WO2012060600A2 - 기판과 분할기구, 성장박막 및 성장, 분리, 가열방법, 에피웨이퍼, 발광다이오드 - Google Patents

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WO2012060600A2
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thin film
grown
divided
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이형곤
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Lee Hyeonggon
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    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02636—Selective deposition, e.g. simultaneous growth of mono- and non-monocrystalline semiconductor materials
    • H01L21/02639—Preparation of substrate for selective deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages

Definitions

  • the present invention provides a combination substrate for thin film growth, a substrate for preventing warpage, a split mechanism, a method for growing a growth thin film using the substrate, a method for separating a growth thin film from growth and a method for heating the substrate, and a growth thin film.
  • at least a portion of the growth thin film may be obtained in a state of being divided into a specified size, particularly in the process of growing the growth thin film, or minimize or break the cutting and / or splitting process when manufactured as a unit chip.
  • the invention relates to a technique for maintaining more uniformly, an epi wafer, and a light emitting diode.
  • the technology for growing a growth thin film or semiconductor thin film having a desired function on a specific substrate has been used in a wide variety of fields such as light emitting diodes (LEDs) and solar cells.
  • the thin film growth technique is mainly carried out by a dry plating method, which is performed in a pressure-reduced container, and a technique particularly performed in the field of light emitting diodes is mostly manufactured by organic metal chemical vapor deposition (MOCVD).
  • MOCVD organic metal chemical vapor deposition
  • the growth thin film is used as a single thin film, a polycrystalline thin film, an amorphous thin film, a sacrificial layer, a buffer layer, including a thin film grown by a chemical vapor deposition method is used to include all, the growth thin film in the light emitting diode applications It may mean mainly crystalline thin film. But it is not limited thereto.
  • the growth thin film used in the field of light emitting diodes is mainly grown on sapphire or a specific substrate to the desired use and thickness, and then cut into desired desired size and completed in the light emitting device through a subsequent process according to the specifications of the final product.
  • the growth thin film having a specific thickness formed on the substrate is cut and used together with the substrate to a desired size. At this time, since the thermal conductivity of the substrate is bad, it is difficult to dissipate heat generated from the light emitting layer of the growth thin film formed on the substrate to the outside.
  • the present invention seeks to solve all of the above problems.
  • the present invention is a method for preventing physical and / or chemical damage to the thin film and to reduce the production cost, and means and methods or methods for artificially dividing the splitting cutting process or minimizing the number of splitting cutting processes. It is intended to provide a means and method for minimizing thin film damage. Specifically, it is not the conventional method of dividing and cutting the growth thin film after the growth of the growth thin film, but it is possible to directly obtain or divide the number of times of cutting and cutting the growth thin film (s) naturally divided into the designated size during the growing process.
  • a combination substrate and a splitting mechanism are provided as a substrate which can be minimized, and a method of growing a growth thin film using the combination substrate, a separation method, a growth thin film obtained by the method (s), and a chemical vapor deposition process are provided.
  • a substrate heating method and a light emitting diode and an epi wafer used for the purpose are provided.
  • the process of separating the growth thin film grown on the substrate from the substrate becomes easy and simple 2.
  • the speed is improved and the productivity is increased 3.
  • the quality of the grown and separated thin film is improved 4.
  • the thin film growth area is increased Enables the use of small sized substrates 5.
  • Thin film loss and damage due to scribing, cutting, or artificial dividing process 6.
  • Minimization of lattice mismatch 7.
  • Light extraction by manufacturing side chip of square Efficiency can be improved 8.
  • Substrate and divider can be reused 9.
  • Mask patterning process can be omitted 10.
  • EPITAXIAL LATERAL OVER GROWTH-ELO process is possible 11. Due to patterned surface The light extraction efficiency is increased 12.
  • the use of heterogeneous substrates can minimize stress and prevent substrate warpage. 13.
  • the heating speed, efficiency and temperature uniformity of the substrate are improved. 14.
  • the characteristics of thin film and uniformity of thickness are improved.
  • the shape of unit chip can be freely designed. 16. Improves luminous efficiency and reduces heat generation. 17. Production cost is reduced. 18. Light emission due to high quality thin film. The diode's lifespan is greatly extended. 19. Light-emitting diodes. The cracking shape and the quality deterioration caused by dividing into a single chip can be prevented. 20. Additional steps for electrode formation or light extraction can be omitted.
  • the shape of the unit thin film (unit chip) can be freely designed.
  • Figure 1 (a) ⁇ (a) is a combination substrate manufactured in various forms
  • Figure 2 (a) ⁇ (a) is a state in which the growth thin film is grown on various types of combination substrate
  • Figure 3 (a) is a state before the division mechanism and the substrate is combined
  • Figure 3 (b) is a combination substrate in a state where the division mechanism and the substrate are combined
  • 3 (c) is a state in which a sacrificial layer and / or a buffer layer composed of one or more layers are formed on the combination substrate of FIG. 3 (b).
  • FIG. 3 (d) is a state in which a growth thin film composed of one or more layers is formed on the combination substrate of FIG. 3 (c).
  • FIG. 4A is a plan view of FIG. 3 and FIG. 4B is a plan view of the substrate shown in FIG.
  • FIG. 5 is a thin film growth substrate having a recessed portion formed in an insertion groove, a hole, and a rear surface of a substrate into which a division mechanism is to be inserted;
  • Figure 7 is a combined substrate is completed by combining the split mechanism is inserted into the insertion groove of the substrate
  • FIG. 8 is a state in which a sacrificial layer and / or a buffer layer including one or more layers are formed on a portion of the division growth part of the assembled combination substrates;
  • FIG. 9 is a state in which a growth thin film layer composed of one or more layers is naturally independently divided and grown over that of FIG.
  • Fig. 10 is a recessed dividing mechanism in which a perforation hole is formed on the bottom surface specifically for wet lift off (CLO) or laser lift off (LLO).
  • CLO wet lift off
  • LLO laser lift off
  • FIG. 11 is a combination substrate in a state in which a substrate made of the chip of FIG. 10 is combined;
  • FIG. 12 is a combination substrate in which at least one growth thin film is grown on the substrate of FIG.
  • FIG. 13 shows that the unit thin films are divided only in a partial thickness range by growing the growth thin film thicker in the state of FIG. 12, and in the upper thickness range, the combined substrates (in this case, the unit thin film is subjected to a simple additional division process). Can complete the unit chip)
  • FIG. 14 is a perspective view of a unit chip division growth substrate of another embodiment, which is manufactured similarly to the substrates of FIGS. 3, 5, and 10, and has a recessed overlapping portion; FIG.
  • Figure 16 shows various forms of the warpage prevention board having the dividing line.
  • Perforated hole may be provided, or may be a structure such as a mesh or honeycomb structure, which may be a uniform single layer or a structure composed of two or more layers including core 5 and clad 6 of a split mechanism. 5) Core 6 of the splitting mechanism; Clad 7 of the splitting mechanism; Bonding layer or mask layer (can also serve as a sacrificial layer removed by etching, the mask layer being used to prevent gap deposition and / or lateral growth between the substrate and the splitting mechanism.
  • split device during thin film growth is divided as a growth space provided by perforations or depressions form growth unit 11; may be a substrate carrier (substrate binding or bonding ) 13; the hole (or the adhesive patch of the depressions - Helps to the etching solution is smoothly supplied into the sacrificial layer and the substrate, and growing a thin film in a wet etching process) 91; split mechanism depression (or groove) is formed so as to overlap with the insertion groove 93
  • a split mechanism insertion groove 95 recessed overlapping 97 perforation hole 99 recessed portion (or groove) at the back of the substrate 100 may include a sacrificial layer and / or a buffer layer removed by growth thin-etching grown from the substrate surface;
  • the LLO separation method may include a laser absorbing layer) 100A; a sacrificial layer and / or a buffer layer 100B composed of one or more layers; a crystal thin film layer 100C composed of one or more layers
  • a thin film dividing process (cutting, etching, etc.) performed when the growth thin film A grown on the chemical thin film growth (CVD) substrate is further divided into unit thin films (or unit chips) divided into a specified shape.
  • the combination substrate comprises at least one substrate ( (S) and one or more splitting mechanism (s), wherein at least the two components can be separated into independent parts, and the splitting mechanism has a growth rate of the growth thin film A grown on the surface material. It is smaller than the growth rate of the growth thin film A grown thereon and into one or more holes and / or depressions.
  • the substrate being combined with the substrate, occupying at least a portion of the space between at least the lowest level (LEVEL) of the substrate and the top level (+3 mm) upper level (LEVEL) of the substrate, wherein the dividing mechanism surface material is saturated at 500 degrees Celsius.
  • the vapor pressure is 200 Torr or less, and the division growth portion is provided with a combination substrate, characterized in that the growth thin film A corresponding to the shape of the division growth portion is grown in a naturally divided state.
  • the divisional growth portion serves as an opening through which the process gas (steam) can contact the growth substrate surface exposed therein, and the growth thin film grows in a thin film state on the substrate surface in contact with the process gas.
  • the surface of the dividing mechanism also comes into contact with the process gas, but according to the configuration of the present invention, the growth of the growth thin film is not strictly limited or occurs here.
  • the division mechanism in order to completely control the side shape of the growth thin film A grown in the divided state, the division mechanism (which will define and configure a part of the division growth portion) protrudes from the surface of the substrate to grow the growth thin film A.
  • the division growth portion may be formed by a perforation hole and / or a depression provided in the surface of the substrate and the division mechanism, and is a space for inducing the growth thin film A to be grown in a divided state only within a limited region.
  • the thin film layer (s) for one unit light emitting diode may have an area of a unit light emitting chip.
  • the perforated hole and / or the recess may be designed and patterned in such a manner that at least two divisional growth portions are connected to each other in a limited portion so as to be connected to surrounding unit thin films.
  • the connection rings connected to each other in a limited region are simply removed or cut to produce unit thin films or chip.
  • Thin film layers for unit light emitting diodes separated from the substrate may be advantageously made of vertical LEDs, but are not limited thereto.
  • the unit thin film refers to the thin film itself of the smallest unit that can independently provide the desired function, and the unit chip is used in the product meaning of the unit to independently provide the desired function.
  • the reason for preparing the dividing mechanism as a component that can be separated independently from the substrate is to facilitate the combination and separation to facilitate reuse or to pattern the core of the dividing mechanism into a specified shape.
  • the reason why the division mechanism occupies at least a portion of the space between at least the lowest level LEVEL of the substrate and the upper level LEVEL of the upper surface +3 mm of the substrate is that FIG. As shown in A), the growth thin film grown from the substrate surface is obtained in a naturally divided state, and the reason for limiting the surface area of the dividing mechanism to less than 200 Torr of saturated vapor pressure at 500 degrees Celsius is the epitaxial growth film layer for LEDs.
  • the chemical vapor deposition process for forming is mainly performed at a temperature of more than 500 degrees Celsius, when the saturated vapor pressure of the surface material of the dividing mechanism is excessively higher than 200 Torr, vapor molecules of the surface material is mixed in the growth thin film layer to act as a doping material This is because the quality of the growth thin film can be greatly reduced.
  • the grown thin film includes all sacrificial layers, buffer layers, crystalline thin films, polycrystalline thin films, and amorphous thin films, which are grown by chemical vapor deposition. Used to include.
  • Chemical vapor deposition in the present invention is meant to include all known techniques of the chemical vapor deposition concept, such as CVD, MOCVD, MBE, ALD, HVPE, PECVD, LPCVD.
  • a thin film splitting process (cutting, etching, etc.) is carried out when the growth thin film A grown on a chemical thin film growth (CVD) substrate is further divided into a unit thin film (or a unit chip) divided into a specified shape.
  • the combination substrate comprises at least one substrate ( (S) and one or more splitting mechanism (s), wherein at least the two components can be separated into independent parts, and the splitting mechanism has a growth rate of the growth thin film A grown on the surface material.
  • the growth thin film A grown thereon It is smaller than the growth rate of the growth thin film A grown thereon and consists of one or more perforation holes and / or depressions. It will having a growth section (s) to, give to the surface of the substrate for growing the thin film exposed to the process gas (steam) through the divided parts of the growth;
  • the growth thin film A grows on the surface of the substrate so as to be naturally divided (at least in a partial thickness range) by the division growth portion of the division mechanism;
  • the substrate being combined with the substrate, occupying at least a portion of the space between at least the lowest level (LEVEL) of the substrate and the top level (+3 mm) upper level (LEVEL) of the substrate, wherein the dividing mechanism surface material is saturated at 500 degrees Celsius.
  • the vapor pressure is 200 Torr or less, and the thin film portion (or chip) grows in a naturally divided state in the divided growth portion, and the shape of the grown thin film A grown in a divided state in the divided growth portion or the divided growth portion is a unit thin film ( Or a unit chip) is provided in combination with or resembling a shape.
  • the growth thin film A and the unit thin film grown inside the divisional growth unit are generally coincident with each other. However, a slight deformation or change may occur through thermal expansion and contraction or various process steps. It may be provided in a shape similar to the disparity by the additional process carried out for.
  • unit thin film is meant the thin film itself is obtained before further processing.
  • the shape of the growth thin film A grown on the division growth portion is the same as or similar to the shape of the unit thin film or the unit chip, there is no need to perform an artificial division process.
  • it will have to be divided over the entire thickness of the growth thin film A.
  • the division mechanism protrudes over the substrate. In this case, since there is no damage of the thin film by an artificial division process, the unit thin film (unit chip) which has no division defect and a damage part is obtained.
  • a thin film splitting process (cutting, etching, etc.) is performed when the growth thin film A grown on the chemical thin film growth (CVD) substrate is further divided into a unit thin film (or a unit chip) divided into a specified shape.
  • the combination substrate comprises at least one substrate ( (S) and one or more splitting mechanism (s), wherein at least the two components can be separated into independent parts, and the splitting mechanism has a growth rate of the growth thin film A grown on the surface material.
  • the growth thin film A grown thereon It is smaller than the growth rate of the growth thin film A grown thereon and consists of one or more perforation holes and / or depressions. It will having a growth section (s) to, give to the surface of the substrate for growing the thin film exposed to the process gas (steam) through the divided parts of the growth;
  • the growth thin film A grows on the surface of the substrate so as to be naturally divided (at least in a partial thickness range) by the division growth portion of the division mechanism;
  • the substrate being combined with the substrate, occupying at least a portion of the space between at least the lowest level (LEVEL) of the substrate and the top level (+3 mm) upper level (LEVEL) of the substrate, wherein the dividing mechanism surface material is saturated at 500 degrees Celsius.
  • the vapor pressure is 200 Torr or less
  • the growth thin film A is naturally grown in the divided growth portion
  • the shape of at least a part of the edges of the grown thin film A grown in the divided growth portion or the divided growth portion is divided into units.
  • a combination substrate characterized in that the shape coincides with or resembles a part of the thin film (or unit chip) edge.
  • the growth thin film A is obtained by forming a unit thin film (unit chip) through an additional division process because a part of the edge is obtained in a shape that matches or resembles at least part of the shape of the unit thin film (unit chip) edge.
  • a portion of the rim of the thin film is provided with the benefit of being formed without additional processing.
  • further artificial segmentation include scribing, cutting, wet etching, dry etching, sawing, and the like, and all known splitting techniques can be used without restriction.
  • This aspect has the disadvantage of using only a part of the advantages of the present invention, but can also benefit from the fact that it is possible to minimize or prevent the warpage (BOW) of a large substrate by adjusting the area of the divided growth portion on a small scale.
  • the growth thin film A grown on the substrate for chemical thin film growth is provided to provide a combined effect of reducing the warpage phenomenon of the substrate according to the increase in the thickness of the growth thin film.
  • the combination substrate comprises one or more substrate (s) and one or more division mechanism (s), at least the two components being independent of each other.
  • the division mechanism is characterized in that the growth rate of the growth film A grown on the surface material is increased on the substrate surface. It is smaller than the growth rate of the growth thin film A grown on the substrate, and has split growth portion (s) composed of one or more perforation holes and / or depressions, and through the split growth portion, the surface of the thin film growth substrate is processed into a process gas (steam).
  • the growth thin film A grows on the surface of the substrate so as to be naturally divided (at least in a partial thickness range) by the division growth portion of the division mechanism;
  • the substrate being combined with the substrate, occupying at least a portion of the space between at least the lowest level (LEVEL) of the substrate and the top level (+3 mm) upper level (LEVEL) of the substrate, wherein the dividing mechanism surface material is saturated at 500 degrees Celsius.
  • the vapor pressure is 200 Torr or less, the growth thin film A is naturally grown in the divided growth part, and the area of the grown thin film A grown in the divided growth part or the divided growth part is not more than 1500 mm2 and at the same time, the divided growth.
  • a combination substrate is provided, characterized in that the longest width of the portion is less than 50 mm.
  • the growth thin film A is formed by being independently divided by one per unit thin film can prevent the most bending of the substrate.
  • a growth thin film formed in an area of 1500 mm 2 and grown to a maximum width of less than 50 mm may cause smaller warpage than a thin film grown in an area of 2 inches or more by a known technique.
  • a growth thin film having an area smaller than that of the growth thin film formed on the 2-inch wafer.
  • This configuration can be used for combination boards of 4 inches or larger, including split mechanisms, mainly to increase production once.
  • a combination substrate for growing a growth thin film so that a depression of a specified shape is naturally formed in a portion of the growth film A grown on a chemical thin film growth (CVD) substrate wherein the combination substrate includes at least one It comprises a substrate (s) and one or more projection (s) for forming the depression, at least the two components can be separated into independent parts, the projections are the growth rate of the growth film A is grown on the surface material Less than the growth rate of the growth thin film A grown on the substrate surface;
  • the growth thin film A grows on the substrate surface, a portion of the thin film is grown to be naturally recessed by the protrusion of the protrusion; Is combined with the substrate to occupy at least a portion of the space between at least the lowest level (LEVEL) of the substrate and the top level (+3 mm) of the substrate (LEVEL), and the projection surface material is saturated vapor pressure at 500 degrees Celsius.
  • the combined substrate is provided, characterized in that less than 200 Torr, the height of the pro
  • the protrusions are divided in function, use, and form from the split flesh of the dividing mechanism.
  • the growth thin film A When the growth thin film A is used as a light emitting diode, at least one electrode is formed on a portion of the growth thin film.
  • the electrode forming process involves a patterning process, which is performed according to a complicated procedure.
  • the present invention provides a combination substrate by combining the protrusions for the recess and the substrate so that the recess may be naturally formed (as patterned in a specified shape) during the growth of the growth thin film on the substrate as described above.
  • the thickness of the growth thin film must not be penetrated, and in the case of the electrode, it must not penetrate the light emitting layer. It is desirable to control the maximum width to 500 microns or less. However, if the electrode is formed at 500 microns or more when the size of the unit thin film (unit chip) is 1 mm 2, it is not preferable because the optical loss may occur at an excessively large area.
  • the upper surface of the substrate + 3mm high level (level) means that the thin film is grown from the upper surface of the substrate 3mm higher from the upper surface of the substrate when the growth film A is grown on the upper surface (top surface) of the substrate surface. 3mm high point in the direction.
  • a combination substrate wherein the substrate has a lattice mismatch of 35% or less with respect to the growth thin film A, and a thermal expansion coefficient difference of 60% or less.
  • sapphire, silicon carbide (SiC), silicon (Si), zinc oxide (ZnO2), gallium nitride (GaN), etc. may be used to grow a GaN thin film on a substrate for a light emitting diode layer.
  • the smaller the grid mismatch the better.
  • it is a problem because the crystal defect is too large when it is more than 35% in consideration of the size and the unit cost of the substrate.
  • the smaller the thermal expansion coefficient the better. It is chosen in consideration.
  • the coefficient of thermal expansion is mainly 45% or less, but it is preferable to select and use 60% or less to take full advantage of the advantages of the present invention.
  • using the advantages of the present invention to maximize the thermal expansion coefficient of 60% or more can also be used, but can be used after careful examination for maintaining the quality of the resulting thin film A.
  • the growth thin film A is provided with an assembled substrate, which is a light emitting structure layer or a photovoltaic layer.
  • the present invention is one of a very suitable field because it can completely eliminate or minimize the defects of the division when used as a light emitting structure layer for a light emitting diode or a photovoltaic layer for a solar cell used by dividing into a unit thin film.
  • the combined substrate is characterized in that at least 5% of the edge of the unit thin film or the edge of the substrate is non-circular and the area is larger than the area of the unit thin film formed when the entire edge is circular. Is provided. In order to arrange the maximum number of independent objects within a limited area, the object must be at least partially non-circular so that the objects having a larger area can be arranged. It is preferable that it is circular.
  • the substrate (s) is a combination of pieces of substrate chips in cluster form, and the relative positions of the respective substrate chips are treated in a fixed state, and further prevents warping of the substrate.
  • a combination substrate is provided.
  • bending of the substrate is mostly caused by thermal expansion coefficient aberration.
  • the thin film grown limitedly to the divisional growth portion of the present invention provides an effect of preventing this as much as possible, but as one method for further preventing this, the substrate is prepared into pieces of substrate chips and combined with each other in a cluster form.
  • the engraving substrate may be one adjacent to one unit thin film area as a non-limiting example, and may also have a plurality of unit thin film areas.
  • the substrate is divided into one or more depressions on the surface on which the thin film is grown And a dividing line for growing the growth thin film A grown on the substrate in a divided state, the width of which is greater than 5 microns and the depth of greater than 2 microns, and the substrate divides the recess And two or more main growth portions, including a first main growth portion separated by the main growth portion, in which the connection with the other growth thin film grown around is cut at least in part (by the depression dividing line).
  • the growth film A is a thin film growth portion is grown, the longitudinal length and width of the growth film A grown in the main growth portion on the substrate is 50mm or less, The maximum width of the growth thin film A connected from the first main growth portion to another main growth portion is 0 or 40 mm or less, and the maximum area of the growth thin film A grown on one main growth portion is 1500 mm 2 or less. do.
  • the recessed dividing line is preferably provided to completely cross the substrate as shown in FIG.
  • it may be provided in the form of having an open portion on both sides, the center or a part.
  • the width of the growth thin film A, which is connected to the open portion, that is, the first main growth portion to another main growth portion, should be limited since it is as small as possible to help prevent warpage of the substrate. If the width of the open portion is 40 mm or more and the length and width of the growth thin film A is 50 mm or more and the maximum area is 1500 mm 2 or more, it will be more advantageous to use the 2-inch substrate without any processing.
  • the dividing line is preferably 5 microns or more in width in order to prevent phenomena connected to each other by the growth thin film A grown in the surrounding main growth part by horizontal epitaxial growth (ELOG), and when the depth is 2 microns or less Since the warpage phenomenon by the thin film A cannot be sufficiently prevented from being transferred to the adjacent substrate, it is preferably 2 microns or more.
  • the anti-bending substrate is intended to provide a means for reducing the warpage of the substrate and increasing the productivity and material selection range than when using a conventional 2-inch substrate as it is.
  • the dividing line may be coated with a mask layer or provided as a combination substrate in combination with a dividing mechanism having a surface of the mask material.
  • a combination substrate wherein the substrate is configured in combination with a dividing mechanism that is aligned with the depression dividing line.
  • the division mechanism may be composed of a mask material, or may be composed of a core material having a mask material as a clad layer.
  • the dividing mechanism or the protrusion is composed of two or more layers of materials including a core and a clad, and the etching rate for the designated etchant is (the And a reusable substrate, provided that the etching rate is the etching rate of the core).
  • the etching rate of the clad> the etching rate of the core is that at least the core is preserved and reused when the division mechanism is etched with a specific etching solution.
  • the reusable splitting mechanism or core of the protrusion may be used after coating the cladding layer on its surface, and the cladding layer may be a mask layer.
  • the mask layer may be formed of silicon oxide as a non-limiting example, and may be omitted in a separate patterning process for the mask layer since the mask layer is coated in the shape of the core along the surface of the core.
  • the core may be a plurality of layers including a barrier layer.
  • a combination substrate characterized in that at least a portion of the side surface of the dividing mechanism crosses over the substrate surface and is less than 80 degrees or more than 100 degrees with respect to the substrate surface.
  • the reason why at least a part of the side surface portion of the dividing mechanism forms an acute angle of 80 degrees or less with respect to the substrate surface is to increase the light extraction rate by making the growth thin film obtained as shown in FIG. 2 into a trapezoidal shape.
  • the dividing mechanism further includes a growth thin film dividing flesh, and a protrusion provided in the dividing growth portion connected to the dividing flesh and provided in the dividing mechanism and protruding at least a portion of the substrate surface.
  • a combination substrate characterized in that one.
  • the splitting flesh of the dividing mechanism has a designated thickness indicated by reference numeral 3 in FIGS. 1 and 2, and the thin plate portion is not shown in the drawing, but is connected to the splitting flesh and is a part of the growth thin film when the thin film is grown.
  • the minute uneven portion is formed in the.
  • the reason why the thin plate portion is prepared thinner than the split rib is to allow the uneven portion to be formed only in a very limited thickness range of the growth thin film.
  • the growth thin film growth rate of the material designated on the surface of the thin plate portion is required to be 0.5 or less or zero compared to the growth thin film growth rate on the substrate surface.
  • Materials that satisfy these conditions are commonly referred to as mask materials or mask layers.
  • the thin plate portion may be a mask material having such surface characteristics or coated with a mask layer. This surface property of the mask layer is, of course, also an advantageous condition for the purpose of obtaining a light extraction structure and / or a laterally grown crystal thin film.
  • a method of forming an uneven portion on a substrate and combining it with the dividing mechanism can obtain a result similar to that of a combination substrate having the thin plate portion of the present invention.
  • the method of forming the uneven portion is not particularly limited, and a method of digging a groove in a substrate material and a method of forming a wet-plated thin film in the recessed groove portion may be used. If the growth thin film is a thin film used for manufacturing a light emitting diode (LED), silicon oxide is a material that provides very good results as a mask material, but is not limited thereto.
  • LED light emitting diode
  • a mask layer (where deposition of the growth thin film layer is prevented) provided on at least a portion of a surface of the substrate facing the dividing mechanism (with the dividing mechanism combined) is provided. And / or a bonding (soldering) layer (for bonding the division mechanism on the substrate).
  • a bonding layer for bonding the division mechanism on the substrate.
  • the gap formed in the part where the surface of the substrate and the bottom of the dividing mechanism face each other is minute, there is a possibility that a small amount of process gas (vapor) penetrates according to the process conditions to form a growth thin film.
  • It may be configured to have a mask layer and / or a bonding layer.
  • the mask layer and the bonding layer may be configured to be sacrificial layers for the etching solution designated as desired.
  • As the mask layer a silicon oxide thin film is mainly used.
  • a combination substrate characterized in that the number of substrates is made by combining a larger number of substrates than the number of the dividing mechanisms.
  • a combination substrate is made of a substrate cluster as a non-limiting example and may be made by collecting a plurality of pieces of substrate and mounting them on a substrate carrier and then combining them with the dividing mechanism.
  • Such an embodiment can be useful when the diameter of CRYSTAL INGOT, which is a raw material of the substrate, cannot be large, and it is also a useful combination substrate even when collecting small pieces of substrate.
  • a combination substrate characterized in that the substrate is first combined with the substrate carrier and then with the dividing mechanism. This is because the process becomes easier when combining several small substrates with the dividing mechanism.
  • a combination substrate characterized in that the substrate comprises a concave-convex portion and / or a hole formed in at least a portion of the surface.
  • the uneven part or the perforation hole may be used in a process of forming a mask layer and / or a bonding layer, or may be used for a variety of purposes such as lateral crystal growth (ELO) and / or light extraction efficiency.
  • ELO lateral crystal growth
  • a combination substrate wherein at least a portion of the dividing mechanism is combined to be located lower than the top surface of the substrate. It is also possible to bond the surface of the substrate with the division mechanism so that the gap does not occur by bonding, but the division is provided on the surface of the substrate to provide a groove for inserting the division mechanism so that the division is lower than the surface of the substrate. Another way to reduce the likelihood of formation of a growth thin film in the gap between the facing parts can be another method of inserting a part of the device, as shown in FIGS. 1 and 2 (a) and (h). Combinations such as structures can also be regarded as one type of this embodiment.
  • a method for growing a growth thin film on a combination substrate provided above wherein when the growth thin film is grown, the growth thin film growth is performed when the thickness center height of the growth thin film is not higher than the top surface of the division mechanism.
  • the growth thin film is provided with a growth thin film growth method, wherein at least half of the thickness is obtained in a naturally divided state by the dividing mechanism.
  • the longitudinal height of the thickness is higher than the top surface of the dividing mechanism, it is usually grown in the form of covering the upper surface of the dividing apparatus by the growth thin film which is laterally grown, so that it can be connected with other growth thin films around. This is because the process of dividing a thin film into a desired size is very complicated and difficult.
  • a growth thin film which is a thin film produced by the growth film growth method provided above.
  • a method for separating a growth thin film grown on a combination substrate is a method for separating a growth thin film, characterized in that a laser lift off (LLO) and / or a wet etching method.
  • LLO laser lift off
  • at least the cladding layer in the dividing mechanism may be a sacrificial layer capable of etching the etching solution.
  • a growth thin film which is separated from the substrate by a growth thin film separation method provided.
  • the growth thin film is provided with a growth thin film, characterized in that at least one layer of reinforcing material is formed on any one or more surfaces.
  • the reason why the reinforcement is formed is to reinforce the thin growth thin film and to provide various additional functions such as heat release, diffusion, and conduction using the reinforcement layer.
  • a method of heating a growth thin film growth process by (MO) CVD that is, a chemical vapor deposition method, comprising: forming a conductive thin film layer or bonding (or bonding) a conductive material to at least a portion of a substrate;
  • a method of heating a substrate comprising the step of supplying heating energy toward the conductive material and / or the substrate, wherein the heating energy is supplied in one or more forms of induction heating, electromagnetic waves, and electromagnetic fields.
  • the temperature distribution of the substrate is very important when the characteristic varies with the growth film growth temperature as in the case of the LED growth thin film.
  • one or more of the structure in which the heating conductive material is installed on the growth thin film growth surface side of the substrate and the structure in which the groove is formed at a predetermined depth on the back side of the substrate and the heating conductive material is inserted are used.
  • the conductive material As a heating element by directly absorbing the heating energy into the conductive material as described above, it is required to exclude or minimize the involvement of an additional conductive material between the heating energy supply source and the conductive material of the substrate. Proper design can be used in very limited ways.
  • the heating energy may be supplied in one or more forms of induction heating, electromagnetic waves, electromagnetic fields.
  • the conductive material is used to directly generate heat from the bonded conductive material, and the heat generated is transferred to the combined substrate.
  • the growth thin film growth substrate is formed of a conductive material, and a substrate heating method is provided, in which a conductive material separately provided other than the substrate is unnecessary.
  • the substrate itself is a conductive material such as silicon carbide or gallium nitride
  • the conductive material itself may directly absorb the heating energy to serve as a heating element, and thus additional conductive material may be omitted.
  • Gallium compounds, silicon compounds, doped silicon, etc. may also be used, and in order to heat the entire surface of the substrate more evenly, a conductive material or a thermal conductor having better thermal conductivity than the substrate may be additionally plated or bonded (or bonded).
  • the substrate carrier may be configured to serve as a heat conductor and / or a heating element.
  • the bonding means a state in which the interface between the substrate and the carrier is bound to each other.
  • the growth thin film A is intervened in the growth process so that the growth thin film A can be obtained in a naturally divided state (at least in a partial thickness range without performing a separate dividing step), thereby generating segmentation defects.
  • a division mechanism that allows the removal or reduction of probabilities completely, as well as the growth of low defect, high quality chemical growth thin films, the division mechanisms being combined with the growth thin film growth substrate (s) from the substrate surface.
  • the growth thin film has a function of blocking the growth of the growth thin film in at least a part of the space when the growth thin film is grown, and is made as a separate device from the growth thin film growth substrate, and includes at least one through hole and / or a split hole.
  • the substrate surface is exposed to a chemical vapor deposition process gas (vapor), where the growth thin film A, which grows in a naturally divided state, is grown in the split growth portion, and the surface material has a saturated vapor pressure of less than 200 Torr at 500 degrees Celsius.
  • a growth rate of the growth thin film A on the surface of the splitting mechanism / growth of the growth thin film A on the substrate surface is 0.5 or less or 0.
  • At least one of the division mechanism, the substrate, and the substrate carrier includes a mask layer on at least part of the mask layer, and the mask layer includes at least one of silicon oxide, silicon nitride, and silicon compound.
  • a combination substrate is provided.
  • a form may be used after the mask layer is selectively formed, and silicon oxide may be used as a mask material.
  • At least one element of the substrate and the substrate carrier has a groove provided for inserting at least the dividing mechanism into the dividing mechanism groove. A portion of the portion is inserted, the surface opposite to the surface is provided with the dividing mechanism groove is provided with a lower depression, at least a portion of the dividing mechanism groove and the lower depression at each other in the thickness portion of the substrate (or substrate carrier) The overlapping recessed overlapping portion is formed, and a combination substrate is provided in that both surfaces of the substrate (or the substrate carrier) penetrate each other through the recessed overlapping portion.
  • the dividing mechanism is a structure directly formed on the surface of the substrate, and the structure includes coating a compound including silicon on the surface of the substrate and at least one time of the coating film.
  • a combination substrate characterized in that it is made of a silicon oxide structure through the above heat treatment step.
  • the structure is preferably formed into a structure having a specified shape, including the step of patterning at any point from the pre-heat treatment step to the post-heat treatment step.
  • the heat treatment step may include at least one preheat treatment step and at least one oxidation heat treatment.
  • the preliminary heat treatment is a process performed at a lower temperature than the oxidative heat treatment.
  • the compound containing silicon include materials such as spin-on glass.
  • a silicon oxide layer is commonly used as a cladding layer or a mask layer formed on a division mechanism, a substrate, a substrate carrier, and the like, and the silicon oxide layer may be formed of a multi-layer structure including a sacrificial layer or another functional material.
  • a coating method may be used as a method for forming a silicon oxide layer.
  • the coating method both a dry coating method and a wet coating method may be used, or both methods may be used in combination.
  • a dry coating method physical vapor deposition and chemical vapor deposition such as vapor deposition and sputtering can be used, and wet coating can be performed by electroplating, electroless plating, spin coating, spray coating, or printing.
  • the silicon compound is subjected to a process including coating a silicon-containing compound, such as spin-on glass, on the surface of the coating material and subjecting it to one or more heat treatments.
  • a method of obtaining silicon oxide by oxidizing may be provided, and may further include a step of patterning to a specified shape at any one or more points before or after the heat treatment step.
  • the patterning process may be omitted when the core is patterned into a predetermined shape, such as the dividing mechanism.
  • the wet coating thin film may be a dense layer or a porous layer, but in order to obtain a porous thin film, a method of using a foam material or a method of mixing fine particles may be used, but is not limited thereto.
  • the conductive material used for heating the substrate in the present invention may be a conductive material such as a metal material, graphite, graphite, etc., and the thermal conductivity is better than that of the growth thin film growth substrate, and any material having such conditions may be used without limitation.
  • the conductive material is required to have a saturated vapor pressure of 200 Torr or less at 500 degrees Celsius. This is to ensure the purity and crystallinity of the growth thin film grown around the conductive material.
  • the shape of the growth thin film naturally divided in the growth thin film growth process may be manufactured in any desired embodiment. That is, it can be manufactured in a variety of ways, including square, round, oval, polygon, but in order to increase the production area it may be recommended that at least a portion is non-circular.
  • the present invention comprises a growth thin film grown on the combination substrate provided above or after growth or growth thin film grown by the growth thin film growth method, and is prepared through additional steps by known techniques
  • a light emitting diode and an epi-wafer may be provided, and in particular, the epi-wafer may be a thin film in which a portion of the growth thin film is epitaxial lateral overgrowth.
  • a light emitting diode characterized in that it is produced comprising at least two of the unit thin film (unit chip) provided above. These can be mainly decorated with high power LEDs, high voltage LEDs, alternating current LEDs or light emitting diodes with static resistance.
  • the dividing line is provided with a mask material, and a bending preventing substrate is provided, wherein the tensile strength at 500 degrees Celsius of the mask material is smaller than the tensile strength of the growth thin film A.
  • the tensile strength of the mask material is not only the relative tensile strength compared to the growth thin film, but the smaller one has the effect of preventing the warpage of the substrate.
  • a combination substrate characterized in that the dividing mechanism consists of two or more components.
  • the division mechanism of this aspect is made by combining two or more components, and the perforation hole and / or the depression may also be formed in the process of combining a plurality of components. Therefore, the drilling holes and / or recesses may be provided with at least a portion of the splitting mechanism in which the combination is completed by minimizing or minimizing or digging out the material of the splitting mechanism and combining the plurality of components. It can be completed to form.
  • the growth thin film provided by the present invention is very useful in applications requiring a growth thin film separated from a light emitting diode or an epi wafer as well as a growth thin film growth substrate, or a growth thin film used by dividing into a predetermined size and shape. It can be usefully used.
  • the splitting mechanism or the core of the splitting mechanism is preferably the same material as the growth thin film growth substrate or a material having a similar coefficient of thermal expansion. This is to cope with this well because the thermal expansion occurs during the heating process after being assembled at room temperature.
  • the growth thin film may be preferred as a component for manufacturing a vertical light emitting diode.
  • the number of cutting the grown crystal thin film is greatly reduced or most preferably not cut from the growth stage of the crystal thin film to finally obtaining the unit chip having the specified size and shape. Since the crystal film can be realized, defects that are damaged during the cutting process can be eliminated. Furthermore, the additional benefits obtained by omitting the cutting process can be obtained together. Above all, it is possible to charge a large substrate or to grow a crystalline thin film on a large cluster in a combination cluster of small substrates, which is incomparable with the prior art, in order to maximize the area of a thin film that can be grown in the same thin film device. Can be. As a most preferable advantage, the thin film properties of the grown thin crystal film can be used as a means of obtaining an innovatively excellent thin crystal film by removing warpage of the substrate and providing uniform heating means.

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Abstract

성장박막을 원하는 크기로 분할하는 공정을 생략하여 생산공정을 크게 단순화하고 생산원가를 절감하기 위해 상기 성장박막의 성장이 끝난 후에 성장박막을 분할하는 방법이 아니라 성장박막이 성장되는 과정에서 지정된 크기로 자연스럽게 분할된 성장박막(들)을 수득할 수 있도록 하는 목적, 박막 성장 과정에서 자연스럽게 성장박막의 일부 두께 범위에서 함몰부를 형성할 목적, 기판의 휨현상을 방지할 목적, 저결함 고품질의 성장박막을 제공할 목적, 기판들을 보다 균일하게 가열할 목적, 작은 조각 칩형 기판을 이용하여 생산성과 품질을 높여줄 목적의 기판으로서 조합기판, 휨방지용 기판 및 분할기구를 제공하며, 상기 기판을 이용하여 성장박막을 성장시키는 방법과, 분리방법, 상기 방법(들)에 의해 수득된 성장박막과 화학적증착 공정을 위해 사용되는 기판 가열방법, 발광다이오드, 수직형 발광다이오드와 에피웨이퍼가 제공된다

Description

기판과 분할기구, 성장박막 및 성장, 분리, 가열방법, 에피웨이퍼, 발광다이오드
본 발명은 박막 성장용 조합 기판과 휨방지용 기판, 분할기구, 상기 기판을 이용하여 성장박막을 성장시키는 방법과 성장이 완료된 성장박막을 상기 기재로부터 분리시키는 방법과 상기 기판을 가열하는 방법 및 성장박막에 관한 것으로서, 특별히 성장박막이 성장되는 과정에 개입하여 적어도 상기 성장박막의 일부 이상은 지정된 크기로 분할된 상태로 수득할 수 있게 하거나 단위칩으로 제조할 때에 절단 및/또는 분할 공정을 최소화 하거나 분할부결함 및 분할부 손상을 줄여주거나 제거해 주며, 기판의 휨(bow)현상을 방지해 주는는 특징의 기술과 상기 기판의 일부분에 도전재료를 결합시키고 상기 도전재료를 이용하여 상기 기판의 가열시 온도분포를 보다 균일하게 유지하는 기술과 에피웨이퍼, 발광다이오드에 관한 발명이다.
특정한 기판 위에 원하는 기능의 성장박막 또는 반도체박막을 성장시키는 기술은 발광다이오드(LED)나 태양전지 등 매우 다양한 분야에서 애용되고 있다. 상기 박막 성장기술은 주로 감압된 용기 내부에서 이루어지는 건식도금 방법에 의해 실시되며, 특별히 발광다이오드 분야에서 실시되는 기술은 대부분 유기금속화학증착방법(MOCVD)에 의해 제조되고 있다.
본 발명에서 성장박막이라 함은 단결정박막, 다결정박막, 무정질박막, 희생층, 버퍼층을 비롯하여 화학적증착방법에 의하여 성장되는 박막은 모두 포함하는 의미로 사용되며, 발광다이오드 응용분야에서의 성장박막은 주로 결정박막을 의미하는 것일 수 있다. 그러나 이에 제한되지는 않는 것이다.
성장박막은 매우 다양한 산업분야에서 제조되고 사용된다. 그 중에서도 최근 에너지 절약과 환경보호를 목적으로 발광다이오드 분야와 태양전지 분야에서의 사용이 눈에 띄게 증가하고 있다. 특히 발광다이오드 분야에서 사용되는 성장박막은 주로 사파이어 또는 특정한 기판 위에 목적하는 용도와 두께에 맞추어 성장된 후에 원하는 지정된 크기로 절단되어 최종제품의 사양에 따라 후속되는 공정을 거쳐서 발광장치로 완성된다. 여기서 상기 기판 위에 형성된 특정한 두께의 성장박막을 원하는 크기로 기판과 함께 분할절단하여 사용하게 되는데, 이때에 상기 기판의 열전도율이 나쁘기 때문에 상기 기판 위에 형성된 성장박막 중 발광층으로부터 발생되는 열을 외부로 방열하기에는 매우 불리한 구조이다. 이 문제를 해결하고 상기 기판의 구입비용을 절감하기 위해서 상기 성장박막을 상기 기판으로부터 분리해서 사용하는 방법과 상기 성장박막과 분리된 기판을 재사용하는 방법이 연구되고 있다. 이 과정에서 상기 박막과 기판을 서로 분리하는 여부에 관계 없이 필수적으로 상기박막을 지정된 크기로 절단하는 단계를 거치게 된다. 이와 같이 박막을 절단하는 과정에서 상기 박막은 적어도 일부분에 크랙이 발생하거나 품질이 저하되는 피해를 감수할 수밖에 없다. 이때 박막에 가해지는 절단 회수가 많아지거나 박막의 인위적인 분할부위가 많아지면 당연히 박막의 손상은 더 심각한 수준에 이르게 되는 것이다. 상기 절단 및 인위적 분할방법으로는 공지된 모든 방법을 포함하는 의미로 사용된 용어이다. 이러한 절단이나 인위적 분할공정을 거치게 되면 박막의 손상에 따른 품질저하는 물론 상기 절단과정에 따른 추가의 공정과 비용은 생산단가를 상승시키는 요인이 된다. 따라서 본 발명은 상기한 모든 문제점들을 해결하고자 한다
본 발명은 이를 위하여 상기 박막에 가해지는 물리적 및/또는 화학적 손상을 방지하고 생산원가를 절감하는 방법으로서 상기 분할절단 공정을 완전히 없애거나 분할절단 회수를 최소화할 수 있는 수단과 방법 또는 인위적인 분할공정에 따른 박막손상을 최소화하는 수단과 방법을 제공하고자 한다. 구체적으로 상기 성장박막의 성장이 끝난 후에 성장박막을 분할 절단하는 기존의 방법이 아니라 성장되는 과정에서 지정된 크기로 자연스럽게 분할된 성장박막(들)을 직접 수득할 수 있도록 하거나 분할절단하는 회수를 가능한한 최소화할 수 있도록 해주는 기판으로서 조합기판 및 분할기구를 제공하며, 상기 조합기판을 이용하여 성장박막을 성장시키는 방법과, 분리방법, 상기 방법(들)에 의해 수득된 성장박막과, 화학적증착 공정을 위해 사용되는 기판 가열방법 및 발광다이오드와 에피웨이퍼를 제공한다.
본 발명에 따르면 하기된 효과가 제공된다. 1.기판 위에 성장된 성장박막을 기판으로부터 분리하는 공정이 용이하고 단순해진다 2.속도가 향상되어 생산성이 증대된다 3.성장되고 분리된 박막의 품질이 향상된다 4.박막성장 가능 면적을 증대시키면서도 작은크기의 기판 사용이 가능해진다 5.스크라이빙과 절단 또는 인위적 분할공정에 의한 박막손실과 손상이 감소된다 6.격자부정합을 최소화할 수 있다 7.단위칩의 측면형상을 사각으로 제조하여 광추출효율을 향상시킬 수 있다 8.기판과 분할기구를 재사용할 수 있다 9.마스크 패터닝공정을 생략할 수 있다 10.측면성장 (EPITAXIAL LATERAL OVER GROWTH - ELO) 공정이 가능하다 11.패터닝된 표면으로 인한 광추출효율이 증대된다 12.이종기판을 사용하여도 스트레스를 최소화하고 기판휨 현상을 방지할 수 있다 13.기판의 가열속도, 효율, 온도균일도가 향상된다 14.박막의 특성, 두께의 균일도가 향상된다 15.단위칩의 형상을 자유롭게 디자인할 수 있다 16.발광효율을 향상시키고 발열량을 줄여준다 17.생산단가가 절감된다 18.고품질의 박막으로 인해 발광다이오드의 수명이 크게 연장된다 19.발광다이오드 단일칩으로 분할하는 과정에서 발생되는 크래킹형상이나 품질저하가 방지된다 20.전극형성이나 광추출향상을 위해 실시되는 추가의 공정을 생략할 수 있다 21.단위박막(단위칩)의 형상을 자유롭게 디자인할 수 있다.
도1(가) ~ (아)는 다양한 형태로 제조된 조합기판
도1(자)는 분할기구와 기판이 조합되기 전의 상태
도2(가) ~ (아)는 다양한 형태의 조합기판 위에 성장박막이 성장되어 있는 상태
도3(가)는 분할기구와 기판이 조합되기 전의 상태
도3(나)는 분할기구와 기판이 조합된 상태의 조합기판
도3(다)는 도3(나)의 조합기판 위에 한 층 이상으로 구성된 희생층 및/또는 버퍼층이 형성된 상태
도3(라)는 도3(다)의 조합기판 위에 한 층 이상으로 구성된 성장박막이 형성된 상태
도4(가)는 도3의 평면도이고 도4(나)는 도5에 표시된 기판의 평면도
도5는 분할기구가 삽입될 삽입홈과 천공홀과 기판 후면에 함몰부가 형성된 박막성장용 기판
도6은 기판에 분할기구가 삽입되기 전의 조합기판
도7은 기판의 삽입홈에 분할기구가 삽입되어 조합이 완료된 조합기판
도8은 조합이 완료된 조합기판 중 분할성장부 일부분에 한 층 이상으로 구성된 희생층 및/또는 버퍼층이 형성된 상태
도9는 도8의 것 위에 한 층 이상으로 구성된 성장박막층이 자연스럽게 독립적으로 분할성장된 상태
도10은 함몰형 분할기구로서 특별히 습식리프트오프(CLO)나 레이저리프트오프(LLO)를 위해 밑면에 천공홀을 형성한 것
도11은 도10의 것과 조각칩형으로 제작된 기판이 조합된 상태의 조합기판
도12는 도11의 기판 위에 한 층 이상의 성장박막이 성장된 상태의 조합기판
도13은 도12의 상태에서 성장박막을 더 두껍게 성장시킴으로써 근접한 단위박막들이 일부 두께 범위에서만 분할된 것으로 윗부분 두께 범위에서는 서로 연결된 상태의 조합기판 (이 경우에는 간단한 추가의 분할공정을 거쳐서 단위박막이나 단위칩을 완성할 수 있다)
도14는 도3, 도5, 도10의 기판과 유사하게 제작된 또 다른 양태의 단위칩 분할성장용 기판 사시도로서 함몰중첩부가 구비된 것
도15(가)(나)(다)(라)는 함몰부형성용 돌출구가 구비된 분할기구를 이용하여 성장박막A의 일부 두께 범위 내에 함몰부가 자연스럽게 형성된 상태
도16(가)(나)(다)(라)는 함몰분할선을 갖는 휨방지기판의 다양한 형태
1;성장박막 성장용 기판 1B;성장박막이 성장될 기판표면 2;조각형태로 절단된 후에 분할기구와 조합된 성장박막 성장용 기판 3;분할기구(분할기구는 비제한적 예시로서 넓은 면에 분할용 천공홀(들)이 구비된 것이거나 혹은 메쉬나 벌집구조와 같은 구조일 수도 있다. 그 구성은 균일한 단일층이거나 분할기구의 코어5와 클래드6을 포함하여 두층 이상으로 구성된 구조일 수도 있다.) 5;분할기구의 코어 6;분할기구의 클래드 7;본딩층 또는 마스크층(에칭에 의해 제거되는 희생층을 겸할 수 있으며, 마스크층은 기판과 분할기구 간의 틈새 증착방지용 및/또는 측면성장용 및/또는 광추출용으로 사용될 수 있다) 9;분할기구 중에 성장박막이 성장하는 공간으로서 천공홀 또는 함몰부형태로 마련된 분할성장부 11;기판캐리어(기판과 결합 또는 본딩된 것일 수 있다) 13;천공홀(또는 함몰중첩부 - 습식에칭 공정에서 에칭용액이 희생층과 기판 및 성장박막 쪽으로 원활하게 공급되도록 도와줌) 91;분할기구 삽입홈과 중첩되도록 형성된 함몰부(또는 그루브) 93;분할기구 삽입홈 95;함몰중첩부 97;천공홀 99;기판 후면의 함몰부(또는 그루브) 100;기판 표면으로부터 성장된 성장박막-에칭에 의해 제거되는 희생층 및/또는 버퍼층을 포함할 수 있으며 LLO방식의 분리방법을 위해서는 레이저 흡수층을 포함한 것일 수 있음) 100A;한 층 이상으로 구성된 희생층 및/또는 버퍼층 100B;한 층 이상으로 구성된 결정박막층 100C;한 층 이상으로 구성된 발광다이오드 구조를 갖는 박막층으로서 (돌출구 107에 의하여) N층의 일부 두께에서 함몰부가 형성된 성장박막층 101;성장박막층의 최상위면 103;분할기구의 최상위면 105;기판의 최하위면 107;성장박막A 중 일부분에 함몰부를 형성하기 위해 마련된 함몰형성용 돌출구 200;함몰형성용 돌출구(107)을 기판 표면 보다 돌출시키기 위한 하나 이상의 천공홀이 구비된 박막성장용 기판 300;함몰분할선 301;제1주성장부 303;제2주성장부 305;제1주성장부에서 제2주성장부로 연결되는 폭
본 발명의 첫번째 실시 양태를 따라서 화학적박막성장(CVD)용 기판 위에 성장되는 성장박막A를 지정된 형상으로 분할된 단위박막(또는 단위칩)으로 다시 분할할 때에 실시되는 박막분할공정(절단, 에칭 등 비제한적인 방법 사용가능함)으로 인한 분할부 결함을 완전히 제거하거나 감소시킬 수 있도록 해줄 뿐 아니라 저결함 고품위의 화학적성장박막을 성장시킬 수 있도록 해 주는 조합기판에 있어서, 상기 조합기판은 하나 이상의 기판(들)과 하나 이상의 분할기구(들)을 포함하여 이루어지는 것이며, 적어도 상기 두 구성요소들은 서로 독립적인 부품으로 분리가 가능한 것이고, 상기 분할기구는 표면물질 위에 성장되는 성장박막A의 성장율이 상기 기판 표면 위에 성장되는 성장박막A의 성장율 보다 작은 것이고, 하나 이상의 천공홀 및/또는 함몰부로 구성된 분할성장부(들)을 구비한 것이며, 상기 분할성장부를 통하여 상기 박막성장용 기판표면을 공정가스(증기)에 노출시켜 주고; 상기 기판표면에 성장박막A가 성장할 때 상기 분할기구의 분할성장부에 의해 (적어도 일부 두께 범위에서) 자연스럽게 분할된 상태로 수득되도록; 적어도 상기 기판의 최하위면 레벨(LEVEL)과 상기 기판의 상면+3mm 상위레벨(LEVEL) 사이 공간 중 일부분을 점유하는 상태로 상기 기판과 조합되는것이며, 상기 분할기구 표면물질은 섭씨 500도에서의 포화증기압이 200Torr 이하이고, 상기 분할성장부에는 분할성장부 형상에 대응하는 성장박막A가 자연스럽게 분할된 상태로 성장되는 것임을 특징으로 하는 조합기판이 제공된다.
상기에서 분할성장부는 그 내측에 드러나는 성장용기판 표면에 공정가스(증기)가 접촉할 수 있는 개구부 역할을 하게 되며 상기 공정가스에 접촉된 기판 표면에서는 박막 상태로 성장박막이 성장하게 된다. 물론 상기 분할기구의 표면도 상기 공정가스에 접촉하게 되지만 본 발명의 구성에 따라 여기서는 성장박막의 성장이 엄격히 제한되거나 일어나지 않게 된다. 여기서 비제한적 예시로서 상기 분할된 상태로 성장되는 성장박막A의 측면형상까지도 완벽하게 제어하기 위해서는 (상기 분할성장부 일부분을 정의하고 구성하게 될) 상기 분할기구가 기판의 표면 보다 돌출되어 성장박막A의 적어도 측면부와 접촉하도록 하여야 하지만 구성에 따라서는 기판표면과 평편한 상태를 이루도록 하거나 기판표면 보다 낮은 상태를 이루도록 조합할 수도 있다. 상기 분할성장부는 기판의 표면과 분할기구에 마련된 천공홀 및/또는 함몰부에 의해 이루어질 수 있는 것이며, 상기 성장박막A가 제한된 영역 안에서만 분할된 상태로 성장되도록 유도하는 공간이다.
비제한적 예시로서 상기 분할성장부 하나에는 하나의 단위 발광다이오드를 위한 박막층(들)이 성장되어 기판으로부터 분리되는 그 자체가 단위 발광칩의 면적을 갖도록 구성 될 수 있지만, 상기 단위 박막들이 일부 모서리나 제한적인 부분에서 주변의 단위 박막들과 연결되도록 상기 분할성장부 둘 이상이 서로 제한적으로 연결되어 있는 형태로 상기 천공홀 및/또는 함몰부를 디자인하고 패터닝할 수도 있다. 이러한 패턴의 성장부들에 의해 생산된 성장박막A들은 상기 기판으로부터 분리된 후에 추가로 제한적 부위에서 서로 연결되어 있는 연결고리들을 간단히 제거하거나 절단하여 단위박막이나 단위칩(chip)들로 생산하게 된다. 기판으로부터 분리된 단위 발광다이오드를 위한 박막층들은 수직형 LED로 제작되는 것이 유리하겠지만 이로서 제한하지는 않는다.
상기에서 단위박막은 독립적으로 목적한 기능을 제공할 수 있는 최소단위의 박막 그 자체를 지칭하는 것이며, 단위칩이라함은 독립적으로 목적한 기능을 제공해 주는 단위의 제품적 의미로 사용된다.
상기 분할기구를 기판과 독립적으로 분리가 가능한 부품으로 준비하는 이유는 조합과 분리를 원활하게 하여 재사용이 용이하게 하거나 분할기구의 코어를 지정된 형상으로 패터닝한 것을 사용하고, 이를 반복하여 사용할 때에는 마스크물질을 상기 코어의 표면에 코팅하여 사용함으로써 마스크물질에 대한 별도의 패터닝 공정을 생략하고 반복하여 재사용할 수 있도록 하기 위한 매우 중요한 수단을 제공하기 위함이다.
상기에서 적어도 상기 기판의 최하위면 레벨(LEVEL)과 상기 기판의 상면+3mm 상위레벨(LEVEL) 사이의 공간 중 일부 이상을 상기 분할기구가 점유하도록 조합하는 이유는 도2(가) 내지 도2(아)에서 보듯이 상기 기판표면으로부터 성장되는 성장박막이 자연스럽게 분할된 상태로 수득되도록 하기 위함이며, 또한 분할기구 표면물질을 섭씨 500도에서의 포화증기압 200Torr 이하인 것으로 제한하는 이유는 엘이디용 에피 성장박막층 형성을 위한 화학적증착 공정이 주로 섭씨 500도 이상의 온도에서 이루어지는데, 이때에 상기 분할기구 표면물질의 포화증기압이 200Torr 이상 지나치게 높을 경우에는 상기 표면물질의 증기분자들이 성장박막층 중에 혼합되어 도핑물질로서 작용하거나 성장박막의 품질을 크게 떨어뜨릴 수 있기 때문이다.
또 분할기구 표면에서의 성장박막A의 성장율이 기판표면에서의 성장박막A의 성장율 보다 작은 것으로 구성하는 이유는 상기 분할기구 표면에서의 성장박막성장율이 지나치게 클 경우, 성장박막 두께와 상관 없이 자연스럽게 분할된 성장박막을 수득할 수 없기 때문이고, 본 발명에서 성장박막층은 희생층, 버퍼층, 결정박막층, 다결정박막층, 무정질박막층을 포함하여 화학적증착법(chemical vapor deposition)에 의해 성장되는 모든 화학적 성장박막층을 포함하는 의미로 사용된다.
본 발명에서 화학적증착법은 CVD, MOCVD, MBE, ALD, HVPE, PECVD, LPCVD 등 화학적증착 개념의 모든 공지 기술을 포함하는 의미이다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 화학적박막성장(CVD)용 기판 위에 성장되는 성장박막A를 지정된 형상으로 분할된 단위박막(또는 단위칩)으로 다시 분할할 때에 실시되는 박막분할공정(절단, 에칭 등 비제한적인 방법 사용가능함)으로 인한 분할부 결함을 완전히 제거하거나 감소시킬 수 있도록 해줄 뿐 아니라 저결함 고품위의 화학적성장박막을 성장시킬 수 있도록 해 주는 조합기판에 있어서, 상기 조합기판은 하나 이상의 기판(들)과 하나 이상의 분할기구(들)을 포함하여 이루어지는 것이며, 적어도 상기 두 구성요소들은 서로 독립적인 부품으로 분리가 가능한 것이고, 상기 분할기구는 표면물질 위에 성장되는 성장박막A의 성장율이 상기 기판 표면 위에 성장되는 성장박막A의 성장율 보다 작은 것이고, 하나 이상의 천공홀 및/또는 함몰부로 구성된 분할성장부(들)을 구비한 것이며, 상기 분할성장부를 통하여 상기 박막성장용 기판표면을 공정가스(증기)에 노출시켜 주고; 상기 기판표면에 성장박막A가 성장할 때 상기 분할기구의 분할성장부에 의해 (적어도 일부 두께 범위에서) 자연스럽게 분할된 상태로 수득되도록; 적어도 상기 기판의 최하위면 레벨(LEVEL)과 상기 기판의 상면+3mm 상위레벨(LEVEL) 사이 공간 중 일부분을 점유하는 상태로 상기 기판과 조합되는것이며, 상기 분할기구 표면물질은 섭씨 500도에서의 포화증기압이 200Torr 이하이고, 상기 분할성장부에는 단위박막(또는 칩)이 자연스럽게 분할된 상태로 성장되며, 상기 분할성장부 또는 분할성장부에 분할된 상태로 성장된 성장박막A의 형상은 단위박막(또는 단위칩) 형상과 일치하거나 닮은꼴인 것을 특징으로 하는 조합기판이 제공된다.
