KR20150144936A - 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법 - Google Patents
사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20150144936A KR20150144936A KR1020140073989A KR20140073989A KR20150144936A KR 20150144936 A KR20150144936 A KR 20150144936A KR 1020140073989 A KR1020140073989 A KR 1020140073989A KR 20140073989 A KR20140073989 A KR 20140073989A KR 20150144936 A KR20150144936 A KR 20150144936A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- sapphire substrate
- pattern
- etching
- forming
- surface pattern
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 109
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 105
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 title claims abstract description 105
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 45
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 43
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 22
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 23
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 claims 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 abstract description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 abstract description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract 1
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 abstract 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KSPMJHKUXSQDSZ-UHFFFAOYSA-N [N].[N] Chemical compound [N].[N] KSPMJHKUXSQDSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QRSFFHRCBYCWBS-UHFFFAOYSA-N [O].[O] Chemical compound [O].[O] QRSFFHRCBYCWBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 1
- 238000001505 atmospheric-pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000005596 ionic collisions Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
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
- H01L33/02—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
- H01L33/20—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 with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
- H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
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, 사파이어 기판 상에 식각 마스크 패턴을 형성할 절연막을 적층하는 단계; 상기 절연막 상층부에 감광막을 도포하는 단계; 감광막에 패턴을 형성하는 단계; 감광막을 디스컴(Descum)으로 패턴을 축소하는 단계; 상기 사파이어 기판의 절연막을 식각하여 사파이어 기판을 식각하기 위한 식각 마스크 패턴을 복수개 형성하는 단계; 상기 절연막의 패턴을 이용하여 상기 사파이어 기판을 습식 식각하여 복수개의 상면 평탄부가 제거된 표면 패턴을 형성 단계; 사파이어 기판이 깨어지는 것을 방지하기 위하여 고온의 황산이나 순수를 통하여 온도를 낮추는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은, 사파이어(sapphire) 기판의 표면 패턴 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사파이어 기판의 표면 패턴의 밀도를 높여 발광 다이오드의 발광 효율을 높이고, 표면 패턴의 평탄한 상면부를 제거함으로써 발광 다이오드를 위한 에피택셜층(epitaxial layer)의 결정 결함을 최소화하고, 표면 패턴을 형성하는데 소요되는 제조 원가를 절감하도록 한 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
최근에 갈륨질화물계 발광 다이오드(diode) 등과 같은 질화물 반도체 발광소자가 차세대 광원으로서 주목 받고 있다. 이러한 발광 다이오드의 기판으로는 사파이어 기판이 주로 사용된다. 사파이어 기판에는, 표면 단차를 갖기 위한 표면 패턴이 형성된다. 이는, 사파이어 기판의 결정과, 사파이어 기판 상에 에피택시(epitaxy) 공정에 의해 성장되는, 발광 다이오드를 위한 에피택셜층의 결정이 서로 크기가 다르기 때문에 에피택셜층에 발생하는 결정 결함(crystal defect)을 최소화하고, 또한 발광 다이오드의 발광 효율을 높이기 위함이다.
고효율 발광 다이오드는, 가정용 조명등, 도로 가로등, 액정디스플레이용 후면 광원, 광고판, 의료용 조명등, 어업용 조명등 등 다방면의 제품에 적용되고 있다. 이러한 고효율 발광 다이오드는, 에너지 소비를 최소화하고 수명을 연장하여 환경 보호를 추진하는 것을 목표로 하고 있다. 따라서 고효율은, 발광 다이오드의 주요 평가 항목 중 하나이다.
고효율 발광 다이오드를 실현하기 위하여, 여러 가지의 방법이 도입되고 있다.
그 중 한 방법은, 사파이어 기판의 표면에 원뿔 형상의 3차원 구조물을 형성하고, 이러한 사파이어 기판 상에 발광 다이오드를 위한 에피택셜층을 성장시키는 후속 공정을 진행하는 경우, 사파이어 기판과 에피택셜층 사이에서 결정 성장에 따른 결정 결함을 줄이고, 사파이어 기판 표면의 광반사면을 확대함으로써 발광 다이오드의 신뢰성과 발광 효율을 향상시킬 수가 있다.
