KR100506730B1 - 발광 다이오드의 제조방법 - Google Patents

발광 다이오드의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100506730B1
KR100506730B1 KR10-2002-0078456A KR20020078456A KR100506730B1 KR 100506730 B1 KR100506730 B1 KR 100506730B1 KR 20020078456 A KR20020078456 A KR 20020078456A KR 100506730 B1 KR100506730 B1 KR 100506730B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
substrate
aluminum
alumina
light emitting
Prior art date
Application number
KR10-2002-0078456A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040050597A (ko
Inventor
백두고
오방원
김학규
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR10-2002-0078456A priority Critical patent/KR100506730B1/ko
Priority to TW092116465A priority patent/TW200410430A/zh
Priority to JP2003174705A priority patent/JP2004193548A/ja
Priority to US10/464,514 priority patent/US20040108511A1/en
Publication of KR20040050597A publication Critical patent/KR20040050597A/ko
Priority to US11/012,331 priority patent/US7119375B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100506730B1 publication Critical patent/KR100506730B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0093—Wafer bonding; Removal of the growth substrate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 고휘도를 갖는 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은, 기판과, 상기 기판 위에 형성된 제 1 도전형 클래드층과, 상기 제1 도전형 클래드층 상에 형성된 활성층과, 상기 활성층 상에 형성된 제 2 도전형 클래드층과, 상기 기판 하면에 형성된 알루미나(Al2O3)층과, 상기 알루미나(Al2O3)층의 하면에 형성된 알루미늄(Al)층을 포함하는 발광 다이오드를 제공한다. 다른 실시형태에서는, 상기 기판을 제거하고, 제1 도전형 클래드층 하면에 직접 상기 알루미나층과 알루미늄층을 글래스층과 함께 형성할 수도 있다.
본 발명에 따른 LED에 따르면, 금속으로 이루어진 단일 반사층에 비해, 전체 반사특성이 탁월하게 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 제조방법에서는, 별도의 증착공정없이, 양극접합공정을 적용하여, LED소자에서 알루미나층과 알루미늄층으로 이루어진 후면 반사구조를 보다 간소하게 형성할 수 있다는 장점도 있다.

Description

발광 다이오드의 제조방법{METHOD OF FABRICATING LIGHT EMITTING DIODE}
본 발명은 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 알루미늄층과 알루미나층으로 구성된 반사층을 형성함으로써 우수한 광방출효율을 나타내며, 양극접합(anode bonding)을 이용하여 반사층을 보다 용이하게 형성할 수 있는 발광 다이오드 및, 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 발광 다이오드(light emission diode)는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN 및 AlGaInP 등의 화합물로 형성되는 반도체 소자로서, 광통신, 전자기기에서 여러 형태의 광원으로 널리 사용되고 있다.
이러한 LED 소자의 특성을 결정하는 중요한 기준 중 하나는 휘도이다. 여러 가지 설계 변경을 통해서 이러한 LED의 밝기를 개선하기 위한 많은 시도가 있어 왔다.
예를 들어, LED에서 전자와 정공의 재결합을 이용하여 빛을 생성하는 활성층(active layer)을 한 개 이상의 발광층을 사용함으로써 LED의 밝기를 개선할 수 있었다. 이러한 LED는 각 층의 두께가 100 Å보다 클 경우 멀티웰(multiwell : MW) LED라 하며, 대략 100 Å보다 작을 경우 다수 양자 웰(multiple quantum well : MQW) LED이라 한다. 이와 반대로, 단일 액티브층을 갖는 LED는 이중 헤테로 구조(doble heterostructure : DH) LED 또는 단일 양자 웰(SQW) LED라 하는데, 액티브층의 개수 및/또는 두께를 조절함으로써 휘도를 개선하려는 시도되어 왔다.
이러한 종래 기술은 활성층 자체에서 생성되는 빛을 극대화하는 측면에서 연구되는 것이다. 하지만, 이와 같이 활성층 자체의 구조를 변경하여 생성되는 빛의 밝기를 향상시키는 방안은 사용되는 재료에 따라 설계가 복잡할 뿐만 아니라, 실제 공정에 적용하는데 많은 어려움이 있다.
상술된 종래 기술과 달리, 일정한 광량으로 방출하는 활성층의 빛을 효율적으로 활용활 수 있는 구조를 개선하는 방안도 연구되고 있다.
그 예로, LED 하부에 반사층을 추가하여 불필요한 영역으로 방출되어 소모되는 빛을 최소화고 원하는 방향에서의 휘도를 향상시키는 방법이다. 이러한 방법은 LED소자의 기판 하부에 알루미늄(Al) 또는 은(Ag) 등의 반사율이 높은 금속을 후면반사(back reflector layer)층으로 형성시키는 방식으로 구현된다. 상기 구현형태의 일예는 도1a 및 1b에 도시되어 있다.
우선, 도1a을 참조하면, 발광 다이오드(10)는, 기판(2)과, 그 위에 형성된 n형인 제1 도전형 클래드층(4)과, 상기 제1 도전형 클래드층(4) 상에 형성된 활성층(6)과, 상기 활성층(6) 상에 형성된 p형인 제2 도전형 클래드층(8)을 포함한다. 통상적인 구성에서는, 제 1 도전형은 n형이며, 제 2 도전형은 p형이이며, 이는 가장 일반적인 LED 구성이기 때문에, 본 명세서 전반에 걸쳐 바람직한 예로서 사용된다. 이와 반대로, 제 1 도전형이 p형이고, 제 2 도전형이 n형인 LED를 형성할 수도 있다. 이러한 선택에 따라, LED는 p형 기판 상에 성장될 수 도 있으며, n형 기판에 성장될 수도 있다. 또한, GaN화합물 반도체물질을 클래드층으로 사용하는 경우에는, 사파이어기판이 사용될 수도 있다.
도1a의 LED(10)에서 n형 클래드층(4)은 p형 클래드층과 활성층이 성장되지 않은 상면영역(엄밀한 의미로는, p형 클래드층과 활성층을 성장시킨 후에 일부를 제거하여 노출된 상면영역)에 n형 오믹 콘택트(ohmic contact)(11)에 전기적으로 접속되고, n형 클래드층(8)은 p형 오믹 콘택트(13)에 전기적으로 접속된다. 또한, 상기 기판(2)의 하면에는 반사율이 높은 금속으로 이루어진 반사층(15)이 형성된다.
상기 LED(10)의 오믹 콘택트(11,13)에 전압이 인가되면, n형 클래드층(4)으로부터 활성층(6)으로 전자가 주입되고, p형 클래드층(8)으로부터 상기 활성층(6)으로 정공이 주입된다. 상기 활성층(6) 영역으로 주입된 전자와 정공은 재결합하여 빛이 생성하게 된다.
이 때에 발산되는 빛의 진행방향은 도1b에 개략적으로 도시되어 있다. 도1b를 참조하면, 예를 들어 활성층(6)의 지점(P)로부터 생성되는 빛은 사용자가 원하는 발광방향인 소자(10)의 상부로 발산되는 빛(a)과, 소자의 아래방향으로 발산되는 빛(b)이 거의 동일한 양으로 분산될 것이다.
도1b에 도시된 LED구조(10)에서, 소자(10)의 하부로 향하는 빛(b)은 기판(2)의 하면에 배치된 반사층(15)에 도달하게 되고, 그 반사층(15)의 높은 반사율에 따라 일정한 양(b)은 다시 상부를 향하게 된다. 이와 같이 반사층(15)은 빛이 소자(10)의 상부를 향하도록 활성층(6)으로부터 발산되는 빛을 집중시켜 불필요하게 소모되는 양을 최소화시키는 역할을 한다.
하지만, 도1a 및 1b에서 설명된 반사층만으로는 LED소자의 광방출효율을 개선하는데 충분하지 못하며, 특히, 반사층으로 향하는 또는 그로부터 반사되는 빛은 비교적 큰 두께의 사파이어 기판으로 상당량이 광흡수되어 실제로 반사층에 의한 효율이 크게 개선되지 않는다는 문제가 있다.
또한, 이러한 반사층은 LED소자가 제조된 후에 추가적인 증착공정을 통해 수행되어야 하므로, 전체 공정이 복잡해지고 그 제조비용도 증가하는 문제가 있을 뿐만 아니라, 현재 사용되는 증착설비로는 사파이어기판의 하면에 우수한 접착성을 갖는 Al층 또는 Ag층을 형성한다는 것이 매우 어렵다는 문제가 있다.
따라서, 당 기술분야에서는 반사층을 개선하여 보다 효율적으로 LED의 휘도를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 그 제조공정도 간소한 새로운 LED 및 그 제조방법이 요구되어 왔다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은, LED소자의 하부에 형성되는 반사구조를, 상이한 반사율을 갖는 알루미늄층과 알루미나층으로 형성함으로써 반사층의 반사특성을 향상시킨 새로운 발광 다이오드를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 발광 다이오드의 기판을 제거한 후에, 그 제거된 면에 상이한 반사율을 갖는 알루미늄층과 알루미나층을 형성함으로써, 전체 반사특성을 개선할 뿐만 아니라, 광흡수요인이 되는 기판을 제거하여 전체 휘도를 향상시킨 새로운 발광 다이오드를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, LED소자에서 반사층이 형성될 면에 알루미늄막을 산소분위기하에서 고온으로 가압시킴으로써 상이한 반사율을 갖는 알루미나층과 알루미늄층으로 이루어진 반사층을 형성하여 우수한 휘도를 갖는 LED소자를 간소화된 공정으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은, 기판과, 상기 기판 위에 형성된 제1 도전형 클래드층과, 상기 제1 도전형 클래드층 상에 형성된 활성층과, 상기 활성층 상에 형성된 제 2 도전형 클래드층과, 상기 기판 하면에 형성된 알루미나(Al2O3)층과, 상기 알루미나(Al2O3)층의 하면에 형성된 알루미늄층을 포함하는 발광 다이오드를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시형태에서는, 글래스층과, 상기 글래스층 상에 형성된 알루미늄층과, 상기 알루미늄층 상에 형성된 알루미나(Al2O3)층과, 상기 알루미나(Al2O3)층 상에 형성된 제1 도전형 클래드층과, 상기 제1 도전형 클래드층 상에 형성된 활성층과, 상기 활성층 상에 형성된 제 2 도전형 클래드층을 포함하는 발광 다이오드를 제공한다.
