KR101205527B1 - 발광 다이오드 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
기판 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 반도체층들을 형성하는 단계; 상기 반도체층들이 형성된 상기 기판을 발광셀 영역별로 스크라이빙하는 단계; 및 상기 스크라이빙에 의해 변형 또는 변성된 부분을 가지는 상기 발광셀의 측벽을 습식 식각하는 단계를 포함하는 발광 다이오드 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 스크라이빙 후에 식각 공정이 수행됨에 따라, 스크라이빙 공정에서 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광셀의 측벽의 변형 또는 변성된 부분이 제거됨에 따라 상기 변형 또는 변성된 부분으로 인해 발생될 수 있던 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층간의 누설전류를 방지하여 광량을 개선시킬 수 있다.
레이저, 스크라이빙, 발광다이오드, LED, 사파이어, 발광셀, 부산물
Description
본 발명은 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 상세하게는 스크라이빙(scribing) 공정시에 스크라이빙에 의해 변형 또는 변성된 반도체층의 면을 식각하여 발광 효율을 향상시킨 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
대표적인 발광 소자인 발광다이오드는 N형 반도체와 P형 반도체가 서로 접합된 구조를 가지는 광전변환 반도체 소자로서, 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발산하도록 구성된다.
위와 같은 발광다이오드로는 GaN계 발광다이오드가 공지되어 있다. GaN계 발광다이오드는 예컨대, 사파이어 또는 SiC 등의 소재로 이루어진 기판 위에 GaN계의 N형 반도체층, 활성층(또는, 발광층), P형 반도체층을 순차적으로 적층 형성하여 제조된다.
최근, 고효율 발광 다이오드는 형광 램프를 대체할 것으로 기대되고 있으며, 특히 백색 발광 다이오드의 효율(efficiency)은 통상의 형광램프 효율에 유사한 수준에 도달하고 있다. 그러나, 발광 다이오드의 효율은 더욱 개선될 여지가 있으며, 따라서 지속적인 효율 개선이 더욱 요구되고 있다.
발광 다이오드의 효율을 개선하기 위해 두 가지의 주요한 접근이 시도되고 있다. 첫째는 결정질(crystal quality) 및 에피층 구조에 의해 결정되는 내부 양자 효율(internal quantum efficiency)을 증가시키는 것이고, 둘째는 발광다이오드에서 생성된 광이 전체 외부로 방출되지 않고 내부에서 손실되는 광이 많음에 따라 광 추출 효율(light extraction efficiency)을 증가시키는 것이다.
한편, 다른 반도체 소자와 마찬가지로, 발광 다이오드는 개별 소자들을 하나씩 제조하는 것이 아니라, 예를 들어 넓은 사파이어 기판 위에 화합물 반도체층들을 성장시킨 후, 화합물 반도체층으로부터 스크라이빙 공정, 예를 들어, 레이저 스크라이빙, 다이아몬드 팁 또는 다이아몬드 휠 스크라이빙 공정이 처리되어 개별 소자로 분리된다.
예컨대, 레이저 스크라이빙 공정시 화합물 반도체층의 벽개면이 조사된 레이저에 의해 변형 또는 변성될 수 있다. 이때, 변형 또는 변성된 형태는 예를 들면 그을린 형태를 가질 수 있으며, 레이저 스크라이빙에 의해 생성된 부산물들이 벽개면에 부착되는 형태일 수 도 있다. 상기 변형 또는 변성된 부분은 외부로 향하는 빛을 흡수하거나 차단하고, 빛을 투과시키거나 반사시키는데 장애적인 요소가 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 스크라이빙 공정시에 변형 또는 변성된 반도체층의 벽개면에 대한 식각 공정을 수행하여 발광 효율이 향상된 발광 다이오드 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 의하면, 기판; 및 상기 기판상에 형성된 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하되, 적어도 상기 제1 도전형 반도체층의 적어도 일면은 스크라이빙에 의해 형성된 측벽을 가지며, 상기 측벽은 식각처리된 표면을 가지는 발광 다이오드가 제공된다.
