KR20110126968A - 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

발광 다이오드 및 그 제조방법이 개시된다. 이 발광 다이오드는, 기판 상에 서로 이격되어 위치하는 발광셀들, 각 발광셀의 상부면에 위치하는 투명전극층, 인접한 발광셀들을 전기적으로 연결하는 배선들, 및 배선들과 발광셀들 사이에 위치하여 상기 배선들에 의한 발광셀 내 단락을 방지하는 절연층을 포함한다. 또한, 각 발광셀은 하부 반도체층, 하부 반도체층 상부에 위치하는 상부 반도체층 및 하부 반도체층과 상부 반도체층 사이에 개재된 활성층을 포함하고, 하부 반도체층은 상기 발광셀의 둘레를 따라 그 측벽에 단차부를 갖는다.

Description

발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법{LIGHT EMITTING DIODE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일 기판, 예컨대 성장 기판 상에서 복수의 발광셀들이 배선들에 의해 서로 연결된 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법에 관한 것이다.
GaN 계열의 LED는 현재 천연색 LED 표시소자, LED 교통 신호기, 백색 LED 등 다양한 응용에 사용되고 있다. 최근, 고효율 백색 LED의 발광 효율은(luminous efficiency)은 통상의 형광램프의 효율보다 우수하여 일반 조명 분야에서도 형광 램프를 대체할 것으로 기대되고 있다.
일반적으로, 발광 다이오드는 순방향 전류에 의해 광을 방출하며, 직류전류의 공급을 필요로 한다. 따라서, 발광 다이오드는, 교류전원에 직접 연결하여 사용할 경우, 전류의 방향에 따라 온/오프를 반복하며, 그 결과 연속적으로 빛을 방출하지 못하고, 역방향 전류에 의해 쉽게 파손되는 문제점이 있다.
이러한 발광 다이오드의 문제점을 해결하여, 고전압 교류전원에 직접 연결하여 사용할 수 있는 발광 다이오드가 국제공개번호 WO 2004/023568(Al)호에 "발광 성분들을 갖는 발광소자"(LIGHT-EMITTING DEVICE HAVING LIGHT-EMITTING ELEMENTS)라는 제목으로 사카이 등(SAKAI et. al.)에 의해 개시된 바 있다.
상기 WO 2004/023568(Al)호에 따른 교류용 발광 다이오드는 에어 브리지 배선으로 복수의 발광 요소들을 역병렬 연결하여 교류 전원에서 구동된다. 이러한 에어브리지 배선은 외압에 의해 단선되기 쉬우며, 또한 외압에 의한 변형에 의해 단락을 유발하기 쉽다.
한편, 대한민국 등록특허 10-0690323호는 배선들의 단선 및/또는 단락을 방지하기 위한 교류용 발광 다이오드를 개시하고 있다.
도 1은 상기 대한민국 등록특허 10-069023호의 교류용 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 발광 다이오드는 기판(21), 복수개의 발광셀들(26), 투명 전극층(31), 절연층(31), 배선들(39) 및 보호막(41)을 포함한다. 또한, 상기 발광셀들(26)은 각각 하부 반도체층(25), 활성층(27) 및 상부 반도체층(29)을 포함하고, 기판(21)과 상기 발광셀들(26) 사이에 버퍼층(23)이 개재될 수 있다.
상기 발광셀들(26)은 기판(21) 상에 성장된 하부 반도체층(25), 활성층(27) 및 상부 반도체층(29)을 1차 포토레지스트 패턴을 이용하여 발광셀 영역들을 분리한 후, 다시 2차 포토레지스트 패턴을 이용하여 각 발광셀 영역들에서 하부 반도체층(25)을 노출시키고, 이어서 각 발광셀(26) 상에 3차 포토레지스트 패턴을 이용하여 투명전극층(31)을 형성한다. 이때, 상기 1차 및 2차 포토레지스트 패턴을 이용하여 측벽이 경사진 발광셀들을 형성하고, 그 위에 배선들(39)을 형성함으로써 배선들의 단선 및/또는 단락을 방지할 수 있는 교류용 발광 다이오드가 제공된다.