상기에서 분할성장부 내측에 성장되는 성장박막A와 단위박막은 이론적으로 일치하는 것이 보편적이지만 열팽창과 수축 현상이나 다양한 공정 단계를 거치면서 약간씩의 변형이나 변화가 일어날 수 있으며, 부가적인 기능부여를 위해 실시되는 추가 공정에 의해 일치하지 않고 닮은꼴 형상으로 제공될 수도 있다. 상기 단위박막이라는 의미는 추가 공정 이전에 박막이 수득된 그 자체를 의미한다.
이와 같이 상기 분할 성장부에 성장되는 성장박막A의 형상이 단위박막 또는 단위칩 형상과 일치하거나 닮은꼴인 경우에는 추가로 인위적인 분할공정을 실시할 필요가 없다. 물론 이를 위해서는 상기 성장박막A의 두께 전체에 걸쳐서 분할된 상태라야 할 것이고, 이를 위해 바람직한 비제한적 예시로서 상기 분할기구는 기판 위로 돌출된 구조인 것이 선호된다. 이 경우에는 인위적인 분할공정에 의한 박막의 손상이 없기 때문에 분할부 결함 및 손상부가 전혀 없는 단위박막(단위칩)이 얻어진다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라 화학적박막성장(CVD)용 기판 위에 성장되는 성장박막A를 지정된 형상으로 분할된 단위박막(또는 단위칩)으로 다시 분할할 때에 실시되는 박막분할공정(절단, 에칭 등 비제한적인 방법 사용가능함)으로 인한 분할부 결함을 완전히 제거하거나 감소시킬 수 있도록 해줄 뿐 아니라 저결함 고품위의 화학적성장박막을 성장시킬 수 있도록 해 주는 조합기판에 있어서, 상기 조합기판은 하나 이상의 기판(들)과 하나 이상의 분할기구(들)을 포함하여 이루어지는 것이며, 적어도 상기 두 구성요소들은 서로 독립적인 부품으로 분리가 가능한 것이고, 상기 분할기구는 표면물질 위에 성장되는 성장박막A의 성장율이 상기 기판 표면 위에 성장되는 성장박막A의 성장율 보다 작은 것이고, 하나 이상의 천공홀 및/또는 함몰부로 구성된 분할성장부(들)을 구비한 것이며, 상기 분할성장부를 통하여 상기 박막성장용 기판표면을 공정가스(증기)에 노출시켜 주고; 상기 기판표면에 성장박막A가 성장할 때 상기 분할기구의 분할성장부에 의해 (적어도 일부 두께 범위에서) 자연스럽게 분할된 상태로 수득되도록; 적어도 상기 기판의 최하위면 레벨(LEVEL)과 상기 기판의 상면+3mm 상위레벨(LEVEL) 사이 공간 중 일부분을 점유하는 상태로 상기 기판과 조합되는것이며, 상기 분할기구 표면물질은 섭씨 500도에서의 포화증기압이 200Torr 이하이고, 상기 분할성장부에는 성장박막A가 자연스럽게 분할된 상태로 성장되며, 상기 분할성장부 또는 분할성장부에 분할된 상태로 성장된 성장박막A의 테두리 중 적어도 일부분의 형상은 단위박막(또는 단위칩) 테두리 중 일부분 형상과 일치하거나 닮은꼴인 것을 특징으로 하는 조합기판이 제공된다.
이와 같은 경우에 상기 성장박막A는 테두리 중의 일부분이 적어도 상기 단위박막(단위칩) 테두리 중 일부분 형상과 일치하거나 닮은꼴로 수득되기 때문에 추가의 분할공정을 거쳐서 단위박막(단위칩)으로 만들 때에 단위박막의 테두리 중 일부분은 별도의 추가공정 없이 형성되는 유익이 제공된다. 즉 인위적 분할공정에 의한 결함부위를 그만큼 줄여줄 수 있는 것이다. 추가의 인위적 분할공정을 위해 비제한적 예시로서 스크라이빙(SCRIBING), 절단, 습식에칭법, 건식에칭법, 소우잉(SAWING)법 등을 들 수 있으며, 이외에도 공지의 모든 분할기술들을 제약 없이 사용할 수 있다. 이러한 양태의 것은 본 발명의 장점을 일부분만 사용하게 된다는 아쉬움이 있지만 분할성장부의 면적을 소규모로 조절하므로써 대형 기판의 휨(BOW)현상을 최소화하거나 방지할 수 있다는 점에서도 유익을 얻을 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 성장박막의 두께증가에 따른 기판의 휨(BOW)현상을 최소로 줄여 주는 효과를 겸하여 제공하기 위해 화학적박막성장(CVD)용 기판 위에 성장되는 성장박막A를 지정된 형상으로 분할된 단위박막(또는 단위칩)으로 다시 분할할 때에 실시되는 박막분할공정(절단, 에칭 등 비제한적인 방법 사용가능함)으로 인한 분할부 결함을 완전히 제거하거나 감소시킬 수 있도록 해줄 뿐 아니라 저결함 고품위의 화학적성장박막을 성장시킬 수 있도록 해 주는 조합기판에 있어서, 상기 조합기판은 하나 이상의 기판(들)과 하나 이상의 분할기구(들)을 포함하여 이루어지는 것이며, 적어도 상기 두 구성요소들은 서로 독립적인 부품으로 분리가 가능한 것이고, 상기 분할기구는 표면물질 위에 성장되는 성장박막A의 성장율이 상기 기판 표면 위에 성장되는 성장박막A의 성장율 보다 작은 것이고, 하나 이상의 천공홀 및/또는 함몰부로 구성된 분할성장부(들)을 구비한 것이며, 상기 분할성장부를 통하여 상기 박막성장용 기판표면을 공정가스(증기)에 노출시켜 주고; 상기 기판표면에 성장박막A가 성장할 때 상기 분할기구의 분할성장부에 의해 (적어도 일부 두께 범위에서) 자연스럽게 분할된 상태로 수득되도록; 적어도 상기 기판의 최하위면 레벨(LEVEL)과 상기 기판의 상면+3mm 상위레벨(LEVEL) 사이 공간 중 일부분을 점유하는 상태로 상기 기판과 조합되는것이며, 상기 분할기구 표면물질은 섭씨 500도에서의 포화증기압이 200Torr 이하이고, 상기 분할성장부에는 성장박막A가 자연스럽게 분할된 상태로 성장되며, 상기 분할성장부 또는 분할성장부에 분할된 상태로 성장된 성장박막A의 면적은 1500mm2 이하인 동시에 상기 분할성장부의 최장폭은 50mm 보다 작은 것임을 특징으로 하는 조합기판이 제공된다.
상기에서 성장박막A의 면적이 크면 클수록 기판의 휘는 현상이 심해진다. 이와 같은 휨현상은 성장박막 자체의 특성에도 문제를 일으키지만 패터닝 공정과 같은 후속 공정 단계에서도 심각한 문제거리가 된다. 이를 방지하기 위해서 본 발명의 장점을 최대한 활용하기 위해서는 상기 성장박막A가 단위박막 당 하나씩 독립적으로 분할되어 형성되는 것이 가장 기판 휨현상을 방지할 수 있다. 그러나 1500mm2 면적 안에 형성되고 최장폭이 50mm 미만으로 성장된 성장박막이라면 공지의 기술에 의해 2인치 기판 이상의 면적에 성장되는 박막 보다 더 작은 휨현상을 일으킬 것이다. 즉 원형 웨이퍼의 경우에라면 2인치 웨이퍼 위에 형성되는 성장박막의 면적 보다 작은 면적의 성장박막인 것이 바람직하다. 이러한 구성은 1회 생산량을 높이기 위해 주로 분할기구를 포함하는 4인치 이상의 조합기판에 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 화학적박막성장(CVD)용 기판 위에 성장되는 성장박막A 중 일부분에 지정된 형상의 함몰부가 자연스럽게 형성되도록 성장박막을 성장시켜 주는 조합기판에 있어서, 상기 조합기판은 하나 이상의 기판(들)과 하나 이상의 함몰부형성용 돌출구(들)을 포함하여 이루어지는 것이며, 적어도 상기 두 구성요소들은 서로 독립적인 부품으로 분리가 가능한 것이고, 상기 돌출구는 표면물질 위에 성장되는 성장박막A의 성장율이 상기 기판 표면 위에 성장되는 성장박막A의 성장율 보다 작은 것이고; 상기 기판표면에 성장박막A가 성장할 때 상기 박막의 일부분은 상기 돌출구의 돌출부분에 의해 자연스럽게 함몰된 상태로 성장되도록; 적어도 상기 기판의 최하위면 레벨(LEVEL)과 상기 기판의 상면+3mm 상위레벨(LEVEL) 사이 공간 중 일부분을 점유하는 상태로 상기 기판과 조합되는것이며, 상기 돌출구 표면물질은 섭씨 500도에서의 포화증기압이 200Torr 이하이고, 기판표면 위로 돌출된 상기 돌출구의 높이는 상기 성장박막A의 두께 보다 작고 최장폭은 500미크론 이하인 것임을 특징으로 하는 조합기판이 제공된다.
상기 돌출구는 분할기구의 분할용 살과는 그 기능과 용도와 형태에서 구분된다.
상기 성장박막A가 발광다이오드로 사용될 때 성장박막 중의 일부분에 적어도 하나의 전극을 형성하게 된다. 전극 형성공정에는 패터닝공정이 개입되는데 복잡한 절차를 따라 이루어진다. 뿐만 아니라 근래에 들어서 광추출율을 높이기 위해 상기 성장박막 위에 지정된 형상으로 패터닝하는 공정을 실시하는 경우가 급격히 늘고 있다. 이를 단순화하기 위해서 본 발명은 상기와 같이 기판 위에 성장박막이 성장되는 과정에서 자연스럽게 (지정된 형상으로 패터닝된 것과 같이) 함몰부가 형성될 수 있도록 기판과 함몰부용 돌출구를 조합하여 조합기판을 제공한다. 이러한 경우에는 성장박막 두께를 관통하지 않아야 하며 전극의 경우에는 특별히 발광층을 관통하지 않아야 한다. 최장폭은 500미크론 이하로 조절하는 것이 바람직한데 단위박막(단위칩)의 크기가 1mm2 이라할 때 500미크론 이상으로 전극을 형성한다면 지나치게 많은 면적에서 전극에 의한 광손실이 일어날 수 있으므로 바람직하지 못하다.
상기에서 기판의 상면 + 3mm 상위레벨(level)이란 기판표면 중 성장박막A가 성장되는 표면을 상면(윗면)으로 볼 때 상기 기판의 상면으로부터 위로 3mm 높은 지점, 즉 기판의 상면으로부터 박막이 성장되는 방향으로 3mm 높은 지점을 말한다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기 기판은 성장박막A에 대하여 격자부정합이 35% 이하이고, 열팽창계수차는 60% 이하인 것을 특징으로 하는 조합기판이 제공된다. 예를 들어 발광다이오드용 발광구조층을 위하여 GaN박막을 기판 위에 성장시키 위해서는 사파이어, 실리콘카바이드(SiC), 실리콘(Si), 산화아연(ZnO2), 질화갈륨(GaN) 등을 비제한적 예로 들 수 있을 것이다. 격자부정합은 작을 수록 좋지만 기판의 생산 가능한 크기나 단가 등을 감안하여 선택해 사용하는데 35% 이상이 되면 결정결함이 지나치게 많아지기 때문에 문제가 되며, 열팽창계수차 역시 작을 수록 좋지만 역시 수급가능성과 단가 등을 고려하여 선택된다. 열팽창계수차는 45% 이하인 것을 주로 사용하지만 본 발명의 장점을 최대한 이용하여 60% 이하인 것을 선택해 사용하는 것이 바람직하다. 물론 본 발명의 장점을 최대한 살리면 열팽창계수차가 60% 이상인 것도 사용이 가능하지만 최종 결과물인 성장박막A의 품질유지를 위하여 신중하게 검토 후 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기 성장박막A는 발광구조층이거나 광기전층인 것을 특징으로 하는 조립기판이 제공된다. 본 발명은 단위박막으로 분할하여 사용되는 발광다이오드용 발광구조층이나 태양전지용 광기전층으로 사용할 경우 분할부 결함을 완전히 제거하거나 최소화할 수 있으므로 매우 적합한 분야 중의 하나이다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기 단위박막의 테두리 또는 기판의 테두리 중 5% 이상은 비원형이고 면적은 상기 테두리 전체가 원형일 때 형성되는 단위박막의 면적 보다 더 넓은 것임을 특징으로 하는 조합기판이 제공된다. 제한된 면적 안에 최대한의 독립된 개체를 배열하기 위해서는 상기 개체는 적어도 일부분이 비원형이라야 보다 넓은 면적을 갖는 개체들을 배열할 수 있기 때문에 상기 분할성장부 또는 단위박막의 테두리나 기판의 테두리는 일부 이상이 비원형인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기 기판(들)은 조각의 기판칩들이 클러스터형태로 조합된 것으로서 각 기판칩들의 상대적 위치가 고정된 상태로 다루어지는 것이고 기판의 휨현상을 더욱 방지해 주는 것임을 특징으로 하는 조합기판이 제공된다. 상기 기판에 성장박막이 성장될 때에 이종기판이 사용되는 경우에는 대부분 열팽창계수차에 의해 기판의 휨현상이 발생된다. 본 발명의 분할성장부에 제한적으로 성장되는 박막은 이를 최대한 방지하는 효과를 제공하지만, 더욱 더 이를 방지하기 위한 한 가지 방법으로서 상기 기판이 조각의 기판칩들로 준비되고 이를 클러스터형태로 조합하여 상기 각 조각 기판칩들 위에 각기 독립된 상태로 성장박막을 성장시킨다면 기판의 휨현상을 최대한 방지할 수 있는 좋은 양태가 된다. 물론 상기 조각 기판은 비제한적 예시로서 하나의 단위박막 면적에 근접한 것일 수 있으며, 또한 복수 개의 단위박막 면적을 갖는 것일 수도 있다.
기판의 휨 방지를 위해 마련되는 기판 제공을 위해 본 발명의 또 다른 양태를 따라 휨(bow)방지를 위해 마련되는 화학적박막성장용 기판에 있어서, 상기 기판은 박막이 성장되는 표면에 하나 이상의 함몰분할선을 구비한 것이며, 상기 함몰분할선은 상기 기판 위에 성장되는 성장박막A를 일부분에서 분할된 상태로 성장시키기 위한 것으로서 폭은 5미크론 이상이고 깊이는 2미크론 이상이며, 상기 기판은 상기 함몰분할선에 의해 구분되는 제1주성장부를 포함하여 둘 이상의 주성장부를 구비한 것이고, 상기 주성장부는 주변에 성장된 다른 성장박막과의 연결이 적어도 일부분에서 (상기 함몰분할선에 의해) 절단된 상태로 상기 성장박막A가 성장되는 박막성장부이며, 상기 기판 위의 주성장부들에 성장되는 성장박막A의 장방향 길이와 폭은 50mm 이하이고, 상기 제1주성장부에서 또 다른 주성장부로 연결되는 성장박막A의 최대폭은 0 또는 40mm 이하이며, 하나의 주성장부에 성장된 성장박막A의 최대면적은 1500mm2 이하인 것을 특징으로 하는 휨방지용 기판이 제공된다.
상기 함몰분할선은 도16(가)와 같이 상기 기판을 완전히 가로지르는 형태로 마련되는 것이 바람직하다. 하지만 도16(나)(다)와 같이 양옆이나 중앙 또는 일부분에 열린부분을 두는 형태로 마련되는 것도 가능하다. 여기서 상기 열린부분, 즉 제1주성장부에서 또 다른 주성장부로 연결되는 성장박막A의 폭은 가능하면 작은 것이 기판의 휨현상을 방지하는데 도움이 되므로 제한을 두어야 한다. 상기 열린부분의 폭이 40mm 이상이고 성장박막A의 길이와 폭이 50mm 이상인 동시에 최대면적이 1500mm2 이상이라면 2인치 기판을 아무런 가공 없이 그대로 사용하는 편이 더 유리할 것이다. 아울러 상기 함몰분할선은 수평에피성장(ELOG)에 의해 주변의 주성장부에서 성장된 성장박막A끼리 서로 연결되어 이어지는 현상을 방지하기 위해 폭이 5미크론 이상인 것이 바람직하며 깊이가 2미크론 이하일 경우에는 성장박막A에 의한 휨현상이 인접한 기판 쪽으로 전달되는 것을 충분히 방지할 수 없기에 2미크론 이상인 것이 바람직하다. 상기 주성장부의 길이와 폭 및 면적은 작을 수록 바람직하지만 목적에 따라 상기 범위 안에서 적절히 디자인될 수 있다. 이러한 휨방지용 기판은 기존에 사용되고 있는 2인치 기판을 그대로 사용할 때 보다 기판 휨현상이 줄어드는 동시에 생산성과 재료선택폭도 확대하기 위한 방편을 제공해 주기 위한 것이다. 상기 함몰분할선은 마스크층으로 코팅될 수도 있며 마스크물질의 표면을 갖는 분할기구와 조합된 조합기판으로 제공될 수도 있다.
이를 위하여 본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기 기판은 상기 함몰분할선과 맞추어지는 분할기구와 조합되어 구성되는 것임을 특징으로 하는 조합기판이 제공된다. 분할기구는 마스크물질로 구성된 것일 수 있으며, 마스크물질을 클래드층으로 구비한 코어물질로 구성된 것일 수도 있다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기에서 분할기구 또는 상기 돌출구는 코어(core) 및 클래드(clad)를 포함하는 2종 이상의 물질층으로 구성된 것이고, 지정된 에칭액(etchant)에 대한 에칭율은 (클래드의 에칭율> 코어의 에칭율)인 것으로 하여 재사용이 가능한 것임을 특징으로 하는 조합기판이 제공된다.
상기에서 (클래드의 에칭율> 코어의 에칭율)인 것으로 하는 이유는 특정한 에칭용액으로 상기 분할기구를 에칭할 때에 적어도 상기 코어는 보존되도록 하여 재사용이 가능하도록 하기 위함이다. 상기 재사용되는 분할기구나 돌출구의 코어는 그 표면에 클래드층을 코팅한 후에 사용될 수 있으며, 상기 클래드층은 마스크층일 수 있다. 상기 마스크층은 비제한적 예시로서 산화규소로 이루어질 수 있으며, 상기 코어의 표면을 따라 코어의 형상대로 코팅되므로 상기 마스크층에 대한 별도의 패터닝 공정을 생략할 수 있다. 상기 코어는 베리어층을 포함하는 복수 층일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기 분할기구 단면 중 측면부의 적어도 일부분 기판표면 위로 돌출되며 기판표면에 대하여 80도 이한 또는 100도 이상인 것임을 특징으로 하는 조합기판이 제공된다. 상기 분할기구 단면 중 측면부의 적어도 일부분을 기판표면에 대하여 80도 이하의 예각을 이루도록 하는 이유는 도2에서 보이듯이 수득되는 성장박막을 사다리꼴 모양으로 하여 광추출율을 높이기 위함이다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기 분할기구는 성장박막 분할용 살과, 상기 분할용 살에 연결되고 상기 분할기구에 마련된 분할성장부 안에 구비되며 상기 기판 표면 위로 일부 이상 돌출되는 돌출구를 추가로 구비한 것임을 특징으로 하는 조합기판이 제공된다. 상기에서 분할기구의 분할용 살이라 함은 도1 및 도2에서 부호3으로 표시된 지정된 두께를 갖는 것이고 박판부는 도면에 표시되지는 않았지만 상기 분할용살과 연결되고 박막이 성장될 때에 성장박막의 일부면에 미세한 요철부를 형성하게 된다. 상기 박판부가 상기 분할용살 보다 얇게 준비되는 이유는 성장박막의 매우 한정된 두께범위에서만 요철부가 형성되도록 하기 위함이다. 상기 박판부가 측면성장(ELO)용으로 작용하기 위해서는 상기 박판부 표면에서 지정된 물질의 성장박막성장율은 기판표면에서의 성장박막성장율에 비하여 0.5 이하이거나 0인 것이 요구된다. 이러한 조건을 만족하는 물질을 흔히 마스크물질 또는 마스크층으로 부르고 있다. 상기 박판부는 이러한 표면특성을 갖는 마스크물질이거나 마스크층으로 코팅된 것일 수 있다. 물론 마스크층의 이러한 표면특성은 광추출용 구조 및/또는 측면성장된 결정박막을 수득하는 목적으로도 유리한 조건이 된다. 상기와 같이 매우 얇은 박판부를 구비하는 대신 기판 위에 요철부를 형성하고 상기 분할기구와 조합하는 방법도 본 발명의 박판부를 갖는 조합기판과 유사한 결과를 수득할 수 있다. 이때에 상기 요철부의 형성방법에는 특별히 제한을 두지 않으며, 기판 재질에 홈을 파는 방법과 상기 파진 홈 부분에 습식도금박막을 형성하는 방법이 사용될 수 있다. 상기 성장박막이 발광다이오드(LED) 제조를 위해 사용되는 박막이라면 산화규소가 마스크물질로서 매우 양호한 결과를 제공해 주는 물질이지만 이로써 제한하는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기 기판 표면 중에서 적어도 (상기 분할기구가 조합된 상태에서) 분할기구와 대면하는 면의 일부분 이상을 포함하는 곳에 구비된 (상기 성장박막층의 증착이 방지되는) 마스크층 및/또는 (상기 분할기구를 기판 위에 본딩하기 위한) 본딩(솔더링)층을 포함하여 이루어지는 것임을 특징으로 하는 조합기판이 제공된다. 상기 기판의 표면과 상기 분할기구의 밑면이 마주 보는 부분에 형성되는 틈새는 비록 미세할 지라도 공정 조건에 따라서 미량의 공정가스(증기)가 침투되어 성장박막이 형성될 가능성이 있는데, 이를 방지하기 위해서 마스크층 및/또는 본딩층을 구비하도록 구성될 수 있다. 상기 마스크층과 본딩층은 희망에 따라 지정된 에칭용액에 대한 희생층이 되도록 구성할 수도 있다. 마스크층으로서는 주로 산화규소 박막이 애용되고 있다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기 기판의 수는 상기 분할기구의 수 보다 더 많은 수의 기판을 조합하여 이루어지는 것임을 특징으로 하는 조합기판이 제공된다. 이와 같은 조합기판은 비제한적 예시로서 기판클러스터로 이루어지며 복수 개의 조각 기판을 모아 기판 캐리어에 실장한 후에 이를 상기 분할기구와 조합함으로써 만들어질 수 있다. 이와 같은 양태는 기판의 원재료가 되는 결정잉곳(CRYSTAL INGOT)의 직경을 크게 제조할 수 없을 경우에 유용하게 사용할 수 있으며, 작은 조각의 기판을 모아 사용할 경우에도 역시 유용한 조합기판이다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기 기판은 기판캐리어에 먼저 조합된 후에 상기 분할기구와 조합된 것임을 특징으로 하는 조합기판이 제공된다. 작은 여러 개의 기판을 상기 분할기구와 조합할 때에 공정이 보다 용이해지기 때문이다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기 기판은 표면 중 일부분 이상에 구비된 요철부 및/또는 천공홀을 포함하여 이루어지는 것임을 특징으로 하는 조합기판이 제공된다. 상기 요철부나 천공홀은 마스크층 및/또는 본딩층을 형성하는 공정에 사용되거나 측면결정성장(ELO) 목적 및/또는 광추출 효율제고용 등 매우 다양한 목적으로 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기 분할기구의 적어도 일부분은 상기 기판의 최상부표면 보다 더 낮은 곳에 위치하도록 조합된 것임을 특징으로 하는 조합기판이 제공된다. 기판의 표면과 상기 분할기구가 조합되어 대면하는 부분에 본딩을 실시함으로써 틈새가 생기지 않도록 하는 방법도 가능하지만, 기판 표면에 상기 분할기구 삽입용 홈을 마련하여 상기 기판의 표면보다 낮은 수준까지 상기 분할기구의 일부분이 삽입되도록 하는 방법도 대면하는 부분의 틈새에 성장박막이 형성될 수 있는 가능성을 줄여주는 또 하나의 방법이 될 수 있으며, 도1 및 도2의 (사)와 (아)에서 보이는 구조와 같이 조합하는 방법도 역시 본 양태의 한 종류로 볼 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기에서 제공된 조합기판 위에서 성장박막을 성장하는 방법으로서, 성장박막을 성장시킬 때에 상기 성장박막의 두께 중심 높이가 상기 분할기구 최상위표면 보다 높지 않은 시점에서 상기 성장박막성장 공정을 멈추어 두께를 제한함으로써 상기 성장박막은 적어도 두께의 반 이상이 상기 분할기구에 의해 자연스럽게 분할된 상태로 수득되는 것을 특징으로 하는 성장박막 성장방법이 제공된다. 여기서 두께의 종심 높이가 상기 분할기구의 최상위표면 보다 높다면 대개의 경우 측면성장되는 성장박막에 의해 분할기구의 윗면을 덮는 형태로 성장되어 주변의 다른 성장박막들과 서로 연결될 수 있으며, 이 경우 성장박막은 원하는 크기로 분할하는 공정이 매우 복잡하고 까다로와지기 때문이다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기에서 제공된 성장박막 성장방법에 의하여 제조되는 박막임을 특징으로 하는 성장박막이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 제공된 조합기판 위에 성장된 성장박막의 분리방법은 LLO(laser lift off) 및/또는 습식에칭방법인 것을 특징으로 하는 성장박막의 분리방법이 제공된다. 습식방법에 의해 에칭할 때에는 상기 분할기구 중에 적어도 상기 클래드층이 상기 에칭용액에 대하여 에칭이 가능한 희생층일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 제공되는 성장박막 분리방법에 의해 상기 기판으로부터 분리된 것임을 특징으로 하는 성장박막이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 제공되는 성장박막에 있어서, 상기 성장박막은 어느 한 면 이상에 한 층 이상의 보강재가 형성된 것임을 특징으로 하는 성장박막이 제공된다. 이와 같이 보강재가 형성되는 이유는 얇은 성장박막을 보호 보강하고 상기 보강층을 이용하여 열방출, 확산, 전도 등 추가의 다양한 기능을 부여하기 위함이다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 (MO)CVD, 즉 화학적증착 방법에 의한 성장박막 성장 공정의 가열방법에 있어서, 기판의 일부분 이상에 도전박막층을 형성하거나 도전재료를 본딩(또는 결합)하는 단계와 상기 도전재 및/또는 기판 쪽으로 가열용 에너지를 공급하는 단계를 포함하는 기판 가열방법으로서, 상기 가열용 에너지는 유도가열, 전자기파, 전자기장 중의 하나 이상의 형태로 공급되는 것이고, 상기 기판의 도전재와 상기 가열용 에너지공급원 사이에는 추가의 도전재의 존재를 최소로 제어함으로써, 상기 가열용 에너지가 상기 도전재로 직접 흡수되어, 상기 도전재를 발열체로 사용하는 것임을 특징으로 하는 기판 가열방법이 제공된다. 특히 엘이디용 성장박막의 경우와 같이 성장박막성장 온도에 따라 그 특성이 변동하는 경우에는 성장박막 성장 공정에 있어서, 기판의 온도분포가 매우 중요하다. 이 같은 경우에 기판 전체면적에 걸쳐 고른 온도 분포를 제공하기 위해 상기 기판과 결합된 도전재를 성장박막이 성장될 기판 표면과 될수록 가까운 지점에 결합하여 사용하는 것이 크게 도움이 된다. 특별히 기판의 성장박막성장면 쪽에 상기 가열용 도전재가 설치되는 구조와 기판의 뒷면 쪽에 지정된 깊이로 홈을 형성하고 가열용 도전재가 삽입되는 구조 중에서 한 가지 이상을 사용하여 이루어질 수 있다. 상기와 같이 가열용 에너지를 직접 상기 도전재로 흡수시킴으로써 상기 도전재를 발열체로 사용하기 위해서는 상기 가열용 에너지공급원과 상기 기판의 도전재 사이에는 추가의 도전재가 개입되는 것이 배제되거나 최소화하는 것이 요구되지만 적절한 설계를 통해 매우 제한적으로 사용할 수도 있다. 상기 가열용 에너지는 유도가열, 전자기파, 전자기장 중 하나 이상의 형태로 공급되는 것일 수 있다. 특별히 도전재특성을 이용하여 상기 결합된 도전재에서 직접 발열할 수 있도록 하고 상기 발열된 열이 결합되어 있는 기판으로 전달되도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기 성장박막 성장용 기판은 도전물질로 이루어진 것을 사용하여, 상기 기판 외에는 별도로 제공되는 도전재가 불필요한 것임을 특징으로 하는 기판 가열방법이 제공된다. 실리콘카바이드나 질화갈륨과 같이 기판 자체가 도전재일 경우에는 그 자체가 상기 가열용 에너지를 직접 흡수하여 발열체 역할을 할 수 있으므로 추가로 제공되는 별도의 도전재는 생략될 수 있다. 갈륨화합물, 규소화합물, 도핑된 규소 등도 이용될 수 있으며, 기판의 전체면을 더욱 고르게 가열하기 위해서는 기판 보다 열전도율이 더욱 좋은 도전재 또는 열전도체를 추가로 도금하거나 결합(또는 본딩)하여 사용할 수도 있다. 복수의 기판을 기판 캐리어에 결합하여 사용할 경우에는 상기 기판 캐리어가 열전도체 및/또는 발열체 역할을 하도록 구성할 수도 있다. 상기 결합의 의미는 기판과 캐리어 사이의 계면이 서로 결착된 상태를 말한다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 성장박막A의 성장 과정에 개입하여 상기 성장박막A를 (별도의 분할 공정의 실시 없이도 적어도 일부 두께 범위에서) 자연스럽게 분할된 상태로 수득할 수 있도록 하여 분할부 결함 발생 확율을 완전히 제거하거나 감소시킬 수 있도록 해줄 뿐 아니라 저결함 고품위의 화학적성장박막을 성장시킬 수 있도록 해주는 분할기구에 있어서, 상기 분할기구는 성장박막성장용 기판(들)과 함께 조합되어 상기 기판표면으로부터 성장박막이 성장할 때에 적어도 일부 공간에서 상기 성장박막의 성장을 가로막는 기능을 갖는 것으로서, 상기 성장박막 성장용 기판과는 별도로 독립된 기구로서 만들어진 것이며, 적어도 하나 이상의 분할용 천공홀(through hole) 및/또는 함몰부로 이루어지는 분할성장부를 구비하고, 상기 분할성장부를 통하여 상기 기판 표면을 화학적증착 공정 가스(증기)에 노출시키며, 상기 분할성장부에는 자연스럽게 분할된 상태로 성장되는 성장박막A가 성장되는 곳이며, 표면물질은 섭씨 500도에서의 포화증기압이 200Torr 이하이며, (분할기구 표면에서의 성장박막A의 성장율/ 기판표면에서의 성장박막A의 성장율)은 0.5 이하이거나 0인 것임을 특징으로 하는 성장박막 분할용 분할기구가 제공된다. 이 같은 분할기구는 본 발명의 첫번째 양태의 것에서 더욱 상세히 기술되어 있다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기 분할기구, 기판, 기판캐리어 중에서 하나 이상의 요소는 적어도 일부 부위에 마스크층을 구비한 것이고, 상기 마스크층은 산화규소, 질화규소, 규소화합물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 조합기판이 제공된다. 상기 요소들 중에서 일부 면적 이상의 장소에 상기 성장박막이 성장되는 현상을 방지하기 위해서 선택적으로 마스크층을 형성시킨 후에 사용할 수 있는 형태이며 마스크 물질로서 산화규소가 애용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 보다 더 식각 속도를 향상시키기 위한 수단으로서 상기 기판과 기판캐리어 중 하나 이상의 요소는 적어도 상기 분할기구가 삽입될 수 있도록 마련된 홈을 구비하고, 상기 분할기구 홈에는 분할기구의 일부분이 삽입되어 있으며, 상기 분할기구 홈이 구비된 면과 반대되는 면에는 하부 함몰부가 구비된 것이고, 상기 분할기구 홈과 하부 함몰부 중에서 적어도 일부분은 기판(또는 기판캐리어)의 두께부분에서 서로 중첩되는 함몰중첩부가 형성된 것이며, 상기 함몰중첩부를 통하여 상기 기판(또는 기판캐리어)의 양면이 서로 관통된 구조인 것임을 특징으로 하는 조합기판이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 성장박막성장용 기판에 있어서 상기 분할기구는 상기 기판 표면 위에서 직접 형성된 구조물이며, 상기 구조물은 규소를 포함하는 화합물을 기판 표면에 코팅하는 단계와 상기 코팅막을 적어도 1회 이상 열처리 하는 단계를 거쳐 산화규소 구조물로 제조된 것임을 특징으로 하는 조합기판이 제공된다. 상기 구조물은 상기 열처리 전단계로부터 열처리 후단계까지의 어느 한 시점에서 패터닝하는 단계를 포함하여 지정된 형상을 갖는 구조물로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 열처리 단계는 1회 이상 예비열처리 단계와 1회 이상의 산화열처리를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 예비열처리는 산화열처리 보다 낮은 온도에서 실시되는 공정이다. 상기 규소를 포함하는 화합물의 비제한적인 예시로서 스핀온 글래스와 같은 물질을 들 수 있다.
본 발명에서 분할기구, 기판, 기판캐리어 등에 형성되는 클래드층이나 마스크층으로는 산화규소층이 흔히 사용되고 있으며, 상기 산화규소층은 희생층이나 또 다른 기능의 물질을 포함하는 다층 구조로 형성된 것일 수 있다. 산화규소층을 형성하기 위한 방법으로 코팅방법이 이용될 수 있으며, 상기 코팅방법으로는 건식코팅 방법과 습식코팅 방법 모두가 사용될 수 있으며, 상기 두 방법을 혼합하여 모두 사용할 수도 있다. 건식코팅 방법으로는 증착법, 스퍼터링법 등과 같은 물리적증착법(physical vapor deposition)과 화학적증착법(chemical vapor deposition)을 사용할 수 있으며, 습식코팅 방법으로는 전해도금, 무전해도금, 스핀코팅, 스프레이코팅, 프린팅, 인쇄법, 버블제트 프린팅, 스크린프린팅, 디핑(dipping), 롤러 코팅법 등을 사용할 수 있으나 이로써 제한되지는 않는다. 특별히 상기 산화규소를 습식코팅법으로 수득하기 위한 예시 방법으로써 스핀온 글래스와 같이 규소를 포함하는 화합물을 피코팅재 표면에 코팅하는 단계와 1회 이상 열처리하는 단계를 포함하는 공정을 거쳐서 상기 규소화합물을 산화시킴으로써 산화규소를 수득하는 방법이 제공될 수 있는데, 열처리 단계 전이나 후의 어느 한 시점 이상에서 지정된 형상으로 패터닝하는 공정을 추가로 포함할 수도 있다. 그러나 상기 분할기구와 같이 코어가 이미 지정된 형상으로 패터닝된 것을 사용할 경우에는 패터닝 공정은 생략될 수 있다. 상기 습식 코팅 박막은 치밀한 층이거나 다공성일 수 있으며, 다공성의 박막을 수득하기 위해서는 공지기술에 따라 발포재를 사용하거나 미세입자를 혼합하는 방법 등이 사용될 수 있으나 이로써 제한되는 것은 아니다.
또한 본 발명에서 기판 가열용으로 사용되는 도전재는 금속재, 그라파이트, 흑연 등과 같이 도전성을 갖는 동시에 열전도율이 성장박막성장용 기판에 비하여 더욱 양호한 것일 수 있으며, 이러한 조건을 갖는 재료이면 제한 없이 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 도전재는 섭씨 500도에서 포화증기압이 200Torr 이하인 것이 요구된다. 이는 상기 도전재 주변에서 성장되는 성장박막층의 순도와 결정성을 보장하기 위함이다.
본 발명에 의해 성장박막성장 과정에서 자연스럽게 분할된 성장박막의 형상은 목적하는 어떠한 양태로도 제조가 가능하다. 즉 사각형, 원형, 타원형, 다각형을 포함하여 매우 다양하게 제조할 수 있으나 생산면적을 증대시키기 위해서는 일부분 이상이 비원형인 것이 권장될 수 있는 것이다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기에서 제공되는 조합기판 위에서 성장 또는 성장 후 분리된 성장박막이나 혹은 상기 성장박막 성장방법에 의해 성장된 성장박막을 포함하고 공지 기술에 의해 추가의 단계를 거쳐서 제조되는 발광다이오드 및 에피웨이퍼(EPI-WAFER)가 제공될 수 있으며, 특별히 상기 에피웨이퍼는 상기 성장박막 중의 일부분이 수평결정성장(epitaxial lateral overgrowth)된 박막인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기에서 제공되는 상기 단위박막(단위칩)을 둘 이상의 복수 개를 포함하여 제조됨을 특징으로 하는 발광다이오드가 제공된다. 이러한 것은 주로 고전력(HIGH POWER) LED, 고전압 LED, 교류용 LED 또는 정전기 내성을 갖는 발광다이오드로 꾸며질 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기 함몰분할선에는 마스크물질이 구비된 것이며, 상기 마스크물질의 섭씨 500도에서의 인장강도는 성장박막A의 인장강도 보다 작은 것임을 특징으로 하는 휨방지용 기판이 제공된다. 여기서 상기 마스크물질의 인장강도는 성장박막에 비교되는 상대적인 인장강도 뿐 아니라 작은 것일수록 기판의 휨현상을 방지하는 효과를 내게된다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기 분할기구는 둘 이상의 구성요소로 이루어진 것임을 특징으로 하는 조합기판이 제공된다. 이러한 양태의 분할기구는 둘 이상의 구성요소를 조합하여 이루어지며, 상기 천공홀 및/또는 함몰부 역시 복수의 구성요소가 조합되는 과정에서 형성될 수 있다. 따라서 상기 천공홀 및/또는 함몰부는 분할기구의 재료자체를 파내거나 뚫어내는 작업을 거치지 않거나 최소화하고 복수의 구성요소를 조합하므로써 조합이 완료된 상태의 분할기구의 일부분 이상에 천공홀 및/또는 함몰부가 형성되도록 완성할 수 있는 것이다.
상기와 같은 발광다이오드나 에피웨이퍼 뿐 아니라 성장박막성장용 기판으로부터 분리된 성장박막이 요구되거나 지정된 크기와 형상으로 분할하여 사용되는 성장박막이 요구되는 응용분야에서는 본 발명에 의해 제공되는 성장박막이 매우 유익하게 사용될 수 있을 것이다. 상기에서 분할기구 또는 분할기구의 코어는 상기 성장박막성장용 기판과 같은 물질이거나 열팽창계수가 유사한 물질인 것이 바람직하다. 상온에서 조립된 후에 가열공정을 거치는 동안 열팽창이 일어나기 때문에 여기에 잘 대응하도록 하기 위함이다. 상기에서 성장박막은 수직형 발광다이오드를 제조하는 부품으로서 선호될 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면 결정박막의 성장 단계로부터 상기 성장된 결정박막을 최종적으로 지정된 크기와 형상을 갖는 단위칩을 얻기까지 상기 성장된 결정박막을 절단하는 횟수를 크게 줄이거나 가장 바람직하게는 절단하지 않는 수준까지 실현할 수 있기 때문에 결정박막이 절단과정에서 손상되는 불량현상을 제거할 수 있다. 더욱이 상기 절단과정의 생략으로 인해 얻어지는 부가적인 이익을 함께 수득할 수 있게 된다. 무엇 보다 동일한 박막 장치 내에서 성장될 수 있는 박막의 면적을 최대로 증가시킬 수 있도록 종래의 기술과는 비교할 수 없이 커다란 기판을 장입하거나 작은 기판들의 조합된 클러스터형태의 대형 기판 위에 결정박막을 성장시킬 수 있다. 가장 바람직한 장점으로서 기판의 휨 현상을 제거하고 균일한 가열수단을 제공함으로써 성장된 결정박막의 박막 특성이 혁신적으로 우수한 결정박막을 얻는 수단으로서 이용될 수 있다.

Claims (36)

  1. 화학적박막성장(CVD)용 기판 위에 성장되는 성장박막A를 지정된 형상으로 분할된 단위박막(또는 단위칩)으로 다시 분할할 때에 실시되는 박막분할공정(절단, 에칭 등 비제한적인 방법 사용가능함)으로 인한 분할부 결함 발생확율을 완전히 제거하거나 감소시킬 수 있도록 해줄 뿐 아니라 저결함 고품위의 화학적성장박막을 성장시킬 수 있도록 해 주는 조합기판에 있어서, 상기 조합기판은 하나 이상의 기판(들)과 하나 이상의 분할기구(들)을 포함하여 이루어지는 것이며, 적어도 상기 두 구성요소들은 서로 독립적인 부품으로 분리가 가능한 것이고, 상기 분할기구는 표면물질 위에 성장되는 성장박막A의 성장율이 상기 기판 표면 위에 성장되는 성장박막A의 성장율 보다 작은 것이고, 하나 이상의 천공홀 및/또는 함몰부로 구성된 분할성장부(들)을 구비한 것이며, 상기 분할성장부를 통하여 상기 박막성장용 기판표면을 공정가스(증기)에 노출시켜 주고; 상기 기판표면에 성장박막A가 성장할 때 상기 분할기구의 분할성장부에 의해 (적어도 일부 두께 범위에서) 자연스럽게 분할된 상태로 수득되도록; 적어도 상기 기판의 최하위면 레벨(LEVEL)과 상기 기판의 상면+3mm상위레벨(LEVEL) 사이 공간 중 일부분을 점유하는 상태로 상기 기판과 조합되는 것이며, 상기 분할기구 표면물질은 섭씨 500도에서의 포화증기압이 200Torr 이하이고, 상기 분할성장부에는 분할성장부 형상에 대응하는 성장박막A가 자연스럽게 분할된 상태로 성장되는 것임을 특징으로 하는 조합기판
  2. 화학적박막성장(CVD)용 기판 위에 성장되는 성장박막A를 지정된 형상으로 분할된 단위박막(또는 단위칩)으로 다시 분할할 때에 실시되는 박막분할공정(절단, 에칭 등 비제한적인 방법 사용가능함)으로 인한 분할부 결함 발생확율을 완전히 제거하거나 감소시킬 수 있도록 해줄 뿐 아니라 저결함 고품위의 화학적성장박막을 성장시킬 수 있도록 해 주는 조합기판에 있어서, 상기 조합기판은 하나 이상의 기판(들)과 하나 이상의 분할기구(들)을 포함하여 이루어지는 것이며, 적어도 상기 두 구성요소들은 서로 독립적인 부품으로 분리가 가능한 것이고, 상기 분할기구는 표면물질 위에 성장되는 성장박막A의 성장율이 상기 기판 표면 위에 성장되는 성장박막A의 성장율 보다 작은 것이고, 하나 이상의 천공홀 및/또는 함몰부로 구성된 분할성장부(들)을 구비한 것이며, 상기 분할성장부를 통하여 상기 박막성장용 기판표면을 공정가스(증기)에 노출시켜 주고; 상기 기판표면에 성장박막A가 성장할 때 상기 분할기구의 분할성장부에 의해 (적어도 일부 두께 범위에서) 자연스럽게 분할된 상태로 수득되도록; 적어도 상기 기판의 최하위면 레벨(LEVEL)과 상기 기판의 상면+3mm 상위레벨(LEVEL) 사이 공간 중 일부분을 점유하는 상태로 상기 기판과 조합되는것이며, 상기 분할기구 표면물질은 섭씨 500도에서의 포화증기압이 200Torr 이하이고, 상기 분할성장부에는 단위박막(또는 칩)이 자연스럽게 분할된 상태로 성장되며, 상기 분할성장부 또는 분할성장부에 분할된 상태로 성장된 성장박막A의 형상은 단위박막(또는 단위칩) 형상과 일치하거나 닮은꼴인 것을 특징으로 하는 조합기판
  3. 화학적박막성장(CVD)용 기판 위에 성장되는 성장박막A를 지정된 형상으로 분할된 단위박막(또는 단위칩)으로 다시 분할할 때에 실시되는 박막분할공정(절단, 에칭 등 비제한적인 방법 사용가능함)으로 인한 분할부 결함 발생확율을 완전히 제거하거나 감소시킬 수 있도록 해줄 뿐 아니라 저결함 고품위의 화학적성장박막을 성장시킬 수 있도록 해 주는 조합기판에 있어서, 상기 조합기판은 하나 이상의 기판(들)과 하나 이상의 분할기구(들)을 포함하여 이루어지는 것이며, 적어도 상기 두 구성요소들은 서로 독립적인 부품으로 분리가 가능한 것이고, 상기 분할기구는 표면물질 위에 성장되는 성장박막A의 성장율이 상기 기판 표면 위에 성장되는 성장박막A의 성장율 보다 작은 것이고, 하나 이상의 천공홀 및/또는 함몰부로 구성된 분할성장부(들)을 구비한 것이며, 상기 분할성장부를 통하여 상기 박막성장용 기판표면을 공정가스(증기)에 노출시켜 주고; 상기 기판표면에 성장박막A가 성장할 때 상기 분할기구의 분할성장부에 의해 (적어도 일부 두께 범위에서) 자연스럽게 분할된 상태로 수득되도록; 적어도 상기 기판의 최하위면 레벨(LEVEL)과 상기 기판의 상면+3mm 상위레벨(LEVEL) 사이 공간 중 일부분을 점유하는 상태로 상기 기판과 조합되는것이며, 상기 분할기구 표면물질은 섭씨 500도에서의 포화증기압이 200Torr 이하이고, 상기 분할성장부에는 성장박막A가 자연스럽게 분할된 상태로 성장되며, 상기 분할성장부 또는 분할성장부에 분할된 상태로 성장된 성장박막A의 테두리 중 적어도 일부분의 형상은 단위박막(또는 단위칩) 테두리 중 일부분 형상과 일치하거나 닮은꼴인 것을 특징으로 하는 조합기판
  4. 화학적박막성장(CVD)용 기판 위에 성장되는 성장박막A를 지정된 형상으로 분할된 단위박막(또는 단위칩)으로 다시 분할할 때에 실시되는 박막분할공정(절단, 에칭 등 비제한적인 방법 사용가능함)으로 인한 분할부 결함 발생확율을 완전히 제거하거나 감소시킬 수 있도록 해줄 뿐 아니라 저결함 고품위의 화학적성장박막을 성장시킬 수 있도록 해 주는 조합기판에 있어서, 상기 조합기판은 하나 이상의 기판(들)과 하나 이상의 분할기구(들)을 포함하여 이루어지는 것이며, 적어도 상기 두 구성요소들은 서로 독립적인 부품으로 분리가 가능한 것이고, 상기 분할기구는 표면물질 위에 성장되는 성장박막A의 성장율이 상기 기판 표면 위에 성장되는 성장박막A의 성장율 보다 작은 것이고, 하나 이상의 천공홀 및/또는 함몰부로 구성된 분할성장부(들)을 구비한 것이며, 상기 분할성장부를 통하여 상기 박막성장용 기판표면을 공정가스(증기)에 노출시켜 주고; 상기 기판표면에 성장박막A가 성장할 때 상기 분할기구의 분할성장부에 의해 (적어도 일부 두께 범위에서) 자연스럽게 분할된 상태로 수득되도록; 적어도 상기 기판의 최하위면 레벨(LEVEL)과 상기 기판의 상면+3mm 상위레벨(LEVEL) 사이 공간 중 일부분을 점유하는 상태로 상기 기판과 조합되는것이며, 상기 분할기구 표면물질은 섭씨 500도에서의 포화증기압이 200Torr 이하이고, 상기 분할성장부에는 성장박막A가 자연스럽게 분할된 상태로 성장되며, 상기 분할성장부 또는 분할성장부에 분할된 상태로 성장된 성장박막A의 면적은 1500mm2 이하인 동시에 상기 분할성장부의 최장폭은 50mm 보다 작은 것임을 특징으로 하는 조합기판