바람직하게는, 상기 제1 도전형 반도체층의 측벽은 상기 기판과 인접할수록 내측으로 경사지게 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 기판은 상기 제1 도전형 반도체층의 측벽의 경사진 부분에 의해 노출된 부분을 가질 수 있다.
바람직하게는, 상기 측벽의 식각처리된 표면은 상기 제1 도전형 반도체층의 결정면을 따라 식각이 진행되어 형성된 표면이다.
바람직하게는, 상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층의 적어도 일면은 상기 스크라이빙에 의해 형성된 측벽을 가지며, 해당 측벽은 식각처리된 표면을 가질 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층의 상기 측벽은 상기 기판과 인접할수록 내측으로 경사지게 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 기판은 적어도 일면에 PSS 패턴이 형성된 기판일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 기판 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 반도체층들을 형성하는 단계; 상기 반도체층들이 형성된 상기 기판을 발광셀 영역별로 스크라이빙하는 단계; 및 상기 스크라이빙에 의해 변형 또는 변성된 부분을 가지는 상기 발광셀의 측벽을 습식 식각하는 단계를 포함하는 발광 다이오드 제조 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 습식 식각하는 단계는, 상기 발광셀의 측벽중에서 상기 스크라이빙 단계에 의해 변형 또는 변성된 부분이 제거되도록 진행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 습식 식각하는 단계는, 적어도 상기 제1 도전형 반도체층의 측벽은 상기 기판과 인접할수록 내측으로 경사지게 형성되도록 진행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 스크라이빙하는 단계는, 상기 반도체층들을 형성하는 단계 이후에, 제2 도전형 반도체층, 활성층, 및 제1 도전형 반도체층을 거쳐 상기 기판에 이르도록 상기 발광셀 영역별로 스크라이빙하는 단계를 포함하며; 상기 스크라이빙에 의해 상기 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층의 측벽이 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 습식 식각하는 단계는, 상기 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층의 측벽이 상기 기판과 인접할수록 내측으로 경사지게 형성되도록 진행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 발광 다이오드 제조 방법은 상기 반도체층들을 형성하는 단계 이후에, 상기 발광셀 영역별로 상기 제1 도전형 반도체층이 노출되도록 메사 에칭하는 단계를 더 포함하고; 상기 스크라이빙하는 단계는 상기 노출된 제1 도전형 반도체층이 형성된 상기 기판을 발광셀 영역별로 스크라이빙할 수 있다.
바람직하게는, 상기 습식 식각에 사용되는 에칭액은 KOH, NaOH, H3PO4, H2SO4중 하나 이상을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 발광 다이오드 제조 방법은 상기 습식 식각 단계 이후에 상기 스크라이빙된 기판을 브레이킹하여 개별 소자로 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 레이저 스크라이빙 후에 식각 공정이 수행됨에 따라, 스크라이빙 공정에서 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 측벽에 대하여 변형 또는 변성된 부분이 제거됨에 따라 상기 변형 또는 변성된 부분으로 인해 발생될 수 있던 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층간의 누설전류를 방지하여 광량을 개선시킬 수 있다.
또한, 스크라이빙 공정에 의해 변형 또는 변성된 반도체층 및 기판의 벽개면이 깨끗하게 처리됨에 따라 상기 반도체층 및 기판을 투과하여 방출되는 광량을 개선시킬 수 있게 된다.
아울러, 상기 습식 식각 공정에 의해 적어도 상기 제1 도전형 반도체층의 측벽이 기판과 인접할수록 내측으로 경사지게 형성됨으로써 종래에 비하여 광이 방출되는 면적이 더 넓어지고 광의 전반사를 줄임으로 방출되는 광량을 개선시키는 효 과를 제공할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판(51)상에 제1 도전형 반도체층(55)이 형성되어 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(55)의 일부는 노출되어 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(55)의 다른 일부에 활성층(57)이 형성되어 있다. 상기 활성층(57)위에 제2 도전형 반도체층(59)이 형성되어 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(55)의 노출된 상기 일부상에 제1 전극(85)이 형성되어 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(59)상에 제2 전극(83)이 형성되어 있다.
