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KR100815226B1 - 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법 - Google Patents

질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법 Download PDF

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KR100815226B1
KR100815226B1 KR1020060102970A KR20060102970A KR100815226B1 KR 100815226 B1 KR100815226 B1 KR 100815226B1 KR 1020060102970 A KR1020060102970 A KR 1020060102970A KR 20060102970 A KR20060102970 A KR 20060102970A KR 100815226 B1 KR100815226 B1 KR 100815226B1
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KR
South Korea
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light emitting
emitting diode
cladding layer
type cladding
type
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KR1020060102970A
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English (en)
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한재호
김용천
김현경
이혁민
백형기
전동민
Original Assignee
삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법에 관한 것으로서, 사파이어 기판 상에 n형 클래드층, 활성층, p형 클래드층 및 투명 전극을 차례로 형성하는 단계와, 상기 p형 클래드층, 활성층, n형 클래드층 및 투명전극의 일부를 메사 식각하여 상기 n형 클래드층의 일부를 노출시키는 단계와, 상기 투명 전극 및 상기 n형 클래드층 상에 각각 p형 본딩 전극 및 n형 전극을 형성하여 발광 다이오드 웨이퍼를 형성하는 단계와, 상기 발광 다이오드 웨이퍼의 사파이어 기판 하면에 단위 LED 크기의 간격으로 스크라이빙 홈을 형성하는 단계 및 상기 스크라이빙 홈이 형성된 발광 다이오드 웨이퍼에 초음파를 인가하여 상기 발광 다이오드 웨이퍼를 단위 LED 크기로 절단하는 단계를 포함하는 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법을 제공한다.
Figure R1020060102970
질화갈륨계, LED, 소자분리, 스크라이빙

Description

질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법{Method of manufacturing GaN type light emitting diode device}
도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 수평구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
201: 사파이어 기판 202: 버퍼층
203: n형 클래드층 204: 활성층
205: p형 클래드층 206: 투명 전극
207: p형 본딩 전극 208: n형 전극
200: 발광 다이오드 웨이퍼 200a: 발광 다이오드 소자
400 : 스크라이빙 홈
본 발명은 질화갈륨계(GaN) 발광다이오드(Light Emitting Diode; 이하, 'LED'라 칭함) 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단위 LED 소자의 크기로 발광 구조물을 분리시, 발광 구조물의 손상을 최소화시킬 수 있는 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 질화갈륨계 LED 소자는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN 및 AlGaInP 등의 화합물 반도체 재료의 변경을 통해 발광원을 구성함으로서, 다양한 색의 빛을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다.
최근 LED 소자는 비약적인 반도체 기술의 발전에 힘입어, 저휘도의 범용제품에서 탈피하여, 고휘도, 고품질의 제품 생산이 가능해졌다. 또한, 고특성의 청색(blue), 백색(white) 다이오드의 구현이 현실화됨에 따라서, LED는 디스플레이, 차세대 조명원 등으로 그 응용가치가 확대되고 있다. 특히, Ⅲ-Ⅴ족의 질화물을 이용한 화합물 반도체 발광 다이오드는 천이 방식이 레이저 발진 확진 확률이 높은 직접 천이형이고 청색 레이저 발진이 가능한 특성 때문에 주목이 되고 있다. 또한, 다양한 빛의 구현과 조명기기로의 응용 차원에서 청색 발광 다이오드도 주목되고 있다.
이러한 발광 다이오드 소자는, 크게 수평구조 발광 다이오드(laterally structured light emitting diode)와 수직구조 발광 다이오드(vertically structured light emitting diode)로 분류된다.
그러면, 이하 도면을 참조하여 종래기술에 따른 질화갈륨계 발광 다이오드 소자 중 수평구조 질화갈륨계 LED 소자에 대하여 설명하기로 한다.
도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 수평구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.