이 방법은, 특허문헌1에 개시되어 있으며, 사파이어 기판 상에, 평면적으로 원형의 포토레지스트(photo resist) 패턴을 형성하고, 그 다음에 BLC3와 CL2와 같은 가스의 플라즈마(plasma) 상태에서 사파이어 기판의 건식 식각을 진행함에 따라 포토레지스트 패턴의 희생을 통하여 사파이어 기판의 표면 패턴을 형성한다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 사파이어 기판(10)의 표면에는 원뿔 형태의 돌출한 구조물(11)의 표면 패턴이 형성된다. 또한, 구조물(11)의 측면 일부분(A)은 완만한 곡선 형태를 가진다.
따라서 이 방법은, 상기 구조물의 상부 평탄면 구조를 제거할 수 있으므로 에피택셜층의 결정 결함을 최소화하고, 발광 다이오드의 발광 효율을 높이는 것이 가능하다. 하지만, 사파이어 기판의 주된 식각공정이 BLC3 이온 충돌에 의해 진행되므로 사파이어 기판의 식각 속도가 매우 느려 생산성이 현저히 떨어지고 나아가 제조 원가가 높다.
이를 대체하기 위한 방법은 특허문헌2에 개시되어 있으며, 황산(H2SO4)과 인산(H3PO4)을 혼합한 고온의 용액으로 사파이어 기판을 식각하는 방법이다. 이 방법은, 습식 식각 방식을 채택하고 있으므로 건식 식각 방식보다 10배 이상으로 생산성이 높아 제조 원가를 낮출 수가 있다. 이 방법은, 높은 식각 선택비를 가진 산화막 패턴을 사파이어 기판의 식각 마스크로서 사용하므로 사파이어 기판이 식각되는 동안에 산화막 패턴이 거의 식각되지 않는다.
하지만, 이 방법은, 산화막 패턴(미도시)을 최소화하지 않을 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 사파이어 기판(10)의 표면에는 돌출한 구조물(13)의 표면 패턴이 형성된다. 또한, 구조물(13)의 상부에는 평탄면(15)이 넓게 존재한다.
그러므로 사파이어 기판 상에 형성되는 에피택셜층(미도시)의 결정 결함이 증가한다. 또한, 상기 산화막 패턴을 최소화하지 않을 경우, 사파이어 기판의 식각 정도에 따라 사파이어 기판의 표면 패턴의 피치(pitch)가 증가하여 표면 패턴의 밀도가 낮아지므로 발광 다이오드의 발광 효율이 낮아질 수밖에 없다.
본 발명의 목적은, 사파이어 기판의 표면 패턴 밀도를 증가시켜 발광 다이오드의 발광 효율을 향상시킬 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 사파이어 기판상의 표면 패턴의 상부 평탄면을 최소화하거나 제거하여 사파이어 기판 상에 결정 성장되는 에피택셜층의 결정 결함을 최소화할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 사파이어 기판의 표면 패턴을 형성하는데 소요되는 제조 원가를 절감하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 사파이어 기판의 패턴 형성 방법은, 사파이어 기판 상에 상기 식각 마스크 패턴을 형성할 절연막을 적층하는 단계; 상기 절연막 상층부에 감광막을 도포하는 단계; 감광막에 패턴을 형성하는 단계; 감광막을 디스컴(Descum)으로 패턴을 축소하는 단계; 상기 사파이어 기판의 절연막을 식각하여 사파이어 기판을 식각하기 위한 식각 마스크 패턴을 복수개 형성하는 단계; 상기 절연막의 패턴을 이용하여 상기 사파이어 기판을 습식 식각함으로써 복수개의 표면 패턴을 형성하되, 상기 표면 패턴의 돌출한 구조물과 구조물 사이에 하단 평면부를 형성되는 단계; 상기 구조물과 구조물 사이의 하단 평면부가 형성될 때 절연막이 완전히 제거되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법.
