KR20150112237A - 발광 소자의 제조 방법 및 그것에 의해 제조된 발광 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 측면에 돌기들을 포함하는 발광 소자의 제조 방법 및 그것에 의해 제조된 발광 소자에 대한 것이다. 본 발명에 따른 발광 소자의 제조 방법은 기판 상에 하부 반도체층, 활성층 및 상부 반도체층을 형성하고, 레이저 광선을 조사하여 상기 기판 내부에 개질 영역을 형성하여 상기 기판을 분리하되, 분리되는 상기 기판의 적어도 일 측면에 복수개의 돌기들이 형성되고, 상기 복수개의 돌기들은 다각뿔 형상이다.
Description
본 발명은 발광 소자의 제조 방법 및 그것에 의해 제조된 발광 소자에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 기판 측면에 돌기들을 포함하는 발광 소자의 제조 방법 및 그것에 의해 제조된 발광 소자에 대한 것이다.
발광 소자는 기본적으로 P형 반도체와 N형 반도체의 접합인 PN 접합 다이오드이다.
발광 소자(Light Emitting Diode:LED)는 P형 반도체와 N형 반도체를 접합한 뒤, P형 반도체와 N형 반도체에 전압을 인가하여 전류를 흘려주면, P형 반도체의 정공은 N형 반도체 쪽으로 이동하고, 이와는 반대로 N형 반도체의 전자는 P형 반도체 쪽으로 이동하여 전자 및 정공은 PN 접합부로 이동하게 된다.
PN 접합부로 이동된 전자는 전도대(conduction band)에서 가전대(valence band)로 떨어지면서 정공과 결합하게 된다. 이때, 전도대와 가전대의 높이 차이 즉, 에너지 차이에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 에너지가 광의 형태로 방출된다.
이러한 발광 소자는 광을 발하는 반도체 소자로서 친환경, 저 전압, 긴 수명 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.
이러한 발광 소자의 성능, 즉, 내부 양자 효율 및 외부 양자 효율을 향상시키기 위한 기술 개발이 활발히 진행되고 있다. 내부 양자 효율을 향상시키기 위해서는 결정질 및 에피층 구조에 관한 연구가 진행된다. 외부 양자 효율을 높이기 위해 다양한 방법이 연구되고 있는데, 특히 광 추출 효율을 향상시키기 위한 기술에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다.
대한민국 공개특허 10-2012-0004048호는 건식 또는 습식 식각을 통하여 기판 상에 돌기 패턴을 형성함으로써, 광 추출 효율을 향상시키는 발광 소자 및 그 제조방법을 개시한다. 종래 기술은 기판 상에 돌기 패턴을 형성하므로, 기판의 측면에서 발생하는 전반사를 방지할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광 추출 효율이 향상된 발광 소자의 제조 방법 및 그것에 의해 제조된 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 다른 과제는 기판의 측면에 돌기를 포함하는 발광 소자의 제조 방법 및 그것에 의해 제조된 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 기판의 측면에 형성되는 돌기들의 형상 및 배치를 제어할 수 있는 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 별도공정 없이 기판의 측면에 돌기들을 형성할 수 있는 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 기판 상에 하부 반도체층, 활성층 및 상부 반도체층을 형성하고, 레이저 광선을 조사하여 상기 기판 내부에 개질 영역을 형성하여 상기 기판을 분리하되, 분리되는 상기 기판의 적어도 일 측면에 복수개의 돌기들이 형성되고, 상기 복수개의 돌기들은 다각뿔 형상일 수 있다.
나아가, 상기 레이저 광선을 조사하는 것은, 서로 다른 복수개의 방향에서 조사하는 것을 포함할 수 있다.
상기 다각뿔 형상의 돌기들 각각은 서로 접할 수 있다.
상기 다각뿔 형상은 삼각뿔 형상 또는 사각뿔 형상일 수 있다.
또한, 상기 기판은 상기 하부 반도체층, 상기 활성층 및 상기 상부 반도체층이 형성되는 제2 면 및 상기 제2 면의 반대면인 제1 면을 포함하고, 상기 레이저 광선은 상기 제1 면을 통해 조사될 수 있다.
나아가, 상기 기판은 분할 예정선을 가지고, 상기 개질 영역은 상기 분할 예정선을 따라 형성될 수 있다.
상기 분할 예정선은 격자형으로 형성될 수 있다.
상기 개질 영역은 상기 기판에 대하여 투과성을 가지는 레이저 광선을 상기 기판의 내부에 집광점을 맞춰 조사함으로써 형성될 수 있다.
상기 기판은 사파이어 기판일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는 기판; 상기 기판 상부에 형성되는 하부 반도체층, 활성층 및 상부 반도체층을 포함하되, 상기 기판의 적어도 일측면은 복수개의 돌기들을 가지고, 상기 복수개의 돌기들 각각은 서로 접하고, 다각뿔 형상일 수 있다.
상기 다각뿔 형상은 삼각뿔 형상 또는 사각뿔 형상일 수 있다.
나아가, 상기 다각뿔 형상인 복수개의 돌기들 각각은 밑면을 포함하고, 상기 밑면들 중 어느 하나는 이웃하는 밑면들과 서로 맞닿아 있을 수 있다.
상기 복수개의 돌기들은 규칙적으로 배치될 수 있다.
상기 복수개의 돌기들은 행과 열을 이루어 배치될 수 있다.
상기 복수개의 돌기들은 균일한 높이를 가질 수 있다.
상기 복수개의 돌기들 각각이 포함하는 꼭지점들 중 하나를 연속해서 잇는 선은 직선일 수 있다.
상기 복수개의 돌기들 각각의 밑면의 넓이는 균일할 수 있다.
상기 기판은 사파이어 기판일 수 있다.
몇몇 실시예에 있어서, 상기 적어도 일측면과 반대면인 타측면을 더 포함하고, 상기 타측면은 다각뿔 형상인 복수개의 돌기들을 포함하되, 상기 일측면이 포함하는 복수개의 돌기들과, 상기 타측면이 포함하는 복수개의 돌기들은 상기 기판의 중심면에 대해 거울면 대칭될 수 있다.
또한, 상기 적어도 일측면 및 타측면에 돌기들을 포함하는 기판의 좌우폭은 상기 하부 반도체층의 좌우폭 이하일 수 있다.
나아가, 상기 적어도 일측면과 반대면인 타측면을 더 포함하고, 상기 타측면은 다각뿔 형상인 복수개의 돌기들을 포함하되, 상기 일측면과 상기 타측면 각각은 상기 복수개의 돌기들로 형성되는 요철패턴을 포함하고, 상기 요철패턴은 요부와 철부를 포함하되, 상기 일측면이 포함하는 요부와 상기 타측면이 포함하는 철부는 서로 대응될 수 있다.
서로 대응되는 상기 일측면이 포함하는 요부와 상기 타측면이 포함하는 철부는 동일 높이에 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 발광 소자는 기판의 측면에 돌출된 돌기들을 형성함으로써 발광 소자의 광 방출 효율이 향상되는 효과가 있다. 즉, 기판의 측면에 돌기들로 형성된 요철패턴에 의해 활성층에서 발생한 광이 전반사를 일으킬 확률이 낮아짐에 따라 발광 소자의 광 방출 효율이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발광 소자의 제조방법은 기판의 측면에 형성되는 돌기들의 형상 및 배치를 제어할 수 있으므로, 전체 면적에서 차지하는 돌기들의 면적을 최대화할 수 있다. 따라서, 전체적인 발광 소자의 발광 효율이 증가될 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법으로 분할되는 광 디바이스 웨이퍼의 사시도 및 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법이 포함하는 광 디바이스 웨이퍼의 분할 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법이 포함하는 분할 방법으로 분할되는 광 디바이스 웨이퍼 상에 다이싱 테이프가 접착된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법이 포함하는 광 디바이스 웨이퍼 분할 방법으로 분할되는 광 디바이스 웨이퍼의 제1 면으로부터 레이저 광선을 조사하여 내부에 개질 영역을 형성하는 개략적인 모습을 나타내는 사시도 및 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자가 포함하는 기판의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자가 포함하는 기판의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법이 포함하는 광 디바이스 웨이퍼의 분할 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법이 포함하는 분할 방법으로 분할되는 광 디바이스 웨이퍼 상에 다이싱 테이프가 접착된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법이 포함하는 광 디바이스 웨이퍼 분할 방법으로 분할되는 광 디바이스 웨이퍼의 제1 면으로부터 레이저 광선을 조사하여 내부에 개질 영역을 형성하는 개략적인 모습을 나타내는 사시도 및 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자가 포함하는 기판의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자가 포함하는 기판의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 전형적인 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법으로 분할되는 광 디바이스 웨이퍼의 사시도 및 단면도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 광 디바이스 웨이퍼(10)는 에피택시 기판(110), 에피택시 기판(110) 상에 배치된 광 디바이스 층(120)을 포함한다. 또한, 광 디바이스 층(120)의 제2 면(10a) 상에 도 1에 도시된 바와 같이 격자형으로 형성된 복수의 분할 예정선(130)이 형성되고, 분할 예정선(130)으로 구획된 복수의 영역에 광 디바이스(140)가 형성된다. 그리고, 광 디바이스 웨이퍼(10)는 분할 예정선(130)이 배치된 제2 면(10a)의 반대면인 제1 면(10b)을 가진다.
에피택시 기판(110)은 전체적으로 원판형상이고, 사파이어 기판일 수 있다. 에피택시 기판(110)은 100 내지 450㎛의 두께를 가질 수 있다.
광 디바이스 층(120)은 하부 반도체층(121), 활성층(123) 및 상부 반도체층(125)을 순차적으로 포함할 수 있다. 하부 반도체층(121), 활성층(123) 및 상부 반도체층(125)은 각각 질화갈륨 계열의 화합물 반도체 물질 즉, (Al, In, Ga)N으로 형성될 수 있다. 특히, 활성층(123)은 요구되는 파장의 광 예컨대 자외선 또는 청색광을 방출하도록 조성 원소 및 조성비가 결정되며, 하부 반도체층(121) 및 상부 반도체층(125)은 활성층에 비해 밴드갭이 큰 물질로 형성될 수 있다.
