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KR100762093B1 - Vertical light emitting device and package manufacturing method - Google Patents

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KR100762093B1
KR100762093B1 KR1020060015040A KR20060015040A KR100762093B1 KR 100762093 B1 KR100762093 B1 KR 100762093B1 KR 1020060015040 A KR1020060015040 A KR 1020060015040A KR 20060015040 A KR20060015040 A KR 20060015040A KR 100762093 B1 KR100762093 B1 KR 100762093B1
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Abstract

본 발명은 수직형 발광 소자 및 그 패키지 제조방법에 관한 것으로 특히, 발광 소자를 웨이퍼 레벨로 서브마운트에 본딩하여 제작되는 수직형 발광 소자 및 그 패키지 제조방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 기판상에 메탈 버퍼층을 형성하는 단계와; 상기 메탈 버퍼층 위에 복수의 반도체층들을 성장시키는 단계와; 상기 반도체층들 위에 제1전극을 형성하는 단계와; 상기 반도체층이 성장된 기판을 단위 소자로 분리하는 단계와; 상기 분리된 단위 소자를 서브마운트에 본딩하는 단계와; 상기 메탈 버퍼층을 식각시킴으로써 상기 기판을 분리하는 단계와; 상기 기판이 분리된 반도체층에 제2전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical light emitting device and a method for manufacturing the package thereof, and more particularly, to a vertical light emitting device and a method for manufacturing the package, which are manufactured by bonding a light emitting device to a submount at the wafer level. This invention comprises the steps of forming a metal buffer layer on a substrate; Growing a plurality of semiconductor layers over the metal buffer layer; Forming a first electrode on the semiconductor layers; Separating the substrate on which the semiconductor layer is grown into unit devices; Bonding the separated unit elements to a submount; Separating the substrate by etching the metal buffer layer; And forming a second electrode on the semiconductor layer from which the substrate is separated.

서브마운트, 발광 소자, GaN, 메탈 버퍼층, 기판. Submount, light emitting element, GaN, metal buffer layer, substrate.

Description

수직형 발광 소자 및 그 패키지 제조방법{Method of manufacturing and packaging LED having vertical structure}Vertical light emitting device and its package manufacturing method {Method of manufacturing and packaging LED having vertical structure}

도 1 내지 도 4는 본 발명의 수직형 발광 소자의 제조방법의 제1실시예를 나타내는 단면도로서, 1 to 4 are cross-sectional views showing a first embodiment of the manufacturing method of the vertical light emitting device of the present invention.

도 1은 본 발명의 수직형 발광 소자의 제조방법의 반도체층을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the step of forming a semiconductor layer of the method of manufacturing a vertical light emitting device of the present invention.

도 2는 본 발명의 수직형 발광 소자의 제조방법의 제1전극을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a step of forming a first electrode of a method of manufacturing a vertical light emitting device of the present invention.

도 3은 본 발명의 수직형 발광 소자의 제조방법의 레이저 스크라이빙 단계를 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a laser scribing step of the method of manufacturing a vertical light emitting device of the present invention.

도 4는 본 발명의 수직형 발광 소자의 제조방법의 제1실시예의 칩을 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a chip of the first embodiment of the method of manufacturing the vertical light emitting device of the present invention.

도 5 내지 도 8은 본 발명의 수직형 발광 소자의 제조방법의 제2실시예를 나타내는 단면도로서,5 to 8 are cross-sectional views showing a second embodiment of the manufacturing method of the vertical light emitting device of the present invention.

도 5는 본 발명의 수직형 발광 소자의 제조방법의 메사 식각 단계를 나타내는 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing a mesa etching step of the manufacturing method of the vertical light emitting device of the present invention.

도 6은 본 발명의 수직형 발광 소자의 제조방법의 제1전극과 패시베이션층을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다.6 is a cross-sectional view illustrating a step of forming a passivation layer and a first electrode in the method of manufacturing a vertical light emitting device of the present invention.

도 7은 본 발명의 수직형 발광 소자의 제조방법의 금속 플레이트를 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다.7 is a cross-sectional view showing a step of forming a metal plate of the method of manufacturing a vertical light emitting device of the present invention.

도 8은 본 발명의 수직형 발광 소자의 제조방법의 제2실시예의 칩을 나타내는 단면도이다.8 is a cross-sectional view showing a chip of a second embodiment of the method of manufacturing a vertical light emitting device of the present invention.

도 9 및 도 10은 본 발명의 수직형 발광 소자의 제조방법의 제3실시예를 나타내는 단면도로서,9 and 10 are cross-sectional views showing a third embodiment of the manufacturing method of the vertical light emitting device of the present invention.

도 9는 본 발명의 수직형 발광 소자의 제조방법의 트렌치 식각 단계를 나타내는 단면도이다.9 is a cross-sectional view illustrating a trench etching step of the method of manufacturing a vertical light emitting device of the present invention.

도 10은 본 발명의 수직형 발광 소자의 제조방법의 제3실시예의 칩을 나타내는 단면도이다.Fig. 10 is a sectional view showing a chip of the third embodiment of the method of manufacturing the vertical light emitting device of the present invention.

도 11은 본 발명의 수직형 발광 소자의 제조방법의 칩을 서브마운트에 본딩하는 단계를 나타내는 단면도이다.11 is a cross-sectional view illustrating a step of bonding a chip to a submount in the method of manufacturing a vertical light emitting device of the present invention.

도 12는 본 발명의 수직형 발광 소자의 제조방법의 서브마운트의 일례를 나타내는 개략도이도.12 is a schematic diagram showing an example of a submount in the method of manufacturing a vertical light emitting device of the present invention.

도 13은 본 발명의 수직형 발광 소자의 제조방법의 서브마운트의 회로를 나타내는 단면도이다.13 is a cross-sectional view showing a circuit of a submount in the method of manufacturing a vertical light emitting device of the present invention.

도 14는 본 발명의 수직형 발광 소자의 제조방법의 서브마운트에 칩을 부착한 상태를 나타내는 단면도이다.14 is a cross-sectional view showing a state where a chip is attached to a submount in the method of manufacturing a vertical light emitting device of the present invention.

도 15는 본 발명의 수직형 발광 소자의 제조방법의 서브마운트의 제1실시예 를 나타내는 단면도이다.Fig. 15 is a sectional view showing the first embodiment of the submount in the method of manufacturing the vertical light emitting device of the present invention.

도 16은 본 발명의 수직형 발광 소자의 제조방법의 서브마운트의 제2실시예를 나타내는 단면도이다.16 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a submount of the method of manufacturing a vertical light emitting device of the present invention.

도 17은 본 발명의 수직형 발광 소자의 제조방법의 서브마운트의 제3실시예를 나타내는 단면도이다.Fig. 17 is a cross-sectional view showing the third embodiment of the submount in the method of manufacturing the vertical light emitting device of the present invention.