바람직하게는, 상기 식각 마스크 패턴에 사용되는 절연막을 실리콘옥시나이트라이드(SiON:SixOyNz)를 사용하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 상기 식각 마스크 패턴에 사용되는 옥시나이트라이드의 질소와 산소의 구성 비율은 사파이어 기판과의 습식식각 비율과 목표 식각 두께에 따라 달라지는 게 가능하다.
바람직하게는, 상기 사파이어 기판을, 황산과 인산의 비율이 2:1 ~ 4:1인 식각 용액으로 식각하고, 상기 식각 용액을 200℃~400℃의 온도로 유지하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 상기 식각 마스크 패턴의 산소(Oxygen)와 질소(Nitrogen)의 구성 비율이 10:1~1:10 범위의 값을 가지며, 상기 식각 마스크 패턴의 직경이 클수록 산소의 구성비를 줄이고 반대로 직경이 작을 수록 질소의 구성비를 줄이는게 가능하다.
바람직하게는, 사파이어 기판과 절연막의 식각율이 50:1~5:1의 비율을 가지는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면, 사파이어 기판에 형성되는 표면 패턴의 밀도를 높여 고효율 발광 다이오드의 발광 효율을 높이는 것이 가능하다. 또한, 사파이어 기판의 표면 패턴의 평탄한 상부면을 제거하여 그 위에 형성되는 에피택셜층의 결정 결함을 최소화할 수 있다. 더욱이, 생산성이 높은 습식 장비를 사용하여 사파이어 기판에 표면 패턴을 형성함으로써 제조 원가를 절감할 수 있다.
도 1은, 건식 식각 방식의 종래 기술에 따른 사파이어 기판의 표면 패턴을 나타낸 단면 구조도.
도 2는, 습식 식각 방식의 종래 기술에 따른 사파이어 기판의 표면 패턴을 나타낸 단면 구조도.
도 3은, 본 발명의 실시예에 따른 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법에 의해 형성된 사파이어 기판의 표면 패턴을 나타낸 단면 구조도.
도 4a 내지 도 4h는, 본 발명의 실시예에 따른 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 단면 공정도.
도 2는, 습식 식각 방식의 종래 기술에 따른 사파이어 기판의 표면 패턴을 나타낸 단면 구조도.
도 3은, 본 발명의 실시예에 따른 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법에 의해 형성된 사파이어 기판의 표면 패턴을 나타낸 단면 구조도.
도 4a 내지 도 4h는, 본 발명의 실시예에 따른 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 단면 공정도.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은, 본 발명의 실시예에 따른 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법에 의해 형성된 사파이어 기판의 표면 패턴을 나타낸 단면 구조도이다. 도 3을 참조하면, 사파이어 기판(20)에 복수개의 표면 패턴(30)이 배열된다. 각각의 표면 패턴(30)은, 상향 돌출한 구조물(29a)과 하단 평면부(29b)를 가진다. 하단 평면부(29b)는, 서로 이웃하는 구조물(29a)의 하단부 사이에 위치한다.
또한, 각각의 구조물(29a)은, 단면적으로 절단면에 따라 좌우 대칭 또는 비대칭의 3각형 구조를 가진다. 각각의 구조물(29a)은, 도면에 도시하지 않았지만, 실제로는 상부 평탄면이 없는 뿔 형상을 갖는 것이 가능하다.
한편, 표면 패턴(30)이 3개만 배열되어 있는 것처럼 도시되어 있지만, 실제로는 표면 패턴(30)이 3개보다 더 많은 복수개로 배열될 수 있음은 물론이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법을 도 4a 내지 도 4f를 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 3의 부분과 동일 구성 및 동일 작용을 가진 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하기로 한다.
도 4a를 참조하면, 먼저, 사파이어 기판(20)을 준비한다. 그런 다음, 화학 기상 증착법(CVD:chemical vapor deposition)을 적용한 절연막 적층 장치(미도시)를 이용하여 사파이어 기판(20)의 일면 또는 양면, 예를 들어 평탄한 상면부(20a)의 전역 상에 기판 식각 마스크용 절연막을 적층한다.
여기서, 상기 사파이어 기판 식각 마스크용 절연막으로는, 사파이어 기판(20)에 비하여 식각 선택비가 높은 절연막, 예를 들어 실리콘옥시나이트라이드막(21)을 사용하는 것이 바람직하다. 실리콘옥시나이트라이드막(21)은, 예를 들어 100Å~5000Å의 두께로 적층하는 것이 가능하다.
한편, 실리콘옥시나이트라이드막(21)의 적층법으로는, 화학 기상 증착법(CVD), 예를 들어 플라즈마 화학 기상 증착법(PECVD: plasma enhanced chemical vapor deposition), 저압 화학 기상 증착법(LPCVD: low pressure chemical vapor deposition), 상압 화학 기상 증착법(AP: atmosphere pressure chemical vapor deposition) 등을 사용하는 것이 가능하다.
도 4b를 참조하면, 이어, 사진공정용 장치(미도시)를 이용하여 실리콘옥시나이트라이드막(21)의 정해진 영역 상에 실리콘옥시나이트라이드막의 식각 마스크용 감광막 패턴(23)을 형성한다.
이때, 후속의 식각공정에서 사파이어 기판(20)을 식각하기 위한 영역의 실리콘옥시나이트라이드막(21) 상에 감광막 패턴(23)의 창(24)을 배치하고, 후속의 식각공정에서 사파이어 기판(20)을 식각하는 것을 방지하기 위한 영역의 실리콘옥시나이트라이드막(21) 상에 감광막 패턴(23)을 배치한다. 감광막 패턴(23)은, 형성 가능한 최소 크기로 형성한다. 또한 감광막 패턴(23)은, 가능한 얇은 두께, 예를 들어 3000Å ~ 15000Å의 두께로 형성 가능하다.
도 4c를 참조하면, 그런 다음, 디스컴(Descum) 장치(미도시)를 이용하여 감광막 패턴(23)의 크기를 줄인다. 이 때 줄어든 감광막 패턴(25)의 직경이 0.1um 이하도 가능하다. 만약 감광막 패턴(23)의 직경이 충분히 작다면 디스컴을 통한 크기 감소를 최소화하거나 진행하지 않을 수 있다. 이는, 최종적으로 완성되는 사파이어 기판(20)의 표면 패턴에서의 상부 평탄면을 제거하기 위함이다
도 4d를 참조하면, 그런 다음, 습식 식각장치(미도시)를 이용하여 감광막 패턴(25)의 창(24) 내의 노출된, 도 4b에 도시된 실리콘옥시나이트라이드막(21)을 식각하여 창(24) 내의 사파이어 기판(20)을 노출시킨다.
여기서, 실리콘옥시나이트라이드막(21)의 식각액으로는, 비오이(BOE: buffered oxide etch) 용액, 에이치에프(HF) 용액 등을 사용하는 것이 가능하다.
한편, 습식 식각공정의 등방성 식각 특성 때문에, 창(24) 내의 노출된 실리콘옥시나이트라이드막(21)이 식각되는 동안에 감광막 패턴(25) 아래의 실리콘옥시나이트라이드막(21)도 일부 식각되어 실리콘옥시나이트라이드막(26)의 패턴으로 잔존한다.
도 4e를 참조하면, 그리고 나서, 도 4d의 감광막 패턴(25)을 제거하여 그 아래의 잔존하는 실리콘옥시나이트라이드막(26)을 노출시킨다. 여기서, 감광막 패턴(25)을 애싱(ashing) 공정에 의해 제거하거나, 황산 용액을 주성분으로 하는 용액에 의해 제거하는 것이 가능하다. 실리콘옥시나이트라이드막(26)의 측면 상측부의 폭은 실리콘옥시나이트라이드막(26)의 측면 하측부의 폭(W1)보다 작다.