그러나, 위 발광 다이오드는 1차 포토레지스트 패턴을 이용하여 상부 반도체층(29), 활성층(27) 및 하부 반도체층(25)을 식각하여 발광셀 영역들을 분리하기 때문에 발광셀(26)의 측벽이 대체로 단일의 경사면을 이룬다. 따라서, 발광셀(26)의 경사면을 조절하기 어렵고, 발광셀(26)의 측벽에 형성되는 배선(39)의 안정성을 확보하기 어렵다. 더욱이, 투명전극층(31)을 형성하기 위해 별도의 포토레지스트 패턴을 이용하기 때문에, 발광셀(26)의 상부 반도체층(29)의 상부면에 비해 상대적으로 작은 면적을 갖는 투명전극층(31)이 형성되어 발광 영역이 실질적으로 좁아지며, 공정이 복잡하고 제조 비용이 많이 드는 단점이 있다.
특허문헌1: 국제공개번호 WO 2004/023568(Al)호 특허문헌2: 대한민국 등록특허공보 10-069023호
본 발명이 해결하려는 과제는, 발광셀의 측벽에 형성되는 배선의 안정성을 향상시킬 수 있는 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 상대적으로 넓은 발광 영역을 제공하는 투명전극층을 갖는 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 공정을 단순화시켜 제조 비용을 절감할 수 있는 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 태양에 따른 발광 다이오드는, 기판 상에 서로 이격되어 위치하는 발광셀들; 상기 각 발광셀의 상부면에 위치하는 투명전극층; 인접한 발광셀들을 전기적으로 연결하는 배선들; 및 상기 배선들과 상기 발광셀들 사이에 위치하여 상기 배선들에 의한 발광셀 내 단락을 방지하는 절연층을 포함한다. 또한, 상기 각 발광셀은 하부 반도체층, 상기 하부 반도체층 상부에 위치하는 상부 반도체층 및 상기 하부 반도체층과 상기 상부 반도체층 사이에 개재된 활성층을 포함하고, 상기 하부 반도체층은 상기 발광셀의 둘레를 따라 그 측벽에 단차부를 갖는다. 상기 하부 반도체층이 상기 발광셀의 둘레를 따라 그 측벽에 단차부를 갖기 때문에, 발광셀의 측벽에 형성되는 배선의 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 상기 단차부의 아래쪽 하부 반도체층과 상기 단차부의 위쪽 메사들의 경사면을 서로 다르게 조절할 수 있어, 광 추출 효율 향상에 적합한 다양한 구조의 발광셀들이 제공될 수 있다.
상기 발광셀들 각각의 하부 반도체층의 측벽들이 상기 기판의 상부면과 이루는 경사각이 15도 내지 80도 범위내 일 수 있다. 또한, 상기 단차부의 위쪽 메사들의 경사면이 상기 기판의 상부면과 이루는 경사각이 15도 내지 80도 범위내 일 수 있다. 나아가, 상기 메사들의 경사면이 기판의 상부면과 이루는 경사각은 상기 메사 아래의 하부 반도체층이 이루는 경사각과 다를 수 있다.
상기 투명전극층은 상기 발광셀의 상부 반도체층의 가장자리로부터 리세스되어 상기 상부 반도체층 상에 위치할 수 있다. 투명전극층이 상부 반도체층의 가장자리로부터 리세스됨으로써 발광셀의 측면을 통한 전류 집중을 방지할 수 있다. 나아가, 상기 투명전극층이 상기 상부 반도체층의 가장자리로부터 리세스된 거리는 0.01~5㎛ 범위 내일 수 있으며, 바람직하게는 0.5~2㎛ 범위 내이다. 따라서, 상부 반도체층 상에 패터닝에 의해 투명전극층을 형성하는 종래의 발광 다이오드에 비해 각 발광셀의 발광 영역을 상대적으로 넓게 확보할 수 있다.
한편, 절연보호막이 상기 배선들 및 상기 절연층을 덮을 수 있다. 절연보호막은 본딩 패드를 노출시키는 개구부를 갖는다.
본 발명의 다른 태양에 따른 발광 다이오드 제조방법은, 기판 상에 하부 반도체층, 활성층 및 상부 반도체층을 형성하는 것을 포함한다. 상기 상부 반도체층 상에 투명전극층이 형성된다. 이어서, 메사 형성 공정 및 셀 분리 공정이 수행된다.
