KR20130127111A - Method for manufacturing light emitting device - Google Patents

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KR20130127111A
KR20130127111A KR1020120050772A KR20120050772A KR20130127111A KR 20130127111 A KR20130127111 A KR 20130127111A KR 1020120050772 A KR1020120050772 A KR 1020120050772A KR 20120050772 A KR20120050772 A KR 20120050772A KR 20130127111 A KR20130127111 A KR 20130127111A
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semiconductor growth
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박기호
김기성
김철민
윤석호
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삼성전자주식회사
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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a light emitting device and expects an effect increasing recycling times of a substrate for semiconductor growth by comprising; a step which forms a light emitting structure by sequentially growing up a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer on the substrate for semiconductor growth; a step which forms a supporting part to be combined with the light emitting structure on the second conductive semiconductor layer; a step which separates the substrate for semiconductor growth from the light emitting structure; a step which irradiates laser for semiconductor growth through the substrate for semiconductor growth so that the light emitting structure remaining the substrate for semiconductor growth is removed; a step which washes the substrate for semiconductor growth. [Reference numerals] (AA) Laser

Description

반도체 발광소자 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING LIGHT EMITTING DEVICE}Manufacturing method of semiconductor light emitting device {METHOD FOR MANUFACTURING LIGHT EMITTING DEVICE}

본 발명은 반도체 발광소자 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device.

발광다이오드(Light emitting diode ; LED)와 같은 반도체 발광소자는 소자 내에 포함되어 있는 물질이 빛을 발광하는 소자로서, 접합된 반도체의 전자와 정공이 재결합하며 발생하는 에너지를 광으로 변환하여 방출한다. 이러한 LED는 현재 조명, 표시장치 및 광원으로서 널리 이용되며 그 개발이 가속화되고 있는 추세이다.
BACKGROUND ART A semiconductor light emitting device such as a light emitting diode (LED) is a device in which a substance contained in a device emits light, and converts energy generated by recombination of electrons and holes of a bonded semiconductor into light and emits the light. Such LEDs are now widely used as lights, displays, and light sources, and their development is accelerating.

특히, 최근 그 개발 및 사용이 활성화된 질화갈륨(GaN)계 발광다이오드를 이용한 휴대폰 키패드, 사이드 뷰어, 카메라 플래쉬 등의 상용화에 힘입어, 최근 발광다이오드를 이용한 일반 조명 개발이 활기를 띠고 있다. 대형 TV의 백라이트 유닛 및 자동차 전조등, 일반 조명 등 그의 응용제품이 소형 휴대제품에서 대형화, 고출력화, 고효율화된 제품으로 진행하여 해당 제품에 요구되는 특성을 나타내는 광원을 요구하게 되었다.
In particular, with the commercialization of mobile phone keypads, side viewers, and camera flashes using gallium nitride (GaN) based light emitting diodes that have been developed and used recently, the development of general lighting using light emitting diodes has been actively developed. Backlight units of large-sized TVs, automobile headlights, general lighting, and the like have been demanding light sources that exhibit the characteristics required for the corresponding products by proceeding with large-sized, high-output, and high-efficiency products in small portable products.

이와 같이, 발광다이오드의 용도가 넓어지고 대량생산됨에 따라, 발광다이오드를 제조하는데 사용되는 반도체 성장용 기판의 재활용이 문제되고 있다.
As such, as the uses of light emitting diodes become wider and mass-produced, recycling of substrates for semiconductor growth used to manufacture light emitting diodes has been a problem.

본 발명의 일실시 형태의 목적 중의 하나는 반도체 성장용 기판의 재활용이 가능한 반도체 발광소자의 제조방법을 제공하는데에 있다.
One object of one embodiment of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor light emitting device capable of recycling a substrate for semiconductor growth.

본 발명의 일실시예에 의한 반도체 발광소자 제조방법은 반도체 성장용 기판 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 순차적으로 성장시켜 발광구조물을 형성하는 단계; 상기 제2 도전형 반도체층 상에 상기 발광구조물와 결합되도록 지지부를 형성하는 단계; 상기 발광구조물로부터 상기 반도체 성장용 기판을 분리하는 단계; 상기 분리된 반도체 성장용 기판에 잔존하는 발광구조물이 제거되도록 상기 반도체 성장용 기판을 통하여 레이저를 조사하는 단계; 및 상기 반도체 성장용 기판을 세정하는 단계;를 포함한다.A method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention includes forming a light emitting structure by sequentially growing a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer on a semiconductor growth substrate; Forming a support part on the second conductivity type semiconductor layer to be coupled to the light emitting structure; Separating the semiconductor growth substrate from the light emitting structure; Irradiating a laser through the semiconductor growth substrate to remove the light emitting structure remaining on the separated semiconductor growth substrate; And cleaning the substrate for semiconductor growth.

또한, 상기 레이저의 파장은 상기 반도체 성장용 기판의 밴드갭 에너지 보다 낮고, 상기 발광구조물의 밴드갭 에너지 보다 높은 것일 수 있다.In addition, the wavelength of the laser may be lower than the bandgap energy of the semiconductor growth substrate and higher than the bandgap energy of the light emitting structure.

또한, 상기 발광구조물은 질화물 반도체층일 수 있다.In addition, the light emitting structure may be a nitride semiconductor layer.

또한, 상기 질화물 반도체층은 AlxInyGa(1-x-y)N 으로 표현되며, 여기서 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1 인 것일 수 있다.In addition, the nitride semiconductor layer is represented by Al x In y Ga (1-xy) N, where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, and 0 ≦ x + y ≦ 1.

또한, 상기 발광구조물로부터 상기 반도체 성장용 기판을 분리하는 단계는 레이저 리프트 오프법에 의해 수행될 수 있다.In addition, the separating of the semiconductor growth substrate from the light emitting structure may be performed by a laser lift off method.

또한, 상기 반도체 성장용 기판은 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2 또는 GaN 인 것일 수 있다.In addition, the semiconductor growth substrate may be sapphire, SiC, Si, MgAl 2 O 4 , MgO, LiAlO 2 , LiGaO 2 or GaN.

또한, 상기 분리된 반도체 성장용 기판에 잔존하는 발광구조물이 제거되도록 상기 반도체 성장용 기판을 통하여 레이저를 조사하는 단계 후에 상기 반도체 성장용 기판을 화학적 기계적으로 미세연마하는 단계를 더 포함할 수 있다.
The method may further include chemically and mechanically micropolishing the semiconductor growth substrate after irradiating a laser beam through the semiconductor growth substrate so that the light emitting structure remaining on the separated semiconductor growth substrate is removed.

본 발명의 일실시 형태에 의한 반도체 발광소자의 제조방법은 반도체 성장용 기판의 재활용 횟수를 증가시키는 효과가 있다.
The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention has an effect of increasing the number of times of recycling a substrate for growing a semiconductor.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광소자의 제조방법의 일 예를 설명하기 위한 각 단계별 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 반도체 발광소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 3에서 발광구조물과 분리된 반도체 성장용 기판의 표면에 잔존하는 발광구조물을 제거하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 도 3에서 분리된 반도체 성장용 기판의 표면에 잔존하는 발광구조물을 제거하는 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.1 to 3 are cross-sectional views of each step for explaining an example of a method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor light emitting device manufactured according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view schematically illustrating a method of removing the light emitting structure remaining on the surface of the semiconductor growth substrate separated from the light emitting structure in FIG. 3.
FIG. 6 is a flowchart schematically illustrating a method of removing a light emitting structure remaining on a surface of a semiconductor growth substrate separated from FIG. 3.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment according to the present invention.

이러한 실시예는 본 발명에 대하여 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범위를 예시하기 위해 제공되는 것이다. 그러므로 본 발명은 이하의 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 특허청구범위가 제시하는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상, 크기 및 두께 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 도면 상에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 참조부호를 사용할 것이다.
These examples are provided to illustrate the scope of the invention to those skilled in the art with respect to the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following embodiments, but may be embodied in various forms suggested by the claims of the present invention. Therefore, the shape, size and thickness of the components shown in the drawings may be exaggerated for more clear description, components having substantially the same configuration and function in the drawings will use the same reference numerals.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광소자(100)의 제조방법의 일 예를 설명하기 위한 각 단계별 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 반도체 발광소자(100)를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
1 to 3 are cross-sectional views of each step for explaining an example of a method of manufacturing a semiconductor light emitting device 100 according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a semiconductor light emitting manufactured by an embodiment of the present invention A cross-sectional view schematically showing the device 100.

상기 발광소자(100)는 전기 신호 인가시 빛을 방출하는 광전 소자라면 어느 것이나 이용 가능하며, 대표적으로, 성장용 기판(110) 상에 반도체층을 에피택셜 성장시킨 반도체 발광소자를 이용할 수 있다. 이때, 성장기판으로는 사파이어, 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘(Si), MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2 또는 GaN 중의 어느 하나를 사용할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 본 실시예에서는 사파이어 기판을 사용할 수 있다.
The light emitting device 100 may be any photoelectric device that emits light when an electric signal is applied. Typically, the light emitting device 100 may use a semiconductor light emitting device in which a semiconductor layer is epitaxially grown on a growth substrate 110. In this case, the growth substrate may be any one of sapphire, silicon carbide (SiC), silicon (Si), MgAl 2 O 4 , MgO, LiAlO 2 , LiGaO 2 or GaN, but is not limited thereto. In this embodiment, a sapphire substrate can be used.

우선, 도 1에서와 같이 반도체 성장용 기판(110) 상에 발광구조물(120)을 형성한다.
First, as shown in FIG. 1, the light emitting structure 120 is formed on the semiconductor growth substrate 110.

구체적으로, 상기 발광구조물(120)은 제1 도전형 반도체층(121), 활성층(122) 및 제2 도전형 반도체층(123)을 포함하는 질화물 반도체층일 수 있으며, 상기 제1 도전형 반도체층(121)은 n형 반도체층을, 상기 제2 도전형 반도체층(23)은 p형 반도체층을 포함할 수 있다.
In detail, the light emitting structure 120 may be a nitride semiconductor layer including a first conductive semiconductor layer 121, an active layer 122, and a second conductive semiconductor layer 123. Reference numeral 121 may be an n-type semiconductor layer, and the second conductivity-type semiconductor layer 23 may include a p-type semiconductor layer.

상기 n형 반도체층 및 p형 반도체층은 AlxInyGa1 -x- yN 조성식을 갖는 n형 불순물 및 p형 불순물이 도핑된 반도체 물질로 형성될 수 있으며, 대표적으로, GaN, AlGaN, InGaN이 사용될 수 있다. 이때, 상기 x, y 값은 각각 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1 의 범위 내로 할 수 있다.
The n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer may be formed of Al x In y Ga 1 -x- y N formula n-type impurity and p-type impurity-doped semiconductor material having, as a representative, GaN, AlGaN, InGaN can be used. Here, the x and y values may be in the range of 0? X? 1, 0? Y? 1, 0? X + y?

또한, 상기 n형 불순물로 Si, Ge, Se, Te 또는 C 등이 사용될 수 있으며, 상기 p형 불순물로는 Mg, Zn 또는 Be 등이 대표적이다.
The n-type impurity may be Si, Ge, Se, Te, or C, and the p-type impurity may be Mg, Zn, or Be.

본 실시예에서는 제1 및 제2 도전형 반도체층(121, 123)으로 GaN층을 사용할 수 있으며, 상기 제1 도전형 반도체층(121)으로 n-GaN을, 상기 제2 도전형 반도체층(123)으로 p-GaN을 사용할 수 있다.
In the present embodiment, a GaN layer may be used as the first and second conductive semiconductor layers 121 and 123, n-GaN may be used as the first conductive semiconductor layer 121, and the second conductive semiconductor layer ( P-GaN may be used.

상기 발광 구조물(120)은 유기금속 기상증착법(metal organic chemical vapor deposition ; MOCVD), 분자빔성장법(molecular beam epitaxy ; MBE) 및 하이브리드 기상증착법(hydride vapor phase epitaxy ; HVPE)등으로 성장될 수 있다.
The light emitting structure 120 may be grown by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), molecular beam epitaxy (MBE), hybrid vapor phase epitaxy (HVPE), or the like. .

또한, 상기 제1 도전형 반도체층(121)의 하부에는 버퍼(buffer)층(미도시)으로서 언도프-GaN을 형성할 수도 있다.
In addition, an undoped-GaN may be formed below the first conductivity type semiconductor layer 121 as a buffer layer (not shown).

상기 활성층(122)은 가시광(약 350㎚∼680㎚ 파장범위)을 발광하기 위한 층일 수 있으며, 단일 또는 다중 양자 우물(multiple quantum well ; MQW )구조를 갖는 언도프된 질화물 반도체층으로 구성될 수 있다. 상기 활성층(122)은 양자우물층과 양자장벽층이 교대로 적층된 다중양자우물구조로　이루어지되, 예를 들어 AlxInyGa1 -x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 양자장벽층과 양자우물층이 교대로 적층된 다중양자우물구조로서　형성되어 소정의 밴드 갭을 가지며, 이와 같은 양자 우물에 의해 전자 및 정공이 재결합되어 발광한다.
The active layer 122 may be a layer for emitting visible light (a wavelength range of about 350 nm to 680 nm), and may be formed of an undoped nitride semiconductor layer having a single or multiple quantum well (MQW) structure. have. The active layer 122 is formed of a multi-quantum well structure in which a quantum well layer and a quantum barrier layer are alternately stacked. For example, Al x In y Ga 1 -xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1 Quantum barrier layer and quantum well layer having 0? .

다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제2 도전형 반도체층(123) 상에 상기 발광구조물(120)과 결합되도록 지지부(130)을 형성한다.
Next, as shown in FIG. 2, the support 130 is formed on the second conductive semiconductor layer 123 so as to be coupled to the light emitting structure 120.

상기 지지부(130)는 상기 반도체 성장용 기판(110)을 상기 발광구조물(120)로부터 제거하기 위한 레이저 리프트 오프(laser lift-off ; LLO) 등의 공정에서 상기 발광구조물(120)을 지지하는 지지체 역할을 수행하며, Au, Ni, Al, Cu, W, Si, Se, GaAs 중 어느 하나를 포함하는 물질, 예컨대, Si 기판에 Al이 도핑된 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 지지부(130)는 AuSn와 같은 공융 금속 물질을 이용한 도전성 접착층(미도시)을 매개로 상기 발광구조물(120)과 접합될 수 있다.
The support unit 130 supports the light emitting structure 120 in a process such as a laser lift-off (LLO) for removing the semiconductor growth substrate 110 from the light emitting structure 120. It plays a role and may be made of a material containing any one of Au, Ni, Al, Cu, W, Si, Se, GaAs, for example, a conductive material doped with Al in a Si substrate. In addition, the support 130 may be bonded to the light emitting structure 120 through a conductive adhesive layer (not shown) using a eutectic metal material such as AuSn.

