KR20120122159A - 초소형 ｌｅｄ 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 초소형 LED 소자의 제조방법은 종래의 초소형 LED 소자의 에칭작업에 의한 표면 결함의 증가로 효율 및 안정성 저하 및 초소형 LED 소자간의 응집문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 초소형 LED 소자는 표면결함 및 응집문제가 발생하지 않을 뿐 아니라 LED 디스플레이의 서브픽셀(픽셀위치)상에 초소형 LED 소자 옆으로 눕거나 뒤집히지 않고 정확하게 위치할 수 있어 LED 디스플레이의 효율을 획기적으로 개선할 수 있다.

Description

초소형 ＬＥＤ 소자 및 그 제조방법{Micro LED device and manufacturing method thereof}
본 발명은 초소형 LED 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나노 또는 마이크로 사이즈의 초소형 LED 소자를 탑-다운 방식과 바텀-업 방식을 조합하여 효과적으로 생산하고, 생산되는 초소형 LED 소자의 표면결함을 방지하여 발광효율을 개선할 수 있는 초소형 LED 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현재 큰 밴드갭을 가진 질화물계 반도체를 이용하여 질화물계 반도체 성장 구조나 성장된 박막의 제작공정을 개선시켜 광변환 효율이 높은 발광 소자(LED: light emitting diode) 개발이 활발히 이루어지고 있다.
그런데 지금까지 알려진 LED TV는 기존의 LCD TV에 사용되는 냉음극형광등 (cold cathode fluorescent lamp, CCFL) 백라이트를 대신해 백색 또는 삼원색 LED 소자를 백라이트로 채용한 LCD TV로서 정확하게 말하면 LED 백라이트를 사용한 LCD TV이다. 구체적으로 현재 상용화된 풀칼라 LED 디스플레이는 초대형 기판에 적,녹,청 3원색 LED램프를 수만개에서 수십만 개 이상 밖아 넣은 옥외전광판용 디스플레이가 유일하게 일상에서 접할 수 있는 제품이다. 따라서 현재까지는 진정한 의미의 LED 풀칼라 디스플레이를 가정용 TV나 컴퓨터용 모니터로는 구현하지 못하고 있다.
기존의 LED 소자를 이용해서 TV나 모니터급 사이즈의 디스플레이로 발전시키지 못하는 이유는 LED 소자를 이용해서 디스플레이를 제조하는 기술적 방법과 풀칼라를 구현하는 방법의 근본적인 한계에 기인한다. 기존 LED 소자의 제조방법은 2~8인치 사이즈의 사파이어 기판에 metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) 방법으로 III-V족 물질의 p-반도체층, 양자우물층, n-반도체층 들을 증착시킨 후 절단/배선/패키징 등의 다양한 후공정을 통해서 필요한 형태의 LED 소자를 제조하는 방법이다. 이러한 방법을 사용해서 직접 TV용 디스플레이를 만들 경우 단순히 계산해보면 2~8인치 웨이퍼를 5~40장 연결해야만 40인치 급 TV를 제작할 수 있다. 따라서 현재 알려진 제조기술을 사용해서 LED소자로 직접 TV 급 디스플레이를 실현하는 데는 현재의 기술로는 극복할 수 없는 수 많은 문제점들이 산재해 있다. 이와 더불어 풀칼라를 구현하기 위해서는 적,녹,청 3원색 LED소자를 한 개의 pixel(픽셀)에 같이 박아 넣어야 하므로 단순히 적,녹,청 LED 웨이퍼를 이어 붙여서는 LED 풀칼라 디스플레이를 구현할 수 없다.
고효율 LED 디스플레이를 실현하기 위해서는 실제 디스플레이용 대면적 유리기판의 패턴된 픽셀 위치에 III-V족 박막 및 나노로드 LED 소자를 직접 성장시키는 bottom-up 방법이 있다. 지금까지 많은 연구를 통해서 알려진 바에 의하면 III-V 족 박막을 성장시키는 MOCVD 방법으로는 TV용 디스플레이급 사이즈와 같은 대형기판에 직접 증착하는 공정은 설비상 불가능한 것으로 알려져 있다. 이 뿐만 아니라 투명한 비결정질 유리기판에 패턴된 투명전극 위에 고결정성/고효율 III-V족 박막 및 나노로드 heterojunction LED 소자를 성장시키는 것 역시 결정학적으로도 매우 어려운 것으로 알려져 있다. 이와 같은 기술적 한계 때문에 작은 소자를 제외하고 대면적 유리기판에 LED 소자를 직접 성장시켜서 TV 나 모니터급 풀칼라 디스플레이를 구현하는 방법은 거의 시도되지 않고 있다.
LED 디스플레이를 실현하기 위해서 많은 연구자들에 의해서 추진되고 있는 또 다른 접근법은 나노기술을 기반으로 한 bottom-up 방식이다. 이 방법은 단결정 기판위에 나노로드형 LED를 성장시킨 후 일부를 떼어내어서 픽셀로 패턴된 전극 위에 bottom-up 방식으로 재배열시키므로 대면적 디스플레이를 구현하는 방법이다. 하지만 이와 같이 bottom-up 방식으로 제조한 나노로드 LED는 기존에 웨이퍼에 성장시킨 박막형 LED에 비교하여 발광효율이 형편없이 떨어지므로 이 기술로 LED 디스플레이를 구현하더라도 상당한 기간 동안 효율 저하의 문제점을 해결할 수 없다. 뿐만 아니라 bottom-up 방식으로 성장시킨 나노로드 LED 소자를 bottom-up 방식의 자기조립법으로 전극위에 배열하기 위해서는 사이즈와 높이가 균일한 나노로드 소자를 얻는 것이 필수적이다. 하지만 잘알려진 Vapor-Liquid-Solid (VLS) 방법과 같은 나노로드 성장법을 이용해서 자기조립에 용이한 균일한 사이즈와 특성을 갖는 나노로드 LED 소자를 대량으로 제조할 가능성이 매우 적다.
또 다른 방법으로는 고효율 LED 소자를 잘라서 LED 디스플레이를 구현하는 top-down 방법이 있다. 일반적으로 이 방법은 대면적 유리기판의 써브-픽셀 위치에 top-down 방식으로 제조한 마이크로 LED 소자 한 개씩 배열하는 일대일 대응 방식으로 디스플레이를 구현하는 방법이다. 구체적으로 마이크로 사이즈의 LED 디스플레이의 경우는 top-down 방식으로 제조한 개개의 마이크로 LED를 각각의 써브-픽셀로 제작하므로 소형 마이크로 LED 디스플레이를 개발되었다. 이 경우 LED 소자를 사파이어 기판에 성장시킨후 마이크로 사이즈로 패터닝하여 마이크로 LED 소자를 제조한 후 전극을 배선하므로 웨이퍼 기판사이즈 보다 적은 마이크로 LED 디스플레이를 구현한다. 이 방법을 이용할 경우 효율에는 문제가 없으나 기판사이즈 및 제조공정의 한계로 대면적 사이즈의 LED 디스플레이를 구현하는 것은 불가능하다.
결국 종래의 top-down 또는 bottom-up 방식으로 제조한 초소형 LED 소자는 에칭작업에 의한 표면 결함의 증가로 효율 및 안정성 저하의 문제가 발생할 가능성이 매우 높다. 또한 독립된 초소형 LED 소자의 경우 초소형 소자간의 표면의 극성에 의한 상호 응집력에 의해서 응집체를 형성하고 그에 따른 픽셀 패터닝 공정의 다수의 불량을 초래할 수 있다. 따라서 독립된 초소형 마이크로 LED 소자의 제조만으로 양산성 있는 고효율/대면적 LED 디스플레이 소자를 구현하는 데는 한계가 있다.
나아가, 종래의 방법으로 제조된 초소형 LED 소자를 LED 디스플레이 기판의 서브픽셀(픽셀위치)에 위치시키는 경우 LED 소자의 크기가 너무 작으므로 LED 디스플레이의 서브픽셀상에 초소형 LED 소자가 바로서지 못하고 옆으로 눕거나 뒤집혀서 위치하게 되는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 첫번째 해결하려는 과제는 초소형 LED 소자의 에칭작업에 의한 표면 결함의 증가로 효율 및 안정성 저하 및 초소형 LED 소자간의 응집문제를 해결할 수 있는 초소형 LED 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 두번째 해결하려는 과제는 LED 디스플레이의 서브픽셀(픽셀위치)상에 초소형 LED 소자 옆으로 눕거나 뒤집히지 않고 정확하게 위치할 수 있는 초소형 LED 소자를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 초소형 LED 소자의 제조방법은, 1) 기판위에 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하여 순차적으로 형성하는 단계; 2) 상기 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하여 LED 소자의 직경이 나노 또는 마이크로 크기를 가지도록 식각하는 단계; 및 3) 상기 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층의 외주면에 절연피막을 형성하고 상기 기판을 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 제1 도전성 반도체층은 적어도 하나의 n형 반도체층을 포함하고, 상기 제2 도전성 반도체층은 적어도 하나의 p형 반도체층을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 2) 단계는; 2-1) 제2 도전성 반도체층의 위에 제2 전극층, 절연층 및 금속 마스크층을 순차적으로 형성하는 단계; 2-2) 상기 금속 마스크층 위에 폴리머층을 형성하고 상기 폴리머층에 나노 또는 마이크로 간격으로 패턴을 형성하는 단계; 2-3) 상기 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하여 패턴에 따라 나노 또는 마이크로 간격으로 건식 또는 습식 식각하는 단계; 및 2-4) 상기 절연층, 금속 마스크층 및 폴리머층을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 2) 단계는; 2-5) 제2 도전성 반도체층의 위에 제2 전극층, 절연층 및 금속 마스크층을 형성하는 단계; 2-6) 상기 금속 마스크층 위에 나노스피어 또는 마이크로 스피어 단층막을 형성하고 자기조립을 수행하는 단계; 2-7) 상기 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하여 패턴에 따라 나노 또는 마이크로 간격으로 건식 또는 습식 식각하는 단계; 및 2-8) 상기 절연층, 금속 마스크층 및 단층막을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 나노 스피어 또는 마이크로 스피어는 폴리스티렌 재질일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 3) 단계는; 3-1) 제2 전극층의 위에 지지필름을 형성하는 단계; 3-2) 상기 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하는 외주면에 절연피막을 형성하는 단계; 3-3) 상기 절연피막 위에 소수성 피막을 코팅하는 단계; 3-4) 상기 기판을 제거하는 단계; 3-5) 상기 제1 도전성 반도체층의 하부에 제1 전극층을 형성하는 단계; 및 3-6) 상기 지지필름을 제거하여 복수개의 초소형 LED 소자를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 3) 단계는, 3-7) 제2 전극층의 위에 지지필름을 형성하는 단계; 3-8)상기 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하는 외주면에 절연피막을 형성하는 단계; 3-9) 상기 기판을 제거하는 단계; 3-10) 상기 제1 도전성 반도체층의 하부에 제1 전극층을 형성하는 단계; 3-11) 상기 제1 전극층 및 제2 전극충 중 적어도 일면에 결합링커를 형성하는 단계; 및 3-12) 상기 지지필름을 제거하여 복수개의 초소형 LED 소자를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 두번째 과제를 달성하기 위하여 제1 도전성 반도체층; 상기 제1 도전성 반도체층 위에 형성된 활성층; 상기 활성층 위에 형성된 제2 도전성 반도체층;을 포함하는 마이크로 또는 나노 크기의 반도체 발광소자를 포함하되; 상기 반도체 발광소자는 외주면에 코팅된 절연피막을 포함하는 초소형 LED 소자를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 절연피막 위에 코팅된 소수성 