  5. 화학적박막성장(CVD)용 기판 위에 성장되는 성장박막A 중 일부분에 지정된 형상의 함몰부가 자연스럽게 형성되도록 성장박막을 성장시켜 주는 조합기판에 있어서, 상기 조합기판은 하나 이상의 기판(들)과 하나 이상의 함몰부형성용 돌출구(들)을 포함하여 이루어지는 것이며, 적어도 상기 두 구성요소들은 서로 독립적인 부품으로 분리가 가능한 것이고, 상기 돌출구는 표면물질 위에 성장되는 성장박막A의 성장율이 상기 기판 표면 위에 성장되는 성장박막A의 성장율 보다 작은 것이고; 상기 기판표면에 성장박막A가 성장할 때 상기 박막의 일부분은 상기 돌출구의 돌출부분에 의해 자연스럽게 함몰된 상태로 성장되도록; 적어도 상기 기판의 최하위면 레벨(LEVEL)과 상기 기판의 상면+3mm 상위레벨(LEVEL) 사이 공간 중 일부분을 점유하는 상태로 상기 기판과 조합되는것이며, 상기 돌출구 표면물질은 섭씨 500도에서의 포화증기압이 200Torr 이하이고, 기판표면 위로 돌출된 상기 돌출구의 높이는 상기 성장박막A의 두께 보다 작고 최장폭은 500미크론 이하인 것임을 특징으로 하는 조합기판
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 성장박막A에 대하여 격자부정합이 35% 이하이고, 열팽창계수차는 60% 이하인 것을 특징으로 하는 조합기판
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성장박막A는 발광구조층이거나 광기전층인 것을 특징으로 하는 조합기판
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단위박막의 테두리 또는 기판의 테두리 중 5% 이상은 비원형인 것을 특징으로 하는 조합기판
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판(들)은 조각의 기판칩들이 클러스터형태로 조합된 것으로서 각 기판칩들의 상대적 위치가 고정된 상태로 다루어지는 것이고 기판의 휨현상을 더욱 방지해 주는 것임을 특징으로 하는 조합기판
  10. 휨(bow)방지를 위해 마련되는 화학적박막성장용 기판에 있어서, 상기 기판은 박막이 성장되는 표면에 하나 이상의 함몰분할선을 구비한 것이며, 상기 함몰분할선은 상기 기판 위에 성장되는 성장박막A를 일부분에서 분할된 상태로 성장시키기 위한 것으로서 폭은 5미크론 이상이고 깊이는 2미크론 이상이며, 상기 기판은 상기 함몰분할선에 의해 구분되는 제1주성장부를 포함하여 둘 이상의 주성장부를 구비한 것이고, 상기 주성장부는 주변에 성장된 다른 성장박막과의 연결이 적어도 일부분에서 (상기 함몰분할선에 의해) 절단된 상태로 상기 성장박막A가 성장되는 박막성장부이며, 상기 기판 위의 주성장부들에 성장되는 성장박막A의 장방향 길이와 폭은 50mm 이하이고, 상기 제1주성장부에서 또 다른 주성장부로 연결되는 성장박막A의 최대폭은 0 또는 40mm 이하이며, 하나의 주성장부에 성장된 성장박막A의 최대면적은 1500mm2 이하인 것을 특징으로 하는 휨방지 기판
  11. 제10항에서 상기 기판은 상기 함몰분할선과 맞추어지는 분할기구와 조합되어 구성되는 것임을 특징으로 하는 조합기판
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서 상기 분할기구 또는 상기 돌출구는 코어(core) 및 클래드(clad)를 포함하는 2종 이상의 물질층으로 구성된 것이고, 지정된 에칭액(etchant)에 대한 에칭율은 (클래드의 에칭율> 코어의 에칭율)인 것으로 하여 재사용이 가능한 것임을 특징으로 하는 조합기판
  13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서 상기 분할기구 단면 중 측면부의 적어도 일부분은 기판표면 위로 돌출되며 기판표면에 대하여 80도 이하 또는 100도 이상인 것임을 특징으로 하는 조합기판
  14. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서 상기 분할기구는 성장박막 분할용 살과, 상기 분할용 살에 연결되고 상기 분할기구에 마련된 분할성장부 안에 구비되며 상기 기판 표면 위로 일부 이상 돌출되는 돌출구를 추가로 구비한 것임을 특징으로 하는 조합기판
  15. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서 상기 기판 표면 중에서 적어도 (상기 분할기구가 조합된 상태에서) 분할기구와 대면하는 면의 일부분 이상을 포함하는 곳에 구비된 (상기 성장박막층의 증착이 방지되는) 마스크층 및/또는 (상기 분할기구를 기판 위에 본딩하기 위한) 본딩(솔더링)층을 포함하여 이루어지는 것임을 특징으로 하는 조합기판
  16. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서 상기 기판의 수는 상기 분할기구의 수 보다 더 많은 수의 기판을 조합하여 이루어지는 것임을 특징으로 하는 조합기판
  17. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서 상기 기판은 기판캐리어에 먼저 조합된 후에 상기 분할기구와 조합된 것임을 특징으로 하는 조합기판
  18. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서 상기 기판은 표면 중 일부분 이상에 구비된 요철부 및/또는 천공홀을 포함하여 이루어지는 것임을 특징으로 하는 조합기판
  19. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서 상기 분할기구의 적어도 일부분은 상기 기판의 최상부표면 보다 더 낮은 곳에 위치하도록 조합된 것임을 특징으로 하는 조합기판
  20. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서 제공된 조합기판 위에서 성장박막을 성장하는 방법으로서, 성장박막을 성장시킬 때에 상기 성장박막의 두께 중심 높이가 상기 분할기구 최상위표면 보다 높지 않은 시점에서 상기 성장박막성장 공정을 멈추어 두께를 제한함으로써 상기 성장박막은 적어도 두께의 반 이상이 상기 분할기구에 의해 자연스럽게 분할된 상태로 수득되는 것을 특징으로 하는 성장박막 성장방법
  21. 제20항에서 제공된 성장박막 성장방법에 의하여 제조되는 박막임을 특징으로 하는 성장박막
  22. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서 제공된 조합기판 위에 성장된 성장박막의 분리방법은 LLO(laser lift off) 및/또는 습식에칭방법인 것을 특징으로 하는 성장박막의 분리방법
  23. 제22항에서 제공되는 성장박막 분리방법에 의해 상기 기판으로부터 분리된 것임을 특징으로 하는 성장박막
  24. 제21항 또는 제23항에서 제공되는 성장박막에 있어서, 상기 성장박막은 어느 한 면 이상에 한 층 이상의 보강재가 형성된 것임을 특징으로 하는 성장박막
  25. (MO)CVD, 즉 화학적증착 방법에 의한 성장박막 성장 공정의 가열방법에 있어서, 기판의 일부분 이상에 도전박막층을 형성하거나 도전재료를 본딩(또는 결합)하는 단계와 상기 도전재 및/또는 기판 쪽으로 가열용 에너지를 공급하는 단계를 포함하는 기판 가열방법으로서, 상기 가열용 에너지는 유도가열, 전자기파, 전자기장 중의 하나 이상의 형태로 공급되는 것이고, 상기 기판의 도전재와 상기 가열용 에너지공급원 사이에는 추가의 도전재의 존재를 없애거나 최소로 제어함으로써, 상기 가열용 에너지가 상기 도전재로 직접 흡수되어, 상기 도전재를 발열체로 사용하는 것임을 특징으로 하는 기판 가열방법
  26. 제25항에서 상기 성장박막 성장용 기판은 도전물질로 이루어진 것을 사용하여, 상기 기판 외에는 별도로 제공되는 도전재가 불필요한 것으로서, 상기 기판의 재료는 실리콘화합물, 갈륨화합물, 도핑된 실리콘 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것임을 특징으로 하는 기판 가열방법
  27. 성장박막A의 성장 과정에 개입하여 상기 성장박막A를 (별도의 분할 공정의 실시 없이도 적어도 일부 두께 범위에서) 자연스럽게 분할된 상태로 수득할 수 있도록 하여 분할부 결함 발생 확율을 완전히 제거하거나 감소시킬 수 있도록 해줄 뿐 아니라 저결함 고품위의 화학적성장박막을 성장시킬 수 있도록 해주는 분할기구에 있어서, 상기 분할기구는 성장박막성장용 기판(들)과 함께 조합되어 상기 기판표면으로부터 성장박막이 성장할 때에 적어도 일부 공간에서 상기 성장박막의 성장을 가로막는 기능을 갖는 것으로서, 상기 성장박막 성장용 기판과는 별도로 독립된 기구로서 만들어진 것이며, 적어도 하나 이상의 분할용 천공홀(through hole) 및/또는 함몰부로 이루어지는 분할성장부를 구비하고, 상기 분할성장부를 통하여 상기 기판 표면을 화학적증착 공정 가스(증기)에 노출시키며, 상기 분할성장부에는 자연스럽게 분할된 상태로 성장되는 성장박막A가 성장되는 곳이며, 표면물질은 섭씨 500도에서의 포화증기압이 200Torr 이하이며, (분할기구 표면에서의 성장박막A의 성장율/ 기판표면에서의 성장박막A의 성장율)은 0.5 이하이거나 0인 것임을 특징으로 하는 성장박막 분할용 분할기구
  28. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서 상기 분할기구, 기판, 기판캐리어 중에서 하나 이상의 요소는 적어도 일부 부위에 마스크층을 구비한 것이고, 상기 마스크층은 산화규소, 질화규소, 규소화합물 중 하나 이상을 포함하는 것임을 특징으로 하는 조합기판
  29. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판과 기판캐리어 중 하나 이상의 요소는 적어도 상기 분할기구가 삽입될 수 있도록 마련된 분할기구 홈을 구비하고, 상기 분할기구 홈에는 분할기구의 일부분이 삽입되어 있으며, 상기 분할기구 홈이 구비된 면과 반대되는 면에는 하부 함몰부가 구비된 것이고, 상기 분할기구 홈과 하부 함몰부 중에서 적어도 일부분은 기판(또는 기판캐리어)의 두께부분에서 서로 중첩되는 함몰중첩부가 형성된 것이며, 상기 함몰중첩부를 통하여 상기 기판(또는 기판캐리어)의 양면이 서로 관통된 구조인 것임을 특징으로 하는 조합기판
  30. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분할기구는 상기 기판 표면 위에서 직접 형성된 구조물이며, 상기 구조물은 규소를 포함하는 화합물을 기판 표면에 코팅하는 단계와 상기 코팅막을 적어도 1회 이상 열처리 하는 단계를 거쳐 산화규소로 산화시켜서 제조된 산화규소 구조물임을 특징으로 하는 조합기판
  31. 제21항 또는 제23항에서 제공된 상기 성장박막을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 발광다이오드
  32. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서 제공되는 조합기판 위에서 성장된 후에 상기 조합기판으로부터 분리된 성장박막을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 발광다이오드
  33. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서 제공되는 조합기판 위에서 성장된 성장박막을 포함하여 이루어지며, 성장박막 중의 일부분은 수평결정성장(epitaxial lateral overgrowth)된 박막인 것을 특징으로 하는 에피웨이퍼
  34. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서 제공되는 상기 단위박막(단위칩)을 둘 이상 포함하여 제조됨을 특징으로 하는 발광다이오드
  35. 제10항에서 상기 함몰분할선에는 마스크물질이 구비된 것이며, 상기 마스크물질의 섭씨 500도에서의 인장강도는 성장박막A의 인장강도 보다 작은 것임을 특징으로 하는 휨방지 기판
  36. 제1항 내지 제5항 및 제27항에 있어서, 상기 분할기구는 둘 이상의 구성요소로 이루어진 것임을 특징으로 하는 조합기판
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