KR20230082436A - 마이크로 발광 반도체 소자, 이를 포함한 디스플레이 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

마이크로 발광 반도체 소자, 이를 포함한 디스플레이 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

마이크로 발광 반도체 소자, 이를 포함한 디스플레이 장치 및 그 제조 방법이 개시된다.
개시된 마이크로 발광 반도체 소자는 제1 반도체 층, 상기 제1 반도체 층에 구비된 발광층, 상기 발광층에 구비된 제2 반도체 층 및 상기 제2 반도체 층에 구비된 것으로, 다공성 층 내부에 양자 점이 포함된 구조를 가지는 양자 점 층을 포함한다.

Description

마이크로 발광 반도체 소자, 이를 포함한 디스플레이 장치 및 그 제조 방법 {Micro emitting semiconductor device, display apparatus having the same, manufacturing the same}
예시적인 실시 예는 색 변환 양자 점 층과 마이크로 발광 칩이 단일 칩 구조를 가지도록 구성된 마이크로 발광 반도체 소자, 이를 포함한 디스플레이 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치로 LCD(liquid crystal display)와 OLED(organic light emitting diode) 디스플레이 등이 널리 사용되고 있다. 최근에는 마이크로 발광 소자(micro light emitting device)를 이용하여 고해상도 디스플레이 장치를 제작하는 기술이 각광을 받고 있다.
마이크로 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에서는 마이크로 크기의 발광 소자를 원하는 디스플레이 장치의 픽셀 위치에 옮기는 전사 기술, 리페어(repair) 방법 그리고 원하는 칼라의 구현 방법 등 많은 기술들이 필요하다.
예시적인 실시 예는 색 변환 양자 점 층과 마이크로 발광 칩이 단일 칩 구조를 가지도록 구성된 마이크로 발광 반도체 소자를 제공한다.
예시적인 실시 예는 색 변환 양자 점 층과 마이크로 발광 칩이 단일 칩 구조를 가지도록 구성된 마이크로 발광 반도체 소자를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
예시적인 실시 예는 색 변환 양자 점 층과 마이크로 발광 칩이 단일 칩 구조를 가지도록 마이크로 발광 반도체 소자를 제조하는 방법을 제공한다.
예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 반도체 소자는, 제1 반도체 층; 상기 제1 반도체 층에 구비된 발광층; 상기 발광층에 구비된 제2 반도체 층; 및 상기 제2 반도체 층에 구비된 것으로, 다공성 층 내부에 양자 점이 포함된 구조를 가지는 양자 점 층;을 포함하고, 상기 제2 반도체 층과 양자 점 층이 서로 다른 도핑 타입의 반도체 층을 포함할 수 있다.
상기 제1 반도체 층은 n형 반도체를 포함하고, 상기 제2 반도체 층은 p형 반도체를 포함할 수 있다.
상기 다공성 층은 n GaN을 포함할 수 있다.
상기 제1 반도체 층과, 발광층과, 제2 반도체 층이 마이크로 발광 칩을 구성하고, 상기 양자 점 층이 상기 마이크로 발광 칩과 모노리식 구조로 결합될 수 있다.
상기 제2 반도체 층과 상기 양자 점 층 사이에 인터레이어가 더 구비될 수 있다.
상기 인터레이어가 SiO2, LiNbO3, LiTaO3 중 적어도 하나를 포함하는 산화물, 또는　Au:Ni, Au:Si,　Al:Ge, Au:In, Au:Sn 중 적어도 하나를 포함하는 금속 화합물을 포함할 수 있다.
상기 양자 점 층을 둘러싸도록 구비된 보호층이 더 구비될 수 있다.
상기 보호층이 상기 제2 반도체 층과 상기 발광층까지 연장될 수 있다.
상기 양자 점 층에 분산 브레그 반사층이 더 구비될 수 있다.
상기 제1 반도체 층 하부에 u GaN 층이 더 구비될 수 있다.
예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치는, 기판; 상기 기판에 서로 이격되게 구비된 격벽; 및 상기 격벽에 의해 구획된 웰에 구비된 마이크로 발광 반도체 소자;를 포함하고, 상기 마이크로 발광 반도체 소자가, 제1 반도체 층, 상기 제1 반도체 층에 구비된 발광층, 상기 발광층에 구비된 제2 반도체 층, 및 상기 제2 반도체 층에 구비된 것으로, 다공성 층 내부에 양자 점이 포함된 구조를 가지는 양자 점 층을 포함하고, 상기 제2 반도체 층과 양자 점 층이 서로 다른 도핑 타입의 반도체 층을 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 반도체 소자의 제조 방법은, 제1 기판에 제1 반도체 층을 형성하는 단계; 상기 제1 반도체 층에 발광층을 형성하는 단계; 상기 발광층에 제2 반도체 층을 형성하는 단계; 제2 기판에 u-GaN 층과 n-GaN 층을 적층하는 단계; 상기 제2 반도체 층에 상기 n-GaN 층을 마주보게 하여 상기 n-GaN 층과 제2 반도체 층을 결합하는 단계; 상기 u-GaN 층을 상기 n-GaN 층으로부터 분리하는 단계; 상기 n-GaN 층을 전기 화학적 식각 방법을 이용하여 식각하여 다공성 층을 형성하는 단계; 상기 다공성 층을 양자 점 액체에 담가 양자 점을 다공성 층 내부로 침투시켜 양자 점 층을 형성하는 단계; 및 상기 단계들에 의해 형성된 구조물을 마이크로 칩 단위로 분리하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 u-GaN 층과 n-GaN 층 사이에 2차원 물질 층이 더 구비될 수 있다.
상기 2차원 물질 층이 그래핀, BN, MoS2, WSe2, CrO2, CrS2, VO2, VS2, 및 NbSe2
중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제조 방법은, 상기 제2 기판에 u-GaN 층과 n-GaN 층을 적층한 다음, 상기 n-GaN 층에 임시 기판을 형성하는 단계, 상기 제2 기판을 u-GaN 층으로부터 분리하는 단계; 상기 u-GaN 층을 상기 n-GaN 층으로부터 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 반도체 소자는 마이크로 발광 칩과 색 변환을 위한 양자 점 층을 모노리식 구조로 결합할 수 있다. 그러므로, 마이크로 발광 반도체 소자 제조 방법은 제조 단계를 단순화하고, 제조 단가를 낮출 수 있다.
도 1은 예시적인 일 실시 예에 따른 마이크로 발광 반도체 소자의 단면도이다.
도 2는 도 1의 마이크로 발광 반도체 소자에 인터레이어가 더 구비된 예를 도시한 것이다.
도 3은 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 4 내지 도 15는 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 16은 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 반도체 소자를 기판에 전사하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17 내지 도 23은 다른 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 24는 예시적인 실시 예에 따른 전자 장치의 개략적인 블록도를 도시한 것이다.