상기 메사 형성 공정은 상기 투명전극층 상에 메사영역들을 한정하는 제1 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 투명전극층, 상부 반도체층 및 활성층과 함께 상기 하부 반도체층의 일부를 식각하여 복수의 메사들을 형성하는 것을 포함한다.
한편, 상기 셀 분리 공정은 상기 복수의 메사들을 덮고 발광셀 영역들을 한정하는 제2 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 하부 반도체층을 식각하여 서로 전기적으로 분리된 발광셀들을 형성하는 것을 포함한다.
상기 제1 포토레지스트 패턴 및 제2 포토레지스트 패턴은 메사 형성 공정 및 셀 분리 공정의 각 단계가 완료된 후 제거된다.
특히, 상기 복수의 메사들을 형성한 후, 상기 제1 포토레지스트 패턴이 잔류하는 동안 습식 식각 공정을 이용하여 상기 투명 전극층이 리세스될 수 있다. 습식 식각 공정의 에천트 및 식각 공정 시간을 조절하여 투명 전극층의 리세스 정도를 0.01~5㎛ 범위 내에서 조절할 수 있으며, 바람직하게 0.5~2㎛ 범위 내에서 조절할 수 있다.
상기 각 메사들은, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 하부 반도체층을 식각하는 동안, 상기 제2 포토레지스트 패턴에 의해 덮혀 있을 수 있다. 따라서, 상기 각 메사들은 셀 분리 공정에 의해 영향을 받지 않으며, 하부 반도체층에 그 둘레를 따라 단차부가 형성된다.
덧붙여, 절연층이 상기 발광셀들을 갖는 기판 상에 연속적으로 형성되고, 상기 절연층을 패터닝하여 상기 하부 반도체층들을 노출시키는 개구부들 및 상기 상부 반도체층들을 노출시키는 개구부들이 형성될 수 있다. 배선들이 상기 절연층 상에 형성되어 인접한 발광셀들을 연결한다. 나아가, 절연보호막이 형성되어 상기 배선들 및 상기 절연층을 덮을 수 있다.
본 발명에 따르면, 하부 반도체층에 그 둘레를 따라 단차부를 형성함으로써 배선의 안정성을 향상시킬 수 있으며, 메사와 그 아래의 하부 반도체층의 경사각을 서로 다르게 조절하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 다양한 구조의 발광셀들을 갖는 발광 다이오드를 제공할 수 있다. 나아가, 메사 형성 공정에서 투명전극층과 상부 반도체층을 함께 패터닝할 수 있어 마스크 공정 회수를 줄일 수 있다. 더욱이, 습식 식각 공정에 의해 투명전극층을 리세스시킬 수 있어 투명 전극층의 리세스되는 정도를 쉽게 조절할 수 있으며, 따라서 발광 영역을 상대적으로 넓게 확보할 수 있다.
도 1은 종래의 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3 내지 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 발광 다이오드는 기판(51), 발광셀들(56), 투명전극층(61), 절연층(67) 및 배선(69)을 포함한다. 또한, 상기 발광 다이오드는 버퍼층(53) 및 절연보호막(71)을 포함할 수 있다.
상기 기판(51)은 절연 또는 도전성 기판일 수 있으며, 예컨대 사파이어 또는 탄화실리콘(SiC) 기판일 수 있다. 단일 기판(51) 상에 복수개의 발광셀들(56)이 이격되어 위치한다. 상기 발광셀들(56) 각각은 하부 반도체층(55), 상기 하부 반도체층의 일영역 상에 위치하는 상부 반도체층(59) 및 상기 하부 반도체층과 상부 반도체층 사이에 개재된 활성층(57)을 포함한다. 여기서, 상기 하부 및 상부 반도체층은 각각 n형 및 p형, 또는 p형 및 n형이다.
하부 반도체층(55), 활성층(57) 및 상부 반도체층(59)은 각각 질화갈륨 계열의 반도체 물질 즉, (B, Al, In, Ga)N으로 형성될 수 있다. 상기 활성층(57)은 요구되는 파장의 광 예컨대 자외선 또는 청색광을 방출하도록 조성 원소 및 조성비가 결정되며, 하부 반도체층(55) 및 상부 반도체층(59)은 상기 활성층(57)에 비해 밴드갭이 큰 물질로 형성된다.
