KR20130143359A - 발광 다이오드 소자 제조하는 방법 - Google Patents

발광 다이오드 소자 제조하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130143359A
KR20130143359A KR1020120066855A KR20120066855A KR20130143359A KR 20130143359 A KR20130143359 A KR 20130143359A KR 1020120066855 A KR1020120066855 A KR 1020120066855A KR 20120066855 A KR20120066855 A KR 20120066855A KR 20130143359 A KR20130143359 A KR 20130143359A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
stripe
epi
side growth
pattern
Prior art date
Application number
KR1020120066855A
Other languages
English (en)
Inventor
모토노부 타케야
허정훈
최주원
이관현
Original Assignee
서울반도체 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울반도체 주식회사 filed Critical 서울반도체 주식회사
Priority to KR1020120066855A priority Critical patent/KR20130143359A/ko
Publication of KR20130143359A publication Critical patent/KR20130143359A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0093—Wafer bonding; Removal of the growth substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
    • H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 발광 다이오드 소자 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 성장 기판 상에 에피층을 성장시키는 단계; 상기 에피층 상에 제1 스트라이프 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 스트라이프 마스크 패턴을 이용하여 상기 에피층을 식각하여 스트라이프 에피 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 스트라이프 마스크 패턴을 제거한 후, 상기 스트라이프 에피 패턴을 측면 성장시켜 제1 측면 성장층을 형성하는 단계; 상기 제1 측면 성장층 상에 제2 스트라이프 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 제2 스트라이프 마스크 패턴을 이용하여 상기 제1 측면 성장층의 일정 영역을 식각하여 개구부를 구비한 상기 제1 측면 성장층을 형성하는 단계; 및 상기 제2 스트라이프 마스크 패턴을 제거한 후, 상기 제1 측면 성장층의 개구부에서 상기 제1 측면 성장층을 측면 성장시켜 제2 측면 성장층을 형성하는 단계를 포함하는 발광 다이오드 소자 제조 방법이 제공된다.

Description

발광 다이오드 소자 제조하는 방법{METHOD FOR FABRICATING LIGHT EMITTING DIODE DEVICE}
본 발명은 발광 다이오드 소자 제조하는 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드는 기본적으로 P형 반도체와 N형 반도체의 접합인 PN 접합 다이오드이다.
상기 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 P형 반도체와 N형 반도체를 접합한 뒤, 상기 P형 반도체와 N형 반도체에 전압을 인가하여 전류를 흘려주면, 상기 P형 반도체의 정공은 상기 N형 반도체 쪽으로 이동하고, 이와는 반대로 상기 N형 반도체의 전자는 상기 P형 반도체 쪽으로 이동하여 상기 전자 및 정공은 상기 PN 접합부로 이동하게 된다.
상기 PN 접합부로 이동된 전자는 전도대(conduction band)에서 가전대(valence band)로 떨어지면서 정공과 결합하게 된다. 이때, 상기 전도대와 가전대의 높이 차이 즉, 에너지 차이에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 상기 에너지가 광의 형태로 방출된다.
이러한 발광 다이오드는 광을 발하는 반도체 소자로서 친환경, 저 전압, 긴 수명 및 저 가격 등의 특징이 있으며, 종래에는 표시용 램프나 숫자와 같은 단순 정보표시에 많이 응용되어 왔으나, 최근에는 산업기술의 발전, 특히 정보표시 기술과 반도체 기술의 발전으로 디스플레이 분야, 자동차 헤드램프, 프로젝터 등 다방면에 걸쳐서 사용되기에 이르렀다.
일반적인 발광 다이오드는 성장 기판 상에 버퍼층을 에피 성장시키고, 상기 버퍼층으로부터 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 포함하는 복수의 반도체층을 에피 성장시켜 형성하였다.
이때, 상기 발광 다이오드는 상기 성장 기판 상에 에피 성장된 상기 버퍼층으로부터 상기 반도체층들이 에피 성장됨으로써 그 내부에 TD(threading dislocation)가 존재하게 된다. 상기 TD는 비발광 영역을 형성하여 발광 다이오드의 발광 효율을 나쁘게 한다.
또한, 상기 반도체층들 내에 존재하는 상기 TD는 전류를 집중시켜 ESD(electro static discharge) 특성을 나쁘게 한다.