도 18은 본 발명의 수직형 발광 소자의 제조방법에 의하여 제작된 발광 소자 패키지의 일례를 나타내는 사시도이다.18 is a perspective view showing an example of a light emitting device package manufactured by the method of manufacturing a vertical light emitting device of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명><Brief description of the main parts of the drawing>

10 : 기판 20 : 메탈 버퍼층10: substrate 20: metal buffer layer

30 : 반도체층 40 : 제1전극30 semiconductor layer 40 first electrode

50 : 패시베이션층 60 : 서브마운트50: passivation layer 60: submount

70 : 제2전극 71 : 와이어70: second electrode 71: wire

80 : 렌즈 100 : 칩80 lens 100 chip

본 발명은 수직형 발광 소자 및 그 패키지 제조방법에 관한 것으로 특히, 발광 소자를 웨이퍼 레벨로 서브마운트에 본딩하여 제작되는 수직형 발광 소자 및 그 패키지 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical light emitting device and a method for manufacturing the package thereof, and more particularly, to a vertical light emitting device and a method for manufacturing the package, which are manufactured by bonding a light emitting device to a submount at the wafer level.

발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 잘 알려진 반도체 소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화 된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다.Light Emitting Diodes (LEDs) are well-known semiconductor devices that convert current into light.In 1962, red LEDs using GaAsP compound semiconductors were commercialized. It has been used as a light source for display images of electronic devices.

이러한 LED에 의해 방출되는 광의 파장은 LED를 제조하는데 사용되는 반도체 재료에 따른다. 이는 방출된 광의 파장이 가전자대(valence band) 전자들과 전도대(conduction band) 전자들 사이의 에너지 차를 나타내는 반도체 재료의 밴드갭(band-gap)에 따르기 때문이다. The wavelength of light emitted by such LEDs depends on the semiconductor material used to make the LEDs. This is because the wavelength of the emitted light depends on the band-gap of the semiconductor material, which represents the energy difference between the valence band electrons and the conduction band electrons.

질화 갈륨 화합물 반도체(Gallium Nitride: GaN)는 많은 주목을 받아왔다. 이에 대한 이유 중 하나는 GaN이 타 원소들(인듐(In), 알루미늄(Al) 등)과 조합되어 녹색, 청색 및 백색광을 방출하는 반도체 층들을 제조할 수 있기 때문이다.Gallium Nitride (GaN) semiconductors have received a lot of attention. One reason for this is that GaN can be combined with other elements (indium (In), aluminum (Al), etc.) to produce semiconductor layers that emit green, blue and white light.

이와 같이 방출 파장을 조절할 수 있기 때문에 특정 장치 특성에 맞추어 재료의 특징들에 맞출 수 있다. 예를 들어, GaN를 이용하여 광기록에 유익한 청색 LED와 백열등을 대치할 수 있는 백색 LED를 만들 수 있다. In this way, the emission wavelength can be adjusted to match the material's characteristics to specific device characteristics. For example, GaN can be used to create white LEDs that can replace incandescent and blue LEDs that are beneficial for optical recording.

또한, 종래의 녹색 LED의 경우에는 처음에는 GaP로 구현이 되었는데, 이는 간접 천이형 재료로서 효율이 떨어져서 실용적인 순녹색 발광을 얻을 수 없었으나, InGaN 박박성장으로 고휘도 녹색 LED 구현이 가능하게 되었다.In addition, in the case of the conventional green LED, it was initially implemented as GaP, which was inefficient as an indirect transition type material, and thus practical pure green light emission could not be obtained, but high brightness green LED was realized by InGaN thin film growth.

이와 같은 이점 및 다른 이점들로 인해, GaN 계열의 LED 시장이 급속히 성장하고 있다. 따라서, 1994년에 상업적으로 도입한 이래로 GaN 계열의 광전자장치 기술도 급격히 발달하였다. Because of these and other benefits, the GaN series LED market is growing rapidly. Therefore, since commercial introduction in 1994, GaN-based optoelectronic device technology has rapidly developed.

GaN 발광 다이오드의 효율은 백열등의 효율을 능가하였고, 현재는 형광등의 효율에 필적하기 때문에, GaN 계열의 LED 시장은 급속한 성장을 계속할 것으로 예상된다. Since the efficiency of GaN light emitting diodes outperformed the efficiency of incandescent lamps and is now comparable to that of fluorescent lamps, the GaN LED market is expected to continue to grow rapidly.

상기와 같은, GaN 소자 기술의 급속한 발전에도 불구하고, GaN 소자의 제작에는 비용이 큰 단점을 지닌다. 이는 GaN 박막(epitaxial layers)을 성장시키고 연이어 완성된 GaN 계열의 소자들을 절단하는 어려움과 관련된다. Despite the rapid development of GaN device technology as described above, the manufacturing of GaN device has a large cost disadvantage. This is related to the difficulty of growing GaN epitaxial layers and subsequently cutting the finished GaN-based devices.

GaN 계열의 소자들은 일반적으로 사파이어(Al2O3) 기판상에 제조된다. 이는 사파이어 웨이퍼가 GaN 계열의 장치들을 대량 생산하는데 적합한 크기로 상용으로 이용가능하고, 비교적 고품질의 GaN 박막 성장을 지지하며, 광범위한 온도처리 능력 때문이다. GaN-based devices are typically fabricated on sapphire (Al 2 O 3 ) substrates. This is because sapphire wafers are commercially available in sizes suitable for mass production of GaN-based devices, support relatively high quality GaN thin film growth, and have a wide range of temperature processing capabilities.

또한, 사파이어는 화학적으로 그리고 열적으로 안정적이며, 고온 제조공정을 가능하게 하는 고융점을 가지고, 높은 결합 에너지(122.4 Kcal/mole)와 높은 유전상수를 갖는다. 화학적으로, 사파이어는 결정성 알루미늄 산화물(Al2O3)이다. In addition, sapphire is chemically and thermally stable, has a high melting point to enable high temperature manufacturing processes, high binding energy (122.4 Kcal / mole) and high dielectric constant. Chemically, sapphire is crystalline aluminum oxide (Al 2 O 3 ).

한편, 사파이어는 절연체이기 때문에 사용한 사파이어 기판(또는 다른 절연체 기판)을 사용하는 경우 이용가능한 LED 소자의 형태는, 실제로, 수평(lateral) 또는 수직(vertical) 구조로 제한된다. On the other hand, since the sapphire is an insulator, the shape of the LED element available when using the used sapphire substrate (or other insulator substrate) is, in fact, limited to a lateral or vertical structure.

상기 수평구조에서는, LED로의 전류를 주입하는데 사용되는 금속 접점(contact)은 상단면에(또는 기판의 동일면상에) 모두 위치한다. 반면, 수직구조에서는 한 금속 접점은 상단면상에 있고, 다른 접점은 사파이어(절연) 기판이 제거된 후 하단면상에 위치된다. In this horizontal structure, the metal contacts used to inject current into the LED are all located on the top surface (or on the same side of the substrate). In the vertical structure, on the other hand, one metal contact is on the top face and the other contact is located on the bottom face after the sapphire (insulation) substrate is removed.

또한, LED 칩을 제조한 이후에 이 칩을 열전도도가 우수한 실리콘 웨이퍼나 세라믹 기판 등의 서브마운트에 뒤집에 부착시키는 플립칩 본딩 방식도 많이 이용되고 있다.In addition, a flip chip bonding method in which the chip is attached upside down to a submount such as a silicon wafer or a ceramic substrate having excellent thermal conductivity after the manufacture of the LED chip is also widely used.

그러나 상기와 같은 수평구조나 플립칩 방식은, 사파이어 기판의 열전도도가 약 27W/mK로서 열저항이 매우 크기 때문에 열방출 효율에 있어서 문제가 되며, 상기 플립칩 방식은 많은 단계의 포토리소그라피 공정을 필요로 하여 제작 공정이 복잡한 단점이 있었다.However, the above-described horizontal structure or flip chip method is a problem in heat dissipation efficiency because the thermal conductivity of the sapphire substrate is about 27 W / mK and the heat resistance is very large. The manufacturing process was complicated and required.

이러한 문제점들과 관련하여 사파이어 기판을 제거하는 LED의 수직구조가 크게 주목받고 있다. In connection with these problems, the vertical structure of the LED for removing the sapphire substrate has attracted much attention.

이와 같은 수직구조의 LED에서는 사파이어 기판의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 레이저 리프트 오프(LLO: Laser Lift Off) 방법을 이용하여 사파이어 기판을 제거하고 소자를 제작하게 된다. In order to solve the above problems of the sapphire substrate in the vertical LED, the sapphire substrate is removed by using a laser lift off (LLO) method to manufacture the device.

레이저 리프트 오프 방법을 적용하는데 있어 레이저 빔의 크기와 균일함의 한계로 인하여 사파이어 기판 전면을 한번에 제거할 수 없기 때문에 균일하게 제작된 작은 사이즈의 빔을 사파이어 기판에 일부분씩 조사하여 사파이어 전체를 제거하게 된다.In applying the laser lift-off method, the front surface of the sapphire substrate cannot be removed at once because of the size and uniformity of the laser beam. .

이때, 레이저 입사시 GaN 박막에는 레이저에 의한 스트레스(Stress)가 가해지게 되는데, 사파이어 기판과 GaN 박막을 분리 하기 위해서는 높은 에너지 밀도를 갖는 레이저 빔을 사용하여야 하며, 이 레이저 빔에 의하여 금속 Ga과 기체 질소 (N2)로 분해하게 된다. At this time, a stress caused by laser is applied to the GaN thin film when the laser is incident. To separate the sapphire substrate and the GaN thin film, a laser beam having a high energy density must be used. Decomposes into nitrogen (N 2 ).

이러한 분해된 질소 가스는 그 팽창력이 상당히 크므로 GaN 박막 뿐만 아니라 그 지지층 및 소자 제작을 위한 각 금속층에도 상당한 충격을 주어 일차적으로 그 접착도를 악화시키며 더 나아가 전기적 특성을 해치게 된다. Since the decomposed nitrogen gas has a great expansion force, the decomposed nitrogen gas has a considerable impact not only on the GaN thin film but also on the supporting layer and each metal layer for device fabrication, which primarily degrades the adhesion and further impairs the electrical properties.

이와 같은 LLO 공정 후의 GaN 박막은 테두리 부위에 굴곡을 갖는 것처럼 보이는 물결무니가 발생할 수 있다. 또한 LLO 공정 중에 이러한 박막의 접착도가 불량인 부분을 많이 관찰 할 수 있다.After the LLO process, the GaN thin film may generate ripples that appear to have curvature at the edge portion. In addition, during the LLO process, it is possible to observe a lot of the poor adhesion of these thin films.

또한, 이러한 방법은 빔이 겹쳐지는 부분에서 LED를 이루는 GaN 층의 뒷 표면이 손상되는 문제가 발생하게 되며 GaN 층의 일부 막질이 좋지 못한 부분에서 발생할 수 있는 크랙이 다른 부분으로 전파되는 현상이 발생하게 된다. In addition, this method causes a problem that the back surface of the GaN layer constituting the LED is damaged at overlapping beams, and cracks may be propagated to other parts of the GaN layer, which may occur at some poor quality areas. Done.

상기와 같은 형상을 방지하기 위하여 Si, GaAs 등의 반도체 웨이퍼를 본딩(Bonding)하거나, Cu, Au, Ni 등의 메탈을 이용한 도금의 방법으로 금속 지지부를 만들어 준 후 사파이어 기판를 분리시키는 방법을 사용하기도 하나, 이와 같은 방법은 전체 공정을 증가시키게 된다.In order to prevent the shape as described above, a semiconductor wafer such as Si, GaAs or the like may be bonded or a method of separating a sapphire substrate after forming a metal support part by plating using a metal such as Cu, Au or Ni may be used. However, this method increases the overall process.

이상과 같이, LED층을 이루는 GaN 박막(thin film)을 이용하여 소자를 제작하는데 많은 시간이 소요되는 공정이 필요하며, 또한 이러한 공정상에 많은 어려운 점을 가지고 있다. 특히, 레이저를 사용함으로써, 박막에 손상을 가져오기 쉽고, 생산성이 저하되는 등, 많은 공정상 문제점이 있다.As described above, a process that takes a long time is required to fabricate a device using a GaN thin film constituting the LED layer, and also has many difficulties in this process. In particular, the use of a laser tends to cause damage to the thin film, and there are many process problems such as lowering productivity.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 레이저 리프트 오프 공정에서 발생하는 박막의 손상을 방지하고, 공정 단계와 공정 시간을 단축시킬 수 있으며, 소자의 다양한 배치 및 형태가 가능한 수직형 발광 소자 및 그 패키지 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention is to solve the problems described above, to prevent the damage of the thin film generated in the laser lift-off process, to reduce the process step and the process time, the vertical light emission that can be various arrangements and forms of the device An object and a package manufacturing method thereof are provided.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판상에 메탈 버퍼층을 형성하는 단계와; 상기 메탈 버퍼층 위에 복수의 반도체층들을 성장시키는 단계와; 상기 반도체층들 위에 제1전극을 형성하는 단계와; 상기 반도체층이 성장된 기판을 단위 소자로 분리하는 단계와; 상기 분리된 단위 소자를 서브마운트에 본딩하는 단계와; 상기 메탈 버퍼층을 식각시킴으로써 상기 기판을 분리하는 단계와; 상기 기판이 분리된 반도체층에 제2전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성함으로써 달성된다.In order to achieve the object of the present invention as described above, the present invention comprises the steps of forming a metal buffer layer on a substrate; Growing a plurality of semiconductor layers over the metal buffer layer; Forming a first electrode on the semiconductor layers; Separating the substrate on which the semiconductor layer is grown into unit devices; Bonding the separated unit elements to a submount; Separating the substrate by etching the metal buffer layer; And forming a second electrode on the semiconductor layer from which the substrate is separated.

상기 단위 소자의 외측부위에 황색 형광체를 도포하는 단계를 더 포함하여, 백색 발광 소자를 이룰 수 있다.The method may further include applying a yellow phosphor to an outer portion of the unit device to form a white light emitting device.

상기 단계 이후에, 상기 서브마운트와 제2전극 사이에 와이어 본딩을 수행하는 단계와; 상기 서브마운트에 충진재를 형성하는 단계와; 상기 서브마운트에 렌즈를 접합하는 단계를 더 포함할 수 있다.After the step, performing wire bonding between the submount and the second electrode; Forming a filler in the submount; The method may further include bonding a lens to the submount.

상기 복수의 반도체층들을 성장시키는 단계는, 상기 기판 위에 n형 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 n형 반도체층 위에 활성층을 형성하는 단계와; 상기 활성층 위에 p형 반도체층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The growing of the plurality of semiconductor layers may include forming an n-type semiconductor layer on the substrate; Forming an active layer on the n-type semiconductor layer; The method may include forming a p-type semiconductor layer on the active layer.

상기 서브마운트의 기판은, Si, AlN 세라믹, AlOx, Al2O3, BeO, PCB 기판 중 어느 하나로 이루어지며, 상기 서브마운트는, Planar 서브마운트, 3D 서브마운트, 3D THI(Through Hole Interconnection) 서브마운트 중 어느 하나를 이용할 수 있다.The substrate of the submount is made of any one of Si, AlN ceramic, AlO x , Al 2 O 3 , BeO, PCB substrate, the submount is a planar submount, 3D submount, 3D THI (Through Hole Interconnection) Any of the submounts can be used.

상기 분리된 단위 소자를 서브마운트에 본딩하는 단계는, 접착제를 이용하여 상기 단위 소자를 서브마운트에 마운트시킨 후, 열적으로 압력하여 본딩하거나, 상기 단위 소자를 서브마운트에 마운트시킨 후, 초음파 진동에 의하여 발생하는 마찰열에 의하여 본딩함으로써 이루어진다.Bonding the separated unit element to the submount may be performed by bonding the unit element to the submount using an adhesive, and then thermally pressure bonding or mounting the unit element to the submount, followed by ultrasonic vibration. It is made by bonding by the frictional heat generated by the.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 개별 반도체 발광 소자 칩을 제조하는 방법을 설명한다.First, a method of manufacturing individual semiconductor light emitting device chips will be described.

도 1에서 도시하는 바와 같이, 사파이어 기판(10) 위에 메탈 버퍼층(20)을 형성한 이후에, HVPE(hydride vaphor phase epitaxy) 등의 박막 성장법을 이용하여 복수의 반도체층(30)들을 형성한다. HVPE 법은 성장속도가 시간당 50 ~ 100㎛ 정도로 매우 빠르고, 박막 성장시 불순물 농도가 낮은 고순도의 박막 성장이 가능한 장점이 있다.As shown in FIG. 1, after the metal buffer layer 20 is formed on the sapphire substrate 10, the plurality of semiconductor layers 30 are formed by using a thin film growth method such as hydride vapor phase epitaxy (HVPE). . HVPE method has the advantage that the growth rate is very fast, about 50 ~ 100㎛ per hour, high-purity thin film growth with low impurity concentration during thin film growth.

이러한 복수의 반도체층(30)들의 성장은, 먼저, 기판(10) 위에 n형 GaN 반도체층을 형성하고, 이후, 활성층을 형성하며, 이 활성층 위에 p형 GaN 반도체층을 형성함으로써 이루어진다.The growth of the plurality of semiconductor layers 30 is performed by first forming an n-type GaN semiconductor layer on the substrate 10, then forming an active layer, and then forming a p-type GaN semiconductor layer on the active layer.

이후에, 도 2에서와 같이, 상기 반도체층(30) 위에 제1전극(40)을 형성하게 되는데, 이 제1전극(40)은 오믹전극(41) 외에 반사전극(42)이 형성되어 상기 반도체층(30)의 활성층에서 나온 빛을 반사함으로써 발광 효율을 향상시킬 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 2, the first electrode 40 is formed on the semiconductor layer 30. The first electrode 40 has a reflective electrode 42 in addition to the ohmic electrode 41. The light emission efficiency may be improved by reflecting light emitted from the active layer of the semiconductor layer 30.

상기 오믹전극(41)은 ITO(indium tin oxide)가 이용될 수 있고, 상기 반사전극(42) 위에는 확산방지층(43)이 추가로 형성될 수 있다.Indium tin oxide (ITO) may be used as the ohmic electrode 41, and a diffusion barrier layer 43 may be further formed on the reflective electrode 42.

이러한 확산방지층(43)은 UBM(under bump metalization) 층이라고도 하는데, 반사전극(42) 위에 도금을 하거나, 금속지지층을 부착하는 경우에는 주로 땜납(solder)을 이용하는데, 이러한 땜납이 녹아서 이 땜납 성분이 반도체층(30) 내부로 유입되어 발광 특성에 영향을 미치는 것을 방지하는 역할을 한다.The diffusion barrier layer 43 is also referred to as an under bump metalization (UBM) layer. In the case of plating on the reflective electrode 42 or attaching a metal support layer, solder is mainly used, and this solder is melted to form the solder component. It is introduced into the semiconductor layer 30 serves to prevent affecting the light emission characteristics.

이후, 상기 확산방지층(43) 위에 추후에 설명하는 서브마운트에 칩을 본딩하기 위하여 Cu, Ni, Au와 같은 금속으로 플레이트(도시되지 않음)를 형성할 수 있다.Subsequently, a plate (not shown) may be formed of metal such as Cu, Ni, or Au to bond the chip to the submount described later on the diffusion barrier layer 43.

그 다음에는 상기와 같이 이루어진 칩을 단위 소자로 분리하는 과정이 수행된다. 우선, 도 3에서 도시하는 바와 같이, 상기 기판(10)을 얇게 만든 후에, 단위 소자 구분영역에 레이저를 이용하여 스크라이빙을 수행한 후, 이 스크라이빙된 부분에 기계적인 방법을 가하여, 도 4에서와 같이, 개개의 칩(100)으로 분리하게 된다.Then, the process of separating the chip made as described above into a unit element is performed. First, as shown in FIG. 3, after the substrate 10 is thinned, scribing is performed using a laser in the unit element division region, and then a mechanical method is applied to the scribed portion. As shown in FIG. 4, the individual chips 100 are separated.

한편, 상기 복수의 반도체층(30)들을 성장시킨 후에, 도 5에서와 같이, 메사 식각을 하는 공정으로 개별 칩을 제조할 수도 있다.Meanwhile, after the semiconductor layers 30 are grown, individual chips may be manufactured by mesa etching, as shown in FIG. 5.

이때, 메사 식각은, 통상, 상기 기판(10) 위에 성장된 반도체층(30)을 단위 소자를 구분하는 영역에서 n형 반도체층이 드러날 때까지 식각하게 된다.In this case, the mesa etching is usually performed by etching the semiconductor layer 30 grown on the substrate 10 until the n-type semiconductor layer is exposed in the region that separates the unit elements.

그 후에, 도 6에서와 같이, 오믹전극(41)을 제작하고, 이 오믹전극(41)과 식각된 면을 보호하기 위해 패시베이션층(50)을 형성할 수 있다. 이후, 도 7과 같이, 반사전극(42)과 확산방지층(43)을 형성하고, Cu, Ni, Au와 같은 금속을 이용하여 금속 플레이트(44)를 형성할 수 있다.Thereafter, as shown in FIG. 6, the ohmic electrode 41 may be manufactured, and the passivation layer 50 may be formed to protect the surface etched with the ohmic electrode 41. Subsequently, as shown in FIG. 7, the reflective electrode 42 and the diffusion barrier layer 43 may be formed, and the metal plate 44 may be formed using metals such as Cu, Ni, and Au.

이후, 상기 기판(10)을 얇게 하고, 레이저 스크라이빙을 수행하고 칩을 분리하는 과정은 상기의 과정과 동일하며, 이와 같이, 분리된 칩(100)은 도 8과 같은 구조를 이룬다.Subsequently, the process of thinning the substrate 10, performing laser scribing, and separating the chip is the same as the above process, and thus, the separated chip 100 has a structure as shown in FIG. 8.

또한, 상기와 같이 메사 식각을 하지 않고, 도 9에서와 같이, 기판(10)이 드러날 때까지 식각을 하는 트렌치 식각을 수행하여 칩을 제작할 수도 있다. 본 발명은 메탈 버퍼층(20)이 드러날 때까지 식각이 수행될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 9, a chip may be manufactured by performing trench etching that is etched until the substrate 10 is exposed, as shown in FIG. 9. In the present invention, etching may be performed until the metal buffer layer 20 is exposed.

이후의 제조방법은 상기의 경우와 동일하며, 이때, 칩(100)은 도 10과 같은 구조를 이루게 된다.Subsequent manufacturing methods are the same as those described above, and in this case, the chip 100 has a structure as shown in FIG. 10.

이상과 같이 제조된 개개의 칩(100)은, 도 11에서 도시하는 바와 같이, 별도로 제작된 서브마운트(60)에 본딩된다. 이때, 제1전극(40)측이 서브마운트(60)의 기판(61)에 부착되는 형태로 본딩이 이루어진다.The individual chips 100 manufactured as described above are bonded to the submount 60 produced separately, as shown in FIG. In this case, bonding is performed in a manner that the first electrode 40 is attached to the substrate 61 of the submount 60.

상기 서브마운트(60)의 기판(61)은 Si, AlN 세라믹, AlOx, Al2O3, BeO, PCB 기판이 모두 사용될 수 있고, Si 기판을 이용하는 경우에는 기판에 제너 다이오드를 형성함으로써, ESD(electrostatic discharge) 특성을 향상시킬 수 있다.The substrate 61 of the submount 60 may be Si, AlN ceramics, AlO x , Al 2 O 3 , BeO, PCB substrates, all in the case of using a Si substrate by forming a zener diode on the substrate, ESD (electrostatic discharge) characteristics can be improved.

ESD 특성은 정전기 발생시 순간적으로 높은 전압이 걸리고 이러한 전압이 소자에 걸리면 정전 파괴 현상에 의하여 소자의 특성을 잃어버리는 것을 말한다. 이러한 ESD는 사람이나 장비에 의하여 조립 및 핸들링(handling)하는 과정에서 자주 발생하는데, 소자 내부적으로 전류의 밀집 현상을 없애는 구조를 최적화하여, ESD 특성 향상(보다 높은 전압까지 소자의 정전 내성 강화)하는게 소자의 특성을 높이는데 중요하다.ESD characteristic means that when a static electricity is generated, a momentarily high voltage is applied, and when such a voltage is applied to the device, the characteristics of the device are lost by the electrostatic breakdown phenomenon. This type of ESD often occurs during assembly and handling by humans or equipment. By optimizing a structure that eliminates current condensation inside the device, it is necessary to improve ESD characteristics (enhancing the electrostatic resistance of the device to higher voltages). It is important to improve the characteristics of the device.

구체적으로, 이러한 정전기는 반도체를 제조하는 공정에서 발생하거나, 제조된 반도체를 PCB에 실장하는 과정에 발생할 수 있다.Specifically, such static electricity may occur in a process of manufacturing a semiconductor, or may occur in a process of mounting the manufactured semiconductor on a PCB.

정전기는 항상 발생하지 않고, 발생 하더라도 항상 일정한 량(전압, 전류)의 것이 아니므로 정량적인 시험을 위해서는 항상 동일한 전압, 전류파형을 가진 정전기를 만들 필요성이 있으므로 이를 규격화한 국제적인 규격(완제품)에는 IEC 61000-4-2, EIAJ, MIL STD.-883D,E(3015) 등의 규격이 있으며, 국내의 규격에는 KN61000-4-2(IEC61000-4-2의 한글판)가 대표적인 규격이다.Since static electricity does not always occur and is not always a certain amount (voltage, current) even when it occurs, it is necessary to make static electricity with the same voltage and current waveforms for quantitative tests. There are standards such as 61000-4-2, EIAJ, MIL STD.-883D, E (3015), and KN61000-4-2 (Korean version of IEC61000-4-2) is a representative standard.

칩(100)을 서브마운트(60)에 본딩하는 방법은, 다음과 같은 방법이 이용될 수 있다.As a method of bonding the chip 100 to the submount 60, the following method may be used.

먼저, 접착제를 이용하여 상기 단위 소자 칩(100)을 서브마운트(60)에 마운트시킨 후에, 열적으로 압력을 가하여 본딩을 할 수 있다.First, the unit device chip 100 may be mounted on the submount 60 using an adhesive, and then bonding may be performed by thermally applying pressure.

또한, 상기 단위 소자 칩(100)을 서브마운트(60)에 배치(alignment)하고 마운트(접촉)시킨 후, 초음파 진동에 의하여 발생하는 마찰열에 의하여 본딩을 수행할 수도 있다. In addition, after the unit device chip 100 is aligned and mounted (contacted) to the submount 60, bonding may be performed by frictional heat generated by ultrasonic vibration.

이때, 상기 칩(100)의 상기 금속 플레이트(44)를 Au로 형성하고, 칩의 반대편 부위에 Au 볼을 원하는 부위에 위치시키고, 칩 부위와 U/S 본딩에 의하여 접합할 수 있는데, 이러한 방식은 본딩 특성 중 특히 열적인 특성이 우수하다.In this case, the metal plate 44 of the chip 100 may be formed of Au, the Au ball may be positioned at a desired part on the opposite side of the chip, and bonded to the chip part by U / S bonding. Silver bonding properties are particularly excellent in thermal properties.

도 12에서는 이러한 ESD 특성을 향상시키기 위한 제너 다이오드가 내재된 3D THI(Through Hole Interconnection) 서브마운트의 일례를 도시하고 있다.FIG. 12 illustrates an example of a 3D through hole interconnection (THI) submount incorporating a zener diode to improve such ESD characteristics.

도시하는 바와 같이, 이 서브마운트(60)에는 칩과 접촉하는 기판(61)이 구비되는데, 이는 칩의 제1전극(40)과 접촉하는 TSM(top side metal) 기판(62)과, 추후에 설명하는 칩의 제2전극과 접촉하는 BSM(back side metal) 기판(63)과, 칩에서 발산하는 빛을 반사하는 반사판(65)으로 이루어진다.As shown, this submount 60 is provided with a substrate 61 in contact with the chip, which is in contact with a top side metal substrate 62 in contact with the first electrode 40 of the chip, and subsequently. The back side metal substrate 63 is in contact with the second electrode of the chip, and the reflecting plate 65 reflects light emitted from the chip.

이러한 두 개의 기판(62, 63)에는 제너 다이오드(64)가 서로 반대극성으로 연결되어, 칩(100)이 부착되는 경우에 도 13과 같은 회로를 이룬다.Zener diodes 64 are connected to the two substrates 62 and 63 in opposite polarities to form a circuit as shown in FIG. 13 when the chip 100 is attached.

즉, 칩(100)에 연결되는 기판(62, 63)에는 제너 다이오드(64)가 칩과 병렬로 반대극성으로 연결되어, 칩(100)에 과도한 전압이 걸리는 경우, 이는 제너 다이오드(64)의 브레이크 다운 전압을 넘어서며, 이때의 전류는 제너 다이오드(64)를 통하여 흐르게 되는 것이다.That is, when the zener diode 64 is connected to the substrates 62 and 63 connected to the chip 100 in opposite polarity in parallel with the chip, and the chip 100 is subjected to an excessive voltage, the zener diode 64 may be Beyond the breakdown voltage, the current flows through the zener diode 64.

상기 서브마운트(60)의 기판(61)측에는 반사판(65)이 별도로 구비되어, 칩(100)에서 발생하는 빛을 반사하도록 할 수도 있다.A reflective plate 65 may be separately provided on the substrate 61 side of the submount 60 to reflect light generated from the chip 100.

도 14에서는 상기와 같이, 서브마운트(60)에 칩(100)이 부착된 상태를 도시하고 있다. 서브마운트(60)는 서로 연결되어 평면을 이루고, 이 서브마운트(60)에 칩(100)이 부착되고, 발광 소자의 제조가 완성된 후에는, 개개의 소자로 분리되어 사용된다.In FIG. 14, the chip 100 is attached to the submount 60 as described above. The submounts 60 are connected to each other to form a plane, and the chip 100 is attached to the submounts 60, and after the manufacturing of the light emitting device is completed, the submounts 60 are used separately.

이상과 같이, 칩(100)을 서브마운트(60)에 본딩한 후에는 상기 칩(100)의 메탈 버퍼층(20)을 식각함으로써 기판(10)을 분리하게 된다.As described above, after bonding the chip 100 to the submount 60, the substrate 10 is separated by etching the metal buffer layer 20 of the chip 100.

도 14에서 도시하는 바와 같이, 개개의 칩(100)은 분리되어 서브마운트(60)에 부착된 상태에서 식각되므로, 전체 칩(100)이 분리되기 전의 상태에서 식각이 이루어지는 경우에 비하여, 식각에 소요되는 시간이 현저히 감소하게 되며, 그 품질도 우수하게 된다.As shown in FIG. 14, since the individual chips 100 are separated and etched in a state in which they are attached to the submount 60, etching is performed in the state before the entire chips 100 are separated. The time required is significantly reduced, and the quality is excellent.

이와 같이, 기판(10)이 분리된 후에는, 도 15 내지 17에서 도시하는 바와 같이, 기판(10)이 분리된 면에 제2전극(70)을 형성하고, 서브마운트(60)의 기판(61)과 와이어(71) 본딩을 수행한다. In this manner, after the substrate 10 is separated, as shown in FIGS. 15 to 17, the second electrode 70 is formed on the surface from which the substrate 10 is separated, and the substrate of the submount 60 ( 61 and wire 71 bonding.

이때, 상기 제2전극(70)은 n형 전극이 될 수 있다.In this case, the second electrode 70 may be an n-type electrode.

이러한 서브마운트(60)는, 도 15와 같은 Planar 서브마운트, 도 16과 같은 3D 서브마운트, 도 17와 같은 3D THI(Through Hole Interconnection) 서브마운트가 사용될 수 있다.The submount 60 may be a planar submount as shown in FIG. 15, a 3D submount as shown in FIG. 16, or a 3D through hole interconnection (THI) submount as shown in FIG. 17.

이러한 칩(100)의 발광 효율을 증가시키기 위하여 빛이 나오는 표면에 여러 형상의 구조를 형성할 수 있다.In order to increase the light emitting efficiency of the chip 100, a structure having various shapes may be formed on a surface from which light is emitted.

이는 다양한 방법으로 패턴을 형성할 수 있는데, 그중 하나는 PSS(patterned sapphire substrate)를 이용하는 방법이다. 이 방법은 처음 박막 성장을 할 때 평평한 기판을 사용하는 것이 아니라 패턴 형상이 있는 구조를 사파이어 기판상에 제작하여 소자를 제작하는 것이다.The pattern can be formed in various ways, one of which uses a patterned sapphire substrate (PSS). This method does not use a flat substrate for the first thin film growth, but a device with a patterned structure on a sapphire substrate.

이와 같이, 소자를 제작하고 나중에 사파이어 기판(10)을 분리하면, 계면에 자연적으로 빛이 잘 나올 수 있는 요철 형상을 형성할 수 있는 것이다.As described above, when the device is manufactured and the sapphire substrate 10 is separated later, the concave-convex shape that can naturally emit light well at the interface can be formed.

그 외에는 PBC(광결정), 나노 입자(nano particles) 부착, 나노 식각(NIL: nano imprint) 등을 이용하여 광 방출 표면에 미세 패턴을 제작할 수 있다.In addition, fine patterns may be fabricated on the light emitting surface by using PBC (photonic crystal), nanoparticle (nano particles) adhesion, nano etching (NIL).

이러한 미세 패턴은 MOCVD를 이용하여 형성할 수 있다.Such fine patterns can be formed using MOCVD.

한편, 상기와 같이, 소자를 제작한 후에는 칩(100)의 외측에 황색 형광체를 도포함으로써, 백색 발광 소자를 제작할 수 있다.On the other hand, as described above, after the device is manufactured, a white light emitting device can be produced by applying a yellow phosphor to the outside of the chip 100.

즉, 상기 GaN 계열 발광 소자는 청색 빛을 방출하게 되고, 이는 황색 형광체에 의하여 일부 흡수, 방출됨으로써, 백색 빛을 방출할 수 있는 것이다.That is, the GaN-based light emitting device emits blue light, which is partially absorbed and emitted by the yellow phosphor, thereby emitting white light.

이와 같은 황색 형광체의 도포는 디스펜싱, 스크린 프린팅, 황색 형광체가 혼합된 에폭시의 몰딩 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.The application of the yellow phosphor may be a variety of methods, such as dispensing, screen printing, molding of the epoxy mixed with the yellow phosphor.

이후에는, 상기 서브마운트(60)에 충진재를 형성하고, 도 18과 같이, 서브마운트(60)의 칩(100)의 상측에 렌즈(80)를 접합하고 서브마운트(60)를 개개의 소자로 분리함으로써, 발광 소자의 패키징이 이루어진다.Subsequently, a filler is formed in the submount 60, and as shown in FIG. 18, the lens 80 is bonded to the upper side of the chip 100 of the submount 60, and the submount 60 is an individual element. By separating, packaging of a light emitting element is achieved.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 형태의 변형이 가능하고, 이러한 기술적 사상의 여러 실시 형태는 모두 본 발명의 보호범위에 속함은 당연하다.The above embodiment is an example for explaining the technical idea of the present invention in detail, and the present invention is not limited to the above embodiment, various modifications are possible, and various embodiments of the technical idea are all protected by the present invention. It belongs to the scope.

이상과 같은 본 발명은, 수직형 발광 소자를 제작함에 있어서, 케미컬 에칭 방식에 의하여 기판을 분리함으로써, 레이저 리프트 오프 공정에서 발생하는 박막의 손상을 방지하고, 공정 단계와 공정 시간을 단축시킬 수 있어, 공정 편의성 및 양산성을 향상시킬 수 있으며, 소자의 다양한 배치 및 형태가 가능하도록 하고, 소자의 ESD 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.The present invention as described above, in the manufacture of a vertical light emitting device, by separating the substrate by a chemical etching method, it is possible to prevent damage to the thin film generated in the laser lift-off process, and to shorten the process step and the process time In addition, it is possible to improve process convenience and mass production, to enable various arrangements and shapes of devices, and to improve ESD characteristics of devices.

Claims (32)

기판상에 메탈 버퍼층을 형성하는 단계와;Forming a metal buffer layer on the substrate; 상기 메탈 버퍼층 위에 복수의 반도체층들을 성장시키는 단계와; Growing a plurality of semiconductor layers over the metal buffer layer; 상기 반도체층들 위에 제1전극을 형성하는 단계와;Forming a first electrode on the semiconductor layers; 상기 반도체층이 성장된 기판을 단위 소자로 분리하는 단계와;Separating the substrate on which the semiconductor layer is grown into unit devices; 상기 분리된 단위 소자의 제1전극 측을 서브마운트에 본딩하는 단계와;Bonding the first electrode side of the separated unit element to a submount; 상기 메탈 버퍼층을 식각시킴으로써 상기 기판을 분리하는 단계와;Separating the substrate by etching the metal buffer layer; 상기 기판이 분리된 반도체층에 제2전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자의 제조방법.And forming a second electrode on the semiconductor layer from which the substrate is separated. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 반도체층들을 성장시키는 단계는,The method of claim 1, wherein the growing of the plurality of semiconductor layers comprises: 상기 기판 위에 n형 반도체층을 형성하는 단계와;Forming an n-type semiconductor layer on the substrate; 상기 n형 반도체층 위에 활성층을 형성하는 단계와;Forming an active layer on the n-type semiconductor layer; 상기 활성층 위에 p형 반도체층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자의 제조방법.And forming a p-type semiconductor layer over the active layer. 제 1항에 있어서, 상기 제1전극을 형성하는 단계는,The method of claim 1, wherein the forming of the first electrode comprises: 오믹전극을 형성하는 단계와;Forming an ohmic electrode; 상기 오믹전극 위에 반사전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하 는 수직형 발광 소자의 제조방법.And forming a reflective electrode on the ohmic electrode. 제 3항에 있어서, 상기 반사전극 위에는 확산방지층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자의 제조방법.The method of claim 3, further comprising forming a diffusion barrier layer on the reflective electrode. 제 3항에 있어서, 상기 반사전극 위에는 금속 플레이트를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자의 제조방법.The method of claim 3, further comprising forming a metal plate on the reflective electrode. 제 1항에 있어서, 상기 기판을 단위 소자로 분리하는 단계는, The method of claim 1, wherein the separating of the substrate into a unit device comprises: 상기 기판을 얇게하는 단계와;Thinning the substrate; 상기 기판측에서 레이저를 조사하여 스크라이빙하는 단계와;Irradiating a laser on the substrate side and scribing; 상기 스크라이빙된 부분을 분리하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자의 제조방법.And separating the scribed portion. 제 1항에 있어서, 상기 메탈 버퍼층 위에 복수의 반도체층들을 성장시키는 단계 이후에는,The method of claim 1, wherein after growing the plurality of semiconductor layers on the metal buffer layer, 상기 기판 위에 성장된 반도체층을 단위 소자를 구분하는 영역을 상기 성장된 반도체층의 어느 일부가 드러날 때까지 식각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자의 제조방법.And etching a region in which the semiconductor device grown on the substrate to separate the unit devices until a portion of the grown semiconductor layer is exposed. 제 1항에 있어서, 상기 메탈 버퍼층 위에 복수의 반도체층들을 성장시키는 단계 이후에는,The method of claim 1, wherein after growing the plurality of semiconductor layers on the metal buffer layer, 상기 기판 위에 성장된 반도체층을 단위 소자를 구분하는 영역을 상기 기판이 드러날 때까지 식각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자의 제조방법.And etching the region separating the semiconductor device grown on the substrate until the substrate is exposed. 제 7항 또는 8항에 있어서, 상기 식각된 면에는 패시베이션층이 형성되는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자의 제조방법.The method of claim 7 or 8, wherein a passivation layer is formed on the etched surface. 제 9항에 있어서, 상기 패시베이션층은 상기 제1전극의 측면까지 형성되는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자의 제조방법.10. The method of claim 9, wherein the passivation layer is formed to the side of the first electrode. 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 서브마운트는, The method of claim 1, wherein the submount, Si, AlN 세라믹, AlOx, Al2O3, BeO, PCB 기판 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자의 제조방법.Method of manufacturing a vertical light emitting device, characterized in that made of any one of Si, AlN ceramics, AlO x , Al 2 O 3 , BeO, PCB substrate. 제 12항에 있어서, 상기 Si 서브마운트 기판에는 제너 다이오드가 형성된 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자의 제조방법.The method of claim 12, wherein a Zener diode is formed on the Si submount substrate. 제 1항에 있어서, 상기 서브마운트는, Planar 서브마운트, 3D 서브마운트, 3D THI(Through Hole Interconnection) 서브마운트 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the submount uses any one of a planar submount, a 3D submount, and a 3D through hole interconnection (THI) submount. 제 1항에 있어서, 상기 분리된 단위 소자를 서브마운트에 본딩하는 단계는, The method of claim 1, wherein bonding the separated unit elements to a submount includes: 접착제를 이용하여 상기 단위 소자를 서브마운트에 마운트시킨 후, 열적으로 압력하여 본딩하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자의 제조방법.A method of manufacturing a vertical light-emitting device, characterized in that the unit device is mounted on a submount using an adhesive, and then bonded under thermal pressure. 제 1항에 있어서, 상기 분리된 단위 소자를 서브마운트에 본딩하는 단계는, The method of claim 1, wherein bonding the separated unit elements to a submount includes: 상기 단위 소자를 서브마운트에 마운트시킨 후, 초음파 진동에 의하여 발생하는 마찰열에 의하여 본딩하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자의 제조방법.And mounting the unit device on a submount, and bonding the unit device by frictional heat generated by ultrasonic vibrations. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 반도체층에 의한 빛이 출사되는 면에는 특정 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein a specific pattern is formed on a surface on which light emitted by the plurality of semiconductor layers is emitted. 제 17항에 있어서, 상기 특정 패턴의 형성은,The method of claim 17, wherein the formation of the specific pattern, 상기 특정 패턴이 형성되어 있는 기판 위에 상기 복수의 반도체층을 형성함으로써 형성하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자의 제조방법.And forming the plurality of semiconductor layers on the substrate on which the specific pattern is formed. 제 17항에 있어서, 상기 특정 패턴의 형성은, 상기 빛이 출사되는 면에, 광결정 형성, 나노 입자 부착, 나노 식각 중 어느 하나의 방법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자의 제조방법.18. The method of claim 17, wherein the specific pattern is formed on the surface from which the light is emitted by any one of photonic crystal formation, nanoparticle adhesion, and nano etching. 제 1항에 있어서, 상기 단위 소자의 외측부위에 황색 형광체를 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자의 제조방법.The method of claim 1, further comprising applying a yellow phosphor to an outer portion of the unit device. 제 1항의 방법으로 제조된 수직형 발광소자를 패키징하는 방법에 있어서,In the method for packaging a vertical light emitting device manufactured by the method of claim 1, 상기 서브마운트와 제2전극 사이에 와이어 본딩을 수행하는 단계와;Performing wire bonding between the submount and the second electrode; 상기 서브마운트에 충진재를 형성하는 단계와;Forming a filler in the submount; 상기 서브마운트에 렌즈를 접합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자의 패키지 제조방법.The method of manufacturing a package of a vertical light-emitting device further comprising the step of bonding a lens to the submount. 발광 소자 칩 장착부에 적어도 한 쌍의 전극이 형성된 서브마운트와;A submount having at least one pair of electrodes formed on the light emitting device chip mounting portion; 상기 서브마운트에 결합되는 것으로서, 상기 전극의 일측과 전기적으로 연결되는 금속 플레이트와, 상기 금속 플레이트 상에 위치하는 제1전극과, 상기 제1전극 상에 위치하며 광추출 패턴이 형성된 복수의 반도체층과, 상기 반도체층 상에 위치하며 상기 전극의 타측과 전기적으로 연결되는 제2전극을 포함하는 발광 소자 칩과;A plurality of semiconductor layers coupled to the submount, a metal plate electrically connected to one side of the electrode, a first electrode disposed on the metal plate, and a light extraction pattern formed on the first electrode; And a light emitting device chip on the semiconductor layer and including a second electrode electrically connected to the other side of the electrode; 상기 서브마운트에 상기 전극과 연결되어 형성된 제너 다이오드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자 패키지.And a Zener diode formed in the submount and connected to the electrode. 제 22항에 있어서, 상기 제1전극은,The method of claim 22, wherein the first electrode, 상기 반도체층 상에 위치하는 오믹전극인 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자 패키지.The vertical light emitting device package, characterized in that the ohmic electrode located on the semiconductor layer. 제 23항에 있어서, 상기 제1전극은,The method of claim 23, wherein the first electrode, 상기 오믹전극 상에 위치하는 반사전극과;A reflection electrode positioned on the ohmic electrode; 상기 반사전극 상에 위치하는 확산방지층을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자 패키지.And a diffusion barrier layer disposed on the reflective electrode. 제 22항에 있어서, 상기 금속 플레이트는, Cu, Ni, 및 Au 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자 패키지.23. The vertical light emitting device package of claim 22, wherein the metal plate is formed of any one of Cu, Ni, and Au or an alloy thereof. 제 22항에 있어서, 상기 지지층은, 상기 반도체층 및 제1전극을 덮는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자 패키지.23. The vertical light emitting device package of claim 22, wherein the support layer covers the semiconductor layer and the first electrode. 제 22항에 있어서, 상기 반도체층 및 제1전극의 적어도 일측면에는 패시베이션층이 형성된 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자 패키지.23. The vertical light emitting device package of claim 22, wherein a passivation layer is formed on at least one side of the semiconductor layer and the first electrode. 제 22항에 있어서, 상기 서브마운트는, The method of claim 22, wherein the submount, Si, AlN 세라믹, AlOx, Al2O3, BeO, PCB 기판 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자 패키지.A vertical light emitting device package comprising any one of Si, AlN ceramic, AlO x , Al 2 O 3 , BeO, and PCB substrate. 제 22항에 있어서, 상기 서브마운트는, Planar 서브마운트, 3D 서브마운트, 3D THI(Through Hole Interconnection) 서브마운트 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자 패키지.23. The vertical light emitting device package of claim 22, wherein the submount uses any one of a planar submount, a 3D submount, and a 3D through hole interconnection (THI) submount. 제 22항에 있어서,The method of claim 22, 상기 서브마운트에 상에 형성되는 충진재와;A filler formed on the submount; 상기 충진재 상에 결합되는 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자 패키지.Vertical light emitting device package further comprises a lens coupled to the filler. 제 22항에 있어서, 상기 광추출 패턴은, 광결정 또는 다수의 나노 입자인 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자 패키지.The vertical light emitting device package of claim 22, wherein the light extraction pattern is a photonic crystal or a plurality of nanoparticles. 제 22항에 있어서, 상기 발광 소자 칩 외측에는 형광체층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 소자 패키지.23. The vertical light emitting device package of claim 22, further comprising a phosphor layer outside the light emitting device chip.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US20130095581A1 (en) * 2011-10-18 2013-04-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Thick window layer led manufacture

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1012917A (en) 1996-06-25 1998-01-16 Hitachi Cable Ltd Light emitting diode and method of manufacturing the same
KR20050089120A (en) * 2004-03-03 2005-09-07 주식회사 이츠웰 Light emitting diode and manufacturing method of the same
KR20060002833A (en) * 2003-03-18 2006-01-09 크리스탈 포토닉스, 인코포레이티드 Method of manufacturing group III nitride device and device manufactured by this method
KR20060066619A (en) * 2004-12-13 2006-06-16 주식회사 엘지화학 Method for manufacturing thin film gallium nitride based light emitting diode device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1012917A (en) 1996-06-25 1998-01-16 Hitachi Cable Ltd Light emitting diode and method of manufacturing the same
KR20060002833A (en) * 2003-03-18 2006-01-09 크리스탈 포토닉스, 인코포레이티드 Method of manufacturing group III nitride device and device manufactured by this method
KR20050089120A (en) * 2004-03-03 2005-09-07 주식회사 이츠웰 Light emitting diode and manufacturing method of the same
KR20060066619A (en) * 2004-12-13 2006-06-16 주식회사 엘지화학 Method for manufacturing thin film gallium nitride based light emitting diode device

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