KR20130091501A - 반도체 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 발광소자 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시 형태는, 성장 기판 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 구비하는 발광구조물을 형성하는 단계와, 일면에 형성된 하나 이상의 돌출부를 갖는 지지 기판을 마련하는 단계와, 상기 지지 기판의 돌출부를 상기 발광구조물의 일면에 접합하는 단계 및 상기 성장 기판을 상기 발광구조물로부터 분리하는 단계를 포함하는 반도체 발광소자 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 발광소자의 일 종인 발광 다이오드(LED)는 p-n 접합구조의 특성을 이용하여 전자와 정공의 재결합에 의하여 발생하는 에너지를 빛으로 발생시키는 광전 소자이다. 즉, 특정 원소의 반도체에 순방향 전압을 가하면 양극과 음극의 접합 부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하는데 전자와 정공이 떨어져 있을 때 보다 작은 에너지가 되므로 이때 발생하는 에너지의 차이로 인해 빛을 외부로 방출한다.
이러한 소자의 경우, 넓은 발광 영역을 확보하고, 또한, 인가되는 전류가 소자의 전 영역에 고르게 흐를 수 있게 하는 등의 목적으로 반도체층의 성장에 사용된 성장 기판을 제거한 형태로 제공될 수 있다. 성장 기판을 제거하기 위해서는 지지 기판을 발광구조물에 접합한 후 레이저 등을 조사하는 방법을 이용하는데 그 과정에서 발광구조물에 큰 응력이 작용하며, 이는 성장 기판, 반도체층 및 지지 기판의 열팽창계수 차이 때문이다. 이와 같이, 성장 기판의 제거 과정에서 반도체층에 작용하는 응력에 의하여 크랙이 발생할 수 있으며, 이에 따라 소자의 발광 효율이 저하되는 문제가 있다. 특히, 이러한 문제는 웨이퍼의 크기가 커질수록 두드러질 수 있다. 이에, 당 기술 분야에서는 성장 기판을 제거하는 경우 열팽창계수 차이에 의한 영향을 최소화할 수 있는 방안에 대한 연구가 진행되고 있다.
본 발명의 목적 중 하나는 성장 기판을 제거하는 경우 반도체층에 미치는 응력이 최소화될 수 있으며, 이에 따라, 크랙의 발생이 저감될 수 있는 반도체 발광소자 제조방법을 제공하는 것에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시 형태는,
성장 기판 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 구비하는 발광구조물을 형성하는 단계와, 일면에 형성된 하나 이상의 돌출부를 갖는 지지 기판을 마련하는 단계와, 상기 지지 기판의 돌출부를 상기 발광구조물의 일면에 접합하는 단계 및 상기 성장 기판을 상기 발광구조물로부터 분리하는 단계를 포함하는 반도체 발광소자 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 발광구조물의 일면에 접합하는 단계 중이나 그 후에 상기 지지 기판의 일부는 상기 발광구조물로부터 분리될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, , 상기 지지 기판의 일부가 분리된 후 상기 지지 기판은 상기 볼록부 중 적어도 일부만이 상기 발광구조물과 결합하여 잔존할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 지지 기판의 일부가 분리된 후에 상기 지지 기판에 접합되도록 임시 기판을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 볼록부는 복수 개 구비되되, 상기 지지 기판의 일부가 분리됨으로써 상기 볼록부 중 적어도 일부만이 상기 발광구조물과 결합하여 잔존하며, 이에 의하여 상기 복수의 볼록부는 서로 분리될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 지지 기판의 일부는 연삭 공정에 의하여 상기 발광구조물로부터 분리될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 지지 기판의 일부는 상기 지지 기판을 상기 발광구조물의 일면에 접합하는 단계 중에 자발적으로 분리될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 지지 기판을 마련하는 단계는 상기 지지 기판에 이온을 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 지지 기판은 상기 발광구조물의 일면에 접합하는 단계에서 온도를 증가시키는 과정 중에 분리될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 지지 기판을 마련하는 단계는 제1 지지 기판에 이온을 주입하는 단계와, 이온이 주입된 상기 제1 지지 기판을 제2 지지 기판에 접합하는 단계, 및 상기 제1 및 제2 지지 기판의 일부를 제거하여 상기 볼록부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 볼록부는 상기 제1 지지 기판의 이온이 주입된 영역의 일부가 제거될 수 있는 깊이로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 지지 기판을 마련하는 단계는 제1 및 제2 지지 기판을 마련하여 이들을 접합하는 단계 및 상기 제1 및 제2 지지 기판의 일부를 제거하여 상기 볼록부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 지지 기판은 상기 발광구조물의 일면에 접합하는 단계에서 온도를 낮추는 과정 중에 분리될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 볼록부는 상기 제1 및 제2 지지 기판의 접합면의 일부가 제거될 수 있는 깊이로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 볼록부는 복수 개 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 발광구조물을 형성하는 단계는 상기 발광구조물이 복수 개로 분리되도록 실행될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 복수 개의 볼록부와 상기 복수 개의 발광구조물은 서로 대응되도록 접합될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 발광구조물의 일면에 접합하는 단계 중이나 그 후에 상기 지지 기판의 일부는 상기 발광구조물로부터 분리될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 지지 기판의 일부가 분리됨으로써 상기 볼록부 중 적어도 일부만이 상기 발광구조물과 결합하여 잔존하며, 이에 의하여 상기 복수의 볼록부는 상기 복수의 발광구조물 단위로 서로 분리될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 발광구조물은 상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성된 반사층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의할 경우, 성장 기판을 제거하는 경우 반도체층에 미치는 응력이 최소화될 수 있으며, 이에 따라, 크랙의 발생이 저감될 수 있는 반도체 발광소자 제조방법을 얻을 수 있다.
도 1 내지 14는 본 발명의 실시 형태들에 따른 반도체 발광소자의 제조방법을 개략적으로 나타내는 공정별 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1 내지 14는 본 발명의 실시 형태들에 따른 반도체 발광소자의 제조방법을 개략적으로 나타내는 공정별 단면도이다.
우선, 도 1에 도시된 것과 같이, 성장 기판(101) 상에 발광구조물, 즉, 제1 도전형 반도체층(101), 활성층(103) 및 제2 도전형 반도체층(104)을 형성하며, 이 경우, 상기 발광구조물은 제2 도전형 반도체층(104) 상부에 형성된 반사층(105)을 포함할 수 있다. 다만, 본 명세서에서, '상부', '상면', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 소자가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.
성장 기판(101)은 반도체 성장을 위한 기저부로 제공될 수 있으며, 사파이어, Si, SiC, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN 등과 같이 절연성, 도전성, 반도체 물질을 이용할 수 있다. 이 가운데 성장 기판(101)으로 바람직하게 사용될 수 있는 것은 전기 절연성을 갖는 사파이어를 들 수 있으며, 사파이어는 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 및 a측 방향의 격자상수가 각각 13.001Å과 4.758Å이며, C(0001)면, A(1120)면, R(1102)면 등을 갖는다. 이 경우, 상기 C면은 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용된다.
한편, 열팽창계수가 약 7.9ppm 수준인 사파이어를 성장 기판(101)으로 이용하는 경우, 후술할 바와 같이, 지지 기판으로 이용되는 일반적인 물질, 예컨대, Si(열팽창계수: 약 2.6ppm) 등과 열팽창계수 차이가 크기 때문에 성장 기판(101)을 제거하는 과정이나 그 이후에 발광구조물에 큰 응력을 미칠 수 있으며, 후술할 바와 같이, 본 실시 형태에서는 지지 기판의 구조를 변형하여 이러한 응력이 최소화되도록 하였다.
제1 및 제2 도전형 반도체층(102, 104)은 각각 n형 및 p형 불순물이 도핑된 반도체로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 반대로 각각 p형 및 n형 반도체층이 될 수도 있을 것이다. 제1 및 제2 도전형 반도체층(102, 104)은 질화물 반도체, 예컨대, AlxInyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성을 갖는 물질로 이루어질 수 있으며, 각각의 층은 단일층으로 이루어질 수도 있지만, 도핑 농도, 조성 등의 특성이 서로 다른 복수의 층을 구비할 수도 있다. 또한, 제1 및 제2 도전형 반도체층(102, 104)은 질화물 반도체 외에도 AlInGaP나 AlInGaAs 계열의 반도체를 이용할 수도 있을 것이다.