피막을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 도전성 반도체층의 하부에 형성된 제1 전극층; 및 제2 도전성 반도체층의 상부에 형성된 제2 전극층을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 전극층의 하부면 및 제2 전극층의 상부면 중 적어도 하나의 전극층의 표면에 자기조립을 위한 결합링커를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 결합링커는 LED 디스플레이의 기판과 상보적으로 결합할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 도전성 반도체층은 적어도 하나의 n형 반도체층을 포함하고, 상기 제2 도전성 반도체층은 적어도 하나의 p형 반도체층을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "directly"와 "indirectly"의 의미를 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
본 발명의 초소형 LED 소자의 제조방법은 종래의 초소형 LED 소자의 에칭작업에 의한 표면 결함의 증가로 효율 및 안정성 저하 및 초소형 LED 소자간의 응집문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 초소형 LED 소자는 표면결함 및 응집문제가 발생하지 않을 뿐 아니라 LED 디스플레이의 서브픽셀(픽셀위치)상에 초소형 LED 소자 옆으로 눕거나 뒤집히지 않고 정확하게 위치할 수 있어 LED 디스플레이의 효율을 획기적으로 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 초소형 LED 소자는 결합링커를 사용함으로서 링커끼리의 결합에 의하여 원하는 픽셀 패턴 위치로 자유자재로 조립할 수 있어 LED 디스플레이의 다양한 응용이 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 기본소자층을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 도전성 반도체층 위에 제2 전극층, 절연층 및 금속 마스크층을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 금속 마스크층 위에 나노 스피어 또는 마이크로 스피어 단층막을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 나노 스피어 또는 마이크로 스피어 단층막의 애싱(ashing) 단계를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 식각단계를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 스피어 단층막, 금속 마스크층 및 절연층을 제거하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 전극층 위에 지지필름을 부착하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 LED 소자의 외주면을 절연피막으로 코팅하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 LED 소자의 외주면에 형성된 절연피막을 소수성 피막으로 코팅하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 LED 소자의 제1 도전성 반도체층의 아래에 형성된 기판을 제거하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 기판이 제거된 제1 도전성 반도체층의 아래에 전극을 증착하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 전극의 표면에 자기조립을 위한 결합링커를 코팅하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 지지필름이 제거하여 독립적인 초소형 LED 소자들을 제조하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 LED 소자의 외주면이 절연피막으로 코팅된 초소형 LED 소자를 나타내는 사시도이다.
도 15은 본 발명의 외주면에 형성된 절연피막이 소수성 피막으로 코팅된 초소형 LED 소자를 나타내는 사시도이다.
도 16은 본 발명의 전극의 표면에 자기조립을 위한 결합링커가 형성된 초소형 LED 소자를 나타내는 사시도이다.
도 17은 본 발명의 초소형 LED 소자들을 포함하는 잉크 또는 페이스트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이 종래의 top-down 또는 bottom-up 방식으로 제조한 초소형 LED 소자는 에칭작업에 의한 표면 결함의 증가로 효율 및 안정성 저하의 문제가 발생할 가능성이 매우 높다. 또한 독립된 초소형 LED 소자의 경우 초소형 소자간의 표면의 극성에 의한 상호 응집력에 의해서 응집체를 형성하고 그에 따른 픽셀 패터닝 공정의 다수의 불량을 초래할 수 있다. 따라서 독립된 초소형 마이크로 LED 소자의 제조만으로 양산성 있는 고효율/대면적 LED 디스플레이 소자를 구현하는 데는 한계가 있다.
나아가, 종래의 방법으로 제조된 초소형 LED 소자를 LED 디스플레이 기판의 서브픽셀(픽셀위치)에 위치시키는 경우 LED 소자의 크기가 너무 작으므로 LED 디스플레이의 서브픽셀상에 초소형 LED 소자가 바로서지 못하고 옆으로 눕거나 뒤집혀서 위치하게 되는 문제가 있었다.
이에 본 발명에서는 1) 기판위에 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계; 2) 상기 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하여 LED 소자의 직경이 나노 또는 마이크로 크기를 가지도록 식각하는 단계; 및 3) 상기 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층의 외주면에 절연피막을 형성하고 상기 기판을 제거하는 단계를 포함하는 초소형 LED 소자의 제조방법을 제공하여 상술한 문제의 해결을 모색하였다.
먼저, 1) 단계로서 기판위에 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하여 순차적으로 형성한다. 구체적으로 도 1은 본 발명의 일구현예에 따른 LED 기본소자층을 형성하는 단계를 나타내는 단면도로서 기판(10)위에 제1 도전성 반도체층(11), 활성층(12) 및 제2 도전성 반도체층(13)을 포함한다.
상기 기판(10)은 사파이어 기판(Al203) 및 유리와 같은 투과성 기판을 포함할 수 있다. 또한 상기 기판(10)은 GaN, SiC, ZnO, Si, GaP 및 GaAs, 도전성 기판 등으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 이하, 실시예에서는 사파이어 기판의 예로 설명하기로 한다. 상기 기판(10)의 상면은 요철 패턴이 형성될 수도 있다.
상기 기판(10) 위에는 질화물 반도체가 성장되는데, 그 성장 장비는 전자빔 증착기, PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), PLD(plasma laser deposition), 이중형의 열증착기(dual-type thermal evaporator) 스퍼터링(sputtering), MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 등에 의해 형성할 수 있으며, 이러한 장비로 한정하지는 않는다.
상기 기판(10) 위에는 버퍼층(미도시) 또는/및 언도프드 반도체층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층은 상기 기판(10)과의 격자 상수 차이를 줄여주기 위한 층으로서, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 언도프드 반도체층은 undoped GaN층으로 구현될 수 있으며, 질화물 반도체가 성장되는 기판으로 기능하게 된다. 상기 버퍼층 및 언도프드 반도체층은 어느 한 층만 형성하거나, 두층 모두 형성되거나 형성되지 않을 수도 있다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면 상기 기판의 두께는 400 ~ 1500㎛일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 기판(10) 위에는 제1도전성 반도체층(11)이 형성된다. 상기 제1 도전성 반도체층(11)은 예컨대, n형 반도체층을 포함할 수 있는 데, 상기 n형 반도체층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료 예컨대, InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN등에서 어느 하나 이상이 선택될 수 있으며, 제1 도전성 도펀트(예: Si, Ge, Sn 등)가 도핑될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면 상기 제1도전성 반도체층의 두께는 1.5 ~ 5㎛일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 활성층(12)은 상기 제 1도전성 반도체층(11) 위에 형성되며, 단일 또는 다중 양자 우물 구조로 형성될 수 있다. 상기 활성층(12)의 위 및/또는 아래에는 도전성 도펀트가 도핑된 클래드층(미도시)이 형성될 수도 있으며, 상기 도전성 도펀트가 도핑된 클래드층은 AlGaN층 또는 InAlGaN층으로 구현될 수 있다. 그 외에 AlGaN, AlInGaN 등의 물질도 활성층(12)으로 이용될 수 있음은 물론이다. 이러한 활성층(12)에서는 전계를 인가하였을 때, 전자-정공 쌍의 결합에 의하여 빛이 발생하게 된다. 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면 상기 활성층의 두께는 0.05 ~ 0.25㎛일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 활성층(12) 위에는 제 2도전성 반도체층(13)이 형성되며, 상기 제 2도전성 반도체층(13)은 적어도 하나의 p형 반도체층으로 구현될 수 있는 데, 상기 p형 반도체층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 예컨대, InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN등에서 어느 하나 이상이 선택될 수 있으며, 제 2도전성 도펀트(예: Mg)가 도핑될 수 있다. 여기서, 발광 구조물은 상기 제1도전형 반도체층(11), 상기 활성층(12), 상기 제 2도전성 반도체층(13)을 최소 구성 요소로 포함하며, 각 층의 위/아래에 다른 형광체층, 활성층, 반도체층 및/또는 전극층을 더 포함할 수도 있다. 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면 상기 제2 도전성 반도체층의 두께는 0.08 ~ 0.25㎛일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
다음, 2) 단계는 상기 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하여 LED 소자의 직경이 나노 또는 마이크로 크기를 가지도록 식각한다. 이를 위하여 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 2-5) 제2 도전성 반도체층의 위에 제2 전극층, 절연층 및 금속 마스크층을 형성하는 단계; 2-6) 상기 금속 마스크층 위에 나노스피어 또는 마이크로 스피어 단층막을 형성하고 자기조립을 수행하는 단계; 2-7) 상기 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하여 패턴에 따라 나노 또는 마이크로 간격으로 건식 또는 습식 식각하는 단계; 및 2-8) 상기 절연층, 금속 마스크층 및 단층막을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로 도 2는 본 발명의 제2 도전성 반도체(13)층 위에 제2 전극층(20), 절연층(21) 및 금속 마스크층(22)을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다. 먼저 제2 전극층(20)은 통상의 LED 소자에 사용되는 금속 또는 금속산화물을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 Cr, Ti, Al, Au, Ni, ITO 및 이들의 산화물 또는 합금 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면 상기 금속 마스크층의 두께는 0.02 ~ 0.1㎛일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 제2 전극층(20)의 위에 형성되는 절연층(21)은 제2 전극층, 제2 도전성 반도체층, 활성층 및 제 1도전성 반도체층의 연속적인 에칭을 위한 마스크의 역할을 수행할 수 있으며, 산화물 또는 질화물을 이용할 수 있으며, 대표적인 예로, 실리콘 산화물(SiO2) 또는 실리콘 질화물(SiN)이 이용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면 상기 절연층의 두께는 0.5 ~ 1.5㎛일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 절연층(21)의 위에 형성되는 금속 마스크층(22)는 에칭을 위한 마스크층 의 역할을 수행하는 것으로, 통상적으로 사용되는 금속을 이용할 수 있으며, 대표적인 예로, 크롬(Cr) 금속이 이용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면 상기 금속 마스크층의 두께는 30 ~ 150 nm일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
도 3은 본 발명의 금속 마스크층(22) 위에 나노 스피어 또는 마이크로 스피어 단층막(30)을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다. 구체적으로 나노 스피어 또는 마이크로 스피어 단층막은 금속 마스크층(22)의 에칭을 위한 마스크 역할을 하기 위하여 형성하는 것으로서 스피어 입자의 형성방법은 스피어의 자기조립 특성을 이용할 수 있다. 스피어들의 자기조립에 의한 완전한 한층의 구조 배열 형성을 위하여 물 표면위에 스피어를 일정한 속도로 띄어 보내어 서로 자기 조립되도록 만든다. 물에서 퍼지면서 형성된 스피어 영역은 작고 불규칙적이기 때문에 추가적인 에너지와 계면활성제를 가하여 크고 규칙적인 배열을 가진 스피어 한층을 형성하고 상기 금속 마스크층(22) 위로 스피어 한층을 떠냄으로서 금속층 위에 규칙적으로 배열된 스피어 단층막을 형성할 수 있다. 스피어 입자의 직경은 최종 생산하려는 초소형 LED 소자의 원하는 직경에 따라 선택적으로 사용될 수 있으며, 바람직하게는 50 ~ 3000㎚의 직경을 갖는 폴리스티렌 스피어, 실리카 스피어 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
도 4는 본 발명의 나노 스피어 또는 마이크로 스피어 단층막(30)의 애싱(ashing) 단계를 나타내는 단면도로서, 스피어 입자의 간격이 이격된다. 통상의 스피어 단층막의 애싱공정을 통해 달성될 수 있으며, 바람직하게는산소(O2) 기반의 Reactive ion ashing (반응성 이온 애싱)과 plasma ashing(플라즈마 애싱) 를 통해 (예 가열) 애싱공정이 수행될 수 있다.
도 5는 본 발명의 식각단계를 나타내는 단면도로서 구체적으로 도 4에서 애싱공정을 통해 이격된 스피어 입자 사이를 식각하여 홀을 형성하는 공정이다. 이 경우 스피어 입자(30)가 형성된 부분은 식각되지 않고 스피어 입자와 스피어 입자 사이의 이격된 공간부분이 식각되어 홀을 형성한다. 상기 홀은 금속 마스크층(22)부터 기판(10)의 위까지 선택적으로 형성될 수 있다. 이러한 식각공정은 RIE(reactive ion etching: 반응성 이온 에칭) 또는 ICP-RIE(inductively coupled plasma reactive ion etching: 유도 결합 플라즈마 반응성 이온 에칭)과 같은 건식 식각법이 이용될 수 있다.
이러한 건식 식각법은 습식 식각법과 달리, 일방성 식각이 가능하여 이러한 패턴을 형성하기에 적합하다. 즉, 습식 식각법은 등방성(isotropic) 식각이 이루어져, 모든 방향으로 식각이 이루어지나, 이와 달리 건식 식각법은 홀을 형성하기 위한 깊이 방향이 주로 식각되는 식각이 가능하여, 홀의 크기 및 간격 등을 원하는 패턴으로 형성할 수 있다.
이때, 상기 RIE 또는 ICP-RIE법을 이용할 경우, 금속 마스크를 식각할 수 있는 에칭 가스로는 Cl2, O2 등이 이용될 수 있다.
상기 식각공정을 통해 제조된 LED 소자의 간격(A)은 스피어 입자(30)의 직경과 일치하게 되고, 이 경우 LED 소자의 간격(A)은 나노미터 단위 또는 마이크로미터 단위일 수 있으며 보다 바람직하게는 50 ~ 3000㎚ 일 수 있다.
도 6은 식각공정 이후 상기 스피어 입자(30), 금속 마스크층(22) 및 절연층(21)을 제거하는 단계로서 통상의 습식식각 또는 건식식각의 방법을 통해 제거공정을 수행할 수 있으나 이에 제한되지 않으며 통상의 제거방법을 통해 제거될 수 있다.
본 발명의 다른 일구현예에 따르면, 상기 2) 단계는; 2-1) 제2 도전성 반도체층의 위에 제2 전극층, 금속 마스크층 및 절연층을 형성하는 단계; 2-2) 상기 금속 마스크층 위에 폴리머층을 형성하고 상기 폴리머층에 나노 또는 마이크로 간격으로 패턴을 형성하는 단계; 2-3) 상기 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하여 패턴에 따라 나노 또는 마이크로 간격으로 건식 또는 습식 식각하는 단계; 및 2-4) 상기 절연층, 금속 마스크층 및 폴리머층을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로 제2 도전성 반도체층의 위에 제2 전극층, 금속 마스크층 및 절연층을 형성한 후 상기 금속 마스크층 위에 통상의 리소그래피 등에 사용될 수 있는 통상의 폴리머층을 형성하고 상기 폴리머층에 포토 리소그레피, e-빔 리소그래피, 또는 나노 임프린트 리소그래피 등의 방법을 통해 나노 또는 마이크로 간격으로 패턴을 형성한 후 이를 건식 또는 습식식각하고 절연층, 금속 마스크층 및 폴리머층을 제거하는 것을 통해 달성될 수 있다.
다음, 3) 단계로서 상기 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층의 외주면에 절연피막을 형성하고 상기 기판을 제거하는 단계를 포함하여 초소형 LED 소자를 제조한다.
구체적으로, 본 발명의 바람직한 일구현에 따르면, 상기 3) 단계는 3-1) 제2 전극층의 위에 지지필름을 형성하는 단계; 3-2) 상기 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하는 외주면에 절연피막을 형성하는 단계; 3-3) 상기 절연피막 위에 소수성 피막을 코팅하는 단계; 3-4) 상기 기판을 제거하는 단계; 3-5) 상기 제1 도전성 반도체층의 하부에 제1 전극층을 형성하는 단계; 및 3-6) 상기 지지필름을 제거하여 복수개의 초소형 LED 소자를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 전극층(20) 위에 지지필름(70)을 부착하는 단계를 나타내는 단면도이다. 상기 지지필름(70)은 기판(10)을 laser lift-off (LLO) 방법을 통해 제거할 때 복수개의 초소형 LED 소자가 분산되지 않도록 지지하며 또한 LED 소자의 크랙을 방지하기 위해 부착하는 것으로서 상기 지지필름의 재질은 폴리머 엑포시 또는 본딩 메탈일 수 있으며, 두께는 0.3 ~ 70 ㎛일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
도 8은 본 발명의 지지필름이 형성된 초소형 LED 소자들에 대하여 상기 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하는 외주면에 절연피막(80)을 형성한다. 이를 통해 초소형 LED 소자 표면의 결함을 최소화하여 수명과 효율을 향상시키는 효과를 달성할 수 있다.
상기 절연피막은 제1 도전성 반도체층(11), 활성층(12) 및 제2 도전성 반도체층(13) 뿐만 아니라 제1 전극층 및/또는 제2 전극층 및 기타 다른 층의 외주면에도 형성될 수 있다.
초소형 LED 소자들의 외주면에 절연피막을 형성하는 방법은 상기 지지필름(70) 및 기판(10)이 부착된 초소형 LED 소자들의 외주면에 절연물질을 도포하거나 이를 침지하는 방법을 이용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 상기 절연피막으로 사용될 수 있는 물질은 바람직하게는 SiO2, Si3N4, Al2O3 및 TiO2로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 바람직하게는 . 대표적인 예로, Al2O3막은 ALD(atomic layer deposition : 원자 층 증착)방식을 통하여 형성할 수 있으며 TMA(trimethyl aluminum)와 H2O 소스를 펄스형태로 공급하여 화학적 흡착과 탈착을 이용하여 박막을 형성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 LED 소자의 외주면에 형성된 절연피막(80)을 소수성 피막(90)으로 코팅하는 단계를 나타내는 단면도이다. 상기 소수성 피막(90)은 초소형 LED 소자의 표면에 소수성 특성을 갖게 하여 소자들간에 응집현상을 방지하기 위한 것으로서 응집에 의한 독립된 초소형 소자의 특성 저해 문제와 초소형 LED 소자의 픽셀 패터닝 공정의 다수의 불량 문제를 없앨 수 있는 방법이며 상기 절연피막(80) 상에 형성될 수 있다. 이 경우 사용가능한 소수성 피막은 절연피막상에 형성되어 초소형 LED 소자들간에 응집현상을 방지할 수 있는 것이면 제한없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 옥타데실트리크로로실리란(octadecyltrichlorosilane, OTS)과 플루오로알킬트리크로로실란(fluoroalkyltrichlorosilane), 퍼플루오로알킬트리에톡시실란(perfluoroalkyltriethoxysilane) 등과 같은 SAMs(self-assembled monolayers : 자기조립 단분자막)와 테프론(teflon), Cytop 등과 같은 플루오로 폴리머 (fluoropolymer) 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
도 10은 본 발명의 LED 소자의 제1 도전성 반도체층(11)의 아래에 형성된 기판(10)을 제거하는 단계를 나타내는 단면도이다. 상기 기판(10)을 제거하는 방법은 통상적으로 사용되는 방법을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 chemical lift-off(CLO)나 Laser lift-off(LLO) 방식을 이용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
도 11은 본 발명의 기판(10)이 제거된 제1 도전성 반도체층(11)의 아래에 제1 전극(110)을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다. 상기 제1 전극(110)은 통상적으로 LED 소자에 사용되는 재질이면 제한없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 Cr, Ti, Al, Au, Ni, ITO 및 이들의 산화물 또는 합금 등을 단독 또는 혼합한 재질이 사용될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 또한 전극의 두께는 0.02 ~ 1 ㎛일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
도 12는 본 발명의 제1 전극(110)의 표면에 자기조립을 위한 결합링커(120)를 코팅하는 단계를 나타내는 단면도이다. 상술한 바와 같이 초소형 LED 소자는 크기가 너무 작기 때문에 이를 LED 디스플레이 기판의 서브픽셀(픽셀자리)에 부착하는 경우 초소형 LED 소자가 바로서지 못하고 누워있거나 뒤집히는 문제가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 제1 전극(110)의 표면에 자기조립을 위한 결합링커(120)를 코팅하고, 이에 대응하는 LED 디스플레이 기판의 서브픽셀(픽셀자리)에 상기 결합링커(12O)와 결합할 수 있는 제2 링커(미도시)를 형성한다면, 상기 초소형 LED 소자를 전사하거나 잉크 또는 페이스트 형태로 상기 서브픽셀에 부가하는 경우에도 초소형 LED 소자가 누워있거나 뒤집히지 않고 전극표면이 원하는 위치의 서브픽셀에 부착될 수 있는 것이다. 또한 제2 링커를 형성하지 않더라도 결합링커에 남아있는 관능기가 LED 디스플레이 기판의 서브픽셀의 표면에 결합한다면 초소형 LED 소자가 바로서지 못하고 누워있거나 뒤집히는 문제를 해결할 수 있다.
결합링커는 초소형 LED 소자의 전극표면과 디스플레이 기판의 서브픽셀의 표면 및/또는 서브픽셀에 형성된 제2 링커와 결합하여야 하므로 이를 위하여 2개 이상의 관능기를 가질 수 있다. 구체적으로 메탈과 반응하는 티올계열의 아미노에테인싸이올(aminoethanethiol)과 산화물 및 이와 반응하는 아미노프로필트리에톡시실란(aminopropyltrirthoxysilane) 등이 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 디스플레이 기판의 서브픽셀의 표면에 형성되는 제2 링커는 본 발명의 결합링커에 상보적으로 결합할 수 있는 것이면 제한없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 결합링커와 동일한 계열을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
도 13은 상기 지지필름(70)을 제거하여 독립된 초소형 LED 소자들(130, 131)을 제조하는 것이다. 한편, 본 발명의 다른 일구현예에 따르면, 상기 결합링커(120)는 지지필름(70)을 제거한 후 제2 전극(20)과 제1 전극(110) 중 적어도 일면에 형성될 수 있다.
기존의 top-down 또는 bottom-up 방식으로 제조한 초소형 LED 소자는 에칭작업에 의한 표면 결함의 증가로 효율 및 안정성 저하의 문제가 발생할 가능성이 매우 높다. 또한 독립된 초소형 LED 소자의 경우 초소형 소자간의 표면의 극성에 의한 상호 응집력에 의해서 응집체를 형성하고 그에 따른 픽셀 패터닝 공정의 다수의 불량을 초래할 수 있다. 따라서 독립된 초소형 마이크로 LED 소자의 제조만으로 양산성 있는 고효율/대면적 LED 디스플레이 소자를 구현하는 데는 한계가 있다.
나아가, 종래의 방법으로 제조된 초소형 LED 소자를 LED 디스플레이 기판의 서브픽셀(픽셀위치)에 위치시키는 경우 LED 소자의 크기가 너무 작으므로 LED 디스플레이의 서브픽셀상에 초소형 LED 소자가 바로서지 못하고 옆으로 눕거나 뒤집혀서 위치하게 되는 문제가 발생한다.
이러한 문제점을 해결하고 LED 디스플레이 기판의 서브픽셀에 정확하게 LED 소자를 위치시키며 독립적인 소자마다의 안정성과 효율을 높이기 위해서는 본 발명의 제조공정이 절실하게 요청된다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초소형 LED 소자는 제1 도전성 반도체층; 상기 제1 도전성 반도체층 위에 형성된 활성층; 상기 활성층 위에 형성된 제2 도전성 반도체층;을 포함하는 마이크로 또는 나노 크기의 반도체 발광소자를 포함하되; 상기 반도체 발광소자는 외주면에 코팅된 절연피막을 포함하는 초소형 LED 소자를 제공한다.
도 14는 본 발명의 초소형 LED 소자를 나타내는 사시도로서 제1 도전성 반도체층(140) 위에 형성된 활성층(141), 상기 활성층(141) 위에 형성된 제2 도전성 반도체층(142)를 포함하며, 상기 제1 도전성 반도체층(140)의 아래에는 제1 전극(143)이 형성되며, 상기 제2 도전성 반도체층(142)의 상부에는 제2 전극(144)이 형성될 수 있다. 물론, 상술한 바와 같이 별도의 버퍼층, 활성층, 형광체층 및/또는 반도체층 등을 더 포함되는 것도 가능하다. 한편 절연피막(150)은 상기 제1 도전성 반도체층(140) 위에 형성된 활성층(141), 상기 활성층(141) 위에 형성된 제2 도전성 반도체층(142)의 일부 또는 전부의 외주면을 포함하여 감싸도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 전극(143) 및/또는 제2 전극(144)의 일부 또는 전부의 외주면을 포함하여 감싸도록 형성될 수 있다.
도 15는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 외주면에 형성된 절연피막(150)을 초소형 LED 소자간의 응집을 방지하기 위하여 소수성 피막(160)으로 코팅한 초소형 LED 소자를 나타내는 사시도이다. 상기 소수성 피막(160)은 상기 절연피막(150)의 일부 또는 전부를 포함하여 감싸도록 형성될 수 있다.
도 16은 본 발명의 전극의 표면에 자기조립을 위한 결합링커가 형성된 초소형 LED 소자를 나타내는 사시도이다. 상술한 바와 같이 초소형 LED 소자는 크기가 너무 작기 때문에 이를 LED 디스플레이 기판의 서브픽셀(픽셀자리)에 부착하는 경우 초소형 LED 소자가 바로서지 못하고 누워있거나 뒤집히는 문제가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 제1 전극(143) 및 제2 전극(144) 중 적어도 일면에 자기조립을 위한 결합링커(170)이 형성될 수 있다. 구체적으로 상기 제1 전극(143)의 표면에 결합링커(170)가 형성되고 이에 대응하는 LED 디스플레이 기판의 서브픽셀(픽셀자리)에 상기 결합링커(17O)와 결합할 수 있는 제2 링커(미도시)를 형성한다면, 상기 초소형 LED 소자를 전사하거나 잉크 또는 페이스트 형태로 상기 서브픽셀에 부가하는 경우에도 초소형 LED 소자가 누워있거나 뒤집히지 않고 전극 표면이 원하는 위치의 서브픽셀에 부착될 수 있는 것이다.
나아가, 제1 전극(143)과 제2 전극(144)에 모두 결합링커(170)가 형성된다면, LED 디스플레이 기판의 서브픽셀(픽셀자리)에 결합되는 초소형 LED 소자의 일부는 상기 제1 전극(143)이 결합되고 나머지는 제2 전극(144)이 결합될 것이다. 이 경우 LED 디스플레이 기판에 교류를 인가하면 LED 디스플레이를 구동할 수 있게 된다.