본 발명의 발광 다이오드에 채용되는 후면 반사구조는 알루미늄층과 그 위에 형성된 상부 알루미나층을 포함한다. 또한, 바람직한 실시형태에서는, 알루미늄층의 하부에 추가적인 하부 알루미나층과 같은 보호층을 형성할 수도 있다.
나아가, 본 발명은 반사특성이 우수한 반사층을 갖는 발광다이오드 제조방법을 제공할 수도 있다. 상기 방법은, 기판을 마련하는 단계와, 상기 기판 상에 제1 도전형 클래드층을 형성하는 단계와, 상기 제1 도전형 클래드층 상에 형성된 활성층을 형성하는 단계와, 상기 활성층 상에 제2 도전형 클래드층를 형성하는 단계와, 산소분위기에서 상기 기판의 하면에 알루미늄막을 가열하면서 가압함으로써 그 기판과 인접한 부분의 알루미늄막이 알루미나(Al2O3)층으로 형성되도록 상기 기판과 알루미늄막을 접합시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따른 발광다이오드 제조방법은, 기판을 마련하는 단계와, 상기 기판 상에 제1 도전형 클래드층을 형성하는 단계와, 상기 제1 도전형 클래드층 상에 형성된 활성층을 형성하는 단계와, 상기 활성층 상에 제 2 도전형 클래드층를 형성하는 단계와, 상기 기판을 제거하여 상기 제1 도전형 클래드층의 하면을 노출시키는 단계와, 산소분위기에서 상기 제1 도전형 클래드층의 하면에 알루미늄막과 글래스층을 순차적으로 배치하는 단계와, 상기 제1 도전형 클래드층과 상기 알루미늄막 및 글래스층이 접합되도록 가열하면서 압착시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 제조방법에서 사용되는 반사층 형성을 위한 접합단계는, 산소분위기에서 알루미늄막을 가열가압하여 접합시킴으로써 그 계면 에 고의적으로 알루미나층을 형성할 수 있다. 이와 같이 알루미나층이 형성되기 위해서, 접합시의 가열온도는 250∼500℃범위가 바람직하며, 기판 또는 제1 도전형 클래드층과 알루미늄막에 적용되는 압력은 적어도 30gf/㎠인 것이 바람직하다. 특히, 보다 견고한 접합이 형성될 수 있도록, 기판 또는 제1 도전형 클래드층에 300∼600V의 직류전압을 인가하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 일실시형태에 따른 발광다이오드 구조를 나타내는 사시도이다.
도2를 참조하면, 본 발명에 따른 발광 다이오드(20)는, 기판(22)과, 그 위에 형성된 n형 클래드층(24)과, 상기 n형 클래드층(24) 상에 형성된 활성층(26)과, 상기 활성층(26) 상에 형성된 p형 클래드층(28)으로 이루어진다.
도1a에 도시된 LED(10)와 같이, 상기 LED(20)는 n형 클래드층(24)상에 형성된 n형 오믹 콘택트(31)와, p형 클래드층(28)에 형성된 p형 오믹 콘택트(33)를 구비할 수 있다. 상기 제1 도전형 및 제2 도전형 클래드층(24,28)과 활성층(26)은 GaN와 같은 3-5족 반도체물질이 사용될 수 있으며, 기판(22)으로는 사파이어기판이 사용될 수도 있다.
본 발명의 LED(20)구조의 특징은, 상기 기판(22)의 하면에, 반사율이 높은 금속인 알루미늄(Al)층(35)과, 상기 알루미늄층(35) 상에 형성되며 순수 알루미늄보다는 낮은 반사율을 갖는 상부 알루미나(Al2O3)층(37)이 형성된다는 것이다. 여기서, 상기 알루미늄층(35)과 상기 상부 알루미나층(37)은 하나의 반사층과 같은 역할을 한다.
통상적으로, 반사율이 높은 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)과 같이 반사율이 높은 금속층만을 이용하여 반사층을 형성하였으나, 실제로 그 반사율이 충분치 않은 문제가 있었다. 이에 본 발명자는 반사층의 반사율을 향상시키는 방안을 연구하였고, 그 결과로, 고반사코팅을 위한 광학 어드미턴스(optical admittance)이론을 응용하여 반사율이 높은 하나의 층을 이용하는 것보다, 오히려 상이한 반사율을 갖는 두 층을 이용할 때에 더 높은 반사율을 얻을 수 있다는 것을 알아 냈다. 이러한 원리로 구현된 새로운 후면반사구조가 도2에 도시된 알루미나층(37)과 알루미늄층(35)이다.
