KR20150028020A - 기판 분리 방법 및 기판 분리용 장치 - Google Patents

기판 분리 방법 및 기판 분리용 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20150028020A
KR20150028020A KR20130106591A KR20130106591A KR20150028020A KR 20150028020 A KR20150028020 A KR 20150028020A KR 20130106591 A KR20130106591 A KR 20130106591A KR 20130106591 A KR20130106591 A KR 20130106591A KR 20150028020 A KR20150028020 A KR 20150028020A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
gas
cavity
wafer
layer
Prior art date
Application number
KR20130106591A
Other languages
English (en)
Inventor
이충민
이희섭
도기준
Original Assignee
서울바이오시스 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 서울바이오시스 주식회사 filed Critical 서울바이오시스 주식회사
Priority to KR20130106591A priority Critical patent/KR20150028020A/ko
Publication of KR20150028020A publication Critical patent/KR20150028020A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

기판 분리 방법 및 기판 분리용 장치가 제공된다. 상기 기판 분리 방법은, 기판, 상기 기판 상에 위치하는 에피층, 및 상기 기판 및 상기 에피층 사이에 형성된 공동을 포함하는 웨이퍼를 준비하고, 상기 공동 내에 가스를 주입하여 상기 에피층으로부터 상기 기판을 분리하는 것을 포함한다. 상기 기판 분리 방법에 따르면, 단순화된 공정을 이용하여 신뢰성 및 재현성이 높은 기판 분리 공정이 제공될 수 있다.

Description

기판 분리 방법 및 기판 분리용 장치{METHOD OF SEPARATING SUBSTRATE AND APPARATUS FOR SEPARATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 분리 방법 및 기판 분리용 장치에 관한 것으로, 특히, 단순화된 공정을 이용하여 기판을 분리할 수 있는 방법 및 기판 분리용 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드는 전자와 정공의 재결합으로 발생되는 광을 발하는 무기 반도체 소자로서, 최근, 디스플레이, 자동차 램프, 일반 조명 등의 여러 분야에서 사용되고 있다.
상기 발광 다이오드는 전극 형성위치에 따라서 수평형 발광 다이오드와 수직형 발광 다이오드로 분류될 수 있다.
수평형 발광 다이오드는 제조 방법이 비교적 간단하나, 하부 반도체층의 전극을 형성하기 위하여 활성층의 일부를 제거하므로 발광 면적이 감소한다. 또한, 전극들의 수평 배치로 인한 전류쏠림현상이 발생하여 발광 다이오드의 발광 효율이 감소된다. 뿐만 아니라, 수평형 발광 다이오드의 성장기판으로 사파이어 기판이 가장 폭 넓게 사용되는데, 사파이어 기판은 열전도성이 낮아서 발광 다이오드의 열방출이 어렵다. 이에 따라, 발광 다이오드의 접합 온도가 높아지며, 상기 발광 다이오드의 내부 양자 효율이 저하된다.
상기와 같은 수평형 발광 다이오드가 갖는 문제점을 해결하기 위하여, 수직형 발광 다이오드 또는 플립칩형 발광 다이오드가 개발되고 있다.
수직형 발광 다이오드는 전극이 상하 배치되고 사파이어 기판과 같은 성장기판이 분리되므로, 수평형 발광 다이오드가 갖는 문제를 해소할 수 있다. 또한, 플립칩형 발광 다이오드는 금속 범프 등에 의해 전극이 서브마운트에 직접적으로 접촉되므로, 수평형 발광 다이오드에서의 낮은 열방출 효율로 인하여 발생되는 문제점들이 개선될 수 있다.
한편, 수직형 발광 다이오드는 전극이 상하 배치되므로, 제조시 성장 기판을 분리하는 공정이 추가로 요구된다. 또한, 플립칩형 발광 다이오드에 있어서도, 광 효율을 향상시키기 위하여 성장 기판을 분리하는 기술이 적용된다.
일반적으로, 성장 기판 분리를 위하여 주로 레이저 리프트 오프(Laser Lift-off; LLO) 기술이 사용되며, 최근, 화학적 리프트 오프(Chemical Lift-off; CLO) 기술, 응력 리프트 오프(stress Lift-off; SLO) 기술 등이 연구 개발되고 있다.
그러나, 레이저 리프트 오프를 이용하여 성장 기판을 분리할 경우, 강한 에너지의 레이저로 인하여 반도체층에 크랙이 발생할 수 있고, 반도체층과 동종 물질의 성장 기판을 사용할 경우(예컨대, 질화갈륨 반도체층과 질화갈륨 기판)에는, 성장 기판과 반도체층 간의 에너지 밴드갭 차이가 작아 레이저 리프트 오프 방법을 적용하는 것이 어렵다. 화학적 리프트 오프의 경우, 기판과 반도체층 사이를 화학 식각 시키는 공정이 필요하므로, 기판과 반도체층 사이에 특정 구조를 형성하여야 한다. 따라서, 공정 비용이 높아지고, 공정이 복잡해지며, 화학 식각시 화학 용액이 성장 기판 전면에 균일하게 확산되지 않을 수 있어 공정 재현성이 떨어진다. 응력 리프트 오프의 경우에도, 외부에서 응력을 가하였을 때 기판과 반도체층 사이를 분리시켜야 하므로, 기판과 반도체층 사이에 특정 구조를 형성하여야 한다. 뿐만 아니라, 응력에 의해 반도체층에도 손상이 발생될 수 있어서 공정 수율이 감소될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 단순화된 공정을 이용하되, 신뢰성이 높은 기판 분리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 상기 기판 분리 방법을 적용할 수 있는 기판 분리용 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 분리 방법은, 기판, 상기 기판 상에 위치하는 에피층, 및 상기 기판 및 상기 에피층 사이에 형성된 공동을 포함하는 웨이퍼를 준비하고; 상기 공동 내에 가스를 주입하여 상기 에피층으로부터 상기 기판을 분리하는 것을 포함한다.
상기 공동 내에 가스를 주입하는 것은, 소정의 기압을 갖는 가스를 주입하는 것을 포함할 수 있다.
나아가, 상기 소정의 기압은 대기압 이상의 압력일 수 있다.
또한, 상기 공동 내에 가스를 주입하는 것은, 상기 웨이퍼의 측면으로부터 상기 웨이퍼의 내측 방향으로 향하는 가스를 주입하는 것을 포함할 수 있다.
상기 가스는 가스건을 이용하여 상기 공동으로 주입될 수 있다.
상기 가스는, 상기 웨이퍼 측면의 외주면의 적어도 일부분으로부터 상기 공동으로 주입될 수 있다.
상기 가스는 N2 가스 또는 공기일 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 공동은, 상기 웨이퍼의 상면에 수평한 방향에 따라 배치된 스트라이프 패턴 또는 메쉬 패턴을 가질 수 있다.
기판, 상기 기판 상에 위치하는 에피층, 및 상기 기판 및 상기 에피층 사이에 위치하는 공동을 포함하는 웨이퍼의 상기 기판을 상기 에피층으로부터 분리하기 위한 기판 분리용 장치에 있어서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 분리용 장치는, 상기 웨이퍼가 배치되는 스테이지를 포함하는 하부 몸체; 및 상기 스테이지의 측면으로부터 상기 하부 몸체의 외부로 연결된 기체 주입부를 포함한다.
상기 하부 몸체는 상기 스테이지의 측면을 둘러싸는 단부를 더 포함할 수 있고, 상기 기체 주입부는 상기 단부 상에 위치할 수 있다.
상기 기판 분리용 장치는, 상기 하부 몸체 상에 위치하는 상부 몸체를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 몸체는, 상기 스테이지에 대응하며, 상기 상부 몸체의 하면에 형성된 흡착부를 더 포함할 수 있다.
상기 기판 분리용 장치는, 상기 하부 몸체에 결합되어 상기 하부 몸체를 회전시키는 회전축을 더 포함할 수 있고, 상기 기체 주입부는 상기 스테이지의 측면으로부터 상기 하부 몸체의 외곽 측면으로 연장될 수 있다.
본 발명의 기판 분리 방법에 따르면, 단순화된 기판 분리 방법을 이용하여 공정성이 향상될 수 있고, 나아가, 신뢰성 및 재현성이 높은 기판 분리 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 기판 분리 방법을 이용할 수 있는 기판 분리용 장치를 제공함으로써, 발광 소자 등의 제조시 기판 분리를 용이하게 수행할 수 있다.
도 1 내지 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 에피층으로부터 기판을 분리할 웨이퍼 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들 및 평면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 분리용 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 분리 방법을 설명하기 위한 단면도들 및 평면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 있는 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 내지 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 에피층으로부터 기판을 분리할 웨이퍼 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들 및 평면도이다. 다만, 도 1 내지 도 5b를 참조하여 설명되는 웨이퍼는 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 본 발명의 웨이퍼가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 기판(110) 상에 희생층(120)을 형성한다.
기판(110)은 반도체층들을 성장시킬 수 있는 기판이면 한정되지 않으며, 예를 들어, 사파이어 기판, 실리콘 카바이드 기판, 실리콘 기판, 질화갈륨 기판, 질화알루미늄 기판 등일 수 있다. 특히, 본 실시예에 있어서, 기판(110)은 질화갈륨 기판 질화알루미늄 기판과 같은 질화물 기판일 수 있다.
기판(110)은 다양한 성장면을 가질 수 있고, 예를 들어, 기판(110) 상에 형성되는 반도체층들이 질화물계 반도체를 포함하는 경우, 상기 질화물계 반도체는 c면, a면, m면 또는 이외에 다른 성장면을 갖도록 성장될 수 있다.
희생층(120)은 희생층(120)은 (Al, Ga, In)N과 같은 질화물 반도체를 포함할 수 있으며, MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition), MBE(Molecular Beam Epitaxy) 또는 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등의 기술을 이용하여 성장 기판(110) 상에 성장될 수 있다.
나아가, 희생층(120)은 불순물을 포함하여, p형 또는 n형 질화물 반도체층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 희생층(120)은 Si가 1×1018/cm3 이상의 농도로 도핑된 n형 GaN층일 수 있다. 이에 따라, 후술하여 설명하는 전기화학식각(Electro-Chemical Etching; ECE) 공정을 이용하여 희생층(120) 내에 미세 공동(141)을 형성할 수 있다.
이어서, 도 2를 참조하면, 희생층(120) 상에 마스크 패턴(130)을 형성한다.
마스크 패턴(130)은 복수의 개구부(131)를 포함할 수 있고, 이에 따라 복수의 개구부(131)들 아래에 희생층(120)의 상면이 부분적으로 노출될 수 있다. 마스크 패턴(130)은 복수의 개구부(131)를 포함하여, 다양한 형태의 패턴을 가질 수 있다. 예를 들어, 마스크 패턴(130)은 스트라이프 패턴, 아일랜드 패턴, 메쉬 패턴 등으로 다양하게 형성될 수 있다. 마스크 패턴(130)의 패턴 형태에 따라, 후술하는 공정에서 공동(140)이 형성되는 영역이 정의될 수 있으며, 특히 본 실시예에 있어서, 상기 마스크 패턴(130) 아일랜드 패턴일 수 있다.
마스크 패턴(130)은 SiO2를 포함할 수 있으며, 전자선증발(e-beam evaporation) 및 사진 식각 공정을 통해서 일정 형태의 패턴을 갖도록 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자(이하, "통상의 기술자"라 한다)에게 공지된 증착 기술 및 리프트 오프 기술 등을 이용하여 형성할 수도 있다. 또한, 마스크 패턴(130)은 SiO2외에 SiNx와 같은 다른 절연성 물질을 포함할 수도 있다.
도 3을 참조하면, 희생층(120)을 부분적으로 제거하여 희생층(120) 내에 미세 공동(141)을 형성한다. 희생층(120)을 부분적으로 제거하는 것은, 예를 들어, 전기화학식각(Electro-Chemical Etching; ECE)을 이용하여 희생층(120)을 부분적으로 식각하는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 개구부(131) 아래 영역 및 그 주변 영역의 희생층(120)에 미세 공동(141)이 형성될 수 있다.
전기화학식각 공정에 대해 구체적으로 설명하면, 먼저, 희생층(120) 상에 식각 전극(미도시)을 형성한다. 예를 들어, 서로 이격된 세 개의 In 전극을 희생층(120)에 전기적으로 연결되도록 형성한다. 이어서, 상기 희생층(120)이 형성된 기판(110)과 음극 전극(예를 들어, Pt 전극)을 용액에 담근다. 상기 용액은 전해질 용액일 수 있고, 예를 들어, 옥살산, HF 또는 NaOH를 포함하는 전해질 용액일 수 있다. 그리고 상기 식각 전극과 상기 음극 전극에 일정 전압을 가하면, 희생층(120)이 부분적으로 식각되어 도 2에 도시된 바와 같은 미세공동(141)이 형성될 수 있다. 전기화학식각 공정에서 마스크 패턴(130)은 식각 마스크 역할을 할 수 있고, 이에 따라, 미세공동(141)은 개구부(131) 아래 영역 및 그 주변 영역의 희생층(120) 내에 주로 형성될 수 있다.
상기 전기화학식각 공정에서 상기 용액의 조성 및 농도, 전압 인가 시간, 인가 전압을 선택적으로 적용하여, 미세 공동(141)의 크기 및 형성 영역을 조절할 수 있다. 예를 들어, 10~60V 범위의 전압을 연속적으로 인가하여 희생층(120)을 부분적으로 식각하여 미세 공동(141)을 형성할 수 있고, 또한, 두 단계 이상의 전압을 인가하는 전기화학식각 공정을 이용하여 미세 공동(141)을 형성할 수도 있다.
예를 들어, 1단계 전기화학식각 공정에서 약 8V의 전압을 180초간 인가하고, 이어서 2단계 전기화학식각 공정으로 약 16.5V의 전압을 수 내지 수십 초간 인가할 수 있다. 이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 상대적으로 작은 크기의 미세 공동이 먼저 형성되고, 상대적으로 큰 크기의 미세 공동이 형성될 수 있다. 두 단계 전기화학식각 공정을 이용함으로써, 희생층(120)의 표면은 양호한 결정성을 유지할 수 있고, 아울러, 희생층(120)의 내부에 상대적으로 큰 미세 공동을 형성할 수 있어 후속 공정에 유리하다.
본 실시예에서는, 미세 공동(141)을 전기화학식각을 이용하여 형성하는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 화학식각(Chemical Etching; EC), 광화학식각(Photo Enhanced Chemical Etching; PCE)을 이용하여 미세 공동(141)을 형성하는 것도 본 발명의 범위에 포함된다.
도 4를 참조하면, 희생층(120) 상에 마스크 패턴(130)을 덮는 에피층(150)을 형성함과 아울러, 희생층(120)에 공동(140)을 형성한다.
에피층(150)은 제1 도전형 반도체층(151), 활성층(153) 및 제2 도전형 반도체층(155)을 포함할 수 있으며, 순차적으로 성장되어 형성될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(151)은 MOCVD, MBE, 또는 HVPE 등의 기술을 이용하여 희생층(120) 상에 성장될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(151)은 개구부(131) 의해 상면이 노출된 희생층(120)의 영역을 시드(seed)로 하여 성장될 수 있으며, 성장 중에 수직 방향 성장뿐 아니라, 수평 방향 성장을 동반할 수 있다. 이에 따라, 제1 도전형 반도체층(151)은 마스크 패턴(130)을 덮도록 성장될 수 있다.
또한, 제1 도전형 반도체층(151)이 성장되는 동안, 미세공동(141)이 서로 합쳐지거나 확장하여 공동(140)이 형성될 수 있다. 따라서, 공동(140)은 미세공동(141)이 형성되어있던 영역에서 주로 형성되며, 미세공동(141)이 형성되어 있던 영역보다 더 확장된 영역을 갖도록 형성될 수도 있다. 공동(140)은 개구부(131) 아래 영역의 희생층(120)에 주로 형성될 수 있고, 나아가, 상기 공동(140)은 마스크 패턴(130)에 덮여진 영역 아래에 부분적으로 확장될 수 있다.
이어서, 제1 도전형 반도체층(151) 상에 활성층(153) 및 제2 도전형 반도체층(155)을 성장시켜, 에피층(150)을 형성한다.
활성층(153) 및 제2 도전형 반도체층(155)은 제1 질화물 반도체층(151)과 유사하게, MOCVD, MBE, 또는 HVPE 등의 기술을 이용하여 성장될 수 있다.
에피층(150)의 각 반도체층들(151, 153, 155)은 (Al, Ga, In)N을 포함할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 제1 도전형 반도체층(151)은 n형 반도체층이고, 제2 도전형 반도체층(153)은 p형 반도체층이나, 그 반대일 수도 있다. 활성층(153)은 다중양자우물 구조(MQW)를 포함할 수 있으며, 상기 다중 양자우물구조를 이루는 반도체층들이 원하는 피크 파장의 광을 방출하도록, 상기 반도체층들을 이루는 원소 및 그 조성이 조절될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(151)은 언도프트(un-doped)층과 도핑층을 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(151) 형성시 언도프트층을 먼저 성장시키고, 이후 도핑층을 형성하여, 제1 도전형 반도체층(151)이 다중층을 포함하도록 할 수 있다. 이와 같이, 제1 도전형 반도체층(151)의 형성시 초기에 언도프트층을 먼저 성장시킴으로써, 제1 도전형 반도체층(151)의 결정 품질을 개선할 수 있다.
이하, 질화물 반도체 물질을 포함하는 반도체층들(151, 153, 155)과 관련된 주지 기술내용의 설명은 생략하며, 상기 주지 기술내용 역시 본 발명의 범위 내에 포함될 수 있다.
이어서, 도 5a를 참조하면, 에피층(150) 상에 지지 기판(180)을 형성한다. 이에 따라, 공동(140)을 포함하는 웨이퍼(100)가 제공된다.
지지 기판(180)은 본딩층(170)을 형성함으로써 에피층(150) 상에 본딩될 수 있으며, 나아가, 지지 기판(180)을 형성하기 전에, 에피층(150) 상에 금속층(160)을 더 형성할 수 있다.
지지 기판(180)은 절연성 기판, 도전성 기판, 또는 회로 기판일 수 있다. 예를 들어, 지지 기판(180)은 사파이어 기판, 질화물 기판, 유리 기판, 실리콘 카바이드 기판, 실리콘 기판, 금속 기판, 세라믹 기판 또는 PCB 기판일 수 있으며, 특히, 본 실시예의 지지 기판(180)은 금속을 포함하는 전도성 기판일 수 있다.
본딩층(170)은 지지 기판(180)을 에피층(150)에 본딩하는 역할을 할 수 있으며, 지지 기판(180)을 에피층(150)에 본딩하는 것은, 공정 본딩(Eutectic bonding)을 이용하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본딩층(170)이 AuSn을 포함할 수 있으며, AuSn 공정 본딩(Eutectic bonding)에 의해 지지 기판(180)이 에피층(150)에 본딩될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 온도 변화를 수반하는 다른 물질을 이용한 본딩 방법을 이용하는 것도 모두 포함한다.
한편, 상기 발광 소자 제조 방법 및 발광 소자 제조용 템플릿 분리 방법은, 지지 기판(180)을 형성하기 전에, 에피층(150) 상에 금속층(160)을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.
금속층(160)은 반사 금속층(미도시)과 베리어 금속층(미도시)을 포함할 수 있고, 베리어 금속층은 반사 금속층을 덮도록 형성될 수 있다. 금속층은 증착 및 리프트 오프 기술 등을 이용하여 형성될 수 있다.
반사 금속층은 광을 반사시키는 역할을 할 수 있고, 또한, 에피층(150)과 전기적으로 연결된 전극 역할을 할 수도 있다. 따라서, 반사 금속층은 높은 반사도를 가지면서 오믹 접촉을 형성할 수 있는 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 반사 금속층은, 예를 들어, Ni, Pt, Pd, Rh, W, Ti, Al, Ag 및 Au 중 적어도 하나를 포함하는 금속을 포함할 수 있다. 또한, 상기 베리어 금속층은 반사 금속층과 다른 물질의 상호 확산을 방지한다. 이에 따라, 상기 반사 금속층의 손상에 의한 접촉 저항 증가 및 반사도 감소를 방지할 수 있다. 베리어 금속층은 Ni, Cr, Ti을 포함할 수 있으며, 다중층으로 형성될 수 있다.
도 5b는 본 실시예에 따른 웨이퍼(100)의 평면도를 도시하며, 마스크 패턴(130)이 아일랜드 패턴으로 형성된 경우를 도시한다. 도 5b를 참조하면, 희생층(120)의 전면에 마스크 패턴(130)이 아일랜드 패턴으로 형성되며, 이에 따라, 마스크 패턴(130)의 개구부(131) 아래에 공동(140)이 웨이퍼(100)의 상면에 수평한 방향에 대하여 서로 연결된 메쉬 형태로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 마스크 패턴(130)이 스트라이프 패턴인 경우 공동(140) 역시 웨이퍼(100)의 상면에 수평한 방향에 대하여 스트라이프 패턴으로 형성될 수 있다. 따라서, 마스크 패턴(130) 및 개구부(131)를 필요에 따라 정의함으로써 공동(140)의 형태를 결정할 수 있다.
본 실시예에서, 에피층(150)과 기판(110) 사이에 형성된 공동(140)이 전기화학식각을 통해 형성되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 통상의 기술자에게 알려지거나 통상의 기술자가 용이하게 실시가능한 방법을 이용하여 공동(140)을 형성하는 것도 본 발명에 포함될 수 있다. 예를 들어, 전기화학식각을 이용하지 않고, 질화물계 반도체층의 횡방향 성장 특성을 이용하여 공동(140)을 형성할 수도 있다. 또한, AlN 버퍼층을 기판(110) 상에 형성하여 v형태의 기공을 형성하여 공동(140)을 형성하는 방법 등도 본 발명의 범위에 포함된다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 분리용 장치를 설명하기 위한 단면도이며, 도 7 및 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 분리 방법을 설명하기 위한 단면도들 및 평면도이다. 특히, 도 7 및 도 8은 도 6의 기판 분리용 장치를 이용하여 기판을 분리하는 방법을 설명한다.