본 발명의 초소형 LED 소자의 형상은 원통형, 직육면체형 등 제한없이 형성될 수 있으나 바람직하게는 원통형일 수 있으며, 원통형인 경우 직경(원의 직경)은 50 ~ 3000㎚일 수 있으며, 높이(제1전극에서 제2 전극까지의 길이)는 1.5 ~7㎛일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
도 17은 본 발명의 초소형 LED 소자들을 포함하는 잉크 또는 페이스트로서 본 발명의 초소형 LED 소자들 디스플레이 기판의 서브픽셀에 직접 전사되거나 잉크 또는 페이스트의 형태로 전사될 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명의 실시 예를 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명의 초소형 LED 소자는 디스플레이 산업에 폭넓게 활용될 수 있다.
10 : 기판 11 : 제1 도전성 반도체층
12 : 활성층 13 : 제2 도전성 반도체층
20 : 제2 전극층 21 : 절연층
22 : 금속 마스크층

Claims (14)

1) 기판위에 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하여 순차적으로 형성하는 단계;
2) 상기 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하여 LED 소자의 직경이 나노 또는 마이크로 크기를 가지도록 식각하는 단계; 및
3) 상기 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하는 외주면에 절연피막을 형성하고 상기 기판을 제거하는 단계;를 포함하는 초소형 LED 소자의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 도전성 반도체층은 적어도 하나의 n형 반도체층을 포함하고, 상기 제2 도전성 반도체층은 적어도 하나의 p형 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 LED 소자의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 2) 단계는;
2-1) 제2 도전성 반도체층의 위에 제2 전극층, 절연층 및 금속 마스크층을 형성하는 단계;
2-2) 상기 금속 마스크층 위에 폴리머층을 형성하고 상기 폴리머층에 나노 또는 마이크로 간격으로 패턴을 형성하는 단계;
2-3) 상기 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하여 패턴에 따라 나노 또는 마이크로 간격으로 건식 또는 습식 식각하는 단계; 및
2-4) 상기 절연층, 금속 마스크층 및 폴리머층을 제거하는 단계를 포함하는 초소형 LED 소자의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 2) 단계는;
2-5) 제2 도전성 반도체층의 위에 제2 전극층, 절연층 및 금속 마스크층을 형성하는 단계;
2-6) 상기 금속 마스크층 위에 나노스피어 또는 마이크로 스피어 단층막을 형성하고 자기조립을 수행하는 단계;
2-7) 상기 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하여 패턴에 따라 나노 또는 마이크로 간격으로 건식 또는 습식 식각하는 단계; 및
2-8) 상기 절연층, 금속 마스크층 및 단층막을 제거하는 단계를 포함하는 초소형 LED 소자의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 나노 스피어 또는 마이크로 스피어는 폴리스티렌 재질인 것을 특징으로 하는 초소형 LED 소자의 제조방법.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 3) 단계는;
3-1) 제2 전극층의 위에 지지필름을 형성하는 단계;
3-2) 상기 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하는 외주면에 절연피막을 형성하는 단계;
3-3) 상기 절연피막 위에 소수성 피막을 코팅하는 단계;
3-4) 상기 기판을 제거하는 단계;
3-5) 상기 제1 도전성 반도체층의 하부에 제1 전극층을 형성하는 단계; 및
3-6) 상기 지지필름을 제거하여 복수개의 초소형 LED 소자를 제조하는 단계를 포함하는 초소형 LED 소자의 제조방법.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 3) 단계는;
3-7) 제2 전극층의 위에 지지필름을 형성하는 단계;
3-8)상기 제1 도전성 반도체층, 활성층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하는 외주면에 절연피막을 형성하는 단계;
3-9) 상기 기판을 제거하는 단계;
3-10) 상기 제1 도전성 반도체층의 하부에 전극을 형성하는 단계;
3-11) 상기 제2 전극층의 상부면 및 제1 도전성 반도체층의 하부에 형성된 전극의 하부면 중 적어도 일면에 결합링커를 형성하는 단계; 및
3-12) 상기 지지필름을 제거하여 복수개의 초소형 LED 소자를 제조하는 단계를 포함하는 초소형 LED 소자의 제조방법.
제1 도전성 반도체층;
상기 제1 도전성 반도체층 위에 형성된 활성층;
상기 활성층 위에 형성된 제2 도전성 반도체층;을 포함하는 직경이 마이크로 또는 나노 크기의 반도체 발광소자를 포함하되; 상기 반도체 발광소자는 외주면에 코팅된 절연피막을 포함하는 초소형 LED 소자.
제8항에 있어서,
상기 절연피막 위에 코팅된 소수성 피막을 포함하는 초소형 LED 소자.
제9항에 있어서,
상기 제1 도전성 반도체층의 하부에 형성된 제1 전극층; 및
제2 도전성 반도체층의 상부에 형성된 제2 전극층을 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 LED 소자.
제10항에 있어서,
상기 제1전극층의 하부면 및 제2 전극층의 상부면 중 적어도 하나의 전극층의 표면에 자기조립을 위한 결합링커를 포함하는 초소형 LED 소자.
제11항에 있어서,
상기 결합링커는 LED 디스플레이의 기판과 상보적으로 결합할 수 있는 것을 특징으로 하는 초소형 LED 소자.
제8항에 있어서,
상기 제1 도전성 반도체층은 적어도 하나의 n형 반도체층을 포함하고, 상기 제2 도전성 반도체층은 적어도 하나의 p형 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 LED 소자.
제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절연피막은 SiO2, Si3N4, Al2O3 및 TiO2로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하고; 상기 소수성 피막은 SAMs와 플루오로폴리머 중 어느 하나 이상의 성분을 포함하며, 상기 결합링커는 티올그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 LED 소자.
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