도 25는 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 모바일 장치에 적용된 예를 도시한 것이다.
도 26은 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 차량용 디스플레이 장치에 적용된 예를 도시한 것이다.
도 27은 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 증강 현실 안경에 적용된 예를 도시한 것이다.
도 28은 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 사이니지에 적용된 예를 도시한 것이다.
도 29는 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 웨어러블 디스플레이에 적용된 예를 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예에 따른 마이크로 발광 반도체 소자, 이를 포함한 디스플레이 장치 및 그 제조 방법 대해 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 도면에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 또한, 소정의 물질층이 기판이나 다른 층 상에 존재한다고 설명될 때, 그 물질층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 다른 제3의 층이 존재할 수도 있다. 그리고, 아래의 실시예에서 각 층을 이루는 물질은 예시적인 것이므로, 이외에 다른 물질이 사용될 수도 있다.
또한, 명세서에 기재된 “...부”, “모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 실시예에서 설명하는 특정 실행들은 예시들로서, 어떠한 방법으로도 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다.
“상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다.
방법을 구성하는 단계들은 설명된 순서대로 행하여야 한다는 명백한 언급이 없다면, 적당한 순서로 행해질 수 있다. 또한, 모든 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구항에 의해 한정되지 않는 이상 이러한 용어로 인해 권리 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 반도체 소자를 도시한 것이다.
마이크로 발광 반도체 소자(100)는 제1 반도체 층(110), 제1 반도체 층(110)에 구비된 발광층(115), 발광층(115)에 구비된 제2 반도체 층(120) 및 제2 반도체 층(120)에 구비된 양자 점 층(130)을 포함한다. 제1 반도체 층(110), 발광층(115) 및 제2 반도체 층(120)이 마이크로 발광 칩(101)을 구성할 수 있다. 그리고, 제2 반도체 층(120)과 양자 점 층(130)이 서로 다른 도핑 타입의 반도체 층을 포함할 수 있다.
제1 반도체 층(110)은 제1형 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 반도체층(110)은 n형 반도체를 포함할 수 있다. 제1 반도체층(110)은 Ⅲ-Ⅴ족 계열의 n형 반도체, 예컨대, n-GaN을 포함할 수 있다. 제1 반도체층(110)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
발광층(110)은 제1 반도체층(110)의 상면에 마련될 수 있다. 발광층(110)에서는 전자와 정공이 결합하면서 광을 발생시킬 수 있다. 발광층(110)은 다중 양자 우물(MQW; multi-quantum well) 또는 단일 양자 우물(SQW; single-quantum well) 구조를 가질 수 있다. 발광층(110)은 Ⅲ-Ⅴ족 계열의 반도체, 예컨대, GaN을 포함할 수 있다.
제2 반도체 층(120)은 발광층(115)의 상면에 마련될 수 있다. 제2 반도체 층(120)은 예를 들면, p형 반도체를 포함할 수 있다. 제2 반도체 층(120)은 Ⅲ-Ⅴ족 계열의 p형 반도체, 예컨대, p-GaN을 포함할 수 있다. 제2 반도체 층(120)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
제1 반도체 층(110) 하부에 u-GaN 층(105)이 더 구비될 수 있다. u-GaN 층(105)은 제1 반도체 층(110)을 성장하기 위한 버퍼층으로 사용될 수 있다. 발광 구조물(101)은 수평 전극 구조를 가질 수 있다. 제1 반도체 층(110)의 상부 면 일부에 제1 전극(125)이 구비되고, 제2 반도체 층(120)의 상부 면 일부에 제2 전극(126)이 구비될 수 있다. 하지만, 제1 전극(125) 및 제2 전극(126)의 위치가 여기에 한정되는 것은 아니다. 제1 전극(125), 제2 전극(126)은 예를 들어, Ag, Au, Al, Cr 또는 Ni, 또는 이들의 합금 등을 포함할 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
양자 점 층(130)은 홀(133)을 포함하는 다공성 층(131)에 색 변환을 위한 양자 점(132)이 내장(embedded)된 구조를 포함할 수 있다. 다공성 층(131)은 n-GaN을 포함할 수 있다. N-GaN을 전기 화학적 식각 방법을 이용하여 식각함으로써 다공성 층(131)을 형성할 수 있다. 다공성 층(131)을 양자 점(132) 액체에 담그면 양자 점(132)이 다공성 층(131) 내부로 내장(embedded)될 수 있다. 다공성 층(131)에 양자 점(132)이 내장된 경우, 양자 점 층(132)으로 들어온 광의 광산란 효과를 증대시켜 칼라 변환 효율을 높일 수 있다. 칼라 변환 효율이 높으면 양자 점 층(132)의 두께를 상대적으로 얇게 줄일 수 있고, 칼라 변환이 되지 않는 청색 광의 누출을 줄여 순도 높은 칼라를 구현할 수 있다.
양자 점(132)은 수 nm 크기를 가지는 무기물(inorganic) 물질로, 특정 파장의 에너지 밴드갭(bandgap)을 가지고 있어서 상기 에너지 밴드갭 보다 높은 에너지의 빛을 흡수 시, 다른 파장의 빛을 내보낼 수 있다. 양자 점(132)은 협소(narrow)한 발광 파장 대역을 가지고 있어 디스플레이의 색 재현력을 높일 수 있다.
양자 점(132)은 Ⅱ-Ⅵ족 계열 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 계열 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 계열 반도체, Ⅳ족 계열 반도체 및/또는 그래핀 양자 점을 포함할 수 있다. 양자 점(132)은 예를 들어, Cd, Se, Zn, S 및/또는 InP 을 포함할 수 있으며, 각 양자 점(132)은 수십 nm 이하의 지름, 예컨대, 약 10 nm 이하의 지름을 가질 수 있다. 양자 점(132)은 그 재료 또는 사이즈에 따라 청색 광에 의해 여기 되어 녹색 광을 방출하거나 적색 광을 방출할 수 있다. 또는, 양자 점(132)은 극자외선에 의해 여기 되어 청색 광을 방출하거나, 녹색 광을 방출하거나, 적색 광을 방출할 수 있다.
양자 점 층(130)을 둘러싸도록 보호층(145)이 구비될 수 있다. 보호층(145)은 양자 점 층(130)의 측면으로부터 제1 반도체 층(120), 발광층(115)의 일부 측면까지 연장될 수 있다. 또는, 보호층(145)은 양자 점 층(130)의 측면으로부터 제2 반도체 층(110)의 일부 측면까지 연장될 수 있다. 양자 점(132)은 수분에 취약하기 때문에, 양자 점 층(130)에 보호층(145)을 구비함으로써 신뢰성을 높이고, 양자 점(132)의 소모량을 줄여 가격 경쟁력을 높일 수 있다. 보호층(145)은 예를 들어, AL2O3, SiO2, 또는 SiN를 포함할 수 있다.