도 4f를 참조하면, 도 4e 이후, 별도의 식각 마스크를 사용하지 않은 상태에서 습식 식각장치(미도시)를 이용하여 도 4f에 도시된 사파이어 기판을 식각함으로써 상부 평탄부(15)를 제거한 사파이어 기판(20)의 표면 패턴(30)을 형성할 수 있다. 그런데, 추가적인 디스컴과 식각공정에 의해 실리콘옥시아니트라이드막(미도시)의 패턴을 형성하는 대신에, 사진 공정을 이용하여 실리콘옥시나이트라이드막(미도시)과 같은 크기의 실리콘옥시나이트라이드막의 패턴을 형성하는 것이 가능하다. 하지만, 이는, 실리콘옥시나이트라이드막의 패턴이 미세해짐에 따라 사진 및 식각 장비 그리고 재료의 비용을 크게 증가시키는 요인으로 작용한다. 습식 식각장치(미도시)를 이용하여 도 4f에 도시된 사파이어 기판(20)의 노출된 영역을 습식 식각함으로써 복수개, 예를 들어 3개의 표면 패턴(29)을 형성한다. 즉, 각각의 표면 패턴(29)은, 돌출한 구조물(29a)과 하단 평면부(29b)를 가진다. 하단 평면부(29b)는, 서로 이웃하는 구조물(29a)의 하단부 사이에 형성된다. 또한, 하단 평면부(29b)의 폭은, 사파이어 기판(20) 상에 에피택셜층(미도시)을 성장하기 위한 후속의 에피택셜 공정을 원활하게 진행하기 위하여, 약 0.3㎛ 이상으로 유지되는 것이 바람직하다.
한편, 도 4e에 도시된 실리콘옥시나이트라이드막(26)이 존재하는 상태에서 사파이어 기판(20)의 표면 패턴(29)을 형성하기 위해 식각공정을 진행할 경우, 사파이어 기판(20)의 평탄한 상면부(20b) 아래에 형성된 구조물(29a)의 폭 크기는, 평탄한 상면부(20b)의 폭 크기가 증가함에 따라 증가한다. 그러므로 평탄한 상면부(20b)의 크기를 최소로 만들면, 사파이어 기판(20)의 표면 패턴(29)의 피치(pitch)를 줄이고 표면 패턴(29)의 밀도를 증가시킬 수가 있다.
여기서, 사파이어 기판(20)의 식각 용액으로는, 황산과 인산의 혼합 용액을 사용하는 것이 가능하다. 황산과 인산의 혼합 비율은 중량비로 2:1 ~ 4:1의 범위에 있는 것이 가능하다. 식각 용액의 온도는 200℃~400℃의 범위에 있는 것이 가능하다. 사파이어 기판(20)의 식각 시간은 원하는 식각 목표 값에 맞추어 적절히 조절하는 것이 가능하다.
그런 다음, 사파이어 기판(20)의 표면 패턴(29)이 형성되고 나면, 사파이어 기판(20)의 열적 스트레스에 의한 균열 또는 파손을 방지하도록, 예를 들어 50℃~200℃의 고온인 황산(H2SO4)이나 50℃~100℃의 순수(De-Ionized Water)를 이용하여 사파이어 기판(20)의 온도를 충분히 낮춘다. 이는, 200℃~400℃의 식각 용액에 의해 식각된 사파이어 기판(20)을 곧바로 상온의 순수(DI)에 의해 세정할 경우, 열적 스트레스에 의한 사파이어 기판(20)의 균열 또는 파손이 발생하기 쉽기 때문이다. 그런 후에, 상온에서 순수(DI)를 이용하여 사파이어 기판(20)을 세정한다.
따라서 본 발명에 따른 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법에 적용된 공정 순서가 완료된다.
이후, 통상적인 에피택셜 공정, 예를 들어 유기 금속 화학 기상 증착법(MOCVD)을 공정을 진행하여 사파이어 기판(20) 상에 발광 다이오드를 위한 에피택셜층(미도시)을 형성한다.
따라서 본 발명은, 사파이어 기판(20)의 표면 패턴(30)의 피치를 줄이고 표면 패턴(29)의 밀도를 증가시켜 고효율 발광 다이오드의 발광 효율을 향상시킬 수가 있을 뿐 아니라 상기 평탄한 상면부(15)를 제거하여 표면 패턴(30) 상에 결정 성장되는 에피택셜층의 결정 결함을 최소화할 수가 있다. 더욱이, 본 발명은, 고가의 장비와 재료를 사용하지 않고도 축소된 실리콘옥시나이트라이드막의 패턴을 형성할 수 있으므로 제조 원가를 절감할 수 있다.
한편, 공정 산포에 의해 [도2a]와 [도2b] 그리고 [도3]을 모두 포함하는 경우도 가능하다. 또한 본 발명은, 바람직한 실시예에 관하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않은 범위 내에서 본 발명의 다양한 변형이나 변경, 수정이 가능하다.
10,20: 사파이어 기판
11,13: 구조물
15: 패턴의 상면 평탄부
20: 사파이어 기판
20a: 사파이어 기판의 상면부
21, 26: 절연막
23, 25: 감광막
24: 창
29a: 구조물
29b: 하단 평면부
30: 표면 패턴
11,13: 구조물
15: 패턴의 상면 평탄부
20: 사파이어 기판
20a: 사파이어 기판의 상면부
21, 26: 절연막
23, 25: 감광막
24: 창
29a: 구조물
29b: 하단 평면부
30: 표면 패턴
Claims (13)
- 사파이어 기판 상에 식각 마스크 패턴을 형성할 절연막을 적층하는 단계; 상기 절연막 상층부에 감광막을 도포하는 단계; 감광막에 패턴을 형성하는 단계; 감광막을 디스컴(Descum)으로 패턴을 축소하는 단계; 상기 사파이어 기판의 절연막을 식각하여 사파이어 기판을 식각하기 위한 식각 마스크 패턴을 복수개 형성하는 단계; 상기 절연막의 패턴을 이용하여 상기 사파이어 기판을 습식 식각하여 복수개의 상면 평탄부가 제거된 표면 패턴을 형성함으로써 최종적인 표면 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 식각 마스크 패턴에 사용되는 절연막을 실리콘옥시나이트라이드를 사용하여 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 식각 마스크 패턴에 사용되는 절연막이 제거되는 시점에 식각을 완료하는 것을 특징으로 하는 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 감광막을 디스컴으로 패턴을 축소하는 것을 특징으로 하는 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 사파이어 기판의 표면 패턴은 상면 평탄부가 제거된 표면 패턴이 일부 상면 평탄부가 잔류하거나 절연막이 완전 제거된 후 표면 패턴이 추가 식각된 구조의 표면 패턴과 함께 존재하는 것을 특징으로 하는 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 절연막을 100Å～5000Å의 두께로 적층하는 것을 특징으로 하는 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 사파이어 기판과 절연막의 식각 비율이 50:1~5:1의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 황산과 인산의 비율이 2:1 ~ 4:1인 식각 용액으로 식각하고, 상기 식각 용액을 200℃~400℃의 온도로 유지하는 것을 특징으로 하는 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법.
- 제2항에 있어서, 실리콘옥시나이트라이드의 산소와 질소의 비율이 10:1~1:10의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법.
- 절연막의 패턴을 이용하여 사파이어 기판을 습식 식각하여 복수개의 표면 패턴을 형성하고 50~200℃의 황산을 이용하여 사파이어 기판(20)의 온도를 낮추는 것을 특징으로 하는 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법
- 제10항에 있어서, 절연막의 패턴을 이용하여 사파이어 기판을 습식 식각하여 복수개의 표면 패턴을 형성하고 50~100℃의 순수를 이용하여 사파이어 기판(20)의 온도를 낮추는 것을 특징으로 하는 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법.
- 제1항과 제5항에 있어서, 사파이어 기판의 표면 패턴은 상면 평탄부가 제거된 표면 패턴과 일부 상면 평탄부가 잔류하는 사다리 구조의 단면 대칭 또는 비대칭의 4각형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법.
- 제1항과 제5항에 있어서, 사파이어 기판의 표면 패턴은 상면 평탄부가 제거된 표면 패턴과 절연막이 완전 제거된 후 추가 식각된 구조의 단면 대칭 또는 비대칭의 5각형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140073989A KR20150144936A (ko) | 2014-06-18 | 2014-06-18 | 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140073989A KR20150144936A (ko) | 2014-06-18 | 2014-06-18 | 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150144936A true KR20150144936A (ko) | 2015-12-29 |
Family
ID=56506377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140073989A KR20150144936A (ko) | 2014-06-18 | 2014-06-18 | 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20150144936A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018164388A1 (ko) * | 2017-03-07 | 2018-09-13 | 주식회사 엘지화학 | 정점 쌍 안정 액정 패널의 액정 배향을 위한 패턴 형성방법, 이에 따라 형성된 패턴을 포함하는 액정 배향기판 및 상기 패턴의 형성에 사용된 마스크 기판 |
-
2014
- 2014-06-18 KR KR1020140073989A patent/KR20150144936A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018164388A1 (ko) * | 2017-03-07 | 2018-09-13 | 주식회사 엘지화학 | 정점 쌍 안정 액정 패널의 액정 배향을 위한 패턴 형성방법, 이에 따라 형성된 패턴을 포함하는 액정 배향기판 및 상기 패턴의 형성에 사용된 마스크 기판 |
| US10859875B2 (en) | 2017-03-07 | 2020-12-08 | Lg Chem, Ltd. | Method for forming pattern for liquid crystal orientation of zenithal bi-stable liquid crystal panel, liquid crystal orientation substrate including pattern formed thereby, and mask substrate used for forming pattern |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8143148B1 (en) | Self-aligned multi-dielectric-layer lift off process for laser diode stripes | |
| JP5187610B2 (ja) | 窒化物半導体ウエハないし窒化物半導体装置及びその製造方法 | |
| US20080070413A1 (en) | Fabrication methods of a patterned sapphire substrate and a light-emitting diode | |
| US20050156175A1 (en) | High quality nitride semiconductor thin film and method for growing the same | |
| TWI405257B (zh) | 分離基板與半導體層的方法 | |
| JP2006165582A (ja) | 凹凸構造を含む発光素子及びその製造方法 | |
| TW201706452A (zh) | 利用化學腐蝕的方法剝離生長襯底的方法 | |
| JP7000163B2 (ja) | 結晶基板上において、以下の材料：ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、及びアルミニウム（Ａｌ）のうちの少なくとも１つを用いて得られる窒化物の半極性層を得ることを可能にする方法 | |
| CN102201512A (zh) | 一种图形化衬底 | |
| JP2007305909A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法及び発光素子の製造方法 | |
| KR100705225B1 (ko) | 수직형 발광소자의 제조방법 | |
| JP6519593B2 (ja) | 発光素子及び発光素子の製造方法 | |
| TWI392118B (zh) | 發光二極體之製造方法及發光二極體 | |
| WO2023123756A1 (zh) | 一种半导体发光元件及其制备方法、led芯片 | |
| KR101391739B1 (ko) | 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법 | |
| CN102280533A (zh) | 氮化镓衬底材料制造方法 | |
| KR100714626B1 (ko) | 질화물 반도체 발광소자 및 제조방법 | |
| CN104576845A (zh) | 一种图形化的蓝宝石衬底的制造方法 | |
| US8698284B2 (en) | Nitride-based semiconductor substrates having hollow member pattern and methods of fabricating the same | |
| KR100608930B1 (ko) | 마스크 없는 선택적 습식식각을 이용하는 ⅲ-질화물계반도체 발광소자의 제조방법 | |
| KR20150144936A (ko) | 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법 | |
| KR20170084064A (ko) | 발광 소자 및 발광 소자의 제조 방법 | |
| KR100988146B1 (ko) | 화합물 반도체 기판, 그 제조 방법 및 이를 이용한 화합물반도체 소자 | |
| KR101401955B1 (ko) | 사파이어 기판의 표면 패턴 형성 방법 | |
| KR101652791B1 (ko) | 반도체 소자 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |