KR20120031344A - Light emitting diode chip and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
발광다이오드 칩 및 그 제조 방법이 개시된다. 이 발광다이오드 칩 제조방법은, 기판, 하부 반도체층, 활성층 및 상부 반도체층을 포함하는 발광 다이오드용 웨이퍼를 준비하고, 포커스 변화를 수반하는 레이저로 상기 웨이퍼를 개별 발광 다이오드 칩으로 절단하여, 상기 개별 발광다이오드 칩의 측면에 요철을 형성한다.Disclosed are a light emitting diode chip and a method of manufacturing the same. The light emitting diode chip manufacturing method includes preparing a wafer for a light emitting diode including a substrate, a lower semiconductor layer, an active layer, and an upper semiconductor layer, cutting the wafer into individual light emitting diode chips with a laser accompanied by a change in focus, and Unevenness is formed on the side of the light emitting diode chip.
Description
본 발명은 발광 다이오드 칩 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 발광효율이 개선된 발광 다이오드 칩 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode chip and a method of manufacturing the same, and more particularly to a light emitting diode chip and a method of manufacturing the light emitting efficiency is improved.
발광 다이오드(Light Emitting Diode)는 P형 반도체와 N형 반도체가 접합된 구조를 갖는 광전변환소자로서, 순방향 전압을 가하면 P형 반도체와 N형 반도체의 접합부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 재결합하여 빛을 발산한다. 이때 방출되는 빛의 색상은 갭 에너지에 의해 결정되므로 반도체 재료의 선택에 따라 원하는 색상의 빛을 방출하는 발광 다이오드를 제조할 수 있다.A light emitting diode is a photoelectric conversion element having a structure in which a P-type semiconductor and an N-type semiconductor are joined. When a forward voltage is applied, electrons and holes move and recombine through a junction between the P-type semiconductor and the N-type semiconductor. Radiates light. In this case, since the color of the emitted light is determined by the gap energy, a light emitting diode emitting light having a desired color may be manufactured according to the selection of the semiconductor material.
이러한 발광 다이오드는 다양한 색상 구현이 가능하여 각종 전자 제품류와 계기판, 전광판 등에 표시소자 및 백라이트로 널리 이용되고 있다.Such a light emitting diode can be implemented in various colors, and is widely used as a display device and a backlight for various electronic products, instrument panels, and electronic displays.
또한, 발광 다이오드는 기존의 백열전구 또는 형광등과 같은 조명기구에 비해 전력 소모가 작고 수명이 길어, 기존 조명기구를 대체하여 일반 조명 용도로 그 사용영역을 넓히고 있다. 다만, 발광 다이오드를 일반 조명용도로 사용하기 위해서는 발광 다이오드의 발광 효율을 높이는 것이 상당히 중요하며 이를 위해 다양한 기술이 개발되고 있다.In addition, the light emitting diode consumes less power and has a longer life than a conventional incandescent lamp or a luminaire such as a fluorescent lamp, thereby replacing the existing luminaire and expanding its use area for general lighting. However, in order to use the light emitting diode for general lighting purposes, it is very important to increase the light emitting efficiency of the light emitting diode, and various techniques have been developed for this purpose.
일반적으로 발광 다이오드는 기판 상에 반도체 층들을 순차적으로 형성하고, 형성된 반도체 층들을 차례로 식각하여 발광영역들을 형성하여 제조된다. 이어서, 제조된 발광 다이오드는 다이아몬드 휠을 이용하여 기판을 분리하는 공정을 거쳐 개발 발광 다이오드 칩으로 제조된다.In general, light emitting diodes are manufactured by sequentially forming semiconductor layers on a substrate and sequentially etching the formed semiconductor layers to form light emitting regions. Subsequently, the manufactured light emitting diode is manufactured into a developed light emitting diode chip through a process of separating a substrate using a diamond wheel.
도 1은 일반적인 발광 다이오드 칩 제조 방법에 따라 제조된 발광 다이오드 칩의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode chip manufactured according to a general light emitting diode chip manufacturing method.
도 1을 참조하면, 기판(11) 상에 하부 반도체층(15), 활성층(17) 및 상부 반도체층(19)을 포함하는 반도체층(16)이 순차적으로 위치한다. 그리고 반도체층(16) 상에 투명 전극층(21)이 위치하고, 투명 전극층(21) 및 하부 반도체층(15) 상에 전극 패드들(23)이 위치한다. 반도체층(16)과 기판(11) 사이에 버퍼층(13)이 개재될 수 있다.Referring to FIG. 1, the
이와 같이 발광 다이오드가 제조된 후 도 1에 도시된 바와 같은 발광 다이오드 칩으로 분리되는 공정을 거치고 나면, 발광 다이오드 칩의 기판(11)은 도시된 바와 같이 그 측면이 하부면과 수직으로 형성된다. 종래에는 발광 다이오드 상부면에 패턴을 형성하여 광 추출 효율을 높이는 연구가 주로 진행되어 왔으나, 발광다이오드 상부면에 형성된 패턴만으로 광 추출 효율을 높이는데에는 한계가 있으며, 이에 따라, 발광다이오드 칩의 측면을 통한 광 추출 효율 개선에 대한 연구가 필요한 실정이다.After the light emitting diode is manufactured as described above, the
본 발명의 목적은, 발광효율이 개선된 발광 다이오드 칩 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a light emitting diode chip with improved luminous efficiency and a method of manufacturing the same.
본 발명의 일 측면에 따라, 기판, 하부 반도체층, 활성층 및 상부 반도체층을 포함하는 발광 다이오드용 웨이퍼를 준비하고, 포커스 변화를 수반하는 레이저로 상기 웨이퍼를 개별 발광 다이오드 칩으로 절단하여, 상기 개별 발광다이오드 칩의 측면에 요철을 형성하는 발광다이오드 칩 제조방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, a wafer for a light emitting diode comprising a substrate, a lower semiconductor layer, an active layer and an upper semiconductor layer is prepared, and the wafer is cut into individual light emitting diode chips with a laser accompanied by a change in focus, so that the individual A light emitting diode chip manufacturing method for forming irregularities on a side surface of a light emitting diode chip is provided.
일 실시예에 따라, 상기 기판과 상기 하부 반도체층을 포함하는 하부 영역 위에 적어도 활성층과 상부 반도체층을 포함하는 복수의 상부 영역을 형성하여, 상기 웨이퍼를 준비하고, 상기 상부 영역의 각각의 주변을 둘러싸는 궤적으로 상기 하부 영역에 레이저를 조사하여 상기 개별 발광다이오드 칩을 분리하여 발광 다이오드 칩을 제조한다.In example embodiments, a plurality of upper regions including at least an active layer and an upper semiconductor layer may be formed on a lower region including the substrate and the lower semiconductor layer, to prepare the wafer, and to surround each of the upper regions. A light emitting diode chip is manufactured by separating the individual LED chips by irradiating a laser to the lower region with a surrounding trajectory.
다른 실시예에 따라, 상기 기판과 상기 하부 반도체층을 포함하는 하부 영역 위에 적어도 활성층과 상부 반도체층을 포함하는 상부 영역을 형성하여, 상기 웨이퍼를 준비하고, 상기 상부 영역과 상기 하부 영역에 레이저를 각각 조사하여 상기 개별 발광다이오드 칩을 분리하여 발광 다이오드 칩을 제조한다.According to another embodiment, an upper region including at least an active layer and an upper semiconductor layer is formed on a lower region including the substrate and the lower semiconductor layer to prepare the wafer, and a laser is applied to the upper region and the lower region. Irradiation is performed to separate the individual LED chips to manufacture LED chips.
본 발명의 다른 측면에 따라, 발광다이오드 칩 제조방법에 있어서, 기판, 하부 반도체층, 활성층 및 상부 반도체층을 포함하는 발광 다이오드용 웨이퍼를 준비하고, 상기 웨이퍼에 레이저를 조사하여 상기 웨이퍼를 관통하는 하나 이상의 관통 홀을 형성하며, 이때, 상기 웨이퍼로부터 상기 개별 발광다이오드 칩을 분리하는데 상기 관통 홀을 이용한다.According to another aspect of the present invention, in the method of manufacturing a light emitting diode chip, preparing a wafer for a light emitting diode comprising a substrate, a lower semiconductor layer, an active layer and an upper semiconductor layer, and irradiates a laser to the wafer to penetrate the wafer. One or more through holes are formed, wherein the through holes are used to separate the individual light emitting diode chips from the wafer.
일 실시예에 따라, 상기 기판과 상기 하부 반도체층을 포함하는 하부 영역 위에 적어도 활성층과 상부 반도체층을 포함하는 복수의 상부 영역을 형성하여, 상기 웨이퍼를 준비하고, 상기 상부 영역의 주변을 둘러싸는 궤적으로 상기 관통 홀을 복수개로 형성하여, 상기 복수개의 관통 홀로 상기 개별 발광다이오드 칩의 측면에 요철을 형성한다.In example embodiments, a plurality of upper regions including at least an active layer and an upper semiconductor layer may be formed on a lower region including the substrate and the lower semiconductor layer to prepare the wafer and surround the periphery of the upper region. A plurality of through holes are formed in the trajectory, and concavities and convexities are formed in the side surfaces of the individual light emitting diode chips through the plurality of through holes.
다른 실시예에 따라, 상기 기판과 상기 하부 반도체층을 포함하는 하부 영역 위에 적어도 활성층과 상부 반도체층을 포함하는 복수의 상부 영역을 형성하여, 상기 웨이퍼를 준비하고, 상기 상부 영역에 조사된 레이저와 상기 하부 영역에 조사된 레이저로 상기 웨이퍼에 상기 관통 홀을 복수개 형성한다. 상기 레이저를 상기 웨이퍼에 조사하는 동안 상기 레이저의 포커스를 변화시키는 것이 좋다.According to another embodiment, a plurality of upper regions including at least an active layer and an upper semiconductor layer is formed on a lower region including the substrate and the lower semiconductor layer to prepare the wafer, and the laser is irradiated to the upper region. A plurality of through holes are formed in the wafer by the laser irradiated to the lower region. It is preferable to change the focus of the laser while irradiating the laser onto the wafer.
본 발명의 일 측면에 따른 발광 다이오드 칩은, 웨이퍼로부터 절단 분리되고, 기판과 하부 반도체층, 활성층, 상부 반도체층을 포함하되, 레이저에 의해 절단된 측면에 요철을 포함한다.A light emitting diode chip according to an aspect of the present invention includes a substrate, a lower semiconductor layer, an active layer, and an upper semiconductor layer, which are cut and separated from a wafer, and include irregularities on a side cut by a laser.
일 실시예에 따라, 상기 요철은 적어도 상기 기판과 상기 하부 반도체층의 측면에 형성된다.According to one embodiment, the unevenness is formed at least on the side of the substrate and the lower semiconductor layer.
일 실시예에 따라, 상기 발광다이오드 칩은, 상기 요철이 전체적으로 형성된 제1 측면과, 높이 방향을 따라 상기 활성층 보다 낮은 높이까지만 상기 요철이 형성된 제2 측면을 포함한다.In example embodiments, the light emitting diode chip may include a first side surface on which the unevenness is formed as a whole, and a second side surface on which the unevenness is formed only to a height lower than the active layer in the height direction.
일 실시예에 따라, 상기 요철은 높이 방향으로 연속적으로 층이 져서 형성될 수 있다. 이때, 상기 층은 레이저의 스캔 방향에 의해 규칙성을 갖게 된다.According to one embodiment, the irregularities may be formed by successive layers in the height direction. At this time, the layer has regularity by the scanning direction of the laser.
일 실시예에 따라, 상기 요철은 상기 웨이퍼를 관통하는 관통 홀의 형상 일부를 포함할 수 있으며, 다른 실시예에 따라, 상기 요철은 상기 웨이퍼를 관통하는 복수의 관통 홀의 형상 일부를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the unevenness may include a portion of the shape of the through hole penetrating the wafer, and according to another embodiment, the unevenness may include a portion of the shape of the plurality of through holes penetrating the wafer.
본 발명의 실시예에 따르면 발광 다이오드 칩의 측면에 요철이 형성되도록 발광 다이오드 칩이 제조되어, 발광 다이오드 칩의 발광 효율이 높아진다.According to the embodiment of the present invention, the light emitting diode chip is manufactured such that irregularities are formed on the side surface of the light emitting diode chip, thereby increasing the light emitting efficiency of the light emitting diode chip.
도 1은 일반적인 발광 다이오드 칩 제조 방법에 따라 제조된 발광 다이오드 칩의 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 칩의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 웨이퍼로부터 절단되는 발광다이오드 칩을 도시한 단면도.
도 4는 포커스 변화를 수반하는 레이저로 웨이퍼를 절단할 때 생기는 절단면의 예들을 보여주는 도면.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 칩을 도시한 평면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 웨이퍼로부터 발광다이오드 칩을 분리하는 방법을 설명하기 위한 사시도.1 is a schematic cross-sectional view of a light emitting diode chip manufactured according to a general light emitting diode chip manufacturing method.
2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a light emitting diode chip according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode chip cut from a wafer according to an embodiment of the present invention.
4 shows examples of cut planes resulting from cutting a wafer with a laser accompanied by a focus change.
5A, 5B, and 5C are plan views illustrating a light emitting diode chip according to another embodiment of the present invention.
6 is a perspective view for explaining a method of separating a light emitting diode chip from a wafer according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들을 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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided as examples to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. And, in the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 칩의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a light emitting diode chip according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 우선 기판을 준비한다(S101). 기판은 예컨대 사파이어(Al203) 기판일 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 기판 상에 형성될 반도체층의 물질에 따라 다양하게 선택될 수 있다.Referring to FIG. 2, first, a substrate is prepared (S101). The substrate may be, for example, a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, but is not limited thereto. The substrate may be variously selected according to the material of the semiconductor layer to be formed on the substrate.
이어서, 기판 상에 반도체층들을 형성한다(S103). 반도체층들로는 하부 반도체층, 활성층 및 상부 반도체층이 순차적으로 형성된다. 하부 반도체층, 활성층 및 상부 반도체층은 각각 질화갈륨 계열의 화합물 반도체 물질 즉, (Al, In, Ga)N으로 형성될 수 있다. 특히 활성층은 요구되는 파장의 광 예컨대 자외선 또는 청색광을 방출하도록 조성 원소 및 조성비가 결정되며, 하부 반도체층 및 상부 반도체층은 활성층에 비해 밴드갭이 큰 물질로 형성된다.Subsequently, semiconductor layers are formed on the substrate (S103). As the semiconductor layers, a lower semiconductor layer, an active layer, and an upper semiconductor layer are sequentially formed. The lower semiconductor layer, the active layer, and the upper semiconductor layer may be formed of a gallium nitride-based compound semiconductor material, that is, (Al, In, Ga) N, respectively. In particular, the active layer has a composition element and composition ratio determined so as to emit light of a desired wavelength such as ultraviolet or blue light, and the lower semiconductor layer and the upper semiconductor layer are formed of a material having a larger band gap than the active layer.
그리고, 하부 반도체층, 상부 반도체층, 및 활성층은 금속유기화학기상증착(MOCVD), 분자선 성장(molecular beam epitaxy) 또는 수소화물 기상 성정(hydride vapor phase epitaxy; HVPE) 기술 등을 사용하여 단속적으로 또는 연속적으로 성장될 수 있다.In addition, the lower semiconductor layer, the upper semiconductor layer, and the active layer may be intermittently or using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), molecular beam epitaxy, or hydride vapor phase epitaxy (HVPE) techniques, or the like. Can be grown continuously.
여기서, 하부 반도체층 및 상부 반도체층은 각각 N형 및 P형, 또는 P형 또는 N형이다. 질화갈륨계열의 화합물 반도체층에서, N형 반도체층은 불순물로 예컨대 실리콘(Si)을 도핑하여 형성될 수 있으며, P형 반도체층은 불순물로 예컨대 마그네슘(Mg)을 도핑하여 형성될 수 있다.Here, the lower semiconductor layer and the upper semiconductor layer are N type and P type, or P type or N type, respectively. In the compound semiconductor layer of the gallium nitride series, the N-type semiconductor layer may be formed by doping with silicon (Si) as an impurity, and the P-type semiconductor layer may be formed by doping with magnesium (Mg) as an impurity.
하부 반도체층 및/또는 상부 반도체층은 도시한 바와 같이 단일층일 수 있으나, 다층구조를 가질 수도 있다. 또한 활성층은 단일 양자웰 또는 다중 양자웰 구조를 가질 수 있다.The lower semiconductor layer and / or the upper semiconductor layer may be a single layer as shown, but may have a multilayer structure. In addition, the active layer may have a single quantum well or multiple quantum well structures.
또한 하부 반도체층을 형성하기 전, 반도체층들과 기판 사이에 버퍼층이 개재될 수 있다. 버퍼층은 기판과 그 위에 형성될 하부 반도체층의 격자부정합을 완화시키기 위해 형성되며, 예컨대 질화갈륨(GaN) 또는 질화알루미늄(AlN)으로 형성될 수 있다.In addition, before forming the lower semiconductor layer, a buffer layer may be interposed between the semiconductor layers and the substrate. The buffer layer is formed to mitigate lattice mismatch between the substrate and the lower semiconductor layer to be formed thereon, and may be formed of, for example, gallium nitride (GaN) or aluminum nitride (AlN).
이어서 상부 반도체층 상에 발광 영역들을 한정하는 포토레지스트 패턴들을 형성하고, 형성된 포토레지스트 패턴들을 식각 마스크로 사용하여 상부 반도체층, 활성층 및 하부 반도체층을 차례로 식각하여 발광영역들을 형성한다(S105).Subsequently, photoresist patterns defining light emitting regions are formed on the upper semiconductor layer, and the upper semiconductor layer, the active layer, and the lower semiconductor layer are sequentially etched using the formed photoresist patterns as an etching mask (S105).
이에 따라 형성된 발광 영역들 각각은 기판 상에 위치하는 하부 반도체층, 하부 반도체층의 일 영역 상부에 위치하는 상부 반도체층, 및 하부 반도체층과 상부 반도체층 사이에 개재된 활성층을 포함하고, 하부 반도체층의 다른 영역은 노출된다.Each of the light emitting regions thus formed includes a lower semiconductor layer positioned on a substrate, an upper semiconductor layer positioned over an area of the lower semiconductor layer, and an active layer interposed between the lower semiconductor layer and the upper semiconductor layer. Other areas of the layer are exposed.
한편 금속 배선들을 형성하기 전, 상부 반도체층 상에 금속층들이 형성될 수 있으며, 노출된 하부 반도체층 상에 오믹 콘택층들이 더 형성될 수 있으며, 상부 반도체층 상에도 오믹 콘택층들이 형성될 수 있으나, 여기서는 그 상세한 기재는 생략한다.Meanwhile, before forming the metal wires, metal layers may be formed on the upper semiconductor layer, ohmic contact layers may be further formed on the exposed lower semiconductor layer, and ohmic contact layers may also be formed on the upper semiconductor layer. The detailed description thereof is omitted here.
이어서 위와 같은 공정들을 거쳐 제작된 발광 다이오드 웨이퍼(이하, '웨이퍼'로 칭함)를 레이저로 절단하여 개별 발광 다이오드 칩으로 분리한다(S107). 이때, 웨이퍼에 조사되는 레이저는 연속적인 포커스의 변화와 조절을 수반한다. 포커스의 연속적인 변화에 따라 개별 발광 다이이오드 칩의 측면, 즉, 절단면에는 요철이 형성된다. 모든 절단면에 요철을 형성할 수 있지만, 필요에 따라 원하는 절단면만 레이저의 포커스 변화에 의해 요철을 형성할 수 있다. 요철은 발광 다이오드 칩의 측면에서의 전반사를 줄이고 광이 방출되는 측면의 표면적을 늘림으로써 발광다이오드의 광 추출 효율을 높이는데 기여할 수 있다.Subsequently, a light emitting diode wafer (hereinafter referred to as a “wafer”) manufactured through the above processes is cut with a laser and separated into individual light emitting diode chips (S107). At this time, the laser irradiated onto the wafer involves a continuous change of focus and adjustment. As the focus changes continuously, irregularities are formed on the sides of the individual light emitting diode chips, that is, the cut surfaces. Unevenness can be formed on all cut surfaces, but only desired cut surfaces can be formed by changing the focus of the laser as needed. The unevenness may contribute to increasing the light extraction efficiency of the light emitting diode by reducing the total reflection at the side of the light emitting diode chip and increasing the surface area of the side from which light is emitted.
레이저에 의한 절단시, 레이저의 포커스 간격 또는 폭을 조절시킴으로써 절단면의 거칠기를 조절할 수 있다. 여기서, 레이저를 기판의 하면과 상면에 차례로 또는 동시에 조사하여 개별 칩 단위의 발광 다이오드 칩으로 절단하거나 또는 기판의 하면 또는 상면에 조사하여 개별 단위의 발광 다이오드 칩으로 절단시킬 수 있다.In cutting by the laser, the roughness of the cut surface can be adjusted by adjusting the focus interval or width of the laser. Here, the laser may be irradiated to the lower surface and the upper surface of the substrate one by one or at the same time to be cut into light emitting diode chips of individual chip units, or the lower surface or the upper surface of the substrate may be cut into light emitting diode chips of individual units.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 웨이퍼로부터 절단되는 발광다이오드 칩을 볼 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that a light emitting diode chip is cut from a wafer according to an embodiment of the present invention.
도 3에 웨이퍼의 일부가 보여지며 도면부호 1로 표시되어 있다. 웨이퍼(1)는 N형 전극패드(36)들을 상부에 포함하는 하부 영역(L)과 P형 전극 패드(37)들을 상부에 포함하는 상부 영역(U)을 포함한다. 메사 식각에 의해, 상부 영역(U)은 복수개로 분할되어 있다. 하부 영역(L)은 기판(31)과 N형의 하부 반도체층(32)을 포함하며, 복수개로 분할된 상부 영역(U)은 N형 하부 반도체층(32)의 상측 일부와 그 위에 차례로 형성된 활성층(33) 및 P형 상부 반도체층(34)를 포함한다. 그에 더하여, 상부 영역(U)은 P형 상부 반도체층(34)의 상면에 형성된 투명전극층(35)을 포함한다.A portion of the wafer is shown in FIG. 3 and indicated by
화살표로 표시한 레이저(B)가 웨이퍼(1)에 대하여 경사지게 조사되며, 이에 의해 웨이퍼(1)는 경사진 측면을 갖도록 절단된다. 레이저가 조사되는 궤적 안에 상부 영역(U)과 그에 상응하는 N형 전극 패드(36)가 포함되며, 레이저의 조사 궤적에 대응되게, 웨이퍼로(1)부터 발광다이오드 칩(30)이 절단되어 분리될 수 있다. 복수의 활성층(33)을 포함하는 멀티 셀 구조의 발광다이오드 칩을 얻기 위해, 복수의 상부 영역(U)을 안쪽에 포함하는 궤적으로 레이저를 조사할 수도 있음에 유의한다.The laser B indicated by the arrow is irradiated obliquely with respect to the
레이저(B)의 조사는 연속적인 포커스의 변화를 수반하여 이루어지며, 이에 의해, 웨이퍼(1) 또는 발광 다이오드 칩(30)의 절단면에는 요철(39)이 형성된다. 레이저가 앞에서 언급한 것과 같은 궤적으로 스캐닝되면, 스트라이프 형태로 연속적으로 층진 요철이 높이 방향을 따라 형성된다. 상부 영역(U)의 바깥쪽 둘레에만 레이저(B)가 조사되면, 도 3에 도시된 것과 같이 기판(31)과 N형 하부 반도체층(32)의 측면에만 요철(39)이 형성되며, 활성층(33), P형 상부 반도체층(34) 및 투명 전극층(35)에는 요철이 생기지 않는다. 하지만, 식각 홀에 의해 N형 상부 반도체층의 일부가 노출되는 웨이퍼(1)를 이용하는 경우(도 6 참조), 또는, 웨이퍼 구조와 관계 없이 광 추출 효율을 더 높일 필요가 있는 경우에는, 포커스 변화를 수반하는 레이저 조사를 활성층(33), P형 상부 반도체층(34) 및/또는 투명 전극층(35)의 절단에 적용할 수 있으며, 이 경우, 요철은 활성층(33), P형 상부 반도체층(34) 및/또는 투명 전극층(35)에도 형성된다.Irradiation of the laser B is accompanied by a continuous change of focus, whereby
레이저의 조사방향 및 각도에 따라 웨이퍼(1)의 절단면은 다른 형상을 갖는데, 레이저를 경사지게 조사하는 방식을 이용하는 경우, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 경사진 절단면(I)을 얻을 수 있고, 레이저를 수직 방향으로 조사하는 방식의 경우, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 대략 수직의 절단면(V)을 얻을 수 있다. 수직의 절단면도 경사진 절단면과 마찬가지로 레이저의 포커스 변화에 따른 요철을 포함한다. According to the irradiation direction and angle of the laser, the cutting surface of the
또한, 웨이퍼를 레이저로 절단함에 있어서, 위에서 아래를 향해 또는 아래에서 위를 향해 한 방향으로 레이저를 조사하는 방식이 이용될 수 있고, 웨이퍼 중간 부분에 대하여 레이저를 양 방향에서 차례로 또는 동시에 조사하는 방식이 이용될 수 있다. 또한, 레이저만으로 웨이퍼를 절단할 수 있으며, 대안적으로, 레이저로 절단 홈 또는 절단 홀을 형성한 후, 물리적인 힘에 의한 브레이킹 공정을 추가로 이용하여 웨이퍼를 절단할 수도 있다. In addition, when cutting the wafer with a laser, a method of irradiating the laser in one direction from the top to the bottom or from the bottom to the top may be used, and a method of irradiating the laser in two directions sequentially or simultaneously with respect to the middle portion of the wafer. This can be used. In addition, the wafer may be cut only with a laser, and alternatively, the wafer may be further cut using a breaking force by physical force after forming a cutting groove or a cutting hole with the laser.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 본 발명의 다른 실시예들을 설명하기 위한 도면이다.5A, 5B and 5C are diagrams for describing other embodiments of the present invention.
도 5a는 활성층과 상부 반도체층을 포함하는 상부 영역(U)의 주변을 따라 기판과 하부 반도체층을 포함하는 하부 영역(L)을 관통하는 복수의 관통홀(H)을 서로 이어지도록 형성한 후, 웨이퍼(1)로부터 개별 발광 다이오드 칩을 절단하는 것을 보여준다. 복수의 관통홀(H)은 레이저 조사에 의해 형성되며, 이때, 레이저의 조사는 포커스의 연속적인 변화를 수반할 수 있다. 레이저에 의해 서로 이어지도록 형성된 복수의 관통홀(H)들을 이용하여 발광 다이오드 칩을 웨이퍼로부터 절단, 분리할 수 있으며, 이에 의해, 발광다이오드 칩의 측면에는 횡단면 요철(39')이 형성된다. 이 횡단면 요철 또한 발광 다이오드 칩의 측면에서의 광 추출을 향상시킨다.FIG. 5A illustrates a plurality of through holes H passing through the lower region L including the substrate and the lower semiconductor layer along the periphery of the upper region U including the active layer and the upper semiconductor layer. , Cutting the individual LED chips from the
도 5b는 발광 다이오드 칩의 모서리 부근 등 일부 영역에 관통홀(H)를 생략하여, 횡단면 요철을 부분적으로 형성한 예를 보여준다. 개별 발광 다이오드 칩은 도 5a 및 도 5c에 도시된 것과 같은 사각형 또는 도 5b에 도시된 것과 같은 평행사변형, 또는 기타 다른 기학적인 형상일 수 있다.FIG. 5B illustrates an example in which the cross-sectional irregularities are partially formed by omitting the through holes H in some regions, such as near the edges of the LED chip. The individual light emitting diode chips may be quadrangular as shown in FIGS. 5A and 5C or parallelograms as shown in FIG. 5B, or some other geometric shape.
도 5a 및 도 5b에 도시된 실시예들이 하부 영역(L), 즉, 기판과 하부 반도체층만을 포함하는 영역에만 레이저로 복수의 관통홀(H)들을 형성하고 그 관통홀(H)들을 이용하여 개별 발광 다이오드 칩을 절단함으로써 측면에 요철(39')을 형성한 것이지만, 도 5c에 도시된 바와 같이 상부 영역(U), 즉 상부 반도체층과 활성층을 포함하는 영역에도 레이저를 조사하여 관통홀(H)들을 형성할 수 있다. 여기서, 도 5a 및 5b의 실시예는 발광 다이오드 칩의 한 측면에 대하여 복수의 관통홀(H)을 포함하지만, 도 5c의 실시예는 발광 다이오드 칩의 한 측면에 상대적으로 큰 하나의 관통홀(H)을 포함한다.5A and 5B form a plurality of through holes H with a laser only in a region including only the lower region L, that is, the substrate and the lower semiconductor layer, and by using the through holes H. The unevenness 39 'is formed on the side by cutting the individual LED chips, but as shown in FIG. 5C, the laser beam is also irradiated to the upper region U, that is, the region including the upper semiconductor layer and the active layer, so that the through hole ( H) can be formed. 5A and 5B include a plurality of through holes H with respect to one side of the LED chip, while the embodiment of FIG. 5C shows one through hole relatively large to one side of the LED chip. H).
다시 도 3을 참조하면, 발광 다이오드 칩(30)은 기판(31)을 포함한다. 기판(31) 상에는 하부 반도체층(32), 활성층(33) 및 상부 반도체층(34)이 차례로 형성되어 있다. 발광 다이오드 칩(30)은 초점 변화를 수반하는 레이저에 의해 웨이퍼로부터 절단되며, 그 절단면, 즉 발광 다이오드 칩의 측면은 위와 같은 레이저에 의해 요철(39)을 갖게 된다.Referring back to FIG. 3, the
요철(39)에 의해, 활성층(33)에서 발광된 빛 중 기판으로 향하는 빛의 방출 표면적을 증가시킬 수 있고, 내부 전반사에 의해 발생하는 광 손실도 줄일 수 있어, 발광 다이오드 칩의 발광효율을 향상시킬 수 있다.By the
하부 반도체층(32)은 메사(mesa) 형성에 의해 일부가 노출되며, 그 노출된 부근에 N형 전극 패드(36)가 형성된다.A portion of the
활성층(33)은 메사 형성에 의해 하부 반도체층(32)의 일부 영역 위에 한정적으로 형성되며, 활성층(33) 위로는 상부 반도체층(34)이 형성되어 있다. 상부 반도체층(34) 상에는 투명 전극층(35)이 형성될 수 있다. 투명 전극층(35)은 판상 형태로서 상부 반도체층(34)에서 방출되는 빛을 외부로 투과시킨다. 투명 전극층(35)은 제 P형 전극 패드(37)를 통하여 입력되는 전류를 골고루 분산시켜 발광효율을 높일 수 있다.The
P형 전극 패드(37) 및 N형 전극 패드(36)는 투명 전극층(35) 위 및 하부 반도체층(32) 위에 형성된다. P형 전극 패드(37) 및 N형 전극 패드(36)는 배선에 의해 리드(lead)(미도시)와 연결되어 외부 전원으로부터 전원을 공급받는다.The P-
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 포커스 변화를 수반하는 레이저로 웨이퍼(1)를 절단하여 개별 발광다이오드 칩(30)으로 분리하는 과정을 보여준다. 도 6을 참조하면, N형 전극 패드(36)가 설치되는 영역이 식각 홀(h)에 의해 형성되므로, 식각 홀(h)이 형성된 부분을 제외하는 나머지 부분에서는 상부 영역과 하부 영역이 단차 없이 연결되어 있다. 이 경우, 웨이퍼(1)로부터 개별 발광 다이오드 칩(30)을 절단 분리할 때, 포커스 변화를 수반하는 레이저에 의한 절단이 상부 영역(U)과 하부 영역(L)을 모두 포함하도록 이루어진다. 도 6에 도시된 바와 같이, 레이저를 경사지게 조사하는 경우, 도 6에 도시된 것과 같은 대략 사다리꼴 단면 또는 도 3에 도시된 것과 같은 대략 평행사변형 단면으로 발광다이오드 칩을 절단 분리할 수 있다. 6 shows a process of cutting the
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The invention being thus described, it will be obvious that the same way may be varied in many ways. Such modifications are intended to be within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
30 : 발광 다이오드 칩 31 : 기판
32 : 하부 반도체층 33 : 활성층
34 : 상부 반도체층 35 : 투명전극층
36 : N형 전극 패드 37 : P형 전극 패드
39, 39' : 요철30
32: lower semiconductor layer 33: active layer
34: upper semiconductor layer 35: transparent electrode layer
36: N type electrode pad 37: P type electrode pad
39, 39 ': unevenness
Claims (13)
기판, 하부 반도체층, 활성층 및 상부 반도체층을 포함하는 발광 다이오드용 웨이퍼를 준비하고,
포커스 변화를 수반하는 레이저로 상기 웨이퍼를 개별 발광 다이오드 칩으로 절단하여,
상기 개별 발광다이오드 칩의 측면에 요철을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 칩 제조방법.In the light emitting diode chip manufacturing method,
Preparing a wafer for a light emitting diode comprising a substrate, a lower semiconductor layer, an active layer and an upper semiconductor layer,
Cutting the wafer into individual light emitting diode chips with a laser accompanied by a change in focus,
The light emitting diode chip manufacturing method, characterized in that the irregularities formed on the side of the individual LED chip.
상기 기판과 상기 하부 반도체층을 포함하는 하부 영역 위에 적어도 활성층과 상부 반도체층을 포함하는 복수의 상부 영역을 형성하여, 상기 웨이퍼를 준비하고,
상기 상부 영역의 각각의 주변을 둘러싸는 궤적으로 상기 하부 영역에 레이저를 조사하여 상기 개별 발광다이오드 칩을 분리하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 칩 제조 방법. The method according to claim 1,
Preparing a wafer by forming a plurality of upper regions including at least an active layer and an upper semiconductor layer on a lower region including the substrate and the lower semiconductor layer,
And irradiating a laser to the lower region with a trajectory surrounding each of the upper regions to separate the individual LED chips.
상기 기판과 상기 하부 반도체층을 포함하는 하부 영역 위에 적어도 활성층과 상부 반도체층을 포함하는 상부 영역을 형성하여, 상기 웨이퍼를 준비하고,
상기 상부 영역과 상기 하부 영역에 레이저를 각각 조사하여 상기 개별 발광다이오드 칩을 분리하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 칩 제조 방법.The method according to claim 1,
Preparing the wafer by forming an upper region including at least an active layer and an upper semiconductor layer on a lower region including the substrate and the lower semiconductor layer,
And irradiating a laser to the upper region and the lower region, respectively, to separate the individual LED chips.
기판, 하부 반도체층, 활성층 및 상부 반도체층을 포함하는 발광 다이오드용 웨이퍼를 준비하고,
상기 웨이퍼에 레이저를 조사하여 상기 웨이퍼를 관통하는 하나 이상의 관통 홀을 형성하며,
상기 웨이퍼로부터 상기 개별 발광다이오드 칩을 분리하는데 상기 관통 홀을 이용하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 칩 제조 방법.In the light emitting diode chip manufacturing method,
Preparing a wafer for a light emitting diode comprising a substrate, a lower semiconductor layer, an active layer and an upper semiconductor layer,
Irradiating a laser onto the wafer to form one or more through holes penetrating the wafer,
And using the through hole to separate the individual light emitting diode chip from the wafer.
상기 기판과 상기 하부 반도체층을 포함하는 하부 영역 위에 적어도 활성층과 상부 반도체층을 포함하는 복수의 상부 영역을 형성하여, 상기 웨이퍼를 준비하고,
상기 상부 영역의 주변을 둘러싸는 궤적으로 상기 관통 홀을 복수개로 형성하여,
상기 복수개의 관통 홀로 상기 개별 발광다이오드 칩의 측면에 요철을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 칩 제조방법.The method of claim 4,
Preparing a wafer by forming a plurality of upper regions including at least an active layer and an upper semiconductor layer on a lower region including the substrate and the lower semiconductor layer,
By forming a plurality of through holes as a trajectory surrounding the upper region,
The method of claim 1, wherein the plurality of through holes to form irregularities on the side of the individual light emitting diode chip.
상기 기판과 상기 하부 반도체층을 포함하는 하부 영역 위에 적어도 활성층과 상부 반도체층을 포함하는 복수의 상부 영역을 형성하여, 상기 웨이퍼를 준비하고,
상기 상부 영역에 조사된 레이저와 상기 하부 영역에 조사된 레이저로 상기 웨이퍼에 상기 관통 홀을 복수개 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 칩 제조방법.The method of claim 4,
Preparing a wafer by forming a plurality of upper regions including at least an active layer and an upper semiconductor layer on a lower region including the substrate and the lower semiconductor layer,
And a plurality of through holes formed in the wafer by a laser irradiated to the upper region and a laser irradiated to the lower region.
레이저에 의해 절단된 측면에 요철을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 칩.A light emitting diode chip which is cut and separated from a wafer and comprises a substrate, a lower semiconductor layer, an active layer, and an upper semiconductor layer,
A light emitting diode chip comprising irregularities on the side cut by a laser.
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CN113436983A (en) * | 2020-03-19 | 2021-09-24 | 京东方科技集团股份有限公司 | Mu LED substrate, preparation method thereof, EL detection method and device |
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- 2010-09-24 KR KR1020100092809A patent/KR20120031344A/en not_active Ceased
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