마이크로 발광 디스플레이 장치에서, 청색 마이크로 발광 소자에 비해 녹색, 적색의 마이크로 발광 소자의 발광 효율이 낮고 가격도 비싸다. 따라서, 양자 점 층(130)을 이용하여 청색 광을 녹색 광 또는 적색 광으로 변환하여 칼라 영상을 표시하여 발광 효율을 높이고 제조 비용도 낮출수 있다.
양자 점 층(130)에 분산 브레그 반사층(140)이 더 구비될 수 있다. 분산 브레그 반사층(140)은 서로 다른 굴절률을 가지는 두 층이 교대로 적층된 구조를 가지고, 특정 색 광, 예를 들어, 300-500nm 파장 범위의 광을 반사시킬 수 있다. 분산 브레그 반사층(140)은 양자 점 층(130)에서 변환되지 않은 청색 광 또는 극자외선 광을 양자 점 층(130)으로 반사시켜 양자 점 층(130)에서 색변환에 재활용될 수 있도록 하여 색 변환율을 높일 수 있다.
마이크로 발광 반도체 소자(100)는 예를 들어, 200㎛ 이하의 사이즈를 가질 수 있다. 또는, 마이크로 발광 반도체 소자(100)는 예를 들어, 100㎛ 이하의 사이즈를 가질 수 있다. 그리고, 마이크로 발광 칩(101)과 양자 점 층(130)을 칩 단위로 모노리식하게 제작할 수 있어 색 변환 층을 별도 제작하는 경우에 비해 상대적으로 제조 공정을 단순화하고 제조 단가를 낮출 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 마이크로 발광 반도체 소자에 인터레이어가 더 구비된 예를 도시한 것이다. 도 1에서와 동일한 참조 번호를 사용하는 구성 요소는 실질적으로 동일한 구성과 기능을 하므로 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
마이크로 발광 반도체 소자(100A)는 마이크로 발광 칩(101)과 양자 점 층(130) 사이에 구비된 인터레이어(150)를 더 포함할 수 있다. 인터레이어(150)가 제1 반도체 층(120)과 양자 점 층(130) 사이에 구비될 수 있다. 인터레이어(150)는 SiO2, LiNbO3, LiTaO3 중 적어도 하나를 포함하는 산화물, 또는　Au:Ni, Au:Si,　Al:Ge, Au:In, Au:Sn 중 적어도 하나를 포함하는 금속 화합물을 포함할 수 있다. 인터레이어(150)는 마이크로 발광 칩(101)과 양자 점 층(130)의 결합력을 높일 수 있다. 또한, 양자 점(132)이 마이크로 발광 칩(101)과 가깝게 배치되는 경우 불안정하여 칼라 변환율이 저하될 수 있다. 양자 점(132)은 강한 빛에 노출 되거나 열 충격을 받을 시, 그 특성이 급격하게 감소 되는 경향이 있다. 따라서, 양자 점(132)이 마이크로 발광 칩(101)으로부터 일정 거리 이격될 때 효율이 높아질 수 있다. 인터레이어(150)는 예를 들어, 50nm-2㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 양자 점 층(130)이 인터레이어(150)에 의해 마이크로 발광 칩(101)으로부터 이격될 수 있고, 마이크로 발광 칩(101)으로부터의 빛에 의해 특성이 감소되는 것을 줄일 수 있다.
도 3은 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 디스플레이 장치(200)는 복수의 픽셀들(PX)을 포함하고, 픽셀들(PX) 각각은 서로 다른 칼라를 발광하는 서브 픽셀들을 포함할 수 있다. 픽셀(PX)은 영상을 표시하는 하나의 단위일 수 있다. 각 서브 픽셀들로부터의 칼라와 광량 제어에 의해 영상이 표시될 수 있다. 예를 들어, 픽셀들(PX) 각각은 제1 서브 픽셀(SP1), 제2 서브 픽셀(SP2) 및 제3 서브 픽셀(SP3)을 포함할 수 있다.
디스플레이 장치(200)는 기판(210), 기판(210)에 구비된 격벽(220), 격벽(220)에 의해 구획된 웰(230)에 구비된 마이크로 발광 반도체 소자(100)를 포함할 수 있다. 여기서는, 기판(210)과 격벽(220)이 별개의 몸체로 구성된 예를 도시하였지만, 기판(210)과 격벽(220)이 한 몸체로 구성되는 것도 가능하다. 기판(210)은 마이크로 발광 반도체 소자(100)를 구동하기 위한 구동부(미도시)를 포함하는 백플레인 기판 또는 마이크로 발광 반도체 소자(100)를 다른 기판에 전사시키기 위한 전사 몰드 기판일 수 있다.
웰(230)에 각각 마이크로 발광 반도체 소자(100)가 구비될 수 있다. 마이크로 발광 반도체 소자(100)는 마이크로 발광 칩(101)과 양자 점 층(130)을 포함하고, 이에 대해서는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 것과 같으므로 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 다른 웰(230)에는 마이크로 발광 칩(101)이 구비될 수 있다. 마이크로 발광 반도체 소자(100)와 마이크로 발광 칩(101)은 기판(210)에 전사될 수 있다. 전사 방식으로는 스탬프 방식, 픽 앤 플레이스(pick and place) 방식 또는 유체 자기 조립(fluidic self assembly) 방식으로 전사될 수 있다.
제1 서브 픽셀(SP1)의 마이크로 발광 칩(101)에서는 청색 광이 방출될 수 있다. 제2 서브 픽셀(SP2)에서는 양자 점 층(130)의 양자 점(132)이 마이크로 발광 칩(101)에서 출사된 청색 광에 의해 여기되어 녹색 광을 방출할 수 있다. 제3 서브 픽셀(SP3)에서는 양자 점 층(130)의 양자 점(132)이 마이크로 발광 칩(101)에서 출사된 청색 광에 의해 여기되어 적색 광을 방출할 수 있다. 양자 점(132)의 물질 또는 사이즈에 따라 방출되는 칼라 대역이 달라질 수 있다.
마이크로 발광 반도체 소자(100)가 모노리식 구조를 가지고, 마이크로 발광 반도체 소자(100)가 웰(230)에 배치되므로 마이크로 발광 반도체 소자(100)의 양자 점 층(130)과 격벽(220) 사이에 이격 공간이 존재할 수 있다.
웰(230)의 격벽(220)에 반사층(235)이 더 구비될 수 있다. 반사층(235)은 마이크로 발광 반도체 소자(100)에서 출사된 광을 반사시켜 유효광으로 만들 수 있다.
다음은 예시적인 실시 예에 따른 반도체 발광 반도체 소자의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 4를 참조하면, 제1 기판(310)에 제1 반도체 층(315)을 형성하고, 제1 반도체 층(315)에 발광층(317)을 형성할 수 있다. 그리고, 발광층(317)에 제2 반도체 층(319)을 형성할 수 있다. 제1 기판(310)은 예를 들어, 실리콘 기판, 사파이어 기판 또는 글라스 기판일 수 있다. 하지만, 여기에 한정되지는 않고 다양한 에피 기판이 사용될 수 있다. 제1 반도체 층(315)은 예를 들어, n형 반도체 층을 포함할 수 있다. 제1 반도체 층(315)은 n-GaN 층을 포함할 수 있다. 제2 반도체 층(319)은 p 형 반도체 층을 포함할 수 있다. 제1 기판(310)과 제1 반도체 층(315) 사이에 u-GaN 층(312)이 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제2 기판(320)에 u-GaN 층(323), n-GaN 층(327)을 적층할 수 있다. 제2 기판(320)은 예를 들어, 실리콘 기판 또는 사파이어 기판을 포함할 수 있다. u-GaN 층(323)과 n-GaN 층(327) 사이에 2차원 물질 층(325)을 형성할 수 있다. 2차원 물질 층(325)이 그래핀, BN, MoS2, WSe2, CrO2, CrS2, VO2, VS2, 및 NbSe2
중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 후술하겠지만, 2차원 물질 층(325)은 n-GaN 층(327)과 u-GaN 층(323)을 용이하게 분리하도록 할 수 있다. 제2 기판(320)에 n-GaN 층(327)을 성장할 때, n-GaN 층(327)이 2차원 물질 층(325)의 격자를 따르지 않고 제2 기판(320)의 격자를 따라서 성장할 수 있다.
도 6을 참조하면, 도 4에 도시된 발광 구조물에 도 5에 도시된 구조물을 결합한다. 이 때, 제2 반도체 층(319)에 n-GaN 층(327)을 마주보도록 하여 두 구조물을 결합할 수 있다. 그리고, 도 7을 참조하면, n-GaN 층(327)과 u-GaN 층(323)을 분리할 수 있다. 2차원 물질 층(325)은 접착력이 약하므로 u-GaN 층(323)을 n-GaN 층(327)으로부터 쉽게 떼어낼 수 있다.
u-GaN 층(323)을 n-GaN 층(327)으로부터 분리하기 전에, 제2 기판(320)에 적어도 하나의 금속 층을 적층할 수 있다. 예를 들어, 제2 기판(320)에 Ti 층(331)과 Ni 층(332)을 적층할 수 있다. 그러면, Ti 층(331)과 Ni 층(332)에 의해 스트레스가 가해지면서, 약한 결합력을 가진 2차원 물질층(325)이 쉽게 떨어질 수 있다. 그러면서, n-GaN 층(327)이 노출될 수 있다.
한편, 도 8을 참조하면, 도 6을 에 도시된 구조물에서 제2 반도체 층(319)에 제1 인터레이어(341)가 더 적층되고, n-GaN 층(342)에 제2 인터레이어(342)가 더 적층될 수 있다. 제1 인터레이어(341)와 제2 인터레이어(342)는 예를 들어 SiO2, LiNbO3, LiTaO3 중 적어도 하나를 포함하는 산화물, 또는　Au:Ni, Au:Si,　Al:Ge, Au:In, Au:Sn 중 적어도 하나를 포함하는 금속 화합물을 포함할 수 있다. 그리고, 제1 인터레이어(341)와 제2 인터레이어(342)를 통해 웨이퍼 본딩을 할 수 있다.
그런 다음, 도 9를 참조하면, n-GaN 층(327)으로부터 u-GaN 층(323), 제2 기판(320)을 분리하여 n-GaN 층(327)을 노출시킬 수 있다.
도 10은 도 7에 도시된 구조물의 n-GaN 층(327)을 전기 화학적 식각 방법을 이용하여 식각하여 다공성 층(327)을 형성할 수 있다. 다공성 층(327)은 복수 개의 홀(328)을 포함할 수 있다. 전기 화학적 식각 방법은 특정 용매 내에 식각하고자 하는 샘플을 담그고 샘플과 용매에 전극을 연결하여 외부 바이어스(bias)에 의한 캐리어(carrier)를 생성하는 방법을 통해 식각을 할 수 있다. 이때 사용 되는 용매는 옥살산(oxalic acid) 등 다양한 용매가 적용 될 수 있다. 전기 화학적 식각 방법에 있어서, 직접적으로 샘플에 전극을 연결하는 방법을 적용할 수도 있고, 두 개의 챔버를 이용하여 간접적으로 전극을 연결하는 방법을 적용하는 것도 가능하다.
샘플에 전압을 걸어 주면, 샘플에 특정 조건에서 선택적 식각이 이루어지고, 다공성(porous) 층으로 변형될 수 있다. 에천트(etchant)는 예를 들어, KOH, NaOH, HCl, C2H2O4, H2SO4, HNO3, 및 HF 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다
도 11을 참조하면, 도 10에 도시된 구조물을 마이크로 칩 단위로 식각하고, 제1 반도체 층(315)에 제1 전극(351)을 형성하고, 제2 반도체 층(319)에 제2 전극(352)을 형성할 수 있다. 식각 단계에서는 제1 기판(310)의 일부 깊이까지만 식각할 수 있다. 즉, 이 단계에서의 구조물은 제1 기판(310)이 웨이퍼 단위의 구조물일 수 있다. 웨이퍼 구조에서 제1 전극(351), 제2 전극(352)을 형성할 수 있다. 구조물을 마이크로 칩 단위로 식각하여 제1 반도체 층(315), 발광층(317) 및 제2 반도체 층(315)으로 구성된 마이크로 발광 칩(311)을 형성할 수 있다.
도 12를 참조하면, 다공성 층(327)을 양자 점 액체에 담가 양자 점(329)을 다공성 층(327)의 홀(328) 내부로 침투시켜 양자 점 층(321)을 형성할 수 있다.
도 13을 참조하면, 양자 점 층(321)에 분산 브레그 반사층(351)을 형성할 수 있다. 그리고, 양자 점 층(321) 둘레에 보호층(355)을 형성할 수 있다. 보호층(355)은 양자 점 층(321)이 외부 환경에 의해 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 보호층(355)은 예를 들어, Al2O3, SiO2, 또는 SiN을 포함할 수 있다. 보호층(355)은 제2 반도체 층(319)과 발광층(317)까지 연장될 수 있다. 또는, 보호층(355)은 제2 반도체 층(319), 발광층(317) 및 제1 반도체 층(315) 일부까지 연장될 수 있다.
도 14를 참조하면, 제1 기판(310)을 제거하여 마이크로 칩 단위로 마이크로발광 반도체 소자를 형성할 수 있다. 그러므로, 마이크로 발광 칩(311)과 양자 점 층(321)이 모노리식 구조로 형성될 수 있다. 제1 기판(310)을 제거할 때, 화학적 리프트 오프 방법을 이용하여 제거할 수 있다. 예를 들어, KOH를 이용한 습식 식각에 의해 제1 기판(310)를 제거하면, u-GaN 층(312) 또는 n-GaN 층(315)이 제1 기판(310)과의 식각 률(etch rate) 차가　커서 매끄럽게 제1 기판(310)으로부터 분리될 수 있다. 따라서, u-GaN 층(312) 또는 n-GaN 층(315)이 매끄러운 표면을 가질 수 있다. 그리고, 양자 점 층(130)은 다공성 층(132)으로 구성되므로 상대적으로 거친 표면을 가질 수 있다. 따라서, 마이크로 반도체 발광 반도체 소자의 상부 면(양자 점 층의 상부 면)이 하부 면(u-GaN 층(312) 또는 n-GaN 층(315)의 하부면)에 비해 상대적으로 큰 거칠기를 가질 수 있다. 다시 말하면, 마이크로 반도체 발광 반도체 소자의 상부 면(양자 점 층의 상부 면)이 하부 면(u-GaN 층(312) 또는 n-GaN 층(315)의 하부면)에 비해 상대적으로 큰 표면 에너지를 가질 수 있다.
도 15는 도 9에 도시된 구조물로부터 형성된 마이크로 발광 반도체 소자를 도시한 것이다. 마이크로 발광 칩(311)과 양자 점 층(321) 사이에 제1 인터레이어(341), 제2 인터레이어(342)가 구비될 수 있다.
다음은 마이크로 발광 반도체 소자를 전사하는 방법의 일 예를 설명한다. 도 16은 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 반도체 칩을 습식 자기 조립 전사 방법에 의해 전사하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
복수 개의 웰(420)을 포함하는 기판(410)을 준비한다. 기판(410)은 단일 층으로 구비되거나 복수의 층을 포함할 수 있다. 웰(420)은 마이크로 발광 반도체 소자(100)를 배치하기 위해 구비될 수 있다. 마이크로 발광 반도체 소자(100)는 마이크로 사이즈를 가지는 다양한 종류의 반도체 칩을 포함할 수 있으며, 마이크로 사이즈는 200㎛ 이하일 수 있다. 또는, 마이크로 사이즈는 100㎛ 이하일 수 있다. 그리고, 웰(420)에 액체를 공급할 수 있다. 액체는 마이크로 반도체 발광 소자(100)를 부식시키거나 손상을 입히지 않는 한 어떠한 종류의 액체라도 사용될 수 있다. 액체는 예를 들어, 물, 에탄올, 알코올, 폴리올, 케톤, 할로카본, 아세톤, 플럭스(flux), 및 유기 솔벤트(solvent)를 포함하는 그룹 중 하나 또는 복수의 조합을 포함할 수 있다. 유기 솔벤트는 예를 들어 이소프로필알콜(IPA, Isopropyl Alcohol)을 포함할 수 있다. 사용 가능한 액체는 이에 한정되지 않으며 다양한 변경이 가능하다.
웰(420)에 액체를 공급하는 방법은 예를 들어, 스프레이 방법, 디스펜싱 방법, 잉크젯 도트 방법, 액체를 기판(410)에 흘려 보내는 방법 등이 다양하게 사용될 수 있다. 기판(410)에 복수 개의 마이크로 발광 반도체 소자(100)를 공급한다. 마이크로 발광 반도체 소자(100)는 기판(410)에 다른 액체 없이 직접 뿌려지거나, 현탁액(suspension)에 포함된 상태로 공급될 수 있다. 현탁액에 포함된 마이크로 발광 반도체 소자(100) 공급 방법으로 스프레이 방법, 액체를 방울방울 떨어뜨리는 디스펜싱 방법, 프린팅 방식처럼 액체를 토출하는 잉크젯 도트 방법, 현탁액을 기판(410)에 흘려 보내는 방법 등이 다양하게 사용될 수 있다.
액체를 흡수할 수 있는 흡수재(430)로 전사 기판(120)을 스캐닝한다. 흡수재(430)는 액체를 흡수할 수 있는 재질이면 족하고, 그 형태나 구조는 한정되지 않는다. 흡수재(430)는 예를 들어, 직물, 티슈, 폴리에스테르 섬유, 종이 또는 와이퍼 등을 포함할 수 있다. 흡수재(430)는 다른 보조 기구 없이 단독으로 사용될 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 기판(410)을 스캐닝하기 편리하도록 지지대(440)에 결합될 수 있다. 지지대(440)는 기판(410)을 스캐닝하기 적합한 다양한 형태와 구조를 가질 수 있다. 지지대(440)는 예를 들어, 봉(rod), 블레이드(blade), 플레이트(plate), 또는 와이퍼(wiper) 등의 형태를 가질 수 있다. 흡수재(430)는 지지대(440)의 어느 한 면에 구비되거나, 지지대(440)의 둘레를 감쌀 수 있다.
흡수재(430)는 기판(410)을 적절한 압력으로 가압하면서 스캐닝할 수 있다. 스캐닝은 흡수재(430)가 기판(410)과 접촉하며 복수 개의 웰(420)을 지나가면서 액체를 흡수하는 단계를 포함할 수 있다. 스캐닝은 예를 들어, 흡수재(430)의 슬라이딩(sliding) 방식, 회전(rotating) 방식, 병진(translating) 운동 방식, 왕복(reciprocating) 운동 방식, 롤링(rolling) 방식, 스피닝(spinning) 방식 및/또는 러빙(rubbing) 방식 등 다양한 방식으로 수행될 수 있으며, 규칙적인 방식 또는 불규칙적인 방식 모두 포함할 수 있다. 스캐닝은 흡수재(430)를 이동시키는 대신에, 기판(410)을 이동시켜 수행될 수도 있으며, 기판(410)의 스캐닝 또한 슬라이딩, 회전, 병진 왕복, 롤링, 스피닝, 및 또는 러빙 등의 방식으로 수행될 수 있다. 물론, 흡수재(430)와 기판(410)의 협동에 의해 스캐닝이 수행되는 것도 가능하다.
흡수제(430)가 기판(410)을 스캐닝할 때 마이크로 발광 반도체 소자(100)가 웰(420)에 들어가 정렬될 수 있다. 마이크로 발광 반도체 소자(100)의 습식 전사 시, 마이크로 발광 반도체 소자(100)의 상부 면과 하부 면의 표면 에너지 차에 의해 마이크로 발광 반도체 소자(100)가 정렬될 수 있다.
다음은 다른 실시 예에 따른 마이크로 발광 반도체 소자의 제조 방법을 설명한다.
도 17을 참조하면, 기판(510)에 u-GaN 층(513) 및 n-GaN 층(515)을 적층할 수 있다. 기판(510)은 사파이어 기판을 포함할 수 있다. 도 18을 참조하면, 도 17의 구조물을 기판(510)이 상부에 오도록 뒤집은 다음, n-GaN층(515)에 임시 기판(518)을 형성할 수 있다. 그런 다음, 기판(510)을 u-GaN 층(513)으로부터 분리할 수 있다. 임시 기판(518)은 기판(510)을 제거할 때 n-GaN 층(515)을 지지하기 위한 것이다.
도 19를 참조하면, n-GaN 층(515)으로부터 u-GaN 층(513)을 제거할 수 있다. 도 20을 참조하면, 도 4에 도시된 구조물에 n-GaN 층(515)을 제2 반도체 층(319)에 마주보도록 하여 결합할 수 있다. 도 21을 참조하면, n-GaN 층(515)으로부터 임시 기판(518)을 제거하여 n-GaN 층(515)을 노출시킬 수 있다. 임시 기판(518)은 n-GaN 층(515)에 임시로 결합되어 있으므로 용이하게 제거될 수 있다. n-GaN 층(515)에 앞서 설명한 방법을 이용하여 양자 점 층을 형성할 수 있다.
도 22를 참조하면, 도 20에 도시된 구조물에서 제2 반도체 층(319)에 제1 인터레이어(521)를 형성하고, n-GaN 층(515)에 제2 인터레이어(522)를 형성할 수 있다. 그리고, 도 23을 참조하면, 임시 기판(518)을 제거하여 n-GaN 층(515)을 노출시키고, n-GaN 층(515)에 앞서 설명한 방법을 이용하여 양자 점 층을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 예시적인 실시 예에 따른 제조 방법에 따르면, 마이크로 발광 칩(311)과 양자 점 층(321)이 모노리식 구조로 형성된 마이크로 발광 반도체 소자를 제조할 수 있다.
도 24는 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 포함하는 전자 장치의 블록도를 나타낸 것이다.
도 24를 참조하면, 네트워크 환경(8200) 내에 전자 장치(8201)가 구비될 수 있다. 네트워크 환경(8200)에서 전자 장치(8201)는 제1 네트워크(8298)(근거리 무선 통신 네트워크 등)를 통하여 다른 전자 장치(8202)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(8299)(원거리 무선 통신 네트워크 등)를 통하여 또 다른 전자 장치(8204) 및/또는 서버(8208)와 통신할 수 있다. 전자 장치(8201)는 서버(8208)를 통하여 전자 장치(8204)와 통신할 수 있다. 전자 장치(8201)는 프로세서(8220), 메모리(8230), 입력 장치(8250), 음향 출력 장치(8255), 디스플레이 장치(8260), 오디오 모듈(8270), 센서 모듈(8276), 인터페이스(8277), 햅틱 모듈(8279), 카메라 모듈(8280), 전력 관리 모듈(8288), 배터리(8289), 통신 모듈(8290), 가입자 식별 모듈(8296), 및/또는 안테나 모듈(8297)을 포함할 수 있다. 전자 장치(8201)에는, 이 구성요소들 중 일부가 생략되거나, 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 이 구성요소들 중 일부는 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(8276)(지문 센서, 홍채 센서, 조도 센서 등)은 디스플레이 장치(8260)(디스플레이 등)에 임베디드되어 구현될 수 있다.
프로세서(8220)는, 소프트웨어(프로그램(8240) 등)를 실행하여 프로세서(8220)에 연결된 전자 장치(8201) 중 하나 또는 복수개의 다른 구성요소들(하드웨어, 소프트웨어 구성요소 등)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 데이터 처리 또는 연산의 일부로, 프로세서(8220)는 다른 구성요소(센서 모듈(8276), 통신 모듈(8290) 등)로부터 수신된 명령 및/또는 데이터를 휘발성 메모리(8232)에 로드하고, 휘발성 메모리(8232)에 저장된 명령 및/또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(8234)에 저장할 수 있다. 비휘발성 메모리(8234)는 내장 메모리(8236)와 외장 메모리(8238)를 포함할 수 있다. 프로세서(8220)는 메인 프로세서(8221)(중앙 처리 장치, 어플리케이션 프로세서 등) 및 이와 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(8223)(그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 커뮤니케이션 프로세서 등)를 포함할 수 있다. 보조 프로세서(8223)는 메인 프로세서(8221)보다 전력을 작게 사용하고, 특화된 기능을 수행할 수 있다.
보조 프로세서(8223)는, 메인 프로세서(8221)가 인액티브 상태(슬립 상태)에 있는 동안 메인 프로세서(8221)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(8221)가 액티브 상태(어플리케이션 실행 상태)에 있는 동안 메인 프로세서(8221)와 함께, 전자 장치(8201)의 구성요소들 중 일부 구성요소(디스플레이 장치(8260), 센서 모듈(8276), 통신 모듈(8290) 등)와 관련된 기능 및/또는 상태를 제어할 수 있다. 보조 프로세서(8223)(이미지 시그널 프로세서, 커뮤니케이션 프로세서 등)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(카메라 모듈(8280), 통신 모듈(8290) 등)의 일부로서 구현될 수도 있다.
메모리(8230)는, 전자 장치(8201)의 구성요소(프로세서(8220), 센서모듈(8276) 등)가 필요로 하는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(프로그램(8240) 등) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 및/또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(8230)는, 휘발성 메모리(8232) 및/또는 비휘발성 메모리(8234)를 포함할 수 있다.
프로그램(8240)은 메모리(8230)에 소프트웨어로 저장될 수 있으며, 운영 체제(8242), 미들 웨어(8244) 및/또는 어플리케이션(8246)을 포함할 수 있다.
입력 장치(8250)는, 전자 장치(8201)의 구성요소(프로세서(8220) 등)에 사용될 명령 및/또는 데이터를 전자 장치(8201)의 외부(사용자 등)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(8250)는, 리모트 컨트롤러, 마이크, 마우스, 키보드, 및/또는 디지털 펜(스타일러스 펜 등)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(8255)는 음향 신호를 전자 장치(8201)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(8255)는, 스피커 및/또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 리시버는 스피커의 일부로 결합되어 있거나 또는 독립된 별도의 장치로 구현될 수 있다.
디스플레이 장치(8260)는 전자 장치(8201)의 외부로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 장치(8260)는, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(8260)는 도 3을 참조하여 설명한 전사 구조물을 이용하여 제조된 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(8260)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(Touch Circuitry), 및/또는 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(압력 센서 등)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(8270)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 오디오 모듈(8270)은, 입력 장치(8250)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(8255), 및/또는 전자 장치(8201)와 직접 또는 무선으로 연결된 다른 전자 장치(전자 장치(8202) 등)의 스피커 및/또는 헤드폰을 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(8276)은 전자 장치(8201)의 작동 상태(전력, 온도 등), 또는 외부의 환경 상태(사용자 상태 등)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 및/또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 센서 모듈(8276)은, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(Infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 및/또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(8277)는 전자 장치(8201)가 다른 전자 장치(전자 장치(8202) 등)와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 인터페이스(8277)는, HDMI(High Definition Multimedia Interface), USB(Universal Serial Bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 및/또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(8278)는, 전자 장치(8201)가 다른 전자 장치(전자 장치(8202) 등)와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 연결 단자(8278)는, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 및/또는 오디오 커넥터(헤드폰 커넥터 등)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(8279)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(진동, 움직임 등) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 햅틱 모듈(8279)은, 모터, 압전 소자, 및/또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(8280)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 카메라 모듈(8280)은 하나 이상의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 및/또는 플래시들을 포함할 수 있다. 카메라 모듈(8280)에 포함된 렌즈 어셈블리는 이미지 촬영의 대상인 피사체로부터 방출되는 빛을 수집할 수 있다.
전력 관리 모듈(8288)은 전자 장치(8201)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 전력 관리 모듈(8388)은, PMIC(Power Management Integrated Circuit)의 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(8289)는 전자 장치(8201)의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 배터리(8289)는, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 및/또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(8290)은 전자 장치(8201)와 다른 전자 장치(전자 장치(8202), 전자 장치(8204), 서버(8208) 등)간의 직접(유선) 통신 채널 및/또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(8290)은 프로세서(8220)(어플리케이션 프로세서 등)와 독립적으로 운영되고, 직접 통신 및/또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 통신 모듈(8290)은 무선 통신 모듈(8292)(셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, GNSS(Global Navigation Satellite System 등) 통신 모듈) 및/또는 유선 통신 모듈(8294)(LAN(Local Area Network) 통신 모듈, 전력선 통신 모듈 등)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(8298)(블루투스, WiFi Direct 또는 IrDA(Infrared Data Association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(8299)(셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(LAN, WAN 등)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 다른 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(단일 칩 등)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(8292)은 가입자 식별 모듈(8296)에 저장된 가입자 정보(국제 모바일 가입자 식별자(IMSI) 등)를 이용하여 제1 네트워크(8298) 및/또는 제2 네트워크(8299)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(8201)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(8297)은 신호 및/또는 전력을 외부(다른 전자 장치 등)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 안테나는 기판(PCB 등) 위에 형성된 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함할 수 있다. 안테나 모듈(8297)은 하나 또는 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 복수의 안테나가 포함된 경우, 통신 모듈(8290)에 의해 복수의 안테나들 중에서 제1 네트워크(8298) 및/또는 제2 네트워크(8299)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 안테나가 선택될 수 있다. 선택된 안테나를 통하여 통신 모듈(8290)과 다른 전자 장치 간에 신호 및/또는 전력이 송신되거나 수신될 수 있다. 안테나 외에 다른 부품(RFIC 등)이 안테나 모듈(8297)의 일부로 포함될 수 있다.
구성요소들 중 일부는 주변 기기들간 통신 방식(버스, GPIO(General Purpose Input and Output), SPI(Serial Peripheral Interface), MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 등)을 통해 서로 연결되고 신호(명령, 데이터 등)를 상호 교환할 수 있다.
명령 또는 데이터는 제2 네트워크(8299)에 연결된 서버(8208)를 통해서 전자 장치(8201)와 외부의 전자 장치(8204)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 다른 전자 장치들(8202, 8204)은 전자 장치(8201)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 전자 장치(8201)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 전자 장치들(8202, 8204, 8208) 중 하나 이상의 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(8201)가 어떤 기능이나 서비스를 수행해야 할 때, 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 하나 이상의 다른 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 일부 또는 전체를 수행하라고 요청할 수 있다. 요청을 수신한 하나 이상의 다른 전자 장치들은 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(8201)로 전달할 수 있다. 이를 위하여, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 및/또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 25는 예시적인 실시 예에 따른 전자 장치가 모바일 장치에 적용된 예를 도시한 것이다. 모바일 장치(9100)는 디스플레이 장치(9110)를 포함할 수 있으며, 디스플레이 장치(9110)는 도 3을 참조하여 설명한 전사 구조물에 의해 제조된 디스플레이 장치들을 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(9110)는 접힐 수 있는 구조 예를 들어, 다중 폴더블 구조를 가질 수 있다.
도 26은 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 자동차에 적용된 예를 도시한 것이다. 디스플레이 장치는 자동차용 헤드업 디스플레이 장치(9200)일 수 있으며, 자동차의 일 영역에 구비된 디스플레이(9210)와, 디스플레이(9210)에서 생성된 영상을 운전자가 볼 수 있도록 광 경로를 변환하는 광경로 변경 부재(9220)를 포함할 수 있다.
도 27은 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 증강 현실 안경 또는 가상 현실 안경에 적용된 예를 도시한 것이다. 증강 현실 안경(9300)은 영상을 형성하는 투영 시스템(9310)과, 투영 시스템(9310)으로부터의 영상을 사용자의 눈에 들어가도록 안내하는 요소(9320)를 포함할 수 있다. 투영 시스템(9310)은 도 3을 참조하여 설명한 전사 구조물을 적용한 디스플레이 장치를 포함할 수 있다.
도 28은 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 대형 사이니지(signage)에 적용된 예를 도시한 것이다. 사이니지(9400)는 디지털 정보 디스플레이를 이용한 옥외 광고에 이용될 수 있으며, 통신망을 통해 광고 내용 등을 제어할 수 있다. 사이니지(9400)는 예를 들어, 도 24를 참조하여 설명한 전자 장치를 통해 구현될 수 있다.
도 29는 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 웨어러블 디스플레이에 적용된 예를 도시한 것이다. 웨어러블 디스플레이(9500)는 도 3을 참조하여 설명한 전사 구조물에 의해 제조된 디스플레이 장치를 포함할 수 있고, 도 24를 참조하여 설명한 전자 장치를 통해 구현될 수 있다.
예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 이 밖에도 롤러블(rollable) TV, 스트레처블(stretchable) 디스플레이 등 다양한 제품에 적용될 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 예시적인 실시예에 따른 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
100,100A:마이크로 발광 반도체 소자
101:마이크로 발광 칩
105:u-GaN 층
110:제1 반도체 층
115:발광층
120:제2 반도체층
130:양자 점 층
131:다공성 층
132:양자 점
133:홀
140:분산 브레그 반사층
146:보호층

Claims (30)

  1. 제1 반도체 층;
    상기 제1 반도체 층에 구비된 발광층;
    상기 발광층에 구비된 제2 반도체 층; 및
    상기 제2 반도체 층에 구비된 것으로, 다공성 층 내부에 양자 점이 포함된 구조를 가지는 양자 점 층;을 포함하고,
    상기 제2 반도체 층과 양자 점 층이 서로 다른 도핑 타입의 반도체 층을 포함하는, 마이크로 발광 반도체 소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 반도체 층은 n형 반도체를 포함하고, 상기 제2 반도체 층은 p형 반도체를 포함하는, 마이크로 발광 반도체 소자.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 다공성 층은 n GaN을 포함한, 마이크로 발광 반도체 소자.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 반도체 층과, 발광층과, 제2 반도체 층이 마이크로 발광 칩을 구성하고, 상기 양자 점 층이 상기 마이크로 발광 칩과 모노리식 구조로 결합된, 마이크로 발광 반도체 소자.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 반도체 층과 상기 양자 점 층 사이에 인터레이어가 더 구비된, 마이크로 발광 반도체 소자.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 인터레이어가 SiO2, LiNbO3, LiTaO3 중 적어도 하나를 포함하는 산화물, 또는　Au:Ni, Au:Si,　Al:Ge, Au:In, Au:Sn 중 적어도 하나를 포함하는 금속 화합물을 포함하는, 마이크로 발광 반도체 소자.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 양자 점 층을 둘러싸도록 구비된 보호층을 더 포함한, 마이크로 발광 반도체 소자.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 보호층이 상기 제2 반도체 층과 상기 발광층까지 연장된, 마이크로 발광 반도체 소자.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 양자 점 층에 분산 브레그 반사층이 더 구비된, 마이크로 발광 반도체 소자.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 반도체 층 하부에 u GaN 층이 더 구비된, 마이크로 발광 반도체 소자.
  11. 기판;
    상기 기판에 서로 이격되게 구비된 격벽; 및
    상기 격벽에 의해 구획된 웰에 구비된 마이크로 발광 반도체 소자;를 포함하고,
    상기 마이크로 발광 반도체 소자가, 제1 반도체 층, 상기 제1 반도체 층에 구비된 발광층, 상기 발광층에 구비된 제2 반도체 층, 및 상기 제2 반도체 층에 구비된 것으로, 다공성 층 내부에 양자 점이 포함된 구조를 가지는 양자 점 층을 포함하고, 상기 제2 반도체 층과 양자 점 층이 서로 다른 도핑 타입의 반도체 층을 포함하는, 디스플레이 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 반도체 층은 n형 반도체를 포함하고, 상기 제2 반도체 층은 p형 반도체를 포함하는, 디스플레이 장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 다공성 층은 n GaN을 포함한, 디스플레이 장치.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 반도체 층과, 발광층과, 제2 반도체 층이 마이크로 발광 칩을 구성하고, 상기 양자 점 층이 상기 마이크로 발광 칩과 모노리식 구조로 결합된, 디스플레이 장치.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 반도체 층과 상기 양자 점 층 사이에 인터레이어가 더 구비된, 디스플레이 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 인터레이어가 SiO2, LiNbO3, LiTaO3 중 적어도 하나를 포함하는 산화물, 또는　Au:Ni, Au:Si,　Al:Ge, Au:In, Au:Sn 중 적어도 하나를 포함하는 금속 화합물을 포함하는, 디스플레이 장치.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 양자 점 층을 둘러싸도록 구비된 보호층을 더 포함한, 디스플레이 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 보호층이 상기 제2 반도체 층과 상기 발광층까지 연장된, 디스플레이 장치.
  19. 제11 항에 있어서,
    상기 양자 점 층에 분산 브레그 반사층이 더 구비된, 디스플레이 장치.
  20. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 반도체 층 하부에 u GaN 층이 더 구비된, 디스플레이 장치.
  21. 제1 기판에 제1 반도체 층을 형성하는 단계;
    상기 제1 반도체 층에 발광층을 형성하는 단계;
    상기 발광층에 제2 반도체 층을 형성하는 단계;
    제2 기판에 u-GaN 층과 n-GaN 층을 적층하는 단계;
    상기 제2 반도체 층에 상기 n-GaN 층을 마주보게 하여 상기 n-GaN 층과 제2 반도체 층을 결합하는 단계;
    상기 u-GaN 층을 상기 n-GaN 층으로부터 분리하는 단계;
    상기 n-GaN 층을 전기 화학적 식각 방법을 이용하여 식각하여 다공성 층을 형성하는 단계;
    상기 다공성 층을 양자 점 액체에 담가 양자 점을 다공성 층 내부로 침투시켜 양자 점 층을 형성하는 단계; 및
    상기 단계들에 의해 형성된 구조물을 마이크로 칩 단위로 분리하는 단계;를 포함하는, 마이크로 발광 반도체 소자 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 u-GaN 층과 n-GaN 층 사이에 2차원 물질 층이 더 구비된, 마이크로 발광 반도체 소자 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 2차원 물질 층이 그래핀, BN, MoS2, WSe2, CrO2, CrS2, VO2, VS2, 및 NbSe2
    중 적어도 하나를 포함하는, 마이크로 발광 반도체 소자 제조 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 제2 기판에 u-GaN 층과 n-GaN 층을 적층한 다음, 상기 n-GaN 층에 임시 기판을 형성하는 단계, 상기 제2 기판을 u-GaN 층으로부터 분리하는 단계; 상기 u-GaN 층을 상기 n-GaN 층으로부터 분리하는 단계를 더 포함하는, 마이크로 발광 반도체 소자 제조 방법.
  25. 제21 항에 있어서,
    상기 제1 반도체 층과, 발광층과, 제2 반도체 층이 마이크로 발광 칩을 구성하고, 상기 양자 점 층이 상기 마이크로 발광 칩과 모노리식 구조로 결합된, 마이크로 발광 반도체 소자 제조 방법.
  26. 제21 항에 있어서,
    상기 제2 반도체 층과 상기 양자 점 층 사이에 인터레이어가 더 구비된, 마이크로 발광 반도체 소자 제조 방법.
  27. 제26 항에 있어서,
    상기 인터레이어가 SiO2, LiNbO3, LiTaO3 중 적어도 하나를 포함하는 산화물, 또는　Au:Ni, Au:Si,　Al:Ge, Au:In, Au:Sn 중 적어도 하나를 포함하는 금속 화합물을 포함하는, 마이크로 발광 반도체 소자 제조 방법.
  28. 제21 항에 있어서,
    상기 양자 점 층을 둘러싸도록 구비된 보호층을 더 포함한, 마이크로 발광 반도체 소자 제조 방법.
  29. 제28 항에 있어서,
    상기 보호층이 상기 제2 반도체 층과 상기 발광층까지 연장된, 마이크로 발광 반도체 소자 제조 방법.
  30. 제21 항에 있어서,
    상기 양자 점 층에 분산 브레그 반사층이 더 구비된, 마이크로 발광 반도체 소자 제조 방법.
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