이와 같이, 본 발명에서 채용된 반사구조는 비교적 높은 반사율을 갖는 알루미늄층(35) 위에 상부 알루미나층(37)을 추가하여 형성된 구조를 갖는다. 이는 앞서 설명한 바와 같이, 통상의 반사층인 순수한 알루미늄층의 반사율보다 반사효과가 우수하므로, LED의 광방출효과를 크게 향상시킬 것으로 기대된다.
또한, 상기 상부 알루미나층(37)은, 상기 기판(22)에 알루미늄층(35)이 보다 견고하게 접합되도록 도움을 줄 수 있다.
또한, 도2에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 따른 LED(20)는 알루미늄층(35)의 하면에 추가적인 알루미나층(39)(상기한 바와 같이, 반사층역할을 하는 알루미나층(37)을 상부 알루미나층이라 할 때에, 추가적인 알루미나층(39)을 하부 알루미나층이라 함)을 형성할 수 있다. 본 실시형태에서, 하부 알루미나층(39)은 후속공정 또는 제품사용과정에서 화학적 또는 기계적 영향으로부터 소자를 보호하는 역할을 한다.
도2의 구조에서, 소자의 하부에, 즉 알루미늄층(35) 또는 보호층을 형성하는 경우에는 하부 알루미나층(39)의 하단에, 기판(22)과 같이 추가적인 지지대역할을 수행하는 글래스층(미도시)을 형성할 수도 있다.
도3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 발광다이오드 구조를 나타내는 사시도이다.
도3를 참조하면, 본 발명에 따른 발광 다이오드(50)는, 글래스층(61)과, 알루미늄층(55)과, 알루미나층(57)과, n형 클래드층(44), 활성층(46) 및 p형 클래드층(48)을 포함한다.
또한, 상기 LED(50)는 n형 클래드층(44)상에 형성된 n형 오믹 콘택트(51)와, p형 클래드층(48)에 형성된 p형 오믹 콘택트(53)를 구비한다. 상기 클래드층(44,48)과 활성층(24)을 구성하는 물질로는 GaN와 같은 3-5족 화합물 반도체물질을 사용할 수 있다.
본 실시형태에 따른 LED(50)은 도2에 도시된 형태와 달리, 사파이어와 같은 기판이 구비하지 않는다. 종래에는 반사층에 의한 효과를 향상시키기 위해서, 사파이어 기판을 제거하고, 소자의 상부에 실리콘층을 형성하여, 그 실리콘층으로서 반사층의 역할과 동시에 LED소자의 지지대로서의 역할을 동시에 수행하는 방안을 제공할 수도 있다. 하지만, 이 방안에서는 실제 반사율이 알루미늄층보다 작고 비교적 고가인 실리콘층을 추가해야 하는 문제가 있어 왔다.
본 발명의 다른 실시형태에서는 이러한 문제를 극복하기 위해서, 기판을 제거하고, 상부에 실리콘층을 형성하는 대신에, 하부 클래드층인 n형 클래드층(44)의 하면에 반사층인 알루미나층(57) 및 알루미늄층(55)을 직접 형성하여 양질의 반사구조를 제공한다. 또한, LED소자를 지지하는 역할을 하던 기판 또는 실리콘층 대신에, 앞서 설명된 글래스층(61)을 알루미늄층(55)의 하면에 형성함으로써 보다 안정된 구조를 갖게 한다.
도3에 도시된 LED구조(50)는, 활성층(46)과 클래드층(44,48)을 구성하는 반도체물질의 성장과정을 완료한 후에, 기판을 제거하여 n형 클래드층(44)의 하면에 알루미늄층(55) 및 알루미나층(57)과 함께 글래스층(61)을 접합시키는 방식으로 구현될 수 있다. 이에 대한 상세한 공정은 후술하기로 한다.
본 실시형태에서 채용된 반사구조물은 도2에 도시된 형태와 유사하게 고반사율을 갖는 알루미늄층(55)과 상대적으로 낮은 반사율을 갖는 알루미나층(57)을 추가하여 형성된다.
또한, 도3에는 도시되지 않았으나, 본 실시형태에 따른 LED(50)는 알루미늄층(55)의 하면에 도2의 39로 표시된 추가적인 알루미나층이 형성될 수도 있다. 이 경우에는, 추가적인 알루미나층은 글래스층(61)과 알루미늄층(55) 사이에 형성될 수 있다.
나아가, 본 발명은 반사특성이 우수한 반사층을 갖는 발광다이오드 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 발광다이오드 제조방법은, 기판 상에 제1 도전형 클래드층, 활성층 및 제 2 도전형 클래드층를 순차적으로 형성하고, 이어 산소분위기에서 상기 기판의 하면에 알루미늄막을 가열하면서 가압함으로써, 그 계면에 인접한 부분의 알루미늄막이 알루미나(Al2O3)층으로 형성되도록 상기 기판과 알루미늄막을 접합하는 공정으로 이루어진다.
본 발명에 따른 방법에서는, 별도의 증착설비를 이용하지 않고 양극접합공정을 응용하여 알루미늄막(Al foil)로 반사층을 형성함으로써, 보다 용이하게 반사층을 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 사파이어와 같은 기판에 우수한 접착성을 갖는 반사층을 형성할 수 있다는 잇점이 있다.
본 발명에서 채용되는 양극접합공정을 이용한 반사층형성방법은, 알루미늄막을 산소분위기에서 가열 가압함으로써 알루미늄층의 표면, 특히 기판과 계면을 이루는 알루미늄부분이 산소와 결합하여 알루미나(Al2O3)층으로 형성된다. 도4a 및 4b는 본 발명의 일실시형태에 따른 발광다이오드 제조방법에서 후면반사구조를 형성하기 위한 알루미늄층 접합단계를 개략적으로 나타낸 것이다.
도4a에는, 본 방법에 채용되는 챔버(100)가 개략적으로 도시되어 있다. 상기 챔버 내부는 산소분위기에서 상/하부지그(110a,110b)가 구비되어 적층구조물을 압착시킬 수 있도록 구성되어 있다. 상기 챔버(100) 내부의 하부 지그(110a)상에, 기판(122)을 그 하면이 위를 향하도록 배치한다. 이 때에 상기 기판(122)의 상면에는 앞서 설명한 바와 같이 제1 도전형 클래드층, 활성층 및 제2 도전형 클래드층로 이루어진 LED구조(120)가 형성되어 있다. 상기 기판(122) 상에 배치된 알루미늄막(135)은 상기 기판(122)에 알루미늄막(135)이 접합되도록 지그(110a,110b)를 이용하여 가열하면서 가압한다.
이러한 접합과정에서는, 알루미늄막(135)이 산소분위기에서 가열되어 압착되므로, 알루미늄막의 표면에서는 산소와 결합하는 반응이 일어나게 된다. 그 결과로, 도4b에 도시된 바와 같이, 알루미늄막(135)은 양면에 알루미나(Al2O3)층(137,139)이 형성된 알루미늄층(135')으로 형성된다. 여기서, 기판과 계면에 인접한 알루미나층(137)은 알루미늄에 비해 상대적으로 낮은 반사율을 갖는 층으로서, 알루미늄층(135')과 함께 반사구조물을 형성한다. 또한, 외부에 노출되어 형성된 하부 알루미나층(139)은 알루미늄층(135')을 보호하는 보호층의 역할을 한다.
상기 설명된 알루미늄층의 접합공정에서는, 반사층 역할을 수행하는 알루미나층(137)을 적절하게 형성하는 것이 중요하다. 특히, 알루미나층(137)은 보다 견고한 접합을 형성하기 위해서 알루미늄비율을 적절한 범위로 한정할 수 있다.
이를 위해서, 일단 챔버 내부는 산소분위기를 형성해야 하며, 접합단계에서 가압되는 압력은 약 30 ∼ 약 300 gf/㎠인 것이 바람직하다.
상기 접합단계에서 적용되는 가열온도범위의 경우에는, 약 400℃정도의 알루미늄의 유리전이온도(glass transition temperature: Tg )와, 압력조건을 감안하여 적어도 약 250℃이상으로 하는 것이 바람직하다. 다만, 알루미늄층과 다른 구조에 변형이 발생될 수 있으므로, 약 500℃를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
도4a에 도시된 접합공정에서는, 상기 챔버(100)는 하부지그(110a)에 전원을 연결하여, 접합시에 기판(122)측에 소정의 직류전압을 인가할 수 있도록 구성될 수 있다
따라서, 접합과정에서 기판(122) 상에 형성된 발광구조물(120)에 소정의 직류전압을 인가하여 알루미늄막(135)의 알루미늄이온이 기판(122)측으로 이동시킬 수 있으며, 결과적으로 도4b에 도시된 바와 같이, 알루미늄막(135')과 기판(122) 사이에 알루미나층을 형성함으로써 보다 견고한 접합을 얻을 수 있다. 또한, 상기 알루미늄층(135')의 대향하는 면에는 상술한 바와 같이, 알루미늄층(135')의 산화를 방지하는 추가적인 알루미나층(139)을 형성할 수 있다.
또한, 소자의 하부에 글래스층(미도시)을 형성할 수도 있다. 소자의 하부에 글래스층을 추가로 형성하는 경우에는 도4a에 도시된 방식과 유사하게, 기판(122)와 글래스층 사이에 알루미늄막을 배치하여 양극접합공정을 실시한다. 이 때에, 글래스층만으로 충분한 지지층역할이 수행될 수 있으므로, 기판(122)을 제거하여 글래스층을 이용한 접합공정을 수행하는 것이 소자의 소형화를 위해 바람직하다. 이는 도6a 및 도6b에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
이와 달리, 본 발명의 발광다이오드 제조방법은 기판을 제거하고 글래스층을 이용하여 제조할 수도 있다. 도5는 이와 같은 발광다이오드 제조방법을 설명하기 위한 공정흐름도이다.