제1 및 제2 도전형 반도체층(102, 104) 사이에 배치된 활성층(103)은 전자와 정공의 재결합에 의해 소정의 에너지를 갖는 광을 방출하며, 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조, 예컨대, 질화물 반도체일 경우, 양자우물층은 InGaN (In, Ga 함량은 변화될 수 있음)으로 이루어지고 양자장벽층은 GaN, InGaN (In, Ga 함량은 변화될 수 있으며, 양자우물층보다 In 함량이 낮을 수 있음), AlInGaN (Al, In, Ga 함량은 변화될 수 있음) 등으로 이루어진 영역을 구비할 수 있다.
한편, 발광구조물을 구성하는 제1 및 제2 도전형 반도체층(102, 104)과 활성층(103)은 유기 금속 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, 'MOCVD'), 수소화 기상 에피택시(Hydride Vapor Phase Epitaxy, 'HVPE'), 분자선 에피탁시(Molecular Beam Epitaxy, 'MBE') 등과 같이 당 기술 분야에서 공지된 공정을 이용하여 성장될 수 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 제1 도전형 반도체층(102)에 작용하는 응력을 완화하여 결정성을 향상시킬 수 있는 제1 도전형 반도체층(102) 형성 전에 버퍼층을 기판(101) 상에 미리 형성하여 둘 수도 있을 것이다. 또한, 활성층(103)과 제2 도전형 반도체층(104) 사이에는 에너지 밴드갭이 상대적으로 높은 전자차단층이 개재될 수 있으며, 활성층(103)을 지나 전자가 오버플로우 되는 것을 방지하는 기능을 할 수 있다.
반사층(105)은 제2 도전형 반도체층(104)과 전기적으로 오믹 특성을 보이는 물질로 이루어질 수 있으며, 이와 더불어, 활성층(103)에서 방출된 빛을 반사하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 기능을 수행하기 위하여, 반사층(105)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 등의 금속으로 이루어질 수 있으며, 증착이나 스퍼터링 공정 등으로 형성될 수 있다. 그러나, 반사층(105)은 반드시 금속으로만 이루어져야 하는 것은 아니며, 반사 기능을 수행할 수 있는 다른 도전성 물질을 사용할 수도 있을 것이다. 또한, 반사층(105)의 반사 기능을 더욱 향상되도록 DBR 등과 같은 구조가 이용될 수도 있으며, 이 경우, DBR이 TiO2, SiO2 등과 같은 전기절연 물질을 포함하는 경우에는 반사층(105)은 도전성 물질로 이루어진 영역과 DBR 등의 반사 구조를 모두 포함할 수 있을 것이다. 다만, 반사층(105)은 본 발명에서 반드시 필요한 요소는 아니며, 실시 형태에 따라 제외될 수도 있다.
다음으로, 도 2에 도시된 것과 같이, 발광구조물에 지지 기판(106)을 접합한다. 지지 기판(106)은 성장 기판(101)을 제거하는 단계에서 발광구조물을 지지하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 지지 기판(106)은 도전성 물질로 이루어지거나 도전성 비아를 구비하는 등의 방식으로 제1 도전형 반도체층(102) 또는 제2 도전형 반도체층(104)에 전기 신호를 전달하는 기능을 할 수도 있다. 이러한 기능을 고려하였을 때, 지지 기판(106)은 Au, Ni, Al, Cu, W, Si, Se, GaAs 등과 같은 물질을 하나 이상 포함하는 물질로 이루어질 수 있으며, 이 중에서 Si은 일반적으로 수급이 용이하고 비교적 저렴한 비용으로 제공될 수 있어 특히 면적이 넓은(예컨대, 6인치 이상) 지지 기판으로 효과적으로 이용될 수 있다. 이 경우, 전기적 특성을 향상시키기 위하여 Si 등과 같은 반도체는 적절한 양과 원소로 도핑될 수 있을 것이다. 다만, Si의 경우, 열팽창계수가 약 2.6ppm으로서 사파이어 등으로 이루어진 성장 기판(101)이나 질화물 반도체 물질 등의 열팽창계수와 차이가 크며, 상술한 바와 같이, 성장 기판(101)의 분리나 후속 냉각 과정 등에서 발광구조물에 크랙이 발생할 수 있다.
이러한 크랙의 발생을 줄이기 위하여, 본 실시 형태에서는 지지 기판(106)의 일면에 하나 이상의 돌출부(P)를 형성하여 발광구조물과 접촉되는 면적이 줄어들도록 하였으며, 이에 따라, 발광구조물 및 성장 기판(101)과의 열팽창계수 차이에 따른 응력 발생을 저감할 수 있다. 이 경우, 도시하지는 않았지만, 지지 기판(106)과 발광구조물의 접합하기 위하여 이들 사이에 공융 금속이나 도전성 폴리머 등과 같은 접합 물질이 개재될 수 있으며, 상기 접합 물질의 온도를 상승시키는 방법 등에 의하여 접합 단계가 실행될 수 있다. 또한, 볼록부(P) 사이에 해당하는 영역은 발광구조물을 보호하기 위하여 폴리머 등과 같은 보호 물질이 충진될 수 있다. 한편, 후술할 바와 같이, 지지 기판(106)은 발광구조물에 접합되는 단계 중에, 또는 접합된 후에 일부 영역이 발광구조물로부터 분리(또는 제거)되어 볼록부(P)를 제외한 영역만이 발광구조물과 결합하여 잔존할 수 있으며, 이에 의하여 응력 완화 효과를 더욱 증대시킬 수 있다.
다음으로, 지지 기판(106)이 발광구조물이 접합된 후에는 도 3에 도시된 것과 같이, 성장 기판(101)을 발광구조물부터 분리하며, 성장 기판(106)은 레이저 리프트 오프나 화학적 리프트 오프 등과 같은 공정을 이용하여 분리될 수 있다. 이 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 지지 기판(106)에 형성된 볼록부(P)에 의하여 성장 기판(101)의 제거 과정이나 후속되는 냉각 과정에서 발광구조물에 인가되는 응력을 줄일 수 있다. 성장 기판(101)이 분리된 후에는, 도시하지는 않았으나, 성장 기판(101)이 제거되어 노출된 제1 도전형 반도체층(102)에 전극을 형성할 수 있다. 이 경우, 추가될 수 있는 공정으로, 소자 단위로 발광구조물과 지지 기판(106)을 분리하는 다이싱 공정을 수행할 수도 있을 것이다. 또한, 지지 기판(106)은 최종 소자에 남아서 전극이나 지지체 등으로 기능하거나 이와 달리, 지지 기판(106)을 제거하여 소자를 구성할 수도 있다.
한편, 상술한 예와 달리, 발광구조물은 지지 기판(106)을 접합하기 전에 소자 단위로 분리될 수도 있으며, 도 4 내지 7을 참조하여 이를 설명한다. 즉, 도 4에 도시된 것과 같이, 발광구조물은 복수 개로 분리되도록 형성될 수 있다. 분리하는 방법은 적절한 건식 식각 또는 습식 식각 공정 등을 이용할 수 있으며, 반사층(105)까지 모두 형성한 후에 실행되거나 제2 도전형 반도체층(104)까지 형성하여 분리한 후 분리된 영역의 각각에 반사층(105)을 형성할 수도 있을 것이다.
이후, 도 5에 도시된 것과 같이, 지지 기판(106)을 발광구조물에 접합하는데, 이 경우, 복수 개의 볼록부(P)는 복수 개로 분리된 발광구조물 각각에 대응되도록 접합될 수 있다. 다만, 볼록부(P)는 분리된 발광구조물 하나에만 대응될 수 있는 것은 아니며, 2개 이상의 분리된 발광구조물에 대하여 하나의 볼록부(P)가 대응되도록 접합될 수도 있다. 이어서, 도 6에 도시된 것과 같이, 상술한 방식으로 성장 기판(101)을 발광구조물로부터 분리하며, 이후, 지지 기판(106)을 소자 단위로 다이싱함으로써 개별 소자를 얻을 수 있다. 이 경우, 지지 기판(106)을 다이싱하는 방법은 건식 식각, 습식 식각, 레이저 식각 등을 이용할 수 있다.