다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 발광구조물(120)로부터 상기 반도체 성장용 기판(110)을 분리한다. 상기 발광구조물(120)의 제1 도전형 반도체층(121)과 접하는 상기 반도체 성장용 기판(110)은 레이저 리프트 오프 공정을 통해 상기 제1 도전형 반도체층(121)과 분리될 수 있다.
Next, as shown in FIG. 3, the semiconductor growth substrate 110 is separated from the light emitting structure 120. The semiconductor growth substrate 110 in contact with the first conductive semiconductor layer 121 of the light emitting structure 120 may be separated from the first conductive semiconductor layer 121 through a laser lift-off process.

이때, 상기 레이저 리트프 오프 공정에 사용되는 레이저는 193㎚ 엑시머 레이저, 248㎚ 엑시머 레이저 및 308㎚엑시머 레이저, Nd:YAG 레이저, He-Ne 레이저 및 Ar 이온 레이저 중 적어도 어느 하나가 이용될 수 있다.
In this case, at least one of a 193 nm excimer laser, a 248 nm excimer laser and a 308 nm excimer laser, an Nd: YAG laser, a He-Ne laser, and an Ar ion laser may be used as the laser used in the laser lift off process. .

다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 반도체 성장용 기판(110)이 분리된 상기 제1 도전형 반도체층(121)에 전극(140)을 형성하여 수직구조 반도체 발광소자를 제조한다. 상기 제조된 반도체 발광소자(100)는 패키징 공정과 같은 발광소자 패키지 제조를 위한 후속 공정에 이용된다.
Next, as shown in FIG. 4, an electrode 140 is formed on the first conductive semiconductor layer 121 from which the semiconductor growth substrate 110 is separated to manufacture a vertical semiconductor light emitting device. The manufactured semiconductor light emitting device 100 is used in a subsequent process for manufacturing a light emitting device package such as a packaging process.

이와 같이 발광구조물(120)와 분리된 반도체 성장용 기판(110)의 표면에는 제1 도전형 반도체층(121a)이 일부 잔존하게 되는데, 상기 반도체 성장용 기판(110)을 재활용하여 발광구조물(120)을 다시 성장시키기 위하여는, 상기 반도체 성장용 기판(110)상에 잔존하는 제1 도전형 반도체층(121a)를 제거해야 한다.
As such, a portion of the first conductivity-type semiconductor layer 121a remains on the surface of the semiconductor growth substrate 110 separated from the light emitting structure 120. The semiconductor growth substrate 110 is recycled to recycle the light emitting structure 120. ), The first conductive semiconductor layer 121a remaining on the semiconductor growth substrate 110 must be removed.

이와 같이, 상기 반도체 발광소자(100)와 분리된 상기 반도체 성장용 기판(110)은 다시 반도체층을 성장시키는데 재활용될 수 있다.
As such, the semiconductor growth substrate 110 separated from the semiconductor light emitting device 100 may be recycled to grow the semiconductor layer again.

그러나, 상기 발광구조물(120)와 분리된 반도체 성장용 기판(110)의 표면에는 레이저 리프트-오프 공정에서 제거되지 못한 제1 도전형 반도체층(121a)이 일부 잔존하게 되는데, 상기 반도체 성장용 기판(110)에 잔존하는 제1 도전형 반도체층(121a)은 반도체층의 재성장을 어렵게 하는 문제점을 야기한다. 따라서, 상기 반도체 성장용 기판(110) 상에 발광구조물(120)을 재성장시키기 위하여는, 상기 반도체 성장용 기판(110)상에 잔존하는 제1 도전형 반도체층(121a)를 제거해야 한다.
However, a portion of the first conductivity-type semiconductor layer 121a that is not removed by the laser lift-off process remains on the surface of the semiconductor growth substrate 110 separated from the light emitting structure 120. The first conductivity-type semiconductor layer 121a remaining at 110 causes a problem that makes it difficult to regrow the semiconductor layer. Therefore, in order to regrow the light emitting structure 120 on the semiconductor growth substrate 110, the first conductive semiconductor layer 121a remaining on the semiconductor growth substrate 110 must be removed.

기존에는 상기 반도체 성장용 기판(110)상에 잔존하는 제1 도전형 반도체층(121a)을 제거하기 위해, 상기 반도체 성장용 기판(110)의 표면을 화학적 기계적으로 미세연마하여 제거하는 방법이 사용되었으나, 이러한 화학적 기계적으로 미세연마하는 방법만으로 상기 제1 도전형 반도체층(121a)을 제거할 경우, 상기 제1 도전형 반도체층(121a)을 안정적으로 제거하기 위해, 상기 반도체 성장용 기판(110)의 표면에서 소정 깊이까지 미세연마하여야만 하였다.
Conventionally, in order to remove the first conductivity-type semiconductor layer 121a remaining on the semiconductor growth substrate 110, a method of chemically micropolishing and removing the surface of the semiconductor growth substrate 110 is used. However, when the first conductive semiconductor layer 121a is removed only by the method of chemically and mechanically micropolishing, in order to stably remove the first conductive semiconductor layer 121a, the semiconductor growth substrate 110 may be used. It had to be micropolished to a predetermined depth on the surface of the).

따라서, 종래의 방법은 재활용 횟수가 증가하면 상기 반도체 성장용 기판(110)의 두께가 급격하게 얇아지게 되므로, 반도체층을 성장시키는 공정에서 균열 또는 휨이 발생하는 문제점이 있었다.
Therefore, in the conventional method, since the thickness of the semiconductor growth substrate 110 rapidly decreases as the number of recycling increases, there is a problem in that cracking or warping occurs in a process of growing a semiconductor layer.

본 발명은 상기 반도체 성장용 기판(110)의 표면에서 잔존하는 제1 도전형 반도체층(121a)을 레이저로 분리하여 제거함으로, 상기 반도체 성장용 기판(110)의 두께가 급격하게 얇아지는 문제점을 완화시키고, 나아가 상기 반도체 성장용 기판(110)의 재활용 횟수를 증가시키는 효과가 있다. 또한, 레이저를 이용하여 잔존하는 제1 도전형 반도체층(121a)과 반도체 성장용 기판(110)을 분리하므로, 개별적으로 반도체 성장용 기판(110)을 연마해야되는 화학적 기계적방법에 비하여, 한번에 많은 수의 반도체 성장용 기판(110)을 처리할 수 있으므로, 대단위 처리가 가능하고 제조시간이 단축되는 효과가 있다.
According to the present invention, the first conductive semiconductor layer 121a remaining on the surface of the semiconductor growth substrate 110 is separated and removed by a laser, thereby reducing the thickness of the semiconductor growth substrate 110 rapidly. It has an effect of mitigating and increasing the number of recycling of the semiconductor growth substrate 110. In addition, since the remaining first conductive semiconductor layer 121a and the semiconductor growth substrate 110 are separated using a laser, a large amount of the semiconductor substrate 110 for polishing the semiconductor growth substrate 110 may be polished separately. Since the number of semiconductor growth substrates 110 can be processed, large-scale processing can be performed and manufacturing time can be shortened.

이 과정을 구체적으로 설명하면, 먼저 상기 반도체 성장용 기판(110)의 표면에 레이저를 조사하여, 상기 잔존하는 제1 도전형 반도체층(121a)을 상기 반도체 성장용 기판(110)에서 분리한다.In detail, this process is performed by first irradiating a surface of the semiconductor growth substrate 110 with a laser to separate the remaining first conductivity-type semiconductor layer 121a from the semiconductor growth substrate 110.

도 5는 상기 반도체 성장용 기판(110)의 표면에 잔존하는 제1 도전형 반도체층(121a)을 분리하여 제거하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 6은 반도체 성장용 기판(110)의 표면에 잔존하는 제1 도전형 반도체층(121a)을 분리하여 제거하는 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
5 is a view schematically illustrating a method of separating and removing the first conductivity-type semiconductor layer 121a remaining on the surface of the semiconductor growth substrate 110, and FIG. 6 is a surface of the semiconductor growth substrate 110. 1 is a flowchart schematically illustrating a method of separating and removing the first conductive semiconductor layer 121a remaining in the semiconductor device.

상기 반도체 성장용 기판(110)의 표면에 잔존하는 제1 도전형 반도체층(121a)을 제거하는 방법은, 반도체 성장용 기판(110)에서 발광구조물(120)을 분리하는 단계(S10), 상기 반도체 성장용 기판(110)에서 제1 도전형 반도체층(121a)과 같은 발광구조물(120)의 잔존물을 제거하는 단계(S20) 및 상기 반도체 성장용 기판(110)을 세정하는 단계로 구성된다.
The method for removing the first conductivity-type semiconductor layer 121a remaining on the surface of the semiconductor growth substrate 110 may include separating the light emitting structure 120 from the semiconductor growth substrate 110 (S10). Removing the residue of the light emitting structure 120, such as the first conductivity-type semiconductor layer (121a) from the semiconductor growth substrate 110 and (S20) and cleaning the semiconductor growth substrate 110.

먼저, 앞서 설명한 바와 같이, 반도체 성장용 기판(110)에서 발광구조물(120)을 분리하고(S10), 그 다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 반도체 성장용 기판(110)을 통하여 상기 제1 도전형 반도체층(121a)의 표면에 레이저를 조사하여, 상기 반도체 성장용 기판(110) 상에 잔존하는 제1 질화물 반도체층(121a)을 제거한다(S20).
First, as described above, the light emitting structure 120 is separated from the semiconductor growth substrate 110 (S10), and then, as shown in FIG. 5, the semiconductor growth substrate 110 through the The surface of the first conductive semiconductor layer 121a is irradiated with a laser to remove the first nitride semiconductor layer 121a remaining on the semiconductor growth substrate 110 (S20).

상기 레이저는 상기 반도체 성장용 기판(110)의 표면 중 상기 제1 질화물 반도체층(121a)이 잔존하지 않는 면을 통하여 조사된다. 또한, 레이저의 파장은 상기 반도체 성장용 기판(110)의 밴드갭 에너지 보다 낮고, 상기 잔존한 제1 질화물 반도체층(121a)의 밴드갭 에너지 보다 높을 수 있다.
The laser is irradiated through a surface on which the first nitride semiconductor layer 121a does not remain on the surface of the semiconductor growth substrate 110. In addition, the wavelength of the laser may be lower than the bandgap energy of the semiconductor growth substrate 110 and higher than the remaining bandgap energy of the first nitride semiconductor layer 121a.

따라서, 레이저는 상기 반도체 성장용 기판(110)에 흡수되지 않고 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층(121a)의 표면에 조사된다. 구체적으로 예를 들면, 상기 제1 도전형 반도체층(121)이 GaN인 경우에 상기 GaN의 밴드갭 에너지인 365nm보다 높은 파장의 레이저를 사용할 수 있으며, 상기 반도체 성장용 기판(110)의 밴드갭 에너지보다 낮은 레이저를 사용할 수 있다.
Therefore, the laser penetrates the surface of the first conductivity-type semiconductor layer 121a without penetrating the semiconductor growth substrate 110. Specifically, for example, when the first conductivity-type semiconductor layer 121 is GaN, a laser having a wavelength higher than 365 nm, which is the band gap energy of GaN, may be used, and the band gap of the semiconductor growth substrate 110 may be used. Lasers lower than energy can be used.

이와 같이, 조사된 레이저는 상기 반도체 성장용 기판(110)과 접한 상기 잔존한 제1 도전형 반도체층(121a)에 흡수되어, 상기 반도체 성장용 기판(110)과의 계면에 성장된 상기 제1 질화물 반도체층(121a)을 제거하므로, 상기 잔존한 제1 질화물 반도체층(121a)이 상기 반도체 성장용 기판(110)에서 분리되게 된다.
As such, the irradiated laser is absorbed by the remaining first conductivity-type semiconductor layer 121a in contact with the semiconductor growth substrate 110, and the first laser is grown at an interface with the semiconductor growth substrate 110. Since the nitride semiconductor layer 121a is removed, the remaining first nitride semiconductor layer 121a is separated from the semiconductor growth substrate 110.

따라서, 잔존한 제1 질화물 반도체층(121a)에 직접 레이저를 조사하여 제거하는 경우에 비해 공정 시간이 단축되며, 공정에 필요한 에너지가 절감이 되는 효과가 있다. 또한, 레이저가 상기 반도체 성장용 기판(110)의 표면을 균일하게 조사하므로, 화학적 기계적 처리 공정에 비해 상기 반도체 성장용 기판(110)의 표면이 더욱 평탄한 장점이 있다.
Therefore, the process time is shortened and energy required for the process is reduced as compared with the case of directly irradiating and removing the laser to the remaining first nitride semiconductor layer 121a. In addition, since the laser uniformly irradiates the surface of the semiconductor growth substrate 110, the surface of the semiconductor growth substrate 110 is more flat than the chemical mechanical treatment process.

아울러, 레이저가 상기 반도체 성장용 기판(110)에 흡수되지 않으므로, 상기 반도체 성장용 기판(110)의 두께 감소 또는 휨 현상이 발생이 줄어들게 되어, 상기 반도체 성장용 기판(110)을 재활용할 수 있는 횟수가 증가하는 효과가 있다.
In addition, since the laser is not absorbed by the semiconductor growth substrate 110, the thickness reduction or the warpage phenomenon of the semiconductor growth substrate 110 is reduced, so that the semiconductor growth substrate 110 can be recycled. The effect is to increase the number of times.

상기와 같이, 상기 반도체 성장용 기판(110)에 레이저를 조사하여 잔존한 제1 도전형 반도체층(121a)을 제거한 후에 상기 반도체 성장용 기판(110)을 미세 연마하는 단계가 추가될 수 있다.
As described above, after removing the remaining first conductivity-type semiconductor layer 121a by irradiating a laser on the semiconductor growth substrate 110, a step of finely polishing the semiconductor growth substrate 110 may be added.

상기 반도체 성장용 기판(110)을 미세 연마하는 단계는 화학적 기계적 연마법(Chemical Mechanical Polishing ; CMP)을 사용할 수 있다. 여기서, CMP란 피처리물 표면을 화학적·기계적인 복합 작용에 의하여 평탄화하는 방법을 의미한다. 예를 들어, 연마 스테이지 위에 연마포를 부착하고, 피처리물과 연마포 사이에 슬러리(slurry)를 공급하면서 연마 스테이지와 피처리물을 각각 회전 또는 요동시킴으로써 행해질 수 있다. 이로써, 슬러리와 피처리물 표면 사이의 화학 반응 및 연마포에 의한 피처리물의 기계적 연마의 작용에 의하여 피처리물의 표면이 연마된다.
The fine grinding of the semiconductor growth substrate 110 may use Chemical Mechanical Polishing (CMP). Here, CMP means a method of planarizing the surface of a workpiece by chemical and mechanical complex action. For example, it can be done by attaching a polishing cloth on the polishing stage and rotating or rocking the polishing stage and the workpiece, respectively, while supplying a slurry between the workpiece and the polishing cloth. Thereby, the surface of a to-be-processed object is polished by the chemical reaction between a slurry and the to-be-processed object, and the action of the mechanical polishing of the to-be-processed object by a polishing cloth.

CMP를 사용한 연마 처리의 횟수는, 1회만 수행할 수 있으며, 복수 회를 반복하여 처리할 수도 있다. 연마 처리를 복수 횟수 행하는 경우에는, 연마 레이트가 높은 1차 연마를 행한 후, 연마 레이트가 낮은 마무리 연마를 행하는 것이 바람직하다. 1차 연마에는, 폴리우레탄 연마포를 사용하는 것이 바람직하고, 슬러리의 입경은 120nm 내지 180nm, 예를 들어, 150nm 정도로 하는 것이 바람직하다. 마무리 연마에는, 스웨드 천의 연마포를 사용하는 것이 바람직하고, 슬러리의 입경은 45nm 내지 75nm, 예를 들어, 60nm 정도로 하는 것이 바람직하다.
The number of times of the polishing treatment using CMP may be performed only once, and may be repeatedly processed. In the case where the polishing treatment is performed a plurality of times, it is preferable to perform the final polishing having a high polishing rate and then perform the final polishing having a low polishing rate. It is preferable to use a polyurethane abrasive cloth for primary polishing, and it is preferable that the particle diameter of a slurry shall be about 120 nm-180 nm, for example, about 150 nm. It is preferable to use the suede cloth polishing cloth for finishing polishing, and it is preferable that the particle diameter of a slurry shall be 45 nm-75 nm, for example, about 60 nm.

또한, 상기 반도체 성장용 기판(110)에 잔존하는 제1 도전형 반도체층(121a)을 레이저로 제거한 후에 CMP를 수행하게 되므로, 기계적으로 상기 반도체 성장용 기판(110)을 연마하는 단계인 래핑(lapping) 공정을 수행하지 않을 수 있다. 상기 래핑 공정은 상기 반도체 성장용 기판(110)의 표면을 그라인딩과 같은 기계적인 방법으로 연마하게 되므로, 상기 반도체 성장용 기판(110)의 표면을 일률적으로 삭제하여 평탄화하게 되는데, 이 과정에서 반도체 성장용 기판(110)의 많은 손상이 발생하게 된다. 본 발명은 이와 같은 기계적 연마 공정을 거치지 않으므로, 미세 연마 과정을 거치더라도 반도체 성장용 기판(110)의 손상이 최소화되는 효과가 있다.
In addition, since the CMP is performed after the first conductive semiconductor layer 121a remaining on the semiconductor growth substrate 110 is removed with a laser, lapping is a step of mechanically polishing the semiconductor growth substrate 110. lapping) process may not be performed. In the lapping process, since the surface of the semiconductor growth substrate 110 is polished by a mechanical method such as grinding, the surface of the semiconductor growth substrate 110 is uniformly erased and planarized. Many damages to the substrate 110 will occur. Since the present invention does not go through such a mechanical polishing process, damage to the semiconductor growth substrate 110 can be minimized even through a fine polishing process.

다음으로, 상기와 같이 레이저 조사 공정 및 미세 연마공정이 수행된 뒤에 상기 반도체 성장용 기판(110)을 세정한다.
Next, the semiconductor growth substrate 110 is cleaned after the laser irradiation process and the fine polishing process are performed as described above.

상기 세정 공정은, 순수에 의한 초음파 세정이나 순수와 질소에 의한 2류체 젯 세정 등으로 행할 수 있다. 초음파 세정으로서는 메가 헤르츠 초음파 세정(메가소닉 세정)이 사용될 수 있다. 상술한 초음파 세정이나 2류체 젯 세정 후, 상기 반도체 성장용 기판(110)을 오존수로 세정할 수도 있다.
The said washing process can be performed by the ultrasonic washing | cleaning with pure water, the two-fluid jet washing | cleaning with pure water, and nitrogen. As the ultrasonic cleaning, mega hertz ultrasonic cleaning (megasonic cleaning) can be used. After the ultrasonic cleaning or the two-fluid jet cleaning described above, the semiconductor growth substrate 110 may be cleaned with ozone water.

또한, 상기 세정공정은 화학용액을 사용하는 화학적 세정 단계 또는 브러쉬를 사용하는 물리적 세정 단계가 포함될 수 있다. 여기서, 화학적 세정단계는 유기오염물질을 제거하는 능력이 우수한 수산화암모늄(NH4OH) 용액을 함유하는 제1 화학용액 또는 무기오염물질을 제거하는 능력이 우수한 염산(HCl) 용액을 함유하는 제2 화학용액을 사용하여 이루어질 수 있다.
In addition, the cleaning process may include a chemical cleaning step using a chemical solution or a physical cleaning step using a brush. Here, the chemical cleaning step may include a first chemical solution containing an ammonium hydroxide (NH 4 OH) solution having a high ability to remove organic contaminants or a second hydrochloric acid (HCl) solution having a high ability to remove inorganic contaminants. It can be done using a chemical solution.

이와 같이, 세정 공정이 완료되면 상기 반도체 성장용 기판(110)의 표면에서 제1 도전형 반도체층(121a)가 제거되어, 상기 반도체 성장용 기판(110)을 다시 사용하여 발광구조물을 성장시킬 수 있다.
As such, when the cleaning process is completed, the first conductivity-type semiconductor layer 121a is removed from the surface of the semiconductor growth substrate 110 to grow the light emitting structure by using the semiconductor growth substrate 110 again. have.

100: 반도체 발광소자
110: 반도체 성장용 기판
120: 발광구조물
121, 121a: 제1 도전형 반도체층
122: 활성층
123: 제2 도전형 반도체층
130: 지지부
140: 전극100: semiconductor light emitting device
110: substrate for semiconductor growth
120: light emitting structure
121, 121a: first conductive semiconductor layer
122: active layer
123: second conductive semiconductor layer
130: Support
140: electrode

Claims (7)

반도체 성장용 기판 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 순차적으로 성장시켜 발광구조물을 형성하는 단계;
상기 제2 도전형 반도체층 상에 상기 발광구조물와 결합되도록 지지부를 형성하는 단계;
상기 발광구조물로부터 상기 반도체 성장용 기판을 분리하는 단계;
상기 분리된 반도체 성장용 기판에 잔존하는 발광구조물이 제거되도록 상기 반도체 성장용 기판을 통하여 레이저를 조사하는 단계; 및
상기 반도체 성장용 기판을 세정하는 단계;를 포함하는 반도체 발광소자 제조방법.
Sequentially growing a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer on the semiconductor growth substrate to form a light emitting structure;
Forming a support part on the second conductivity type semiconductor layer to be coupled to the light emitting structure;
Separating the semiconductor growth substrate from the light emitting structure;
Irradiating a laser through the semiconductor growth substrate to remove the light emitting structure remaining on the separated semiconductor growth substrate; And
And cleaning the substrate for growing the semiconductor.
제1항에 있어서,
상기 레이저의 파장은 상기 반도체 성장용 기판의 밴드갭 에너지 보다 낮고, 상기 발광구조물의 밴드갭 에너지 보다 높은 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
The method of claim 1,
The wavelength of the laser is lower than the bandgap energy of the semiconductor growth substrate, the semiconductor light emitting device manufacturing method, characterized in that higher than the bandgap energy of the light emitting structure.
제1항에 있어서,
상기 발광구조물은 질화물 반도체층인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
The method of claim 1,
The light emitting structure is a semiconductor light emitting device manufacturing method, characterized in that the nitride semiconductor layer.
제3항에 있어서,
상기 질화물 반도체층은 AlxInyGa(1-x-y)N 으로 표현되며, 여기서 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1 인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
The method of claim 3,
The nitride semiconductor layer is represented by Al x In y Ga (1-xy) N, where 0≤x≤1, 0≤y≤1, and 0≤x + y≤1. .
제1항에 있어서,
상기 발광구조물로부터 상기 반도체 성장용 기판을 분리하는 단계는 레이저 리프트 오프법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
The method of claim 1,
Separating the semiconductor growth substrate from the light emitting structure is performed by a laser lift-off method.
제1항에 있어서,
상기 반도체 성장용 기판은 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2 또는 GaN 인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
The method of claim 1,
The semiconductor growth substrate is sapphire, SiC, Si, MgAl 2 O 4 , MgO, LiAlO 2 , LiGaO 2 or GaN manufacturing method of a semiconductor light emitting device characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 분리된 반도체 성장용 기판에 잔존하는 발광구조물이 제거되도록 상기 반도체 성장용 기판을 통하여 레이저를 조사하는 단계 후에 상기 반도체 성장용 기판을 화학적 기계적으로 미세연마하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.The method of claim 1,
And chemically and mechanically micropolishing the semiconductor growth substrate after irradiating a laser beam through the semiconductor growth substrate to remove the light emitting structure remaining on the separated semiconductor growth substrate. Light emitting device manufacturing method.
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