그리고, 하부 반도체층(121), 상부 반도체층(125) 및 활성층(123)은 금속유기화학기상증착(MOCVD), 분자선 성장(molecular beam epitaxy) 또는 수소화물 기상 성장(hydride vapor phase epitaxy: HVPE) 기술 등을 사용하여 단속적 또는 연속적으로 성장될 수 있다. 성장된 반도체층들(121, 123, 125)을 포함하는 광 디바이스 층(120)의 두께는 5 내 10㎛일 수 있다.
여기서 하부 반도체층(121) 및 상부 반도체층(125)은 각각 N형 및 P형, 또는 P형 또는 N형이다. 질화갈륨계열의 화합물 반도체층에서, N형 반도체층은 불순물로 예컨대 실리콘(Si)을 도핑하여 형성될 수 있으며, P형 반도체층은 불순물로 예컨대 마그네슘(Mg)을 도핑하여 형성될 수 있다.
하부 반도체층(121) 및/또는 상부 반도체층(125)은 도시한 바와 같이 단일층일 수 있으나, 다층구조를 가질 수도 있다. 또한 활성층(123)은 단일 양자웰 또는 다중 양자웰 구조를 가질 수 있다.
또한, 하부 반도체층(121)을 형성하기 전, 반도체층들(121,123,125)과 에피택시 기판(110) 사이에 버퍼층(미도시)이 개재될 수 있다. 버퍼층은 에피택시 기판(110)과 그 위에 형성될 하부 반도체층(121)의 격자 부정합을 완화시키기 위해 형성될 수 있다.
이어서, 상부 반도체층(125) 상에 발광 영역들을 한정하는 포토 레지스트 패턴들을 형성하고, 형성된 포토 레지스트 패턴들을 식각 마스크로 사용하여 상부 반도체층(125), 활성층(123) 및 하부 반도체층(121)을 차례로 식각하여 발광 영역들을 형성한다.
이에 따라 형성된 발광 영역들 각각은 에피택시 기판(110) 상에 위치하는 하부 반도체층(121), 하부 반도체층(121)의 일 영역 상부에 위치하는 상부 반도체층(125) 및 하부 반도체층(121)과 상부 반도체층(125) 사이에 개재된 활성층(123)을 포함하고, 하부 반도체층(121)의 다른 영역은 노출된다.
광 디바이스 웨이퍼의 제2 면(10a)에 형성된 분할 예정선(130)은 광 디바이스 웨이퍼(10)를 광 디바이스(140)로 분할하기 위하여 예정되어 있고, 광 디바이스(140)는 상술한 방법으로 형성되는 발광 영역을 포함한다.
한편, 금속 배선(미도시)들을 형성하기 전, 상부 반도체층(125) 상에 금속층(미도시)들이 형성될 수 있으며, 노출된 하부 반도체층(121) 상에 오믹 콘택층(미도시)들이 더 형성될 수 있으며, 상부 반도체층(125) 상에도 오믹 콘택층(미도시)들이 형성될 수 있으나, 여기서는 그 상세한 기재는 생략한다.
이어서, 위와 같은 공정들을 거쳐 제작된 광 디바이스 웨이퍼(10)를 분할하여, 개별 광 디바이스 칩으로 분리한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법이 포함하는 광 디바이스 웨이퍼의 분할 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3를 참조하면, 광 디바이스 웨이퍼의 분할 방법은 광 디바이스 웨이퍼 제2 면에 다이싱 테이프를 부착하는 단계(S310), 레이저를 조사하여 광 디바이스 웨이퍼 내부에 제1 방향에 따른 개질 영역들을 형성하는 단계(S320), 레이저를 조사하여 광 디바이스 내부에 제2 방향에 따른 개질 영역들을 형성하는 단계(S330)을 포함한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법이 포함하는 분할 방법으로 분할되는 광 디바이스 웨이퍼 상에 다이싱 테이프가 접착된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4를 참조하면, 광 디바이스 웨이퍼 표면에 다이싱 테이프를 부착하는 단계(S310)에 있어서, 다이싱 테이프(T)는 환형 프레임(F)에 설치되고, 다이싱 테이프(T) 표면에는 광 디바이스 웨이퍼(10)를 접착하기 위한 접착제가 도포되어 있다. 광 디바이스 웨이퍼(10)의 제2 면(10a)과 다이싱 테이프(T)를 접착시킬 수 있다. 다이싱 테이프(T)를 통해 환형 프레임(F)에서 광 디바이스 웨이퍼(10)가 지지된다. 이에 따라, 광 디바이스 웨이퍼(10)의 취급이 용이해진다.
상기 접착제는 자외선 경화용 접착제일 수 있다. 다이싱 테이프(T)가 자외선 경화용 접착제를 포함하는 경우, 다이싱 테이프(T)는 자외선 테이프일 수 있다. 자외선 테이프는 특정한 조도와 광량의 조건이 적합할 경우에는 테이프의 접착성분 중 감광성분이 경화하여 접착력을 소실하게 되는 특성을 갖는다.
다이싱 테이프(T)는 필름과 접착제를 포함할 수 있다. 필름은 PVC(polyvinyl chloride), PO(propylene oxide) 및 PET(polyethylene phthalate) 중 하나일 수 있다. 접착제는 아크릴계 접착제일 수 있고, 추가적으로 PET를 더 포함할 수 있다. 다이싱 테이프(T)를 사용하여, 다이싱 공정 시 웨이퍼의 뒤틀림 현상을 억제할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법이 포함하는 광 디바이스 웨이퍼 분할 방법으로 분할되는 광 디바이스 웨이퍼의 제1 면으로부터 레이저 광선을 조사하여 내부에 개질 영역을 형성하는 개략적인 모습을 나타내는 사시도 및 단면도이다.
도 6(a)는 레이저 장치의 레이저 조사부가 광 디바이스 웨이퍼 내부에 레이저 광을 집광시키는 단계의 개략적인 단면도를, 도 6(b)는 레이저 장치의 레이저 조사부가 광 디바이스 웨이퍼 내부에 개질 영역을 형성한 후의 광 디바이스 웨이퍼의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 레이저 광선을 조사하여 광 디바이스 웨이퍼 내부에 개질 영역을 형성하는 단계(S330)에 있어서, 제1 면(10b)이 위를 향하도록 노출된 광 디바이스 웨이퍼(10)를 다이싱 테이프(T)를 통해 레이저 장치(50)의 척 테이블(510) 상에 배치한다.
레이저 장치(50)는 척 테이블(510) 및 레이저 조사부(530)를 포함한다. 레이저 조사부(530)는 레이저 광선의 주파수, 파워, 펄스폭 등을 조정할 수 있고, 레이저 조사부(530)에 의해 특정한 파워 및 펄스폭을 가지는 레이저 광선을 집광부(550)를 통해 광 디바이스 웨이퍼(10) 내부에 조사할 수 있다. 도시되지 않았지만, 레이저 장치(50)는 별도의 얼라이먼트부를 포함하고, 상기 얼라이먼트부는 분할 예정선(130)과, 분할 예정선(130)을 따라 레이저 광선을 조사하는 레이저 조사부(530)의 집광부(550)의 위치 맞춤을 실시할 수 있다.
이 때, 광 다바이스 웨이퍼(10)의 분할 예정선(130)이 형성되어 있는 제2 면(10a)은 하측에 위치하고 있지만, 에피택시 기판(110)이 사파이어 기판인 경우에는 가시광선에 대하여 투명하기 때문에, 통상의 촬상 소자(CCD) 등을 사용하여, 제1 면(10b) 측에서 투시하여 분할 예정선(130)을 촬상하여 얼라이먼트를 수행할 수 있다.
광 디바이스 웨이퍼(10)를 분할 예정선(130)을 따라 개개의 광 디바이스(140)로 분할하기 위해서는, 우선 레이저 광선을 조사하여, 광선의 집광점(P)을 광 디바이스 웨이퍼(10)의 내부에 위치시킨다. 이어서, 광 디바이스 웨이퍼(10)의 분할 예정선(130)을 따라 레이저 광선을 조사시킴으로 광 디바이스 웨이퍼(10) 내부에 개질 영역(570)을 형성한다.
개질 영역(570)이란, 밀도, 굴절률, 기계적 강도나 그 외 물리적 특성이 주위와는 상이한 상태가 된 영역을 말하고, 예컨데 용융 처리 영역, 크랙 영역, 절연 파괴 영역, 굴절률 변화 영역 등이 있으며, 이들이 혼재한 영역도 있다.
광 디바이스 웨이퍼(10) 내부에 조사되는 레이저광의 전계강도 및 펄스폭 등을 제어하여 개질 영역(570) 및 개질 영역(570)에서 발생하는 하프 컷의 성장 등을 제어할 수 있다. 개질 영역(570)은 하프 컷을 포함할 수 있다.
도 6은 광 디바이스 웨이퍼(10) 내부에 개질 영역(570)이 하나의 선 형태로 형성된 경우를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
따라서, 본 발명에 따른 레이저를 조사하여 광 디바이스 웨이퍼 내부에 제1 방향에 따른 개질 영역들을 형성하는 단계(S330) 및 레이저를 조사하여 광 디바이스 웨이퍼 내부에 제2 방향에 따른 개질 영역들을 형성하는 단계(S350)는 광 디바이스 웨이퍼(10) 내부에 추가적인 개질 영역을 형성한다.
본 발명에 있어서, 레이저를 조사하여 광 디바이스 웨이퍼 내부에 제1 방향 및 제2 방향에 따라서 개질 영역들을 형성한다는 것은, 한 방향에 따른 하나의 개질 영역을 형성한다는 의미가 아니다. 즉, 제1 방향에 따른 개질 영역들은 제1 방향과 평행하는 복수개의 개질 영역들을 포함한다. 이와 동일하게, 제2 방향에 따른 개질 영역들은 제2 방향과 평행하는 복수개의 개질 영역들을 포함한다. 이하에서, 상세히 설명한다.
레이저를 조사하여 광 디바이스 웨이퍼 내부에 제1 방향에 따른 개질 영역들을 형성하는 단계(S330)에 있어서, 제1 방향은 도 6(a)와 동일한 X 방향일 수 있다. 도 6(a)를 다시 참고하면, 본 단계(S330)에 있어서, 광 디바이스 웨이퍼(10)의 좌에서 우방향(X 방향)으로 레이저를 조사할 수 있다. 이 경우, 광 디바이스 웨이퍼(10)의 개질 영역은 좌에서 우방향(X 방향)으로 연속적으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 방향에 따른 개질 영역은, 제1 면(10b)에서 바라봤을 때, 광 디바이스 웨이퍼(10)의 내부에 수평방향의 선 형상으로 형성될 수 있다.
상기 공정으로 형성된 하나의 수평방향의 선 형상의 개질 영역과, 일정거리를 이격하고, 서로 평행한 다른 하나의 수평방향의 선 형상의 개질 영역을 형성할 수 있다. 다만, 본 실시예에 있어서, 개질 영역들은 일정거리를 이격하는 것으로 설명하였지만, 이에 국한되지 않는다. 즉, 개질 영역들은 이격거리 없이 연속적으로 형성될 수 있다.
상술한 공정을 반복하여, 광 디바이스 웨이퍼(10)는 수평방향(X 방향)의 선 형상을 가지고, 서로 이격되고 평행한 복수 개의 개질 영역들이 형성될 수 있다. 즉, 수평방향의 선 형상으로 형성되어 평행한 복수 개의 개질 영역들은 광 디바이스 웨이퍼(10)의 제1 면(10b)과 제2 면(10a)을 연결하는 측면에서 바라봤을 때, 지그재그 형상으로 배치된 점 형태일 수 있다.
레이저를 조사하여 광 디바이스 웨이퍼 내부에 제2 방향에 따른 개질 영역들을 형성하는 단계(S350)에 있어서, 제2 방향은 제1 방향과 수직한 방향일 수 있다. 즉, 제2 방향은 광 디바이스 웨이퍼(10)의 제1 면(10b)에서 제2 면(10a)으로 향하는 방향일 수 있다.
본 단계(S350)에 있어서, 광 디바이스 웨이퍼(10) 내부에 형성되는 개질 영역은 제1 면(10b)에서 제2 면(10a)으로 연장되는 수직방향의 선 형상일 수 있다. 즉, 제2 방향에 따른 개질 영역은, 광 디바이스 웨이퍼(10)의 제1 면(10b)과 제2 면(10a)을 연결하는 측면에서 바라봤을 때, 광 디바이스 웨이퍼(10)의 내부에 수직방향의 선 형상으로 형성될 수 있다.
상기 공정으로 형성된 하나의 수직방향의 선 형상의 개질 영역과, 이와 일정거리를 이격되고, 서로 평행한, 다른 하나의 수직방향의 선 형상의 개질 영역을 형성할 수 있다. 다만, 본 실시예에 있어서, 개질 영역들이 일정거리를 이격하는 것으로 설명하였지만, 이에 국한되지 않는다. 즉, 개질 영역들은 이격거리 없이 연속적으로 형성될 수 있다.
상술한 공정을 반복하여, 광 디바이스 웨이퍼(10)는 수직방향의 선 형상이고, 서로 평행한 복수개의 개질 영역들을 형성할 수 있다. 즉, 수직방향의 선 형상으로 형성되고, 서로 평행한 복수개의 개질 영역들은 광 디바이스 웨이퍼(10)의 제1 면(10b)에서 바라봤을 때, 지그재그 형상으로 배치된 점 형태일 수 있다.
상술한 제1 방향에 따른 개질 영역들과 제2 방향에 따른 개질 영역은 서로 중첩될 수 있다. 즉, 제1 방향에 따른 개질 영역들과 제2 방향에 따른 개질 영역들은 광 디바이스 웨이퍼(10)의 분할 예정선을 따라 형성되므로, 개질 영역들 각각은 서로 중첩될 수 있다. 이를 통하여, 기판의 측면은 다각뿔 형태를 가지는 돌기를 형성할 수 있다.
구체적으로, S330 단계를 통하여, 기판의 측면에 좌우로 긴 삼각기둥 형태의 굴곡부가 연속적으로 형성되고, S350 단계를 통하여 상기 굴곡부를 다각뿔 형태를 가지는 돌기로 형성할 수 있다. 상기 공정을 통하여 형성되는 돌기의 형상에 대해서는 후술하여 상세히 설명하다.
본 실시예에 있어서, 수평 방향의 선 형상인 개질 영역들을 형성한 다음에 수직 방향의 선 형상인 개질 영역들을 형성하는 단계를 설명하였지만, 개질 영역들의 형성 순서는 이에 국한 되는 것은 아니다. 따라서, 수직 방향의 선 형상인 개질 영역들을 형성한 다음에, 수평 방향의 선 형상인 개질 영역들을 형성할 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서, 서로 수직하는 두 가지 방향으로 형성된 선 형상의 개질 영역들에 대하여 설명하였지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 즉, 기판의 측면에 형성될 돌기의 형상을 고려하여, 두 가지 방향 이상에서 형성된 선 형상의 개질 영역들을 형성할 수 있다.
상술한 개질 영역들의 형성을 통하여, 광 디바이스 웨이퍼(10)는 광 디바이스(140)로 분할될 수 있다. 상기 광 디바이스(140)는 본 발명에 따른 발광 소자로 제조될 수 있다.
즉, 개질 영역들의 형성 이후에 다른 추가적인 공정없이 광 디바이스 웨이퍼(10)를 칩 단위로 분할하거나, 다이싱 테이프의 익스팬딩 공정을 통하여 칩 단위로 분할하거나, 또는 브레이킹 공정 등을 통하여 칩 단위로 분할할 수 있다.
본 발명에 따른 광 디바이스를 포함하는 발광 소자는 레이저를 이용한 분할 공정에서 기판의 측면에 돌기들을 포함할 수 있다. 즉, 발광 소자의 기판의 측면에 돌기들을 형성하는 별도의 공정을 수행하지 않고, 광 디비이스 웨이퍼의 분할 공정에서 분할과 동시에 기판의 측면에 돌기들을 형성할 수 있으므로, 전체적인 제조 공정이 간소화될 수 있다.
상술한 공정 등을 통하여, 분할된 광 디바이스를 포함하는 발광 소자의 기판의 측면은 돌기들을 포함할 수 있다. 이하 상세히 설명한다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자의 단면도들이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 발광 소자는 기판(10), 버퍼층(20), 하부 도전형 반도체층(30), 활성층(40), 상부 반도체층(50), 제1 전극(60), 제1 전극 패드(70) 및 제2 전극(80)을 포함한다. 본 실시예에 따른 발광 소자는 도 1 내지 6에 따른 실시예들을 통해 제조된 발광 소자이므로, 대응되는 구성요소는 서로 동일하다. 즉, 기판(10), 하부 도전형 반도체층(30), 활성층(40) 및 상부 반도체층(50)은 분할된 광 디바이스(140)가 포함하는 에피택시 기판(110) 및 광 디바이스 층(120)과 대응된다. 이하, 중복되는 내용에 대해서는 설명을 생략한다.
제1 전극(60)은 상부 반도체층(50) 전체로 전류가 잘 공급되도록 하기 위해 구비되는 것이며, ITO(indium tin oxide)로 형성된 투광성 전극일 수 있다. 또는, 제1 전극(60)은 활성층(40)에서 발광되는 빛을 기판 측으로 반사하도록 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 전극(60)은 Ag 또는 Al로 형성된 반사층, 확산 방지층 및 본딩층을 포함할 수 있다.
제1 전극 패드(70) 및 제2 전극(80)은 전류의 공급과 외부로의 와이어 본딩을 위한 것으로, Ti 및 Al으로 형성될 수 있다.
도 7 내지 도 9를 비교하면, 각 실시예가 포함하는 기판의 양측면에 배치된 돌기(1)들의 배치가 서로 다름을 알 수 있다.
도 7을 다시 참조하면, 기판의 일측면에 형성된 돌기(1)들과, 일측면과 반대면인 타측면에 형성된 돌기(1)들은 기판(10)의 중심면에 대해 거울면 대칭이다. 여기서, 중심면은 기판(10)을 좌우로 양분하는 수직이등분면일 수 있다.
도 8의 실시예 역시, 도 7의 실시예와 마찬가지로, 기판(10)의 일측면과, 일측면의 반대면인 타측면이 포함하는 돌기(1)들이 기판(10)의 중심면에 대해 거울면 대칭임을 알 수 있다.
다만, 도 7 및 도 8을 비교하면, 도 8의 실시예에 따른 발광 소자가 포함하는 기판(10)은 상부에 형성되는 반도체층들(30, 40, 50)의 면적을 벗어나지 않음을 알 수 있다. 즉, 일측면과 일측면의 반대면인 타측면에 돌기(1)들을 포함하는 기판(10)의 좌우폭은, 기판(10) 상에 배치되는 하부 반도체층(10)의 좌우폭 이하일 수 있다. 따라서, 발광 소자의 소형화에 보다 유리할 수 있다.
이와 비교하여, 도 9를 다시 참조하면, 기판의 일측면과, 일측면과 반대면인 타측면에 형성된 돌기(1)들은 요철패턴을 형성한다. 상기 요철패턴은 오목부를 의미하는 요부와 볼록부를 의미하는 철부를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 기판의 일측면에 형성된 요철패턴이 포함하는 요부와, 타측면에 형성된 요철패턴이 포함하는 철부는 서로 대응될 수 있다. 즉, 기판의 일측면에 요부가 형성된 영역과 동일 높이이고, 대응되는 타측면의 영역에는 철부가 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 레이저를 이용한 기판 분리 시에, 기판의 측면에 돌기부들로 형성되는 요철패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 기판 측면의 상부면에 먼저 형성되는 요철패턴의 형태에 따라, 전체적으로 형성되는 요철패턴의 형태를 변형할 수 있다.
또한, 본 실시예들에 있어서, 기판의 일측면과 타측면에 형성되는 돌기들이 서로 거울면 대칭되거나, 대응하는 경우를 예로 들었지만, 돌기들의 배치형태 및 배치순서는 이에 국한되는 것이 아니다.
도 10는 상기 일 실시예에 따른 발광 소자가 포함하는 기판의 사시도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 소자가 포함하는 기판(10)은 돌기(1)들을 포함할 수 있다. 돌기(1)들 각각은 사각뿔 형상일 수 있다.
본 실시예에 따른 발광 소자의 기판(10)의 돌기(1)들은 상술한 도 6의 실시예에 따른 광 디바이스 웨이퍼의 분할방법으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 방향에 따른 개질 영역과 제2 방향에 따른 개질 영역들은 서로 중첩되어 형성되기 때문에, 기판(10)의 측면에 사각뿔 형상의 돌기(1)들을 형성하면서, 이와 동시에 광 디바이스 웨이퍼를 분할할 수 있다.
본 실시예에 따른 발광 소자가 포함하는 기판(10)이 포함하는 복수개의 돌기(1)들은 서로 그 일부가 접할 수 있다. 또한, 사각뿔 형상의 돌기(1)들은 규칙적으로 나란히 배치될 수 있다. 즉, 복수개의 돌기(1)들은 행과 열을 이루어 배치될 수 있다. 따라서, 사각뿔 형상의 돌기(1)들 중 하나의 돌기가 포함하는 모서리들 중 어느 하나와, 이웃하는 돌기가 포함하는 모서리들 중 하나를 잇는 선은 직선일 수 있다.
복수개의 돌기(1)들은 서로 균일한 높이를 가지는 사각뿔 형상일 수 있다. 복수개의 돌기(1)들이 포함하는 밑면의 넓이는 균일할 수 있다. 또한, 복수개의 돌기(1)들 각각이 포함하는 밑면들 중 어느 하나의 밑면은, 이웃하는 돌기들이 포함하는 밑면들과 서로 접할 수 있다.
본 발명에 따른 발광 소자가 포함하는 기판(10)의 돌기(1)들은, 기판(10)의 측면의 전체 면적에서 차지하는 돌기(1)들의 면적을 최대화하여 배치될 수 있다. 따라서, 동일한 면적 내에 형성될 수 있는 돌기(1)들의 개수가 증가되어, 광 추출 효율이 향상된다. 다시 말하면, 본 발명에 따른 기판(10)이 포함하는 돌기(1)들은 기판의 측면에 규칙적으로 배열될 수 있으므로, 기판의 측면에서 전반사가 발생할 수 있는 영역을 최소화할 수 있다.
본 실시예에 따른 돌기(1)은 밑면의 넓이가 일정한 사각뿔의 형상을 가지고 있지만, 돌기(1)들의 밑면의 넓이는 이에 국한되는 것이고, 목적에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 즉, 돌기(1)들은 삼각뿔 형상, 사각뿔 형상, 오각뿔 형상, 육각뿔 형상, 칠각뿔 형상 및 팔각뿔 형상일 수 있다. 다만, 돌기(1)들의 형상이 삼각뿔 형상 또는 사각뿔 형상인 경우에 기판(10)의 측면에 최적화되어 배열될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 기판(10)은 그 단면이 전체적으로 사각형태이고, 윗변과 아랫변의 길이가 서로 동일한 경우를 도시하였지만, 기판(10)의 단면의 형태는 이에 국한되는 것이 아니다. 즉, 기판(10)의 단면은 사다리꼴 또는 역사다리꼴일 수 있다.
도 11는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법으로 제조된 발광 소자가 포함하는 기판의 사시도이다.
도 11를 참조하면, 돌기(1)들의 형상을 제외하고는 도 11에서 설명한 발광 소자가 포함하는 기판과 동일하다. 이하 중복되는 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 돌기(1)들의 형상은 삼각뿔 형상이다. 본 실시예 역시 돌기(1)들이 이격 간격 없이 연속적으로 배치될 수 있어, 기판(10)의 측면에서 발생하는 전반사를 방지할 수 있다. 레이저가 광 디바이스 웨이퍼의 내부에 복수개의 방향으로 조사되어 개질 영역을 형성함으로써, 본 실시예에 따른 돌기(1)들이 형성될 수 있다.
이 경우, 복수개의 방향은 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향을 포함할 수 있으며, 각 방향에 따라 형성되는 개질 영역들은 해당방향과 평행한 복수개의 개질 영역들 일 수 있다. 즉, 레이저가 조사되는 일 방향과 평행한 복수개의 개질 영역들이, 각 방향들에 따라 형성됨으로써, 기판(10)의 측면에 삼각뿔 형상이 형성됨과 동시에 기판의 분리가 일어날 수 있다.
제1 방향과 제2 방향은 서로 60°의 사이각을 형성할 수 있고, 제2 방향과 제3 방향 역시 서로 60°의 사이각을 형성할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 광 디바이스 웨이퍼, 기판
10a: 제2 면
10b: 제1 면
20: 버퍼층
110: 에피택시 기판
120: 광 디바이스 층
30, 121: 하부 반도체층
40, 123: 활성층
50, 125: 상부 반도체층
130: 분할 예정선
140: 광 디바이스
50: 레이저 장치
510: 척 테이블
530: 레이저 조사부
550: 집광부
570: 개질 영역
F: 환형 프레임
T: 다이싱 테이프
P: 집광점
10a: 제2 면
10b: 제1 면
20: 버퍼층
110: 에피택시 기판
120: 광 디바이스 층
30, 121: 하부 반도체층
40, 123: 활성층
50, 125: 상부 반도체층
130: 분할 예정선
140: 광 디바이스
50: 레이저 장치
510: 척 테이블
530: 레이저 조사부
550: 집광부
570: 개질 영역
F: 환형 프레임
T: 다이싱 테이프
P: 집광점
Claims (19)
- 기판 상에 하부 반도체층, 활성층 및 상부 반도체층을 형성하고,
레이저 광선을 조사하여 상기 기판 내부에 개질 영역을 형성하여 상기 기판을 분리하되,
분리되는 상기 기판의 적어도 일 측면에 복수개의 돌기들이 형성되고,
상기 복수개의 돌기들은 다각뿔 형상인 발광 소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 레이저 광선을 조사하는 것은,
서로 다른 복수개의 방향에서 조사하는 것을 포함하는 발광 소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 돌기들 각각은 서로 접하는 발광 소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 다각뿔 형상은 삼각뿔 형상 또는 사각뿔 형상인 발광 소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 기판은 상기 하부 반도체층, 상기 활성층 및 상기 상부 반도체층이 형성되는 제2 면 및 상기 제2 면의 반대면인 제1 면을 포함하고,
상기 레이저 광선은 상기 제1 면을 통해 조사되는 발광 소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 기판은 분할 예정선을 가지고,
상기 개질 영역은 상기 분할 예정선을 따라 형성되는 발광 소자의 제조 방법. - 청구항 6에 있어서,
상기 분할 예정선은 격자형으로 형성되는 발광 소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 개질 영역은 상기 기판에 대하여 투과성을 가지는 레이저 광선을 상기 기판의 내부에 집광점을 맞춰 조사함으로써 형성되는 발광 소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 기판은 사파이어 기판인 발광 소자의 제조 방법. - 기판;
상기 기판 상부에 형성되는 하부 반도체층, 활성층 및 상부 반도체층을 포함하되,
상기 기판의 적어도 일측면은 복수개의 돌기들을 가지고,
상기 복수개의 돌기들 각각은 서로 접하고, 다각뿔 형상인 발광 소자. - 청구항 10에 있어서,
상기 다각뿔 형상은 삼각뿔 형상 또는 사각뿔 형상인 발광 소자. - 청구항 11에 있어서,
상기 복수개의 돌기들 각각은 밑면을 포함하고,
상기 밑면들 중 어느 하나는 이웃하는 밑면들과 서로 맞닿아 있는 발광 소자. - 청구항 10에 있어서,
상기 복수개의 돌기들은 행과 열을 이루어 배치된 발광 소자. - 청구항 10에 있어서,
상기 복수개의 돌기들 각각이 포함하는 꼭지점들 중 하나를 연속해서 잇는 선은 직선인 발광 소자. - 청구항 10에 있어서,
상기 기판은 사파이어 기판인 발광 소자. - 청구항 10에 있어서,
상기 적어도 일측면과 반대면인 타측면을 더 포함하고,
상기 타측면은 다각뿔 형상인 복수개의 돌기들을 포함하되,
상기 일측면이 포함하는 복수개의 돌기들과, 상기 타측면이 포함하는 복수개의 돌기들은 상기 기판의 중심면에 대해 거울면 대칭되는 발광 소자. - 청구항 16에 있어서,
상기 적어도 일측면 및 타측면에 돌기들을 포함하는 기판의 좌우폭은 상기 하부 반도체층의 좌우폭 이하인 발광 소자. - 청구항 10에 있어서,
상기 적어도 일측면과 반대면인 타측면을 더 포함하고,
상기 타측면은 다각뿔 형상인 복수개의 돌기들을 포함하되,
상기 일측면과 상기 타측면 각각은 상기 복수개의 돌기들로 형성되는 요철패턴을 포함하고,
상기 요철패턴은 요부와 철부를 포함하되,
상기 일측면이 포함하는 요부와 상기 타측면이 포함하는 철부는 서로 대응되는 발광 소자. - 청구항 18에 있어서,
서로 대응되는 상기 일측면이 포함하는 요부와 상기 타측면이 포함하는 철부는 동일 높이에 배치되는 발광 소자.
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| KR1020140035926A KR20150112237A (ko) | 2014-03-27 | 2014-03-27 | 발광 소자의 제조 방법 및 그것에 의해 제조된 발광 소자 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020140035926A KR20150112237A (ko) | 2014-03-27 | 2014-03-27 | 발광 소자의 제조 방법 및 그것에 의해 제조된 발광 소자 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150112237A true KR20150112237A (ko) | 2015-10-07 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140035926A KR20150112237A (ko) | 2014-03-27 | 2014-03-27 | 발광 소자의 제조 방법 및 그것에 의해 제조된 발광 소자 |
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| Country | Link |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017078368A1 (ko) * | 2015-11-05 | 2017-05-11 | 서울바이오시스주식회사 | 자외선 발광 소자 및 그것을 제조하는 방법 |
| JP2019192716A (ja) * | 2018-04-20 | 2019-10-31 | スタンレー電気株式会社 | 発光素子及び発光装置 |
-
2014
- 2014-03-27 KR KR1020140035926A patent/KR20150112237A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO2017078368A1 (ko) * | 2015-11-05 | 2017-05-11 | 서울바이오시스주식회사 | 자외선 발광 소자 및 그것을 제조하는 방법 |
| JP2019192716A (ja) * | 2018-04-20 | 2019-10-31 | スタンレー電気株式会社 | 発光素子及び発光装置 |
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