본 발명의 목적은 TD의 밀도가 낮은 GaN층을 포함하는 발광 다이오드 소자 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 TD의 밀도가 낮은 GaN층으로부터 복수의 반도체층을 성장시켜, TD의 밀도가 낮은 복수의 반도체층을 포함하는 발광 다이오드 소자를 제조하는 발광 다이오드 소자 제조하는 방법을 제공하는 효과가 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 성장 기판 상에 에피층을 성장시키는 단계; 상기 에피층 상에 제1 스트라이프 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 스트라이프 마스크 패턴을 이용하여 상기 에피층을 식각하여 스트라이프 에피 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 스트라이프 마스크 패턴을 제거한 후, 상기 스트라이프 에피 패턴을 측면 성장시켜 제1 측면 성장층을 형성하는 단계; 상기 제1 측면 성장층 상에 제2 스트라이프 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 제2 스트라이프 마스크 패턴을 이용하여 상기 제1 측면 성장층의 일정 영역을 식각하여 개구부를 구비한 상기 제1 측면 성장층을 형성하는 단계; 및 상기 제2 스트라이프 마스크 패턴을 제거한 후, 상기 제1 측면 성장층의 개구부에서 상기 제1 측면 성장층을 측면 성장시켜 제2 측면 성장층을 형성하는 단계를 포함하는 발광 다이오드 소자 제조 방법이 제공된다.
상기 제1 스트라이프 마스크 패턴을 이용하여 상기 에피층을 식각하여 스트라이프 에피 패턴을 형성하는 단계는 상기 에피층이 식각되어 노출된 상기 성장 기판을 일정 깊이로 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 측면 성장층 상에 제2 스트라이프 마스크 패턴을 형성하는 단계는 상기 제1 측면 성장층 상에 상기 제2 스트라이프 마스크 패턴을 형성하되, 상기 스트라이프 에피 패턴의 일정 영역을 노출시키도록 상기 제2 스트라이프 마스크 패턴을 형성하는 단계일 수 있다.
상기 제2 스트라이프 마스크 패턴을 이용하여 상기 제1 측면 성장층의 일정 영역을 식각하여 오픈 영역을 구비한 상기 제1 측면 성장층을 형성하는 단계는 상기 제1 측면 성장층이 식각되어 노출된 상기 성장 기판을 일정 깊이로 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드 소자 제조 방법은 상기 제2 측면 성장층을 형성하는 단계 이후, 상기 제2 측면 성장층 상에 적어도 활성층을 포함하는 복수의 반도체층을 성장시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드 소자 제조 방법은 상기 반도체층들을 성장시키는 단계 이후, 상기 반도체층들 상에 지지 기판을 형성하는 단계; 및 상기 성장 기판을 상기 에피층으로부터 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드 소자 제조 방법은 상기 제2 측면 성장층을 형성하는 단계 이후, 상기 제2 측면 성장층은 상기 스트라이프 에피 패턴의 일부가 잔류하며, 상기 스트라이프 에피 패턴의 일부는 상기 성장 기판과 연결되어 상기 제1 측면 성장층과 제2 측면 성장층을 지지하는 것일 수 있다.
상기 에피층 또는 스트라이프 에피 패턴은 108 내지 109/㎠ 밀도의 TD(threading dislocation)를 포함할 수 있다.
상기 제1 측면 에피층 또는 제2 측면 에피층은 107 /㎠ 이하인 밀도의 TD를 포함할 수 있다.
상기 제2 측면 에피층은 상기 제1 측면 에피층에 비해 낮은 밀도의 TD를 포함할 수 있다.
상기 스트라이프 에피 패턴의 길이 방향은 GaN의
Figure pat00001
또는 GaN의
Figure pat00002
방향일 수 있다.
본 발명에 의하면, TD의 밀도가 낮은 GaN층을 포함하는 발광 다이오드 소자 제조하는 방법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, TD의 밀도가 낮은 GaN층으로부터 복수의 반도체층을 성장시켜, TD의 밀도가 낮은 복수의 반도체층을 포함하는 발광 다이오드 소자를 제조하는 발광 다이오드 소자 제조하는 방법을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 내지 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 소자 제조하는 방법을 보여주는 평면도 및 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 내지 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 소자 제조하는 방법을 보여주는 평면도 및 단면도이다.
이때, 도 2a 및 도 2b는 도 1의 A-A'선 및 B-B'선을 따라 절취한 단면도들이고, 도 4a 및 도 4b는 도 3의 C-C'선 및 D-D'선을 따라 절취한 단면도들이고, 도 6a 및 도 6b는 도 5의 E-E'선 및 F-F'선을 따라 절취한 단면도들이고, 도 8a 및 도 8b는 도 7의 G-G'선 및 H-H'선을 따라 절취한 단면도들이고, 도 10a 및 도 10b는 도 9의 I-I'선 및 J-J'선을 따라 절취한 단면도들이다.