도5를 참조하면, 본 방법은 기판을 마련하는 단계(210)로 시작된다. 이어, 상기 기판 상에 제 1 도전형 클래드층, 활성층 및, 제2 도전형 클래드층를 순차적으로 형성한다(단계220).
다음으로, 단계(230)에서는, 상기 제2 도전형 클래드층의 하면이 노출되도록 상기 기판을 제거한다. 이어, 산소분위기 하에서 상기 제2 도전형 클래드층의 하면에 알루미늄막과 글래스층을 순차적으로 배치한 후(단계240), 상기 제2 도전형 클래드층과 상기 알루미늄막 및 글래스층이 접합되도록 가열하면서 압착시킨다(단계250). 이로써, 도3의 LED와 같이, 글래스층 상에 알루미늄층과 알루미나층이 형성되는 후면반사구조를 형성할 수 있다.
도6a 및 6b는 도5에 따른 방법에서 채용되는 후면 반사구조의 형성공정을 설명하기 위한 개략도이다.
도6a에 개략적으로 도시된 챔버(300)는 도4a와 유사하게 그 내부가 산소분위기로 형성되어 있으며, 상/하부지그(310a,310b)를 구비하여 적층구조물을 압착시킬 수 있도록 구성되어 있다. 이러한 챔버(300)의 하부 지그(310a)에, 도5의 방법 중 단계(230)에서 얻어진 기판이 제거된 LED소자(320)를 제1 도전형 클래드층의 하면이 위를 향하도록 배치한다. 또한, 상기 제1 도전형 클래드층의 하면에 알루미늄막(335)을 배치하고, 상기 기판에 알루미늄막(335)이 접합되도록 지그(310a,310b)를 이용하여 가열하면서 가압한다.
도6a와 같은 설비에서 접합공정이 이루어지면, 알루미늄막(335)은 산소분위기에서 가열되므로, 알루미늄막(335)의 표면은 산소와 결합하여 반응하게 된다. 그 결과로, 도6b에 도시된 바와 같이, 알루미늄막(335)은 양면에 알루미나(Al2O3)층(337,339)이 형성된 알루미늄층(335')으로 형성된다. 이렇게 형성된 알루미나층 중 제1 도전형 클래드층과 계면을 갖는 알루미나층(337)은 알루미늄에 비해 상대적으로 낮은 반사율을 갖는 층으로서, 알루미늄층(335')과 함께 반사구조를 형성하게 된다.
원하는 반사특성의 알루미나층(337)을 얻기 위해서, 앞서 설명한 바와 같이, 챔버 내부는 산소분위기를 형성해야 하며, 접합단계에서 가압되는 압력은 약 30 ∼ 약 300 gf/㎠인 것이 바람직하다.
또한, 접합단계에서 적용되는 가열온도범위는, 압력조건을 고려하여 적어도 약 250℃이상이 바람직하지만, 알루미늄층과 다른 구조에 변형이 발생될 수 있으므로, 약 500℃이하로 한정하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, LED소자의 하부에 형성되는 반사구조를, 상이한 반사율을 갖는 알루미늄층과 알루미나층으로 형성함으로써 반사층의 반사특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시형태에서는, 발광 다이오드의 기판을 제거한 면에 상이한 반사율을 갖는 알루미늄층과 알루미나층을 형성하여, 전체 반사특성을 개선할 뿐만 아니라, 광흡수요인이 되는 기판을 제거하여 전체 휘도를 향상시킬 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 LED의 제조방법에서는, LED소자에서 반사층이 형성될 면에 알루미늄막을 산소분위기 하에서 고온으로 가압시킴으로써, 알루미늄인 반사층을 용이하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 상이한 반사율을 갖는 알루미나층과 알루미늄층으로 이루어진 반사구조를 동시에 형성할 수 있으므로, 우수한 휘도를 갖는 LED소자를 간소화된 공정으로 제조할 수 있다는 효과가 있다.
도1a 및 1b는 종래의 발광다이오드 구조를 나타내는 사시도 및 측면도이다.
도2는 본 발명의 일실시형태에 따른 발광다이오드 구조를 나타내는 사시도이다.
도3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 발광다이오드 구조를 나타내는 사시도이다.
도4a 및 4b는 본 발명의 일실시형태에 따른 발광다이오드 제조방법 중 후면반사구조형성을 위한 접합공정을 설명하기 위한 개략도이다.
도5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 발광다이오드 제조방법을 설명하기 위한 공정흐름도이다.
도6a 및 6b는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 발광다이오드 제조방법 중 후면반사구조형성을 위한 접합공정을 설명하기 위한 개략도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
22: 기판 24,44: 제1 도전형 클래드층
26,46: 활성층 28,48: 제2 도전형 클래드층
35,55: 알루미늄층 37,57: 반사용 알루미나층
39: 보호용 알루미나층 61: 글래스층

Claims (19)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 기판을 마련하는 단계;
    상기 기판 상에 제1 도전형 클래드층을 형성하는 단계;
    상기 제1 도전형 클래드층 상에 활성층을 형성하는 단계;
    상기 활성층 상에 제2 도전형 클래드층을 형성하는 단계; 및
    산소분위기에서 상기 기판의 하면에 알루미늄막을 가열하면서 가압함으로써 그 계면에 상부 알루미나(Al2O3)층이 형성되도록 상기 기판과 알루미늄막을 접합시키는 단계를 포함하는 발광 다이오드 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 접합단계에서 적용되는 가열온도범위는 250∼500℃임을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 접합단계에서 기판과 알루미늄막에 적용되는 압력은 적어도 30gf/㎠임을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 접합단계는 기판측에 300 ∼ 600V의 직류전압을 인가함을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 접합단계는, 상기 알루미늄층 하면에 글래스층을 접합함을 특징으로 발광 다이오드 제조방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 접합단계에서 상기 알루미늄막의 하면에 하부 알루미나층이 추가적으로 형성됨을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제1 도전형 및 제2 도전형 클래드층을 형성하는 물질은 GaN 화합물 반도체 물질이며, 상기 기판은 사파이어기판임을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
  15. 기판을 마련하는 단계;
    상기 기판 상에 제1 도전형 클래드층을 형성하는 단계;
    상기 제1 도전형 클래드층 상에 활성층을 형성하는 단계;
    상기 활성층 상에 제2 도전형 클래드층을 형성하는 단계;
    상기 기판을 제거하여 상기 제1 도전형 클래드층의 하면을 노출시키는 단계;
    상기 제1 도전형 클래드층의 하면에 알루미늄막과 글래스층을 순차적으로 배치하는 단계; 및
    산소분위기에서 상기 제1 도전형 클래드층과 상기 알루미늄막 및 상기 알루미늄막과 상기 글래스층이 접합되면서 상기 알루미늄막과 상기 제1 도전형 클래드층의 계면에 상부알루미나층이 형성되도록 가열하면서 압착시키는 단계를 포함하는 발광 다이오드 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 접합단계에서 적용되는 가열온도범위는 250∼500℃임을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 접합단계에서 기판과 알루미늄막에 적용되는 압력은 적어도 30gf/㎠임을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 접합단계에서 상기 글래스층과 인접한 알루미늄층의 하면에 하부 알루미나층이 추가적으로 형성됨을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제1 도전형 및 제2 도전형 클래드층을 형성하는 물질은 GaN 화합물 반도체 물질이며, 상기 기판은 사파이어기판임을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
KR10-2002-0078456A 2002-12-10 2002-12-10 발광 다이오드의 제조방법 KR100506730B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0078456A KR100506730B1 (ko) 2002-12-10 2002-12-10 발광 다이오드의 제조방법
TW092116465A TW200410430A (en) 2002-12-10 2003-06-17 Light emitting diode and method for manufacturing the same
JP2003174705A JP2004193548A (ja) 2002-12-10 2003-06-19 発光ダイオード及びその製造方法
US10/464,514 US20040108511A1 (en) 2002-12-10 2003-06-19 Light emitting diode and method for manufacturing the same
US11/012,331 US7119375B2 (en) 2002-12-10 2004-12-16 Light emitting diode and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0078456A KR100506730B1 (ko) 2002-12-10 2002-12-10 발광 다이오드의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040050597A KR20040050597A (ko) 2004-06-16
KR100506730B1 true KR100506730B1 (ko) 2005-08-08

Family

ID=32464584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-0078456A KR100506730B1 (ko) 2002-12-10 2002-12-10 발광 다이오드의 제조방법

Country Status (4)

Country Link
US (2) US20040108511A1 (ko)
JP (1) JP2004193548A (ko)
KR (1) KR100506730B1 (ko)
TW (1) TW200410430A (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1658642B1 (en) * 2003-08-28 2014-02-26 Panasonic Corporation Semiconductor light emitting device, light emitting module, lighting apparatus, display element and manufacturing method of semiconductor light emitting device
US20050274971A1 (en) * 2004-06-10 2005-12-15 Pai-Hsiang Wang Light emitting diode and method of making the same
KR100568308B1 (ko) * 2004-08-10 2006-04-05 삼성전기주식회사 질화 갈륨계 반도체 발광소자 및 그 제조 방법
JP4897210B2 (ja) * 2004-11-18 2012-03-14 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置の構造及びその製造方法
JP2006339384A (ja) * 2005-06-01 2006-12-14 Kyocera Corp 発光素子およびその製造方法ならびにその発光素子を用いた照明装置
US20070019699A1 (en) * 2005-07-22 2007-01-25 Robbins Virginia M Light emitting device and method of manufacture
TW200826322A (en) * 2006-12-15 2008-06-16 Kinik Co LED and manufacture method thereof
KR100886432B1 (ko) * 2007-06-22 2009-03-04 서울옵토디바이스주식회사 반사층을 구비한 발광 다이오드 및 그 제조방법
US8723201B2 (en) 2010-08-20 2014-05-13 Invenlux Corporation Light-emitting devices with substrate coated with optically denser material
BR112014010178A2 (pt) 2011-10-28 2017-06-27 Univ Georgetown processo e sistema para gerar uma fotorresposta de junções de schottky de mos2

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10200080A (ja) * 1996-11-15 1998-07-31 Canon Inc 半導体部材の製造方法
JP2000228537A (ja) * 1999-02-05 2000-08-15 Agilent Technol Inc ＩｎＸＡｌＹＧａＺＮ発光素子及びその製造方法
JP2000312027A (ja) * 1999-04-27 2000-11-07 Oki Electric Ind Co Ltd 発光ダイオードアレイ装置およびその製造方法
KR20000074447A (ko) * 1999-05-21 2000-12-15 조장연 질화물 반도체 발광소자
JP2001332762A (ja) * 2000-05-23 2001-11-30 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子及びその製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4643532A (en) * 1985-06-24 1987-02-17 At&T Bell Laboratories Field-assisted bonding method and articles produced thereby
US5376580A (en) * 1993-03-19 1994-12-27 Hewlett-Packard Company Wafer bonding of light emitting diode layers
WO1998010327A1 (fr) * 1996-09-02 1998-03-12 Seiko Epson Corporation Panneau a cristaux liquides et appareil electronique faisant appel a ce panneau
JP3961182B2 (ja) * 1999-01-29 2007-08-22 セイコーインスツル株式会社 陽極接合方法
US6287882B1 (en) * 1999-10-04 2001-09-11 Visual Photonics Epitaxy Co., Ltd. Light emitting diode with a metal-coated reflective permanent substrate and the method for manufacturing the same
US6693935B2 (en) * 2000-06-20 2004-02-17 Sony Corporation Semiconductor laser
US6784759B2 (en) * 2001-07-27 2004-08-31 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Antenna duplexer and communication apparatus
TW523939B (en) * 2001-11-07 2003-03-11 Nat Univ Chung Hsing High-efficient light emitting diode and its manufacturing method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10200080A (ja) * 1996-11-15 1998-07-31 Canon Inc 半導体部材の製造方法
JP2000228537A (ja) * 1999-02-05 2000-08-15 Agilent Technol Inc ＩｎＸＡｌＹＧａＺＮ発光素子及びその製造方法
JP2000312027A (ja) * 1999-04-27 2000-11-07 Oki Electric Ind Co Ltd 発光ダイオードアレイ装置およびその製造方法
KR20000074447A (ko) * 1999-05-21 2000-12-15 조장연 질화물 반도체 발광소자
JP2001332762A (ja) * 2000-05-23 2001-11-30 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US7119375B2 (en) 2006-10-10
KR20040050597A (ko) 2004-06-16
JP2004193548A (ja) 2004-07-08
TW200410430A (en) 2004-06-16
US20040108511A1 (en) 2004-06-10
US20050093011A1 (en) 2005-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6838704B2 (en) Light emitting diode and method of making the same
US6586875B1 (en) Light emitting diode with low-temperature solder layer
KR100705718B1 (ko) 발광 다이오드 및 이의 제조 방법
US8207552B2 (en) Thin film light emitting diode
JP3540605B2 (ja) 発光素子
US8471269B2 (en) Light emitting devices having roughened/reflective contacts and methods of fabricating same
JP3643225B2 (ja) 光半導体チップ
TWI449201B (zh) 氮化銦鎵發光二極體之高反射率ｐ接觸
US20070010035A1 (en) Light emitting diode and manufacturing method thereof
TW200843144A (en) Transparent light emitting diodes
EP2400571A1 (en) Light-emitting diode, light-emitting diode lamp, and method for producing light-emitting diode
US6552369B2 (en) Light emitting diode and fabricating method thereof
KR100506730B1 (ko) 발광 다이오드의 제조방법
US7170101B2 (en) Nitride-based semiconductor light-emitting device and manufacturing method thereof
CN100454587C (zh) 发光装置及其制作方法
JP3239061B2 (ja) 発光ダイオード及びその製造方法
WO2011090016A1 (ja) 発光ダイオード、発光ダイオードランプ及び照明装置
JP2001028459A (ja) 発光装置およびその製造方法
US9082892B2 (en) GaN Based LED having reduced thickness and method for making the same
US20070158665A1 (en) Light emitting diode
KR20090103343A (ko) 수직구조 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및제조방법
CN110571319A (zh) 一种多堆栈odr的倒装led结构及制作方法
CN115548187A (zh) 发光二极管和发光装置
JP2004119996A (ja) 発光素子
KR20090103217A (ko) 수직구조 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120706

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130701

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee