KR20100132536A - 광방출 조절 방법 및 광방출 조절 방법을 이용하여 제조된 장치 - Google Patents

광방출 조절 방법 및 광방출 조절 방법을 이용하여 제조된 장치 Download PDF

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KR20100132536A
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아샤이 치트니스
존 에드먼드
제프리 씨. 브릿
번드 피. 켈러
데이비드 티. 에머슨
마이클 존 버그만
재스퍼 에스. 카발루
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Abstract

발광 다이오드(LED) 칩을 제조하는 방법은, 통상적으로 웨이퍼 상에 복수의 발광 다이오드(LED)를 제공하는 단계와, 발광 다이오드로부터의 적어도 일부의 광이 통과하여 변환되도록 하는 변환 재료로 발광 다이오드를 코팅하는 단계를 포함한다. LED 칩으로부터의 광방출은 통상적으로 LED 광과 조합하여 변환 재료로부터의 광을 포함한다. LED 칩의 적어도 일부의 LED 칩의 방출 특성을 측정하고, LED 칩의 방출 특성을 변경하기 위해 LED 위의 변환 재료의 적어도 일부를 제거한다. 본 발명은 특히 웨이퍼 상에 LED 칩을 제조하는데 적용할 수 있으며, LED 칩은 타겟 방출 특성의 범위 내에 있는 광방출 특성을 갖는다. 이 타겟 범위는 CIE 곡선 상의 방출 영역과 부합할 수 있어, 웨이퍼로부터의 LED의 비닝(binning)의 필요성을 감소시킨다. 웨이퍼 내의 LED 칩의 방출 특성은 LED 위의 변환 재료를 미시적 기계 가공함으로써 요구된 범위로 조절될 수 있다.

Description

광방출 조절 방법 및 광방출 조절 방법을 이용하여 제조된 장치{EMISSION TUNING METHODS AND DEVICES FABRICATED UTILIZING METHODS}
본 출원은 Chitnes 등에 의해 출원된 미국 가특허 출원 번호 61/072,546의 이점을 주장한다.
본 발명은 고체 상태 광방출 장치(emitter)를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 변환 재료가 코팅된 발광 다이오드의 방출 특성을 조절하는 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)는 전기 에너지를 광으로 변환하는 고체 상태 장치이며, 반대로 도핑된 층 사이에 개재된 반도체 재료로 구성된 하나 이상의 활성층을 포함한다. 도핑층 양단에 바이어스가 인가되면, 정공과 전자가 활성층에 주입되고, 이 활성층에서 재결합하여 광을 생성한다. 이 광은 활성층으로부터 방출되어 LED의 모든 표면으로부터 방출된다.
종래의 LED는 이들의 활성층으로부터 백색광을 생성하지 못한다. 청색 발광 LED로부터의 광이 이 LED를 황색 형광체, 폴리머 또는 염료(dye)로 둘러쌈으로써 백색광으로 변조되며, 대표적인 형광체로는 세륨 도핑된 이트륨 알루미늄 가넷(yttrium aluminum garnet)(Ce:YAG)이 있다(Nichia Corp. 백색 LED, 파트 넘버 NSPW300BS, NSPW312BS 등; Cree® Inc. EZBright™ LEDs, XThin™ LEDs 등을 참조; 또한, Lawrey에게 허여된 "Multiple Encapsulation of Phosphor-LED Devices"를 발명의 명칭으로 하는 미국 특허 제5,959,326호를 참조). LED를 둘러싸는 형광체 재료는 LED의 청색광의 일부의 파장을 "다운컨버트"하여 그 색상을 황색으로 바꾼다. 청색광의 일부는 변경되지 않고 형광체를 통과하는 한편 청색광의 상당 부분이 황색으로 다운컨버트된다. LED는 청색광 및 황색광 양자를 방출하며, 이들 광이 조합되어 백색광을 제공한다. 다른 접근 방법에서는, 자외 또는 극자외 방출 LED로부터의 광이 이 LED를 다색 형광체 또는 염료로 둘러쌈으로써 백색광으로 변환된다.
LED를 형광체층으로 코팅하는 한 가지 종래의 방법은 에폭시 수지 또는 실리콘 폴리머와 혼합된 변환 재료(예컨대, 형광체)를 LED 위에 주입하기 위해 주사기 또는 노즐을 이용한다. 그러나, 이 방법을 이용하면, 형광체층의 지오메트리 및 두께의 제어가 용이하지 않게 될 수 있다. 그 결과, 코팅된 상이한 LED로부터 방출되는 광이 다르게 될 수 있고, 상이한 각도로 방출된 광이 상이한 양의 변환 재료를 통과하여 LED가 시야각에 따라서 분균일한 색온도를 갖게 될 수도 있다. 지오메트리 및 두께의 제어가 어렵기 때문에, 동일하거나 유사한 방출 특성을 갖는 LED를 일관되게 재생산하는 것이 곤란할 수도 있다.
LED를 코팅하기 위한 다른 종래의 방법은 Lowery에 의해 출원된 유럽 특허 출원 EP 1198016 A2에 설명된 스텐실 프린팅에 의해 이루어진다. 복수의 발광 반도체 장치가 인접 LED 간에 요구된 간격을 두고 기판 상에 배열된다. LED와 정렬되는 개구를 갖는 스텐실이 제공되며, 이 개구는 LED보다 약간 더 크고, 스텐실은 LED보다 두껍다. 스텐실은 기판 상에 위치되어, 각각의 LED가 스텐실 내의 각각의 개구 내에 위치된다. 그 후, 스텐실 개구 내에 조성물이 증착되어 LED를 덮으며, 대표적인 조성물로는 열 또는 광에 의해 경화될 수 있는 실리콘 폴리머로 이루어진 형광체가 있다. 이 개구가 채워진 후, 스텐실이 기판으로부터 제거되고, 스텐실 조성물이 고체 상태로 경화된다.
상기한 주사기 방법과 마찬가지로, 스텐실 방법을 이용하면, 폴리머를 함유하고 있는 형광체의 지오메트리 및 층두께를 제어하는 것이 용이하지 않을 수 있다. 스텐실 조성물은 스텐실 개구를 완전하게 채우지 못하여, 그 결과의 층이 균일하지 않을 수도 있다. 조성물을 함유하는 형광체는 또한 스텐실 개구에 고착되어 LED 상에 잔류하게 되는 조성물의 양을 감소시킬 수 있다. 스텐실 개구는 또한 LED에 대해 잘못 정렬될 수도 있다. 이러한 문제점들은 LED가 불균일한 색온도를 갖게 하고 또한 LED가 동일하거나 유사한 방출 특성을 갖도록 일관되게 재생산하는 것을 곤란하게 할 수도 있다.
스핀 코팅, 스프레이 코팅, 정전 증착(ESD) 및 전기영동 증착(EPD : electrophoretic deposition)을 포함한 LED의 각종 코팅 공정이 고려되고 있다. 스핀 코팅 또는 스프레이 코팅과 같은 공정은 형광체 증착 동안 통상적으로 결합제(binder) 재료를 사용하는 한편, 다른 공정은 형광체 입자/분말을 안정화시키기 위해 자신의 증착에 바로 이어서 결합제의 추가를 필요로 한다.
제조 비용 및 복잡도를 경감시키기 위해 칩 레벨 대신에 웨이퍼 레벨로 LED를 코팅하는 것에 대해 최근에 관심이 모아지고 있다. 웨이퍼 전반에 걸쳐 있는 LED는 상이한 방출 특성 또는 컬러 스프레드(color spread)를 가질 수 있다. 도 1은 웨이퍼 전반에 걸쳐 파장 불균일을 보여주고 있는 청색 발광 LED의 웨이퍼에 대한 파장 방출 맵(10)의 일례를 도시하고 있으며, 각각의 웨이퍼는 자신의 고유한 방출 맵을 가질 수 있다. 도시된 맵에서, 파장 분포는 대략 445 내지 460 ㎚ 범위에 있지만, 다른 웨이퍼는 상이한 웨이퍼 영역에서 상이한 분포를 경험할 수 있다. 이 분포는 LED의 성장 동안의 에피택셜 재료의 불균일과 같은 요인에 기인하거나, 또는 성장 기판의 평탄도(즉, 보우(bow))의 불균일에 기인할 수 있다.
웨이퍼는 전술한 방법 중의 하나를 이용하여 종래의 재료(즉, 형광체)로 코팅될 수 있으며, 도 2는 코팅 후의 변환 재료 두께 맵(20)을 도시하고 있다. 일부 제조 공정에서, 코팅은 공지의 방법을 이용하여 평면화될 수 있다. 코팅의 두께는 하부 웨이퍼의 두께의 불균일 및 평면화 불균일과 같은 상이한 요인으로 인해 웨이퍼 전반에 걸쳐 상이할 수 있다. 도시된 실시예에서, 웨이퍼는 대략 3㎛의 총두께 불균일을 갖고 있다. LED의 파장 방출 불균일 및 웨이퍼 전반에 걸쳐 있는 변환 재료의 두께 불균일은 방출 파장 또는 웨이퍼로부터 싱귤레이트(singulate)된 LED 칩의 컬러 포인트의 확산(spread)을 초래할 수 있다. 이러한 확산은 형광체 로딩 불균일 또는 웨이퍼 전반에서의 농도에 의해 악화될 수 있다.
인간의 눈은 방출 파장의 불균일에 비교적 민감하고, 방출 파장 또는 컬러의 비교적 작은 차이를 검지할 수 있다. 단일 색상의 광을 방출하도록 설계된 패키지에 의해 방출된 색상의 감지 가능한 불균일은 소비자 만족도를 감소시키고, 상업적인 사용을 위해 LED 패키지를 전체적으로 수용하는 것을 감소시킨다. 동일하거나 유사한 파장의 광을 방출하는 LED를 제공하고자 하는 노력에서, LED는 색상 및 밝기에 의해 시험 및 분류될 수 있다. 이 공정은 일반적으로 본 기술 분야에서 비닝(binning)으로 알려져 있다. 각각의 빈(bin)은 통상적으로 하나의 색상 및 밝기 그룹의 LED를 포함하며, 통상적으로 빈 코드에 의해 식별된다. 백색 발광 LED는 색도(컬러) 및 광속(luminous flux)(밝기)에 의해 분류될 수 있다. 컬러 LED는 주파장(dominant wavelength) 및 광속에 의해 분류되거나, 또는 감청색(royal blue)과 같은 특정 색상의 경우에는 방사속(radiant flux)에 의해 분류될 수 있다. LED는 하나의 빈으로부터의 LED를 포함하는 릴(reel) 등으로 출하되고, 적합한 빈 코드로 라벨링된다.
도 3은 1931 CIE 곡선 상에 플로트된 색도 영역 맵(30)의 일례를 도시하고 있으며, 이들 영역의 각각은 백색 LED의 특정 색도에 대응하고 있다. 이들 영역은 블랙 몸체 곡선 또는 블랙 몸체 궤도(BBL : black body locus)를 둘러싸는 것으로 보여지며, 이들 영역의 각각은 인간의 눈에 수용 가능한 범위 내에 있는 색도 불균일을 나타내도록 설계되어 있다. 예컨대, 영역 WF는 이 영역 내에서 발광하는 LED가 함께 비닝되도록 실질적으로 감지 가능한 색도 불균일을 갖는 특정 영역을 나타낸다.
도 4는 변환 재료를 이용한 코팅 후의 청색 발광 LED를 갖는 웨이퍼의 샘플 묶음(sample batch)에 대한 방출 특성의 분포의 일례를 도시하고 있다. 이 영역의 지정(region designation)은 도 3에서의 것과 같이 맵에 대한 상이한 색도 영역에 대응한다. 코팅된 LED의 대부분이 WC, WD, WG 및 WH 영역으로 방출하고, 나머지 LED는 다른 영역으로 방출하며, 일부는 맵 영역의 외측에 있게 된다. 방출 특성의 이러한 불균일은 LED 웨이퍼 전반에서의 방출 파장 불균일 및 형광체 두께 불균일에 기인하며, 방출 불균일은 개별 LED에 대해 복수의 상이한 빈을 필요로 할 것이다.
이러한 비닝 공정은 통상적으로 상이한 방출 특성을 갖는 장치, 이 공정을 둘러싼 데이터 및 레코드의 시험 및 분리와 연관된 간접비(overhead)에 의해 LED의 제조비를 증가시킨다. 제조되고 있는 특정 LED를 위한 빈의 개수가 커질수록, 비닝 공정과 관련된 추가 비용이 커지게 된다. 이것은 LED의 최종 비용을 증가시키게 된다. 이 비닝 공정은 웨이퍼 전반에 걸쳐 있는 코팅된 LED가 타겟 컬러 포인트에 더 근접한 광을 방출하는 경우에는 감소될 수 있다.
LED에 대한 타겟 방출을 측정하는 한 가지 방법은 타겟 컬러 포인트로부터의 표준 편차에 의한 것이며, 그 일례가 도 3에 도시된 바와 같은 CIE 컬러 영역 맵 상의 MacAdam 타원형(MacAdam Ellipse)에 의한 편차이다. 이들 타원형은 본 기술 분야에 널리 알려져 있으며, 광의 컬러가 타겟 광으로부터 얼마나 많은 편차를 보이는지에 대한 경계를 타겟 광에서의 차이가 감지되기 전에 구축하도록 정해진다. MacAdam 타원형은 "스텝" 또는 "표준 편차"를 갖는 것으로 기술되어 있다. 예컨대, 타겟 주위에 작성된 "1-스텝" 타원형의 경계 상의 임의의 지점은 타겟으로부터 1 표준 편차를 나타낸다. 종래의 램프(백열등 또는 형광등)에 대해 지정되는 허용 오차는 4-스텝 MacAdam 타원형 내에 있다. LED가 일반적인 조명 응용장치를 위해 소비자에 의해 보다 일반적으로 수용될 수 있도록 하기 위해, 이들 LED는 4-스텝 MacAdam 타원형과 같은 수용되는 특정의 허용 오차 내에서 방출 특성이 제공되어야 한다. 몇몇의 현재의 제조 공정에 대해서는, 4-스텝 MacAdam 타원형 내에서의 수율은 20％ 또는 그 미만이 될 수 있다.
본 발명은 LED 칩 등의 반도체 장치를 웨이퍼 레벨로 제조하는 신규의 방법을 개시하며, 또한 이 방법을 이용하여 제조된 LED 칩 및 LED 칩 웨이퍼를 개시한다. 본 발명은 LED 칩의 변환 재료에 의해 변환되는 LED 광의 양을 변경함으로써 LED 칩의 방출 특성을 제어하는 것에 관한 것이다. 변환되는 광의 양을 변경하는 한 가지 방식은 LED 위의 변환 재료의 양을 감소시키는 것이다. 본 발명에 따른 방법은 개략적으로 타겟 방출 특성에서 또는 CIE 곡선 상의 색도 영역과 같은 방출 특성 범위 내에서 광을 방출하는 고수율의 LED 칩을 제공하기 위해 LED 칩 위의 변환 재료를 웨이퍼 레벨로 변경하는데 특히 적용 가능하다. 본 발명은 또한 4-스텝 MacAdam 타원형과 같은 MacAdam 타원형에 의한 표준 편차 내의 고수율의 방출을 갖는 LED 칩을 웨이퍼 레벨로 제조하기 위해 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 발광 다이오드(LED) 칩을 제조하는 방법의 일실시예는, 복수의 발광 다이오드를 제공하는 단계, 및 상기 발광 다이오드로부터의 적어도 일부의 광이 변환 재료를 통과하여 변환되도록 하는 변환 재료로 상기 발광 다이오드를 코팅하는 단계를 포함한다. 발광 다이오드 칩으로부터의 광방출은 변환 재료에 의해 변환된 광을 포함한다. 발광 다이오드 칩의 적어도 일부의 발광 다이오드 칩의 방출 특성이 측정되며, 적어도 일부의 발광 다이오드 위의 적어도 일부의 변환 재료가 발광 다이오드 칩의 방출 특성을 변경하기 위해 제거된다.
본 발명에 따른 발광 다이오드(LED) 칩 웨이퍼의 일실시예는, 웨이퍼 상의 복수의 발광 다이오드, 및 상기 발광 다이오드를 적어도 부분적으로 덮는 변환 재료를 포함한다. 상기 발광 다이오드로부터의 적어도 일부의 광이 변환 재료를 통과하여 변환된다. 적어도 일부의 발광 다이오드 위의 상기 변환 재료는, 상기 적어도 일부의 발광 다이오드 칩이 실질적으로 타겟 방출 특성의 범위 내의 방출 특성을 갖는 광을 방출하도록 미시적 기계 가공(micro-machining)된다.
본 발명에 따른 발광 다이오드(LED) 칩의 일실시예는, 발광 다이오드, 및 상기 발광 다이오드를 적어도 부분적으로 덮어, 상기 발광 다이오드에 의해 방출된 광의 적어도 일부분이 변환되도록 하는 형광체 코팅을 포함한다. 상기 코팅은 상기 발광 다이오드 칩이 타겟 방출 특성의 범위 내의 특성을 갖는 광을 방출하도록 기계 가공된다.
본 발명에 따른 발광 다이오드(LED) 패키지의 일실시예는, 발광 다이오드 및 상기 발광 다이오드를 적어도 부분적으로 덮는 코팅을 포함하는 발광 다이오드 칩을 포함한다. 상기 코팅은 상기 발광 다이오드 칩이 타겟 방출로부터의 편차 내에서 광을 방출하도록 기계 가공된다. 상기 패키지는 또한 상기 발광 다이오드와 전기 접속하는 패키지 리드와, 상기 발광 다이오드 칩 및 전기 접속부를 둘러싸는 인캡슐레이션을 포함한다.
본 발명의 이러한 특징 및 기타 다른 특징은 본 발명의 특징을 일례로서 예시하고 있는 첨부 도면 및 이하의 상세한 도면으로부터 더욱 명백하게 될 것이다.
도 1은 청색 발광 LED를 갖는 LED 웨이퍼 전반에서의 파장 방출 맵의 일실시예를 도시하고 있다.
도 2는 LED 웨이퍼 전반에 걸쳐 있는 변환 재료 두께의 일실시예를 도시하고 있다.
도 3은 1931 CIE 곡선 상에 플로트된 색도 영역 맵의 일실시예를 도시하고 있다.
도 4는 변환 재료의 기계 가공 전에 LED 웨이퍼의 LED에 대한 방출 특성의 분포를 도시하는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 LED 칩을 제조하는 방법의 일실시예의 흐름도이다.
도 6은 웨이퍼 레벨에서의 코팅된 LED 칩의 방출 특성의 맵의 일실시예이다.
도 7은 영역 레벨(regional level)의 기계 가공 후의 LED의 방출 특성을 보여주는 포인트를 갖는 색도 영역 맵을 도시하고 있다.
도 8은 미시적 기계 가공 후의 LED의 방출 특성을 보여주는 포인트를 갖는 색도 영역 맵을 도시하고 있다.
도 9는 본 발명에 따른 LED 칩을 제조하는 방법의 다른 실시예의 흐름도이다.
도 10은 표면 불균일을 보이고 있는 LED 웨이퍼의 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 LED 칩을 제조하는 방법의 다른 실시예의 흐름도이다.
도 12는 본 발명에 따른 한 가지 방법에 의해 미시적 기계 가공된 LED 웨이퍼의 평면도이다.
도 13a는 본 발명에 따라 제조된 LED 칩 웨이퍼의 일실시예의 단면도이다.
도 13b는 후속 제조 단계에서의 도 13a의 LED 칩 웨이퍼의 단면도이다.
도 13c는 도 13b의 LED 칩 웨이퍼로부터 싱귤레이트된 LED 칩의 단면도이다.
도 14a는 본 발명에 따라 제조된 LED 칩 웨이퍼의 일실시예의 단면도이다.
도 14b는 후속 제조 단계에서의 도 14a의 LED 칩 웨이퍼의 단면도이다.
도 14c는 도 14b의 LED 칩 웨이퍼로부터 싱귤레이트된 LED 칩의 단면도이다.
도 15는 복수의 형광체/결합제 코팅을 갖는 본 발명에 따른 LED 칩의 일실시예의 단면도이다.
도 16은 복수의 형광체/결합제 영역을 갖는 본 발명에 따른 LED 칩의 다른 실시예의 단면도이다.
도 17은 성형된 형광체/결합제 코팅을 갖는 본 발명에 따른 LED 칩의 일실시예의 단면도이다.
도 18은 성형된 형광체/결합제 코팅을 갖는 본 발명에 따른 LED 칩의 다른 실시예의 단면도이다.
본 발명은 광방출 장치 위의 변환 재료의 양을 변경함으로써 고체 상태 광방출 장치의 방출 특성을 조절하는 방법에 관한 것이며, 또한 이 방법을 이용하여 제조된 광방출 장치에 관한 것이다. 본 발명은 구체적으로 LED의 웨이퍼 레벨 제조에 적용할 수 있고 웨이퍼 레벨로 변환 재료를 변경하여 웨이퍼 전반에 걸쳐 있는 LED 칩의 방출 특성의 불균일을 감소시키거나 제거하는 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 방법은 또한 웨이퍼로부터 싱귤레이트된 개개의 LED 또는 LED의 그룹의 방출 특성을 변경하기 위해 이용될 수도 있다.
본 발명은 상이한 LED 칩을 제조하기 위해 사용될 수 있지만, 특히 백색 발광 LED 칩을 제조하는데 적용할 수 있다. 하나의 이러한 실시예에서, 예컨대 대략 440 내지 480 nm의 주방출 파장을 갖는 청색 발광 LED의 웨이퍼가 세륨 도핑된 YAG 형광체와 같은 변환 재료로 코팅될 수 있다. 전술된 바와 같이, 웨이퍼 전반에 걸쳐 있는 그 결과의 LED 칩은 LED 파장 방출 불균일 및 형광체 두께 불균일로부터 발생하는 방출 불균일 또는 시프트를 경험하게 될 수 있다. 이러한 컬러 불균일 및 그 결과의 비닝 요건은 웨이퍼 전반에 걸쳐 있는 특정 LED 상의 형광체층을 선택적으로 기계 가공하거나 미시적 기계 가공함으로써 감소되거나 제거될 수 있다.
하술되는 바와 같이, 다수의 상이한 기계 가공 방법이 사용될 수 있다. LED 방출 파장이 동일하거나 유사한 방출 파장을 갖는 복수의 LED의 영역으로 분리되는 이들 웨이퍼에 대해, 형광체가 이 영역 위에 선택적으로 거시적 기계 가공(macro-machining)되어 CIE 곡선 상의 색도 영역에 대해 또는 MacAdam 타원형에 의한 표준 편차 내에서 감소된 비닝 또는 단일 비닝을 달성할 수 있다. 형광체는 그 후 개개의 LED 위에서 미시적 기계 가공되어 이들 LED의 방출 특성을 색도 영역 또는 표준 편차 이내로 추가로 조절할 수 있다. 다른 실시예에서, 개개의 LED 상의 형광체는 웨이퍼 영역 위에서의 최초의 거시적 기계 가공 없이 미시적 기계 가공될 수 있다. 본 발명에 따라 이용될 수 있는 한 가지 미시적 기계 가공 공정은 LED 위의 변환 재료에 구멍을 형성하기 위해 미시적 드릴링하는 단계를 포함하며, 이 구멍의 깊이는 마이크로미터 또는 그 미만의 분해능으로 제어될 수 있다. 다른 실시예에서는, LED의 사전 정렬된 면적 또는 영역이 지정되고, 그 지역 내에서 제거될 변환 재료의 최적의 양에 기초하여 가공되어 감소된 비닝을 달성할 수 있다. 이들 사전 배열된 영역은 LED의 열, 행 또는 대각선이나 원형 또는 타원형과 같은 형상들을 포함할 수 있다.
본 발명은 특정 실시예를 참조하여 설명되지만, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본 명세서에서 정해지는 실시예로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다는 것을 이해할 것이다. 구체적으로, 이하에서는 본 발명은 통상적으로 형광체 로드 결합제(phosphor loaded binder)를 포함하는 다운-컨버터 코팅("형광체/결합제 코팅")으로 LED를 코팅하는 것에 관하여 설명되지만, 본 발명은 다운컨버젼, 프로텍션, 광추출 또는 산란을 위한 다른 재료로 LED를 코팅하기 위해 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 형광체 결합제가 산란 또는 광추출 입자 또는 재료를 가질 수 있고, 코팅이 전기적으로 활성화될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 발명에 따른 방법은 또한 상이한 재료로 다른 반도체 장치를 코팅하기 위해 이용될 수도 있다. 또한, LED 상에는 하나 또는 복수의 코팅 및/또는 층이 형성될 수 있다. 코팅은 형광체를 포함하지 않거나, 하나 이상의 형광체를 포함하거나, 산란 입자를 포함하거나 및/또는 다른 재료를 포함할 수 있다. 코팅은 또한 다운컨버젼을 제공하는 유기 염료와 같은 재료를 포함할 수도 있다. 복수의 코팅 및/또는 층을 이용하면, 이들의 각각은 다른 층 및/또는 코팅에 비하여 상이한 형광체, 상이한 산란 입자, 투과율과 같은 상이한 광학적 특성, 굴절률, 및/또는 상이한 물리적 특성을 포함할 수 있다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 요소 "상에" 있는 것으로 지칭될 때에는, 이것은 다른 요소 바로 위에 있을 수도 있고 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다. 또한, 본 명세서에서는 다른 요소에 대한 어느 하나의 요소의 관계를 기술하기 위해 "내측", "외측", "상위", "위", "하위", "밑" 및 "아래"와 같은 상대적인 표현과 그 유사 표현을 사용할 수도 있다. 이들 표현은 도면에 묘사된 방위 외에 장치의 상이한 방위를 포함하는 것으로 이해하여야 한다.
각종, 요소, 성분, 영역, 층 및/또는 부분을 설명하기 위해 본 명세서에서는 제1, 제2 등의 표현이 이용될 수도 있지만, 이들 요소, 성분, 영역, 층 및/또는 부분은 이들 표현에 의해 제한되지 않아야 한다. 이들 표현은 단지 하나의 요소, 성분, 영역, 층 및/또는 부분을 다른 것들과 구분하기 위해 이용된 것이다. 그러므로, 이하에서 설명되는 제1 요소, 성분, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 교시에서 벗어나지 않고서도 제2 요소, 성분, 영역, 층 또는 부분으로 지칭될 수 있다.
여기에서는 본 발명의 실시예를 본 발명의 실시예의 개략적인 예시도인 횡단면 예시도를 참조하여 설명한다. 그러므로, 층의 실제 두께가 상이할 수 있으며, 예컨대 제조 기술 및/또는 허용 오차에 따라 예시도의 형상으로부터의 변형예를 예상할 수 있다. 본 발명의 실시예는 본 명세서에 예시된 영역의 특정 형상으로 한정된 바대로 해석되지 않아야 하고, 예컨대 제조에 기인한 형상의 편차를 포함한다. 예컨대 정사각형 또는 직사각형으로 예시되거나 설명된 영역은 통상적으로 보편적인 제조 허용 오차로 인해 라운드되거나 곡선화된 외형적 특징을 가질 것이다. 그러므로, 도면에 예시된 영역은 본질적으로 개략적인 것이며, 이들의 형상은 장치의 영역의 정밀한 형상을 예시하는 것이 아니고, 또한 본 발명의 사상을 한정하기 위한 것도 아니다. 본 발명의 실시예는 본 명세서에 특정의 층, 영역 또는 특징부를 참조하여 설명된다. 또한, 본 발명에 따른 다른 실시예는 층, 영역 및 특징부를 더 많거나 더 적게 포함할 수 있으며, 이들 층, 영역 및 특징부가 상이한 양상으로 배열될 수도 있다.
도 5는 본 발명에 따른 LED 제조 방법(40)의 일실시예를 도시하며, 특정의 순서로 단계가 도시되어 있지만, 이들 단계는 상이한 순서로 발생할 수도 있고, 또한 상이한 단계가 이용될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 방법은 LED의 제조를 참조하여 설명되지만, 다른 고체 상태 광방출 장치 및 다른 반도체 장치를 제조하는데 이용될 수도 있다.
단계 42에서는 성장 웨이퍼 또는 기판 상에 LED가 제조되고, 이 LED는 상이한 방식으로 배열된 다수의 상이한 반도체층을 가질 수 있다. LED의 제조 및 작동은 일반적으로 본 기술 분야에 공지되어 있으므로, 여기에서는 간략하게 설명된다. LED의 층은 금속 유기 화학 증기 증착(MOCVD)을 이용한 안정한 제조 프로세스를 갖는 공지의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. LED의 층은 일반적으로 반대로 도핑된 제1 및 제2 에피택셜층 사이에 개재된 활성층/활성 영역을 포함하며, 이들 모두는 성장 웨이퍼 또는 기판("웨이퍼") 상에 연속적으로 형성된다. LED 층은 먼저 기판을 가로지르는 연속적인 층으로서 형성되어 이들 층이 그 후 개개의 LED로 분할되거나 분리된다. 이러한 분리는 활성 영역 및 도핑층의 일부분을 웨이퍼까지 에칭 다운하여 LED 사이에 개방 영역을 형성함으로써 달성될 수 있다. 다른 실시예에서는, 활성층 및 도핑층이 웨이퍼 상에 연속적인 층으로 잔류되고, LED 칩이 싱귤레이트될 때에 개별 장치로 분리될 수 있다.
각각의 LED에는 버퍼층, 뉴클리에이션층(nucleation layer), 캡층, 접촉층 및 전류 확산층뿐만 아니라 광추출층 및 광추출 요소를 포함한 추가의 층 및 요소가 포함될 수 있으며, 이러한 층 및 요소들은 상기한 것으로 한정되지 않는다. 활성 영역은 단일 양자 우물(SQW), 복수의 양자 우물(MQW), 이중 이종구조(double heterostructure), 또는 초격자 구조(super lattice structure)를 포함할 수 있으며, 본 기술 분야에서 이해할 수 있는 바와 같이, 반대로 도핑된 층은 흔히 n-타입 도핑층과 p-타입 도핑층으로 지칭된다.
LED는 상이한 재료 계통으로 제조될 수 있으며, 바람직한 재료 계통은 Ⅲ족 질화물 기반 재료 계통이 있다. Ⅲ족 질화물은 질소와 주기율표의 Ⅲ족 원소, 일반적으로 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 및 인듐(In) 간에 형성된 반도체 화합물을 지칭한다. 이 표현은 또한 알루미늄 갈륨 니트라이드(AlGaN) 및 알루미늄 인듐 갈륨 니트라이드(AlInGaN)와 같은 3성분계(ternary) 및 4성분계(quaternary) 화합물을 지칭한다. 바람직한 실시예에서, n-타입 및 p-타입 층은 갈륨 니트라이드(GaN)이며, 활성 영역은 InGaN이다. 다른 실시예에서, n-타입 및 p-타입 층은 AlGaN, 알루미늄 갈륨 아세나티드(AlGaAs), 또는 알루미늄 갈륨 인듐 아세나이드 포스파이드(AlGaInAsP)일 수도 있다.
웨이퍼는 규소, 사파이어, 탄화규소, 알루미늄 니트라이드(AlN), GaN 등과 같은 다수의 재료로 구성될 수 있으며, 적합한 웨이퍼는 4H 폴리타입(4H polytype)의 탄화규소이지만, 3C, 6H 및 15R 폴리타입을 포함하는 다른 탄화규소 폴리타입이 이용될 수도 있다. 탄화규소는 사파이어보다 Ⅲ족 질화물에 더 근접하는 결정 격자 매칭과 같은 특정의 장점을 가져, 더 높은 품질의 Ⅲ족 질화물막을 발생한다. 탄화규소는 탄화규소 상의 Ⅲ족 질화물 소자의 전체 출력 파워가 웨이퍼의 열소산(사파이어 상에 형성된 일부 소자를 갖는 경우에 발생할 수도 있는)에 의해 제한되지 않도록 매우 높은 열전도율을 갖는다. SiC 웨이퍼는 미국 노스 캐롤라이나 더램에 소재하는 Cree Research, Inc로부터 이용 가능하며, 이들을 제조하는 방법은 미국 특허 번호 Re. 34,861; 4,946,547; 및 5,200,022뿐만 아니라 과학 문헌에도 설명되어 있다.
각각의 LED는 또한 제1 컨택트 및 제2 컨택트를 가질 수 있다. LED는 기판 상에 제1 컨택트를 갖고 통상적으로는 p-타입 층인 LED 상단층 상에 제2 컨택트를 갖는 수직적인 지오메트리를 가질 수 있다. 제1 컨택트 및 제2 컨택트는 금(Au), 구리(Cu), 니켈(Ni), 인듐(In), 알루미늄(Al), 은(Ag), 또는 이들의 조성물과 같은 다수의 상이한 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 이들 컨택트는 인듐 주석 산화물, 니켈 산화물, 아연 산화물, 카드뮴 주석 산화물, 티타늄 텅스텐 니켈 인듐 산화물, 주석 산화물, 마그네슘 산화물, ZnGa2O4, ZnO2/Sb, Ga2O3/Sn, AgInO2/Sn, In2O3/Zn, CuAlO2, LaCuOS, CuGaO2 및 SrCu2O2와 같은 도전 산화물(conducting oxide) 및 투명 도전 산화물을 포함할 수 있다. 사용되는 재료의 선택은 컨택트의 위치뿐만 아니라 투명도, 접합부 저항률 및 시트 저항과 같은 요구된 전기적 특성에 좌우될 수 있다. Ⅲ족 질화물 소자의 경우, 얇은 반투명 전류 확산층이 통상적으로 p-타입 층의 일부 또는 전부를 덮을 수 있는 것으로 알려져 있다. 제2 컨택트는 플라티늄(Pt)과 같은 금속 또는 인듐 주석 산화물(ITO)와 같은 투명 도전성 산화물인 층을 포함할 수 있지만, 다른 재료 또한 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 양자의 컨택트가 LED의 상단에 있는 측방 지오메트리(lateral geometry)를 갖는 LED와 함께 사용될 수도 있다. LED는 또한 추가의 전류 확산 구조 또는 그리드를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 각각의 LED는 LED의 형광체 코팅 후에 LED의 컨택트의 각각에 대한 전기 접촉을 가능하게 하기 위해 제공되는 하나 이상의 페더스틀(pedestal)을 추가로 포함할 수 있다. 이 실시예는 백색 칩 특허 출원에 해당하는 이하의 미국 특허 출원 번호 11/656,759 및 11/899,790에 상세하게 기술되어 있으며, 상기 특허 출원은 모두 "Wafer Level Phosphor Coating Method and Device Fabricated Utilizing Method"를 발명의 명칭으로 하고 있고, 그 전체 내용이 본 명세서에 참고자료로 원용되어 있다.
LED 웨이퍼 레벨 제조에 후속하여, 단계 "43"에서는, LED가 작동 전압, 누설 전류, 피크 및 주도적 방출 청색 파장, 청색광 세기와 같은 소자 특성을 측정하기 위해 웨이퍼 레벨로 검사(probe)될 수 있다. 상이한 검사 방법이 사용될 수 있으며, 일실시예에서는 각각의 LED가 광을 방출하도록 하기 위해 전기 신호가 인가되며, 출력 방출 특성이 측정된다. 상이한 검사 단계에서, 전체 웨이퍼가 작동되어 LED의 출력을 측정할 수 있으며, 상이한 영역 또는 그룹 내의 LED가 작동되어 그 출력을 측정하거나 또는 각각의 LED를 개별적으로 작동시켜 그 출력을 측정할 수 있다. 이 검사 공정은 결함성 LED를 식별하여 더 이상 처리되지 않도록 함으로써 웨이퍼에 대한 전체 처리 시간 및 비용을 절감할 수 있다.
웨이퍼는 또한 적절하게 기능하지 않는 LED를 발생시킬 수 있는 제조 시의 물리적 결함을 갖는 LED를 식별하기 위해 가시적 결함에 대해 시각적으로 점검(inspection)될 수도 있다. 결함성 LED의 맵은 추가의 검사 및 미시적 기계 가공 공정으로부터 배제되는 결함성 LED로 생성될 수 있다. 결함성 LED를 배제함으로써, LED 웨이퍼를 처리하는데에 관련된 시간 및 비용을 절감할 수 있다.
시각적 및 전기적/광학적 점검에 기초하여, 웨이퍼의 공지의 우수한 다이 맵이 웨이퍼 맵 백색 칩 제조를 위해 생성될 수 있다. 이 맵은 또한 웨이퍼 전반에 걸쳐 있는 LED에 대한 방출 파장을 나타낼 수 있다. 예컨대, 청색 발광 LED의 웨이퍼는 대략 450 내지 460 nm의 방출 파장 불균일을 경험할 수 있다. 단계 "43"에서 설명된 바와 같은 웨이퍼 레벨 LED 외형(visual) 및/또는 방출 특성 맵을 생성하지 않고서도 본 발명에 따른 방법의 다른 실시예가 완성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 본 발명에 따른 상이한 실시예가 다이 맵(die map)을 개발하기 위해 상이한 방법 또는 프로세스를 이용할 수 있고, 이 맵이 상이한 광방출 장치 특성을 보여줄 수 있다는 것을 이해할 것이다.
단계 "44"에서, 웨이퍼는 각각의 LED를 덮는 형광체/결합제에 의해 코팅된다. 형광체/결합체 코팅은 디스펜싱(dispensing), 전기영동 증착, 정전 증착, 프린팅, 제트 프린팅 또는 스크린 프린팅과 같은 상이한 공지의 공정을 이용하여 도포될 수 있지만, 다수의 다른 증착 방법 및 이들 방법의 조합이 이용될 수도 있다. 다른 실시예에서, 코팅은 LED 위에 본딩되거나 탑재될 수 있는 별도로 제조된 프리폼(preform)으로서 제공될 수 있다.
일실시예에서, 형광체는 스핀 코팅을 이용하여 웨이퍼 상에 형광체/결합제 혼합물로 증착될 수 있다. 스핀 코팅은 일반적으로 본 기술 분야에 알려져 있으며, 기판의 중앙에 요구된 양의 결합제 및 형광체 혼합물을 증착하고, 기판을 고속으로 스핀시키는 것을 포함한다. 원심 가속도는 혼합물이 기판의 에지까지 펼쳐져 결국에는 에지로부터 떨어지도록 한다. 최종적인 층 두께 및 다른 성질은 혼합물의 본질적 특성(점도, 건조 속도, 형광체 백분율, 펴면 장력 등) 및 스핀 공정을 위해 선택된 파라미터에 좌우된다. 대형 웨이퍼에 대해서는, 기판을 고속으로 스핀시키기 전에 형광체/결합제 혼합물을 기판 상에 분배하는 것이 유용할 수도 있다.
다른 실시예에서, 형광체는 공지의 전기영동 방법을 이용하여 웨이퍼 상에 증착된다. 웨이퍼 및 이 웨이퍼의 LED가 액체에 현탁된 형광체 입자를 포함하고 있는 용액에 노출된다. 용액과 LED 사이에 전기 신호가 인가되어 전기장을 생성하며, 이 전기장이 형광체 입자를 LED 상으로 이주(migrate)시켜 증착되도록 한다. 이 공정은 통상적으로 형광체를 분말 형태로 LED 위를 덮는 상태로 잔류시킨다. 그 후, 결합제가 형광체 위에 침적되어 형광체 입자가 결합제 내로 가라앉아 코팅을 형성한다. 결합제 코팅은 다수의 공지의 방법을 이용하여 도포될 수 있으며, 일실시예에서는 결합제가 스핀 코팅을 이용하여 도포될 수 있다.
형광체/결합제 코팅은 그 후 사용되는 결합제의 유형과 같은 상이한 요인에 좌우되는 다수의 상이한 경화 방법을 이용하여 경화될 수 있다. 상이한 경화 방법은 열, 자외선(UV), 적외선(IR) 또는 공기 경화를 포함하지만, 이것으로 한정되지는 않는다. 결합제를 위해 상이한 재료가 사용될 수 있으며, 이 재료는 경화 후에 견고하게 되고 또한 가시 파장 스펙트럼에서 실질적으로 투명한 것이 바람직하다. 적합한 재료는 실리콘, 에폭시, 저온 용융점 글래스와 같은 글래스, 무기 글래스, 스핀-온 글래스(spin-on glass), 유전체, BCB, 폴리이미드, 폴리머 및 이들의 혼성체를 포함하며, 실리콘이 높은 투명도 및 신뢰도를 갖기 때문에 고파워 LED에서 바람직한 재료가 된다. 적합한 페닐계 실리콘 및 메틸계 실리콘이 Dow® Chemical로부터 상업적으로 이용 가능하다. 다른 실시예에서, 결합제 재료는 텍스처(texture)되거나 또는 칩(반도체 재료) 및 성장 기판과 같은 특징부와 부합되는 굴절률로 되도록 공학 기술로 제조될 수 있으며, 이에 의해 내부 전반사(TIR)를 감소시키고 광추출을 향상시킬 수 있다. 유사하게, LED의 표면이 광추출을 향상시키기 위해 텍스처될 수 있다.
코팅은 LED로부터의 광을 흡수하고 예컨대 그 광을 더 긴 파장으로 다운 컨버트하는 것과 같이 상이한 파장으로 재방출하는 하나 이상의 광변환 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 다수의 상이한 변환 재료가 사용될 수 있으며, 적합한 재료로는 형광체가 있다. 형광체 입자의 크기, 형광체 로딩의 백분율, 결합제 재료의 유형, 형광체의 유형과 방출광의 파장 간의 매칭의 효율, 및 형광체/결합제 층의 두께를 포함하는 상이한 요인이 최종 LED 칩의 형광체 의해 흡수될 LED 광의 양을 결정하지만, 이러한 것으로만 한정되지는 않는다. 이들 상이한 요인은 본 발명에 따른 LED 칩의 방출 파장을 제어하기 위해 조절될 수 있다.
본 발명에 따른 코팅에는 다수의 상이한 형광체가 사용될 수 있다. 본 발명은 백색광을 방출하는 LED 칩에 특히 적합하다. 본 발명에 따른 일실시예에서, LED는 광을 청색 파장 스펙트럼으로 방출하며, 형광체는 청색광의 일부를 흡수하여 황색을 재방출한다. LED 칩은 청색광과 황색광을 조합하여 백색광을 방출한다. 일실시예에서, 형광체는 상업적으로 이용 가능한 YAG:Ce를 포함하지만, Y3Al5O12:Ce(YAG)와 같은 (Gd,y)3(Al,Ga)5O12:Ce 계통을 기반으로 하는 형광체로 이루어진 변환 입자를 이용하여 전체 범위의 브로드 옐로우 스펙트럼 방출이 가능하다. 백색 방출 LED 칩을 위해 사용될 수 있는 다른 황색 형광체는 이하의 것을 포함한다:
Tb3 - xRExO12:Ce(TAG); RE = Y, Gd, La, Lu; 또는
Sr2 -x- yBaxCaySiO4:Eu
첫 번째 및 두 번째 형광체는 또한 상이한 백색 색조(white hue)의 더 높은 CRI 화이트(즉, 웜 화이트(warm white))를 위해 위에서 적색 형광체와 조합된 황색 형광체와 조합될 수 있다. 이하를 포함한 다양한 적색 형광체가 이용될 수 있다:
SrxCa1 - xS:Eu, Y; Y=halide;
CaSiAlN3:Eu; 또는
Sr2 - yCaySiO4:Eu
실질적으로 모든 광을 특정 색상으로 변환함으로써 포화된 색상 방출을 생성하기 위해 다른 형광체가 이용될 수 있다. 예컨대, 녹색 포화 광을 생성하기 위해 다음의 형광체가 이용될 수 있다:
SrGa2S4:Eu;
Sr2 - yBaySiO4:Eu; 또는
SrSi2O2N2:Eu
이하에서는 변환 입자로서 사용될 수 있는 몇몇 추가의 적합한 형광체를 나열하며, 물론 다른 형광체가 사용될 수도 있다. 각각의 형광체는 청색 및/또는 UV 방출 스펙트럼에서 여기를 나타내고, 바람직한 피크 방출을 제공하며, 효과적인 광변환을 가지며, 수용 가능한 스트로크 시프트(Strokes shift)를 갖는다:
황색/녹색
Figure pct00001
적색
Figure pct00002
10∼100 나노미터 크기의 입자 내지 20∼30 마이크로미터 크기의 입자 또는 그 이상의 것을 포함한 상이한 크기의 형광체 입자가 사용될 수 있으며, 이러한 크기로 한정되지는 않는다. 더 작은 입자 크기는 통상적으로 더 큰 입자 크기보다 더 우수하게 색상을 산란 및 혼합하여 더욱 균일한 광을 제공한다. 더 큰 입자는 통상적으로 더 작은 입자에 비해 광을 변환하는데 더 효과적이지만, 덜 균일한 광을 방출한다. 일실시예에서, 입자 크기는 2∼5㎛의 범위에 있다. 다른 실시예에서, 코팅은 상이한 유형의 형광체를 포함하거나 또는 단색(monochromatic) 또는 다색 광원을 위한 복수의 형광체 코팅을 포함할 수 있다.
코팅은 또한 결합제 내의 형광체 재료의 농도 및 로딩이 상이할 수 있으며, 대표적인 농도는 30∼70 중량％의 범위에 있다. 일실시예에서, 형광체 농도는 대략 65 중량％이며, 결합제 전반에 걸쳐 균일하게 분포되는 것이 바람직하다. 또한, 다른 실시예에서, 코팅은 상이한 농도 또는 유형의 형광의 복수의 층을 포함할 수 있으며, 이들 복수의 층은 상이한 결합제 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 이들 층 중의 하나 이상이 형광체가 없이 제공될 수 있으며, 이들은 LED 광에 실질적으로 투명하게 된다. 일부 실시예에서, 이들 투명층 중의 하나 이상이 스페이서층(spacer layer)으로서 작용할 수 있다.
LED의 초기 코팅 후, 아래의 구조(페더스틀과 같은)를 노출시키거나 코팅의 전체적인 두께를 감소시키기 위해 형광체/결합제 코팅의 평탄화와 같은 추가의 공정이 필요할 수도 있다. 바람직하게는 결합제가 경화된 후에, 그라인딩, 랩핑 또는 폴리싱과 같은 공지의 기계적 공정을 포함한 다수의 상이한 박막화 공정이 이용될 수 있다. 다른 제조 방법은 경화된 후에 코팅을 박막화하기 위해 압착(squeege)을 포함할 수 있거나, 또는 코팅이 경화되기 전에 압박 평탄화(pressure planarization)가 이용될 수 있다. 다른 실시예에서, 코팅은 물리적 또는 화학적 에칭 또는 삭마(ablation)를 이용하여 박막화될 수 있다. 코팅은 평탄화에 후속하여 다수의 상이한 두께를 가질 수 있으며, 일실시예에서의 이 두께의 범위는 1 내지 100 ㎛이다. 다른 실시예에서, 두께의 적합한 범위는 30 내지 50 ㎛이다.
단계 "46"에서, 웨이퍼는 전술한 바와 같이 웨이퍼 전반에 걸쳐 있는 LED 칩의 출력 조명 특성을 측정하기 위해 공지의 공정을 이용하여 다시 검사될 수 있다. 택일적 단계 "47"에서, 반도체층 상의 형광체/결합제 코팅의 두께를 계산하여, 출력 조명 특성을 본래의 형광체 두께 불균일에 기초하여 산출한다. 단계 "47"을 이용하면, 형광체층 내의 형광체 입자의 농도가 알려져야만 하며, 농도가 웨이퍼 전반에서 가능한 한 균일하여야 한다. 형광체/결합제 코팅의 두께는 상이한 측정 시스템을 이용하여 다수의 상이한 방식으로 측정될 수 있으며, 일실시예는 형광체/결합제 코팅의 전후에 웨이퍼의 두께를 측정한다.
단계 "48"에서, LED의 출력의 맵은 검사된 LED 또는 LED의 영역의 출력 특성 또는 형광체/결합제 코팅의 두께 측정치에 기초하여 개발될 수 있다. 이 맵은 그 후 맵은 하술하는 바와 같이 LED 칩 또는 LED 칩의 영역의 각각의 위에서 제거될 필요가 있는 변환 재료의 양을 결정하기 위해 이용될 수 있다. 도 1은 변환 재료로 코팅하기 전의 웨이퍼 전반에 걸쳐 있는 LED의 출력 특성을 보여주는 맵(10)의 일실시예를 도시하고 있다. 도 6은 웨이퍼 레벨의 코팅된 LED 칩의 방출 특성의 보다 상세한 맵(60)을 도시하고 있으며, 대표적인 웨이퍼가, 각종의 Cree 설계 색도 영역 또는 컬러 빈으로 방출하고 또한 4-스텝 MacAdam 타원형과 같은 표준 편차에서 벗어나 있는 코팅된 LED를 갖는다는 것을 예시하고 있다. 이러한 확산은 웨이퍼 전반에 걸쳐 있는 LED 파장 방출 불균일, 형광체 두께 불균일, 웨이퍼 보우 또는 랩핑이나 다른 공정 관련 영향, 및 웨이퍼 전반에 걸쳐 있는 형광체 로딩/농도의 불균일과 같은 상이한 요인으로 인한 것일 수 있다.
기존의 조명 기술로 더욱 효과적으로 완성하기 위해, 백색 LED 기술은 전술한 바와 같이 선택된 빈 내에서 또는 4-스텝 MacAdam 타원형 내에서 컬러 포인트 안정성 및 재현 가능성(reproducibility)을 가져야 한다. 웨이퍼 전반에 걸쳐서의 더욱 타이트한 컬러 포인트 확산을 달성하기 위해, 형광체 재료가 LED 장치 방출 특성에 기초하여 선택적으로 제거되며, 이 방출 특성에는 컬러, 방출 세기, 색온도, 방출 형상 또는 전계 방출 패턴 등이 포함된다.
단계 "50"에서, 단계 48로부터의 제거 연산에 기초하여 LED 상의 변환 재료가 제거될 수 있다. 변환 재료의 양을 감소시키고 이에 의해 LED의 방출 파장을 수정하기 위해, 웨이퍼 상의 개개의 LED, LED의 그룹, 또는 LED의 영역 위의 변환 재료를 제거하기 위해 기계 가공을 이용하는 실시예와 함께 다수의 상이한 제거 방법이 이용될 수 있다. 즉, 변환 재료의 양을 감소시킴으로써, 특정 LED 칩 내의 LED로부터의 광이 더 적은 양의 변환 재료를 통과하며, 더 적은 LED 광이 변환된다. 이로써 전체적인 방출 특성은 제거된 변환 재료의 양과 관련하게 변하게 된다. 이러한 매칭은 변환 재료가 웨이퍼 전반에 걸쳐 있는 각각의 LED의 출력 특성에 기초하여 조절되도록 한다.
본 발명에 관하여, 기계 가공은 크게 2가지 타입, 즉 미시적 기계 가공 및 거시적 기계 가공의 범주로 나누어질 수 있다. LED의 영역 또는 지역 상의 형광체 제거는 거시적 기계 가공으로 지칭되는 한편, 개개의 LED 위의 형광체 제거는 미시적 기계 가공으로 지칭된다. 거시적 기계 가공 및 미시적 기계 가공을 달성하기 위해 상이한 그라인딩/밀링 지그, 즉 비트가 이용될 수 있다. 예컨대, 검사의 결과 및 관련된 출력 맵에 기초하여, LED의 출력을 특정의 컬러 포인트로 조절하기 위해 형광체 재료를 제거하는 것이 바람직한 개개의 LED 또는 LED의 영역이 있을 것이다. 다른 영역에서는 출력 특성이 수락될 수 있을 것이다. 미시적 기계 가공 레벨 또는 거시적 기계 가공 레벨에서의 형광체 조절 또는 제거는 수직 방향 및 측면 방향 양측에서 제어된 양상으로 행해져야 한다.
본 발명에 따른 상이한 방법에서, 제1 레벨의 거시적 기계 가공 단계를 완성하기 위해 웨이퍼 검사 및 맵 개발(map development)이 포함될 수 있다. 이들 방법에서는 웨이퍼가 검사될 수 있으며, 검사 데이터에 기초하여 웨이퍼가 유사한 장치 특성을 갖는 LED를 갖는 영역으로 분할될 수 있다. 이들 영역은 이들 영역을 타겟 방출 특성에 더 근접하게 하기 위해 거시적 기계 가공이 진행될 수 있다. 웨이퍼는 타겟 방출 특성으로 또는 그 부근에서 방출하기 위해 미시적 기계 가공되는 개개의 LED로 다시 검사될 수 있다. 거시적(또는 영역) 기반의 미시적 기계 가공을 초기 단계로서 제공함으로써, 통상적으로 더 큰 영역을 덮고 또한 미세 깊이 제어를 갖지 않는 기계 가공 공정이 초기에 이용될 수 있다. 이들 대형 영역 공정은 더욱 신속하고 비용면에서 보다 효과적이며, 개개의 LED 레벨에서 요구된 미시적 기계 가공의 레벨을 축소시키거나 감소시킬 수 있다. 이로써 전체적인 미시적 기계 가공 공정이 더욱 효율적으로 될 수 있다.
예컨대 백색 LED의 제조에서, 코팅 전에 청색 발광 LED의 방출 특성에 기초하여 웨이퍼 분할이 이루어질 수 있다. 웨이퍼 분할은 웨이퍼의 코팅에 후속하는 백색 포인트 데이터에 기초하여 이루어질 수 있다. 거시적 레벨의 미시적 기계 가공을 위한 영역을 보여주는 맵이 LED의 청색 발광 및 코팅된 특성 양자를 이용하여 생성될 수 있다.
도 7은 LED의 특정 색도에 대응하는 영역을 갖는 CIE 그래프(70)를 보여주며, 라인 72가 변환 재료의 거시적 레벨의 미시적 기계 가공 전의 LED의 웨이퍼로부터의 컬러 포인트의 분포를 개략적으로 나타내고 있다. LED로부터의 방출은 여러 개의 색도 영역에 걸쳐 분산되고, LED의 일부가 영역의 외부에서 방출하고 있다. 포인트 74는 방출 영역에서의 변환 재료의 일부분의 제거에 후속하는 웨이퍼 상의 동일 LED의 방출 특성의 예를 보여주며, 이 실시예에서는, 25 nm DOM 파장 내에서 방출하는 LED를 갖는 웨이퍼 상의 영역으로부터 변환 재료가 제거된다. 예컨대, LED의 방출 파장이 450 nm에서 452.5 nm로 변화하는 웨이퍼 상으로부터 형광체 재료가 제거될 수 있다. 이 영역의 제거는 변환 재료 제거의 거시적 레벨에 대응하며, 포인트 74에 의해 나타낸 바와 같이, LED의 방출 특성이 CIE 그래프 상에 4 내지 5개의 인접 영역 부근에서 그룹화된다. LED의 방출 특성은 단일 빈 또는 단일 편차 패턴 부근에서 더욱 근접하게 배열된다.
도 8은 변환 재료의 기계 가공 전에 LED의 웨이퍼로부터의 컬러 포인트의 분포를 개략적으로 나타내는 라인 82를 보여주는 다른 CIE 그래프(80)를 도시하고 있다. 포인트 84는 2.5 nm DOM 파장을 갖는 영역의 기계 가공에 후속하고 또한 하술하는 방법 중의 하나를 이용한 미시적 기계 가공에 후속하는 동일한 LED에 대한 방출 포인트를 보여준다. 이 실시예에서, 형광체는 매 1nm DOM 파장에 대해 미시적 기계 가공되고, LED의 방출 특성이 타겟 방출 특성 부근에 더욱 타이트하게 모여지게 된다. 이로써 다수의 LED가 타겟 방출 영역(또는 빈) 내에 있게 되거나, 또는 타겟 방출 편차(MacAdam 타원형) 내에 있게 된다.
화학적, 물리적, 기계적 에칭 및 포토-어블레이션(photo-ablation)과 같은 여러 가지의 공지 기술을 이용하여 형광체 제거가 달성될 수 있다. 다양한 형광체 및/또는 결합제 재료(수지, 실리콘, 글래드 등)를 화학적으로 에칭하기 위해 여러 가지의 공지의 기술이 있다. 형광체 코팅의 화학적 에칭은 형광체 및 결합제 층의 타입을 기반으로 할 수 있다. 상이한 에칭 케미스트리는 형광체와 결합제 층 간의 상이한 에칭 선택성을 가지며, 선택된 에칭제(etchant)가 하부의 LED 구조에 삽입되어야 한다. 또한, 선택적 영역 형광체 제가가 요구되는 어플리케이션에서는, 임시적인 마스크층/기술이 요구될 수도 있다. 이것은 단계의 추가를 필요로 할 수 있으며, 비용면에서 효과적인 해법이 아닐 수도 있다. 물리적 에칭의 예는 높은 에너지 종(species)에 의한 형광체층의 스퍼터링을 포함한다. 이들은 폴라카보네이트, 알루미나, 드라이 아이스 등과 같은 삭마 매질(abrasive media)을 이용한 플라즈마 에칭, 물리적 스퍼터링일 수 있다. 노즐이 이 노즐을 빠져나오는 가스를 결정화하여 그 결정이 블래스팅 화합물(blasting compound)로서 사용되는 곳에서는 선택적 영역 샌드블래스팅(selective area sandblasting) 또는 가스(CO2) 블래스팅이 사용될 수도 있다. 이들 블래스팅 실시예의 각각에서, 형광체/결합제 층 두께가 샌드 또는 가스 결정 블래스팅에 의해 감소되지 않는 영역을 보호하기 위해 마스크가 사용될 수 있다. 마스킹 층을 필요로 함으로써 물리적 에칭 기술의 공정 단계 및 비용이 증가하게 될 수 있다. 삭마 매질 또한 장치로부터 완전히 제거되어야 하며, 이것은 고가의 진공 제거 기술을 필요로 할 수 있다. 다른 기계 가공 공정은 제트 기계 가공(jetting maching) 또는 초음파 기계 가공을 포함할 수 있다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 다른 방법은 그라인딩, 밀링 및 드릴링과 같은 기계식 에칭이다. 이 공정들은 다른 공정보다 덜 복작하고 비용이 적게 들 수 있으며, 기계 가공 어플리케이션에 기초하여 적합한 크기 및 형상의 그라인딩 및 드릴링 비트를 이용할 수 있다. CNC 기계 장치의 단일 스텝에 의해 대형 면적(수 mm와 같은), 중간 면적(1-5 mm) 및 소면적(1 mm 미만) 위의 형광체층이 제거될 수 있다.
다른 실시예에서, 형광체/결합제 층은 이 층을 레이저빔으로 조사함으로써 재료를 제거하는 공지의 공정인 레이저 삭마를 통한 기계 가공에 의해 제거될 수 있다. 낮은 레이저 플럭스를 이용하면, 흡수된 에너지에 의해 재료가 가열되어 기화 또는 승화될 수 있다. 높은 레이저 플럭스에서는, 재료가 통상적으로 플라즈마로 변환될 수 있다. 레이저 삭마는 통상적으로 펄스형 레이저로 재료를 제거하지만, 레이저 세기가 충분히 높은 경우에는 연속파 레이저빔으로 재료를 삭마하는 것도 가능하다. 레이저 제거 기술은 통상적으로 재료 및 잔여물을 남기거나, 또는 변환 재료의 표면을 태울 수도 있다. 이 공정은 재료 또는 잔여물을 제거하기 위해 수용성 에칭을 이용한 세정과 같은 추가의 세정 단계를 요구할 수 있다.
다른 실시예에서, 형광체/결합제 층 재료는 미시적 드릴링을 이용한 미시적 기계 가공에 의해 제거될 수 있다. 이것은 통상적으로 LED 위의 형광체/결합제 층에 구멍을 형성하기 위해 기계식 드릴을 이용하는 것을 포함한다. 레이저 삭마와 마찬가지로, 구멍의 수, 깊이 및 간격은 LED의 타겟 방출 특성 및 제거될 형광체/결합체 재료의 양에 의해 결정된다.
일실시예에서, 미시적 기계 가공 레벨에서의 구멍의 깊이는 각각의 구멍으로 제거되는 형광체 재료의 양을 적합하게 제어하기 위해 마이크론 또는 서브 마이크론 레벨로 제어되어야 한다. 이에 의해 웨이퍼 내의 상이한 LED 간의 방출 특성의 적합한 제어가 가능하게 된다. 일실시예에서, 이러한 서브 마이크론 레벨의 제어를 제공하기 위해 나노-스테이지(nano-stage)가 이용될 수 있다. 나노-스테이지는 매우 작은 증가량으로 이동할 수 있으며, 이 실시예에서 나노-스테이지는 웨이퍼를 유지하고, 웨이퍼를 향해 z-평면으로 이동하는 드릴 대신에 기계식 드릴에 관련하여 z-평면에서 위쪽으로 웨이퍼를 이동시킨다. 대표적인 나노-스테이지는 고분해능 볼 스크류 및 너트 메카니즘 또는 압전 액추에이터(piezoelectric actuator) 메카니즘을 이용하여 서브 마이크론 이동을 달성하며, 일부 나노-스테이지는 1 ㎛ 또는 그 미만까지의 최소의 증가 움직임(minimum and incremental motion)을 제공한다. 일부 실시예에서, 기계식 드릴은 드릴링 동안 웨이퍼를 이동시키는 나노-스테이지로 충족될 수 있다. 다른 실시예에서는, 기계식 드릴 및 나노-스테이지 양자가 이동할 수 있다. PI에 의해 제공된 상업적으로 이용 가능한 M-501 Precision Vertical Microposition Z-Stage와 같은 다수의 상이한 나노-스테이지가 이용될 수 있다.
이들 실시예에서, 변환 재료는 하나의 구멍으로 제거될 수 있는 한편, 다른 실시예에서는 LED 위의 형광체/결합제 층에 형성된 일련의 구멍으로 재료가 제거될 수도 있다. 구멍의 수, 깊이 및 간격은 LED의 타겟 방출 특성 및 그 타겟에 도달하도록 제거될 형광체/결합제 층의 대응하는 양에 의해 결정된다. 그루브(groove), 문자(letter), 숫자(number) 등과 같은 다른 에칭 패턴이 마찬가지로 행해질 수 있다.
단계 "52"에서, LED는 두 번째 검사되는 다른 단계로 진행될 수 있으며, LED가 현재 타겟 방출 특성에서 방출하거나 또는 타겟 방출로부터의 수용 가능한 편차 내에서 방출한다는 것을 확인하기 위해 LED의 출력이 측정된다. 일부 LED의 방출이 수용 가능하지 않다면, 이들은 추가의 형광체/결합제 층 재료를 제거하기 위해 단계 50에서 다시 미시적 기계 가공될 수 있다. 이 두 번째의 검사의 일부로써 및 한번 더의 미시적 기계 가공 전에, 단계 54에서는, LED 출력 특성의 제2 맵이 생성되고, 추가의 미시적 기계 가공을 통해 제거될 형광체/결합제 층 재료의 양을 결정하기 위해 이용될 수 있다. 두 번째의 미시적 기계 가공에 후속하여, LED는 다시 검사될 수 있으며, 필요한 경우 추가의 미시적 기계 가공이 수행될 수 있고, 이 공정은 LED가 타겟 방출로 또는 그 부근에서 방출할 때까지 지속된다.
단계 "58"에서, 다이싱, 스크라이빙 및 브레이킹, 또는 에칭과 같은 공지의 방법을 이용하여 개개의 LED 칩이 웨이퍼로부터 싱귤레이트될 수 있다. 이것은 LED의 방출이 수용 가능하여 추가의 미시적 기계 가공이 요구되지 않는 경우에 미시적 기계 가공(단계 50)으로부터 직접 발생하거나 또는 두 번째 검사(단계 52) 후에 발생할 수 있다. 싱귤레이트 공정은 실질적으로 동일한 방출 특성을 갖는 각각의 LED 칩을 분리시킨다. 이로써 유사한 방출 특성을 갖는 LED 칩의 신뢰적이고 일관적인 제조가 가능하게 된다. 싱귤레이트에 후속하여, LED 칩이 패키지에 탑재되거나 또는 형광체를 추가하기 위한 추가의 공정을 필요로 하지 않고서도 서브마운트 또는 인쇄 회로 기판(PCB)에 탑재될 수 있다. 일실시예에서, 패키지/서브마운트/PCB는 페더스틀이 리드에 전기적으로 접속되는 종래의 패키지 리드를 가질 수 있다. 그 후, 종래의 인캡슐레이션이 LED 칩 및 전기적 접속부를 둘러쌀 수 있다. 다른 실시예에서, LED 칩은 대기압 이하에서 LED 칩을 둘러싸는 불활성 분위기를 갖는 밀봉 방식으로 시일된 커버에 의해 밀폐될 수 있다.
도 9는 LED를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법(90)의 일실시예를 도시하며, 그 단계가 특정 순서로 나타내어져 있지만, 이들 단계는 상이한 순서로 행해질 수도 있고 또한 상이한 단계가 이용될 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 방법(90)은 LED의 제조를 참조하여 설명되지만, 다른 고체 상태 광방출 장치 및 다른 반도체 장치를 제조하기 위해 사용될 수 있다.
본 방법(90)에서의 단계의 일부는 위에서 설명하고 도 5에 도시된 방법(50)의 단계와 유사하며, 유사 단계에는 동일한 도면부호가 부여되어 있어 위에서의 이들 단계에 대한 설명을 본 실시예에 적용된다. 단계 42에서, 성장 웨이퍼 또는 기판("웨이퍼") 상에 LED가 제조되며, 단계 43에서, 장치 특성을 측정하기 위해 LED가 웨이퍼 레벨로 검사될 수 있다. 단계 44에서, 웨이퍼가 각각의 LED를 덮는 형광체/결합제 코팅에 의해 코팅된다. 단계 46에서, 웨이퍼는 웨이퍼 전반에 걸쳐 있는 LED의 출력 조명 특성을 측정하기 위해 다시 검사될 수 있으며, 단계 92에서 웨이퍼 레벨 구멍 깊이 맵이 개발될 수 있다. 이 맵은 웨이퍼의 레이아웃의 맵의 형태를 취하거나 또는 구멍에 대한 좌표와 함께 구멍의 깊이를 보여주는 데이터베이스 또는 스프레드시트의 형태로 될 수 있다. 일실시예에서, 구멍에 대한 좌표는 웨이퍼 상의 특정 LED에 대한 열과 행의 형태를 취할 수 있다. 구멍 깊이는 LED의 방출 특성을 변경하기 위해 LED 중의 특정 LED 위의 제거될 변환 재료의 양에 대응한다. 일실시예에서는, 각각의 LED 위에 단지 하나의 구멍에 대한 데이터베이스를 제공하지만, 다른 실시예에서는 각각의 LED 위에 형성된 다수의 구멍에 대한 데이터베이스를 제공할 수 있다.
단계 94에서, 본 방법(90)은 변환 재료의 표면에서의 불균일을 측정하여 웨이퍼 표면(형상) 프로파일을 생성하는 단계를 포함한다. 본 방법(90)은 불균일의 관점에서 각각의 LED 위에 구멍이 얼마나 깊게 이루어져야 하는지를 결정하여 이들 불균일을 보정한다. 달리 말하면, 변환 재료의 표면에서의 불균일이 측정되고, 각각의 LED 위에서 얼마나 많은 변환 재료를 제거하여야 하는지를 결정하여 보정된다. 일실시예에서, 이 불균일은 기준 포인트에 관련하여 측정되며, 이 기준 포인트 아래로 가는 "밸리(valley)" 표면 불균일은 음의 값으로 되고, 이 기준 포인트 위로 가는 피크(peak)는 양의 값으로 된다.
도 10은 LED 웨이퍼(110)를 도시하고 있으며, 표면 불균일을 측정하는 방법을 예시하고 있다. 웨이퍼(110) 및 그 표면 불균일은 설명 및 이해를 돕기 위해 "실척"으로 도시되어 있지 않다는 것을 이해할 것이다. 기준 포인트(112)는 이 기준 포인트와 관련하여 불균일이 측정되는 LED 웨이퍼 상에 선택된다. 기준 포인트(112)는 LED 웨이퍼(110)의 표면 상의 상이한 위치에 있을 수 있으며, 일실시예는 웨이퍼(110)의 중심에 또는 그 부근에 기준 포인트를 갖는다. 다른 실시예에서, 기준 포인트는 LED 웨이퍼(110) 상의 다른 위치에 있을 수 있는 한편, 또 다른 실시예에서 웨이퍼(110)를 유지하는 스테이지 상의 고정된 포인트와 같이 LED 웨이퍼(110)에서 벗어나 있을 수도 있다. 표면 불균일이 측정되면, 표면 불균일 맵이 생성될 수 있다. 기준 포인트(112)와 관련하여 밸리 포인트(114)가 음의 값(예컨대, 이 경우에는 -2 마이크론)인 것으로 도시되며, 피크 포인트(116)는 양의 값(이 경우에는 +2.5 마이크론)이다. 아래에 추가로 설명되는 바와 같이, 이 실시예에서, 표면 불균일은 각각의 LED 위의 최종 구멍 깊이를 결정할 시에 고려된다.
상이한 유형의 불균일 측정 방법 및 장치가 사용될 수 있다. 일실시예에서, 웨이퍼 위에 프로브를 주행시킴으로써 불균일을 물리적으로 측정하는 접촉식 검사가 이용될 수 있다. 이러한 측정 시스템은 상업적으로 이용 가능하며, 영국의 글로스터셔에 소재하는 Renishaw plc.로부터 이용 가능하다. 변환 재료의 표면을 조사(illumination)함으로써 표면 불균일을 측정하는 다른 비접촉식 표면 불균일 측정 장치가 이용될 수 있다. 이들 조사 기반 시스템의 일례로는 Renishaw plc.로부터 이용 가능한 레이저 기반 시스템 또는 Micro Photenics, Inc.로부터 이용 가능한 백색광 방출 시스템이 있다.
일실시예에서, 각각의 LED 위와 같이 기계 가공될 각각의 포인트에서 표면 불균일이 측정된다. 이것은 웨이퍼 상에 제조되는 LED 칩의 개수에 따라서는 수천 개의 지점에서의 측정을 필요로 할 수 있다. 표면 불균일을 측정하기 위해 요구되는 시간을 감소시키기 위해, 공지의 소프트웨어 및 알고리즘을 이용하여 이들 포인트 간의 불균일을 이론적으로 결정하면 더 적은 수의 웨이퍼 불균일 포인트를 측정하여도 된다. 이러한 계산을 위해 이용될 수 있는 한 가지 이러한 소프트웨어로는 SAS Inc.로부터 상업적으로 이용 가능한 JMP® 통계 소프트웨어가 있다. 이에 의해 LED 칩의 일부분 위의 불균일 측정이 이루어지고 나머지 LED 위의 불균일은 소프트웨어 알고리즘에 의해 결정될 수 있다. 이러한 불균일에 대해 더 적은 지점을 측정함으로써, 표면 불균일 프로파일을 결정하기 위해 요구되는 시간이 단축될 수 있다. 이로써 웨이퍼 및 개개의 LED 칩을 제조하기 위해 요구되는 전체적인 시간을 감소시킬 수 있다.
다시 도 9를 참조하면, 단계 96에서, 단계 92에서 생성된 각각의 LED에 대한 구멍의 깊이 및 특정 LED 위의 표면 불균일에 대한 측정치를 고려하여 최종적인 머신 맵(machine map)이 산출된다. 전반적인 산출은, 단계 92로부터의 구멍의 깊이에 LED 위에 밸리가 측정되는지 아니면 피크가 측정되는지의 여부에 따라 표면 불균일을 더하거나 뺀 것을 포함한다. 도시된 실시예에서, 기계 가공 기기를 위한 기준 포인트는 표면 불균일에 대한 동일한 기준 포인트이어야 한다. 예컨대, 단계 92에서 생성된 구멍 깊이 데이터로부터 11.3 마이크론 구멍 깊이를 갖고 또한 표면 불균일 프로파일로부터 2 마이크론 피크를 갖는 LED에 대한 계산은, 9.3 마이크론(11.3㎛ - 2㎛ = 9.3㎛)의 머신 맵에 대한 최종 깊이를 발생한다. 3 마이크론 밸리에서 9.2 마이크론 구멍 깊이를 갖는 LED에 대해서는 12.2 마이크론(9.2㎛ + 3㎛ = 12.3㎛)의 머신 맵에 대한 최종 깊이를 가질 것이다.
이 방식은 LED 위의 변환 재료의 더욱 제어된 제거를 가능하게 하며, 이로써 요구된 방출 특성에 도달하기 위해 요구되는 양을 더욱 정확하게 반영한다. 11.3 마이크론의 최초 구멍 깊이를 갖는 위의 예에 대해, 피크가 미시적 기계 가공 동안 생성된 구멍에 대해 보정되지 않는다면, 미시적 기계 가공은 2 마이크론 피크를 지나고나서 11.3 마이크론을 통과하여, 13.3 마이크론의 전체 구멍 깊이를 초래한다. 이것은 요구된 11.3 마이크론 구멍 깊이보다 더 커질 것이며, 너무 많은 변환 재료가 제거되게 하여 요구된 방출 특성을 달성하지 못하게 할 것이다. 3 마이크론 밸리에서 9.2 마이크론의 구멍 깊이를 갖는 다른 예에서, 미시적 기계 가공은 밸리 내로 3 마이크론을 통과하기 전까지는 변환 재료와 마주치지 않을 것이다. 변환 재료와 마주치게 될 때, 미시적 기계 가공은 추가로 6.2 마이크론 더 깊게(9.2㎛ - 3㎛) 진행할 것이다. 이 경우, 변환 재료가 충분히 제거되지 않을 것이다. 본 방법(10)은 각각의 LED 위에서 요구된 양의 변환 재료가 제거될 수 있도록 필수적으로 표면 불균일을 고려한다. 단계 50에서, 실제 LED가 기계 가공될 수 있다. 단계 98에서, 웨이퍼는 최종의 머신 맵을 이용하여 웨이퍼 상의 개별 LED, LED의 그룹, 또는 LED의 영역 위의 변환 재료를 제거하기 위해 기계 가공/미시적 기계 가공 시에 전술한 공정을 이용하여 기계 가공되거나 미시적 기계 가공된다.
본 발명에 따른 상이한 실시예에서, 보정 계산은 제조 공정에서 상이한 포인트에서 상이한 방식으로 발생할 수 있다. 계산 공정이 위의 단계 96에서 설명되어 있으며, 이 단계에서 최종의 머신 맵이 구멍 깊이 맵 및 표면 불균일 프로파일을 이용하여 계산된다. 즉, 최종의 깊이 맵이 미시적 기계 가공 전에 모든 LED 칩에 대해 계산된다. 다른 실시예에서, 보정 계산은 미시적 기계 가공과 동시에 발생할 수 있다. 이 계산은 미시적 기계 가공 기기가 상이한 LED 칩으로 이동할 때에 각각의 LED 위에서 발생할 수 있다. 각각의 LED 칩 위에서, 그 구멍 깊이 및 표면 불균일은 최종의 구멍 깊이를 계산하기 위해 이용될 수 있으며, LED 칩은 그 깊이까지 미시적 기계 가공될 수 있다. 다른 실시예에서, 각각의 LED 칩에서의 표면 불균일은 미시적 기계 가공 기기가 상이한 LED 칩으로 이동할 때에 측정될 수 있다. 미시적 기계 가공 기기가 새로운 LED 칩으로 이동할 때에, 표면 불균일이 측정될 수 있으므로, 최종의 구멍 깊이가 그 LED 칩에 대해 계산될 수 있다.