도 1 내지 도 2b를 참조하여 설명하면, 성장 기판(110) 상에 에피층(미도시)을 성장시킨다.
이때, 상기 성장 기판(110)은 사파이어 기판, 유리 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, GaN 기판 또는 실리콘(Si) 기판 등일 수 있으나, 바람직하게는 상기 성장 기판(110)은 사파이어 기판일 수 있다.
상기 에피층(미도시)은 상기 성장 기판(110)을 MOCVD(metalorganic chemical vapour deposition) 등과 같은 에피 성장 장치의 챔버 내에 장입한 후, 에피 성장시킴으로써 형성될 수 있다.
상기 에피층(미도시)은 대략 2㎛의 두께로 형성될 수 있다.
상기 에피층(미도시)은 GaN층을 포함할 수 있다. 상기 GaN층은 불순물, 예컨대, N형 불순물이 도핑된 GaN, 예컨대, n-GaN으로 이루어질 수 있으며, 또한 불순물이 도핑되지 않은 u-GaN으로 이루어질 수 있다.
이어서, 상기 에피층(미도시) 상에 제1 스트라이프 마스크 패턴(미도시)을 형성한다.
상기 제1 스트라이프 마스크 패턴(미도시)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 등과 같은 절연 물질로 이루어질 수도 있고, 포토레지스트 등과 같은 수지로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 제1 스트라이프 마스크 패턴(미도시)은 상기 에피층(미도시) 상에 스트라이프(stripe) 형상, 즉, 오픈 영역과 덮는 영역이 반복되는 형상으로 구비되는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 제1 스트라이프 마스크 패턴(미도시)을 마스크로 이용하여 상기 에피층(미도시)을 식각하여 상기 에피층(미도시)을 스트라이프 에피 패턴(120)으로 형성한다.
상기 스트라이프 에피 패턴(120)은 GaN의
Figure pat00003
또는 GaN의
Figure pat00004
방향이 길이 방향이 되도록 형성된다. 이는 이후 상기 스트라이프 에피 패턴(120)의 측면 방향, 즉, 수직 방향으로 측면 성장이 용이하게 일어나도록 하기 위해서이다.
이때, 상기 성장 기판(110)은 상기 에피층(미도시)이 식각되어 오픈된 영역에 상기 에피층(미도시)과 함께 일정 깊이로 식각된 제1 오버 식각 영역(112)이 형성될 수 있다.
상기 스트라이프 에피 패턴(120)은 상기 에피층(미도시)의 일부이므로, 상기 에피층(미도시)을 에피 성장함으로써 형성된 TD를 다수 포함할 수 있다. 상기 스트라이프 에피 패턴(120)은 108 내지 109/㎠의 밀도로 TD를 포함할 수 있다.
상기 스트라이프 에피 패턴(120)은 대략 3㎛의 너비로 형성될 수 있고, 상기 스트라이프 에피 패턴(120)들 사이의 간격, 즉, 상기 제1 오버 식각 영역(112)의 너비는 대략 7㎛의 너비로 형성될 수 있다.
상기 에피층(미도시)과 성장 기판(110)의 식각은 건식 식각으로 이루어질 수 있다.
이어서, 상기 제1 스트라이프 마스크 패턴(미도시)을 제거한다.
도 3 내지 도 4b를 참조하여 설명하면, 상기 스트라이프 에피 패턴(120)이 형성된 상기 성장 기판(110)을 MOCVD 등과 같은 에피 성장 장치의 챔버 내에 장입한 후, 재성장시켜, 제1 측면 성장층(130)을 형성한다.
상기 제1 측면 성장층(130)은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 스트라이프 에피 패턴(120)의 측면 방향으로 주로 성장하여 형성될 수 있다.
이때, 상기 제1 측면 성장층(130)은 상기 스트라이프 에피 패턴(120)의 방향과 수직하는 방향인 GaN의
Figure pat00005
또는 GaN의
Figure pat00006
방향으로 측면 성장한다. 즉, 상기 스트라이프 에피 패턴(120)의 방향이
Figure pat00007
방향이면, 상기 제1 측면 성장층(130)은
Figure pat00008
의 방향으로 측면 성장하며, 상기 스트라이프 에피 패턴(120)이
Figure pat00009
방향이면 상기 제1 측면 성장층(130)은
Figure pat00010
방향으로 측면 성장한다.