한편, 앞선 실시 형태와 달리 지지 기판(106)은 발광구조물의 일면에 접합하는 단계 중이나 그 후에 그 중 일부가 발광구조물로부터 분리될 수 있으며, 이렇게 분리된 상태로 성장 기판(101)의 분리 공정이 실행될 수 있다. 이러한 예를 도 7 내지 14를 참조하여 설명한다. 즉, 도 7에 도시된 것과 같이, 지지 기판(106)은 볼록부에 해당하는 영역 중 적어도 일부만을 남기고 제거(또는 발광구조물로부터 분리)될 수 있으며, 이와 같이 지지 기판(106)이 작은 크기로 나누어짐으로써 성장 기판(101) 등과의 열팽창계수 차이에 의한 크랙 발생이 더욱 줄어들 수 있다. 이 경우, 도 7에 도시된 형태는 발광구조물이 소자 단위로 분리된 것을 기준으로 하지만, 도 1 내지 3의 실시 형태와 같이 발광구조물이 소자 단위로 분리되지 않은 경우에도 적용될 수 있을 것이다.
지지 기판(106)을 작은 크기로 나누는 방법의 경우, 우선, 지지 기판(106)을 연삭하여 방법을 들 수 있다. 즉, 지지 기판(106)의 일부, 구체적으로는 볼록부(P)를 제외한 나머지 영역을 연삭 공정으로 제거함으로써 복수 개의 볼록부(P)만이 잔존하게 할 수 있다. 이렇게 잔존하는 복수 개의 볼록부(P)는 서로 분리되며, 마찬가지로 소자 단위로 분리된 발광구조물에 접합된 구조를 가질 수 있다. 다만, 지지 기판(106)은 강제적인 연삭 공정을 거치지 않더라도 자발적으로 분리될 수도 있으며, 이를 위하여 지지 기판(106)의 일부에 결합력이 상대적으로 낮은 영역을 형성할 수 있다. 이와 같이, 지지 기판(106)이 자발적으로 분리되는 방식의 경우, 공정 편의성과 소자의 신뢰성 등의 향상에 기여할 수 있으며, 이하 이에 대하여 보다 상세히 설명한다.
우선, 도 8 내지 11을 참조하여 지지 기판(106)의 제조 방법의 일 예를 설명하면, 우선, 도 8에 도시된 것과 같이, 제1 지지 기판(106a)을 마련하여 이온 주입을 함으로써 결정이 손상된 이온 주입 영역(A)을 형성한다. 주입되는 이온으로는 수소 이온 등을 예로 들 수 있으며, Si 등으로 이루어진 제1 지지 기판(106a)의 내부에 주입됨으로써 온도의 증가시 이온 주입 영역(A)을 기준으로 분리되도록(소위, 스마트 컷 공정) 한다. 이 경우, 지지 기판(106)의 접합 공정 중에 자발적으로 분리가 일어나도록 하기 위하여 이온 주입 영역(A)에서 분리(debonding)가 일어나는 온도는 지지 기판(106)과 발광구조물의 접합 온도보다 낮도록 할 수 있다. 예를 들어, AuSn과 같은 공융 금속을 접합 물질로 이용하는 경우, 이온 주입 영역(A)에서는 약 200 ~ 250℃의 온도에서 분리가 일어날 수 있으며, 이에 따라, 도 11에 볼 수 있듯이, 지지 기판(106)은 발광구조물의 일면에 접합하는 단계에서 온도를 증가시키는 과정 중에 분리될 수 있다.
지지 기판(106)을 제조하는 후속 과정을 설명하면, 이온 주입 공정 후에는 도 9에 도시된 것과 같이, 이온이 주입된 제1 지지 기판(106a)을 제2 지지 기판(106b)에 접합하며, 제2 지지 기판(106b)은 제1 지지 기판(106a)과 동일한 물질, 예컨대, Si으로 이루어질 수 있다. 이후, 도 10에 도시된 것과 같이, 제1 및 제2 지지 기판(106a, 106b)의 일부를 제거하여 지지 기판(106)에 볼록부(P)를 형성하며, 건식 식각, 습식 식각, 레이저 식각 등의 방법을 이용하여 실행될 수 있다. 이 경우, 볼록부(P)는 제1 지지 기판(106a)의 이온 주입 영역(A)의 일부가 제거될 수 있는 깊이로 형성될 수 있다. 이와 같이, 제1 지지 기판(106a)의 이온 주입 영역(A)보다 깊게 볼록부(P)를 형성함으로써, 상술한 지지 기판(106)의 분리 과정에서 볼록부(P)만이 잔존하여 개별 소자, 즉, 분리된 발광구조물의 단위로 나뉠 수 있다.
이후, 이러한 방식으로 제조된 지지 기판(106)을 발광구조물에 접합하며, 도 11에 도시된 것과 같이, 접합을 위하여 온도를 상승시키는 과정에서 지지 기판(106)은 이온 주입 영역(A)을 경계로 자발적으로 분리될 수 있다. 상술한 바와 같이, 이온 주입 영역(A)에서는 지지 기판(106)과 발광구조물의 접합이 완료되는 온도보다 낮은 온도, 예컨대, 약 200 ~ 250℃의 온도에서 분리가 일어날 수 있으며, 이후 온도를 계속 상승하여 지지 기판(106)과 발광구조물이 접합될 수 있다. 본 실시 형태와 같이, 지지 기판(106)이 자발적으로 소자 단위로 분리됨에 따라 후속 공정에서 발광구조물에 미치는 응력을 줄일 수 있으며, 또한, 레이저 등을 이용한 다이싱 과정을 생략할 수 있으므로, 공정 편의성과 소자의 신뢰성이 향상될 수 있다.
한편, 이온 주입 외에 지지 기판(106)의 자발적으로 분리를 유도하는 다른 방법의 예를 설명하면, 우선, 도 12에 도시된 것과 같이, 제1 및 제2 지지 기판(106a, 106b)을 마련하여 이들을 접합한다. 이 경우, 제1 및 제2 지지 기판(106a, 106b)은 다른 접합 물질의 개재 없이 접합면(C)을 형성하도록 직접 접합될 수 있으며, 이를 위해 필요 시 열, 압력 등을 인가할 수 있다.
다음으로, 도 13에 도시된 것과 같이, 제1 및 제2 지지 기판(106a, 106b)의 일부를 제거하여 볼록부(P)를 형성한다. 이 경우, 앞선 실시 형태와 마찬가지로, 볼록부(P)는 제1 및 제2 지지 기판(106a, 106b)의 접합면(C)의 일부가 제거될 수 있는 깊이로 형성될 수 있다. 이와 같이, 접합면(C)보다 깊게 볼록부(P)를 형성함으로써, 상술한 지지 기판(106)의 분리 과정에서 볼록부(P)만이 잔존하여 개별 소자, 즉, 분리된 발광구조물의 단위로 나뉠 수 있다. 성장 기판(101), 발광구조물 및 지지 기판(106)의 열팽창계수 차이에 의하여 발생하는 응력은 일반적으로 접합면(C)에서의 접합력보다 크기 때문에 지지 기판(106) 접합 과정에서 자발적 분리가 일어날 수 있는 것이다. 이 경우, 앞서 설명한 이온 주입에 의한 자발적 분리와 달리, 지지 기판(106)은 발광구조물의 일면에 접합하는 단계에서 접합 후 온도를 낮추는 과정 중에 분리될 수 있다.
한편, 지지 기판(106)이 소자 단위로 분리된 경우(도 7에 도시된 형태)에는 성장 기판(101)을 제거하기 위하여 임시 기판을 이용할 수 있다. 즉, 도 14에 도시된 것과 같이, 소자 단위로 분리된 지지 기판(106) 상에 이와 접합되도록 임시 기판(107)을 형성하며, 임시 기판(107)을 지지체로 이용하여 성장 기판(101)을 제거할 수 있다. 이 경우, 임시 기판(107)은 발광구조물을 지지할 수 있는 어떠한 물질, 예컨대, 폴리머, 글라스, 반도체 등이 이용될 수 있으며, 특히, 성장 기판(101)이나 발광구조물을 이루는 반도체층을 이루는 물질과 유사한 열팽창계수를 갖는 물질을 적절히 선택할 수 있다. 성장 기판(101)을 제거한 후에는 앞선 실시 형태와 마찬가지로, 제2 도전형 반도체층(102)에 연결되도록 전극을 형성하며, 나아가, 도시하지는 않았지만, 필요에 따라 임시 기판(107) 연삭 등의 공정으로 제거할 수 있다. 이와 달리, 임시 기판(107)을 제거하지 않고 소자에 잔존시킬 수도 있을 것이다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
101: 성장 기판 102: 제1 도전형 반도체층
103: 활성층 105: 제2 도전형 반도체층
106: 지지 기판 107: 임시 기판
103: 활성층 105: 제2 도전형 반도체층
106: 지지 기판 107: 임시 기판
Claims (20)
- 성장 기판 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 구비하는 발광구조물을 형성하는 단계;
일면에 형성된 하나 이상의 돌출부를 갖는 지지 기판을 마련하는 단계;
상기 지지 기판의 돌출부를 상기 발광구조물의 일면에 접합하는 단계; 및
상기 성장 기판을 상기 발광구조물로부터 분리하는 단계;
를 포함하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 발광구조물의 일면에 접합하는 단계 중이나 그 후에 상기 지지 기판의 일부는 상기 발광구조물로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제2항에 있어서,
상기 지지 기판의 일부가 분리된 후 상기 지지 기판은 상기 볼록부 중 적어도 일부만이 상기 발광구조물과 결합하여 잔존하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제2항에 있어서,
상기 지지 기판의 일부가 분리된 후에 상기 지지 기판에 접합되도록 임시 기판을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제2항에 있어서,
상기 볼록부는 복수 개 구비되되, 상기 지지 기판의 일부가 분리됨으로써 상기 볼록부 중 적어도 일부만이 상기 발광구조물과 결합하여 잔존하며, 이에 의하여 상기 복수의 볼록부는 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제2항에 있어서,
상기 지지 기판의 일부는 연삭 공정에 의하여 상기 발광구조물로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제2항에 있어서,
상기 지지 기판의 일부는 상기 지지 기판을 상기 발광구조물의 일면에 접합하는 단계 중에 자발적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제7항에 있어서,
상기 지지 기판을 마련하는 단계는 상기 지지 기판에 이온을 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제8항에 있어서,
상기 지지 기판은 상기 발광구조물의 일면에 접합하는 단계에서 온도를 증가시키는 과정 중에 분리되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제7항에 있어서,
상기 지지 기판을 마련하는 단계는 제1 지지 기판에 이온을 주입하는 단계와, 이온이 주입된 상기 제1 지지 기판을 제2 지지 기판에 접합하는 단계, 및 상기 제1 및 제2 지지 기판의 일부를 제거하여 상기 볼록부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제10항에 있어서,
상기 볼록부는 상기 제1 지지 기판의 이온이 주입된 영역의 일부가 제거될 수 있는 깊이로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제7항에 있어서,
상기 지지 기판을 마련하는 단계는 제1 및 제2 지지 기판을 마련하여 이들을 접합하는 단계 및 상기 제1 및 제2 지지 기판의 일부를 제거하여 상기 볼록부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제12항에 있어서,
상기 지지 기판은 상기 발광구조물의 일면에 접합하는 단계에서 온도를 낮추는 과정 중에 분리되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제12항에 있어서,
상기 볼록부는 상기 제1 및 제2 지지 기판의 접합면의 일부가 제거될 수 있는 깊이로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 볼록부는 복수 개 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제15항에 있어서,
상기 발광구조물을 형성하는 단계는 상기 발광구조물이 복수 개로 분리되도록 실행되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제16항에 있어서,
상기 복수 개의 볼록부와 상기 복수 개의 발광구조물은 서로 대응되도록 접합되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제17항에 있어서,
상기 발광구조물의 일면에 접합하는 단계 중이나 그 후에 상기 지지 기판의 일부는 상기 발광구조물로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제18항에 있어서,
상기 지지 기판의 일부가 분리됨으로써 상기 볼록부 중 적어도 일부만이 상기 발광구조물과 결합하여 잔존하며, 이에 의하여 상기 복수의 볼록부는 상기 복수의 발광구조물 단위로 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 발광구조물은 상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성된 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
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