본 발명에 따른 상이한 실시예에서 다수의 상이한 단계가 포함될 수 있음을 이해할 것이며, 도 11은 이들 추가의 단계의 일부를 보여주고 있는 방법(130)을 도시하고 있다. 이 방법(130)은 도 5 및 도 9에 도시된 방법(50, 90)의 LED 제조 및 변환 재료 코팅 단계를 도시하고 있지 않지만, 이들 단계는 본 방법(130)에 도시된 단계 전에 완료된다는 것을 이해할 것이다. 본 방법(130)의 추가의 단계 중의 하나는 제조 시스템이 제조하고 있는 웨이퍼를 기록할 수 있도록 완성된 웨이퍼를 식별하는 단계이다. 종래의 바 코드 및 스캐너 시스템과 같은 다수의 상이한 웨이퍼 식별 시스템 및 방법이 이용될 수 있다.
단계 134에서, 웨이퍼가 검사되고, 웨이퍼 구멍 깊이 맵이 도 9에 도시된 방법(90)의 단계 93에서 전술한 바와 같이 생성된다. 단계 136에서, 웨이퍼는 제조 스테이지 또는 플랫폼 상에 자동 또는 수동으로 로드되고, 단계 138에서는 웨이퍼가 웨이퍼 상의 특정 패턴을 인식하고 이 패턴을 이용하여 스테이지 상의 웨이퍼를 x-y 평면으로 적절하게 정렬시키는 상이한 정렬 시스템을 이용하여 스테이지 상에 정렬된다. 약간 잘못 정렬된 웨이퍼조차도 LED 위의 구멍의 잘못된 배치를 초래할 수 있다. 구멍은 기준 포인트 부근에서 LED 위에 적절하게 정렬될 수도 있지만, 잘못 정렬된 웨이퍼에 대해서는, LED 위의 미시적 기계 가공 구멍의 배치에 있어서의 오류는 미시적 기계 가공이 웨이퍼의 중심으로부터 벗어나 이동할 때에 확산 및 확대될 수 있다. 실제로, 잘못된 정렬은 LED 위의 요구된 구멍의 미시적 기계 가공 실수를 초래할 수 있다.
단계 140에서, 웨이퍼가 표면 불균일에 대해 측정되고, 위의 단계 94 및 단계 142에서 최종의 머신 맵이 위의 단계 96에서 전술한 방법을 이용하여 계산되는 바와 같이 웨이퍼 위의 표면 불균일에 대해 표면 프로파일이 생성된다. 이 단계는 웨이퍼 제조 또는 기계 가공 시스템에 있는 컴퓨터에서 발생하거나 또는 웨이퍼 제조 시스템에서 떨어져 있는 지점에서 발생할 수 있다.
단계 144에서, 미시적 기계 가공 기기가 웨이퍼 상에, 바람직하게는 표면 불균일 프로파일을 생성하기 위해 이용되는 기준 포인트 상에 닿게 된다. 이것은 미시적 기계 가공 기기가 미시적 기계 가공 동안 표면 프로파일의 다양한 피크 및 밸리와 적절하게 정렬하도록 함으로써 표면 불균일에 대한 보정을 적절하게 행하는데 중요하다. 마이크로-머신이 웨이퍼 상에 닿을 때에 기준 포인트를 놓치게 되면, 미시적 기계 가공 기기가 웨이퍼를 가로질러 이동할 때에 오차가 발생할 수 있다. 전술한 실시예들 중의 하나에서, 표면 프로파일 기준 포인트는 웨이퍼의 중심에 또는 중심 부근에 있다. 본 실시예에서, 미시적 기계 가공 기기가 웨이퍼에 닿는 것 또한 중심 기준 포인트와 동일한 지점에서 이루어져야 한다. 단계 146에서, 웨이퍼는 위의 방법(40)의 단계 50에서 설명된 바와 같이 웨이퍼 상의 개별 LED, LED의 그룹, 또는 LED의 영역 위의 변환 재료를 제거하기 위해 기계 가공/미시적 기계 가공될 때에 전술한 공정을 이용하여 기계 가공되거나 또는 미시적 기계 가공된다.
단계 148에서, 웨이퍼 작업 영역이 세정될 수 있고, 웨이퍼가 제조 시스템으로부터 언로딩된다. 상이한 세정 방법 및 재료가 이용될 수 있으며, 적합한 재료로는 수용성 에치(KOH), 물, 공기 또는 질소이다. 세정은 오일 또는 솔벤트의 사용을 피하여야 한다. 단계 150에서, 웨이퍼는 필요한 경우 LED의 방출 특성이 요구된 빈 내에 부합한다는 것을 검증하기 위해 다른 시점에서 검사될 수 있다. 단계 152에서, LED는 방법(40)의 단계 58에서 전술한 바와 같이 웨이퍼로부터 싱귤레이트되어, 패키징될 수 있다.
전술한 바와 같이, 기계 가공은 크게 미시적 기계 가공 및 거시적 기계 가공으로 분류될 수 있고, LED의 영역 또는 지역 위의 형광체 제거는 거시적 기계 가공으로 지칭되고, 개별 LED 위의 형광체 제거는 미시적 기계 가공으로 지칭된다. 거시적 기계 가공은 상이한 형태를 취할 수 있고, 조직되거나 사전 배열된 영역 내의 LED의 영역 위의 기계 가공을 포함할 수 있다. 즉, 미시적 기계 가공 영역은 웨이퍼 특성이 측정되기 전에 결정될 수 있다. 도 12는 웨이퍼 상의 LED의 행 또는 트랙(172)을 포함하는 사전 배열된 영역에서 거시적 기계 가공될 수 있는 LED 웨이퍼(170)의 일실시예를 도시한다. 사전 배열된 영역은 또한 LED의 열 또는 대각선 LED, 또는 원형, 타원형, 정방형 등과 같은 다른 사전 배열된 영역을 포함할 수 있다.
각각의 사전 배열된 영역에 대해, 변환 재료가 단일 레벨로 기계 가공된다. 행(172)에 대해, 변환 재료는 행을 따라 단일 레벨로 기계 가공된다. 본 발명에 따른 방법은 각각의 행(172)에서 LED의 상이한 방출 특성에 기초하여 최상의 결과를 달성하기 위해 변환 재료 기계 가공을 위한 요구된 깊이를 계산한다. 행(172)은 그 후 전술한 방법을 이용하여 기계 가공될 수 있으며, 기계 가공 기기가 행을 따라 이동하고, 변환 재료를 동일 레벨로 제거한다. 이 행 또는 트랙 방법은 전술한 미시적 기계 가공 방법과 동일한 개별 LED 당의 변환 재료 제거 정확도를 제공하지 못하지만, 웨이퍼 당의 미시적 기계 가공 시간을 감소시킨다.
본 발명에 따른 방법의 일부 실시예에서, 웨이퍼가 위치되는 플랫폼 또는 스테이지는 표면 불균일 측정치 및 궁극적으로는 미시적 기계 가공 또는 거시적 기계 가공을 위한 깊이에 영향을 줄 수 있다. 일부 경우에, 스테이지의 표면 불균일은 스테이지 상의 웨이퍼에서의 일부 표면 불균일을 야기할 수 있고, 스테이지의 어떠한 기울어짐이 그에 대응하는 표면 불균일과 함께 웨이퍼의 기울어짐을 초래할 수 있다. 측정 및 기계 가공 동안 복수의 스테이지를 이용하면, 상이한 스테이지로부터 웨이퍼에 대한 상이한 표면 불균일을 초래할 수 있다. 그 결과, 표면 불균일 프로파일 측정 및 기계 가공을 위해서는 단일 스테이지를 이용하는 것이 바람직할 것이다.
일실시예에서, 스테이지는 표면 불균일 프로파일을 측정하기 위해 이용될 수 있으며, 그 후 기계 가공을 위한 시스템으로 이동될 수 있다. 이와 달리, 스테이지는 표면 프로파일 측정 및 기계 가공 모두를 수행하는 단일 기기에 위치될 수 있다. 다른 시스템에서도, 표면 프로파일 측정 및 기계 가공 시스템을 통해 어셈블리 라인 형태로 이동하는 복수의 스테이지가 제공될 수 있다. 스테이지 상의 웨이퍼의 표면 프로파일은 하나의 포인트에서 측정될 수 있으며, 그 후 스테이지는 기계 가공이 발생할 수 있는 제2 포인트로 자동으로 이동될 수 있다. 다른 실시예에서, 복수의 스테이지가 고정된 지점에 제공될 수 있으며, 이 고정된 지점 사이에서 표면 프로파일 및 기계 가공 시스템이 이동한다. 한 가지 이러한 구성은 원형으로 배치된 복수의 고정 스테이지를 가질 수 있으며, 표면 프로파일 및 기계 가공 시스템이 원의 중심에서부터 스테이지들 사이를 이동한다. 이러한 "플래너터리(planetary)" 시스템은 중앙의 회전 포인트 둘레에 있는 상이한 스테이지 간의 이동을 가능하게 하여, 스테이지 간의 더욱 용이한 이동을 가능하게 할 수 있다. 다른 실시예에서, 표면 프로파일 측정에서의 스테이지에 대한 표면 불균일은, 기계 가공 스테이지가 스테이지 표면 불균일을 카피하도록 하거나, 또는 보정 계산을 시행할 때에 이들 불균일을 고려하도록 함으로써, 기계 가공 스테이지에서 모의(mimic)될 수 있다.
본 발명이 또한 제조 장치에 의해 제공될 수도 있는 불균일과 같은 다른 불균일을 보정할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예컨대, 미시적 기계 가공 시스템은 x 및 y 평면을 따라 웨이퍼 상의 상이한 LED 칩으로 이동할 때에 z-축을 따르는 이동을 경험할 수도 있다. 이 z-축 이동 또한 미시적 기계 가공을 위한 최종의 구멍 깊이를 결정할 때에 보정될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 상이한 실시예에 추가의 단계가 포함될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 전술한 방법들에서의 단계 모두를 포함할 필요는 없다는 것을 이해할 것이다. 예컨대, 방법 40에서, 웨이퍼는, 두 번째 검사되고 두 번째 미시적 기계 가공되는 대신에, 제1 미시적 기계 가공에 후속하여 싱귤레이트 단계로 바로 진행할 수 있다. 유사하게, 방법 90 및 130은 전술한 단계의 일부가 없이 수행되거나 또는 이들 단계의 상이한 순서로 수행될 수 있다.
LED가 형광체 코팅 후의 LED의 컨택트에 대한 전기 접촉을 가능하게 하기 위해 하나 이상의 페더스틀을 포함하거나, 또는 LED가 코팅에 후속하여 전기 접촉을 허용하도록 배치되는 전술한 실시예에서, 본 발명에 따른 상이한 방법은 요구된 방출 특성을 달성하기 위해 검사 및 미시적 기계 가공을 동시에 허용할 수 있다. 즉, LED가 검사되고 방출하고 있는 동안 미시적 기계 가공이 발생할 수 있다. 이것은 웨이퍼 레벨 방출 특성의 맵을 생성할 필요 없이 웨이퍼 레벨의 실시간 제어된 조절을 가능하게 한다.
다른 실시예에서, 코팅의 일부분이 타겟 방출 특성의 수용 가능한 범위 내에서의 방출을 달성하기 위해 웨이퍼 레벨로 미시적 기계 가공될 수 있다. 그 후, 개개의 LED가 웨이퍼로부터 싱귤레이트되고, 그리고나서 기판 또는 서브마운트에 장착하는 등에 의해 패키징될 수 있다. 패키지에 대한 요구된 방출 컬러 포인트에 기초하여, 최종의 미시적 기계 가공이 패키지 레벨로 시행될 수 있다. 이 공정은 LED가 싱귤레이트 및 패키징될 수 있도록 하고, 이 패키지는 그 후 커스토머 요구에 따라 다수의 상이한 컬러 포인트를 충족하기 위해 최종의 미시적 기계 가공에 이용 가능하게 된다. 패키지 미시적 기계 가공은 전술한 방법(40, 90, 130)의 다수의 단계를 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 다수의 상이한 장치를 기계 가공하기 위해 이용될 수 있으며, 도 13a 내지 도 13c는 본 발명에 따라 처리되는 LED 웨이퍼(180)의 일실시예를 도시하고 있다. 그러나, 본 발명은 다수의 상이한 LED 실시예를 처리하기 위해 이용될 수 있으며, 개개의 LED 또는 더 작은 그룹의 LED가 웨이퍼 레벨 LED와 유사하게 처리될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 발명에 따라 제조될 수 있는 LED의 상이한 실시예의 예는 Cree, Inc.에 의해 제공된 상업적으로 이용 가능한 EZBright™ LED 칩(예컨대, EZ1000, EZ700, EZ600, EZ400, EXBright290)을 포함하며, 이에 대한 세부적인 내용의 일부가 미국 특허 공개 번호 2006/0060874 및 2006/086418에 개시되어 있고, 이 공개 특허의 내용이 참고자료로 본 명세서에 원용되어 있다.
LED 웨이퍼(180)의 제조를 위한 구체적인 내용이 미국 특허 출원 번호 11/656,759 및 11/899,790에 개시되어 있으며, 이 특허 출원의 내용이 참고자료로 본 명세서에 원용되어 있다. 도 13a를 참조하면, LED 웨이퍼(180)는 이들의 제조 공정의 웨이퍼 레벨로 도시된 LED 칩(182)을 포함한다. LED 칩(182) 간의 분리 또는 다이싱 라인과 그 후의 추가의 제조 공정을 보여주기 위해 가상선이 포함되어 있다. 도 13a는 웨이퍼 레벨의 2개의 장치만을 보여주고 있지만, 다수의 더 많은 LED 칩이 단일 웨이퍼로부터 형성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예컨대, 1 밀리미터 정방형 크기를 갖는 LED 칩을 제조할 때에는, 최대 4500개의 칩이 3 인치 웨이퍼 상에 제조될 수 있다.
각각의 LED 칩(182)은 전술한 바와 같이 상이한 방식으로 배열되는 다수의 상이한 반도체층을 가질 수 있는 반도체 LED(184)를 포함한다. LED(184)의 층은 일반적으로 반대로 도핑된 제1 및 제2 에피택셜층(188, 190) 사이에 개재된 활성층/영역(186)을 포함하며, 이들 모두가 기판(192) 상에 웨이퍼 레벨로 연속적으로 형성된다. 도시된 실시예에서, LED(184)는 기판(192) 상의 별도의 장치로서 도시되어 있다. 이러한 분리는 활성층(186)과 도핑층(188, 190)의 일부분이 기판(192)까지 에칭 다운되어 LED(184) 사이에 개방 영역을 형성하도록 함으로써 달성될 수 있다. 다른 실시예에서, 활성층(186)과 도핑층(188, 190)은 기판(192) 상에 연속층으로서 잔류할 수 있으며, LED 칩이 싱귤레이트될 때 개별 장치로 분리될 수 있다. LED(184)는 전술한 바와 같이 상이한 재료 계통으로 구성될 수 있으며, 기판은 상이한 재료로 구성될 수 있다. 추가의 층 및 요소가 LED(184)에 포함될 수 있고, 활성 영역(186)이 다수의 상이한 구조를 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
LED(184)는 측방 지오메트리(lateral geometry)를 갖지만, 본 발명은 수직 지오메트리 LED에도 동일하게 적용할 수 있다. 각각의 LED(184)는 각각 방법 40에서 전술한 재료로 구성될 수 있는 제1 및 제2 컨택트(194, 196)를 가지며, 각각의 LED(184)는 또한 전술한 전류 확산층 및 구조를 포함할 수 있다. 제1 컨택트(194)에 인가되는 전기 신호는 에피택셜층 190 내로 확산하고, 제2 컨택트(196)에 인가되는 신호는 에피택셜층 188 내로 확산한다. LED(184)가 측방 지오메트리를 갖기 때문에, 컨택트 양자가 LED(184)의 상단에 존재하게 된다.
각각의 LED 칩(182)은 제1 컨택트(194) 상에 형성된 제1 컨택트 페더스틀(198) 및 제2 컨택트(196) 상에 형성된 제2 컨택트 페더스틀(200)을 추가로 포함하며, 이들 모두는 LED(184)에 대한 전기 접촉을 이루기 위해 이용된다. 페더스틀(198, 200)은 다수의 상이한 전기 도전 재료로 형성될 수 있고, 전해 도금(electroplating), 마스크 증착(e-빔, 스퍼터링), 무전해 도금(electroless plating), 또는 스터드 범핑(stud bumping)과 같은 다수의 상이한 공지의 물리적 또는 화학적 증착 공정을 이용하여 형성될 수 있으며, 바람직한 컨택트 페더스틀은 금(Au)이며, 본 기술 분야에 전반적으로 공지되어 있는 스터드 범핑을 이용하여 형성된다. 페더스틀(198, 200)은 Au 이외에 Cu, Ni, In, 이들의 조성물, 또는 앞에서 나열한 도전 산화물과 투명 도전 산화물을 포함한 제1 및 제2 컨택트용으로 이용되는 금속과 같은 다른 도전성 금속으로 구성될 수 있다. 페더스틀(198, 200)의 높이는 형광체 로드된 결합제 코팅의 요구된 두께에 따라 변화할 수 있으며, LED로부터 형광체 로드된 결합제 코팅의 상단 표면에 부합하거나 그 이상 연장하기에 충분한 높이로 되어야 한다.
LED 웨이퍼(180)는 전술한 방법을 이용한 형광체 코팅(202)에 의해 감싸여지며, 각각의 LED(184) 및 그 컨택트(194, 196)를 덮으며, 초기에는 페더스틀(198, 200)을 덮거나/매립하도록 하는 두께를 갖는다. 형광체 코팅(202)은 그 후 전술한 방법을 이용하여 경화될 수 있으며, 또한 전술한 바와 같은 상이한 결합제 및 형광체 재료를 포함할 수 있다. LED의 초기 코팅 후, 전체 코팅을 박막화시켜 페더스틀(198, 200)을 노출시키거나 또는 코팅(202)의 전체 두께를 감소시키는 평면화와 같은 추가의 공정이 요구될 수도 있다.
페더스틀이 노출된 후, LED 웨이퍼(180)가 검사될 수 있고, 각각의 LED의 방출 특성이 측정될 수 있다. 전술한 바와 같이, 검사는 각각의 LED(184)에 있는 노출된 페더스틀(198, 200)에 대한 전기적 접촉을 이루고, LED(184)에 전기 신호를 인가하여 이들이 광을 방출하도록 하는 것을 포함할 수 있다. 각각의 LED 칩(182)이 타겟 방출에서 또는 그 부근에서 방출하도록 각각의 LED 칩을 조절하기 위해 요구되는 거시적 기계 가공 또는 미시적 기계 가공의 양과 면적을 결정하기 위해 이용될 수 있는 웨이퍼의 방출 특성의 맵이 생성될 수 있다.
도 13b를 참조하면, 형광체 코팅(202)은 LED 칩(182)의 전체 또는 일부 위의 형광체의 양을 감소시켜 이들의 방출 특성을 "조절"하기 위해 기계 가공될 수 있다. 제거될 형광체 코팅(202)의 양은 타겟 방출 특성에 관련한 LED 칩(182)의 개시 측정 방출 특성(starting measured emission characteristics)에 의하여 나타내질 수 있으며, 전술한 바와 같이 표면 불균일을 보정할 수 있다. 기계 가공 특징부의 개수, 간격 및 깊이는 형광체 코팅(202)의 요구된 양을 제거하기 위해 제어될 수 있다.
형광체 코팅(202)에 구멍(206)을 형성함으로써 코팅(202)의 일부를 제거하기 위해 전술한 바와 같이 상이한 거시적 기계 가공 및 미시적 기계 가공 방법이 이용될 수 있다. 도시된 실시예에서는 다수의 구멍이 존재하지만, 일실시예에서는 적어도 일부의 LED 위에 하나의 구멍을 포함할 수 있다. LED(184)로부터의 광은 코팅(202)을 통과하여, 광의 적어도 일부가 코팅(202)의 형광체 재료에 의해 변환된다. 기계 가공에 후속하여, 더 적은 양의 형광체 코팅(202)이 잔류하게 되고, LED 광이 더 적은 양의 형광체 재료를 만나게 된다. 그 결과, 더 적은 양의 LED 광이 변환되고, 형광체 코팅이 기계 가공될 때에, LED 칩(182)이 LED 광과 형광체로부터 변환된 광의 상이한 조합을 방출한다.
전술한 바와 같이, 각각의 LED(184)에 대한 방출 특성은 상이할 수 있으며, 각각의 LED(184) 위의 형광체 코팅(202)의 두께가 변화할 수 있다. 따라서, 각각의 LED 위의 제거될 형광체 코팅(202)의 양은 타겟 방출을 달성하기 위해 상이하게 될 수 있다. 각각의 LED(184) 위의 형광체는 구멍이 코팅의 상이한 깊이로 진행하도록 함으로써, 상이한 개수의 구멍을 갖도록 함으로써, 또는 상이한 직경의 구멍을 갖도록 함으로써와 같이 상이한 양의 재료를 제거하도록 미시적 기계 가공될 수 있다. 구멍은 또한 형상 또는 문자를 형성하도록 조직화된 방식으로 위치될 수 있다.
LED 칩(182)은 이들이 타겟 방출로부터 수용 가능한 편차로 또는 수용 가능한 편차 내에서 방출하는지를 판정하기 위해 다시 검사될 수 있다. 수용 가능한 편차로 또는 수용 가능한 편차 내에서 방출하지 않는다면, LED 칩(182)은 추가의 미시적 기계 가공을 통해 추가로 조절될 수 있다. 이 공정은 LED 칩(182)이 요구된 특성에서 또는 그 부근에서 방출할 때까지 지속될 수 있다.
도 13c를 참조하면, LED 칩(182)은 전술한 공지의 공정을 이용하여 LED 웨이퍼(180)로부터 도시된 바와 같은 개별 장치로 또는 이와 달리 장치의 그룹으로 싱귤레이트될 수 있다. LED 칩(182)은 그 후 전술한 바와 같이 패키징되고, 접촉될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 다수의 상이한 LED 웨이퍼 및 LED 칩 구조와 함께 이용될 수 있다. 도 14a 내지 도 14c는 본 발명에 따른 LED 웨이퍼(220)의 다른 실시예를 도시하고 있다. 도 14a를 참조하면, LED 칩(222)은 웨이퍼 레벨로 서브마운트(224) 상에 플립칩(flip-chip) 탑재된다. LED 칩(222)은 LED 칩(222) 사이의 분리 또는 다이싱 라인과 후속의 추가 제조 단계를 보여주기 위해 가상선으로 도시되어 있다. 각각의 LED 칩(222)은 전술한 바와 같이 상이한 방식으로 배열되는 다수의 상이한 반도체층을 가질 수 있는 반도체 LED(226)를 포함한다. LED(226)는 일반적으로 반대로 도핑된 제1 및 제2 에피택셜층(230, 232) 사이에 개재된 활성층/영역(228)을 포함하며, 그 전부가 기판(234) 상에 연속적으로 형성된다. 본 발명은 측방 지오메트리 LED와 같은 양자의 컨택트가 하나의 표면으로부터 액세스 가능하도록 배열된 LED와 함께 사용하기에 특히 적합하다. 각각의 LED(226)는 제1 및 제2 에피택셜층 상에 각각 제1 및 제2 전극 또는 컨택트(236, 238)를 추가로 포함한다. 전술한 바와 같이 전류 확산층 및 구조가 포함될 수 있다.
각각의 LED 칩(222)은 LED(226)가 플립칩 장착될 수 있도록 배치된 서브마운트(224)의 부분을 추가로 포함한다. 서브마운트(224)는 도전 재료, 반도체 재료 또는 절연 재료와 같은 다수의 상이한 재료로 구성될 수 있다. 일부 적합한 재료는 알루미늄, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 또는 폴리마이드(polymide) 등의 세라믹을 포함한다. 다른 실시예에서, 서브마운트 웨이퍼는 인쇄 회로 기판(PCB), 사파이어 또는 규소, 탄화규소, 또는 상업적으로 이용 가능한 T-Clad 더멀 클래드 절연 기판 재료(T-Clad thermal clad insulated substrate material)와 같은 다른 적합한 재료를 포함한다. 서브마운트 웨이퍼(224)는 에칭과 같은 공지의 공정을 이용하여 형성될 수 있는 복수의 관통 구멍(240)을 포함할 수 있으며, 관통 구멍(240) 중의 2개 이상이 각각의 LED(226)와 연동하도록 배치된다. 도시된 실시예에서, 관통 구멍(240)은 2개의 세트로 배치되며, 각각의 세트는 각각의 LED(226)의 제1 및 제2 컨택트(236, 238)와 정렬하도록 크기가 정해지고 이격된다.
관통 구멍(240)의 표면을 포함한 서브마운트(224)의 표면을 덮는 유전체층(242)이 포함될 수 있다. 유전체층(242)은 서브마운트(224) 표면 상의 전기 신호가 서브마운트(224) 내로 확산하지 못하도록 웨이퍼를 전기적으로 절연시킨다. 유전체층을 위해 상이한 재료가 이용될 수 있으며, 적합한 재료로는 질화규소 또는 산화규소가 있다. 세라믹과 같은 절연 재료로 구성된 서브마운트 웨이퍼에 대해서는, 유전체층 또는 전기적 아이솔레이션을 포함할 필요가 없을 것이다.
각각의 관통 구멍(240)은 서브마운트(224)를 관통하는 도전성 비아(244)를 형성하기 위해 도전성 재료로 채워질 수 있다. 각각의 LED 칩은 서브마운트(224)의 일부분의 저면 상에 제1 및 제2 저부 금속 패드 또는 트레이스(246, 248)를 가질 수 있으며, 이 패드 또는 트레이스는 LED 칩의 다이싱 후에 LED 칩이 저면 상의 공간에 의해 전기적으로 및 물리적으로 분리되도록 배치된다. 각각의 저부 트레이스(246, 248)는 각각의 비아(244)에 전기적으로 접속된다. 제1 저부 금속 트레이스(246)에 인가되는 전기 신호는 LED 칩의 비아(244) 중의 하나에 도전되며, 제2 저부 금속 트레이스(248)에 인가되는 신호는 LED 칩의 비아(244) 중의 다른 것에 도전된다. 신호를 비아(244)로부터 제1 및 제2 컨택트(236, 238)에 도전시키기 위해 제1 및 제2 상면(250, 252)이 서브마운트(224)의 상면에 포함될 수 있다. LED(226)는 솔더와 같은 하나 이상의 본드/금속 층인 도전성 본드 재료(254)에 의해 서브마운트(224)에 마운트된다. 본드 재료는 통상적으로 제1 상부 트레이스(250)를 제1 컨택트(236)에 본딩하고, 제2 상부 트레이스(252)를 제2 컨택트(238)에 본딩한다.
LED 웨이퍼(220)는 각각의 LED 칩(222)을 위한 LED(226)를 덮는 형광체/결합제 코팅(256)에 의해 덮여질 수 있다. 형광체 결합제 코팅은 전술한 결합제 및 형광체 재료를 포함할 수 있으며, 전술한 바와 같이 도포, 경화 및 평탄화될 수 있다. LED 칩(220)은 그 후 제1 및 제2 저부 트레이스(246, 248)를 접촉시켜 LED(226)가 광을 방출하도록 함으로써 검사될 수 있다. 웨이퍼 전반에 걸쳐 있는 LED 칩의 방출 특성에 대한 맵이 구성될 수 있다.
도 14b를 참조하면, 형광체/결합제 코팅(256)은 각각의 LED 칩(222)의 방출 특성을 "조절"하기 위해 전술한 방법 중의 임의의 방법을 이용하여 거시적 기계 가공되거나 또는 미시적 기계 가공될 수 있다. 도시된 실시예에서, 미시적 기계 가공은 코팅(256)에 구멍(258)을 형성함으로써 형광체 재료를 제거한다. 코팅은 구멍 이외의 다른 방식으로 제거될 수 있다는 것을 이해할 것이다. LED 칩(222)은 자신의 출력 특성을 측정하기 위해 다시 검사될 수 있으며, 필요에 따라 LED 칩이 타겟 방출 특성으로 또는 그 부근에서 방출하도록 다시 미시적 기계 가공될 수 있다. 도 14c를 참조하면, LED 칩(222)은 그 후 LED 웨이퍼로부터 개별 LED 칩(222)으로 또는 LED 칩(222)의 그룹으로 싱귤레이트될 수 있다. LED 칩(222)은 그 후 전술한 바와 같이 추가로 패키징될 수 있다.
도 15는 전술한 바와 같은 방법을 이용하여 방출 특성을 웨이퍼 레벨 또는 LED 칩 레벨로 조절할 수 있는 본 발명에 따른 LED 칩(240)의 다른 실시예를 도시한다. LED 칩(240)은 기판/웨이퍼(244) 상에 LED를 형성하는 반도체층(242)을 포함한다. 반도체층 상에는 제1, 제2 및 제3 형광체/결합제 코팅(246, 248, 250)이 형성된다. 일실시예에서, 형광체/결합제 코팅(246, 248, 250)은 LED 광을 흡수하고, 백색광으로 조합되는 컬러를 방출하며, 일실시예에서의 코팅이 적색광, 녹색광 및 청색광을 방출한다. 이 코팅은 LED 칩의 백색광 방출의 컬러 포인트를 조절하기 위해 전술한 방법을 이용하여 기계 가공될 수 있다.
도 16은 기판/웨이퍼(264) 상에 LED를 형성하는 반도체층(262)을 갖는 본 발명에 따른 LED 칩(260)의 다른 실시예를 도시하고 있다. 이 실시예에서는, 3개의 형광체/결합제 코팅 대신에, LED 칩(260)이 제1, 제2 및 제3 측방 형광체/결합제 영역(246, 248, 250)을 가지며, 이 영역들이 LED 광을 흡수하고, 백색광 조합을 방출한다. 본 실시예에서, 이들 영역은 LED 칩이 백색광을 방출하도록 조합되는 적색광, 녹색광 및 청색광을 방출한다. 각각의 영역은 이 영역 중의 임의의 것으로부터 LED 칩의 컬러 포인트까지 변환 재료를 제거하기 위해 전술한 방법을 이용하여 기계 가공될 수 있다. 전술한 방법은 방출 특성을 조절하기 위해 측방 영역 또는 층의 상이한 조합을 갖는 형광체 영역을 갖는 LED 칩을 기계 가공하기 위해 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명에 따른 기계 가공은 또한 광추출을 향상시키기 위해 또는 LED 칩의 방출 패턴을 성형하기 위해 형광체/결합제 코팅 또는 LED 칩의 다른 층을 성형하거나 텍스처(texture)하도록 이용될 수 있다. 도 17은 기판/웨이퍼(284) 상에 반도체층(282)을 갖는 본 발명에 따른 LED 칩(280)의 다른 실시예를 도시하고 있으며, 반도체층 상에 형광체/결합제 코팅(286)이 형성되어 있다. 형광체/결합제 코팅(286)의 기계 가공은 형광체 재료를 제거할 수도 있고 또한 코팅을 성형할 수도 있다. LED 칩(280)에 대해, 기계 가공은 형광체 재료를 제거하고, 반도체층 위에 렌즈 형상을 코팅하는 결합제를 형성한다. 일실시예에서, 렌즈를 형성할 때에 요구된 양의 변환 재료가 제거될 수 있는 한편, 변환 재료를 제거하기 위해 렌즈 성형 변환 재료에 구멍(288)을 형성함으로써 등에 의해 다른 추가의 변환 재료가 제거될 수 있다.
상이한 실시예를 참조하여 설명된 구멍은 다수의 상이한 형상을 취할 수 있으며, 본 명세서에 설명된 것 이외의 다수의 상이한 방식으로 배치될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 구멍은 상이한 깊이, 상이한 직경, 및 원통형 이외의 상이한 형상으로 될 수 있으며, 텍스처링 또는 윤곽(contour)과 같은 상이한 외형적 특징부를 가질 수 있다. 구멍은 LED 칩의 방출 패턴을 변경하기 위한 형상 및 외형적 특징부를 가질 수 있거나, 또는 LED 칩의 방출 패턴을 변경하기 위해 비스듬하게 제공될 수 있다. 구멍은 또한 동일하거나 상이한 각도를 가질 수 있다.
도 18은 반도체층(302), 기판/웨이퍼(304), 및 형광체/결합제 코팅(306)을 갖는 LED 칩(300)의 다른 실시예를 도시하고 있다. 이 실시예에서, 기계 가공은 변환 재료를 제거할 뿐만 아니라 형광체/결합제 코팅(306)의 표면을 텍스처하여 광추출을 향상시킨다. 형광체/결합제는 도 17 및 도 18에 도시된 것 이외에 다수의 상이한 형상 및 표면 텍스처를 가질 수 있으며, 또한 구멍에 의해서와 같이 변환 재료가 제거될 수 있다.
본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 참조하여 구체적으로 설명하였지만, 다른 변형도 가능하다. 예컨대, 본 발명은 다수의 상이한 장치 구성(지오메트리, 형상, 크기, 및 칩 상의 칩 내의 또는 칩 주위의 다른 요소)과 함께 사용되어 장치 성능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상 및 요지는 전술한 실시예들로만 한정되지 않아야 한다.

Claims (57)

  1. 발광 다이오드(LED) 칩을 제조하는 방법에 있어서,
    복수의 발광 다이오드를 제공하는 단계;
    상기 발광 다이오드로부터의 적어도 일부의 광이 변환 재료를 통과하여 변환되도록 하는 변환 재료로 상기 발광 다이오드를 코팅하는 단계;
    적어도 일부의 상기 발광 다이오드 칩의 방출 특성을 측정하는 단계; 및
    상기 발광 다이오드 칩이 타겟 방출 특성의 범위 내에서 방출하도록 상기 발광 다이오드 칩의 방출 특성을 변경하기 위해, 적어도 일부의 상기 발광 다이오드 위의 적어도 일부의 상기 변환 재료를 제거하는 단계
    를 포함하는 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 발광 다이오드 칩으로부터의 광은 상기 발광 다이오드로부터의 광을 포함하는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드의 표면 불균일 프로파일을 생성하는 단계를 더 포함하는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 표면 불균일 프로파일은 상기 발광 다이오드 위에서 얼마나 많은 변환 재료를 제거할지를 결정할 때에 보정되는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    제거될 상기 변환 재료의 양은 타겟 방출 특성의 범위에 관련한 상기 발광 다이오드 칩의 방출 특성에 의해 결정되는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩의 출력은 상기 발광 다이오드 칩의 방출 특성을 변경하기 위한 상기 변환 재료의 제거에 의해 변경되는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 방출 특성의 범위는 CIE 곡선 상의 색도 영역 맵(chromaticity region map)에 대응하는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩은 백색광을 방출하는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 변환 재료는 형광체를 포함하는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 변환 재료 코팅은 결합제 내에 형광체를 함유하는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 변환 재료의 제거에 후속하여 상기 발광 다이오드의 적어도 일부의 발광 다이오드의 방출 특성을 두 번째 측정하는 단계를 더 포함하는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩의 방출 특성을 변경하기 위해 상기 발광 다이오드의 적어도 일부의 발광 다이오드 위의 상기 변환 재료의 적어도 일부분을 두 번째로 제거하는 단계를 더 포함하는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광 다이오드의 방출 특성의 맵을 생성하는 단계를 더 포함하는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    각각의 상기 발광 다이오드 위의 제거될 상기 변환 재료의 양은, 상기 발광 다이오드 칩의 타겟 방출 특성에 비교된 상기 방출 특성 맵으로부터 결정되는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광 다이오드는 웨이퍼 상에 제공되고, 상기 발광 다이오드 칩은 상기 웨이퍼로부터 형성되는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 발광 다이오드를 상기 웨이퍼로부터 개별 발광 다이오드 칩 또는 발광 다이오드 칩의 그룹으로서 싱귤레이트(singulate)하는 단계를 더 포함하는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 방출 특성을 측정하는 단계는 상기 발광 다이오드 칩을 검사하는 단계를 포함하는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 변환 재료의 제거는 거시적 기계 가공(macro-machining)을 포함하는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 변환 재료의 제거는 미시적 기계 가공(micro-machining)을 포함하는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 변환 재료의 제거는 미시적 드릴링을 포함하는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 변환 재료의 제거는 서브마이크론 깊이까지의 미시적 드릴링을 포함하는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 코팅의 표면 불균일을 측정하는 단계 및 미시적 드릴링 시에 상기 표면 불균일을 보정하는 단계를 더 포함하는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 미시적 드릴링은 상기 웨이퍼를 마이크로 드릴에 관련하여 서브 마이크론 증가량으로 이동시키는 것을 포함하는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 나노-스테이지에 의해 서브 마이크론의 증가량으로 이동되는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 방출 특성의 측정에 후속하여 유사한 방출 특성을 갖는 영역의 맵을 생성하는 단계와, 적어도 일부의 발광 다이오드 위의 상기 변환 재료를 제거하기 전에 상기 영역 위의 변환 재료를 거시적 레벨(macro level)로 제거하는 단계를 더 포함하는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  26. 제1항에 있어서,
    상기 방출 특성을 측정하는 단계는, 적어도 일부의 변환 재료의 제거와 동시에 수행되는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  27. 제1항에 있어서,
    상기 코팅하는 단계 전에 상기 발광 다이오드의 어느 것이 결함을 갖고 있는지를 판정하기 위해 상기 발광 다이오드를 점검(inspection)하는 단계를 더 포함하는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  28. 제1항에 있어서,
    상기 방출 특성을 측정하는 단계 전에 상기 발광 다이오드 위의 상기 코팅을 평탄화하는 단계를 더 포함하는, 발광 다이오드 칩의 제조 방법.
  29. 발광 다이오드(LED) 칩 웨이퍼에 있어서,
    웨이퍼 상의 복수의 발광 다이오드; 및
    상기 발광 다이오드를 적어도 부분적으로 덮고, 상기 발광 다이오드로부터의 적어도 일부의 광이 통과하여 변환되는 변환 재료
    를 포함하며,
    적어도 일부의 발광 다이오드 위의 상기 변환 재료는, 상기 적어도 일부의 발광 다이오드 칩이 실질적으로 타겟 방출 특성의 범위 내의 방출 특성을 갖는 광을 방출하도록 기계 가공되는,
    발광 다이오드 칩 웨이퍼.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 기계 가공은 상기 변환 재료의 일부를 제거하기 위해 미시적 기계 가공을 포함하는, 발광 다이오드 칩 웨이퍼.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 변환 재료는 형광체를 포함하는, 발광 다이오드 칩 웨이퍼.
  32. 제29항에 있어서,
    상기 변환 재료는 형광체 로드 결합제(phosphor loaded binder)를 포함하는, 발광 다이오드 칩 웨이퍼.
  33. 제29항에 있어서,
    각각이 상기 발광 다이오드 중의 하나와 전기 접촉하는 복수의 페더스틀(pedestal)을 더 포함하며, 상기 페더스틀의 적어도 일부가 상기 변환 재료의 표면을 통하여 연장하고, 상기 코팅의 표면에서 노출되는, 발광 다이오드 칩 웨이퍼.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 페더스틀을 통해 상기 발광 다이오드 칩에 대하여 전기 접촉이 이루어지는, 발광 다이오드 칩 웨이퍼.
  35. 제29항에 있어서,
    발광 다이오드 칩으로 분리될 수 있는, 발광 다이오드 칩 웨이퍼.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩은 상기 발광 다이오드 중의 하나와 상기 변환 재료의 일부분을 포함하며, 상기 발광 다이오드 칩은 자신의 발광 다이오드와 상기 변환 재료로부터의 광의 백색광 조합을 방출하는, 발광 다이오드 칩 웨이퍼.
  37. 제29항에 있어서,
    서브마운트를 더 포함하며, 상기 발광 다이오드가 상기 서브마운트의 표면 상에 플립-칩(flip-ship) 탑재되는, 발광 다이오드 칩 웨이퍼.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 서브마운트를 통해 상기 발광 다이오드에 전기 신호가 인가되는, 발광 다이오드 칩 웨이퍼.
  39. 제29항에 있어서,
    상기 변환 재료는 텍스처된 표면(textured surface)을 갖는, 발광 다이오드 칩 웨이퍼.
  40. 제29항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 텍스처된 표면을 갖는, 발광 다이오드 칩 웨이퍼.
  41. 제29항에 있어서,
    상기 변환 재료는 복수의 형광체를 포함하는, 발광 다이오드 칩 웨이퍼.
  42. 제29항에 있어서,
    상기 변환 재료는 산란 입자를 포함하는, 발광 다이오드 칩 웨이퍼.
  43. 제29항에 있어서,
    상기 발광 다이오드와 상기 변환 재료로부터의 광의 백색광 조합을 방출하는, 발광 다이오드 칩 웨이퍼.
  44. 발광 다이오드(LED) 칩에 있어서,
    발광 다이오드; 및
    상기 발광 다이오드를 적어도 부분적으로 덮어, 상기 발광 다이오드에 의해 방출된 광의 적어도 일부분이 변환되도록 하며, 상기 발광 다이오드 칩이 타겟 방출 특성의 범위 내의 특성을 갖는 광을 방출하도록 기계 가공되는 형광체 코팅
    을 포함하는 발광 다이오드 칩.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩과 상기 변환 재료로부터의 광의 백색광 조합을 방출하는, 발광 다이오드 칩.
  46. 제44항에 있어서,
    상기 발광 다이오드가 기판 상에 있는, 발광 다이오드 칩.
  47. 제44항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 상의 컨택트, 및 상기 컨택트 상에 형성되어, 상기 코팅의 표면을 통하여 연장하고, 상기 코팅의 표면에서 노출되는 페더스틀을 더 포함하는, 발광 다이오드 칩.
  48. 제47항에 있어서,
    상기 페더스틀을 통해 상기 발광 다이오드에 전기 신호가 인가되는, 발광 다이오드 칩.
  49. 제44항에 있어서,
    서브마운트를 더 포함하며, 상기 발광 다이오드가 상기 서브마운트의 표면 상에 플립-칩(flip-ship) 탑재되는, 발광 다이오드 칩.
  50. 제49항에 있어서,
    상기 서브마운트를 통해 상기 발광 다이오드에 전기 신호가 인가되는, 발광 다이오드 칩.
  51. 제44항에 있어서,
    상기 코팅은 형광체 로드 결합제를 포함하는, 발광 다이오드 칩.
  52. 발광 다이오드(LED) 패키지에 있어서,
    발광 다이오드 및 상기 발광 다이오드를 적어도 부분적으로 덮는 코팅을 포함하는 발광 다이오드 칩으로서, 상기 코팅은 변환 재료를 포함하고, 상기 발광 다이오드 칩이 타겟 방출로부터의 편차 내에서 광을 방출하도록 기계 가공되는, 발광 다이오드 칩;
    상기 발광 다이오드와 전기 접속하는 패키지 리드; 및
    상기 발광 다이오드 칩 및 전기 접속부를 둘러싸는 인캡슐레이션
    을 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  53. 제52항에 있어서,
    상기 인캡슐레이션은 상기 발광 다이오드 칩 위의 밀봉 방식으로 시일되는 커버를 포함하는, 발광 다이오드 패키지.
  54. 서브 마이크론 깊이까지 미시적 드릴링하는 기기에 있어서,
    기계식 드릴; 및
    상기 기계식 드릴과 관련하여 서브 마이크론 증가량으로 물체를 이동시킬 수 있으며, 이러한 이동에 의해 상기 기계식 드릴이 상기 물체에 서브 마이크론 증가 깊이로 구멍을 형성할 수 있게 되는 나노 스테이지(nano stage)
    를 포함하는 미시적 드릴링 기기.
  55. 발광 다이오드(LED) 칩을 제조하는 방법에 있어서,
    웨이퍼 상에 복수의 발광 다이오드를 제공하는 단계;
    상기 발광 다이오드로부터의 적어도 일부의 광이 통과하여 변환되도록 하는 변환 재료로 상기 발광 다이오드를 코팅하는 단계;
    적어도 일부의 발광 다이오드 칩의 방출 특성을 측정하는 단계;
    상기 웨이퍼 상의 변환 재료 코팅에 대하여 표면 불균일을 측정하는 단계;
    상기 발광 다이오드 칩이 타겟 방출 특성의 범위 내에서 방출하도록 상기 발광 다이오드 칩의 방출 특성을 변경하기 위해, 측정된 방출 특성 및 표면 불균일 프로파일에 기초하여 적어도 일부의 발광 다이오드 위에서 제거될 필요가 있는 변환 재료의 양을 계산하는 단계; 및
    계산된 양의 변환 재료를 제거하는 단계
    를 포함하는 발광 다이오드 칩 제조 방법.
  56. 제55항에 있어서,
    상기 변환 재료의 제거는 상기 발광 다이오드 위의 상기 변환 재료의 미시적 드릴링을 포함하는, 발광 다이오드 칩 제조 방법.
  57. 제55항에 있어서,
    상기 제거될 필요가 있는 변환 재료의 양을 계산하는 단계는, 상기 미시적 드릴링 구멍의 깊이를 결정하는 단계와, 상기 구멍의 위치에서의 표면 불균일에 따라 깊이를 조절하는 단계를 포함하는, 발광 다이오드 칩 제조 방법.
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