KR20120079670A - Fabrication method of nitride semiconductor light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 발광소자 제조방법에 관한 것이며, 특히 실리콘 기판을 성장용 기판으로 이용하는 질화물 반도체 발광 소자 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device, and more particularly, to a method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device using a silicon substrate as a growth substrate.
최근에 질화물 반도체 발광소자는 설계 및 제조기술이 비약적으로 발전하여 고효율, 고출력 청색, 녹색, 그리고, UV 단파장 LED 뿐 아니라, 백색 LED의 효율이 크게 향상되고 있다. 이러한 발전의 결과로, 질화물 반도체 발광소자는 자동차 헤드램프 및 일반조명으로 그 응용범위를 확대하고 있다.
In recent years, since the design and manufacturing technology of nitride semiconductor light emitting devices has been rapidly developed, the efficiency of high efficiency, high power blue, green, and UV short wavelength LEDs, as well as white LEDs, has been greatly improved. As a result of these developments, nitride semiconductor light emitting devices are expanding their application scope to automotive headlamps and general lighting.
하지만, 이러한 발전에도 불구하고, 형광등과 같은 기존 광원을 대체하기 위해서는 제조비용에 관련된 효율이 크게 향상되어야 할 필요가 있다. 이를 위한 대표적인 방안으로는 기판의 대구경화가 고려될 수 있다. 현재 보편적으로 사용되는 기판인 사파이어(α-Al2O3) 기판은 비교적 사이즈(주로 2"와 3")가 작으므로, 양산성이 낮다는 문제가 있다. However, despite these developments, in order to replace existing light sources such as fluorescent lamps, the efficiency related to manufacturing costs needs to be greatly improved. As a representative method for this, large diameter of the substrate may be considered. Since a sapphire (α-Al 2 O 3 ) substrate, which is a substrate commonly used at present, is relatively small in size (mainly 2 ″ and 3 ″), there is a problem in that mass productivity is low.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 사파이어 기판을 실리콘(Si) 기판과 같은 저가이면서 대구경화가 가능한 다른 웨이퍼로 대체하는 방안이 연구되고 있다. In order to solve this problem, a method of replacing a sapphire substrate with another wafer having a low cost and large diameter such as a silicon (Si) substrate has been studied.
예를 들어, 실리콘(Si) 기판은 높은 수준(예, 12")으로 대구경화가 가능하므로, 양산성에서 매우 유리한 장점이 있으나, Si 기판 상에 성장되는 질화물 단결정은 높은 결정성을 얻기 어려울 뿐만 아니라, 크랙이 발생되는 문제로 인해, 실용화하는데 어려움이 있다. For example, a silicon (Si) substrate can be largely sintered to a high level (eg, 12 "), which is very advantageous in mass production, but nitride single crystals grown on Si substrates are difficult to obtain high crystallinity. However, due to the problem that cracks occur, there is a difficulty in practical use.
이러한 실리콘 기판 상에 고품위의 질화물 반도체 단결정을 성장시키더라도, 활성층에서 생성된 포톤(photon)이 기저의 실리콘 기판에 의해 흡수가 될 수 있으므로, 높은 효율을 기대하기 어렵다. 예를 들어, 청색광의 질화물 반도체 발광소자의 경우에, 활성층에서 생성된 청색의 포톤 에너지(~2.7 eV)가 모든 방향으로 방사될 수 있다. 여기서, 실리콘 기판으로 향한 포톤들은 실리콘 기판에 의해 모두 흡수되므로 (Si의 에너지 밴드갭: 1.1eV), 그 상당량(약 50%)이 상실할 수 있으며 이로 인해 광효율이 저하되는 문제가 있다.
Even if a high-quality nitride semiconductor single crystal is grown on such a silicon substrate, photon generated in the active layer can be absorbed by the underlying silicon substrate, so high efficiency is difficult to be expected. For example, in the case of a nitride semiconductor light emitting device of blue light, blue photon energy (˜2.7 eV) generated in the active layer may be emitted in all directions. Here, since the photons directed to the silicon substrate are all absorbed by the silicon substrate (energy band gap of Si: 1.1 eV), a considerable amount thereof (about 50%) may be lost, which causes a problem of lowering the light efficiency.
발광 다이오드를 구성하는 질화물 반도체 단결정을 다른 기판으로 전사시킴으로써 이를 해결할 수 있으나, 이 과정에서도 성장용 기판 제거공정과 같은 전사 공정뿐만 아니라 후속 공정의 웨이퍼 취급과정에서 열응력 등과 같은 기계적 충격으로 인해 웨이퍼가 파손되거나 변형되는 문제가 야기될 수 있다. This can be solved by transferring the nitride semiconductor single crystal constituting the light emitting diode to another substrate.However, in this process, the wafer may be damaged due to mechanical stress such as thermal stress in the wafer handling process as well as the transfer process such as the growth substrate removal process. The problem of being broken or deformed can be caused.
본 발명은 기판 제거 및 질화물 에피택셜층의 전사공정의 효율적인 수행을 보장하면서 후속공정의 열충격 등으로 인한 충격을 최소화할 수 있는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법을 제공하는데 있다. The present invention provides a method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting device capable of minimizing impact due to thermal shock of a subsequent process while ensuring efficient removal of a substrate and a transfer process of a nitride epitaxial layer.
상기한 기술적 과제를 실현하기 위해서, 본 발명은 In order to realize the above technical problem, the present invention
질화물 버퍼구조가 형성된 실리콘 기판을 마련하는 단계와, 상기 질화물 버퍼구조 상에 제1 도전형 질화물 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 질화물 반도체층을 순차적으로 성장시켜 발광 적층체를 형성하는 단계와, 상기 발광 적층체 상에 지지 기판을 제공하는 단계와, 상기 발광 적층체로부터 상기 실리콘 기판을 제거하는 단계를 포함하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법을 제공한다.
Providing a silicon substrate having a nitride buffer structure, sequentially growing a first conductivity type nitride semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type nitride semiconductor layer on the nitride buffer structure to form a light emitting laminate; A method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting device, the method comprising: providing a support substrate on the light emitting stack, and removing the silicon substrate from the light emitting stack.
상기 실리콘 기판을 제거하는 단계는, 상기 실리콘 기판을 연삭하는 단계를 포함할 수 있다.Removing the silicon substrate may include grinding the silicon substrate.
이와 달리, 상기 실리콘 기판을 제거하는 단계는, 일부가 잔류하도록 상기 실리콘 기판을 연삭하는 단계와, 상기 실리콘 기판의 잔류한 일부를 식각하는 단계를 포함할 수 있다.
Alternatively, removing the silicon substrate may include grinding the silicon substrate so that a portion remains, and etching the remaining portion of the silicon substrate.
필요에 따라, 상기 실리콘 기판이 제거된 면에 요철을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
If necessary, the method may further include forming irregularities on the surface from which the silicon substrate is removed.
특정 실시형태에서, 상기 발광 적층체를 형성하는 단계와 상기 지지 기판을 제공하는 단계 사이에, 상기 발광 적층체 상면에 상기 제1 도전형 질화물 반도체층이 노출되도록 홀을 형성하는 단계와, 상기 발광 적층체 상에 상기 홀을 통해서 상기 제1 도전형 질화물 반도체층에 접속된 제1 전극층을 형성하는 단계와, 상기 발광 적층체 상에 상기 제2 도전형 질화물 반도체층에 접속된 제2 전극층을 형성하는 단계와,상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층이 서로 절연되도록 전기적 절연층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In a particular embodiment, between the forming of the light emitting stack and providing the support substrate, forming a hole in the upper surface of the light emitting stack to expose the first conductivity type nitride semiconductor layer; Forming a first electrode layer connected to the first conductivity type nitride semiconductor layer through the hole on the laminate; and forming a second electrode layer connected to the second conductivity type nitride semiconductor layer on the light emitting laminate. The method may further include forming an electrical insulation layer such that the first electrode layer and the second electrode layer are insulated from each other.
이 경우에, 상기 전기적 절연층을 형성하는 단계는, 상기 제1 및 제2 전극층을 형성하는 단계 전에, 상기 발광 적층체 상면과 상기 홀의 내부면에 제1 절연막을 형성하는 단계와, 상기 제1 및 제2 도전형 질화물 반도체층의 접속영역이 개방되도록 상기 제1 절연막을 선택적으로 제거하는 단계와, 상기 제2 전극층을 형성하는 단계 후에, 상기 제2 전극층 상에 제2 절연막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
In this case, the forming of the electrically insulating layer may include forming a first insulating film on an upper surface of the light emitting stack and an inner surface of the hole before the forming of the first and second electrode layers; And selectively removing the first insulating film so that the connection region of the second conductivity type nitride semiconductor layer is opened, and after forming the second electrode layer, forming a second insulating film on the second electrode layer. It may include.
상기 지지 기판과 상기 발광 적층체 사이에는 반사금속층이 형성될 수 있다. A reflective metal layer may be formed between the support substrate and the light emitting stack.
또한, 상기 지지 기판은 단결정 기판일 수 있다. 바람직하게, 상기 지지 기판은 추가적인 실리콘 기판일 수 있다. 필요에 따라, 상기 추가적인 실리콘 기판은 전기적 전도성을 갖도록 불순물이 도프된 실리콘 기판일 수 있다.
In addition, the support substrate may be a single crystal substrate. Preferably, the support substrate may be an additional silicon substrate. If necessary, the additional silicon substrate may be a silicon substrate doped with impurities to have electrical conductivity.
본 발명에서 채용가능한 질화물 버퍼구조는, 상기 제1 실리콘 기판 상에 형성되며 Al 함유 질화물 반도체로 이루어진 핵생성층과,상기 핵생성층 상에 형성되며 상기 핵생성층보다 격자 상수가 큰 물질로 이루어진 질화물 반도체로 이루어진 응력 보상층을 포함할 수 있다. A nitride buffer structure employable in the present invention includes a nucleation layer formed on the first silicon substrate and made of an Al-containing nitride semiconductor, and a material formed on the nucleation layer and having a larger lattice constant than the nucleation layer. It may include a stress compensation layer made of a nitride semiconductor.
상기 응력 보상층은 상기 핵형성층보다 Al함유량이 낮거나 Al을 함유하지 않은 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 상기 응력 보상층은 GaN을 포함할 수 있으며, 특히 언도프된 GaN일 수 있다.
The stress compensation layer may be made of a nitride semiconductor having a lower Al content or no Al than the nucleation layer. The stress compensation layer may comprise GaN, in particular may be undoped GaN.
상기 응력보상층은 두께 방향으로 상부층 및 하부층으로 구분되며, 상기 질화물 버퍼구조는, 상기 상부층 및 상기 하부층 사이에 배치된 다공성 마스크층을 더 포함할 수 있다. 이와 달리, 다공성 마스크층은 상기 핵생성층 및 상기 응력보상층 사이에 배치될 수도 있다. The stress compensation layer is divided into an upper layer and a lower layer in a thickness direction, and the nitride buffer structure may further include a porous mask layer disposed between the upper layer and the lower layer. Alternatively, the porous mask layer may be disposed between the nucleation layer and the stress compensation layer.
이러한 다공성 마스크층으로는 실리콘 질화물이 사용될 수 있다.
Silicon nitride may be used as the porous mask layer.
상기 핵생성층은, 상기 제1 실리콘 기판 상에 형성된 제1 질화물 반도체층과, 상기 제1 질화물 반도체층보다 격자 상수가 크고 상기 응력 보상층보다 격자 상수가 작은 물질로 이루어진 제2 질화물 반도체층을 포함할 수 있다. The nucleation layer may include a first nitride semiconductor layer formed on the first silicon substrate and a second nitride semiconductor layer including a material having a lattice constant greater than that of the first nitride semiconductor layer and having a smaller lattice constant than the stress compensation layer. It may include.
이 경우에, 상기 제1 질화물 반도체층은 AlN을 포함하며, 상기 제2 질화물 반도체층은 AlxGa(1-x)N (0<x<1)을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 제2 질화물 반도체층의 Al 함량(x)은 상기 제1 질화물 반도체층에 인접한 영역에서 상기 응력 보상층에 인접한 영역으로 갈수록 감소될 수 있다.
In this case, The first nitride semiconductor layer may include AlN, and the second nitride semiconductor layer may include Al x Ga (1-x) N (0 <x <1). Preferably, the Al content (x) of the second nitride semiconductor layer may decrease from the region adjacent to the first nitride semiconductor layer to the region adjacent to the stress compensation layer.
상기 질화물 버퍼구조는, 상기 응력 보상층 상에 형성되며, Al을 함유한 질화물층으로 이루어진 중간층과, 상기 중간층 상에 형성되며, 상기 중간층의 격자상수보다 큰 격자상수를 갖는 추가적인 질화물 반도체층을 더 포함할 수 있다.The nitride buffer structure further includes an intermediate layer formed on the stress compensation layer and formed of a nitride layer containing Al, and an additional nitride semiconductor layer formed on the intermediate layer and having a lattice constant greater than that of the intermediate layer. It may include.
이 경우에, 상기 중간층은 AlxGa(1-x)N (0<x≤1)이며, 상기 추가적인 질화물 반도체층은 GaN일 수 있다. 상기 추가적인 질화물 반도체층은, 제1 도전형 GaN층을 포함할 수 있다.In this case, the intermediate layer may be Al x Ga (1-x) N (0 <x≤1), and the additional nitride semiconductor layer may be GaN. The additional nitride semiconductor layer may include a first conductivity type GaN layer.
질화물 성장용 기판으로서 실리콘 기판을 사용함으로써 질화물 단결정에 대한 손상을 최소화하면서 효과적이면서도 정밀한 성장용 기판 제거공정을 실현할 수 있다. 또한, 예를 들어, 종래의 Si-Al 기판에서 실리콘 기판으로 대체함으로써 제조비용을 절감시킬 뿐만 아니라, Si-Al 기판에 비해 상대적으로 높은 표면조도를 가지므로, 표면 접합시 낮은 압력에서도 우수한 접합강도를 기대할 수 있다. By using a silicon substrate as the nitride growth substrate, it is possible to realize an effective and precise growth substrate removal process while minimizing damage to the nitride single crystal. In addition, for example, by replacing the conventional Si-Al substrate with a silicon substrate not only reduces the manufacturing cost, but also has a relatively high surface roughness compared to the Si-Al substrate, excellent bonding strength even at low pressure during surface bonding You can expect.
도1a 내지 도1d는 본 발명의 일 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다.
도2 내지 도4는 본 발명에서 채용될 수 있는 다양한 질화물 버퍼구조를 갖는 실리콘 기판을 나타내는 단면도이다.
도5a 내지 도5g는 본 발명의 특정 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다. 1A to 1D are cross-sectional views of respective processes for explaining a method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to one embodiment of the present invention.
2 to 4 are cross-sectional views showing silicon substrates having various nitride buffer structures that can be employed in the present invention.
5A to 5G are cross-sectional views illustrating processes for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to a particular embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1a 내지 도1d는 본 발명의 일 예에 따른 질화물 반도체 발광소자 제조방법을 설명하기 위한 주요 공정별 단면도이다.
1A to 1D are cross-sectional views of main processes for describing a method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도1a에 도시된 바와 같이, 본 예에 따른 제조방법은 질화물 버퍼구조(20)가 형성된 제1 실리콘 기판(11)을 마련하는 공정으로 시작된다. As shown in Fig. 1A, the manufacturing method according to the present example starts with a process of preparing a
본 실시형태에서, 상기 제1 실리콘 기판(11)은 질화물 단결정 성장용 기판으로 채용된다. 상기 질화물 버퍼구조(20)는 상기 기판인 실리콘 단결정과 성장될 질화물 에피택셜층의 격자상수 차이를 완화하기 위해서 채용되며, 다층 구조로 형성될 수 있다. In this embodiment, the
상기 질화물 버퍼구조(20)로는, 이에 한정되지는 않으나, 상기 제1 실리콘 기판(11) 상에 형성된 핵성장층과 상기 핵성장층 상에 형성된 응력 보상층을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 핵성장층은 Al 함유 질화물 반도체로 이루어지며, 상기 응력 보상층은 상기 핵생성층보다 격자 상수가 큰 물질인 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 응력 보상층은 상기 핵형성층보다 Al함유량이 낮거나 GaN과 같이 Al을 함유하지 않은 질화물 반도체일 수 있다. The
이와 같이, 상기 질화물 버퍼구조(20)는 상기 제1 실리콘 기판(11) 상에 형성될 에피택셜에 강한 압축응력을 안가시키는 구조로서 제공된다. 이러한 압축응력은 냉각시 발생되는 인장응력을 보상시킴으로써 에피택셜에 야기될 수 있는 크랙 발생을 효과적으로 억제시킬 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명에 채용될 수 있는 다양한 형태의 질화물 버퍼 구조(20)는 도2 내지 도4을 참조하여 설명하기로 한다.
In this way, the
이어, 도1b에 도시된 바와 같이, 상기 질화물 버퍼구조(20) 상에 발광 구조물(15)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 1B, the
상기 발광 구조물(15)은 제1 도전형 질화물 반도체층(15a), 활성층(15b) 및 제2 도전형 질화물 반도체층(15c)을 순차적으로 성장시켜 얻어질 수 있다. 상기 발광 구조물(15)을 구성하는 질화물 반도체 단결정은 상술된 질화물 버퍼구조(20)를 이용하여 형성하므로, 상기 제1 실리콘 기판(11) 상에서도 고품위 결정으로 성장될 수 있다.
The
다음으로, 도1c에 도시된 바와 같이, 상기 발광 구조물(15) 상에 지지 기판으로서 제2 실리콘 기판(31)을 제공하고, 이어 상기 발광 구조물(15)로부터 상기 제1 실리콘 기판(11)을 제거한다. Next, as shown in FIG. 1C, a
본 실시형태와 같이, 동일한 재질의 실리콘 단결정인 지지 기판을 채용함으로써 후속 공정에서의 열충격 등에 대한 문제를 완화시킬 수 있다. 본 공정에서 제2 실리콘 기판을 제공하는 과정은, 웨이퍼 본딩공정을 이용하여 접합될 수 있다. As in the present embodiment, by adopting a support substrate which is a silicon single crystal of the same material, it is possible to alleviate the problem of thermal shock and the like in a subsequent step. In the present process, the process of providing the second silicon substrate may be bonded using a wafer bonding process.
예를 들어, 일정한 온도에서 가압하는 방식으로 웨이퍼를 접합시킬 수 있다. 필요에 따라, 접합용 금속층을 사용할 수 있다. 본 실시형태에서 지지 기판으로 채용되는 제2 실리콘 기판은 Si-Al 기판에 비해 상대적으로 높은 표면조도를 가지므로, 표면 접합시 낮은 압력에서도 우수한 접합강도를 갖는 장점이 있다.For example, the wafer can be bonded by pressing at a constant temperature. If necessary, a joining metal layer can be used. Since the second silicon substrate employed as the support substrate in the present embodiment has a relatively high surface roughness compared to the Si-Al substrate, there is an advantage of having excellent bonding strength even at low pressure during surface bonding.
또한, 도1c에 도시된 바와 같이, 상기 제2 실리콘 기판(31)에 의한 광흡수 문제를 완화하기 위해서 제2 실리콘 기판(31)과 발광 구조물(15) 사이에 Al 또는 Ag와 같은 고반사성 금속을 포함하는 반사층(17)을 포함할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 1C, a high reflective metal such as Al or Ag is disposed between the
본 예에서는 지지 기판으로서 실리콘 기판을 예시하였으나, 필요에 따라 다른 종류의 기판도 유익하게 채용될 수 있다. 예를 들어, 열충격을 완화할 수 있으며 제품에 따라 요구되는 특성(예, 전기적 전도성)을 만족하는 다른 단결정 기판이 사용될 수 있다.
In this example, the silicon substrate is exemplified as the support substrate, but other kinds of substrates may be advantageously employed as necessary. For example, other single crystal substrates can be used that can alleviate thermal shock and satisfy the required properties (eg, electrical conductivity) depending on the product.
본 실시형태에서 질화물 성장용 기판으로 제1 실리콘 기판(11)은 비교적 경도가 낮은 재질이므로, 상기 발광 구조물(15)의 에피택셜층에 손상을 줄 수 있는 레이저 빔을 이용한 리프트 오프 공정보다는, 기계적, 화학적 또는 기계적 화학적 제거공정을 이용하여 효과적으로 제거할 수 있다. 도1c에 도시된 바와 같이, 그라인드 장치(G)를 이용한 연삭공정을 유익하게 사용될 수 있다. In the present embodiment, since the
이와 달리, 상기 제1 실리콘 기판(11)을 제거하는 공정에서, 1차 및 2차 제거공정으로 분리하여 제1 실리콘 기판(11)에 대한 정밀하면서 효과적인 제거공정을 실현할 수 있다.In contrast, in the process of removing the
즉, 1차 제거공정에서는 일부가 잔류할 때까지 상기 제1 실리콘 기판(11)에 대한 연삭공정으로 수행하고, 이어 2차 제거공정에서, 제1 실리콘 기판(11)의 잔류한 일부에 대해서는 높은 선택성을 보장할 수 있는 식각 공정을 적용할 수 있다. 상기 2차 제거공정으로는 RIE(reactive ion etching)와 같은 건식식각 또는 습식식각이 이용될 수 있다. 물론, 화학적 식각이 수반되는 CMP 공정도 이용될 수 있다.That is, in the first removal step, the grinding step is performed on the
여기서, 2차 제거공정에서 언급되는 "높은 선택성"은 실리콘과 GaN의 화학적 식각특성에 따른 식각률의 차이 뿐만 아니라, 물리적 경도에 따른 연마률 차이에 기반한 선택성도 포함될 수 있다. 예를 들어, 2차 제거공정으로 RIE를 채용할 경우에, 식각가스로서 SF6이나 CF4를 이용함으로써 질화물 단결정에 손상 없이 실리콘만을 높은 선택성으로 쉽게 제거할 수 있다.
Here, the "high selectivity" referred to in the secondary removal process may include not only the difference in the etching rate according to the chemical etching characteristics of silicon and GaN, but also the selectivity based on the difference in polishing rate according to the physical hardness. For example, when RIE is employed as the secondary removal process, only silicon can be easily removed with high selectivity without damaging the nitride single crystal by using SF 6 or CF 4 as an etching gas.
이어, 도1d에 도시된 바와 같이, 제1 실리콘 기판(11)이 제거된 면에 상기 제1 도전형 질화물 반도체층과 접속되도록 콘택 전극(18)을 형성할 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 1D, the
상기한 바와 같이, 상기 제2 실리콘 기판(31)은 높은 도전성을 갖도록 불순물(예, 제2 도전형 불순물)로 고농도 도프된 기판을 채용함으로써 도1d에 도시된 질화물 반도체 발광소자(30)는 반도체층의 적층방향에 따라 전류가 도통하는 구조를 가질 수 있다. As described above, the
본 실시형태에서는 상기 제1 실리콘 기판(31)을 제거하는 과정에서 질화물 버퍼구조(20)가 함께 제거된 형태를 예시하였으나, 필요에 따라 질화물 버퍼구조(20)의 일부 또는 전부를 잔류시킬 수 있다.
In the present exemplary embodiment, the
앞서 설명한 바와 같이, 실리콘 기판 상에 질화물 에피택셜층을 성장시킬 때에, 실리콘 기판 상에는 다양한 형태의 다층 버퍼구조가 채용될 수 있다. 도2 내지 도4에는 본 발명에 채용될 수 있는 다양한 다층의 질화물 버퍼 구조가 예시되어 있다.
As described above, when growing the nitride epitaxial layer on the silicon substrate, various types of multilayer buffer structures may be employed on the silicon substrate. 2-4 illustrate various multilayer nitride buffer structures that may be employed in the present invention.
우선, 도2를 참조하면, 실리콘 기판(11) 상에 형성된 다층 버퍼 구조물(20-1)은, 상기 실리콘 기판(11) 상에 형성된 핵생성층(21)과, 상기 핵생성층(21) 상에 형성되며 상기 핵생성층(21)보다 격자 상수가 큰 물질로 이루어진 응력 보상층(26)을 포함할 수 있다. First, referring to FIG. 2, the multi-layer buffer structure 20-1 formed on the
이러한 구조에서는, 상기 응력 보상층(26)은 격자상수가 큰 실리콘 기판(11)에 형성된 상대적으로 작은 격자상수의 질화물 에피택셜에 인가되는 인장응력을 완화하기 위한 압축응력을 제공할 수 있다. In such a structure, the
상기 핵생성층(21)은 질화물 반도체 중 상대적으로 작은 격자 상수를 갖는 Al 함유 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 응력 보상층(26)은 상기 핵형성층보다 Al함유량이 낮거나 Al을 함유하지 않은 질화물 반도체로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 GaN을 포함할 수 있다.The
도3에 도시된 바와 같이, 상기 다층 버퍼 구조물(20-1)은, 상기 핵생성층(21) 및 상기 응력 보상층(26) 사이에 배치된 다공성 마스크층(25)을 더 포함할 수 있다. As shown in FIG. 3, the multilayer buffer structure 20-1 may further include a
상기 다공성 마스크층(25)은 측방향 성장과 유사한 작용을 통해 응력 보상층(26)인 질화물 반도체층을 비교적 우수한 결정성을 갖도록 성장시킬 수 있다. 이러한 다공성 마스크층(25)은 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다.
The
이와 달리, 도3에 도시된 다층 버퍼 구조물(20-2)은, 앞선 실시형태와 유사하게, 상기 실리콘 기판(11) 상에 형성된 핵생성층(21)과, 상기 핵생성층(21) 상에 형성되며 상기 핵생성층(21)보다 격자 상수가 큰 물질로 이루어진 응력 보상층(26)을 포함하지만, 다공성 마스크층(25)의 위치가 상이하다.In contrast, the multilayer buffer structure 20-2 shown in FIG. 3 has the
보다 구체적으로, 도4에 도시된 바와 같이, 상기 응력 보상층(26)이 두께 방향으로 상부층 및 하부층(26b,26a)으로 구분되며, 상기 다공성 마스크층(25)은 상기 상부층 및 하부층(26b,26a) 사이에 형성될 수 있다. 이러한 다공성 마스크층(25)의 위치에 의해 응력 보상층의 하부층(26a)은 다른 상부층(26b)과 다른 기능을 담당한다. More specifically, as shown in FIG. 4, the
즉, 상기 응력 보상층의 상부층(26b)은 도3에 도시된 응력 보상층(26)과 유사하게 다공성 마스크층(25) 상에 형성되므로, 측방향 성장원리에 따라 합체(coalescenced)되는 질화물 반도체층이지만, 하부층(26a)은 다공성 마스크층(25)의 하부에 위치하여 마스크층(25)의 공극에 의해 노출된 기저부분으로 제공되므로, 도3에 도시된 형태보다 마스크층(25) 상에 형성되는 응력 보상층 부분인 상부층(26b)은 보다 우수한 결정성을 가질 수 있다.
That is, since the
도4에 도시된 다층 버퍼 구조물(20-3)은 상기 실리콘 기판(11) 상에 형성된 핵생성층(21)과, 상기 핵생성층(21) 상에 형성되며 상하부층(26b,26a)으로 구분되는 응력 보상층(26)과 상기 응력 보상층의 상하부층(26b,26a) 사이에 형성된 다공성 마스크층(25)을 포함한다.The multi-layer buffer structure 20-3 shown in FIG. 4 is formed on the
본 실시형태에 채용된 핵생성층(21)은, 상기 실리콘 기판(11) 상에 형성된 제1 질화물 반도체층(21a)과, 상기 제1 질화물 반도체층(21a)보다 격자 상수가 크고 상기 응력 보상층(26)보다 격자 상수가 작은 물질로 이루어진 제2 질화물 반도체층(21b)을 포함할 수 있다.The
본 실시형태에서, 상기 제1 질화물 반도체층(21a)은 AlN일 수 있으며, 상기 제2 질화물 반도체층(21b)은 AlxGa(1-x)N (0<x<1)일 수 있다. 바람직하게, 상기 제2 질화물 반도체층(21b)의 Al 함량(x)은 상기 제1 질화물 반도체층(21a)에 인접한 영역에서 상기 응력 보상층(26)에 인접한 영역으로 갈수록 감소될 수 있다. 이 경우에, 상기 응력 보상층(26)은 GaN을 포함할 수 있으며, 특히 언도프된 GaN일 수 있다.
In the present embodiment, the first
도4에 도시된 다층 버퍼 구조물(20-3)은, 상기 응력 보상층(26) 상에 형성되며, Al을 함유한 질화물층으로 이루어진 중간층(27)과, 상기 중간층(27) 상에 형성되며, 상기 중간층(27)의 격자상수보다 큰 격자상수를 갖는 추가적인 질화물 반도체층(28)을 더 포함할 수 있다. The multilayer buffer structure 20-3 shown in FIG. 4 is formed on the
상기 중간층(27)은 AlxGa(1-x)N (0<x≤1)이며, 상기 추가적인 질화물 반도체층(28)은 GaN일 수 있다. 이 경우에, 상기 추가적인 질화물 반도체층(28)은, 제1 도전형 GaN층을 포함할 수 있다.
The
도4를 참조하여 본 발명에 채용가능한 다층 버퍼 구조를 다른 접근 방법으로 상세히 설명하면, 상기 실리콘 기판(11) 상에 AlN/AlGaN 핵성장층(21a/21b)을 성장하고, 연속적으로 언도프 GaN인 응력 보상층(26)과 n형 GaN인 추가적인 질화물 반도체층(28)을 성장하고, 상기 응력 보상층(26)과 추가적인 질화물 반도체층(28) 각각의 내부에 전위밀도 감소를 위한 SiNx 다공성 마스크층(25)과 AlGaN 중간층(27)이 추가로 개재된 구조로 이해될 수 있다.Referring to Fig. 4, the multilayer buffer structure employable in the present invention will be described in detail by another approach. An AlN / AlGaN
구체적인 예에서, AlN/AlGaN 핵성장층(약 2㎛ 이하)을 성장하고, 연속적으로 언도프 GaN층(약 2㎛ 이하)과 n-형 GaN층(3?4㎛)을 성장하고, 상기 두 층의 내부에 SiNx층과 AlGaN 중간층을 서브마이크로 수준으로 추가로 사용할 경우에, 그 다층 버퍼 구조를 기반하여 성장된 발광 적층체 중 GaN의 결정성이 (002) FWHM의 경우에, <300 arcsec, (102) FWHM의 경우에 < 400 arcsec 이하로 나타났다. 또한, 웨이퍼에 크랙이 형성되지 않으며, 열응력에 의한 보우잉(bowing)도 <20 ㎛으로 낮은 수준으로 유지할 수 있다.
In a specific example, an AlN / AlGaN nuclear growth layer (about 2 μm or less) is grown, and an undoped GaN layer (about 2 μm or less) and an n-type GaN layer (3 to 4 μm) are grown in succession. When additionally using the SiN x layer and the AlGaN interlayer at the submicro level inside the layer, the crystallinity of GaN in the luminescent laminate grown based on the multilayer buffer structure is <300 arcsec in the case of (002) FWHM. , (102) FWHM <400 arcsec. In addition, no crack is formed on the wafer, and bowing due to thermal stress can also be maintained at a low level of <20 μm.
도5a 내지 도5g는 본 발명의 특정 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.
5A to 5G are cross-sectional views illustrating processes for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to a particular embodiment of the present invention.
도5a에 도시된 바와 같이, 제1 실리콘 기판(61) 상에 성장된 발광 적층체(65) 상면에 제1 도전형 질화물 반도체층(65a)이 노출되도록 홀(H)을 형성한다.
As shown in FIG. 5A, a hole H is formed on the upper surface of the
상기 제1 실리콘 기판(61)은 앞서 설명된 질화물 버퍼 구조(20)가 형성된 상면을 갖는다. 상기 질화물 버퍼 구조(20)는 도1a 및 도2 내지 도4에 예시된 다층 버퍼 구조일 수 있다. 상기 발광 적층체(65)는 제1 도전형 질화물 반도체층(65a), 활성층(65b) 및 제2 도전형 질화물 반도체층(65c)을 순차적으로 성장시킨 구조를 가지며, 상기 질화물 버퍼 구조(20)를 이용하여 제1 실리콘 기판(61) 상에 고품질 결정으로 성장될 수 있다.