이때, 상기 제1 측면 성장층(130)이 주로 측면 성장으로 형성되기 위해서는 상기 제1 측면 성장층(130)을 재성장시킬 때, 높은 압력, 대략 1atom에서 재성장시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 측면 성장층(130)을 주로 측면 성장시키기 위해, 일반적인 GaN을 성장시키는 온도보다 대략 20℃ 정도 높은 온도로 재성장시키는 것이 바람직하다.
상기 제1 측면 성장층(130)은 상기 에피층(미도시)과 마찬가지로 GaN층을 포함할 수 있다.
상기 제1 측면 성장층(130)은 상기 스트라이프 에피 패턴(120)으로부터 주로 측면 성장하여 형성됨으로써, 상기 스트라이프 에피 패턴(120) 보다 낮은 TD 밀도로 형성될 수 있다.
즉, 상기 제1 측면 성장층(130)은 TD 밀도가 106 /㎠ 내지 107 /㎠ 이하로 형성될 수 있다.
상기 제1 측면 성장층(130)은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 측면 방향으로 주로 성장하나, 상부 방향으로도 일부 성장되어 상기 스트라이프 에피 패턴(120)을 덮는 형태로 형성될 수 있다.
상기 제1 측면 성장층(130)은 상기 스트라이프 에피 패턴(120)의 이웃하는 패턴들로부터 각각 측면 성장되어 형성되므로, 상기 제1 측면 성장층(130)은 상기 스트라이프 에피 패턴(120)의 패턴들 중 서로 이웃하는 두 개의 패턴으로부터 각각 성장된 상기 제1 측면 성장층(130)의 일부들이 서로 합쳐지는 융합선(132)을 구비할 수 있다.
상기 제1 측면 성장층(130)은 상기 스트라이프 에피 패턴(120)으로부터 주로 측면 성장하여 형성되므로 상기 스트라이프 에피 패턴(120) 보다는 그 두께가 두껍게 형성될 수 있으며, 대략 2 내지 4㎛의 두께로 형성될 수 있다.
한편, 상기 성장 기판(110)은 그 표면에 상기 스트라이프 에피 패턴(120)을 형성할 때, 식각된 제1 오버 식각 영역(112)을 구비하고 있는데, 상기 제1 측면 성장층(130)은 상기 제1 오버 식각 영역(112)을 채우는 형태로는 성장되지 않아, 상기 제1 오버 식각 영역(112)에 대응하는 영역에는 상기 성장 기판(110)과 상기 제1 측면 성장층(130)의 사이에 빈 공간을 구비될 수 있다.
도 5 내지 도 6b를 참조하여 설명하면, 상기 제1 측면 성장층(130)이 성장된 상기 성장 기판(110) 상에 제2 스트라이프 마스크 패턴(미도시)을 형성한다.
상기 제2 스트라이프 마스크 패턴(미도시)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 등과 같은 절연 물질로 이루어질 수도 있고, 포토레지스트 등과 같은 수지로 이루어질 수 있다.
이어서, 상기 제2 스트라이프 마스크 패턴(미도시)을 마스크로 하여 그 하부의 상기 스트라이프 에피 패턴(120)을 포함하는 상기 제1 측면 성장층(130)의 일부를 식각하여 개구부(134)를 구비한 상기 제1 측면 성장층(130)을 형성한다.
상기 개구부(134)는 이후 제2 측면 성장층(140)이 측면 성장하는 너비를 감안하여 그 너비를 20㎛ 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 개구부(134)는 상기 스트라이프 에피 패턴(120)과 같은 방향, 즉, GaN의
Figure pat00011
또는 GaN의
Figure pat00012
방향이 길이 방향이 되도록 구비될 수 있다.
이때, 상기 스트라이프 에피 패턴(120)을 포함하는 상기 제1 측면 성장층(130)의 일부 식각에 의해 노출된 상기 성장 기판(110)은 일정 깊이로 식각되어 제2 오버 식각 영역(114)이 형성될 수 있다.
상기 제2 오버 식각 영역(114)은 상기 제1 오버 식각 영역(112)에 비해 그 깊이가 더 깊은 홈으로 형성될 수 있다.
이때, 상기 제2 스트라이프 마스크 패턴(미도시)은 상기 제1 측면 성장층(130) 상에 형성되되, 상기 스트라이프 에피 패턴(120)이 존재하는 영역을 오픈하는 형태로 구비될 수 있다.
그러므로, 상기 제2 스트라이프 마스크 패턴(미도시)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 스트라이프 에피 패턴(120)을 포함하는 상기 제1 측면 성장층(130)을 식각할 때, 상기 스트라이프 에피 패턴(120)의 대부분이 제거되고, 그 일부만이 잔류하여 잔류 스트라이프 에피 패턴(122)을 형성할 수 있도록 구비될 수 있다.
이때, 상기 잔류 스트라이프 에피 패턴(122)은 상기 제1 측면 성장층(130)을 포함하는 에피층을 상기 성장 기판(110) 상에 지지하는 역할을 하므로 적절한 위치에 형성되도록 하며, 상기 잔류 스트라이프 에피 패턴(122)의 패턴들 사이의 간격은 충분히 이격되도록 하여 상기 잔류 스트라이프 에피 패턴(122)의 패턴들 사이의 넓이는 이후 본 발명에 의해 제조되는 발광 다이오드 소자의 넓이 보다는 큰 것이 바람직하다.
도 7 내지 도 8b를 참조하여 설명하면, 상기 개구부(134)가 형성된 상기 제1 측면 성장층(130)을 구비한 상기 성장 기판(110)을 MOCVD 등과 같은 에피 성장 장치의 챔버 내에 장입하여 재성장시켜, 상기 제1 측면 성장층(130)으로부터 측면 성장되어 상기 개구부(134)를 채우는 제2 측면 성장층(140)을 형성한다.
상기 제2 측면 성장층(140)은 상기 에피층(미도시)과 마찬가지로 GaN층을 포함할 수 있다.
이때, 상기 제2 측면 성장층(140)은 주로 측면 성장하여 상기 제1 측면 성장층(130)의 개구부(134)를 채우는 형태로 성장되나, 상부 방향으로도 성장되어 상기 제1 측면 성장층(130)을 덮는 형태로 구비될 수도 있다.
상기 제2 측면 성장층(140)은 상기 제1 측면 성장층(130)과 유사하게 주로 측면 성장시키기 위해 높은 압력, 대략 1atom에서 재성장시키고, 일반적인 GaN을 성장시키는 온도보다 대략 20℃ 정도 높은 온도로 재성장시키는 것이 바람직하다.
상기 제2 측면 성장층(140)은 상기 제1 측면 성장층(130)과 동일한 방향, 즉, GaN의
Figure pat00013
또는 GaN의
Figure pat00014
방향으로 측면 성장한다. 즉, 상기 스트라이프 에피 패턴(120)의 방향이
Figure pat00015
방향이면, 상기 제2 측면 성장층(140)은
Figure pat00016
의 방향으로 측면 성장하며, 상기 스트라이프 에피 패턴(120)이
Figure pat00017
방향이면 상기 제2 측면 성장층(140)은
Figure pat00018
방향으로 측면 성장한다.
상기 제2 측면 성장층(140)은 상기 제1 측면 성장층(130)의 개구부(134) 내에 상기 개구부(134)의 양측 측면에서 성장되어 합쳐진 융합선(142)을 구비할 수 있다.
이때, 상기 제2 측면 성장층(140)은 그 내부에 TD를 포함할 수 있으나, 적어도 상기 스트라이프 에피 패턴(120) 보다 낮은 밀도, 예컨대, 107 /㎠ 이하로 구비될 수 있다.
또한, 상기 제2 측면 성장층(140)은 상기 제1 측면 성장층(130)의 측면으로부터 주로 측면 성장되므로 에피 성장됨으로, 상기 제1 측면 성장층(130)과 동일한 밀도 또는 상기 제1 측면 성장층(130) 보다 낮은 밀도로 상기 TD를 포함할 수 있다.
도 9 내지 도 10b를 참조하여 설명하면, 상기 제2 측면 성장층(140) 상에 적어도 활성층(154)을 포함하는 복수의 반도체층(150)을 성장시킨다.
상기 반도체층들(150)은 TD의 밀도가 107 /㎠ 이하인 상기 제2 측면 성장층(140) 상에서 성장되므로 상기 반도체층들(150)은 TD의 밀도가 적어도 107 /㎠ 이하로 형성될 수 있다. 이러한 TD의 밀도는 종래 방식으로 제조된 반도체층들에 비해 상당히 낮은 밀도이다.
상기 반도체층들(150)은 제1형 반도체층(152), 활성층(154) 및 제2형 반도체층(156)을 포함할 수 있다.
상기 제1형 반도체층(152)은 제1형 불순물, 예컨대, N형 불순물이 도핑된 Ⅲ-N 계열의 화합물 반도체, 예컨대, (Al, In, Ga)N 계열의 Ⅲ족 질화물 반도체일 수 있다. 상기 제1형 반도체층(152)은 N형 불순물이 도핑된 GaN층, 즉, N-GaN층일 수 있다. 또한, 상기 제1형 반도체층(152)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1형 반도체층(152)은 초격자 구조로 이루어질 수 있다.
상기 활성층(154)은 Ⅲ-N 계열의 화합물 반도체, 예컨대, (Al, Ga, In)N 반도체층으로 이루어질 수 있으며, 상기 활성층(154)은 단일층 또는 복수층으로 이루어질 수 있고, 적어도 일정 파장의 광을 발광할 수 있다. 또한, 상기 활성층(154)은 하나의 웰층(미도시)을 포함하는 단일 양자웰 구조일 수도 있고, 웰층(미도시)과 장벽층(미도시)이 교대로 반복되어 적층된 구조인 다중 양자웰 구조로 구비될 수 있다. 이때, 상기 웰층(미도시) 또는 장벽층(미도시)은 각각 또는 둘 다 초격자 구조로 이루어질 수 있다.
상기 제2형 반도체층(156)은 제2형 불순물, 예컨대, P형 불순물이 도핑된 Ⅲ-N 계열의 화합물 반도체, 예컨대 (Al, Ga, In)N 계열의 Ⅲ족 질화물 반도체층일 수 있다. 상기 제2형 반도체층(156)은 P형 불순물이 도핑된 GaN층, 즉, P-GaN층일 수 있다. 또한, 상기 제2형 반도체층(156)은 단일층 또는 다중층, 예컨대, 상기 제2형 반도체층(154)이 다중층으로 이루어지는 경우, 초격자 구조로 이루어질 수 있다.
상기 반도체층들(150)은 초격자층(미도시) 또는 전자 장벽층(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 초격자층(미도시)은 상기 제1형 반도체층(152)와 활성층(154) 사이에 구비될 수 있으며, Ⅲ-N 계열의 화합물 반도체, 예컨대 (Al, Ga, In)N 반도체층이 복수층으로 적층된 층, 예컨대, InN층과 InGaN층이 반복하여 적층된 구조일 수 있으며, 상기 초격자층(미도시)은 상기 활성층(154) 이전에 형성되는 위치에 구비됨으로써 상기 활성층(154)으로 전위(dislocation) 또는 결함(defect) 등이 전달되는 것을 방지하여 상기 활성층(154)의 전위 또는 결함 등의 형성을 완화시키는 역할 및 상기 활성층(154)의 결정성을 우수하게 하는 역할을 할 수 있다.
상기 전자 장벽층(미도시)은 상기 활성층(154)과 제2형 반도체층(156) 사이에 구비될 수 있으며, 전자 및 정공의 재결합 효율을 높이기 위해 구비될 수 있으며 상대적으로 넓은 밴드갭을 갖는 물질로 구비될 수 있다. 상기 전자 장벽층(미도시)은 (Al, In, Ga)N 계열의 Ⅲ족 질화물 반도체로 형성될 수 있으며, Mg이 도핑된 P-AlGaN층으로 이루어질 수 있다.
이어서, 상기 반도체층들(150) 상에 지지 기판(160)을 형성할 수 있다.
상기 지지 기판(160)은 사파이어 기판, 유리 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, GaN 기판 또는 실리콘(Si) 기판 등과 같이 상기 성장 기판(110)과 동일한 기판으로 이루어질 수도 있고, 금속 물질로 이루어진 도전성 기판일 수도 있고, PCB 등과 같은 회로 기판일 수도 있으며, 세라믹을 포함하는 세라믹 기판일 수도 있다.
상기 지지 기판(160)은 상기 반도체층들(150) 상에 부착하거나, 증착하거나, 또는 도금하는 방식으로 형성될 수 있다.
이때, 도 10a 및 도 10b에서 도시하고 있지 않지만, 상기 반도체층들(150)과 지지 기판(160) 사이에 접착층(미도시)을 구비하여 상기 반도체층들(150)과 지지 기판(160) 사이의 체결을 이룰 수 있다.
이어서, 도 10a 및 도 10b에서 도시하고 있지 않지만, 상기 성장 기판(110)을 분리하는 공정을 실시할 수 있다.
상기 성장 기판(110)의 분리는 상기 잔류 스트라이프 에피 패턴(122)을 식각 용액을 이용하여 식각함으로써 분리할 수 있고, 상기 잔류 스트라이프 에피 패턴(122)에 기계적 스트레스를 인가하여 분리할 수 있고, 상기 잔류 스트라이프 에피 패턴(122)에 레이저 빔을 조사하여 열 충격으로 분리할 수 있다.