활성층(57)은 단일 양자웰 또는 다중 양자웰일 수 있으며, 요구되는 발광 파장에 따라 그 물질 및 조성이 선택된다. 예컨대, 활성층(57)은 질화갈륨 계열의 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 한편, 제1 도전형 반도체층(55) 및 제2 도전형 반도체층(59)은 활성층(57)에 비해 밴드갭이 큰 물질로 형성되며, 질화갈륨 계열의 화합물 반도체로 형성될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(55) 및 제2 도전형 반도체층(59)은 N형 및 P형 반도체층이거나, 또는 P형 및 N형 반도체층일 수 있으며, 제1 전극(85) 및 제2 전극(83)은 N-전극 및 P-전극이거나, P-전극 및 N-전극일 수 있다. 본 실시예에서는 제1 도전형 반도체층(55) 및 제2 도전형 반도체층(59)은 N형 및 P형 반도체층이고, 이에 따라, 제1 전극(85) 및 제2 전극(83)은 N-전극 및 P-전극인 경우로 설명하도록 한다.
한편, 제1 도전형 반도체층(55)과 기판(51) 사이에 버퍼층(미도시됨)이 개재될 수 있다. 상기 버퍼층은 기판(51)과 제1 도전형 반도체층(55)의 격자부정합을 완화시키기 위해 채택된다.
제2 도전형 반도체층(59)은, 도시된 바와 같이, 제1 도전형 반도체층(55)의 일부 영역 상부에 위치하며, 활성층(27)은 제2 도전형 반도체층(59)과 제1 도전형 반도체층(55) 사이에 개재된다. 또한, 제2 도전형 반도체층(59) 상에 투명전극층(미도시됨)이 위치할 수 있다. 투명전극층은 인디움틴산화막(ITO) 또는 Ni/Au 등의 물질로 형성될 수 있다.
한편, 제1 도전형 반도체층(55) 상에 제1 전극(85)이 위치한다. 한편, 상기 제2 도전형 반도체층(59) 상에 제2 전극(83)이 위치한다.
제1 도전형 반도체층(55)이 N형인 경우, 제1 전극(85)은 리프트 오프 기술을 사용하여 Ni/Au, Cr/Au로 형성될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(55)의 하부는 기판(51)과 인접할수록 내측으로 경 사지게 형성되어 있다. 상기 기판(51)은 상기 제1 도전형 반도체층(55)의 상기 내측으로 경사진 부분에 의해 노출된 부분을 가진다. 나아가, 내측으로 경사진 상기 제1 도전형 반도체층(55)의 측벽은 상기 제1 도전형 반도체층(55)의 결정면을 따라 식각이 진행되어 형성된 표면을 가진다.
또한, 본 발명에 의한 발광 다이오드는 제1 도전형 반도체층(55), 활성층(57), 제2 도전형 반도체층(59)에 스크라이빙 공정, 예컨대 레이저 스크라이빙, 다이아몬드 팁 또는 다이아몬드 휠 스크라이빙 공정시에 변형 또는 변성된 부분이 제거되어 깨끗하게 처리되어 있다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드를 제조하기 위한 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명의 일실시예에서는 스크라이빙 공정으로 레이저 스크라이빙 공정을 사용하는 것으로 설명하나 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 스크라이빙 공정에 다이아몬드 팁 또는 다이아몬드 휠 스크라이빙 공정을 사용할 수 도 있다.