The
상기 발광 적층체(65)에 형성된 홀(H)은 상기 발광 적층체(65)의 상면에 상기 활성층(65a)을 통과하도록 형성된다. 본 공정에서 형성된 홀(H)을 이용하여 상기 제1 도전형 반도체층(65a)과 접속되는 전극구조를 형성함으로써 발광 적층체(65) 상에 인출시킬 수 있다.
The hole H formed in the
이와 같이, 본 실시형태에서는 상기 발광 적층체(65) 상에 상기 홀을 통해서 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(65a)에 접속된 제1 전극층을 형성하고, 상기 제2 도전형 질화물 반도체층(65c)에 접속된 제2 전극층도 상기 발광 적층체(65) 상에 형성하는 구조를 갖는다. 본 실시형태에서, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 상기 발광 적층체(65)를 기준으로 동일한 면 상에 제공되므로, 서로 전기적으로 절연될 수 있도록 전기적 절연층(67)을 형성한다.
As described above, in the present embodiment, a first electrode layer connected to the first conductivity type
이러한 전극층 및 절연층의 형성공정의 일 예는 도5b 내지 도5d를 참조하여 설명될 수 있다.An example of the process of forming the electrode layer and the insulating layer may be described with reference to FIGS. 5B to 5D.
우선, 도5b에 도시된 바와 같이, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(65a)과 제2 도전형 질화물 반도체층(65c) 중 상기 제1 및 제2 전극층(도5b의 67,도5d의 68)에 각각 접속할 영역을 제외하고, 상기 발광 적층체(65) 상면과 상기 홀(H)의 내부면에 제1 절연막(69a)을 형성할 수 있다. 상기 제1 절연막(69a)은 SiO2 또는 SiNx와 같은 절연물질일 수 있다. First, as shown in FIG. 5B, the first and second electrode layers (67 of FIG. 5B and 68 of FIG. 5D) of the first conductivity type
이어, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(65a)과 제2 도전형 질화물 반도체층(65c)중 노출된 접속영역에는 각 전극층을 형성한다. 본 실시형태에서, 각 전극층(67,68)은, 각 반도체층(65c,65a) 각각에 직접 접촉하여 오믹콘택을 형성하는 콘택층(67a,68a)과 그 위에 형성되어 전극의 기본 배열을 형성하는 도전층(67b,68b)을 포함하는 형태로 예시되어 있다. Next, each electrode layer is formed in the exposed connection region of the first conductivity type
도5b에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전극층의 콘택층(68a)과 함께 상기 제2 전극층의 콘택층(67a)을 각각 형성하고, 상기 제2 전극층의 콘택층(67a) 상에는 상기 제2 전극층의 도전층(67b)을 추가로 형성하여 제2 전극층(67)을 완성시킨다. 필요에 따라, 각각 콘택층(67a,68a) 형성 및 도전층(67b)의 형성공정은 별도의 포토레지스트 공정을 통해서 실행될 수 있다. As shown in FIG. 5B, the
이어, 도5c에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전극층(67)을 도포하면서 제1 전극층을 위한 콘택층(67)이 노출되도록 제2 절연막(66b)을 형성할 수 있다. 상기 제2 절연막(66b)을 통해서 상기 제1 전극층(68)과 상기 제2 전극층(69)을 서로 전기적으로 절연시킬 수 있다. Subsequently, as illustrated in FIG. 5C, the second insulating
이와 같이, 본 실시형태에 채용되는 절연층(66)은 그 공정순서와 형성영역을 달리 하는 제1 절연막과 제2 절연막을 포함할 수 있다. 상기 제1 절연막(66a)은 발광 적층체(65)와 전극층(67,68)의 원하지 않는 접속을 방지하면서 제1 및 제2 전극층(67,68)의 접속영역을 정의하며, 상기 제2 절연막(66a)은 상기 제1 및 제2 전극층(67,68)을 전기적으로 절연시킬 수 있다.
As described above, the insulating
다음으로, 도5d에 도시된 바와 같이, 상기 발광 적층체(65) 상면에 상기 콘택층(68a)과 접속되는 도전층(68b)을 형성함으로써 제2 전극층을 형성한다. 이로써, 상기 제1 전극층(68)은 상기 발광 적층체 상(제1 실리콘 기판(11)과 반대면)에 형성되면서도 상기 홀(H)을 통해서 제1 도전형 질화물 반도체층(65a)과 전기적으로 접속되는 구조를 가질 수 있다. Next, as shown in FIG. 5D, the second electrode layer is formed by forming a
상기 제1 전극층(68)은 추후 지지 기판으로 제공되는 제2 실리콘 기판으로 광흡수를 방지하기 위해서 고반사성 금속물질을 포함하여 형성되거나, 고반사성 금속으로 이루어진 별도의 반사층을 추가로 형성할 수도 있다.
The
이어, 도5e와 도5f에 도시된 바와 같이, 제2 실리콘 기판의 접합공정과 함께, 제1 실리콘 기판의 제공공정을 실행한다. Subsequently, as shown in FIGS. 5E and 5F, the first silicon substrate is provided together with the bonding process of the second silicon substrate.
도5e에 도시된 바와 같이, 상기 제2 실리콘 기판(71)은, 공지된 웨이퍼 본딩공정을 이용하여 접합될 수 있다. 예를 들어, 일정한 온도에서 가압하는 방식으로 웨이퍼를 접합시킬 수 있다. 필요에 따라, 접합용 금속층을 사용할 수 있다. 본 실시형태에서 사용되는 제2 실리콘 기판(71)은 종래에 지지기판으로 주로 사용되는 Si-Al 기판에 비해 상대적으로 높은 표면조도를 가지므로, 표면 접합시 낮은 압력에서도 우수한 접합강도를 가질 수 있다. As shown in FIG. 5E, the
본 실시형태에서 채용되는 제2 실리콘 기판(71)은 전기적 전도성을 갖도록 불순물로 고농도 도핑된 실리콘 기판일 수 있다. 따라서, 상기 제2 실리콘 기판(71)은 일 측의 전극구조로 편입될 수 있다.
The
이어, 상기 제1 실리콘 기판(61)을 제거하는 공정으로서 1차적으로 일부가 잔류할 때까지 상기 제1 실리콘 기판(61)에 대한 연삭공정으로 수행한다. 실리콘은 상대적으로 낮은 경도를 가지므로, 상기한 연삭공정을 이용할 경우에 제1 실리콘 기판(61)의 제거공정은 효과적으로 수행될 수 있다. 특히, 종래의 기판 분리공정인 레이저 리프트 오프공정에서 발생될 수 있는 에피택셜층의 손상을 방지할 수 있다. Subsequently, as the process of removing the
본 실시형태에서는, 실리콘 기판을 정밀하게 제거하기 위해서, 연삭공정으로 실리콘 기판을 완전히 제거하지 않고, 도5e에 도시된 바와 같이, 제1 실리콘 기판의 일부 영역(61')이 잔류시킨다.
In this embodiment, in order to remove the silicon substrate precisely, a partial region 61 'of the first silicon substrate is left as shown in Fig. 5E without completely removing the silicon substrate by the grinding process.
이어, 도5f에 도시된 바와 같이, 상기 제1 실리콘 기판의 잔류한 일부영역(61')에 대해서는 높은 선택성을 보장할 수 있는 식각 공정을 이용하여 제거할 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 5F, the remaining
이러한 2차 제거공정은 RIE와 같은 건식식각 또는 습식식각이 이용될 수 있다. 물론, 화학적 식각이 수반되는 CMP 공정도 이용될 수 있다. 예를 들어, 2차 제거공정으로 RIE를 채용할 경우에, 식각가스로서 SF6이나 CF4를 이용할 수 있으며, CMP 공정을 수행할 경우에, 사용되는 슬러리를 실리콘에 대한 높은 선택성을 갖는 재료를 채용함으로써 정밀한 제1 실리콘 기판의 제거공정을 수행할 수 있다.
This secondary removal process may use a dry or wet etching, such as RIE. Of course, CMP processes involving chemical etching can also be used. For example, when RIE is employed as the secondary removal process, SF 6 or CF 4 may be used as an etching gas, and when the CMP process is performed, the slurry used may be a material having high selectivity to silicon. By employing, it is possible to perform a precise removal process of the first silicon substrate.
다음으로, 도5g에 도시된 바와 같이, 상기 제1 실리콘 기판이 제거된 면에 광추출효율을 개선하기 위해서, 요철을 형성할 수 있다. 이어, 상기 발광 적층체(65)를 각 소자 단위로 분리하고, 상기 발광 적층체(65)의 노출된 측면에 페시베이션층(76)을 형성할 수 있다. Next, as shown in FIG. 5G, in order to improve light extraction efficiency on the surface from which the first silicon substrate is removed, irregularities may be formed. Subsequently, the
또한, 상기 제2 전극층(67)을 노출시키고 제2 전극구조를 위한 본딩메탈(77)을 형성하고, 상기 제2 실리콘 기판(71)의 배면에 메탈층(78)을 형성할 수 있다. In addition, the
최종적으로 도5g에 도시된 형태와 같이, 제2 실리콘 기판(71)을 다이싱함으로써 원하는 질화물 반도체 발광소자(70)를 제공할 수 있다.
Finally, as shown in FIG. 5G, by dicing the
최종 지지 기판을 성장용 기판과 동일한 실리콘 기판을 채용함으로써 제조비용을 절감시킬 뿐만 아니라, 상대적으로 높은 표면조도를 가지므로, 표면 접합시 낮은 압력에서도 우수한 접합강도를 기대할 수 있다. 또한, 성장용 기판으로서 실리콘 기판은 낮은 경도와 질화물 단결정과는 높은 선택성을 가지므로, 성장용 기판을 질화물 단결정에 대한 손상을 최소화하면서 효과적으로 제거할 수 있다.
By adopting the same silicon substrate as the growth substrate, the final supporting substrate not only reduces manufacturing costs but also has a relatively high surface roughness, and thus excellent bonding strength can be expected even at low pressure during surface bonding. In addition, since the silicon substrate as the growth substrate has low hardness and high selectivity with the nitride single crystal, the growth substrate can be effectively removed while minimizing damage to the nitride single crystal.
상술한 실시형태 및 첨부된 도면은 바람직한 실시형태의 예시에 불과하며, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 또한, 본 발명은 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.The above-described embodiments and the accompanying drawings are merely illustrative of preferred embodiments, and the present invention is intended to be limited by the appended claims. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be substituted, modified, and changed in various forms without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims.
Claims (23)
상기 질화물 버퍼구조 상에 제1 도전형 질화물 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 질화물 반도체층을 순차적으로 성장시켜 발광 적층체를 형성하는 단계;
상기 발광 적층체 상에 지지 기판을 제공하는 단계; 및
상기 발광 적층체로부터 상기 실리콘 기판을 제거하는 단계를 포함하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
Providing a silicon substrate having a nitride buffer structure formed thereon;
Sequentially growing a first conductivity type nitride semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type nitride semiconductor layer on the nitride buffer structure to form a light emitting stack;
Providing a support substrate on the light emitting stack; And
And removing the silicon substrate from the light emitting laminate.
상기 실리콘 기판을 제거하는 단계는, 상기 실리콘 기판을 연삭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
The method of claim 1,
The removing of the silicon substrate may include grinding the silicon substrate.
상기 실리콘 기판을 제거하는 단계는,
일부가 잔류하도록 상기 실리콘 기판을 연삭하는 단계와, 상기 실리콘 기판의 잔류한 일부를 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
The method of claim 1,
Removing the silicon substrate,
Grinding the silicon substrate so that a portion remaining, and etching the remaining portion of the silicon substrate.
상기 실리콘 기판이 제거된 면에 요철을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
The method of claim 1,
And forming irregularities on the surface from which the silicon substrate is removed.
상기 발광 적층체를 형성하는 단계와 상기 지지 기판을 제공하는 단계 사이에,
상기 발광 적층체 상면에 상기 제1 도전형 질화물 반도체층이 노출되도록 홀을 형성하는 단계와,
상기 발광 적층체 상에 상기 홀을 통해서 상기 제1 도전형 질화물 반도체층에 접속된 제1 전극층을 형성하는 단계와,
상기 발광 적층체 상에 상기 제2 도전형 질화물 반도체층에 접속된 제2 전극층을 형성하는 단계와,
상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층이 서로 절연되도록 전기적 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
The method of claim 1,
Between forming the light emitting stack and providing the support substrate,
Forming a hole in the upper surface of the light emitting stack to expose the first conductivity type nitride semiconductor layer;
Forming a first electrode layer connected to the first conductivity type nitride semiconductor layer through the hole on the light emitting stack;
Forming a second electrode layer connected to the second conductivity type nitride semiconductor layer on the light emitting stack;
And forming an electrical insulation layer such that the first electrode layer and the second electrode layer are insulated from each other.