상기 하부 반도체층(55) 및/또는 상부 반도체층(59)은, 도시한 바와 같이, 단일층으로 형성될 수 있으나, 다층 구조로 형성될 수도 있다. 또한, 활성층(57)은 단일 양자웰 또는 다중 양자웰 구조를 가질 수 있다.
상기 하부 반도체층(55)은 측벽에 그 둘레를 따라 형성된 단차부를 갖는다. 여기서, 하부 반도체층(55)에 형성된 단차부를 기준으로 상기 단차부 위쪽에 형성된 발광셀 부분을 메사로 정의한다. 상기 메사 측벽은 기판(51) 상부면에 대해 위로 올라갈수록 메사의 폭이 좁아지도록 경사질 수 있다. 기판(51) 상부면에 대한 메사 측벽의 경사각은 15도 내지 80도 범위 내 일 수 있다. 한편, 상기 메사 아래에 위치하는 하부 반도체층(55) 또한 기판(51)으로부터 위로 올라갈수록 경사진 측벽을 가질 수 있다. 기판(51) 상부면에 대한 하부 반도체층(55) 측벽의 경사각은 15도 내지 80도 범위 내 일 수 있다. 하부 반도체층(55)이 단차부를 갖기 때문에 발광셀들(56) 위에 형성될 다른 층들, 예컨대 절연층(67) 및 배선(69)의 연속적인(conformal) 증착을 돕는다.
상기 메사 측벽의 경사각은 그 아래의 하부 반도체층(55) 측벽의 경사각과 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 이들 경사각은 서로 다르게 조절될 수 있다. 예컨대, 메사 측벽의 경사각이 하부 반도체층(55) 측벽의 경사각보다 작을 수 있다. 이에 따라, 활성층(57)에서 생성된 광이 메사 측벽을 통해 쉽게 방출될 수 있어 광 추출 효율을 향상시킬 수 있으며, 발광셀 영역을 상대적으로 넓게 확보할 수 있다.
한편, 발광셀들(56)과 기판(51) 사이에 버퍼층(53)이 개재될 수 있다. 버퍼층(53)은, 기판(51)이 성장기판인 경우, 기판(51)과 그 위에 형성될 하부 반도체층(55)의 격자부정합을 완화시키기 위해 채택된다.
투명 전극층(61)은 각 발광셀(56) 상에 위치한다. 투명 전극층(61)은 상부 반도체층(59) 상부면 상에 위치할 수 있으며, 상부 반도체층(59)의 면적보다 좁은 면적을 갖는다. 즉, 투명 전극층(61)은 상부 반도체층(59)의 가장자리로부터 리세스된다. 따라서, 투명 전극층(61)의 가장자리에서 발광셀(56)의 측벽을 통해 전류가 집중되는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 투명전극층(61)이 상부 반도체층(59)의 가장자리로부터 리세스된 거리는 0.01~5㎛ 범위 내일 수 있으며, 바람직하게 0.5~2㎛ 범위 내일 수 있다. 일반적으로, 투명전극층(61)을 별도로 형성하는 종래 기술은 패터닝 공정의 공정 여유도의 한계 때문에 투명전극층(61)이 상부 반도체층(59)의 가장자리로부터 리세스된 거리는 5㎛ 이상이다. 이에 반해, 본 발명에 따르면, 리세스 거리를 5㎛ 이하, 바람직하게는 2㎛ 이하로 용이하게 조절할 수 있어, 종래 기술에 비해 실질적인 발광 면적을 증가시킬 수 있다.
한편, 절연층(67)이 발광셀들(56)의 전면을 덮는다. 절연층(67)은 하부 반도체층들(55) 상에 개구부들을 가지며, 또한 상부 반도체층들(59) 또는 투명 전극층(61) 상에 개구부들을 갖는다. 한편, 발광셀들(56)의 측벽들은 절연층(67)에 의해 덮인다. 절연층(67)은 또한 발광셀들(56) 사이 영역들 내의 기판(51)을 덮을 수 있다. 절연층(67)은 실리콘산화막(SiO2) 또는 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다.
