KR20140068798A - 발광다이오드의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 예를 들어 발광다이오드와 같은 반도체장치를 제조하기 위한 방법(100)이다. 이러한 방법(100)은 발광층을 포함하는 다수의 층으로 구성되는 반도체 웨이퍼를 제공하는 단계(105)와, 반도체 웨이퍼상에 보호층을 제공하는 단계(110)를 포함한다. 보호층은 산화인듐주석으로 구성되는 것이 좋다. 처리단계는 웨이퍼 상에서 수행되고, 보호층은 처리단계중에 웨이퍼를 보호할 수 있도록 한다. 처리단계는 보호층을 통하여 반도체 웨이퍼 측으로 이루어지는 에칭이 이루어지도록 하고 마스크층을 제거하며 선택적으로 에칭된 반도체 웨이퍼의 상부에 제공되는 충전물질(150)을 에칭하는데 사용되는 보호층 상에 마스크층(115)을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

발광다이오드의 제조방법 {METHOD OF MANUFACTURING A LIGHT EMITTING DIODE}
본 발명은 반도체장치와 반도체장치의 제조방법에 관한 것이다. 예를 들어, 본 발명은 발광다이오드와 이러한 발광다이오드의 제조방법에 관한 것으로, 특히 나노로드 어레이를 포함하는 발광다이오드의 광학적 성능을 향상시키기 위한 것이다.
통상, 반도체장치의 제조과정에서는 반도체 웨이퍼의 일부 영역을 제거하는 습식에칭 또는 건식에칭과 같은 에칭과정을 포함한다. 전형적으로 이러한 과정에서는 웨이퍼의 상부층에 마스크가 제공되고, 이 마스크는 층의 일부를 덮고 제거될 영역은 노출시킨다. 마스크가 제공되고 웨이퍼의 에칭을 조절하는데 사용된 후에는 이 마스크가 제거된다. 그러나, 마스크의 형성과 제거는 웨이퍼의 반도체층에 손상을 주는 원인이 될 수 있다.
발광다이오드(LED)를 제조하는 경우에 있어서, 예를 들어, 웨이퍼의 상부층은 전형적으로 p-도핑형 질화갈륨(p-GaN)과 같은 p-형(또는 n-형) 반도체층일 것이다. 예를 들어 나노로드(nano-rods)를 형성하기 위하여 p-형 GaN의 에칭을 조절하기 위해 p-GaN층 상에 이산화규소(SiO2) 또는 질화규소의 마스크를 형성하는 것이 알려져 있다. 마스크의 건식에칭에 사용되는 물질은 p-GaN층 상에 마스크층이 증착될 수 있는 것과 같이 p-GaN층의 심각한 성능저하 및 '불활성화(deactivation)'의 원인이 될 수 있다. 이들 두 공정은 추출효율(extraction efficiency)과 전기적인 특성을 제한하여 최종적으로 제조된 LED의 광학적 성능과 신뢰성을 제한할 수 있다.
본 발명은 나노로드 어레이를 포함하는 발광다이오드와 이러한 발광다이오드의 광학적 성능을 향상시키기 위한 발광다이오드의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 다음의 단계를 포함하는 발광다이오드의 제조방법을 제공한다: 발광층을 포함하는 다수의 층으로 구성되는 반도체 웨이퍼를 제공하는 단계; 반도체 웨이퍼상에 보호층을 제공하는 단계와; 발광다이오드를 형성하기 위하여 웨이퍼상에 처리단계를 수행하는 단계를 포함하고, 보호층이 적어도 하나의 처리단계 중에 반도체 웨이퍼를 보호할 수 있도록 배치된다.
처리단계는 보호층 상에 마스크를 제공하는 단계를 포함한다. 이러한 마스크는 차폐되는 마스킹영역과 노출되는 노출영역을 명확히 한정한다. 처리단계는 노출영역에서 반도체 웨이퍼를 정형(shaping)하는 단계를 포함한다. 보호층은 마스크를 제공하는 단계의 적어도 일부 과정중에 반도체 웨이퍼를 보호할 수 있도록 배치된다.
반도체 웨이퍼의 정형은 일반적으로 에칭을 포함할 것이며, 노출영역이 정형단계중에 에칭될 에칭영역을 형성할 것이다.
마스크를 제공하는 단계는 보호층 상에 마스크층을 제공하는 단계와 마스크를 형성하기 위하여 마스크층의 영역을 통하여 에칭하는 단계를 포함한다. 보호층은 마스크층의 제공단계와 마스크층의 에칭단계중 적어도 하나의 단계중에 웨이퍼를 보호할 수 있도록 배치된다.
마스크의 제공단계는 마스크층 상에 금속층을 제공하는 단계를 더 포함한다. 예를 들어, 이는 상기 마스크층 상에 금속층을 제공하는 단계와 중간에 에칭영역을 갖는 금속섬(metal islands)을 형성하기 위하여 금속층을 어닐링(annealing)하는 단계를 포함한다.
처리단계는 에칭된 반도체 웨이퍼를 산(acid)으로 처리하는 단계를 포함한다. 산은 질산이며 산처리단계의 온도는 적어도 섭씨 100도이다. 산처리단계의 시간은 적어도 1분이다. 산은 예를 들어 적어도 50% 질산의 산용액이다.
처리단계는 마스크를 제거하는 단계를 포함한다.
처리단계는 에칭된 반도체 웨이퍼 상에 콘택층(contact layer)을 제공하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 이는 웨이퍼의 상부층이 p-형 층인 경우 p-콘택층이고, 웨이퍼의 상부층이 n-형 층인 경우 n-콘택층이 될 것이다.
보호층은 금속산화물, 좋기로는 산화인듐주석, 산화아연 및 이산화티타늄 중에서 적어도 하나를 포함한다.
보호층의 두께는 100nm 이하, 좋기로는 50nm 이하, 더욱 좋기로는 40nm 이하이다. 보호층의 두께는 10nm 이상, 좋기로는 20nm 이상, 더욱 좋기로는 30nm 이상이다.
본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1a, 1b 및 1c는 본 발명에 따른 발광다이오드의 제조방법에서 연속단계를 보인 설명도.
도 2a 및 도 2b는 도 1a 및 도 1b의 방법 단계가 각각 적용된 발광다이오드의 제조를 위하여 적합한 반도체 웨이퍼를 보인 설명도.
도 3은 도 1a 내지 도 1c의 방법으로부터 제조된 것으로, 본 발명에 따른 발광다이오드를 보인 설명도.
도 4의 4a 내지 4d는 본 발명의 실시형태의 ITO 보호층과 SiO2 마스크층의 어닐링 전후의 상태를 보인 현미경사진.
도 5의 5a 내지 5d는 산경화단계 전후의 반도체 웨이퍼를 보인 현미경사진으로서, 여기에 형성된 ITO 보호층은 ~50nm 이다.
도 6의 6a 내지 6d는 산경화단계 전후의 반도체 웨이퍼를 보인 현미경사진으로서, 여기에 형성된 ITO 보호층은 ~35nm 이다.
도 7 및 도 8은 ITO 보호층이 형성된 상태로 제조된 LED와 이러한 보호층이 없이 제조된 LED의 전류 대 전압특성을 보인 그래프.
도 3에서 보인 바와 같은 실시형태에서, 발광다이오드(LED)(300)는 도 1a 내지 도 1c에서 보인 방법(100)에 따라 제조된 것이다.
도 1a 및 도 2a에서, LED(300)을 제조하는 제1단계 105는 적당한 반도체 웨이퍼(201)를 제공하는 단계이다. 웨이퍼(201)는 통상적인 것으로 기판(205)상에 형성되며, 이 경우에서 상부에 n-도핑형 질화갈륨(n-GaN)으로 구성되는 n-형 층(210)이 형성되는 사파이어층을 포함한다. n-형 층(210)의 상부에는 활성층(215)이 형성되어 있고 그 상부에는 p-도핑형 질화갈륨(p-GaN)으로 구성된 p-형 층(220)이 형성되어 있다. 다른 실시형태에서는 다른 III족 질화물과 같은 다른 반도체가 사용될 수 있다.
활성층(215)은 다수의 발광층(도시하지 않았음)을 포함한다. 발광층은 InxGa1-xN 양자우물(QW)층을 형성하는 InxGa1 - xN 과 장벽층을 형성하는 InyGa1 - yN 으로 구성된다(여기에서 x>y, x 또는 y는 0~1 이다). 따라서, 이들은 발광층내에 다수의 양자우물을 제공한다. 또는 활성층(215)은 단일의 발광층을 형성하는 단일의 InzGa1-zN 층(z 는 0~1 이다)을 포함할 수 있다.
보호층(225)은 단계 110에서, 예를 들어, 스퍼터링 이나 전자빔증착 또는 열증착을 이용하여 p-형 층(220) 상에 제공된다. 보호층은 산화인듐주석으로 구성되고 35 나노미터의 거의 균일한 두께로 증착된다. 산화인듐주석(ITO)의 보호층(225)을 제공함으로서 에칭과 추가 층의 증착과 같은 후속처리단계중에 웨이퍼(201)를 보호할 수 있다. 이후 상세히 설명되는 바와 같이, 적당한 두께의 보호층(225)을 제공하는 것이 중요하다. 다른 물질, 특히 산화아연과 이산화티타늄과 같은 다른 금속산화물을 포함하는 다른 물질이 보호층의 구성에 사용될 수 있다.
단계 115에서, 제1마스크층(230)이 예를 들어 플라즈마강화 화학증기증착(PECVD)를 이용하여 보호층(225) 상에 제공된다. 제1마스크층(225)은 이산화규소로 구성되나 질화규소와 같은 적당한 다른 물질로 구성될 수 있으며 약 200 나노미터의 균일한 두께로 증착될 수 있다. PECVD 공정은 SiO2 의 증착을 위한 SiH4 와 N2O 와 O2, 질화규소를 얻기 위한 SiH4 및 NH3 를 이용하며 이러한 증착공정중에 수소이온이 발생된다. 수소이온은 p-GaN 층을 손상시킬 있으므로 이러한 증착중에 ITO 보호층이 p-GaN 층을 보호한다.
니켈로 구성되는 제2마스크층(235)이 단계 120에서 제1마스크층(230) 상에 제공된다. 이는 열증착, 스퍼터링 또는 전자빔증착에 의하여 수행될 수 있다. 단계 120에서, 5~50nm 범위의 거의 균일한 두께를 갖는 니켈층이 형성되고 섭씨 600~900도 범위의 온도에서 질소(N2)의 유동하에 어닐링된다. 어닐링과정의 시간은 1~100분 사이이고, 제1마스크층(230) 상에 불규칙하게 분포되는 자기조립형의 니켈섬(nickel islands)을 포함하는 제2마스크층(235)의 니켈층으로부터 형성된다. 각 니켈섬이 전형적으로 직경이 100 나노미터 이상이고 1000 나노미터 이하인 제1마스크층(230)의 상부면의 대략적으로 원형을 이루는 각 원형의 영역을 커버한다. 이와 같이 제2마스크층(235)은 하부의 SiO2 층을 에칭하기 위한 마스크로서 작용할 수 있으며, 여기에서 니켈섬은 하부의 SiO2 층의 영역을 마스킹하고 니켈섬 사이의 공간은 SiO2 층의 노출영역을 남겨 그 하부 SiO2 층의 영역이 에칭될 것이다.
본 발명자는 놀랍게도 보호층(225)이 너무 얇으면 ITO 보호층(225)을 제공하는 것이 제1마스크층(230)의 형성에 좋지 않은 영향을 준다는 것을 발견하였다. 예를 들어, 보호층(225)이 두께가 20 나노미터 또는 그 이하인 산화인듐주석의 층인 경우, 제2마스크층(230)의 어닐링은 제1마스크층(230)내에서 거품형 결함(bubble-like artefacts)이 발생되는 원인이 된다. 따라서, 제1마스크층(230) 상에 추가로 층이 제공되어야 하는 경우 보호층(225)은 두께가 20 나노미터 이상이 되어야 한다. 이는 도 4의 4a 내지 4d로부터 이해될 수 있을 것이다. 4a는 ITO 층의 표면을 보이고 있으며, 4b는 ITO 층상에 증착된 SiO2 층의 표면을 보인 것이다. 4c는 ITO 보호층(225)의 두께가 20 나노미터일 때 어닐링중에 발생된 SiO2 제1마스크층(230)내의 거품형 결함을 보이고 있다. 4d는 ITO 보호층(225)의 두께가 50 나노미터일 때 어닐링중에 SiO2 제1마스크층(230)내에 거품형 결함이 발생되지 않았음을 보이고 있다. 비록 이러한 효과의 이유가 충분히 이해되지 않지만, ITO와 SiO2 의 상이한 구조에 의하여 ITO의 얇은 층이 SiO2 층에서 변형을 보일 가능성은 있으나, ITO 층이 두꺼울 때에는 변형이 유지될 수 없기 때문에 이들 변형이 나타나지 않는다.
도 1b와 도 2b에서, 제1마스크층(230)은 단계 125에서 마스크로서 제1마스크층(235)을 이용하는 반응성 이온 에칭(RIE) 방법으로 CHF3 또는 SF6 를 이용하여 에칭된다. 이러한 단계 125는 보호층(225)상에 불규칙하게 분포된 이산화규소의 나노로드(나노기둥이라고도 함)(202)를 제공하고, 이들 각각은 제1마스크층(230)의 각 부분과 각 니켈섬(235)을 포함한다. 각 나노로드(202)는 각 니켈섬에 일치하고 그 직경은 각 니켈섬에 의하여 덮혀 있는 표면영역의 직경과 거의 동일하다. ITO 보호층은 제1마스크층(230)의 에칭중에, 특히 그 종료시에 p-층을 보호한다. 이는 에칭과정이 제1마스크층을 통하여 곧바로 진행되고, RIE 단계에 사용된 기체가 아직은 p-층에 도달하지 않아 이들 기체로부터 보호될 수 있도록 한다. 전 단계로부터 얻은 나노로드(202)는 보호층(225)의 일부영역을 마스킹하여 보호층(225)의 영역(즉, 나노로드 202 사이의 공간에 있는 노출영역)이 에칭될 수 있도록 한다.
단계 130에서, 보호층(225)과 반도체 웨이퍼(201)가 예를 들어 유도결합형 플라즈마 에칭에 의하여 에칭되고 이전 단계에서 형성된 나노로드(202)는 마스크로서 이용된다. 이 단계 130는 도 2b에서 보인 구조에 이를 때까지 p-형 층(220)을 통하여 활성층(215)을 에칭하고 n-형 층(210)을 통하여 부분적으로 에칭이 이루어지는 에칭과정을 포함한다. 이러한 에칭과정은 요구된 깊이에 이를 때까지 예를 들어 650 nm 레이저를 이용하여 모니터된다. 이러한 단계 130에 의하여 도 2b에서 보인 바와 같은 나노로드구조가 형성되며, 여기에서 나노로드(202)는 n-형 층(210)으로부터 상측으로 연장되어 있고, 각 나노로드(202)는 n-형 층(210), 활성층(215), p-형 층(220), 보호층(225), 제1마스크층(230) 및 제2마스크층(235)의 각 부분을 포함한다. 따라서, 단계 130에서의 에칭은 반도체웨이퍼(201)의 노출면(202a)을 형성하며 이러한 노출면은 n-형 층(210) 상부의 층을 통한 나노로드(202)의 측면과, 나노로드(202)사이인 n-형 층의 상부면을 포함한다. 각 나노로드의 직경은 상하부분이 거의 일정하고, 각 니켈섬에 의하여 커버된 표면영역의 직경과 동일하다. 그러나, 실제의 경우에 있어서는 나노로드는 테이퍼형으로 형성될 수 있다.
단계 135에서, 에칭된 반도체 웨이퍼(201)가 산처리에 노출된다. 이러한 단계 135에서는 반도체 웨이퍼(201)의 노출된 면이 260℃의 온도에서 5분 동안 70% 농도의 질산에 접촉된다. 반도체 웨이퍼(201)는 그 전체가 질산에 침지되고 활성층(215)의 발광층에서 노출면을 포함하여 반도체 웨이퍼(201)의 노출면(202a)이 경화되어 최종 LED(300)의 광학적 성능이 향상된다.
본 발명자는 반도체 웨이퍼(201)에서 나노로드(202)의 형성이 LED(300)의 광발광특성(photo-luminescence)을 증가시키고 나노로드(202)를 질산으로 경화시킴으로서 LED(300)의 광발광특성을 더욱 증가시킬 수 있다는 것을 발견하였다(그러나, 다른 유체, 예를 들어, 염산을 이용하여 경화시킬 수도 있으나 이는 광발광특성을 저하시키는 것으로 확인되었다). 그러나, 단계 135에서의 질산처리는 보호층(225)이 너무 두꺼우면, 예를 들어 50 나노미터 이상의 두께를 갖는다면 보호층(225)이 침식되는 원인이 될 것이다. 즉, 단계 135에서의 질산처리는 나노로드(202)으로부터 산화인듐주석을 제거하여 단계 110에서 제공된 보호층이 너무 두꺼우면 나노로드의 상부에 위치하는 이산화규소와 니켈섬을 제거할 것이다. 따라서, p-형 층(235)의 보호를 위하여 제공되어야 하고 이후 도포된 스핀-온 글라스(loaded spin-on glass)의 에칭백(etching back) 과정중에 p-형 층(235)을 보호하여야 하는 경우, 보호층(225)은 그 두께가 50 나노미터 이하이어야 한다. 이는 도 5의 5a 내지 5d, 그리고 도 6의 6a 내지 6d로부터 이해할 수 있을 것이다. 도 5의 5a와 5c는 상이한 관점으로부터 단계 135에서 산처리전 ITO 층의 두께가 50nm 인 나노로드(202)를 보인 것이다. 도 5의 5b와 5d는 상이한 관점으로부터 산처리후의 나노로드(202)를 보인 것으로, 이는 나노로드(202)로부터 산화인듐주석, 이산화규소 및 니켈섬이 제거되었음을 알 수 있다. 도 6의 6a 내지 6d는 ITO 층의 두께가 20nm 인 경우에 해당하는 것을 보인 것이다. 도 6의 6b 및 6d로부터 고온산처리후에도 ITO 층과 마스크층이 남아 있음을 볼 수 있다.
단계 140에서, 제2마스크층(235)이 제거된다. 이는 염산(HCl) 또는 질산(HNO3)을 이용하는 습식에칭으로 수행된다.
단계 145에서 제1마스크층(230)이 제거된다. 이는 불산(HF)를 이용하는 습식에칭으로 수행될 수 있다. 이러한 단계는 ITO 보호층을 남겨놓을 수 있도록 함으로서 이러한 보호층이 나노로드의 상부에 남겨질 수 있도록 하는 것이 특징이다. 이는 남아 있는 ITO 보호층이 이후 상세히 설명되는 바와 같은 후속의 에칭백단계, 즉, 단계 155에서 손상되지 않게 p-GaN 을 보호할 것이므로 중요한 것이다. 또는, 이러한 단계는 단계 155와 조합될 수 있다. 즉, 제1마스크층(230)이 단계 155의 에칭백과정에서 충전물질과 함께 제거될 수 있다.
도 1c의 단계 150에서, 이 실시형태에서 지지물질(절연성 투명물질 또는 반절연성 투명물질을 포함할 수 있다)과 금속입자의 혼합체(240)로 구성되는 충전층(filler layer)이 반도체 웨이퍼(201)의 노출면(202a)에 접촉하여 나노로드(202) 사이의 공간에 제공된다. 지지물질은 이러한 공간에서 금속입자를 지지한다. 혼합체(240)는 공간을 채워 n-형 층(210)으로부터 나노로드(202)의 상부에 이르는 층을 형성한다. 만약 나노로드(202)가 인접한 나노로드(202) 사이의 최대거리가 200nm 이 되게 형성되는 경우, 어느 하나의 금속입자로부터 하나의 노출면(202a) 까지의 최대거리는 100 나노미터이다. 이러한 경우에 있어서, 활성층(215)과 동일한 평면에 놓이는 금속입자는 표면플라스몬결합(surface plasmon coupling)이 이루어지는 위치에 놓인다. 더욱이, 금속입자는 지지물질내에서 현탁되어 분산된다. 따라서, 많은 입자가 하나의 나노로드(202)의 표면으로부터 100 nm 이하(일부 입자의 경우는 거의 0 nm)의 거리에 위치하게 될 것이다.
이러한 경우에 있어서, 지지물질은 스핀-온 글라스이나, 다른 중합체물질 또는 인광물질일 수 있으며, 아울러, 황화카드뮴이 사용될 수 있으나 당해 기술분야에 전문가라면 다른 적당한 물질이 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
금속입자는 은이지만, 예를 들어 금, 니켈 또는 알루미늄일 수 있다. 금속이자는 수 nm 으로부터 1 미크론까지의 크기를 갖는다. 금속의 선택은 활성층(215)의 발광층으로부터 발광되는 빛의 파장, 즉 주파수에 기초하는 바, 은은 블루 LED에 좋으나 알루미늄은 자외선 LED에 좋다. 지지물질의 입자농도는 0.0001%w/w로부터 10%w/w 까지 이다.
이 실시형태에서 충전물질은 주로 표면플라스몬결합을 향상시키기 위하여 금속입자를 지지하는데 사용되었으나, 다른 실시형태에서는 백색 LED의 제조에 사용될 수 있는 파장변환물질과 같은 다른 물질이 충전물질을 구성할 수 있다.
단계 155에서 충전물질(240)은 에칭백된다. 단계 155는 나노로드의 상부층의 보호층으로 충전물질을 에칭백하기 위한 단계이다. 이는 반응성 이온 에칭(RIE) 공정에서 CHF3 및/또는 SF6 를 이용하여 수행된다. 기체 CHF3 또는 SF6 는 p-형 층(220)에 심각한 성능저하나 불활성화의 손상을 주는 원인이 될 수 있다. 따라서, 보호층(225)은 에칭백과정에서 p-형 층(220)이 에칭가스인 CHF3 및/또는 SF6 에 노출되지 않도록 한다.
단계 160에서 보호층(225)은 나노로드로부터 제거된다. 이는 이후 상세히 설명되는 바와 같이 이후 p-콘택의 제조를 위해 p-GaN(200)을 노출시켜기 위하여 염산(HCl) 또는 질산(질산의 온도는 260℃에 달한다)을 이용하는 습식에칭으로 수행될 수 있다. ITO 보호층은 이것이 손상될 수 있고 양호한 접기접점을 형성할 수 없도록 하므로 제거된다. HCl 또는 질산과 같은 산은 나노로드 사이의 간극을 충전된 남아 있는 스핀-온 글라스층에 영향을 주지 않을 것이다. 그러나 일부의 경우에 있어서, ITO 보호층 또는 그 일부가 전기접점을 형성하기 위하여 나노로드의 상부에 남겨질 수 있다.
단계 165에서 메사(mesa)(252)가 도 3에서 보인 바와 같이 나노로드(202)를 벗어나 연장된 n-형 층(210)의 표면 일부를 노출하기 위하여 에칭된다. 이는 표준방식의 포토리소그래피(standard photolithography) 및 유도결합 플라즈마에칭에 의하여 수행된다.
단계 170에서 ITO 또는 다른 적당한 금속으로 되어 있는 투명 p-콘택층(245)이 p-형 층(220)상에 제공된다. 따라서 p-콘택층(245)은 나노로드(202)의 상부에 연장되어 이들과 전기적으로 접촉하며 또한 나노로드(202) 사이의 공간에 충전된 지지물질과 금속입자의 혼합체(240) 상에 연장된다. p-콘택의 증착을 위하여 표준형 포토리소그래피 방식이 이용된다.
단계 175에서, 도 3에서 보인 발광다이오드를 얻기 위하여, p-콘택 패드(250)가 p-콘택층(245) 상에 형성되고, n-콘택 및 n-패드(255)가 나노로드(202)를 벗어나 연장된 n-형 층(210)의 일부분의 평면상 상부면에 형성된다. n-형 층(210)의 상기 부분을 얻기 위하여 표준형 포토리소그래피 방식이 이용된다.
보호층의 이점이 도 7과 도 8에서 설명된다. 도 7은 보호층이 없이 형성된 일단의 장치의 전류특성을 보인 반면에, 도 8은 35 nm의 ITO층을 가지고 형성된 일단의 장치의 전류특성을 보인 것이다. 도시한 바와 같이, ITO 보호층을 갖는 장치는 어느 주어진 주입전류, 예를 들어 20mA 주입전류에서 충분히 낮은 순방향바이어스전압을 가지며 ITO 보호층을 갖는 장치의 순방향바이어스는 3.4V인 반면에 보호층이 없는 장치의 경우에는 5.7V이다.
지금까지 설명된 실시형태에 대하여 여러 수정실시형태가 있을 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 상부에 n-형 반도체층을 가지고 기판에 근접한 저면에 p-형 층이 형성된 장치가 구성될 수 있다. 또한 보호층은 마스크층의 형성이나 에칭중에, 그리고 충전층의 에칭중에 p-층을 보호하는데 유효하므로, 마스크의 형성이나 에칭, 또는 충전층의 에칭백을 위하여 다른 방법이 이용될 수 있고, 보호층이 상기 언급된 이점의 일부를 제공할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 경화단계가 이러한 실시형태에 상당한 이점을 주지만, 이는 다른 실시형태에서는 웨이퍼에 사용된 물질에 따라서 그리고 에칭단계를 위하여 생략되거나 변경될 수 있다.
100: 방법, 110-175: 단계, 201: 웨이퍼, 202: 나노로드, 202a: 노출면, 205: 기판, 210: n-형 층, 215: 활성층, 220: p-형 층, 225: 보호층, 230: 제1마스크층, 235; 제2마스크층, 240: 혼합체, 245: 투명 p-콘택층, 250: p-콘택 패드, 252: 메사, 255: n-콘택 및 n-패드, 300: 발광다이오드 LED.

Claims (17)

  1. 다음의 단계를 포함하는 발광다이오드의 제조방법에 있어서,
    (i) 발광층을 포함하는 다수의 층으로 구성되는 반도체 웨이퍼를 제공하는 단계;
    (ii) 반도체 웨이퍼상에 보호층을 제공하는 단계와;
    (iii) 발광다이오드를 형성하기 위하여 웨이퍼상에 처리단계를 수행하는 단계를 포함하고,
    보호층이 적어도 하나의 처리단계 중에 반도체 웨이퍼를 보호할 수 있도록 배치됨을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 처리단계가 보호층 상에 마스크를 제공함을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 마스크를 제공하는 단계가 보호층상에 마스크층을 제공하는 단계와 마스크를 형성하기 위하한 마스크층의 영역을 통하여 에칭하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 마스크를 제공하는 단계가 상기 마스크층 상에 금속층을 제공하는 단계와 중간에 에칭영역을 한정하는 금속섬을 형성하기 위하여 금속층을 어닐링하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
  5. 제2항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서, 마스크가 에칭영역을 한정하고 처리단계가 에칭영역 하측의 반도체 웨이퍼를 에칭하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
  6. 전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 처리단계의 일부가 웨이퍼에 나노로드를 형성하고 이들 나오로드 사이에 간극이 형성되며, 처리단계가 간극을 물질로 충전하는 단계와 이 물질을 에칭백하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
  7. 제2항 내지 제6항의 어느 한 항에 있어서, 처리단계가 마스크를 제거하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
  8. 전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 에칭된 반도체 웨이퍼를 산으로 처리하는 단게를 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 산이 온도가 적어도 섭씨 100도인 질산임을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 처리단계의 시간이 적어도 1분임을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
  11. 제8항 내지 제10항의 어느 한 항에 있어서, 산이 적어도 50% 질산으로 구성됨을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
  12. 전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 보호층을 제거하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
  13. 전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 처리단계가 반도체 웨이퍼 상에 콘택층을 제공함을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
  14. 전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 보호층이 금속산화물, 좋기로는 산화인듐주석, 산화아연 및 이산화티타늄 중에서 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
  15. 전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 보호층이 50 나노미터 이하의 두께를 가짐을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
  16. 전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 보호층이 20 나노미터 이상의 두께를 가짐을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
  17. 제2항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서, 마스크가 이산화규소 또는 질화규소층을 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
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