상기 전기적 절연층을 형성하는 단계는,
상기 제1 및 제2 전극층을 형성하는 단계 전에, 상기 발광 적층체 상면과 상기 홀의 내부면에 제1 절연막을 형성하는 단계와,
상기 제1 및 제2 도전형 질화물 반도체층의 접속영역이 개방되도록 상기 제1 절연막을 선택적으로 제거하는 단계와,
상기 제2 전극층을 형성하는 단계 후에, 상기 제2 전극층 상에 제2 절연막을 형성하는 단계를 포함하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
The method of claim 5,
Forming the electrical insulation layer,
Before forming the first and second electrode layers, forming a first insulating film on an upper surface of the light emitting stack and an inner surface of the hole;
Selectively removing the first insulating film to open the connection region of the first and second conductivity type nitride semiconductor layers;
After forming the second electrode layer, forming a second insulating film on the second electrode layer.
상기 지지 기판과 상기 발광 적층체 사이에는 반사금속층이 형성된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
The method of claim 1,
A method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting device, characterized in that a reflective metal layer is formed between the support substrate and the light emitting stack.
상기 지지 기판은 도전성을 갖는 단결정 기판인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
The method of claim 1,
The support substrate is a nitride semiconductor light emitting device manufacturing method characterized in that the conductive single crystal substrate.
상기 지지 기판은 추가적인 실리콘 기판인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
The method according to any one of claims 1 to 8,
The support substrate is a nitride semiconductor light emitting device manufacturing method, characterized in that the additional silicon substrate.
상기 추가적인 실리콘 기판은 전기적 전도성을 갖도록 불순물이 도프된 실리콘 기판인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
10. The method of claim 9,
And the additional silicon substrate is a silicon substrate doped with impurities to have electrical conductivity.
상기 제1 실리콘 기판 상에 형성되며 Al 함유 질화물 반도체로 이루어진 핵생성층과,
상기 핵생성층 상에 형성되며 상기 핵생성층보다 격자 상수가 큰 물질로 이루어진 질화물 반도체로 이루어진 응력 보상층을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
The method of claim 9, wherein the nitride buffer structure,
A nucleation layer formed on the first silicon substrate and formed of an Al-containing nitride semiconductor;
And a stress compensation layer formed on the nucleation layer and formed of a nitride semiconductor made of a material having a lattice constant greater than that of the nucleation layer.
상기 응력 보상층은 상기 핵형성층보다 Al함유량이 낮거나 Al을 함유하지 않은 질화물 반도체로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
The method of claim 11,
The stress compensation layer is a nitride semiconductor light emitting device, characterized in that made of a nitride semiconductor containing less Al or Al than the nucleation layer.
상기 응력 보상층은 GaN을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
The method of claim 12,
The stress compensation layer is nitride semiconductor light emitting device manufacturing method characterized in that it comprises GaN.
상기 응력 보상층은 언도프된 GaN인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
The method of claim 13,
The stress compensation layer is a nitride semiconductor light emitting device, characterized in that the undoped GaN.
상기 응력보상층은 두께 방향으로 상부층 및 하부층으로 구분되며,
상기 질화물 버퍼구조는, 상기 상부층 및 상기 하부층 사이에 배치된 다공성 마스크층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
The method of claim 11,
The stress compensation layer is divided into an upper layer and a lower layer in the thickness direction,
The nitride buffer structure, the nitride semiconductor light emitting device manufacturing method characterized in that it further comprises a porous mask layer disposed between the upper layer and the lower layer.
상기 다공성 마스크층은 실리콘 질화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
16. The method of claim 15,
The porous mask layer is a nitride semiconductor light emitting device manufacturing method, characterized in that made of silicon nitride.
상기 제1 실리콘 기판 상에 형성된 제1 질화물 반도체층과,
상기 제1 질화물 반도체층보다 격자 상수가 크고 상기 응력 보상층보다 격자 상수가 작은 물질로 이루어진 제2 질화물 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
The method of claim 11, wherein the nucleation layer,
A first nitride semiconductor layer formed on the first silicon substrate;
And a second nitride semiconductor layer made of a material having a lattice constant greater than that of the first nitride semiconductor layer and having a smaller lattice constant than the stress compensation layer.
상기 제1 질화물 반도체층은 AlN을 포함하며, 상기 제2 질화물 반도체층은 AlxGa(1-x)N (0<x<1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
18. The method of claim 17,
The first nitride semiconductor layer includes AlN, and the second nitride semiconductor layer includes Al x Ga (1-x) N (0 <x <1).
상기 제2 질화물 반도체층의 Al 함량(x)은 상기 제1 질화물 반도체층에 인접한 영역에서 상기 응력 보상층에 인접한 영역으로 갈수록 감소되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
19. The method of claim 18,
And the Al content (x) of the second nitride semiconductor layer decreases gradually from a region adjacent to the first nitride semiconductor layer to a region adjacent to the stress compensation layer.
상기 질화물 버퍼구조는,
상기 응력 보상층 상에 형성되며, Al을 함유한 질화물층으로 이루어진 중간층과,
상기 중간층 상에 형성되며, 상기 중간층의 격자상수보다 큰 격자상수를 갖는 추가적인 질화물 반도체층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
The method of claim 11,
The nitride buffer structure,
An intermediate layer formed on the stress compensation layer and formed of a nitride layer containing Al,
And a further nitride semiconductor layer formed on the intermediate layer and having a lattice constant greater than the lattice constant of the intermediate layer.
상기 중간층은 AlxGa(1-x)N (0<x≤1)이며, 상기 추가적인 질화물 반도체층은 GaN인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
21. The method of claim 20,
The intermediate layer is Al x Ga (1-x) N (0 <x ≤ 1 ), and the additional nitride semiconductor layer is GaN manufacturing method.
상기 추가적인 질화물 반도체층은, 제1 도전형 GaN층을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
The method of claim 21,
The additional nitride semiconductor layer comprises a first conductivity type GaN layer.
상기 질화물 버퍼구조는, 상기 핵생성층 및 상기 응력보상층 사이에 배치된 다공성 마스크층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.The method of claim 11,
The nitride buffer structure further comprises a porous mask layer disposed between the nucleation layer and the stress compensation layer.
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---|---|---|---|---|
KR101429811B1 (en) * | 2012-07-26 | 2014-08-19 | 주식회사 엘지실트론 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
US9123871B1 (en) | 2014-02-21 | 2015-09-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of manufacturing light emitting diode package |
US9911381B2 (en) | 2014-11-05 | 2018-03-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Display device and display panel |
CN112382711A (en) * | 2020-10-19 | 2021-02-19 | 厦门三安光电有限公司 | Light emitting diode device and preparation method thereof |
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