KR20120036896A - 발광 다이오드(ｌｅｄ) 웨이퍼 및 생성 장치의 전반부 말미 스크라이빙 - Google Patents
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Abstract
본원 발명의 발광 다이오드(LED)의 웨이퍼는 레이저 스크라이빙 절단부를 생성하기 위해 레이저 스크라이빙된다. 이후, 웨이퍼는 예컨대, 습식 에칭에 의해 세척되어, 스크라이브 손상을 감소시킨다. 이후, LED의 전기 접촉층이 세척된 웨이퍼 상에 형성된다. 대안적으로, 스크라이빙 절단부는 접촉 형성 이전에 다중 에칭에 의해 생성될 수 있다. 관련 LED가 또한 개시된다.
Description
본 발명은 반도체 발광 장치 및 생성 구조체를 제조하는 방법에 관한 것이며, 더 구체적으로는, 반도체 발광 다이오드(LED) 및 생성 구조체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
반도체 LED는 전압이 인가되면, 광을 발생시킬 수 있는 광범위하게 공지된 고상 발광 소자이다. LED는 일반적으로 n-형 층, p-형 층, 및 p-n 접합부를 내부에 포함하는 다이오드 구역을 포함한다. 애노드 접촉부는 p-형 층과 저항 접촉하고, 캐소드 접촉부는 n-형 층과 저항 접촉한다.
LED는 일반적으로 웨이퍼 형태로 제조되며, 다이오드 구역을 포함하는 에피택셜 구역(epitaxial region)은 기판, 예를 들어 사파이어, 실리콘, 실리콘 탄화물, 갈륨 비화물, 갈륨 질화물 등 성장 기판상에 에피택셜하게 생성된다. 다이오드 구역은 예를 들어, 실리콘 탄화물, 갈륨 질화물, 갈륨 인화물, 알루미늄 질화물 및/또는 갈륨 비화물계 재료, 밀/또는 유기 반도체계 재료로부터 제조될 수 있다.
에피택셜 구역이 제조된 이후, 접촉부가 n-형 층 및 p-형 층과 저항 접촉하도록, 기판 및/또는 에피택셜 구역 상에 형성될 수 있다. 접촉부는 일반적으로 하나 이상의 금속 층을 포함하고, 인듐 주석 산화물과 같은 투명 전도 층을 포함할 수도 있다.
접촉부가 제조된 이후에, 웨이퍼는 개별 LED 또는 개별 LED 그룹으로 절단되거나 또는 싱귤레이트(singulated)된다. 다이싱(dicing) 또는 싱귤레이트는 일반적으로 2단계 과정이다. 첫째, 스크라이크 라인이 웨이퍼 상에 형성된다. 이후, 웨이퍼는 분쇄 기계(fracturing machine)를 사용하여 스크라이빙 라인을 따라 분할되거나 또는 절단된다.
스크라이빙은 근본적으로 다이아몬드 스크라이빙 도구에 의해 수행된다. 그러나 많은 기판 웨이퍼가 매우 강성이기 때문에, 기계적 스크라이빙 도구의 사용은 LED의 성능, 처리량, 산출량, 및/또는 신뢰성에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 레이저가 스크라이빙(laser scribing) 도구로 사용되어 왔다. 예를 들어, 세셀(Sercel) 등에게 허여되었으며 그 명칭이 "변경가능한 난시 초점용 비임 스팟을 사용하여 절단하기 위한 시스템 및 방법(System and Method for Cutting Using a Variable Astigmatic Focal Beam Spot)"인 미국 출원 공개 번호 제2008/0242056호 및 후꾸요(Fukuyo) 등에게 허여되었으며 그 명칭이 "레이저 처리 방법 및 레이저 처리 장치(Laser Processing Method and Laser Processing Apparatus)"인 미국 특허 제6,992,026호를 참조하라. 또한, 예를 들어, 네글리(Negley)에게 허여되었으며 그 명칭이 "고효율 발광 다이오드 및 생성된 다이오드 구조체를 생성하기 위한 방법(Method for Producing High Efficiency Light-Emitting Diodes and Resulting Diode Structures)"인 미국 특허 제5,631,190호 및 네글리에게 허여되었으며 그 명칭이 "발광 장치의 기판의 에칭(Etching of Substrates of Light Emitting Devices)"인 미국 특허 출원 공개 번호 제2005/0215000호를 참조하라.
레이저 스크라이빙 절단부를 생성하도록 기판 및 기판 위의 LED 에피택셜 구역을 포함하는 웨이퍼를 레이저 스크라이빙함으로써 다양한 실시예에 따르는 LED가 제조된다. 이후, 레이저 스크라이빙된 웨이퍼는 레이저 스크라이빙에 의한 기판의 스크라이브 손상(scribe damage)을 감소시키기 위해 예컨대, 습식 에칭에 의해 세척된다. 이후, LED를 위한 전기 접촉층이 세척된 웨이퍼 상에 형성된다. 따라서, 레이저 스크라이빙에 의해 생성되는 스크라이브 손상은 세척에 의해 감소 또는 제거될 수 있다. 또한, 레이저 스크라이빙 및 세척을 제조 공정의 전반부 말미(front end), 즉 LED 에피택셜 구역을 형성하였지만 진기 접촉층을 형성하기 전으로 이동시킴으로써, 세척은 완결된 LED의 성능 및/또는 신뢰성에 부정적인 영향을 줄 필요가 없다.
일부 실시예에서, 레이저 스크라이빙은 레이저 스크라이빙 절단부를 생성하기 위해 LED 에피택셜 구역을 통해 부분적으로 기판 내로 레이저 비임을 충돌시키는 단계를 포함하고, 세척은 레이저 스크라이빙된 LED 에피택셜 구역을 통해 그리고 레이저 스크라이빙된 기판 내로 웨이퍼를 습식 에칭하는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 레이저 스크라이빙은 레이저 스크라이빙 절단부의 기하학적 형상을 제어하기 위해 상이한 파라미터 하에서 적어도 두 차례 수행될 수 있다.
일부 실시예에서, 기판은 일반적으로 결정질 기판(crystalline substrate)이며, 레이저 스크라이빙은 비결정질 표면(amorphous surface)을 갖는 레이저 스크라이빙 절단부를 생성한다. 세척은 비결정질 표면의 적어도 일부를 제거하여, 레이저 스크라이빙 절단부에서 결정질 기판의 적어도 일부를 노출시킨다. 따라서, 레이저에 의해 유발되는 스크라이브 손상이 적어도 부분적으로 치유될 수 있다. 다른 실시예에서, 세척은 레이저 스크라이빙 절단부의 기하학적 형상을 변경한다. 따라서, LED를 위한 소정의 측벽 기하학적 형상(sidewall geometry)이 제공될 수 있다.
일부 실시예에서, 세척은 실온 이상에서 습식 에칭액을 사용하여 수행된다. 일부 실시예에서, 황산 및 인산을 포함하는 세척 용액이 약 275℃의 온도에서 사용된다.
또한, 일부 실시예에서, 세척을 수행하기 전에, LED 에피택셜 구역의 적어도 일부에는 LED 에피택셜 구역을 보호하기 위한 마스크가 형성된다. 일부 실시예에서, 이러한 마스크 형성은 레이저 스크라이빙을 수행하기 전에 이루어진다. 다른 실시예에서, 이러한 마스크 형성은 레이저 스크라이빙을 수행한 후 세척을 수행하기 전에 이루어진다.
세척이 수행된 후, 기판은 박판화(thinned) 또는 제거될 수 있으며, 그리고/또는 LED 에피택셜 구역은 캐리어 기판에 부착될 수 있다. 웨이퍼는 또한 복수의 LED를 생성하기 위해 싱귤레이트된다. 따라서, 일부 실시예는 레이저 스크라이빙 절단부를 생성하기 위해, 박판화되지 않은 기판(unthinned substrate) 및 LED 에피택셜 구역을 포함하는 웨이퍼를 레이저 스크라이빙할 수 있다. 이후, 레이저 스크라이빙된 웨이퍼는 레이저 스크라이빙에 의한 박판화되지 않은 기판의 스크라이브 손상을 감소시키도록 세척된다. 이후, 박판화되지 않은 기판은 박판화된다.
기판을 노출시키는 트렌치를 LED 에피택셜 구역 내에 형성하도록 기판 및 기판 상의 LED 에피택셜 구역을 포함하는 웨이퍼의 LED 에피택셜 구역을 에칭함으로써, 다른 실시예에 따르는 LED가 제조된다. 기판을 계속 노출하는 상태에서 마스크가 트랜치의 측벽에 형성된다. 또한, 마스크는 트렌치 외측의 LED 에피택셜 구역에 형성될 수도 있다. 또한, 에칭이 노출된 기판 내로 부분적으로 수행되어, 기판 내에 스크라이빙 절단부를 생성된다. 따라서, 다중 에칭 공정이 이루어질 수 있다.
일부 실시예에서, 기판을 부분적으로 추가 에칭한 후, 마스크는 측벽으로부터 제거되고, 전기 접촉부가 웨이퍼 상에 형성된다. 그 결과, 웨이퍼는 싱귤레이트된다. 웨이퍼 박판화도 이루어질 수 있다.
일부 실시예에 따른 LED는 결정질 기판 및 결정질 기판상의 LED 에피택셜 구역을 포함하며, LED 에피택셜 구역의 측벽 및 그에 인접한 결정질 기판의 측벽은 LED 에피택셜 구역의 표면에 대해 경사지게 연장된다. 또한, 결정질 기판의 경사진 측벽은 결정질 표면을 갖는다. 경사진 측벽 및 결정질 표면은 레이저 스크라이빙과 세척의 조합에 의해 또는 상술된 바와 같은 다중 에칭에 의해 생성될 수 있다.
또한, 결정질 기판의 측벽은 결정질 기판의 결정 평면(crystal plane)을 따라 연장하는 내부의 텍스처링(texturing)을 포함할 수도 있다. 결정 평면을 따르는 이러한 결은 세척의 작용에 의해 얻어질 수 있으며, 이로 인해 레이저 손상을 제거할 수 있으며 결정질 기판의 결정 평면을 따라 우선적으로 에칭할 수 있다.
도 1은 다양한 실시예에 따라 LED를 제조하는데 사용될 수 있는 작업의 플로차트이다.
도 2 내지 도 4는 다양한 실시예에 따른 중간 제조 동안 도 1의 다양한 실시예에 따른 LED의 단면도이다.
도 5a는 통상적인 레이저 스크라이빙 이후의 LED의 평면도이다.
도 5b는 다양한 실시예에 따른 스크라이빙 이후의 LED의 평면도이다.
도 6a는 단일 패스 레이저에 의한 레이저 스크라이빙 이후의 LED의 단면도이다.
도 6b는 다양한 실시예에 따른 단일 패스 레이저 및 세척을 구비한 레이저 스크라이빙 이후의 LED의 단면도이다.
도 7a는 이중 패스 레이저에 의한 레이저 스크라이빙 이후의 LED의 단면도이다.
도 7b는 다양한 실시예에 따른 세척 및 이중 패스 레이저에 의한 레이저 스크라이빙 이후의 LED의 단면도이다.
도 8 및 도 9는 다양한 다른 실시예에 따른 LED의 단면도이다.
도 10은 다양한 다른 실시예에 따라 발광 다이오드를 제조하는데 사용될 수 있는 작업의 플로차트이다.
도 11 내지 도 14는 도 10의 다양한 실시예에 따른 중간 제조 동안의 도 10의 다양한 실시예에 따른 LED의 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 다양한 실시예에 따른 중간 제조 동안 도 1의 다양한 실시예에 따른 LED의 단면도이다.
도 5a는 통상적인 레이저 스크라이빙 이후의 LED의 평면도이다.
도 5b는 다양한 실시예에 따른 스크라이빙 이후의 LED의 평면도이다.
도 6a는 단일 패스 레이저에 의한 레이저 스크라이빙 이후의 LED의 단면도이다.
도 6b는 다양한 실시예에 따른 단일 패스 레이저 및 세척을 구비한 레이저 스크라이빙 이후의 LED의 단면도이다.
도 7a는 이중 패스 레이저에 의한 레이저 스크라이빙 이후의 LED의 단면도이다.
도 7b는 다양한 실시예에 따른 세척 및 이중 패스 레이저에 의한 레이저 스크라이빙 이후의 LED의 단면도이다.
도 8 및 도 9는 다양한 다른 실시예에 따른 LED의 단면도이다.
도 10은 다양한 다른 실시예에 따라 발광 다이오드를 제조하는데 사용될 수 있는 작업의 플로차트이다.
도 11 내지 도 14는 도 10의 다양한 실시예에 따른 중간 제조 동안의 도 10의 다양한 실시예에 따른 LED의 단면도이다.
본 발명은 이제 다양한 실시예가 도시된 첨부된 도면을 참조로 더욱 상세하게 설명될 것이다. 하지만, 본 발명은 다양한 형태로 구현될 수 있으며 본원에 개시된 실시예에 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 이러한 실시예들이 제공됨으로써, 본원 명세서가 완결 또는 완료될 것이며, 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전히 전달할 것이다. 도면에서, 층들 및 구역들의 크기 및 상대적 크기는 명료함을 위해 과장될 수 있다. 유사한 도면 부호는 전체적으로 유사한 요소들을 지칭한다.
층, 구역 또는 기판과 같은 요소가 다른 요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급되면, 이 요소는 상기 다른 요소 바로 위에 존재할 수 있거나, 개재 요소가 존재할 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, "밑(beneath)" 또는 "중첩하다(overlie)"와 같은 상대적 용어는 도면에 도시된 바와 같이 기판 또는 베이스 층에 대한 하나의 층 또는 구역 대 다른 층 또는 구역의 관계를 도시하는 것으로 본원에 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에 도시된 배향에 부가하여 장치의 다른 배향을 포함하도록 의도되었다는 것이 이해될 것이다. 마지막으로, 용어 "바로(directly)"는 개재 요소가 존재하지 않는다는 것을 의미한다. 본원에 사용된 용어 "및/또는"은 하나 이상의 개시된 관련 항목 중 임의의 항목 또는 모든 조합을 포함하며, "/"와 같이 약식 표기될 수 있다.