배선들(69)이 절연층(67) 상에 형성된다. 배선들(69)은 상기 개구부들을 통해 하부 반도체층들(55) 및 상부 반도체층들(59)에 전기적으로 연결된다. 상기 배선(69)은 투명전극층(61)을 통해 상부 반도체층(59)에 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 배선들(69)은 인접한 발광셀들(56)의 하부 반도체층들(55)과 상부 반도체층들(59)을 각각 전기적으로 연결하여 발광셀들(56)의 직렬 어레이를 형성한다. 이러한 어레이들이 복수개 형성될 수 있으며, 복수개의 어레이들이 서로 역병렬로 연결되어 교류전원에 연결되어 구동될 수 있다. 또한, 발광셀들의 직렬 어레이에 연결된 브리지 정류기(도시하지 않음)가 형성될 수 있으며, 상기 브리지 정류기에 의해 상기 발광셀들이 교류전원하에서 구동될 수도 있다. 상기 브리지 정류기는 상기 발광셀들(56)과 동일한 구조의 발광셀들을 배선들(69)을 이용하여 결선함으로써 형성할 수 있다. 상기 배선들은 도전 물질, 예컨대 다결정 실리콘과 같은 도핑된 반도체 물질 또는 금속으로 형성될 수 있다.
한편, 절연보호막(71)이 상기 배선들(69) 및 상기 절연층(67)을 덮을 수 있다. 절연보호막(71)은 배선들(69)이 수분 등에 의해 오염되는 것을 방지하며, 외압에 의해 배선들(69)이 손상되는 것을 방지한다. 절연보호막(71)은 투광성 물질, 예컨대 실리콘산화막 또는 실리콘질화막으로 형성될 수 있다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3을 참조하면, 기판(51) 상에 하부 반도체층(55), 활성층(57) 및 상부 반도체층(59)이 형성된다. 또한, 하부 반도체층(55)을 형성하기 전, 기판(51) 상에 버퍼층(53)이 형성될 수 있다.
상기 기판(51)은 사파이어(Al2O3), 탄화실리콘(SiC), 산화아연(ZnO), 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 리튬-알루미나(LiAl2O3), 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AlN) 또는 질화갈륨(GaN) 기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(51) 상에 형성될 반도체층의 물질에 따라 다양하게 선택될 수 있다.
버퍼층(53)은 기판(51)과 그 위에 형성될 반도체층(55)의 격자부정합을 완화하기 위해 형성되며, 예컨대 질화갈륨(GaN) 또는 질화알루미늄(AlN)으로 형성될 수 있다. 상기 기판(51)이 도전성 기판인 경우, 상기 버퍼층(53)은 절연층 또는 반절연층으로 형성되는 것이 바람직하며, AlN 또는 반절연 GaN로 형성될 수 있다.
하부 반도체층(55), 활성층(57) 및 상부 반도체층(59)은 각각 질화갈륨 계열의 반도체 물질 즉, (B, Al, In, Ga)N로 형성될 수 있다. 상기 하부 및 상부 반도체층(55, 59) 및 활성층(57)은 금속유기화학기상증착(MOCVD), 분자선 성장(molecular beam epitaxy) 또는 수소화물 기상 성장(hydride vapor phase epitaxy; HVPE) 기술 등을 사용하여 단속적으로 또는 연속적으로 성장될 수 있다.
여기서, 상기 하부 및 상부 반도체층들은 각각 n형 및 p형, 또는 p형 및 n형이다. 질화갈륨 계열의 화합물 반도체층에서, n형 반도체층은 불순물로 예컨대 실리콘(Si)을 도핑하여 형성될 수 있으며, p형 반도체층은 불순물로 예컨대 마그네슘(Mg)을 도핑하여 형성될 수 있다.
상기 상부 반도체층(59) 상에 투명전극층(61)이 형성된다. 상기 투명전극층(61)은 인디움틴산화막(ITO)과 같은 도전성 산화물로 형성될 수 있다. 상기 투명전극층(61) 상에 메사 영역들을 한정하는 제1 포토레지스트 패턴(63)이 형성된다. 한편, 상기 포토레지스트 패턴(63)은 그 측벽들이 기판(51) 상부면에 대해 경사지도록 형성된다. 이러한 포토레지스트 패턴(63)은 포지티브 포토레지스트를 사용하여 쉽게 형성될 수 있으며, 또는 네거티브 포토레지스트를 사용하여 리플로우(reflow)함으로써 형성될 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴(63)의 측벽은 기판(51) 상부면에 대해 15도 내지 80도 범위 내의 경사각을 갖도록 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(63)을 식각마스크로 사용하여 투명전극층(61), 상부 반도체층(59), 활성층(57)과 함께 하부 반도체층(55)의 일부를 식각한다. 이에 따라, 포토레지스트 패턴(63)의 형상이 상기 반도체층들(59, 57, 55)에 전사되어 측벽들이 경사진 메사들이 형성된다.
이어서, 상기 제1 포토레지스트 패턴(63)이 메사들 상에 잔류하는 동안, 스식 식각 공정에 의해 투명전극층(61)이 리세스된다. 상기 투명전극층(61)은 에천트 및 식각 시간을 조절하여 메사 상의 상부 반도체층(59)의 가장자리로부터 0.01~5㎛ 범위 내에서, 바람직하게는 0.5~2㎛ 범위 내에서 리세스될 수 있다. 그 후, 상기 포토레지스트 패턴(63)이 제거된다.
도 5를 참조하면, 상기 복수의 메사들을 덮고 발광셀 영역들을 한정하는 제2 포토레지스트 패턴(65)이 형성된다. 제2 포토레지스트 패턴(65)은 그 측벽들이 기판(51) 상부면에 대해 경사지도록 형성된다. 이러한 제2 포토레지스트 패턴(65)은 제1 포토레지스트 패턴(63)과 같이 포지티브 포토레지스트를 사용하여 쉽게 형성될 수 있으며, 또는 네거티브 포토레지스트를 사용하여 리플로우(reflow)함으로써 형성될 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴(65)의 측벽은 기판(51) 상부면에 대해 15도 내지 80도 범위 내의 경사각을 갖도록 형성될 수 있으며, 제1 포토레지스트 패턴(63) 측벽의 경사각과 다를 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 제2 포토레지스트 패턴(65)을 식각마스크로 사용하여 하부 반도체층(55)을 식각하여 분리된 발광셀들(56)이 형성된다. 이때, 버퍼층(53)도 함께 식각되어 기판(51) 상부면이 노출될 수 있다.
상기 제2 포토레지스트 패턴(65)을 식각마스크로 사용하여 하부 반도체층(55)을 식각하는 동안 메사들은 제2 포토레지스트 패턴(65)에 덮혀 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 메사들의 셀 분리 공정에서 손상받는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 셀 분리 공정에 의해 하부 반도체층(55)에 도시한 바와 같이 단차부가 생성된다. 그 후, 상기 제2 포토레지스트 패턴(65)이 제거된다.
도 7을 참조하면, 발광셀들(56)을 갖는 기판(51) 상에 연속적인 절연층(67)이 형성된다. 절연층(67)은 발광셀들(56)의 측벽 및 상부면을 덮고, 발광셀들(56) 사이 영역의 기판(51) 상부를 덮는다. 상기 절연층(67)은 화학기상증착(CVD) 기술을 사용하여 예컨대 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다.
상기 발광셀들(56)의 측벽들이 경사지게 형성되어 있으며, 더욱이 하부 반도체층(55)에 단차부가 형성되어 있으므로, 상기 절연층(67)은 발광셀들(56)의 측벽들을 쉽게 덮을 수 있다.
상기 절연층(67)은 사진 및 식각 공정에 의해 패터닝되어 하부 반도체층(55)을 노출시키는 개구부들(67a) 및 상부 반도체층(59) 또는 투명전극층(61)을 노출시키는 개구부들(67b)을 가질 수 있다.
도 8를 참조하면, 상기 개구부들을 갖는 절연층(67) 상에 배선들(69)이 형성된다. 상기 배선들(69)은 상기 개구부들(67a, 67b)을 통해 하부 반도체층들(55) 및 상부 반도체층들(59)에 전기적으로 연결되고, 인접한 발광셀들(56)의 하부 반도체층들(55)과 상부 반도체층들(59)을 각각 전기적으로 연결한다.
상기 배선들(69)은 도금 기술 또는 전자빔 증착과 같은 기상증착 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 발광셀들(56)의 측벽들 상에, 즉 하부 반도체층(55)의 측벽에 단차부가 형성되어 있으므로, 배선들(69)이 발광셀(56)의 측벽에 안정되게 형성될 수 있어, 배선의 단선 및/또는 단락을 방지할 수 있다.
상기 배선들(69)이 형성된 기판(51) 상에 보호절연막(71)이 형성된다. 상기 보호절연막(71)은 화학기상증착 기술을 사용하여, 투광성 물질, 예컨대 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다. 그 결과, 도 2의 발광 다이오드가 완성된다.

Claims (12)

  1. 기판 상에 서로 이격되어 위치하는 발광셀들;
    상기 각 발광셀의 상부면에 위치하는 투명전극층;
    인접한 발광셀들을 전기적으로 연결하는 배선들; 및
    상기 배선들과 상기 발광셀들 사이에 위치하여 상기 배선들에 의한 발광셀 내 단락을 방지하는 절연층을 포함하고,
    상기 각 발광셀은 하부 반도체층, 상기 하부 반도체층 상부에 위치하는 상부 반도체층 및 상기 하부 반도체층과 상기 상부 반도체층 사이에 개재된 활성층을 포함하고, 상기 하부 반도체층은 상기 발광셀의 둘레를 따라 그 측벽에 단차부를 갖는 발광 다이오드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 발광셀의 측벽은 상기 기판의 상부면에 대해 경사지게 형성되어 위로 갈수록 폭이 좁아지는 발광 다이오드.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 발광셀들 각각의 하부 반도체층의 측벽들이 상기 기판의 상부면과 이루는 경사각이 15도 내지 80도 범위 내인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명전극층은 상기 발광셀의 상부 반도체층의 가장자리로부터 리세스되어 상기 상부 반도체층 상에 위치하되, 상기 투명전극층이 상기 상부 반도체층의 가장자리로부터 리세스된 거리는 0.5~2㎛ 범위 내인 발광 다이오드.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 배선들 및 상기 절연층을 덮는 절연보호막을 더 포함하는 발광 다이오드.
  6. 기판 상에 하부 반도체층, 활성층 및 상부 반도체층을 형성하고,
    상기 상부 반도체층 상에 투명전극층을 형성하고,
    상기 투명전극층 상에 메사 영역들을 한정하는 제1 포토레지스트 패턴을 형성하고,
    상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 투명전극층, 상부 반도체층 및 활성층과 함께 상기 하부 반도체층의 일부를 식각하여 복수의 메사들을 형성하고,
    상기 복수의 메사들을 덮고 발광셀 영역들을 한정하는 제2 포토레지스트 패턴을 형성하고,
    상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 하부 반도체층을 식각하여 서로 전기적으로 분리된 발광셀들을 형성하는 것을 포함하는 발광 다이오드 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수의 메사들을 형성한 후, 상기 제1 포토레지스트 패턴이 잔류하는 동안 습식 식각 공정을 이용하여 상기 투명 전극층을 리세스시키는 것을 더 포함하는 발광 다이오드 제조방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 각 메사들은, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 하부 반도체층을 식각하는 동안, 상기 제2 포토레지스트 패턴에 의해 덮혀 있는 발광 다이오드 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 각 메사는 상기 기판 상부면에 대해 15도 내지 80도 범위 내의 경사각을 갖는 발광 다이오드 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 식각된 상기 하부 반도체층은 상기 기판 상부면에 대해 15도 내지 80도 범위 내의 경사각을 갖는 발광 다이오드 제조방법.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 발광셀들을 갖는 기판 상에 연속적인 절연층을 형성하고,
    상기 절연층을 패터닝하여 상기 하부 반도체층들을 노출시키는 개구부들 및 상기 상부 반도체층들을 노출시키는 개구부들을 형성하고,
    상기 절연층 상에 배선들을 형성하여 인접한 발광셀들을 연결하는 것을 포함하는 발광 다이오드 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 배선들 및 상기 절연층을 덮는 절연 보호막을 형성하는 것을 더 포함하는 발광 다이오드 제조방법.
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