먼저, 도 1a에 도시한 바와 같이, 사파이어 기판(101) 상에, 버퍼층(102), n형 클래드층(103), 활성층(104), p형 클래드층(105) 및 투명 전극(transparent electrode; 106)을 차례로 형성한다. 여기서, 상기 버퍼층은(102)은, 상기 사파이어 기판(101)과 n형 클래드층(103)간의 격자정합을 향상시키기 위해 형성되는 층으로서, GaN, AlN 및 InGaN 등을 이용하여 형성된다. 또한, 상기 n형 클래드층(103), 활성층(104) 및 p형 클래드층(105)은, AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 반도체 물질일 수 있으며, 유기금속 화학기상증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD) 설비를 이용한 에피택셜(epitaxial) 성장법 등으로 형성될 수 있다.
계속해서, 상기 투명 전극(106), p형 클래드층(105), 활성층(104) 및 n형 클래드층(103)의 일부를 메사 식각하여, 상기 n형 클래드층(103)의 일부 영역이 노출되도록 한다. 한편, 전류 주입 면적을 증가시키면서 발생되는 광의 휘도에 나쁜 영향을 주지 않기 위해 형성되는 상기 투명 전극(106)은, 전술한 바와 같이 메사 식각 공정을 수행하기 전에 형성될 수도 있지만, 상기 메사 식각 공정을 수행한 다음에, 상기 식각 공정에 의해 식각되지 않은 p형 질화물 반도체층(105) 상에 형성될 수도 있다.
그 다음에, 상기 투명 전극(106) 및 상기 메사 식각에 의해 노출된 n형 클래드층(103) 상에 각각 p형 본딩 전극(107) 및 n형 전극(108)을 형성하여, 복수의 발광 다이오드 소자가 집적된 발광 다이오드 웨이퍼(100)를 형성한다. 여기서, 상기 p형 본딩 전극(107) 및 n형 전극(108)은 Cr/Au 등의 금속 물질로 형성될 수 있다.
그런 다음, 다이아몬드 팁(diamond Tip), 다이아몬드 휠(diamond wheel), 레이저 스크라이버(laser scriber) 중 어느 하나를 사용한 스크라이빙 공정으로 상기 발광 다이오드 웨이퍼(100)의 하면에 즉, 사파이어 기판(101) 하면에 단위 LED 크기의 간격으로 스크라이빙 홈(400)을 형성한다. 상기 스크라이빙 홈(400)은 후술하는 단위 LED 분리 공정시, 단위 LED 크기로 상기 발광 다이오드 웨이퍼(100)를 분리하기 위한 정렬 키(key) 역할을 한다.
그 다음, 상기 스크라이빙 홈(400)과 대응하는 상기 발광 다이오드 웨이퍼(100)의 상부에서 커터(cutter; 109)를 사용하여 발광 다이오드 웨이퍼(100)를 단위 LED 크기로 절단하여, 도 1b에 도시한 바와 같이, 복수의 발광 다이오드 소자(100a)를 형성한다.
그러나, 상기와 같이 발광 다이오드 웨이퍼(100)의 상부에서 커터(109)를 사용하여 발광 다이오드 웨이퍼(100)를 절단하게 되면, 사파이어 기판(101)의 결정 방향 등에 의해 상기 스크라이빙 홈(400)을 따라 수직한 방향으로 균일하게 절단되지 않고 "A"와 같이 사선 방향으로 절단되어 발광 다이오드 소자(100a)가 깨지거나 손상될 수 있다.
또한, 상기 커터(109)를 사용하여 발광 다이오드 웨이퍼(100)를 절단하게 되면, 복수의 발광 다이오드 소자(100a)의 측면에, 커터(109)에 의한 크랙(crack)이 발생되는 문제가 있다.
상술한 바와 같이, 종래 기술에 따라 질화갈륨계 LED 소자를 제조하게 되면, 상기 문제점들로 인하여 질화갈륨계 LED 소자의 특성 및 신뢰성이 낮아지고, LED 칩의 제조 수율 또한 낮아지는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 상기 발광 다이오드 웨이퍼를 단위 LED 소자의 크기로 분리할 때, 커터를 사용하지 않고 초음파 또는 열을 인가함으로써, 스크라이빙 홈을 따라 수직한 방향으로 균일하게 발광 다이오드 웨이퍼를 절단할 수 있는 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 의한 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법은, 사파이어 기판 상에 n형 클래드층, 활성층, p형 클래드층 및 투명 전극을 차례로 형성하는 단계와, 상기 p형 클래드층, 활성층, n형 클래드층 및 투명전극의 일부를 메사 식각하여 상기 n형 클래드층의 일부를 노출시키는 단계와, 상기 투명 전극 및 상기 n형 클래드층 상에 각각 p형 본딩 전극 및 n형 전극을 형성하여 발광 다이오드 웨이퍼를 형성하는 단계와, 상기 발광 다이오드 웨이퍼의 사파이어 기판 하면에 단위 LED 크기의 간격으로 스크라이빙 홈을 형성하는 단계 및 상기 스크라이빙 홈이 형성된 발광 다이오드 웨이퍼에 초음파를 인가하여 상기 발광 다이오드 웨이퍼를 단위 LED 크기로 절단하는 단계를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 의한 질화갈륨계 LED 소자의 다른 제조방법은, 사파이어 기판 상에 n형 클래드층, 활성층, p형 클래드층 및 투명 전극을 차례로 형성하는 단계와, 상기 p형 클래드층, 활성층, n형 클래드층 및 투명전극의 일부를 메사 식각하여 상기 n형 클래드층의 일부를 노출시키는 단계와, 상기 투명 전극 및 상기 n형 클래드층 상에 각각 p형 본딩 전극 및 n형 전극을 형성하여 발광 다이오드 웨이퍼를 형성하는 단계와, 상기 발광 다이오드 웨이퍼의 사파이어 기판 하면에 단위 LED 크기의 간격으로 스크라이빙 홈을 형성하는 단계 및 상기 스크라이빙 홈이 형성된 발광 다이오드 웨이퍼에 열을 인가하여 상기 발광 다이오드 웨이퍼를 단위 LED 크기로 절단하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 본 발명의 제1 실시예에 의한 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법에서, 상기 열은 100℃ 이상으로 인가하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는, 100℃ 이상으로 인가하되, LED 특성에 영향이 없는 범위로 인가하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 제1 실시예에 의한 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법에 서, 상기 스크라이빙 홈은, 다이아몬드 팁과 다이아몬드 휠 및 레이저 스크라이버로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 실시예에 의한 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법은, 사파이어 기판 상에 n형 클래드층, 활성층 및 p형 클래드층을 차례로 형성하는 단계와, 상기 p형 클래드층 상에 p형 전극을 형성하는 단계와, 상기 p형 전극 상에 구조지지층을 접합하는 단계와, 상기 사파이어 기판을 제거하는 단계와, 상기 사파이어 기판이 제거된 상기 n형 클래드층 상에 n형 전극을 형성하여 발광 다이오드 웨이퍼를 형성하는 단계와, 상기 발광 다이오드 웨이퍼의 구조지지층 하면에 단위 LED 크기의 간격으로 스크라이빙 홈을 형성하는 단계 및 상기 스크라이빙 홈이 형성된 발광 다이오드 웨이퍼에 초음파를 인가하여 상기 발광 다이오드 웨이퍼를 단위 LED 크기로 절단하는 단계를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 실시예에 의한 질화갈륨계 LED 소자의 다른 제조방법은, 사파이어 기판 상에 n형 클래드층, 활성층 및 p형 클래드층을 차례로 형성하는 단계와, 상기 p형 클래드층 상에 p형 전극을 형성하는 단계와, 상기 p형 전극 상에 구조지지층을 접합하는 단계와, 상기 사파이어 기판을 제거하는 단계와, 상기 사파이어 기판이 제거된 상기 n형 클래드층 상에 n형 전극을 형성하여 발광 다이오드 웨이퍼를 형성하는 단계와, 상기 발광 다이오드 웨이퍼의 하면에 단위 LED 크기의 간격으로 스크라이빙 홈을 형성하는 단계 및 상기 스크라이빙 홈이 형성된 발광 다이오드 웨이퍼에 열을 인가하여 상기 발광 다이오드 웨이퍼를 단위 LED 크기로 절단하는 단계를 포함한다.
이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
제 1 실시예
도 2a 및 도 2b를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도로서, 수평구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이, 사파이어 기판(201) 상에 버퍼층(202), n형 클래드층(203), 활성층(204), p형 클래드층(205) 및 투명 전극(206)을 차례로 형성한다.
여기서, 상기 버퍼층(202)은, 상술한 바와 같이 상기 사파이어 기판(201)과 n형 클래드층(203)간의 격자정합을 향상시키기 위해 상기 사파이어 기판(201) 상에 성장되는 층으로서, GaN, AlN 및 InGaN 등을 이용하여, 약 500∼600℃의 온도에서 수십∼수백 Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 n형 클래드층(203), 활성층(204) 및 p형 클래드층(205)은, AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 반도체 물질일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 n형 클래드층(203)은 n형 도전형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 이루어 질 수 있고, 상기 활성층(204)은 다중양자 우물형 구조의 언도프 InGaN층으로 이루어질 수 있으며, 상기 p형 클래드층(205)은 p형 도전형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 이루어 질 수 있다.
일반적인 구성에 따라, 반도체 결정층인 상기 n형 클래드층(203), 활성층(204) 및 p형 클래드층(205)은, MOCVD 설비를 이용한 에피택셜 성장법 등으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 n형 클래드층(203)은 약 900∼1,100℃의 온도에서 수 ㎛의 두께로 형성하고, 상기 활성층(204)은 약 700∼900℃의 온도에서 1,000 Å 정도의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 p형 클래드층(205)은 상기 활성층(204)에 손상을 주지 않기 위해 보통 수천 Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 투명 전극(206)은, 일반적으로 복수층으로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 복수층을 구성하는 제 1 층은 메탈층과 반도체층 간의 통전이 가능하도록 오믹 재료(ohmic material)를 사용하여, 약 10 내지 100 Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하고, 제 2 층은 빛의 투과를 최대로 하기위해 투명 재료를 사용하며, 상기 투명 재료로서 주로 ITO(Indium Tin Oxide)를 사용하는 것일 일반적이다. 이때, 상기 ITO로 이루어지는 제 2층은 1,000 내지 6,000 Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 투명 전극(206), p형 클래드층(205), 활성층(204) 및 n형 클래드층(203)의 일부를 메사 식각하여, 상기 n형 클래드층(203)의 일부 영역이 노출되도록 한다. 한편, 상기 투명 전극(206)은, 전술한 바와 같이 메사 식각 공정을 수행하기 전에 형성될 수도 있지만, 상기 메사 식각 공정을 수행한 다음에, 상기 식각 공정에 의해 식각되지 않은 p형 클래드층(205) 상에 형성될 수도 있다.
그 다음에, 상기 투명 전극(206) 및 상기 메사 식각에 의해 노출된 n형 클래드층(203) 상에 각각 p형 본딩 전극(207) 및 n형 전극(208)을 형성하여, 복수의 LED 소자가 집적된 발광 다이오드 웨이퍼(200)를 형성한다. 상기 p형 본딩 전극(207) 및 n형 전극(208)은 Cr/Au 등의 금속 물질로 형성될 수 있다.
그런 다음, 다이아몬드 팁(diamond Tip), 다이아몬드 휠(diamond wheel), 레이저 스크라이버(laser scriber) 중 어느 하나를 사용한 스크라이빙 공정으로 상기 발광 다이오드 웨이퍼(200)의 하면에 즉, 사파이어 기판(201) 하면에 단위 LED 크기의 간격으로 스크라이빙 홈(400)을 형성한다. 상기 스크라이빙 홈(400)은 후술하는 단위 LED 분리 공정시, 단위 LED 크기로 상기 발광 다이오드 웨이퍼(200)를 분리하기 위한 정렬 키(key) 역할을 한다.
또한, 상기 스크라이빙 홈(400)은, 다이아몬드 팁과 다이아몬드 휠 및 레이저 스크라이버로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나를 사용하여 형성할 수 있다.
그 다음, 상기 스크라이빙 홈(400)이 형성된 상기 발광 다이오드 웨이퍼(200)에 초음파 또는 열을 인가하여 발광 다이오드 웨이퍼(200)를 단위 LED 크기 로 절단하여, 도 2b에 도시한 바와 같이, 복수의 발광 다이오드 소자(200a)를 형성한다.
특히, 상기 발광 다이오드 웨이퍼(200)에 열을 인가할 경우엔, 100℃ 이상으로 인가하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는, 100℃ 이상으로 인가하되, LED 특성에 영향이 없는 범위로 인가한다. LED 특성에 영향이 미치지 않는 온도는 일반적으로 700℃ 이하로 알려져 있다.
다시 말하여, 본 발명에 의한 제1 실시예는 상기 복수의 발광 다이오드 소자(200a)를 형성하기 위한 단위 LED 크기로 발광 다이오드 웨이퍼(200)의 절단 공정이 수행될 때에, 초음파 또는 열을 인가하여 그 충격으로 상기 스크라이빙 홈(400)으로부터 균열이 발생되게 하여 상기 발광 다이오드 웨이퍼(200)를 단위 LED 크기로 절단하고 있는 것을 예시하고 있다.
이에 따라, 본 발명은 스크라이빙 홈(400)을 따라 수직한 방향으로 균일하게 절단되지 않고 사파이어 기판의 결정 방향 등에 의해 사선 방향으로 절단되어 발광 다이오드 소자가 깨지거나 손상되는 종래의 문제(도 1b의 "A" 참조)를 해결할 수 있다. 또한, 상기 발광 다이오드 소자(200a)의 측면에, 커터에 의한 크랙(crack)의 발생을 방지하여 상기 발광 다이오드 소자(200a) 측면의 표면이 미려해지게 되므로, 그 표면 거칠기가 개선될 수 있고, 이로 인해 발광 다이오드 소자(200a)의 측면에서 발광되는 빛이 손실되는 것을 방지하여, 측면 발광 추출효율을 증가시키고, 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 아래의 표 1은 여러가지 가공 방법에 따른 측벽 상태, 휘도 및 불량률을 비교하여 나타내는 일람표이다.
Figure 112006076394807-pat00001
표 1을 참조하면, 발광 다이오드 웨이퍼(200)를 단위 LED 크기로 절단하는 분리 공정에서, 커터를 사용하는 경우에는, 측벽 상태 및 휘도가 나쁘지만, 상기 커터 대신에 초음파 또는 열을 사용하는 경우에는, 측벽 상태 및 휘도가 양호하게 나타나는 것을 알 수 있다.
특히, 상기 커터를 이용한 스크라이빙 공정은, 일반적으로, 절단면을 긁으면서 깨는 방식으로 진행되므로, 여전히 그 표면이 완벽하게 깨끗해지지는 않는다. 이에 따라, 본 발명에서는, 상기 커터가 아닌 초음파 충격 또는 열 충격으로 인한 스트라이빙 홈(400)의 균열을 사용함으로써, 소자 측면의 표면에 대한 경면 연마 효과를 얻게하여, 측벽 상태 및 휘도를 더욱 향상시킬 수 있다.
제 2 실시예
도 3a 내지 도 3c를 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도로서, 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이, 사파이어 기판(301) 상에 n형 클래드층(302), 활성층(303) 및 p형 클래드층(304)을 순차적으로 결정 성장시키고, 상기 p형 클래드층(304) 상에 p형 전극(305)을 형성한다.
그런 다음, 상기 p형 전극(305) 상에 도전성 접합층(도시안함)을 형성하고, 상기 도전성 접합층에 소정의 열과 압력을 가한 후, 상기 도전성 접합층 상에 구조지지층(306)을 접합한다. 이때, 상기 구조지지층(306)은 LED 소자의 지지층 및 전극으로서의 역할을 수행하는 것으로서, 실리콘(Si) 기판, GaAs 기판, Ge 기판 또는 금속층 등으로 이루어질 수 있다. 여기서 상기 금속층은 전해 도금, 무전해 도금, 열증착(thermal evaporator), 전자빔 증착(e-beam evaporator), 스퍼터(sputter) 및 화학적 기상 증착(CVD) 등의 방식을 통하여 형성된 것이 사용가능하다.
다음으로, 도 3b에 도시한 바와 같이, 레이저 리프트 오프(Laser Lift-Off: LLO) 공정 등을 통하여 상기 사파이어 기판(301)을 제거한 다음, 상기 사파이어 기판(301)이 제거된 n형 클래드층(302) 상에 n형 전극(307)을 형성하여, 복수의 발광 다이오드 소자가 집적된 발광 다이오드 웨이퍼(300)를 형성한다. 여기서, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 n형 클래드층(302)과 n형 전극(307) 사이에 ITO로 이루어진 투명전극을 추가로 형성하여, 상기 n형 클래드층(302)의 전류확산 효과를 증가시켜 소자의 동작전압을 감소시킨다.
그런 다음, 다이아몬드 팁(diamond Tip), 다이아몬드 휠(diamond wheel), 레이저 스크라이버(laser scriber) 중 어느 하나를 사용한 스크라이빙 공정으로 상기 발광 다이오드 웨이퍼(300)의 하면에 즉, 사파이어 기판(201) 하면에 단위 LED 크기의 간격으로 스크라이빙 홈(400)을 형성한다. 상기 스크라이빙 홈(400)은 후술하는 단위 LED 분리 공정시, 단위 LED 크기로 상기 발광 다이오드 웨이퍼(300)를 분리하기 위한 정렬 키(key) 역할을 한다.
또한, 상기 스크라이빙 홈(400)은, 다이아몬드 팁과 다이아몬드 휠 및 레이저 스크라이버로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나를 사용하여 형성할 수 있다.
그 다음, 상기 스크라이빙 홈(400)이 형성된 상기 발광 다이오드 웨이퍼(300)에 초음파 또는 열을 인가하여 발광 다이오드 웨이퍼(300)를 단위 LED 크기로 절단하여, 도 3c에 도시한 바와 같이, 복수의 발광 다이오드 소자(300a)를 형성한다.
특히, 상기 발광 다이오드 웨이퍼(300)에 열을 인가할 경우엔, 100℃ 이상으로 인가하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는, 100℃ 이상으로 인가하되, LED 특성에 영향이 없는 범위로 인가한다. LED 특성에 영향이 미치지 않는 온도는 일반적으로 700℃ 이하로 알려져 있다.
여기서, 본 발명의 제2 실시예에서는, 상술한 바와 같은 본 발명의 제1 실시예와 마찬가지로, 상기 복수의 발광 다이오드 소자(300a)를 형성하기 위한 단위 LED 크기로 발광 다이오드 웨이퍼(300)의 절단 공정이 수행될 때에, 초음파 또는 열을 인가하여 진행함으로써, 상기 발광 다이오드 웨이퍼(300)를 스크라이빙 홈(400)을 따라 수직한 방향으로 균일하게 절단할 수 있는 동시에, 절단된 상기 발광 다이오드 소자(300a)의 측면에, 커터에 의한 크랙(crack)의 발생을 방지하여 상기 발광 다이오드 소자(300a) 측면의 표면 거칠기를 개선할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법에 의하면, 초음파 또는 열 충격에 의한 스크라이빙 홈의 균열을 통해 발광 다이오드 웨이퍼를 단위 LED 크기로 절단하여 복수의 발광 다이오드 소자를 형성함으로써, 단위 LED 크기로 절단 공정시, 발광 다이오드 소자가 깨지거나 손상되는 것을 막을 수 있으며, 절단 측면의 표면 거칠기를 개선할 수 있다.
따라서, 본 발명은 질화갈륨계 LED 소자의 측면 발광 추출효율을 증가시켜 휘도를 향상시킬 수 있는 동시에 질화갈륨계 LED 소자의 제조 수율을 또한 향상시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 사파이어 기판 상에 n형 클래드층, 활성층, p형 클래드층 및 투명 전극을 차례로 형성하는 단계;
    상기 p형 클래드층, 활성층, n형 클래드층 및 투명전극의 일부를 메사 식각하여 상기 n형 클래드층의 일부를 노출시키는 단계;
    상기 투명 전극 및 상기 n형 클래드층 상에 각각 p형 본딩 전극 및 n형 전극을 형성하여 발광 다이오드 웨이퍼를 형성하는 단계;
    상기 발광 다이오드 웨이퍼의 사파이어 기판 하면에 단위 LED 크기의 간격으로 스크라이빙 홈을 형성하는 단계; 및
    상기 스크라이빙 홈이 형성된 발광 다이오드 웨이퍼에 초음파를 인가하여 상기 발광 다이오드 웨이퍼를 단위 LED 크기로 절단하는 단계;
    를 포함하는 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스크라이빙 홈은, 다이아몬드 팁과 다이아몬드 휠 및 레이저 스크라이버로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법.
  3. 사파이어 기판 상에 n형 클래드층, 활성층, p형 클래드층 및 투명 전극을 차례로 형성하는 단계;
    상기 p형 클래드층, 활성층, n형 클래드층 및 투명전극의 일부를 메사 식각하여 상기 n형 클래드층의 일부를 노출시키는 단계;
    상기 투명 전극 및 상기 n형 클래드층 상에 각각 p형 본딩 전극 및 n형 전극을 형성하여 발광 다이오드 웨이퍼를 형성하는 단계;
    상기 발광 다이오드 웨이퍼의 사파이어 기판 하면에 단위 LED 크기의 간격으로 스크라이빙 홈을 형성하는 단계; 및
    상기 스크라이빙 홈이 형성된 발광 다이오드 웨이퍼에 열을 인가하여 상기 발광 다이오드 웨이퍼를 단위 LED 크기로 절단하는 단계;
    를 포함하는 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스크라이빙 홈은, 다이아몬드 팁과 다이아몬드 휠 및 레이저 스크라이버로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 열은 100℃ 내지 700℃로 인가하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법.
  6. 사파이어 기판 상에 n형 클래드층, 활성층 및 p형 클래드층을 차례로 형성하는 단계;
    상기 p형 클래드층 상에 p형 전극을 형성하는 단계;
    상기 p형 전극 상에 구조지지층을 접합하는 단계;
    상기 사파이어 기판을 제거하는 단계;
    상기 사파이어 기판이 제거된 상기 n형 클래드층 상에 n형 전극을 형성하여 발광 다이오드 웨이퍼를 형성하는 단계;
    상기 발광 다이오드 웨이퍼의 구조지지층 하면에 단위 LED 크기의 간격으로 스크라이빙 홈을 형성하는 단계; 및
    상기 스크라이빙 홈이 형성된 발광 다이오드 웨이퍼에 초음파를 인가하여 상기 발광 다이오드 웨이퍼를 단위 LED 크기로 절단하는 단계;
    를 포함하는 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스크라이빙 홈은, 다이아몬드 팁과 다이아몬드 휠 및 레이저 스크라이버로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법.
  8. 사파이어 기판 상에 n형 클래드층, 활성층 및 p형 클래드층을 차례로 형성하는 단계;
    상기 p형 클래드층 상에 p형 전극을 형성하는 단계;
    상기 p형 전극 상에 구조지지층을 접합하는 단계;
    상기 사파이어 기판을 제거하는 단계;
    상기 사파이어 기판이 제거된 상기 n형 클래드층 상에 n형 전극을 형성하여 발광 다이오드 웨이퍼를 형성하는 단계;
    상기 발광 다이오드 웨이퍼의 하면에 단위 LED 크기의 간격으로 스크라이빙 홈을 형성하는 단계; 및
    상기 스크라이빙 홈이 형성된 발광 다이오드 웨이퍼에 열을 인가하여 상기 발광 다이오드 웨이퍼를 단위 LED 크기로 절단하는 단계;
    를 포함하는 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 스크라이빙 홈은, 다이아몬드 팁과 다이아몬드 휠 및 레이저 스크라이버로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 열은 100℃ 내지 700℃로 인가하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법.
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