용어 "제1", "제2" 등이 다양한 요소, 구성 요소, 구역, 층 및/또는 섹션을 설명하기 위해 본원에 사용될 수 있지만, 이러한 요소, 구성 요소, 구역, 층 및/또는 섹션은 이러한 용어들에 제한되지 않아야 한다는 것이 이해될 것이다. 이러한 용어들은 단지 하나의 요소, 구성 요소, 구역 층 또는 섹션을 다른 구역, 층 또는 섹션으로부터 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하 개시된 제1 요소, 구성 요소, 구역, 층 또는 섹션은 본 발명의 교시 내에서 제2 요소, 구성 요소, 구역, 층 또는 섹션을 지칭할 수도 있다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적 실시예의 개략적 도면인 단면도 및/또는 다른 도면을 참조하여 본원에서 설명된다. 따라서, 예컨대 제조 기술 및/또는 공차의 결과로서 도시된 형상으로부터의 변형이 예상된다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본원에 도시된 구역의 특정 형상에 제한되는 것으로 해석되어서는 안 되며, 예컨대, 제조로부터 초래되는 형상의 변경을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 예컨대, 사각형으로 도시 또는 설명되는 구역은 통상의 제조 공차로 인해 둥글거나 만곡된 형상을 통상적으로 가질 것이다. 따라서, 본원에 별도로 정의되지 않는 한, 도면에 도시된 구역은 특성에 있어서 개략적이며, 그들의 형상은 장치의 구역의 정밀한 형상을 도시하지 않으며, 본 발명의 범주를 제한하지 않는다.
본원에 별도로 정의되지 않는다면, 본원에 사용된 모든 용어(기술 및 개략적 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 공통적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 통상의 사전에 정의된 것과 같은 용어는 관련 기술 및 본원의 상세한 설명의 문맥 내의 그들의 의미와 일치되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본원에서 명시적으로 정의되지 않았다면 이상적이거나 매우 형식적이 방식으로 해석되지 않을 것이다.
다양한 실시예가 작동 플로차트와 함께 본원에 설명된다. 일부 대안 예에서, 블록 내에 개시된 기능/작용은 본원에 명시적으로 반대로 언급되지 않았다면 플로차트에서 개시된 순서를 벗어나서 수행될 수도 있다. 예컨대, 연속적으로 도시된 2개의 블록은 본원에 명시적으로 반대로 언급되지 않았다면, 사실상 실질적으로 동시에 수행될 수 있거나, 이 블록들은 종종 포함된 기능/작용에 따라 역순으로 수행될 수도 있다. 또한, 플로차트 및/또는 블록 선도의 소정 블록의 기능은 다중 블록으로 분리될 수 있으며, 및/또는 플로차트의 둘 이상의 블록의 기능은 적어도 부분적으로 통합될 수 있다. 마지막으로, 다른 블록이 도시된 블록들 사이에 추가/삽입될 수도 있다.
이제, 일부 실시예가 본원의 설명의 이해를 돕기 위해 실리콘 탄화물(SiC) 또는 사파이어 장착 기판(mounting substrate) 상의 갈륨 질화물 (GaN)계 발광 다이오드를 참조하여 일반적으로 설명될 것이다. 하지만, 본 기술 분야의 통상의 기술자라면, 본 발명의 다른 실시예가 장착 기판 및 에피택셜 층의 다양한 다른 조합을 기초로 할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예컨대, 조합은 GaP 장착 기판상의 AlGaInP 다이오드, GaAs 장착 기판 상의 InGaAs 다이오드, GaAs 장착 기판 상의 AlGaAs 다이오드, SiC 또는 사파이어(Al203) 장착 기판 상의 SiC 다이오드, 및/또는 갈륨 질화물, 실리콘 탄화물, 알루미늄 질화물, 사파이어, 아연 산화물 및/또는 다른 장착 기판상의 3족 원소 질화물계 다이오드(Group III-nitride-based diode)를 포함할 수 있다. 또한, 다른 실시예에서, 장착 기판은 최종 제품 내에 존재하지 않을 수도 있다. 일부 실시예에서, 발광 다이오드는 미국 노스캐롤라이나주 더럼에 소재한 크리, 인크(Cree, Inc.)에 의해 제조 및 판매되는 갈륨 질화물계 LED 장치일 수 있다.
도 1은 다양한 실시예에 따라 전반부 말미 스크라이빙을 제공하도록 수행될 수 있는 작동의 플로차트이다. 도 1을 참조하면, 블록(110)에서, 웨이퍼가 제조 또는 제공된다. 웨이퍼는 기판 및 기판 위의 LED 에피택셜 구역을 포함한다. 일부 실시예에서, 기판은 실리콘 탄화물 또는 사파이어를 포함하며, LED 에피택셜 구역은 갈륨 질화물계 물질을 포함한다. 하지만, 다른 구성의 기판 및 LED 에피택셜 구역이 제공될 수 있다.
다음으로, 블록(120)을 참조하면, 웨이퍼는 레이저 스크라이빙 절단부를 생산하도록 레이저 스크라이빙된다. 일부 실시예에서, 레이저 스크라이빙은 레이저 비임을 LED 에피택셜 구역을 통해 그리고 부분적으로 기판 내로 충돌시킴으로써 이루어질 수 있다. 다른 실시예에서, 레이저 스크라이빙은 LED 에피택셜 구역 반대편의 표면으로부터 기판 내로 레이저 비임을 부분적으로 충돌시킴으로써 이루어질 수 있다.
"전방측 스크라이빙(front side scribing)"으로도 지칭되는, 레이저 비임을 LED 에피택셜 구역을 통해 그리고 부분적으로 기판 내로 충돌시키는 것에 의한 레이저 스크라이빙은 일부 실시예에서 특히 유리할 수 있다. 특히, 전방측 스크라이빙은 더 높은 방사 선속(radiant flux) 손실을 유발할 수 있지만, 전방측 스크라이빙이 후방측 레이저 스크라이빙(back side laser scribing)(즉, LED 에피택셜 구역 반대편의 기판의 후방면을 통한 스크라이빙)으로 인한 액티브 영역 내의 LED 에피택셜 구역에 대한 손상의 위험을 감소 또는 제거할 수 있기 때문에, 전방측 스크라이빙을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 후방측 스크라이빙은 산란된 레이저 방사선이 LED 액티브 영역을 타격하는 것을 방지하기 위해, 더욱 정교한 광학/레이저 시스템의 사용을 필요로 할 수 있는데, 이러한 타격은 갈륨 질화물계 물질의 분해를 초래할 수 있어 층간박리(delamination)를 유발할 수 있다. 반대로, 전방측 스크라이빙은 이러한 바람직하지 못한 효과를 감소 또는 제거할 수 있다.
전력, 내구, 주파수, 비임 폭 및/또는 깊이와 같은 다양한 레이저 파라미터들은 예컨대, 소정의 깊이 및/또는 측벽 프로파일과 같은 소정의 레이저 스크라이빙 절단부의 기하학적 형상을 제공하도록 제어될 수 있다. 또한, 레이저의 다중 패스(multiple pass)는 소정의 레이저 스크라이빙 절단부의 기하학적 형상을 생성하기 위해 다른 파라미터들 하에서 사용될 수 있다. 레이저 스크라이빙은 레이저에 의한 용융 및/또는 절단부의 표면상의 다른 슬래그 또는 파편(debris)에 기인한 비결정질 표면 형태로 레이저 스크라이빙 절단부의 손상된 표면을 생성한다.
다음으로, 블록(130)을 참조하면, 레이저 스크라이빙된 웨이퍼는 예컨대, 습식 에칭에 의해 세척되어, 레이저 스크라이빙에 의해 유발되었던 기판에 대한 스크라이브 손상이 감소된다. 슬래그의 적어도 일부(일부 실시예에서는 모든 슬래그)가 제거될 수 있으며, 결정질(용융된) 표면의 적어도 일부(일부 실시예에서는 표면 모두)가 제거될 수 있다. 세척 후, 레이저 스크라이빙 절단부는 슬래그가 없는 결정질 표면을 가질 수 있다. 또한, 습식 에칭은 레이저 스크라이빙 절단부의 결정질 표면의 결정 평면을 따라 우선적으로 에칭할 수 있어, 레이저 스크라이빙 절단부의 표면은 기판의 결정 평면을 따라 텍스처링이 형성될 수 있다. 마지막으로, 세척은 레이저 스크라이빙 절단부의 기하학적 형상을 변경시킬 수도 있다. 습식 에칭된 레이저 스크라이빙 절단부의 텍스처링이 형성된 결정질 표면 및/또는 그 변화된 기하학적 형상은 완결된 LED 내에서 기판을 통한 광 추출을 증진시킬 수 있다.
다음으로, 블록(140)을 참조하면, LED를 위한 전기 접촉층이 습식 에칭된 웨이퍼 상에 형성된다. 접촉부는 LED 에피택셜 구역 상에 및/또는 기판상에 형성될 수 있다. 접촉부는 하나 이상의 금속층을 일반적으로 포함하지만, 예컨대 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함하는 투명 전도성 산화물과 같은 투명 전도성 층을 포함할 수도 있다.
블록(110 내지 140)에 개시된 일부 실시예는, 레이저 스크라이빙이 완결된 LED의 측벽을 최종적으로 형성하는 레이저 스크라이빙 절단부 내에 손상을 생성할 수 있으며, 이것이 LED로부터의 광 추출에 부정적인 영향을 줄 수 있다는 것을 인지하는 것에서 기인한다. 세척은 이러한 손상을 적어도 부분적으로 치유할 수 있다. 하지만, 불행하게도 세척은 LED의 부서지기 쉬운 전기 접촉부에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 레이저 스크라이빙 및 세척을 접촉부를 형성하기 전, 즉 제조 공정의 전반부 말미로 이동시킴으로써, 레이저 스크라이빙에 의해 유발되는 손상이 접촉부의 성능 및/또는 신뢰성에 영향을 줄 필요없이 적어도 부분적으로 치유될 수 있다. 또한, 제조 공정의 전반부 말미로 레이저 스크라이빙을 이동시킴으로써, 다른 잠재적 장점도 얻어질 수 있다. 예컨대, 종래보다 더 깊은 스크라이브가 스크라이브 손상을 증가시키지 않으면서도 제공될 수 있다. 더 깊은 스크라이브가 가능해짐으로써, 기판은 얇은 스크라이브에 맞도록 과도하게 박판화되지 않아도 된다. 특히, 종래의 스크라이브 라인은 약 20㎛ 깊이일 수 있지만, 본원에 개시된 다양한 실시예들은 40㎛ 이상의 깊이까지의 스크라이브 라인을 제공할 수 있다.
전술된 바와 같이, 일부 실시예는 레이저 스크라이빙 이전에 기판을 박판화할 필요를 감소 또는 제거할 수 있다. 박판화되지 않은 기판이 레이저 스크라이빙되거나 또는 세척되지 않아도 되게 함으로써, 다양한 실시예에 따라 다른 장점들이 제공될 수 있다. 구체적으로, 박판화된 웨이퍼는 통상적으로 테이프, 왁스 또는 다른 일시적 접착 매체로 캐리어 웨이퍼에 장착되는데, 이들 자체가 세척 옵션을 크게 제한할 수 있다. 또한, 이러한 일시적 접착 방법은 통상적으로 고온 공정 또는 침식적 화학 공정(aggressive chemical process)에 적당하지 않다.
따라서, 일부 실시예에서는, 블록(120)에서 박판화되지 않은 기판 및 기판 위에 LED 에피택셜 구역을 포함하는 웨이퍼가 레이저 스크라이빙되어 레이저 스크라이빙 절단부를 생산한다. 다음으로, 블록(130)에서 스크라이빙된 웨이퍼는 레이저 스크라이빙에 의한 박판화되지 않은 기판에 대한 손상을 감소시키기 위해 세척된다. 이후, 블록(150)에서 박판화되지 않은 기판은 박판화되거나 제거된다. 블록(150)에서의 박판화 또는 제거 이전에, 웨이퍼는 종래의 기술을 사용하여 다른 영구 또는 임시 캐리어 웨이퍼에 부착될 수 있다. 전기 접촉층은 블록(150)에서 기판을 박판화/제거하기 전 또는 이후에, 블록(140)에서 형성된다. 이러한 실시예에서, 접촉부는 세척이 블록(130)에서 수행되기 전 또는 후에, 블록(140)에서 형성될 수 있다. 접촉부가 세척 이전에 형성되는 경우, 두꺼운 패시베이션 층이 전체 장치 위에 형성될 수 있어, 접촉부를 보호한다. 두꺼운 패시베이션 층이 접촉부 위에 기밀 시일을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 추가의 광학처리(photoprocessing)가 접촉부 상의 패시베이션을 개방하거나 패시베이션 층을 제거하기 위해 세척 후에 요구될 수도 있다.
도 1을 계속 참조하면, 추가의 후반부 말미 처리가 수행된다. 예컨대, 기판은 박판화 또는 제거가 수행되지 않은 경우 블록(150)에서 박판화 또는 제거될 수 있다. 이러한 박판화 또는 제거에 앞서, 영구 또는 임시 캐리어 기판에 대한 부착이 선행될 수 있다. 블록(160)에서, 장치 또는 장치의 그룹이 싱귤레이트되고, 블록(170)에서, 장치는 패키징, 시험 등이 가해진다. 블록(140, 150, 160, 170)의 작동은 도 1에 도시된 순서를 벗어나서 수행될 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
도 2는 예컨대, 도 1의 블록(110)에서 설명되었던 바와 같이 기판 및 기판 위의 LED 에피택셜 구역을 포함하는 웨이퍼의 단면도이다. 더욱 구체적으로, 도 2를 참조하면, 웨이퍼(200)는 예컨대, 실리콘 탄화물 또는 사파이어를 포함하는 기판(210) 및 기판 위의 LED 에피택셜 구역(220)을 포함할 수 있다. LED 에피택셜 구역(220)은 예컨대, 갈륨 질화물계 물질을 포함할 수 있으며, 양자 우물(quantum well), 버퍼 층 등을 포함할 수 있는 메사 또는 페데스탈(mesa or pedestal) 및 다른 구역(224)의 형태로 다이오드 구역(222)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 메사는 제공될 필요가 없으며, 오히려, 평면 LED 에피택셜 구역(220)이 제공될 수 있다. LED 에피택셜 구역(220)은 수직 LED 및/또는 측방향 LED를 제공하도록 구성될 수 있다. 도 2의 실시예에서, 실리콘 다이오드 마스크와 같은 마스크(226)가 메사(222)를 형성하는데 사용될 수 있다. 이 마스크(226)는 또한 본원에 개시된 다양한 실시예에 따라, 후속하는 세척 중에 다이오드 구역(222)을 보호하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 마스크가 다른 실시예에서는 처리 이후에 제공될 수 있거나 또는 전혀 사용되지 않을 수도 있다.
스케일의 관점으로부터, 웨이퍼(200)는 직경이 4인치까지 또는 그 이상일 수 있으며, 수많은 개별 LED를 위한 하나의 LED 에피택셜 구역(220)을 포함할 수 있다. 기판은 수백 미크론 두께일 수 있으며, 일부 실시예에서는 약 400㎛ 두께일 수 있다. LED 에피택셜 구역(220)은 수 미크론 두께일 수 있으며, 일부 실시예에서는 약 4㎛ 두께일 수 있다.
도 3은 예컨대, 도 1의 블록(120)에서 설명되었던 바와 같은 레이저 스크라이빙의 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(200)는 레이저 스크라이빙 절단부(320)를 생성하기 위해 레이저 비임(310)을 사용하여 레이저 스크라이빙된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서는 레이저 비임(310)이 LED 에피택셜 구역(220)을 통해 그리고 부분적으로 기판(310)에 충돌되어, 레이저 스크라이빙 절단부(320)를 생성한다. 하지만, 다른 실시예에서 레이저(310)는 다이오드 구역의 반대편인 기판(210)의 표면(도 3의 바닥면)을 통해 충돌될 수 있어, 그 후방측으로부터 기판(210) 내로 부분적으로 연장하는 레이저 절단부를 형성한다. 레이저는 예컨대, 웨이퍼(200)를 가로질러 스캐닝되는 UV 레이저일 수 있다. 다른 실시예에서, 다중 비임이 웨이퍼(200) 상에 동시에 충돌할 수 있다. 제1 패스는 깊은 스크라이브 절단부를 생성하기 위해 상대적으로 높은 전력일 수 있다. 제2 패스는 제1 패스에 의해 생성된 손상의 일부를 제거하기 위해 낮은 전력일 수 있다. 형상, 파장, 전력, 주파수 및/또는 스캐닝 속도를 포함하는 레이저 비임(310)의 작동 파라미터는 스크라이빙 절단부(320)의 소정의 기하학적 형상(예컨대, 깊이 및/또는 프로파일)을 제공하도록 설정될 수 있다.
레이저 스크라이빙은 레이저 스크라이빙 절단부(320)에 손상을 생성할 수 있다. 특히, 레이저 비임(310)은 결정질 상태로부터 비결정질 상태로 기판의 적어도 일부를 변환시키는 국부적 용융을 레이저 절단부 표면에 유발할 수 있다. 또한, 종종 "슬래그"로도 불리는 파편이 레이저 절단부(320)의 표면에 존재할 수도 있다. 예컨대, 도 5a는 레이저 스크라이빙 이후의 웨이퍼(200)의 일부의 스캐닝 전자 현미경 사진(SEM, Scanning Electron Micrograph) 평면도이다. 도시된 바와 같이, 레이저 스크라이빙 절단부(320)는 스크라이브 손상을 포함한다.
도 6a는 레이저 스크라이빙 이후 다이싱된(diced) LED의 측면도를 도시하는 SEM이다. 기판(210)에 대한 손상이 명확하게 도시된다. 사실상, 이러한 손상은 매우 커서, LED 에피택셜 구역(220)과 기판(210) 사이의 경계부는 손상에 의해 어둡게 된다.
도 7a는 이중 패스 레이저 스크라이브 이후 싱귤레이트된 LED 장치의 다른 측면도를 제공한다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 상이한 레이저 파라미터에서의 이중 패스 레이저 스크라이브가 스크라이브 라인(320)의 소정의 깊이 및/또는 프로파일을 제공하기 위해 바람직할 수 있지만, 오히려 더 많은 기판(210)에 대한 손상이 명확하게 도시된다.
도 4는 예컨대, 다양한 실시예에 따라 도 1의 블록(130)과 함께 설명되었던 바와 같은 세척을 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서 웨이퍼는 예컨대, 침지 및/또는 코팅에 의해 습식 에칭액(410)에 노출시킴으로써 세척된다. 습식 에칭은 레이저 스크라이빙에 의해 유발되는 스크라이브 손상을 감소 또는 제거할 수 있어, 스크라이브 손상이 감소된 레이저 스크라이빙 절단부(420)를 생성한다. 특히, 레이저 스크라이빙 절단부(420)의 비결정(용융된) 표면의 적어도 일부 그리고 일부 실시예에서는 전부가 제거될 수 있다. 또한, 레이저 슬래그 또는 파편의 적어도 일부 그리고 일부 실시예에서는 전부가 제거될 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저 절단부(420)의 최종적인 기하학적 형상은 광 추출을 강화할 수 있는 바람직한 기하학적 형상을 제공하도록 습식 에칭에 의해 변경될 수도 있다.
도 5b는 도 5a에 대응하지만, 약 10분간의 약 275℃의 황산 및 인산 용액 내 습식 에칭 이후이다. 명확하게 도시된 바와 같이, 스크라이브 손상이 크게 감소된다. 유사하게, 도 6b는 275℃의 황산/인산 세척 이후의 도 6a에 대응한다. 도시된 바와 같이, 기판(210)에 대한 많은 손상이 기판(210)과 LED 에피택셜 구역(220) 사이의 패턴화된 사파이어 기판(PSS, Patterned Sapphire Substrate) 경계부(710)가 명확하게 도시된 지점에서 제거된다. 유사하게, 이중 패스 레이저 스크라이브 이후의 습식 에칭에 대한 결과가 도 7b에 도시된다.
또한, 도 4의 산성 습식 에칭(acid wet etch)은 다른 이점들을 제공할 수 있다. 특히, 레이저 손상을 세척하는 것에 부가하여, 산(acid)은 결정학적 기판의 결정 평면을 따라 연장하는 작은 구성 또는 텍스처링을 에칭할 수 있다. 이러한텍스처링 또는 패싯(facet)은 도 6b 및 도 7b에 명확하게 도시되며, 완결된 장치에 개선된 광 추출을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 단일 패스 레이저(도 6a) 또는 이중 패스 레이저(도 7a)의 광 손실은 다이아몬드 스크라이브로부터의 광 손실과 비교할 때 약 12%일 수 있다. 반대로, 도 6b 및 도 7b에 도시된 다양한 실시예에 따른 광 손실은 약 1.5% 미만이거나 약 10배 정도 더 작을 수 있다.
일부 실시예에서, 습식 에칭(410)은 상승된 온도, 예컨대 약 275℃에서 약 7분과 약 11분 사이의 시간 동안 예컨대, 3:1 황산:인산의 산기반 습식 케미스트리(acid-based wet chemistry)를 사용한다. 하지만, 갈륨 질화물계 물질 및 사파이어 또는 실리콘 탄화물을 특정 결정 평면을 따라 우선적으로 에칭할 수 있는 다른 습식 케미스트리도 손상 제거에 부가하여 경사지거나 텍스처링이 형성된 표면을 제공하는데 사용될 수 있다. 또한, 건식 에칭 및/또는 다른 세척 기술이 다른 실시예에서 사용될 수도 있다.
도 4를 다시 참조하면, 마스크(226)는 세척으로부터 에피택셜 구역(220)의 면을 보호하는데 사용될 수 있다. 이러한 마스크가 요구되는 경우, 이는 LED 제조 도중에 사용되었던 마스크, 예컨대 메사(222)를 형성하는데 사용되는 마스크(226)를 유지함으로써 제공될 수 있다. 대안적으로, 개별 마스크(226)가 레이저 스크라이빙 이전 또는 레이저 스크라이빙 이후에, 하지만 세척 이전에 LED 에피택셜 구역(220) 상에 형성될 수 있다. 이후, 마스크(226)는 더 이상 필요하지 않게 되면 제거될 수 있다.
도 8은 예컨대, 도 1의 블록(140)과 함께 설명된 바와 같이 세척된 웨이퍼 상의 LED를 위한 전기 접촉층의 단면도이다. 특히, 마스크 층이 존재하여 LED를 위한 전기 접촉층(810)이 형성된 경우, 마스크 층(226)은 제거될 수 있다. 습식 에칭 세척이 이미 이루어졌기 때문에, 습식 에칭은 부서지기 쉬운 전기 접촉층의 형성에 영향을 미치지 않는다. 각 LED 장치는 다이오드 구역(220)에 대한 하나 이상의 접촉층을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 전기 접촉층은 ITO와 같은 투명 저항 접촉부(transparent ohmic contact), 전류 분산층(current spreading layer), 반사 저항 접촉부(reflective ohmic contact), 개별 반사층, 차폐층, 접착층, 접착 패드 및/또는 다른 층을 포함할 수 있으며, 이는 본원에 상세하게 설명할 필요가 없다. 일부 실시예에서, 애노드 및 캐소드 접촉부는 기판(210) 상에 직접 형성되는 것을 포함하여, LED 에피택셜 구역(220)의 동일 면 상에 또는 그 반대 면 상에 형성될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 예컨대 도 1의 블록(150, 160)에 도시되었던 바와 같이, 기판이 박판화 또는 제거될 수 있으며 기판이 싱귤레이트되어, 도 9의 노출 LED 다이(900, bare LED die)와 같은 노출 LED 다이를 생산한다. 노출 LED 다이(900)는 원래의 웨이퍼 기판(210)의 일부분(210'), 에피택셜 구역(220)의 일 부분(220') 및 도 8의 세척된 레이저 스크라이빙(420)에 의해 형성되는 LED의 측벽을 포함한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 다양한 실시예에 따른 LED(900)는 결정질 기판(210') 및 결정질 기판(220') 상에 LED 에피택셜 구역(220')을 포함한다. 에피택셜 구역(220')의 측벽 및 그에 인접한 결정질 기판(210)의 측벽(도 9에서 도면 부호 "420"에 의해 집합적으로 지시됨)은 LED 에피택셜 구역(220)의 표면에 대해 경사지게 연장된다. 경사진 측벽(420)은 결정질 표면을 갖는다. 또한, 경사진 측벽(420)은 또한 도 9에서 규칙적인 패싯(420', regular facet)에 의해 지시된 바와 같이, 결정질 기판의 결정 평면을 따라 내부에 텍스처링을 포함할 수도 있다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 LED의 전반부 말미 스크라이빙을 제공하는 작동의 플로차트이다. 도 10을 참조하면, 기판 및 LED 에피택셜 구역을 포함하는 웨이퍼는 도 1의 블록(110)과 함께 상술된 바와 같이 블록(110)에서 제공될 수 있다. 블록(1010)에서, LED 에피택셜 구역은 기판을 노출하는 LED 에피택셜 구역 내의 트렌치를 형성하도록 에칭된다. 에칭은 종래의 건식 에칭을 사용할 수 있다. 블록(1020)에서, 기판을 계속 노출하는 상태에서 트렌치의 측벽에 마스크가 형성된다. 블록(1030)에서, 마스크에 의해 여전히 노출되는 기판은 기판 내에 스크라이빙 절단부를 생성하기 위해 추가로 에칭된다. 도 1의 블록(130)에 설명된 바와 같이 습식 에칭이 사용될 수 있다. 이후, 도 1의 블록(140 내지 170)에서 이미 설명된 바와 같은 접촉부를 형성하고, 기판을 박판화/제거하고, 싱귤레이트하고 패키징하는 작동이 수행될 수 있다.
도 10의 실시예는 스크라이빙에서 레이저를 사용할 필요를 감소 또는 제거할 수 있다. 하지만, 상대적으로 긴 에칭 시간, 예컨대, 약 한 시간이 기판 내로 스크라이빙 절단부를 에칭하기 위해 필요할 수도 있다. 블록(1020)의 마스크는 블록(1030)의 상대적으로 긴 스크라이빙 절단 에칭 도중 LED 에피택셜 구역을 보호하기 위해 사용될 수 있다.
더욱 구체적으로, 도 11은 도 1 및 도 10의 블록(110)에서 설명된 바와 같이, LED 에피택셜 구역(220)을 상부에 포함하는 웨이퍼(210)의 단면도이다. 도 11에서, LED 에피택셜 구역(220) 내에 메사(mesa)는 도시되지 않는다. 하지만, 이들은 다른 실시예에서 제공될 수도 있다.
이제 도 12를 참조하면, LED 에피택셜 구역(220)은 예컨대, 도 10의 블록(1010)에서 설명된 바와 같이, 기판(210)을 노출시키는 LED 에피택셜 구역(220) 내의 트렌치(1210)를 형성하도록 에칭된다. 종래의 건식 에칭이 사용될 수도 있다. 또한, LED 에피택셜 구역은 일부 실시예에서, 도 2와 함께 설명된 바와 같이 마스크에 의해 보호될 수 있다.
도 13은 기판(210)을 계속 노출시키는 상태에서, 트렌치(1210)의 측벽 상에 마스크(1310)를 형성하는 것을 도시한다. 마스크는 예컨대, 실리콘 이산화물을 포함할 수 있으며, 도 12의 구조상에 예컨대 약 1㎛ 두께의 실리콘 산화물의 콘포멀층(conformal layer)을 형성하는 블랭킷(blanket)에 의해 그리고 이후 소정의 영역에서 SiO2를 제거하기 위해 건식 또는 습식 에칭 및 종래의 광학처리를 이용하는 이방성 에칭에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 13에 도시된 바와 같이, 마스크(1310)는 또한 기판(210)을 계속 노출시키는 상태에서 트렌치(1210) 외부의 LED 에피택셜 구역(220) 상에서 연장된다.
도 14는 예컨대, 도 10의 블록(1030)에서 설명된 바와 같이, 기판을 추가로 에칭한 후의 다양한 실시예의 측단면도이다. 구체적으로, 마스크(1310)에 의해 계속 노출되는 기판(210)은 부분적으로 에칭되어, 기판 내에 스크라이빙 절단부(1420)를 생성한다. 스크라이빙 절단부(1420)는 에칭에 의해 형성되기 때문에, 이는 결정 평면을 따라 연장하는 텍스처링을 가지며 상부에 파편을 거의 갖지 않거나 전혀 갖지 않는 결정질 측벽과 같은 상술된 바람직한 구성을 포함할 수 있다.
이후, 접촉부 형성, 기판 박판화/제거, 싱귤레이트 및 패키징이 도 1의 블록(140 내지 170)과 함께 설명된 바와 같이 진행될 수 있다.
다양한 실시예의 추가적인 논의가 이제 제공될 것이다. 특히, 싱귤레이트를 위해 LED 웨이퍼를 스크라이빙하는 것은 통상적으로 웨이퍼가 장치 조립을 완결하고 최종 두께로 박판화되었을 때 수행된다. 레이저가 많은 잠재적 장점 및/또는 비용 절감을 제공하기 위해 다이아몬드 스크라이빙을 대체하였다. 하지만, 기판 내에 잔여 손상으로 인한 방사 선속이 종종 존재한다. 일부 매우 정교한 레이저 시스템이 이러한 영향을 감소 또는 최소화하기 위한 시도로서 개발되었지만, 이러한 레이저는 자본 지출 및/또는 소유 비용면에서 매우 고가일 수 있다.
본원에 개시된 다양한 실시예는 제조 공정의 전반부 말미에서 스크라이빙을 제공할 수 있으며, 이때 웨이퍼는 최대 두께일 수 있으며, 장치는 완전히 제조되지 않는다. 공정의 이 지점에서는, 접촉 금속, 전도성 산화물 등이 존재할 수 없으며, 이로 인해 스크라이빙을 제공하거나 또는 레이저 스크라이빙으로부터의 손상 제거를 제공하기 위해 에칭을 사용하는 것이 방지될 수 있을 것이다.
따라서, 전반부 말미에서의 레이저 스크라이빙은 손상의 적어도 일부를 세척할 수 있게 하여, 광 손실을 감소 또는 최소화할 수 있다. 또한, 여전히 두꺼운 웨이퍼의 다이싱(dicing)은 다른 장점도 제공할 수 있다. 특히, 최종 박판화 이후, 웨이퍼는 브레이크 공정만을 거치면 되며, 이는 박판화된 웨이퍼를 스크라이빙하도록 정상적으로 수행되는 공정 단계를 제한한다. 또한, 레이저 손상은 세척될 수 있기 때문에, 더 깊은 스크라이브가 방사 선속 손실을 증가시키지 않으면서도 사용될 수 있다. 통상적으로 사용되는 스크라이브 깊이는 최종 장치 두께의 함수이다. 사파이어 장치 웨이퍼는 통상적으로 매우 얇게(예컨대, 약 90㎛ 미만) 만들어져서, 종래의 다이아몬드 또는 레이저 스크라이빙에 의한 얇은 스크라이브를 수용하고, 그로 인해, 손상된 영역을 감소 또는 최소화할 수 있다. 본원에 개시된 다양한 실시예에 따른 더 깊은 스크라이브는 장치 웨이퍼의 최종 두께가 표준보다 더 두꺼운 채로 유지될 수 있게 하며, 이는 공정 수율을 증진할 수 있다.
도 1 내지 도 9와 함께 개시된 다양한 실시예는 사후 스크라이브 손상 제거 공정(post-scribe damage removal process)과 함께 싱귤레이트를 위한 레이저 스크라이브 및 브레이크 공정을 사용하여, 방사 선속 손실을 상당히 감소 또는 제거할 수 있다. 제조 공정의 말미에 수행되는 종래의 레이저 스크라이빙 및 브레이킹과 관련된 광 손실은 공지되어 있다. 불행하게도, 장치가 그들의 최종 형태가 되면, 임의의 사후 레이저 스크라이브 세척(post-laser scribe cleaning)을 사용하는데 상당한 제약이 존재할 수 있는데, 이는 장치가 금속 접촉부 등과 함께 완전히 제조되며 기판들은 통상적으로 약 100㎛까지 박판화되기 때문이다.
도 1 내지 도 9의 일부 실시예에서, 레이저 스크라이브는 메사 에칭 이전 또는 이후에 장치 측면의 다이오드로부터 수행될 수 있다. 레이저가 일부 실시예에서 다이싱 스트리트 내의 갈륨 질화물계 에피택셜 구역을 통해 그리고 기판 내로 약 10㎛ 내지 약 40㎛ 사이의 깊이까지 스크라이빙하는데 사용된다. 이후, 최종 레이저 손상 및 슬래그가 예컨대, 상승된 온도에서 산기반 습식 케미스트리에 의해 제거된다. 갈륨 질화물 및 사파이어를 특정 평면을 따라 우선적으로 에칭하는데 공지된 케미스트리는 손상 제거에 부가하여 경사진 또는 텍스처링이 형성된 표면을 제공하는데도 사용될 수 있다. 따라서, 레이저 상태와 함께 측벽 각도를 개조하고 그리고/또는 경사진 및/또는 텍스처링이 형성된 측벽을 제공하기 위해 결정 평면을 따라 우선적으로 갈륨 질화물 및/또는 기판을 에칭하는 케미스트리를 사용함으로써, 광 추출도 향상될 수 있다.
도 11 내지 도 14에 도시된 실시예에서, LED 에피택셜 구역은 에칭 공정을 통해 다이싱 스트리트(dicing street)로부터 제거될 수 있으며, 이후 기판은 스크라이브를 제공하도록 화학적으로 에칭될 수 있다. 예컨대, 갈륨 질화물계 물질에 대한 종래의 건식 에칭이 기판을 노출하기 위해 다이싱 스트리트로부터 갈륨 질화물을 제거하는데 사용될 수 있다. 이후, 기판은 스크라이브를 제공하기 위해 화학적으로 에칭될 수 있다. 갈륨 질화물 측벽은 통상적으로 보호되어야 하는데, 이는 기판 에칭 시간이 비교적 길며 산성 케미스트리는 측방향으로 결정 평면을 따라 갈륨 질화물을 에칭할 수 있기 때문이다.
전술된 임의의 실시예에서, 액티브 LED 에피택셜 구역은 실리콘 이산화물과 같은 적절한 유전체에 의해 보호될 수 있어, 부정적 영향을 감소시킬 수 있다. 기판의 최종 박판화는 일시적 웨이퍼(캐리어) 상에 장착되는 웨이퍼와 함께 수행될 수 있다. 이후, 웨이퍼는 탈접착될 수 있으며 개별 장치를 싱귤레이트하기 위해 브레이크 공정을 위해 준비된다. 다른 실시예에서, 영구 캐리어 웨이퍼가 사용될 수 있다.
많은 다양한 실시예들이 상술된 설명 및 도면과 함께 본원에 개시되었다. 이러한 실시예들의 모든 조합 및 부차 조합을 축어역적으로 설명 및 도시하는 것은 과도하게 반복적이며 불명료하게 될 것이다. 따라서, 도면을 포함하는 본원 명세서는 본원에 개시된 실시예의 모든 조합 및 부차 조합 및, 이들을 제조하는 방식과 공정 및 사용의 완전한 서술 설명을 구성하는 것으로 해석될 것이며, 청구항은 임의의 이러한 조합 또는 부차 조합에 대해 지지될 것이다.
도면 및 상세한 설명에서, 본 발명의 다양한 실시예가 설명되었으며, 특정한 용어가 사용되었지만, 이는 제한의 목적이 아닌 단지 포괄적이고 서술적인 의도로 사용되며, 본 발명의 범주는 후속하는 청구항에 설명된다.
Claims (28)
- 발광 다이오드(LED)의 제조 방법이며,
레이저 스크라이빙 절단부를 생성하기 위해, 기판 및 기판 위의 LED 에피택셜 구역을 포함하는 웨이퍼를 레이저 스크라이빙하는 단계와,
이후, 레이저 스크라이빙에 의한 기판에 대한 스크라이브 손상을 감소시키기 위해, 레이저 스크라이빙된 웨이퍼를 세척하는 단계와,
이후, 세척된 웨이퍼 상에 LED를 위한 전기 접촉층을 형성하는 단계를 포함하는
발광 다이오드 제조 방법. - 제1항에 있어서,
레이저 스크라이빙 단계는 레이저 스크라이빙 절단부를 생성하기 위해, 레이저 비임을 LED 에피택셜 구역을 통해 그리고 부분적으로 기판 내로 충돌시키는 단계를 포함하고,
세척 단계는 레이저 스크라이빙에 의한 기판에 대한 스크라이브 손상을 감소시키기 위해, 레이저 스크라이빙된 LED 에피택셜 구역을 통해 그리고 레이저 스크라이빙된 기판 내로 웨이퍼를 습식 에칭하는 단계를 포함하는
발광 다이오드 제조 방법. - 제1항에 있어서,
기판은 결정질 기판이며,
레이저 스크라이빙은 비결정질 표면을 갖는 기판 내에 레이저 스크라이빙 절단부를 생성하고,
세척은 레이저 스크라이빙 절단부에서 결정질 기판의 적어도 일부를 노출시키도록 비결정질 표면의 적어도 일부를 제거하는
발광 다이오드 제조 방법. - 제3항에 있어서,
세척은 기판 내의 레이저 스크라이빙 절단부의 기하학적 형상을 변경시키는
발광 다이오드 제조 방법. - 제1항에 있어서,
전기 접촉층을 형성하는 단계 이후에 복수의 LED를 생산하도록 웨이퍼를 싱귤레이트하는 단계가 수행되는
발광 다이오드 제조 방법. - 제1항에 있어서,
웨이퍼를 세척하는 단계 이후에 기판을 박판화하는 단계가 수행되는
발광 다이오드 제조 방법. - 제1항에 있어서,
LED 에피택셜 구역은 갈륨 질화물계 물질을 포함하고, 기판은 실리콘 탄화물 또는 사파이어를 포함하는
발광 다이오드 제조 방법. - 제1항에 있어서,
세척 단계는 상온보다 높은 습식 에칭 용액을 사용하여 수행되는
발광 다이오드 제조 방법. - 제1항에 있어서,
세척 단계는 약 275℃에서 황산 및 인산 용액을 이용하여 수행되는
발광 다이오드 제조 방법. - 제1항에 있어서,
세척 단계는 레이저 스크라이빙 절단부 외측에 있는 LED 에피택셜 구역 중 적어도 일부에 마스크를 형성함으로써 진행되는
발광 다이오드 제조 방법. - 제1항에 있어서,
레이저 스크라이빙 단계는 레이저 스크라이빙될 영역 외측에 있는 LED 에피택셜 구역 중 적어도 일부에 마스크를 형성함으로써 진행되는
발광 다이오드 제조 방법. - 제1항에 있어서,
레이저 스크라이빙 단계는 상이한 레이저 파라미터들 하에서 적어도 2회 수행되는
발광 다이오드 제조 방법. - 발광 다이오드(LED)를 제조하는 방법이며,
기판 및 기판 위의 LED 에피택셜 구역을 포함하는 웨이퍼의 LED 에피택셜 구역을 에칭하는 단계로서, 기판을 노출시키는 LED 에피택셜 구역 내에 트렌치를 형성하는, 에칭 단계와,
기판을 계속 노출시킨 상태에서 트렌치의 측벽에 마스크를 형성하는 단계와,
기판 내에 스크라이빙 절단부를 생성하도록 마스크에 의해 계속 노출되는 기판 내로 부분적으로 추가 에칭하는 단계를 포함하는
발광 다이오드 제조 방법. - 제13항에 있어서,
상기 추가 에칭 단계 후에는 추가적으로 에칭된 웨이퍼 상에 LED를 위한 전기 접촉층을 형성하는 단계가 수행되는
발광 다이오드 제조 방법. - 제14항에 있어서,
전기 접촉층 형성 단계 후에는 복수의 LED를 생산하기 위해 웨이퍼를 싱귤레이트하는 단계가 수행되는
발광 다이오드 제조 방법. - 제13항에 있어서,
추가 에칭 단계 후에는 기판을 박판화하는 단계가 수행되는
발광 다이오드 제조 방법. - 제13항에 있어서,
LED 에피택셜 구역은 갈륨 질화물계 물질을 포함하고, 기판은 실리콘 탄화물 또는 사파이어를 포함하는
발광 다이오드 제조 방법. - 제13항에 있어서,
마스크 형성 단계는 기판을 계속 노출시키는 상태에서, 트렌치 외측의 LED 에피택셜 구역 상에 그리고 트렌치의 측벽 상에 마크스를 형성하는 단계를 포함하는
발광 다이오드 제조 방법. - 발광 다이오드(LED)이며,
결정질 기판과,
결정질 기판상에 LED 에피택셜 구역을 포함하고,
LED 에피택셜 구역의 측벽 및 그에 인접한 결정질 기판의 측벽은 LED 에피택셜 구역의 표면에 대해 경사지게 연장되고,
결정질 기판의 경사진 측벽은 결정질 표면을 갖는
발광 다이오드. - 제19항에 있어서,
결정질 기판의 경사진 측벽은 결정질 기판의 결정 평면을 따라 연장하는 텍스처링을 내부에 또한 포함하는
발광 다이오드. - 제19항에 따른 복수의 LED를 포함하는 웨이퍼이며,
LED 에피택셜 구역의 표면에 대해 경사지게 연장하는 LED 에피택셜 구역의 측벽 및 그에 인접한 결정질 기판의 측벽은 웨이퍼에 대해 스크라이빙 절단부를 형성하는
발광 다이오드. - 제19항에 있어서,
LED 에피택셜 구역은 갈륨 질화물계 물질을 포함하고, 기판은 실리콘 탄화물 또는 사파이어를 포함하는
발광 다이오드. - 발광 다이오드(LED)를 제조하는 방법이며,
레이저 스크라이빙 절단부를 생성하기 위해, 박판화되지 않은 기판 및 기판 위의 LED 에피택셜 구역을 포함하는 웨이퍼를 레이저 스크라이빙하는 단계와,
이후, 레이저 스크라이빙에 의한 박판화되지 않은 기판에 대한 스크라이브 손상을 감소시키기 위해, 레이저 스크라이빙된 웨이퍼를 세척하는 단계와,
이후, 박판화되지 않은 기판을 박판화하는 단계를 포함하는
발광 다이오드 제조 방법. - 제23항에 있어서,
세척 단계 이후에는 세척된 웨이퍼 상에 LED를 위한 전기 접촉층을 형성하는 단계가 수행되는
발광 다이오드 제조 방법. - 제23항에 있어서,
레이저 스크라이빙 단계는 레이저 스크라이빙 절단부를 생성하기 위해, 레이저 비임을 LED 에피택셜 구역을 통해 그리고 부분적으로 박판화되지 않은 기판 내로 충돌시키는 단계를 포함하고,
세척 단계는 레이저 스크라이빙에 의한 기판에 대한 스크라이브 손상을 감소시키기 위해, 레이저 스크라이빙된 LED 에피택셜 구역을 통해 그리고 레이저 스크라이빙된 박판화되지 않은 기판 내로 웨이퍼를 습식 에칭하는 단계를 포함하는
발광 다이오드 제조 방법. - 제23항에 있어서,
박판화되지 않은 기판은 박판화되지 않은 결정질 기판이며,
레이저 스크라이빙은 비결정질 표면을 갖는 박판화되지 않은 기판 내의 레이저 스크라이빙 절단부를 생성하고,
세척은 레이저 스크라이빙 절단부에서 결정질 기판의 적어도 일부를 노출시키기 위해 비결정질 표면 중 적어도 일부를 제거하는
발광 다이오드 제조 방법. - 제26항에 있어서,
세척은 박판화되지 않은 기판 내에 레이저 스크라이빙 절단부의 기하학적 형상을 변경하는
발광 다이오드 제조 방법. - 제1항에 있어서,
레이저 스크라이빙은 상이한 레이저 파라미터들 하에서 적어도 2회 수행되는
발광 다이오드 제조 방법.
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