도 6을 참조하면, 기판 분리용 장치(200)는 하부 몸체(210) 및 기체 주입부(240)를 포함한다. 나아가, 상기 기판 분리용 장치(200)는 하부 몸체(210) 상에 위치하는 상부 몸체(220) 및 회전축(230)을 더 포함할 수 있다.
하부 몸체(210)는 상부에 형성된 스테이지(211)를 포함할 수 있으며, 상기 스테이지(211)를 둘러싸는 단부를 더 포함할 수 있다. 상기 단부에 의해 스테이지(211)의 영역이 정의될 수 있다.
스테이지(211)는 웨이퍼(100)가 배치되는 영역으로서, 웨이퍼(100)의 크기에 따라 그 크기가 결정될 수 있다. 예를 들어, 2인치, 4인치 또는 6인치 등의 직경을 갖는 웨이퍼들의 크기에 따라 스테이지(211)의 크기가 결정될 수 있고, 웨이퍼(100)가 안정적으로 배치될 수 있도록 웨이퍼(100)의 직경보다 크게 형성될 수 있다. 단부는 스테이지(211)의 바닥면보다 높은 상면을 가질 수 있으며, 이에 따라 웨이퍼(100)가 스테이지(211) 상에 더욱 안정적으로 배치될 수 있다.
하부 몸체(210)는 다양한 재료로 제조될 수 있으며, 예를 들어, 세라믹, 폴리머 또는 금속 등의 물질을 포함할 수 있다.
기체 주입부(240)는 스테이지(211)의 측면으로부터 하부 몸체(210)의 외부로 연장될 수 있으며, 특히, 하부 몸체(210)의 측면 외곽 방향으로 연장될 수 있다. 상기 기판 분리용 장치(200)에 웨이퍼(100)가 배치될 경우, 기체 주입부(240)는 웨이퍼(100)의 공동(140)과 연결될 수 있다.
나아가, 하부 몸체(210)가 단부를 포함하는 경우, 상기 기체 주입부(240)는 단부 상에 위치며, 하부 몸체(210)의 외곽 측면 방향으로 연장될 수 있다. 또한, 기체 주입부(240)는 상기 단부 상의 적어도 일부 영역에 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 기체 주입부(240)는 스테이지(211)의 측면 및 하부 몸체(210)의 측면 외곽을 따라 전체적으로 형성될 수 있다.
상부 몸체(220)는 하부 몸체(210) 상에 위치할 수 있으며, 하부 몸체(210) 및 스테이지(211)를 덮어 웨이퍼(100)가 더욱 안정적으로 배치될 수 있도록 한다. 또한, 상부 몸체(220)는 스테이지(211)에 대응하는 영역에 형성된 흡착면(221)을 포함할 수 있다. 기판 분리용 장치(200)에 배치된 웨이퍼(100)의 상면이 흡착면(221)에 흡착될 수 있으며, 이에 따라, 기판 분리 공정 후에 상부 몸체(220)를 하부 몸체(210)로부터 분리함과 동시에 기판(110)이 에피층(150)으로부터 분리될 수 있다. 따라서, 기판 분리 공정을 더욱 용이하게 할 수 있다. 한편, 상부 몸체(220)는 하부 몸체(210)와 동일한 재료로 형성될 수 있다.
회전축(230)은 하부 몸체(210)에 결합되어 하부 몸체(210)의 하부에 위치할 수 있으며, 회전축(230)이 회전함으로써 하부 몸체(210) 및 상부 몸체(220)가 회전할 수 있다. 회전축(230)은 기판 분리 공정에서 주입되는 가스(G)가 웨이퍼(100)의 측면 전체에 균일하게 주입될 수 있도록 하는 역할을 할 수 있다.
한편, 회전축(230)에 의해 하부 몸체(210)가 회전하는 경우, 가스(G)의 주입이 용이하도록, 하부 몸체(210) 및 상부 몸체(220)는 원통형의 형상을 가질 수 있다.
다음, 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 분리 방법을 설명한다.
도 6의 기판 분리용 장치(200)에 도 5의 웨이퍼(100)를 배치한다. 특히, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼(100)는 스테이지(211) 상에 배치될 수 있다.
이어서, 가스 주입부(240)를 통해서 웨이퍼(100)의 공동(140) 내로 가스(G)를 주입한다.
가스(G)는 소정의 기압을 갖는 가스일 수 있으며, 상기 소정의 기압은 대기압 이상의 압력일 수 있다. 예를 들어, 가스(G)는 가스건을 이용하여 공동(140) 내로 주입될 수 있다. 이때, 가스(G)는 N2 가스 또는 공기를 포함할 수 있다. 또한, 가스(G)는 웨이퍼(100)의 측면으로부터 웨이퍼(100)의 내측 방향으로 향할 수 있다.
가스(G)가 웨이퍼(100) 내의 공동(140)을 통해 주입됨으로써, 가스(G)의 기압 및/또는 가스(G)의 흐름에 따른 물리적인 힘이 공동(140) 주변에 인가된다. 희생층(120)과 제1 도전형 반도체층(151) 사이의 계면 주변에는 마스크 패턴(130) 및 공동(140)이 형성되어 있으므로, 공동(140) 주변의 희생층(120)과 제1 도전형 반도체층(151) 사이의 결합력은 다른 계면들의 결합력에 비해 월등히 낮은 상태일 수 있다. 따라서, 상기 가스(G)에 의해 발생된 응력이 상기 계면에 집중됨으로써, 도 8에 도시된 바와 같이, 에피층(150)으로부터 기판(110)이 희생층(120)에서 분리될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 기판 분리 방법을 이용하여 기판(110)을 에피층(150)으로부터 분리할 수 있다. 종래의 화학적 리프트 오프를 이용할 경우, 식각 용액이 웨이퍼(100)의 전면에 침투하기 어려워, 공정 재현성 및 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다. 또한, 응력 리프트 오프를 이용할 경우, 희생층(120)과 제1 도전형 반도체층(151) 사이의 계면에만 응력을 인가하는 것이 매우 어렵기 때문에, 다른 반도체층들에도 응력이 가해져 반도체층들에 손상이 발생할 수 있는 문제가 있다. 이에 반해, 본 발명의 기판 분리 방법에 따르면, 가스(G)를 이용하여 희생층(120)과 제1 도전형 반도체층(151) 사이의 계면에만 응력을 인가할 수 있으므로, 다른 반도체층들에 손상을 발생시키지 않으며, 또한, 가스(G)의 유동성은 화학 용액에 비해 월등히 높으므로, 웨이퍼(100)의 전면에 가스(G)가 침투할 수 있다. 이에 따라, 상기 기판 분리 방법을 이용하여 발광 소자 등을 제조할 경우, 공정 재현성 및 신뢰성이 높은 공정이 제공될 수 있으며, 이로부터 제조된 발광 소자의 신뢰성도 향상될 수 있다. 또한, 종래의 기판 분리 방법에 비해 단순화될 수 있으므로, 공정성에서도 유리한 효과를 제공할 수 있다.
본 발명의 기판 분리 방법은 수직형 발광 소자, 플립칩형 발광 소자 등 기판 분리 공정을 적용할 수 있는 다양한 발광 소자의 제조에 적용될 수 있다. 따라서 본 발명이 상술한 실시예들과 같이 수직형 발광 소자의 제조에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 의한 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능하고, 본 발명은 특허청구범위에 의한 기술적 사상을 모두 포함한다.

Claims (13)

  1. 기판, 상기 기판 상에 위치하는 에피층, 및 상기 기판 및 상기 에피층 사이에 형성된 공동을 포함하는 웨이퍼를 준비하고;
    상기 공동 내에 가스를 주입하여 상기 에피층으로부터 상기 기판을 분리하는 것을 포함하는 기판 분리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 공동 내에 가스를 주입하는 것은, 소정의 기압을 갖는 가스를 주입하는 것을 포함하는 기판 분리 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 소정의 기압은 대기압 이상의 압력인 기판 분리 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 공동 내에 가스를 주입하는 것은, 상기 웨이퍼의 측면으로부터 상기 웨이퍼의 내측 방향으로 향하는 가스를 주입하는 것을 포함하는 기판 분리 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가스는 가스건을 이용하여 상기 공동으로 주입되는 기판 분리 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 가스는, 상기 웨이퍼 측면의 외주면의 적어도 일부분으로부터 상기 공동으로 주입되는 기판 분리 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스는 N2 가스 또는 공기인 기판 분리 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 공동은, 상기 웨이퍼의 상면에 수평한 방향에 따라 배치된 스트라이프 패턴 또는 메쉬 패턴을 갖는 기판 분리 방법.
  9. 기판, 상기 기판 상에 위치하는 에피층, 및 상기 기판 및 상기 에피층 사이에 위치하는 공동을 포함하는 웨이퍼의 상기 기판을 상기 에피층으로부터 분리하기 위한 기판 분리용 장치에 있어서,
    상기 웨이퍼가 배치되는 스테이지를 포함하는 하부 몸체; 및
    상기 스테이지의 측면으로부터 상기 하부 몸체의 외부로 연결된 기체 주입부를 포함하는 기판 분리용 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 하부 몸체는 상기 스테이지의 측면을 둘러싸는 단부를 더 포함하고,
    상기 기체 주입부는 상기 단부 상에 위치하는 기판 분리용 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 하부 몸체 상에 위치하는 상부 몸체를 더 포함하는 기판 분리용 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 상부 몸체는, 상기 스테이지에 대응하며, 상기 상부 몸체의 하면에 형성된 흡착부를 더 포함하는 기판 분리용 장치.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 하부 몸체에 결합되어 상기 하부 몸체를 회전시키는 회전축을 더 포함하고,
    상기 기체 주입부는 상기 스테이지의 측면으로부터 상기 하부 몸체의 외곽 측면으로 연장된 기판 분리용 장치.
KR20130106591A 2013-09-05 2013-09-05 기판 분리 방법 및 기판 분리용 장치 KR20150028020A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130106591A KR20150028020A (ko) 2013-09-05 2013-09-05 기판 분리 방법 및 기판 분리용 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130106591A KR20150028020A (ko) 2013-09-05 2013-09-05 기판 분리 방법 및 기판 분리용 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150028020A true KR20150028020A (ko) 2015-03-13

Family

ID=53023111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20130106591A KR20150028020A (ko) 2013-09-05 2013-09-05 기판 분리 방법 및 기판 분리용 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20150028020A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170029678A (ko) * 2015-09-07 2017-03-16 삼성전자주식회사 반도체 기판 및 이를 이용한 반도체 발광소자의 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170029678A (ko) * 2015-09-07 2017-03-16 삼성전자주식회사 반도체 기판 및 이를 이용한 반도체 발광소자의 제조 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9882085B2 (en) Method for separating epitaxial layers from growth substrates, and semiconductor device using same
JP5286045B2 (ja) 半導体発光素子の製造方法
US9711354B2 (en) Method of fabricating light emitting device through forming a template for growing semiconductor and separating growth substrate
KR100735496B1 (ko) 수직구조 질화갈륨계 ｌｅｄ 소자의 제조방법
KR102108196B1 (ko) 성장 기판이 분리된 자외선 발광소자 및 그 제조 방법
TWI559573B (zh) 發光二極體
TWI501418B (zh) Quasi - vertical structure of light - emitting diodes
JP2012114184A (ja) 発光ダイオード
KR102206284B1 (ko) 반도체 성장용 템플릿, 기판 분리 방법 및 이를 이용한 발광소자 제조 방법
KR20150012538A (ko) 발광 소자 제조 방법
KR20140068474A (ko) 기판 분리 방법 및 이를 이용한 발광 다이오드 칩 제조 방법
JP4940359B1 (ja) 発光素子と発光素子および半導体素子の製造方法
US9048348B2 (en) Method of separating substrate and method of fabricating semiconductor device using the same
KR20150074516A (ko) 기판 분리 방법 및 이를 이용한 발광소자 제조 방법
KR101111748B1 (ko) 수직구조 질화갈륨계 반도체 발광소자의 제조방법
KR20150028020A (ko) 기판 분리 방법 및 기판 분리용 장치
KR20140085198A (ko) 마스크 패턴을 이용한 기판 분리 방법 및 반도체 소자 제조 방법
KR20140074040A (ko) 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법
JP5207944B2 (ja) 半導体発光素子の製造方法
KR20140079958A (ko) 기판 분리 방법 및 이를 이용한 반도체 소자 제조 방법
KR20150016759A (ko) 발광 소자 제조용 템플릿 재생 방법
KR101252558B1 (ko) 수직형 발광 소자의 제조방법
KR20140071680A (ko) 기판 분리용 장치 및 이를 이용한 기판 분리 방법
KR20140077476A (ko) 마스크 패턴 형성 방법, 이를 이용한 기판 분리 방법 및 반도체 소자 제조 방법
KR20150005114A (ko) 반도체 성장용 템플릿 및 성장 기판 분리 방법

Legal Events

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