 실시예는 기판; 상기 기판의 상면에 배치되며, 상면에 복수의 홈부가 형성되어 있는 고분자층; 및 상기 홈부에 일부분이 삽입되어 있는 복수의 비드;를 구비한다.
상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 발광다이오드의 바람직한 일 실시예는 기판; 상기 기판의 하면에 배치되며, 하면에 복수의 홈부가 형성되어 있는 고분자층; 및 상기 홈부에 일부분이 삽입되어 있는 복수의 비드;를 구비한다.
본 발명의 제1실시예에 따르면, 기판의 상면에 식각 공정 없이 굴곡 있는 패턴을 가진 발광다이오드를 제조할 수 있어 식각 공정에 따른 제반 문제가 발생하지 않는다. 그리고 본 발명에서는 스핀코팅과 같은 간단한 공정을 통한 박막 형성공정과 저온 열처리 공정만이 이용되므로 시간과 비용을 크게 절감할 수 있다. 또한, 패턴을 대면적에서도 균일하게 형성시킬 수 있어서 발광다이오드의 대면적화에 유리하다.
본 발명의 제2실시예에 따르면, 건식식각을 위한 사진식각 공정 없이 간단한 공정만으로 기판의 상면에 패턴을 형성할 수 있다. 따라서 사진식각 공정에 필요한 고가의 장비가 필요하지 않게 되고 사진식각 공정보다 소요시간이 짧아져서 생산성이 우수하게 된다. 그리고 패턴을 대면적에서도 균일하게 형성시킬 수 있어서 발광다이오드의 대면적화에 유리하다.
본 발명의 제3실시예에 따르면, 기판의 하면에 굴곡 있는 패턴을 가진 발광다이오드를 제조할 수 있어 플립칩(flip chip) 결합을 이용하여 발광 다이오드의 제조시 기판의 하면에 빛이 모이지 않고 방출되므로 열이 발생할 여지가 감소하게 된다. 그리고 기판의 하면에 식각 공정을 이용하지 않으면서 스핀코팅과 같은 간단한 공정만으로 굴곡 있는 패턴을 형성할 수 있으므로, 식각 공정에 따른 제반 문제가 발생하지 않으며 시간과 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 제4실시예에 따르면, 기판의 하면에 굴곡 있는 패턴을 가진 발광다이오드를 제조할 수 있어 플립칩(flip chip) 결합을 이용하여 발광 다이오드의 제조시 기판의 하면에 빛이 모이지 않고 방출되므로 열이 발생할 여지가 감소하게 된다. 그리고 건식식각을 위한 사진식각 공정 없이 간단한 공정만으로 기판의 하면에 패턴을 형성할 수 있으므로, 상술한 바와 같이 사진식각 공정을 이용하는 경우보다 생산성이 우수하게 된다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 발광다이오드 제조방법 및 이에 의해 제조되는 발광다이오드의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 발광다이오드 제조방법에 대한 제1실시예의 수행과정을 나타내는 흐름도이다. 그리고 도 3(a) 내지 도 3(d)는 제1실시예의 수행과정을 나타내는 단면도들이다.
도 2 내지 도 3(d)를 참조하면, 우선 도 3(b)에 도시된 바와 같이 기판(210)의 상면에 고분자층(220)을 형성한다(S110). 기판(210)으로는 사파이어(Al2O3), 비소화갈륨(GaAs), 스피넬(MgAl2O4), 인화인듐(InP), 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘(Si), 리튬 알루미늄 산화물(LiAlO2) 및 마그네슘 산화물(MgO) 중 어느 하나에 질화갈륨(GaN)이 증착된 것이 이용될 수 있다. 사파이어 기판은 고온 안정성이 높으나, 기판 크기가 작아 대면적 제조에 어려움이 있다. 실리콘 카바이드 기판은 결정 구조가 질화갈륨과 동일하고 고온 안정성이 높으며 격자 상수 및 열팽창 계수도 질화갈륨과 유사하나, 가격이 비싸다는 단점이 있다. 실리콘 기판은 질화갈륨과의 격자 상수 차이가 17％ 정도이고 열팽창 계수도 35％ 정도로 차이가 있다. 앞서 예시한 바와 같이 다양한 기판을 사용할 수 있고, 실리콘 기판을 사용할 경우 12인치 이상의 대면적에서도 제조가 가능하므로 제조비용을 절감시킬 수 있으며, 이를 이용한 소자의 응용 범위를 획기적으로 넓힐 수 있다.
고분자층(220)은 고분자 물질로 이루어지며, 바람직하게는 PS(polystyrene), BCB(bis-benzo cyclobutene) 및 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 고분자층(220)을 기판(210)의 상면에 형성하기 위해서 스핀코팅(spin coating)법이 이용될 수 있다.
그리고 고분자층(220)에 자외선을 조사한다. 고분자층(220)이 소수성일 때 고분자층(220)에 자외선을 조사하면, 고분자층(220)이 친수성으로 변환된다. 고분자층(220) 상에 도포될 비드(230)가 일반적으로 친수성이므로 고분자층(220)이 소수성인 경우에는 자외선 처리가 필요하다. 그러나 고분자층(220)이 친수성인 경우에는 고분자층(220)에 자외선을 조사하는 단계를 생략할 수 있다.
그리고 도 3(c)에 도시된 바와 같이 고분자층(220)의 상면에 복수의 비드(230)를 도포한다(S120). 비드(230)는 외부광추출효율을 높이기 위해 굴절률이 1.2 내지 2.0인 것이 이용될 수 있다. 그리고 비드(230)는 산화물 비드, 폴리머 비드 및 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 이때 산화물 비드는 SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2, Y2O3-ZrO2, CuO, Cu2O, Ta2O5, PZT(Pb(Zr,Ti)O3), Nb2O5, Fe3O4, Fe2O3 및 GeO2 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어진 것이 이용될 수 있다. 비드(230)는 구형으로 된 것이 바람직하고 이때 비드(230)는 외부광추출효율을 높이기 위해 직경이 0.01 내지 10 μm인 것이 이용될 수 있다. 비드(230)로서 SiO2가 이용될 수 있는데, SiO2 비드의 제조방법은 다음과 같다.
먼저 테트라에틸 오도실리케이트(tetraethyl orthosilicate; TEOS)를 무수 에탄올에 녹여 제1용액을 만든다. 그리고 암모니아 에탄올 용액과 탈이온수(deionized water; DI water)와 에탄올을 섞어 제2용액을 제조한다. 암모니아는 촉매제로 작용한다. 제1용액과 제2용액을 섞은 후, 소정 온도에서 소정 시간 동안 교반한다. 이렇게 하여 얻어진 용액을 원심분리를 통하여 SiO2 비드를 분리한 후에 에탄올로 씻어주고, 에탄올 용액에 재분산시켜 SiO2 비드를 제조한다. 비드(230)는 제조 조건, 즉 성장 시간, 온도, 반응물질의 양에 따라 0.01 내지 10㎛ 크기로 다양하게 제조할 수 있다. 이렇게 얻어진 비드(230)를 딥코팅(dip coating) 또는 스핀코팅과 같은 방법을 이용하여 고분자층(220)의 상면에 코팅한다.
이와 같은 방식으로 BCB 고분자층(220) 상에 SiO2 비드(230)를 형성시킨 후의 단면 주사전자현미경(scanning electron microscopy; SEM) 사진을 도 4에 나타내었다. 여기서 기판은 사파이어 상에 질화갈륨이 증착된 기판(210)이 이용되었다.
그리고 고분자층(220)을 유리전도온도(glass transition temperature) 이상으로 가열하여 도 3(d)에 도시된 바와 같이 비드(230)의 일부분을 고분자층(220)에 침전시킨다(S130). 굴곡이 많은 패턴을 발광다이오드(200)를 제조하기 위해서는 비드(230)의 절반 정도를 침전시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 제조된 발광다이오드(200)는 고분자층(220)의 상면에 복수의 홈부가 형성되며, 이 홈부에 비드(230)의 일부분이 삽입되어 있는 형태가 된다. 고분자층(220)으로 BCB가 이용된 경우에 는 130 ~ 160℃ 정도의 저온 열처리를 통해 굴곡 있는 패턴을 형성할 수 있다. 이를 도 5에 나타내었다.
도 5는 BCB 고분자층(220)을 130 ~ 160℃ 정도로 가열하여 SiO2 비드(230)를 침전시킨 후의 단면 주사전자현미경 사진이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발광다이오드 제조방법을 이용하면 식각 공정이 필요치 않고 스핀 코팅과 저온열처리와 같은 간단한 공정만을 이용하여 반구형의 패턴을 갖는 발광다이오드를 제조할 수 있게 된다. 그리고 반구형의 패턴이므로 다른 나노구조물보다 더 효율적으로 빛의 전반사를 억제하고 빛의 추출효율을 높일 수 있다. 그리고 스핀코팅과 같은 방법으로 고분자층(220) 및 복수의 비드(230)를 형성하므로 짧은 시간 동안 대면적에 굴곡 있는 패턴을 형성할 수 있다.
도 6a는 종래의 방법으로 제조된 발광다이오드의 발광 사진이고, 도 6b는 본 발명에 따라 제조된 발광다이오드의 발광 사진이다. 도 6a 및 도 6b에 나타낸 숫자는 밝기를 수치화한 값이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 종래의 방법으로 제조된 발광다이오드로부터 추출된 빛의 밝기가 118인데 반하여, 본 발명에 따라 제조된 발광다이오드(200)로부터 추출된 빛의 밝기가 245로 현저하게 상승했음을 알 수 있다. 이는 발광다이오드(200) 표면에 굴곡 있는 패턴을 형성하여 외부광추출효율을 증가시켰기 때문이다.
도 7은 본 발명에 따른 발광다이오드 제조방법에 대한 제2실시예의 수행과정을 나타내는 흐름도이다. 그리고 도 8(a) 내지 도 8(d)는 제2실시예의 수행과정을 나타내는 단면도들이다.
도 7 내지 도 8(d)를 참조하면, 우선 도 8(b)에 도시된 바와 같이 기판(810)의 상면에 고분자층(820)을 형성한다(S710). 그리고 도 8(c)에 도시된 바와 같이 고분자층(820)의 상면에 복수의 비드(830)를 도포한다(S720). S710 단계와 S720 단계는 각각 S110 단계와 S120 단계에 대응된다. 그리고 상술한 바와 같이 S710 단계와 S720 단계 사이에 고분자층(820)에 자외선을 조사할 수 있다.
다음으로, 비드(830)가 식각되는 속도보다 고분자층(820)이 식각되는 속도가 큰 식각가스를 이용하여 비드(830), 고분자층(820) 및 기판(810)의 상면을 건식식각한다(S830). S830 단계와 S820 단계 사이에 고분자층(820)을 유리전이온도 이상으로 가열하여 비드(830)의 일부분을 고분자층(820)에 침전시키는 단계를 수행할 수 있다. 이 단계는 도 2에서 설명한 S130 단계에 대응된다. 비드(830)를 고분자층(820) 상에 도포하더라도 고분자층(820)의 표면이 노출되지 않도록 도포할 수는 없다. 따라서 비드(830)가 식각되는 속도보다 고분자층(820)이 식각되는 속도가 큰 식각가스를 이용하여 건식식각하게 되면, 고분자층(820)에서 표면이 노출되어 있는 부분이 빠른 속도로 먼저 식각된다. 그리고 고분자층(820)이 식각되어 기판(810)의 상면이 노출되면, 노출된 기판(810)의 상면도 식각된다. 이에 반해 비드(830)는 상대적으로 천천히 식각되므로 비드(830)가 도포되어 있는 부분에 대응되는 기판(810)은 식각되지 않는다. 결국 비드(830)가 마스크의 역할을 하여 기판(810)의 일부분이 식각되어 기판에 패턴이 형성된다.
이와 같은 방법으로 비드(830), 고분자층(820) 및 기판(810)의 상면을 건식식각하면, 도 8(d)에 도시된 바와 같은 요철이 형성되어 있는 발광다이오드(800)를 제조할 수 있다. 이때 형성되는 요철은 나노 사이즈의 크기로 형성이 가능하다. 그리고 상술한 방법을 이용하면 사진식각 공정이 불필요하게 된다. 따라서 사진식각 공정을 이용하여 나노 사이즈의 패턴을 형성할 때 발생하는 문제점이 발생하지 않게 된다. 즉 고가의 스테퍼와 같은 장비를 이용하지 않고서도 간단한 공정만으로 나노 사이즈의 패턴을 형성하는 것이 가능하다.
도 9는 제3실시예의 방법으로 제조된 발광다이오드(900)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 제3실시예는 기판의 하면에 패턴을 형성하는 방법으로서, 기판의 상면이 아니라 기판의 하면에 고분자층을 형성하고, 고분자층 하면에 복수의 비드를 도포한다는 점을 제외하면 도 2에서 설명한 방법과 유사하다. 제3실시예의 방법을 이용하게 되면, 상술한 바와 같이 식각 공정 없이 간단한 공정만으로 기판의 하면에 패턴을 형성할 수 있게 된다.
도 10은 제4실시예의 방법으로 제조된 발광다이오드(1000)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 제4실시예는 기판의 하면에 패턴을 형성하는 방법으로서, 기판의 상면이 아니라 기판의 하면에 고분자층을 형성하고, 고분자층 하면에 복수의 비드를 도포한다는 점을 제외하면 도 7에서 설명한 방법과 유사하다. 제4실시예 의 방법을 이용하게 되면, 상술한 바와 같이 사진식각 공정 없이 간단한 공정만으로 기판의 하면에 요철을 형성할 수 있게 된다.
기판의 하면에 패턴이 형성되지 않고 평평한 경우에는 빛이 기판의 하면에서 전반사될 확률이 높아지므로 빛이 기판의 하면에 모이게 되어, 열이 발생하게 되어 발광다이오드 성능에 악영향을 끼치게 된다. 이에 반해 제3실시예와 제4실시예와 같이 기판의 하면에 패턴을 형성하면, 빛이 전반사되지 않고 방출되므로 이에 따라 열이 발생할 여지가 감소하게 된다. 따라서 플립칩(flip chip) 결합을 이용하여 발광다이오드를 제조할 경우에 성능이 우수하게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1(a)는 패턴이 형성된 기판 위에 형성된 발광다이오드(LED)의 단면도이고, 도 1(b)는 패턴이 형성된 기판의 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 발광다이오드 제조방법에 대한 제1실시예의 수행과정을 나타내는 흐름도이다.
도 3(a) 내지 도 3(d)는 제1실시예의 수행과정을 나타내는 단면도들이다.
도 4는 제1실시예에 있어서, BCB(bis-benzo cyclobutene) 고분자층 상에 SiO2 입자를 형성시킨 후의 단면 주사전자현미경(scanning electron microscopy; SEM) 사진이다.
도 5는 제1실시예에 있어서, BCB 고분자층을 유리전이온도 이상으로 가열하여 SiO2 입자를 침전시킨 후의 단면 주사전자현미경 사진이다.
도 6a는 종래의 방법으로 제조된 발광다이오드의 발광 사진이고, 도 6b는 제1실시예에 따라 제조된 발광다이오드의 발광 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 발광다이오드 제조방법에 대한 제2실시예의 수행과정을 나타내는 흐름도이다.
도 8(a) 내지 도 8(d)는 제2실시예의 수행과정을 나타내는 단면도들이다.
도 9는 제3실시예의 방법으로 제조된 발광다이오드를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 제4실시예의 방법으로 제조된 발광다이오드를 개략적으로 나타낸 도 면이다.

Claims (20)

  1. 기판의 상면에 고분자층을 형성하는 단계;
    상기 고분자층의 상면에 복수의 비드를 도포하는 단계; 및
    상기 고분자층을 유리전이온도 이상으로 가열하여, 상기 비드의 일부분을 상기 고분자층에 침전시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고분자층을 형성하는 단계와 상기 복수의 비드를 도포하는 단계 사이에,
    상기 고분자층에 자외선을 조사하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조방법.
  3. 기판의 상면에 고분자층을 형성하는 단계;
    상기 고분자층의 상면에 복수의 비드를 도포하는 단계; 및
    상기 비드가 식각되는 속도보다 상기 고분자층이 식각되는 속도가 큰 식각가스를 이용하여, 상기 비드, 상기 고분자층 및 상기 기판의 상면을 건식식각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 비드를 도포하는 단계와 상기 건식식각하는 단계 사이에,
    상기 고분자층을 유리전이온도 이상으로 가열하여 상기 비드의 일부분을 상기 고분자층에 침전시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 고분자층을 형성하는 단계와 상기 비드를 도포하는 단계 사이에,
    상기 고분자층에 자외선을 조사하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조방법.
  6. 기판의 하면에 고분자층을 형성하는 단계;
    상기 고분자층의 하면에 복수의 비드를 도포하는 단계; 및
    상기 고분자층을 유리전이온도 이상으로 가열하여, 상기 비드의 일부분을 상기 고분자층에 침전시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고분자층을 형성하는 단계와 상기 복수의 비드를 도포하는 단계 사이에,
    상기 고분자층에 자외선을 조사하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조방법.
  8. 기판의 하면에 고분자층을 형성하는 단계;
    상기 고분자층 하면에 복수의 비드를 도포하는 단계; 및
    상기 비드가 식각되는 속도보다 상기 고분자층이 식각되는 속도가 큰 식각가스를 이용하여, 상기 비드, 상기 고분자층 및 상기 기판의 하면을 건식식각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 비드를 도포하는 단계와 상기 건식식각하는 단계 사이에,
    상기 고분자층을 유리전이온도 이상으로 가열하여 상기 비드의 일부분을 상기 고분자층에 침전시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 고분자층을 형성하는 단계와 상기 비드를 도포하는 단계 사이에,
    상기 고분자층에 자외선을 조사하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고분자층은 PS(polystyrene) 및 BCB(bis-benzo cyclobutene) 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조방법.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 비드는 산화물 비드 및 폴리머 비드 중 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 산화물 비드는 SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2, Y2O3-ZrO2, CuO, Cu2O, Ta2O5, PZT(Pb(Zr,Ti)O3), Nb2O5, Fe3O4, Fe2O3 및 GeO2 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조방법.
  14. 기판;
    상기 기판의 상면에 배치되며, 상면에 복수의 홈부가 형성되어 있는 고분자층; 및
    상기 홈부에 일부분이 삽입되어 있는 복수의 비드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
  15. 기판;
    상기 기판의 하면에 배치되며, 하면에 복수의 홈부가 형성되어 있는 고분자층; 및
    상기 홈부에 일부분이 삽입되어 있는 복수의 비드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 고분자층은 PS 및 BCB 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 비드의 굴절률은 1.2 내지 2.0인 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
  18. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 복수의 비드는 산화물 비드 및 폴리머 비드 중 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 산화물 비드는 SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2, Y2O3-ZrO2, CuO, Cu2O, Ta2O5, PZT, Nb2O5, Fe3O4, Fe2O3 및 GeO2 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
  20. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 비드의 직경은 0.01 내지 10 μm인 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
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