도 2를 참조하면 기판(51)을 준비한다. 기판(51)은 사파이어(Al2O3), 탄화실리콘(SiC), 산화아연(ZnO), 실리콘(Si), 스피넬(spinel), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 리튬-알루미나(LiAl2O3), 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AlN), 질화갈륨(GaN), 산화아연(ZNO) 기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(51) 상에 형성될 반도체층의 물질에 따라 다양하게 선택될 수 있다.
기판(51)상에 제1 도전형 반도체층(55), 활성층(57) 및 제2 도전형 반도체 층(59)을 형성한다. 제1 도전형 반도체층(55)을 형성하기 전에 기판(51)과 제1 도전형 반도체층(55)사이에 버퍼층(미도시됨)을 형성할 수 도 있다.
버퍼층은 기판(51)과 그 위에 형성될 반도체층(55)의 격자부정합을 완화하기 위해 형성되며, 예컨대 질화갈륨(GaN) 또는 질화알루미늄(AlN)으로 형성될 수 있다. 기판(51)이 도전성 기판인 경우, 버퍼층은 절연층 또는 반절연층으로 형성되는 것이 바람직하며, AlN 또는 반절연 GaN로 형성될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(55), 활성층(57) 및 제2 도전형 반도체층(59)은 각각 질화갈륨 계열의 반도체 물질 즉, (B, Al, In, Ga)N로 형성될 수 있다. 제1 도전형 및 제2 도전형 반도체층(55, 59) 및 활성층(57)은 금속유기화학기상증착(MOCVD), 분자선 성장(molecular beam epitaxy) 또는 수소화물 기상 성장(hydride vapor phase epitaxy; HVPE) 기술 등을 사용하여 단속적으로 또는 연속적으로 성장될 수 있다.
여기서, 제1 도전형 및 제2 도전형 반도체층은 각각 N형 및 P형, 또는 P형 및 N형이다. 질화갈륨 계열의 화합물 반도체층에서, N형 반도체층은 불순물로 예컨대 실리콘(Si)을 도핑하여 형성될 수 있으며, P형 반도체층은 불순물로 예컨대 마그네슘(Mg)을 도핑하여 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 전극을 형성하기 위하여 발광셀별로 제1 도전형 반도체층(55)을 노출시키는 메사 에칭을 통해 제1 도전형 반도체층(55)의 일부를 노출시킨다.
즉, 포토레지스트 패턴들(미도시됨)을 식각마스크로 사용하여 발광셀별로 영 역을 한정하여 제2 도전형 반도체층(59), 활성층(57) 및 제1 도전형 반도체층(55)의 일부를 차례로 메사 에칭하여 제1 도전형 반도체층(55)이 노출되게 한다.
도 4를 참조하면, 제2 도전형 반도체층(59) 및 노출된 제1 도전형 반도체층(55)에 레이저를 조사하여 발광셀별로 레이저 스크라이빙을 수행한다. 레이저 스크라이빙에 사용될 수 있는 레이저의 파장은 예컨대, 265nm, 305nm, 365nm의 파장일 수 있다.
도 5를 참조하면, 레이저 스크라이빙이 수행됨에 따라 제1 도전형 반도체층(55)은 조사되는 레이저에 의해 고온에서 분해되어 레이저가 조사되는 부분을 기점으로 하여 발광셀별로 분리되고, 기판(51)의 일부도 제거되어 발광셀별로 홈이 생긴다.
레이저 스크라이빙 공정시, 스크라이빙된 제1 도전형 반도체층(55)의 벽개면과 기판(51)의 벽개면은 조사된 레이저에 의해 직접적으로 변형되거나 변성될 수 있다. 아울러, 레이저 스크라이빙 공정시 레이저에 의해 분해된 제1 도전형 반도체층(55) 및 기판(51)의 부산물들이 제1 도전형 반도체층(55), 활성층(57), 제2 도전형 반도체층(59)을 포함하는 측벽에 부착되어 그 표면이 변형되거나 변성될 수 있다.
레이저 스크라이빙 공정이 수행된 기판에 대하여 미리 준비된 혼합 용액을 이용하여 식각을 수행한다. 상기 혼합용액은 KOH, NaOH, H3PO4, H2SO4중 선택된 어느 하나 또는 그 이상의 혼합용액일 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 혼합 용액에 의한 식각 공정에 의해 제1 도전형 반도체층(55), 활성층(57), 제2 도전형 반도체층(59)을 포함하는 측벽에서 변형 또는 변성된 부분이 제거될 수 있다. 이에 따라, 상기 습식 식각 공정은 상기 레이저 스크라이빙 공정에 의해 상기 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층의 적어도 일부에 변형 또는 변성된 부분을 제거하도록 충분히 진행될 수 있다.
아울러, 상기 제1 도전형 반도체층(55)의 벽개면과 기판(51)의 벽개면들에서 레이저 스크라이빙 공정에 의해 변형 또는 변성된 부분이 제거될 수 있다.
상기 습식 식각 공정은 상기 제1 도전형 반도체층(55)이 상기 습식 식각에 의해 상기 기판(51)과 인접할수록 내측으로 경사지게 형성되도록 충분히 진행될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(55)의 벽개면에 대한 식각 공정이 진행되는 동안, 상기 기판(51)과 상기 제1 도전형 반도체층(55)의 계면에서 식각 진행 정도가 가장 앞선다. 이에 따라, 상기 제1 도전형 반도체층(55)의 벽개면은 기판(51)과의 계면을 파고 들어가면서 식각이 진행된다. 결과적으로, 제1 도전형 반도체층(55), 활성층(57), 제2 도전형 반도체층(59)을 포함하는 측벽에 형성된 변형 또는 변성된 부분들이 제거되기까지 식각을 진행하면, 제1 도전형 반도체층(55)의 하부는 기판(51)과 인접할수록 내측으로 경사지는 형태를 가지게 된다. 나아가 과식각을 하는 경우에는 상기 제1 도전형 반도체층(55)의 측벽은 상기 경사진 정도가 심화되고 이에 따라 자연스럽게 상기 제1 도전형 반도체층(55)의 측벽은 전체에 걸쳐 기판(51)과 인접할수록 내측으로 경사지게 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 식각 공정을 수행한 후, 각 발광셀별로 제1 도전형 반도체층(55)의 노출된 영역에 제1 전극(85)을 형성하고, 제2 도전형 반도체층(59)의 상부에 제2 전극(83)을 형성한다. 이후, 기판(51)을 브레이킹하여 개별소자로 분리하면 도 2에 도시된 발광 다이오드가 완성된다. 한편, 기판(51)을 브레이킹하기 전에 래핑 공정을 통해 기판(51)을 얇게 할 수 있다. 기판(51)에 대한 래핑 공정은 레이저 스크라이빙 전에 수행할 수 도 있고, 레이저 스크라이빙 후에 수행할 수 도 있다.
도 8은 본 발명에 의한 식각 공정 전후의 누설 전류의 분포를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명에 의한 식각 공정전의 반도체층 및 기판의 벽개면을 보여주는 도면이고, 도 10은 본 발명에 의한 식각 공정 후의 반도체층 및 기판의 벽개면을 보여주는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 의한 식각 공정을 수행하기 전에는 반도체층 및 기판의 벽개면이 레이저 스크라이빙에 의해 변형 또는 변성되어 있는 것을 볼 수 있지만, 도 10을 참조하면, 본 발명에 의한 식각 공정을 수행한 후에는 반도체층 및 기판의 벽개면이 깨끗한 것을 볼 수 있다.
레이저 스크라이빙 후에 식각 공정이 수행됨에 따라, 레이저 스크라이빙 공정에서 제1 도전형 반도체층(55), 활성층(57), 제2 도전형 반도체층(59)을 포함하는 측벽에 형성된 변형 또는 변성된 부분이 제거됨에 따라 상기 변형 또는 변성된 부분으로 인해 발생될 수 있던 제1 도전형 반도체층(55)과 제2 도전형 반도체 층(59)간의 누설전류를 방지하여 광량을 개선시킬 수 있다.
또한, 레이저 스크라이빙 공정에 의해 변형 또는 변성된 반도체층 및 기판의 벽개면이 깨끗하게 처리됨에 따라 상기 반도체층 및 기판을 투과하여 방출되는 광량을 개선시킬 수 있게 된다.
아울러, 상기 습식 식각 공정에 의해 상기 제1 도전형 반도체층(55)의 측벽이 상기 기판(51)과 인접할수록 내측으로 경사진 하부를 가짐에 따라, 종래에 비하여 광이 방출되는 면적이 더 넓어지고 광의 전반사를 줄임으로 방출되는 광량을 개선할 수 있다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
예를 들어, 본 발명의 일실시예에서는 기판위에 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 형성한 다음, 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 메사에칭을 발광셀 영역별로 수행한 후, 노출된 제1 도전형 반도체층에 레이저를 조사하여 레이저 스크라이빙을 수행하고, 습식 식각 공정을 수행하였다.
그렇지만, 본 발명의 다른 실시예에서는 기판위에 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 형성한 다음, 제2 도전형 반도체층의 상부에 레이저를 조사하여 발광셀 영역별로 레이저 스크라이빙을 수행하고, 레이저 스크라이빙에 의해 여러 개의 발광셀 영역으로 구분된 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층에 대하여 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 메사 에칭을 수행할 수 있으 며, 상기 메사 에칭 공정의 이전 단계 또는 이후 단계에서 습식 식각을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 기판위에 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 형성한 다음, 기판이 노출되도록 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 건식 식각하여 발광셀 영역별로 분리하고, 그 다음 발광셀 영역별로 분리된 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층에 대하여 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 메사에칭을 수행하고, 발광셀 영역별로 기판에 레이저 스크라이빙을 수행한 후 식각을 수행할 수 있다. 이러한 제조 방법을 통해 도 11에 도시된 발광 다이오드가 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 기판위에 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 형성한 다음, 기판이 노출되도록 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 건식 식각하여 발광셀 영역별로 분리하고, 발광셀 영역별로 기판에 레이저 스크라이빙을 수행한 후 습식 식각을 수행할 수 있다. 상기 식각 공정 이전 또는 이후에 상기 발광셀 영역별로 분리된 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층에 대하여 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 메사에칭을 수행할 수 있다.
또한, 상술한 다양한 변형 실시예에서 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층에 전극 또는 전극패드를 형성하는 것은 공정 수행자의 선택에 따라 공정에 따라 다양하게 그 순서를 정할 수 있다.
아울러, 상술한 본 발명의 실시예들에서는 반도체층들을 성장시키는데 사용 된 기판을 계속적으로 사용하는 발광 다이오드에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉, 예를 들어 제1 기판(희생기판)에 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 형성한 후 , 제2 도전형 반도체층에 금속층을 형성하고, 제2 기판(지지기판)을 형성한 다음, LLO를 이용하여 반도체층들을 성장시키는데 사용된 제1기판을 분리한 후 지지 기판에 대하여 발광셀 영역별로 레이저 스크라이빙을 이용하여 개별 소자로 분리하는 공정을 통해 수직형 발광 다이오드를 제공하는 경우에도 적절하게 변형되어 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예들에서는 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 기판(51)을 PSS 기판으로 구현할 수 도 있다..
또한, 상술한 본 발명의 실시예들에서는 상기 습식 식각 공정에 의해 상기 제1 도전형 반도체층(55)의 측벽의 하부 일부가 상기 기판(51)과 인접할수록 내측으로 경사진 하부를 가지는 발광 다이오드에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉, 도 14에 도시된 바와 같이 제1 도전형 반도체층(55), 활성층(57), 및 제2 반도체층(59)을 포함하는 측벽이 상기 기판(51)과 인접할수록 내측으로 경사지게 형성된 발광 다이오드를 제공하는 경우에도 적절하게 변형되어 사용될 수 있다. 나아가, 상기 습식 식각 공정의 진행 정도에 따라 제1 도전형 반도체층(55)의 측벽 일부 또는 전체를 경사지게 형성할 수 도 있고, 활성층(57) 또는 제2 반도체층(59)의 일부 또는 전체에 걸쳐 경사지게 형성할 수 도 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드를 제조하기 위한 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 본 발명에 의한 식각 공정 전후의 누설 전류의 분포를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명에 의한 식각 공정전의 반도체층 및 기판의 벽개면을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명에 의한 식각 공정 후의 반도체층 및 기판의 벽개면을 보여주는 도면이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
Claims (15)
- 기판; 및상기 기판상에 형성된 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하되,상기 제1 도전형 반도체층, 상기 활성층 및 상기 제2 도전형 반도체층의 적어도 일면은 스크라이빙에 의해 형성된 측벽을 가지며,상기 측벽은 식각처리된 표면을 가지며,상기 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층의 상기 측벽은 상기 기판과 인접할수록 내측으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,상기 기판은 상기 제1 도전형 반도체층의 측벽의 경사진 부분에 의해 노출된 부분을 가지는 것을 특징으로 발광 다이오드.
- 청구항 1에 있어서,상기 측벽의 식각처리된 표면은 상기 제1 도전형 반도체층의 결정면을 따라 식각이 진행되어 형성된 표면인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,상기 기판은 적어도 일면에 PSS 패턴이 형성된 기판인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
- 기판 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 반도체층들을 형성하는 단계;상기 반도체층들이 형성된 상기 기판을 발광셀 영역별로 스크라이빙하는 단계; 및상기 스크라이빙에 의해 변형 또는 변성된 부분을 가지는 상기 발광셀의 측 벽을 습식 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조 방법.
- 청구항 8에 있어서,상기 습식 식각하는 단계는,상기 발광셀의 측벽중에서 상기 스크라이빙 단계에 의해 변형 또는 변성된 부분이 제거되도록 진행되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조 방법.
- 청구항 8에 있어서,상기 습식 식각하는 단계는,적어도 상기 제1 도전형 반도체층의 측벽은 상기 기판과 인접할수록 내측으로 경사지게 형성되도록 진행되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조 방법.
- 청구항 8에 있어서,상기 스크라이빙하는 단계는,상기 반도체층들을 형성하는 단계 이후에, 제2 도전형 반도체층, 활성층, 및 제1 도전형 반도체층을 거쳐 상기 기판에 이르도록 상기 발광셀 영역별로 스크라이빙하는 단계를 포함하며;상기 스크라이빙에 의해 상기 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층의 측벽이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조 방법.
- 청구항 11에 있어서,상기 습식 식각하는 단계는,상기 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층의 측벽이 상기 기판과 인접할수록 내측으로 경사지게 형성되도록 진행되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조 방법.
- 청구항 8에 있어서,상기 반도체층들을 형성하는 단계 이후에,상기 발광셀 영역별로 상기 제1 도전형 반도체층이 노출되도록 메사 에칭하는 단계를 더 포함하고;상기 스크라이빙하는 단계는 상기 노출된 제1 도전형 반도체층이 형성된 상기 기판을 발광셀 영역별로 스크라이빙하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조 방법.
- 청구항 8에 있어서,상기 습식 식각에 사용되는 에칭액은 KOH, NaOH, H3PO4, H2SO4중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조 방법.
- 청구항 8에 있어서,상기 습식 식각 단계 이후에 상기 스크라이빙된 기판을 브레이킹하여 개별 소자로 분리하는 단계를 더 포함하는 발광 다이오드 제조 방법.
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