또한, 상기 성장 기판(110)의 분리는 상기 식각 용액에 의한 분리, 기계적 스트레스 인가에 의한 분리 및 레이저 빔 조사에 의한 분리 중 둘 이상의 분리 방법을 복합적으로 실시하여 분리할 수도 있다. 즉, 상기 잔류 스트라이프 에피 패턴(122)을 식각 용액으로 일정 부분 분리한 후, 기계적 스트레스를 인가하거나 레이저 빔을 조사하여 분리하는 공정을 진행할 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하여 설명하면, 상기 성장 기판(110)을 분리한 후, 상기 제1 측면 성장층(130) 및 제2 측면 성장층(140)을 포함하는 GaN층(상기 GaN층은 이후 설명되는 발광 다이오드 소자(100)의 버퍼층이 될 수 있음)을 포함하고, 그 하부에 상기 반도체층들(150)을 구비한 지지 기판(160)을 복수 개로 분리하여 개별의 발광 다이오드 소자(100)로 제조할 수 있다.
이때, 상기 발광 다이오드 소자(100)는 도 11에 도시된 바와 같이 상기 잔류 스트라이프 패턴(122)의 패턴들 사이의 영역이 발광 영역이 되도록 분리한다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 소자(100)는, 도 12에 도시된 바와 같이, 지지 기판(160), 상기 지지 기판(160) 상에 구비되며, 적어도 활성층(154)을 포함하는 반도체층들(150) 및 상기 반도체층들(150) 상에 구비된 버퍼층을 포함할 수 있다.
이때, 상기 버퍼층은 적어도 두 번의 측면 성장으로 성장된 제1 측면 성장 영역(130) 및 제2 측면 성장 영역(140)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 측면 성장 영역(130) 및 제2 측면 성장 영역(140)은 그 영역 내 측면 성장으로 성장된 영역들이 합쳐진 융합선(132, 142)을 각각 구비할 수 있다.
또한, 상기 버퍼층은 일반적으로 성장 기판 상에 성장된 종래의 버퍼층에 비해 그 TD 밀도가 낮다. 즉, 종래의 버퍼층은 대략 108 내지 109/㎠의 밀도로 TD가 포함되어 있는 반면, 본 발명의 버퍼층은 107 /㎠ 이하의 밀도로 TD가 포함되어 있다.
이러한 낮은 밀도의 TD를 포함하는 상기 버퍼층에 의해 상기 버퍼층으로부터 에피 성장된 반도체층들(150) 역시 낮은 밀도의 TD를 포함하게 되고, 이로 인해 본원 발명의 발광 다이오드 소자(100)는 상기 TD에 의한 비발광 영역이 최소화되어 발광 효율이 높고, 상기 TD의 밀도가 낮아 전류를 집중시켜 ESD 특성이 종래에 비해 우수하다.
이상 본 발명을 상기 실시 예들을 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
110 : 성장 기판 120 : 스트라이프 에피 패턴
130 : 제1 측면 성장 140 : 제2 측면 성장
150 : 반도체층들 160 : 지지 기판

Claims (11)

  1. 성장 기판 상에 에피층을 성장시키는 단계;
    상기 에피층 상에 제1 스트라이프 마스크 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제1 스트라이프 마스크 패턴을 이용하여 상기 에피층을 식각하여 스트라이프 에피 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제1 스트라이프 마스크 패턴을 제거한 후, 상기 스트라이프 에피 패턴을 측면 성장시켜 제1 측면 성장층을 형성하는 단계;
    상기 제1 측면 성장층 상에 제2 스트라이프 마스크 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제2 스트라이프 마스크 패턴을 이용하여 상기 제1 측면 성장층의 일정 영역을 식각하여 개구부를 구비한 상기 제1 측면 성장층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 스트라이프 마스크 패턴을 제거한 후, 상기 제1 측면 성장층의 개구부에서 상기 제1 측면 성장층을 측면 성장시켜 제2 측면 성장층을 형성하는 단계를 포함하는 발광 다이오드 소자 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 스트라이프 마스크 패턴을 이용하여 상기 에피층을 식각하여 스트라이프 에피 패턴을 형성하는 단계는 상기 에피층이 식각되어 노출된 상기 성장 기판을 일정 깊이로 식각하는 단계를 더 포함하는 발광 다이오드 소자 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 측면 성장층 상에 제2 스트라이프 마스크 패턴을 형성하는 단계는
    상기 제1 측면 성장층 상에 상기 제2 스트라이프 마스크 패턴을 형성하되, 상기 스트라이프 에피 패턴의 일정 영역을 노출시키도록 상기 제2 스트라이프 마스크 패턴을 형성하는 단계인 발광 다이오드 소자 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 스트라이프 마스크 패턴을 이용하여 상기 제1 측면 성장층의 일정 영역을 식각하여 오픈 영역을 구비한 상기 제1 측면 성장층을 형성하는 단계는 상기 제1 측면 성장층이 식각되어 노출된 상기 성장 기판을 일정 깊이로 식각하는 단계를 더 포함하는 발광 다이오드 소자 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 측면 성장층을 형성하는 단계 이후,
    상기 제2 측면 성장층 상에 적어도 활성층을 포함하는 복수의 반도체층을 성장시키는 단계를 더 포함하는 발광 다이오드 소자 제조 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 반도체층들을 성장시키는 단계 이후,
    상기 반도체층들 상에 지지 기판을 형성하는 단계; 및
    상기 성장 기판을 상기 에피층으로부터 분리하는 단계를 더 포함하는 발광 다이오드 소자 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 측면 성장층을 형성하는 단계 이후,
    상기 제2 측면 성장층은 상기 스트라이프 에피 패턴의 일부가 잔류하며, 상기 스트라이프 에피 패턴의 일부는 상기 성장 기판과 연결되어 상기 제1 측면 성장층과 제2 측면 성장층을 지지하는 발광 다이오드 소자 제조 방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 에피층 또는 스트라이프 에피 패턴은 108 내지 109/㎠ 밀도의 TD(threading dislocation)를 포함하는 발광 다이오드 소자 제조 방법.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 측면 에피층 또는 제2 측면 에피층은 107 /㎠ 이하인 밀도의 TD를 포함하는 발광 다이오드 소자 제조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제2 측면 에피층은 상기 제1 측면 에피층에 비해 낮은 밀도의 TD를 포함하는 발광 다이오드 소자 제조 방법.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 스트라이프 에피 패턴의 길이 방향은 GaN의
    Figure pat00019
    또는 GaN의
    Figure pat00020
    방향인 발광 다이오드 소자 제조 방법.
KR1020120066855A 2012-06-21 2012-06-21 발광 다이오드 소자 제조하는 방법 KR20130143359A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120066855A KR20130143359A (ko) 2012-06-21 2012-06-21 발광 다이오드 소자 제조하는 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120066855A KR20130143359A (ko) 2012-06-21 2012-06-21 발광 다이오드 소자 제조하는 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130143359A true KR20130143359A (ko) 2013-12-31

Family

ID=49986620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120066855A KR20130143359A (ko) 2012-06-21 2012-06-21 발광 다이오드 소자 제조하는 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20130143359A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9882085B2 (en) Method for separating epitaxial layers from growth substrates, and semiconductor device using same
JP6025933B2 (ja) 発光ダイオードの製造方法
KR101507129B1 (ko) 발광 다이오드 및 그 제조방법
KR100661960B1 (ko) 발광 다이오드 및 그 제조 방법
KR101847941B1 (ko) 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR101134493B1 (ko) 발광 다이오드 및 이의 제조 방법
KR20090076163A (ko) 질화물 반도체 발광소자 제조방법 및 이에 의해 제조된질화물 반도체 발광소자
KR101923671B1 (ko) 에피층과 성장 기판 분리 방법 및 이를 이용한 반도체 소자
JP2008071910A (ja) 窒化物半導体発光ダイオード素子およびその製造方法
KR101383161B1 (ko) 발광 다이오드 및 그 제조 방법
US20120161175A1 (en) Vertical structure light emitting diode and method of manufacturing the same
KR20140011071A (ko) 질화물 반도체층과 성장 기판 분리 방법
KR20130143359A (ko) 발광 다이오드 소자 제조하는 방법
KR20160003378A (ko) 발광구조물 및 이를 포함하는 발광소자
KR20140008012A (ko) 질화물 반도체층과 성장 기판 분리 방법
KR101381989B1 (ko) 발광 다이오드 및 그 제조방법
KR20130067514A (ko) 반도체 소자 제조 방법
KR101012638B1 (ko) 수직형 질화물계 발광소자의 제조방법
CN103782399A (zh) 氮化物半导体发光元件
KR101295468B1 (ko) 발광소자 및 그 제조방법
KR101899474B1 (ko) 고효율 발광 다이오드 제조 방법
KR101910568B1 (ko) 에피층과 성장 기판 분리 방법 및 이를 이용한 반도체 소자
KR20070079527A (ko) 발광 다이오드 및 이의 제조 방법
KR20130073546A (ko) 반도체 소자 및 이를 제조하는 방법
KR102224127B1 (ko) 발광소자 및 조명시스템

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination