KR101162090B1 - Method of fabricating Vertical Type Light Emitting Diode by using Crystalline Rod - Google Patents

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Abstract

수직형 발광 다이오드의 제조방법이 개시된다. 기판 상부에 수직배향된 다수의 결정성 막대들이 형성된다. 결정성 막대들은 규칙적인 배열을 가지며, 상부 표면이 (0001)평면을 형성한다. 극단적으로 일치된 배열을 가지는 결정성 막대 상부에는 발광 구조체가 형성된다. 결정성 막대는 발광 구조체와 화학적 조성을 달리하며, 다른 재질을 가진다. 따라서, 화학적 방법을 통해 결정성 막대의 선택적 제거가 가능해진다. 또한, 기존의 레이저를 이용한 기판의 제거도 이루어질 수 있으며, 결정성 막대의 기계적 성질을 이용한 기판의 제거도 이루어진다.A method of manufacturing a vertical light emitting diode is disclosed. A plurality of crystalline bars are formed vertically oriented on the substrate. Crystalline rods have a regular arrangement, with the top surface forming a (0001) plane. A light emitting structure is formed on top of the crystalline rods having an extremely consistent arrangement. Crystalline rods differ in chemical composition from light emitting structures and have different materials. Therefore, selective removal of crystalline rods is possible through chemical methods. In addition, the substrate may be removed using a conventional laser, and the substrate may be removed using the mechanical properties of the crystalline rod.

Description

결정성 막대를 이용한 수직형 발광 다이오드의 제조방법{Method of fabricating Vertical Type Light Emitting Diode by using Crystalline Rod}Method of fabricating vertical type light emitting diode by using crystalline rod

본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수직형 발광 다이오드의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode, and more particularly to a method of manufacturing a vertical light emitting diode.

발광 다이오드는 여기된 전자와 정공의 재결합에 의해 빛이 발생되는 현상을 이용하는 반도체 소자이다. 특히, 여기된 전자와 정공은 직접 결합을 통해 열의 발생은 최소화되고, 밴드갭 차이에 해당하는 파장의 빛이 발생된다.A light emitting diode is a semiconductor device that uses a phenomenon in which light is generated by recombination of excited electrons and holes. In particular, the excited electrons and holes are directly bonded to minimize the generation of heat, and light of a wavelength corresponding to the band gap difference is generated.

최근에는 3-5족 질화물계 발광 다이오드가 개발되고, 청색 발광을 구현하고 있다. 청색 발광을 수행하는 발광 다이오드에 형광물질이 도입되는 경우, 최종적으로 백색광이 구현된다. 이를 통해 다양한 조명기구 등에 발광 다이오드가 채용된다.In recent years, group 3-5 nitride-based light emitting diodes have been developed to implement blue light emission. When a fluorescent material is introduced into a light emitting diode that emits blue light, white light is finally realized. Through this, light emitting diodes are employed in various lighting fixtures.

특히, 질화물계 발광 다이오드는 화합물 반도체로 구성되며, 단결정을 기반으로 한 에피텍셜 공정이 사용되어야 한다. 대략적인 발광 다이오드의 구조는 정공의 공급원이 되는 p형 반도체층, 전자의 공급원인 n형 반도체층 및 전자와 정공의 재결합이 일어나는 발광층으로 구성된다. 발광층은 장벽층과 우물층이 번갈아가며 형성된 다중양자우물 구조를 가진다.In particular, nitride-based light emitting diodes are composed of compound semiconductors, and epitaxial processes based on single crystals should be used. The approximate structure of the light emitting diode is composed of a p-type semiconductor layer serving as a source of holes, an n-type semiconductor layer serving as a source of electrons, and a light emitting layer in which recombination of electrons and holes occurs. The light emitting layer has a multi-quantum well structure formed by alternating a barrier layer and a well layer.

상술한 구조는 기판을 근거로 형성된다. 이후의 칩 공정에서 p형 반도체층 및 n형 반도체층 각각은 전극 패드를 통해 외부 전원과 전기적으로 연결된다.The above-described structure is formed based on the substrate. In a subsequent chip process, each of the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer is electrically connected to an external power source through an electrode pad.

상술한 발광 다이오드를 이용하는 칩 공정은 3가지 종류로 구분될 수 있다. 즉, 노말 타입(Normal Type), 플립-칩 타입(Flip-Chip Type) 및 수직형 타입(Vertical Type)로 칩의 종류는 구분될 수 있다.The chip process using the above-described light emitting diode can be classified into three types. That is, the chip type may be classified into a normal type, a flip-chip type, and a vertical type.

노말 타입은 기판 상에 n형 반도체층, 발광층 및 p형 반도체층이 순차적으로 형성된 구조이며, n형 반도체층 및 p형 반도체층의 노출부위에 전극 패드가 형성된 양상을 가진다. 노말 타입은 출원일 현재 당업계에서 가장 많이 사용되고 있다. 상술한 노말 타입은 p형 반도체층으로부터 n형 반도체층을 향해 전류가 흐를 때, n형 반도체층이 형성된 평면방향으로 전류가 흐르고, 국부적인 전류의 집중현상이 발생된다는 문제점이 있다. The normal type has a structure in which an n-type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type semiconductor layer are sequentially formed on a substrate, and electrode pads are formed on exposed portions of the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer. The normal type is most used in the art as of the filing date. In the normal type described above, when a current flows from the p-type semiconductor layer toward the n-type semiconductor layer, current flows in the planar direction in which the n-type semiconductor layer is formed, and there is a problem in that localized current concentration occurs.

플립-칩 타입은 생성된 빛이 기판을 통해 배출된다는 점은 노말 타입과 상이하다. 다만, 전극 패드 상에 와이어가 아닌 범프 또는 볼 등이 구비되고, 하부의 기판에 실장된다는 특징을 가진다. 또한, p형 반도체층 상부에 반사 금속층이 구비되어, 발광층에서 반사된 빛이 투명한 기판을 통해 방출되도록 한다.The flip-chip type is different from the normal type in that the generated light is emitted through the substrate. However, bumps or balls other than wires are provided on the electrode pads, and are mounted on the lower substrate. In addition, a reflective metal layer is provided on the p-type semiconductor layer to allow the light reflected from the light emitting layer to be emitted through the transparent substrate.

수직형 타입은 최근에 연구가 활발하게 이루어지고 있는 분야이다. 이는 기판 상에 반도체층 및 발광층을 순차적으로 형성한 다음, 하부의 기판 이외에 최상층에 억셉터 기판을 부착하는 공정이 추가된다. 또한, 최초로 반도체층의 형성을 위해 사용된 하부 기판은 제거되는 공정이 추가된다. 특히, 하부 기판의 제거공정은 레이저를 이용한다. 이를 레이저 리프트 오프라 지칭한다. 레이저 리프트 오프는 사파이어 기판 상부에 형성된 질화갈륨층에 레이저를 조사하고, 질화갈륨층으로부터 질소가스를 배출시키는 공정이다. 배출된 질소가스는 사파이어 기판을 질화갈륨층으로부터 분리시킨다. 다만, 이러한 레이저 리프트 오프 공정은 다수의 문제점을 안고 있다. 즉, 사파이어 기판 상에 형성된 칩 영역에 국부적인 레이저 조사는 타영역과의 응력의 불균일을 일으킨다. 따라서, 레이저의 조사 중에 기판이 파괴되는 문제가 발생한다. 또한, 짧은 시간에 질소가스를 형성하기 위해 높은 에너지를 가진 레이저가 사용된다. 따라서, 레이저를 통해 발광층의 결정구조가 손상되는 문제가 발생한다. 결정구조가 손상된 발광층으로 말미암아 발광 다이오드의 신뢰성 및 광효율의 저하가 발생된다.Vertical type is an area of active research in recent years. This is a step of sequentially forming a semiconductor layer and a light emitting layer on the substrate, and then attaching the acceptor substrate to the uppermost layer in addition to the lower substrate. In addition, the process of removing the lower substrate first used for the formation of the semiconductor layer is added. In particular, the process of removing the lower substrate uses a laser. This is called laser lift off. Laser lift-off is a process of irradiating a laser to the gallium nitride layer formed on the sapphire substrate, and discharging nitrogen gas from a gallium nitride layer. The released nitrogen gas separates the sapphire substrate from the gallium nitride layer. However, this laser lift off process has a number of problems. In other words, the laser irradiation local to the chip region formed on the sapphire substrate causes a nonuniformity of the stress with the other region. Therefore, a problem arises that the substrate is destroyed during the irradiation of the laser. In addition, a laser with high energy is used to form nitrogen gas in a short time. Therefore, a problem occurs that the crystal structure of the light emitting layer is damaged by the laser. The light emitting layer whose crystal structure is damaged causes a decrease in reliability and light efficiency of the light emitting diode.

상술한 바대로 수직형 발광 다이오드는 제조공정에서 다수의 문제점을 안고 있다. 그러나, 수직형 발광 다이오드는 도포된 반도체층에 수직으로 전류가 흐르는 구조적인 특성을 가진다. 따라서, 국부적인 전류의 집중현상이 회피되고, 발광층 전체를 통해 전류가 골고루 흐를 수 있는 이점이 있다. 이외에도 억셉터 기판을 반도체 재질 또는 도전체 재질로 선택하는 경우, 열의 방출이 원활하게 이루어진다는 특징을 가진다.As described above, the vertical light emitting diode has a number of problems in the manufacturing process. However, the vertical light emitting diode has a structural characteristic in which a current flows perpendicularly to the applied semiconductor layer. Therefore, localized concentration of current is avoided, and there is an advantage that current can flow evenly through the entire light emitting layer. In addition, when the acceptor substrate is selected as a semiconductor material or a conductor material, the heat is smoothly discharged.

즉, 레이저 리프트 오프 공정의 문제점에도 불구하고 수직형 발광 다이오드에 대한 연구가 지속적으로 이루어지는 것은 수직형 발광 다이오드가 고휘도 및 열방출 특성을 획득할 수 있는 적절한 대안으로 평가받기 때문이다. 수직형 발광 다이오드의 상용화를 위해서는 하부 기판의 분리가 원활하게 이루어져야 하며, 기판이 분리된다 하더라도 발광층 및 반도체층의 결정구조의 손상이 없어야할 것이다. 그러나, 레이저 리프트 오프 공정은 고출력 레이저가 사용된다는 기본적인 전제를 보유하므로, 발광층 및 반도체층의 결정구조의 손상을 해결하기에 상당한 문제점을 가지고 있다.That is, despite the problems of the laser lift-off process, the research on the vertical light emitting diode is continuously conducted because the vertical light emitting diode is evaluated as an appropriate alternative to obtain high brightness and heat emission characteristics. In order to commercialize the vertical light emitting diode, the lower substrate should be separated smoothly, and even if the substrate is separated, there should be no damage to the crystal structure of the light emitting layer and the semiconductor layer. However, the laser lift-off process retains the basic premise that a high power laser is used, and therefore has a considerable problem in solving the damage of the crystal structure of the light emitting layer and the semiconductor layer.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 수직형 발광 다이오드의 제조방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a method of manufacturing a vertical light emitting diode.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하부기판 상에 수직배향된 결정성 막대를 형성하는 단계; 상기 결정성 막대 상부에 발광 구조체를 형성하는 단계; 상기 발광 구조체 상부에 억셉터 기판을 배치시키는 단계; 및 상기 결정성 막대를 이용하여 상기 발광 구조체와 상기 하부기판을 분리시키는 단계를 포함하는 수직형 발광 다이오드의 제조방법을 제공한다.The present invention for achieving the above object, the step of forming a vertically aligned crystalline bar on the lower substrate; Forming a light emitting structure on the crystalline bar; Disposing an acceptor substrate on the light emitting structure; And separating the light emitting structure and the lower substrate by using the crystalline bar.

또한, 본 발명의 상기 목적은, 하부기판 상에 수직배향되고 상부가 (0001)면을 가지고 성장된 다수의 산화아연 결정성 막대들을 형성하는 단계; 상기 결정성 막대들의 상부에 질화물계의 발광 구조체를 형성하는 단계; 상기 발광 구조체 상부에 억셉터 기판을 배치시키는 단계; 및 산성 분위기에서 상기 결정성 막대들을 선택적으로 용해시켜 상기 하부기판과 상기 발광 구조체를 분리시키는 단계를 포함하는 수직형 발광 다이오드의 제조방법의 제공을 통해서도 달성된다.In addition, the object of the present invention, forming a plurality of zinc oxide crystalline rods vertically oriented on the lower substrate and grown with a (0001) plane; Forming a nitride-based light emitting structure on top of the crystalline rods; Disposing an acceptor substrate on the light emitting structure; And selectively dissolving the crystalline rods in an acidic atmosphere to separate the lower substrate and the light emitting structure.

상술한 본 발명에 따르면, 하부 기판 상에 예비 씨드층이 형성되고, 형성된 예비 씨드층 상부에 씨드층이 형성된다. 또한, 씨드층을 근거로 결정성 막대가 형성된다. 기판으로부터 수직 배향된 결정성 막대 상부에는 발광 구조체가 형성된다. 높은 결정성을 가지는 결정성 막대로 인해 발광 구조체는 용이하게 형성되며, 다양한 방법을 통해 하부 기판은 발광 구조체로부터 분리될 수 있다. 따라서, 이를 통해 수직형 발광 다이오드의 제작이 원활해진다.According to the present invention described above, a preliminary seed layer is formed on the lower substrate, and a seed layer is formed on the formed preliminary seed layer. In addition, crystalline rods are formed based on the seed layer. A light emitting structure is formed on top of the crystalline bars vertically oriented from the substrate. The light emitting structure is easily formed due to the crystalline rod having high crystallinity, and the lower substrate may be separated from the light emitting structure through various methods. Therefore, the manufacturing of the vertical light emitting diode is facilitated through this.

도 1 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 수직형 발광 다이오드의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들 및 이미지이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 결정성 막대의 결정성을 나타내는 XRD 그래프이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 결정성 막대 상부에 형성된 버퍼층의 결정성을 도시한 Theta(θ) rocking 그래프이다.1 to 8 are cross-sectional views and images for explaining a method of manufacturing a vertical light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention.
9 is an XRD graph showing the crystallinity of the crystalline bar according to a preferred embodiment of the present invention.
10 is a Theta (θ) rocking graph showing the crystallinity of the buffer layer formed on the crystalline bar according to the preferred embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

실시예Example

도 1 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 수직형 발광 다이오드의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들 및 이미지이다.1 to 8 are cross-sectional views and images for explaining a method of manufacturing a vertical light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 하부기판(100) 상에 예비씨드층(110)이 형성된다.Referring to FIG. 1, the preliminary seed layer 110 is formed on the lower substrate 100.

상기 하부기판(100)은 사파이어, 실리콘, 산화아연 또는 실리콘 카바이드로 이루어진다. 특히, 상기 하부기판(100)은 예비씨드층(110)을 비롯한 다양한 막질이 형성되기에 적합한 결정학적 특징을 가진 재질이라면 어느 것이나 사용가능할 것이다.The lower substrate 100 is made of sapphire, silicon, zinc oxide or silicon carbide. In particular, the lower substrate 100 may be any material as long as it has a crystallographic characteristic suitable for forming various films including the preliminary seed layer 110.

상기 하부기판(100) 상부에는 예비씨드층(110)이 형성된다. 예비씨드층(110)은 결정구조가 육방정계인 물질로 선택됨이 바람직하다. 따라서, 상기 예비씨드층(110)은 질화갈륨, 산화아연, 아연셀렌(ZnSe), 아연황화물(ZnS) 또는 카드뮴셀렌(CdSe)을 포함한다. 예컨대, 상기 예비씨드층(110)은 질화갈륨 또는 산화아연을 포함함이 바람직하다. 특히, 상기 예비씨드층(110)은 하부기판(100) 상에 형성되며, 소정의 결정성을 가짐이 바람직하다. 즉, 하부기판(100)과의 격자상수의 불일치로 말미암아, 하부기판(100)과 예비씨드층(110)의 계면의 불일치는 발생될 수 있다. 다만, 예비씨드층(110)의 최상부 표면은 단결정에 근접함이 바람직하다. 따라서 높은 결정성을 가진 표면을 얻기 위해 예비씨드층(110)의 상부에 별도의 적층구조가 도입될 수 있을 것이다.The preliminary seed layer 110 is formed on the lower substrate 100. The preliminary seed layer 110 may be selected as a material having a hexagonal crystal structure. Therefore, the preliminary seed layer 110 includes gallium nitride, zinc oxide, zinc selenium (ZnSe), zinc sulfide (ZnS), or cadmium selenium (CdSe). For example, the preliminary seed layer 110 may include gallium nitride or zinc oxide. In particular, the preliminary seed layer 110 is formed on the lower substrate 100 and preferably has a predetermined crystallinity. That is, due to the mismatch of the lattice constant with the lower substrate 100, the mismatch between the interface between the lower substrate 100 and the preliminary seed layer 110 may occur. However, the top surface of the preliminary seed layer 110 is preferably close to a single crystal. Therefore, a separate lamination structure may be introduced on top of the preliminary seed layer 110 to obtain a surface having high crystallinity.

상기 예비씨드층(110)은 유기금속화학 증착법(MOCVD)을 이용하여 형성됨이 바람직하다.The preliminary seed layer 110 is preferably formed using an organometallic chemical vapor deposition (MOCVD).

예컨대, 상기 예비씨드층(110)이 질화갈륨을 포함하는 경우, 갈륨의 전구체로는 TMG(Trimethylgallium) 또는 TEG(Triethylgallium)이 사용되고, 질소의 전구체로는 페닐하이드라진(Phenylhydrazine), DMHy(Dimethylhydrazine), TBAm(Tertiarybutylamine) 또는 암모니아가 사용될 수 있다. 만일, 상기 예비씨드층(110)이 산화아연을 포함하는 경우, 아연의 전구체로는 DMZ(Dimethylzinc) 또는 DEZ(Diethylzinc)가 사용될 수 있다.For example, when the preliminary seed layer 110 includes gallium nitride, a precursor of gallium is used as TMG (Trimethylgallium) or TEG (Triethylgallium), and as a precursor of nitrogen, phenylhydrazine (DM), DMHy (Dimethylhydrazine), Tertiarybutylamine (TBAm) or ammonia may be used. If the preliminary seed layer 110 includes zinc oxide, DMZ (Dimethylzinc) or DEZ (Diethylzinc) may be used as a precursor of zinc.

도 2를 참조하면, 예비씨드층(110) 상에 씨드층(120)이 형성된다. 상기 씨드층(120)은 육방정계 구조를 가지고, 단결정 또는 다결정으로 형성됨이 바람직하다. 따라서, 상기 씨드층(120)은 질화갈륨, 산화아연, 아연셀렌(ZnSe), 아연황화물(ZnS) 또는 카드뮴셀렌(CdSe)를 가질 수 있다. 또한, 상기 씨드층(120)은 산화아연을 포함함이 바람직하다. 또한, 상기 씨드층(120)은 다수의 육방정계 구조가 밀집된 다결정의 형태를 가질 수 있다.Referring to FIG. 2, the seed layer 120 is formed on the preliminary seed layer 110. The seed layer 120 has a hexagonal structure and is preferably formed of a single crystal or polycrystal. Thus, the seed layer 120 may have gallium nitride, zinc oxide, zinc selenium (ZnSe), zinc sulfide (ZnS), or cadmium selenium (CdSe). In addition, the seed layer 120 preferably comprises zinc oxide. In addition, the seed layer 120 may have a form of a polycrystal in which a plurality of hexagonal structures are dense.

상기 씨드층(120)은 다양한 방법을 통해 형성될 수 있다. 또한, 상기 씨드층(120)은 일정한 배향성을 가질 수 있으며, 불규칙한 배향성을 가질 수 있다. 즉, 규칙적인 배향성 이외에 불규칙적인 방향으로 성장하는 양상으로 전개될 수도 있다.The seed layer 120 may be formed through various methods. In addition, the seed layer 120 may have a predetermined orientation, it may have an irregular orientation. That is, in addition to the regular orientation may be developed to grow in an irregular direction.

예컨대, 산화아연 파우더와 계면활성제를 혼합하여 용액을 형성하고, 이를 예비씨드층(110) 상에 스핀코팅하여 씨드층(120)을 형성할 수 있다.For example, a zinc oxide powder and a surfactant may be mixed to form a solution, and spin coating may be performed on the preliminary seed layer 110 to form the seed layer 120.

또한, 아연 금속을 예비씨드층(110) 상에 형성하고, pH 10 이상인 용액에 침지시키는 경우, 아연 금속은 용액 중의 산소와 결합하여 산화아연으로 형성되고, 이를 씨드층(120)으로 이용할 수 있다.In addition, when the zinc metal is formed on the preliminary seed layer 110 and immersed in a solution having a pH of 10 or more, the zinc metal may be formed of zinc oxide in combination with oxygen in the solution, and may be used as the seed layer 120. .

또한, 상기 씨드층(120)은 수열합성법을 통해 형성될 수 있다.In addition, the seed layer 120 may be formed through hydrothermal synthesis.

수열 합성법을 통한 형성을 위해 씨드 배양용액이 준비된다. 씨드 배양용액은 아연염 및 침전제를 포함하고, 이를 극성 용매에 용해시켜 제조된다.Seed culture solution is prepared for formation through hydrothermal synthesis. Seed culture solution is prepared by dissolving zinc salt and precipitant in a polar solvent.

상기 아연염은 아연 아세테이트(Zinc acetate), 아연 나이트레이트(Znic nitrate), 아연 설페이트(Zinc sulfate) 또는 아연 클로라이드(Zinc chloride)를 포함한다. 상기 침전제는 NaOH, Na2CO3, LiOH, H2O2, KOH, HMTA(C6H12N4) 또는 NH4OH를 포함한다. 상기 극성 용매는 물, 알코올 또는 유기용매를 함유할 수 있다. 바람직하게는 상기 극성용매는 물과 알코올을 모두 함유할 수 있다.The zinc salt includes zinc acetate, zinc nitrate, zinc sulfate or zinc chloride. The precipitant comprises NaOH, Na 2 CO 3 , LiOH, H 2 O 2 , KOH, HMTA (C 6 H 12 N 4 ) or NH 4 OH. The polar solvent may contain water, an alcohol or an organic solvent. Preferably, the polar solvent may contain both water and alcohol.

상기 씨드 배양용액에 열에너지를 공급하여 산화아연 입자를 형성한다. 열에너지의 공급은 상압에서 50℃ 내지 100℃의 온도범위에서 수행된다.The thermal energy is supplied to the seed culture solution to form zinc oxide particles. The supply of thermal energy is carried out in a temperature range of 50 ℃ to 100 ℃ at atmospheric pressure.

상기 산화아연 입자의 형성은 하기의 반응식들에 의한다.The zinc oxide particles are formed by the following schemes.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Zn2 + + 2OH- -> ZnO + H2O Zn 2 + + 2OH - -> ZnO + H 2 O

[반응식 2]Scheme 2

Zn2 + + 2OH- <-> Zn(OH)2 Zn 2 + + 2OH - <-> Zn (OH) 2

[반응식 3]Scheme 3

Zn(OH)2 + 2OH- -> Zn(OH)4 2- Zn (OH) 2 + 2OH - -> Zn (OH) 4 2-

[반응식 4]Scheme 4

Zn(OH)4 2- -> ZnO + H2O + 2OH- Zn (OH) 4 2- -> ZnO + H 2 O + 2OH -

상기 반응식 1 및 반응식 2에서 아연염으로부터 Zn2 +이 공급되고, 침전제로부터 OH-가 공급된다. 2종의 양이온과 음이온은 반응하여 ZnO를 형성하거나 중간체인 Zn(OH)2를 형성한다.The reaction formula is Zn 2 + is supplied from the zinc salt in the reaction schemes 1 and 2, the precipitating agent from OH - is supplied. The two cations and anions react to form ZnO or form an intermediate, Zn (OH) 2 .

또한, 반응식 3에서 중간체 Zn(OH)2는 OH-와 반응하여 산화아연 성장인자 Zn(OH)4 2-를 형성한다. 이는 반응식 4에서 ZnO를 형성한다.In addition, intermediate Zn (OH) 2 in Scheme 3 reacts with OH − to form zinc oxide growth factor Zn (OH) 4 2− . This forms ZnO in Scheme 4.

또한, 산화아연 입자의 크기를 조절하기 위해서는 과성장억제제가 사용될 수 있다. 과성장억제제는 산화아연 입자가 형성된 씨드 배양용액에 투입된다. 상기 과성장억제제는 양이온 폴리머임이 바람직하다. 구체적으로 양이온 폴리머는 아민기를 포함하며, 극성 용매 내에서 우수한 용해도를 가지는 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine:PEI)일 수 있다. 산화아연 성장인자 Zn(OH)4 2-는 양이온 폴리머의 양이온에 결합되어 산화아연의 성장에 참여하는 것을 방해한다. 결국, 과성장억제제를 통해 산화아연 입자의 크기는 조절된다.In addition, an overgrowth inhibitor may be used to control the size of the zinc oxide particles. The overgrowth inhibitor is added to the seed culture solution in which the zinc oxide particles are formed. The overgrowth inhibitor is preferably a cationic polymer. Specifically, the cationic polymer may include an amine group, and may be polyethyleneimine (PEI) having excellent solubility in a polar solvent. Zinc oxide growth factor Zn (OH) 4 2- binds to the cation of the cationic polymer and prevents it from participating in the growth of zinc oxide. As a result, the size of the zinc oxide particles is controlled through the overgrowth inhibitor.

계속해서 형성된 산화아연 입자들을 분리하고, 분리된 산화아연 입자들은 용매에 분산된 후, 스핀코팅을 통해 씨드층(120)으로 형성된다.Subsequently, the formed zinc oxide particles are separated, and the separated zinc oxide particles are dispersed in a solvent and then formed into the seed layer 120 through spin coating.

상술한 바대로 상기 씨드층(120)은 다양한 방법을 통해 형성될 수 있다. 설명된 방법 이외에도 증발법, MOCVD, 스퍼터링 또는 브러쉬를 이용한 도포를 통해 상기 씨드층(120)은 형성될 수 있다.As described above, the seed layer 120 may be formed through various methods. In addition to the methods described, the seed layer 120 may be formed by evaporation, MOCVD, sputtering or application using a brush.

이외에도 상기 씨드층(120)은 산화아연 입자의 도포 또는 분산 등을 통해 형성될 수 있다.In addition, the seed layer 120 may be formed by coating or dispersing zinc oxide particles.

상술한 씨드층(120)은 졸-겔 합성법을 통해 형성될 수도 있다. 즉, 먼저, 아연염을 포함하는 수화물을 용매에 용해시켜서, 제1 용액을 형성한다. 상기 아연염은 아연 아세테이트(Zinc acetate), 아연 나이트레이트(Zinc nitrate), 아연 설페이트(Zinc sulfate) 또는 아연 클로라이드(Zinc chloride)일 수 있다. 또한, 상기 용매는 극성용매임이 바람직하다. 예컨대, 에탄올을 용매로 사용하고, ZnC4H10O6?6H2O를 수화물로 사용하여 제1 용액을 제조할 수 있다.The seed layer 120 described above may be formed through a sol-gel synthesis method. That is, first, a hydrate containing zinc salt is dissolved in a solvent to form a first solution. The zinc salt may be zinc acetate, zinc nitrate, zinc sulfate or zinc chloride. In addition, the solvent is preferably a polar solvent. For example, the first solution may be prepared using ethanol as a solvent and ZnC 4 H 10 O 6 ˜6H 2 O as a hydrate.

이어서, 상기 제1 용액을 가열하여 졸 상태로 형성시킨다. 가열온도는 60℃ 내지 100℃ 임이 바람직하다. 만일, 가열온도 60℃ 미만인 경우, 수화물의 해리가 일어나지 않으며, 가열온도가 100℃를 상회하는 경우, ZnO결정이 형성되지 않고, 해리된 상태에서 과성장이 발생된다. 상기 졸 상태에서는 아연염을 포함하는 수화물은 해리된다. 예컨대, ZnC4H10O6?6H2O를 수화물로 사용한 경우, Zn2+, CH3COO- 및 H2O가 형성된다.Subsequently, the first solution is heated to form a sol state. The heating temperature is preferably 60 ℃ to 100 ℃. If the heating temperature is lower than 60 ° C., dissociation of the hydrate does not occur. If the heating temperature is higher than 100 ° C., ZnO crystals are not formed and overgrowth occurs in the dissociated state. In the sol state, the hydrate containing the zinc salt is dissociated. For example, when ZnC 4 H 10 O 6 ˜6H 2 O is used as a hydrate, Zn 2+ , CH 3 COO −, and H 2 O are formed.

계속해서, 상기 졸 상태의 용액에 계면활성제를 투입한다. 상기 계면활성제는 졸 상태에 잔류하는 이온 및 각종 화합물과 반응성을 가지지 않으면서, 졸 상태의 용액의 점도 및 이온종 분산도를 상승시킬 수 있는 물질이라면 어느 것이나 사용가능하다. 따라서, 상기 계면활성제는 PEG(Polyethylene Glycol) 또는 HPC(Hydroxypropyl Cellulose)가 사용될 수 있다.Subsequently, surfactant is added to the sol solution. The surfactant may be used as long as it is a substance capable of increasing the viscosity and ionic species dispersity of the solution in the sol state without having reactivity with ions and various compounds remaining in the sol state. Therefore, the surfactant may be polyethylene glycol (PEG) or hydroxypropyl cellulose (HPC).

이어서, 계면활성제 및 졸 상태의 용액을 가열하여 계면활성제와 졸 상태의 용액이 혼합되도록 하여 제2 용액을 형성한다. 가열온도는 계면활성제에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 계면활성제로 PEG가 사용되는 경우, 가열온도는 40℃ 내지 80℃가 바람직하다.Subsequently, the surfactant and the sol solution are heated to allow the surfactant and the sol solution to be mixed to form a second solution. The heating temperature may vary depending on the surfactant. For example, when PEG is used as the surfactant, the heating temperature is preferably 40 ° C to 80 ° C.

제2 용액을 하부 기판(100) 상에 스핀코팅한 후, 가열하여 겔 상태를 형성한다. 가열온도는 200℃ 내지 1000℃임이 바람직하다. 만일, 200℃ 미만인 경우, 제2 용액에 포함된 ZnO 이외의 부산물들이 충분히 제거되지 못한다. 또한, 1000℃를 상회하는 경우, 형성되는 씨드층(120)의 결정성이 손상되는 문제가 발생된다. 스핀코팅 후의 가열에 의해 형성되는 씨드층(120)은 하기의 반응식 5에 따른다.The second solution is spin coated on the lower substrate 100 and then heated to form a gel state. It is preferable that heating temperature is 200 degreeC-1000 degreeC. If less than 200 ° C., by-products other than ZnO contained in the second solution may not be sufficiently removed. In addition, when it exceeds 1000 degreeC, the problem that the crystallinity of the seed layer 120 formed is impaired arises. The seed layer 120 formed by heating after spin coating is in accordance with Scheme 5 below.

[반응식 5]Scheme 5

Zn2 + + H2O + 2CH3COO- -> ZnO + 2CH3COOH Zn 2 + + H 2 O + 2CH 3 COO - -> ZnO + 2CH 3 COOH

겔 상태의 씨드층(120)은 다수의 결정이 하부기판(100)에 대략 수직한 방향으로 배열되는 배향성을 가진다. 즉, 졸 상태의 진입시 형성된 ZnO 입자들은 스핀코팅 이후의 가열공정에서 C축 방향으로 성장하는 결정성을 나타낸다. 이는 ZnO 결정구조가 가지는 고유한 특성에 따른 현상이다. 즉, ZnO 결정은 [0001]방향으로 높은 성장성을 가지며, 측면방향으로는 낮은 성장성을 가진다. 또한, (0001)면에서는 ZnO의 분극이 나타나고, 측면에서는 분극현상이 나타나지 않는다. 따라서, 스핀코팅 이후에 열처리 공정에서 씨드층(120)은 하부 기판(100)에 수직한 방향으로 성장되는 결정성을 가진다. 즉, 씨드층(120)은 하부의 예비씨드층(110)의 결정성을 근거로 하부 기판(100)으로부터 수직한 방향으로의 배향성을 가진다.The seed layer 120 in the gel state has an orientation in which a plurality of crystals are arranged in a direction substantially perpendicular to the lower substrate 100. That is, ZnO particles formed upon entering the sol state exhibit crystallinity growing in the C-axis direction in the heating process after spin coating. This is a phenomenon due to the inherent characteristics of the ZnO crystal structure. That is, ZnO crystals have high growth in the [0001] direction and low growth in the lateral direction. In addition, polarization of ZnO appears on the (0001) plane, and no polarization phenomenon appears on the side surface. Therefore, in the heat treatment process after the spin coating, the seed layer 120 has crystallinity that is grown in a direction perpendicular to the lower substrate 100. That is, the seed layer 120 has an orientation in a direction perpendicular to the lower substrate 100 based on the crystallinity of the lower preliminary seed layer 110.

또한, 상기 씨드층(120)은 하부기판(100) 상에 비교적 균일한 두께를 가지는 막질로 형성될 수 있으며, 규칙적인 배열을 가진 패턴화된 양상을 가질 수 있다.In addition, the seed layer 120 may be formed of a film having a relatively uniform thickness on the lower substrate 100, it may have a patterned aspect having a regular arrangement.

도 3을 참조하면, 씨드층(120) 상부에 성장 유도층(130)이 형성된다. 상기 성장 유도층(130)은 통상의 포토리소그래피 공정을 통해 형성될 수 있으며, 레이저 간섭리소그래피, 나노임프린트 리소그래피, 전자빔 리소그래피, 자외선 리소그래피, 홀로그래픽 리소그래피 또는 액침 리소그래피 등의 다양한 공정을 통해 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3, the growth induction layer 130 is formed on the seed layer 120. The growth induction layer 130 may be formed through a conventional photolithography process, and may be formed through various processes such as laser interference lithography, nanoimprint lithography, electron beam lithography, ultraviolet lithography, holographic lithography, or immersion lithography. .

예컨대, 성장 유도층(130)을 형성하는 포토레지스트를 씨드층(120) 상부에 스핀 코팅 등의 방법으로 도포한 후, 포토레지스트에 대한 패터닝 공정을 통해 다수의 홀이 형성된 성장 유도층(130)이 형성된다.For example, after the photoresist forming the growth induction layer 130 is applied to the seed layer 120 by spin coating or the like, a growth induction layer 130 having a plurality of holes formed through a patterning process for the photoresist is formed. Is formed.

또한, 상기 성장 유도층(130)은 일정한 간격을 가지는 규칙적인 패턴으로 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 성장 유도층(130)은 대략 원형의 홀이 규칙적으로 배열된 양상을 가진다. 홀을 통해 하부의 씨드층(120)의 표면은 노출된다.In addition, the growth induction layer 130 is preferably formed in a regular pattern having a predetermined interval. That is, the growth induction layer 130 has an aspect in which approximately circular holes are regularly arranged. The surface of the lower seed layer 120 is exposed through the hole.

도 4를 참조하면, 씨드층(120) 상부에 결정성 막대(140)가 형성된다. 상기 결정성 막대(140)는 성장 유도층(130)의 홀을 통해 개방된 씨드층(120)의 표면을 근거로 형성된다. 따라서, 결정성 막대(140)는 씨드층(120)과 동일재질로 형성됨이 바람직하다. 예컨대 씨드층(120)이 산화아연으로 구성되는 경우, 상기 결정성 막대(140)는 산화아연으로 구성됨이 바람직하다.Referring to FIG. 4, the crystalline rod 140 is formed on the seed layer 120. The crystalline rod 140 is formed based on the surface of the seed layer 120 opened through the hole of the growth induction layer 130. Therefore, the crystalline rod 140 is preferably formed of the same material as the seed layer 120. For example, when the seed layer 120 is composed of zinc oxide, the crystalline rod 140 is preferably composed of zinc oxide.

상기 결정성 막대(140)는 증발법, CVD, PVD 또는 ALD 등 다양한 방법을 통해 형성될 수 있다. 또한, 상기 결정성 막대(140)는 단결정으로 형성됨이 바람직할 것이나, 결정으로의 성장과정에서 발생되는 다른 요인에 의해 일부의 결정성이 훼손될 수도 있다. 다만, 결정성 막대(140)의 형성 및 성장의 주도적인 인자는 산화아연이 가지는 단결정 성장이라 할 것이다. 또한, 상기 결정성 막대는 육방정계의 결정구조를 가지며, 결정성 막대의 상부 표면은 (0001) 평면임이 바람직하다.The crystalline rod 140 may be formed through various methods such as evaporation, CVD, PVD, or ALD. In addition, the crystalline rod 140 may be formed of a single crystal, but some crystallinity may be impaired by other factors generated during the growth of the crystal. However, the leading factor in the formation and growth of the crystalline rod 140 will be referred to as single crystal growth of zinc oxide. In addition, the crystalline rod has a hexagonal crystal structure, and the upper surface of the crystalline rod is preferably (0001) plane.

또한, 상기 결정성 막대(140)는 수열합성법을 통해 형성될 수 있다. 즉, 수용액 상으로 준비된 막대 배양용액에 씨드층(120)이 형성된 하부기판(100)을 침지하고, 소정의 열을 인가하여 결정성 막대(140)의 형성을 유도할 수 있다.In addition, the crystalline rod 140 may be formed through hydrothermal synthesis. That is, the lower substrate 100 on which the seed layer 120 is formed is immersed in the rod culture solution prepared in the aqueous solution, and a predetermined heat is applied to induce the formation of the crystalline rod 140.

막대 배양용액은 아연염, 침전제 및 과성장억제제를 포함한다. 상기 과성장억제제는 생략될 수 있다. 상기 아연염은 아연 이온의 공여체로 작용하고, 침전제는 하이드록시기 공여체로 작용한다.Rod culture solutions include zinc salts, precipitants and overgrowth inhibitors. The overgrowth inhibitor may be omitted. The zinc salt acts as a donor of zinc ions and the precipitant acts as a hydroxyl group donor.

아연염은 아연 아세테이트, 아연 나이트레이트, 아연 설페이트 또는 아연 클로라이드를 포함하고, 침전제는 NaOH, Na2CO3, LiOH, H2O2, KOH, HMTA(hexamethylenetetramine) 또는 NH4OH일 수 있으며, 바람직하게는 상기 침전제는 HMTA(C6H12N4)일 수 있다. 상기 C6H12N4는 산화아연을 포함하는 결정성 막대(140)를 형성시키기 위한 성장인자들인 NH4 + 및 OH-를 생성시킬 수 있음과 동시에, 성장 속도 및 OH- 농도의 조절이 용이하여 반응속도를 조절할 수 있다.Zinc salts include zinc acetate, zinc nitrate, zinc sulfate or zinc chloride, and the precipitant may be NaOH, Na 2 CO 3 , LiOH, H 2 O 2 , KOH, HMTA (hexamethylenetetramine) or NH 4 OH, preferably Preferably the precipitant may be HMTA (C 6 H 12 N 4 ). The C 6 H 12 N 4 may generate NH 4 + and OH − , which are growth factors for forming the crystalline rod 140 including zinc oxide, and easily control the growth rate and OH − concentration. To control the reaction rate.

상기 과성장억제제는 양이온 폴리머를 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 양이온 폴리머는 아민기를 포함하는 폴리머일 수 있으며, 예컨대 알콜 용액 상에서 용해력이 우수한 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine; PEI)일 수 있다.The overgrowth inhibitor may include a cationic polymer. Specifically, the cationic polymer may be a polymer including an amine group, for example, polyethyleneimine (PEI) having excellent solubility in an alcohol solution.

상술한 구성을 가지는 막대 배양용액 내에 상기 씨드층(120)이 형성된 기판(100)은 침지되고, 열 에너지가 인가된다. 열 에너지의 인가는 상압 상태에서 50℃ 내지 100℃의 온도로 막대 배양용액을 가열함을 통해 달성된다. 만일, 가열온도가 50℃ 미만인 경우, 결정성 막대(140)의 성장이 둔화되어 실질적인 결정성 막대(140)의 성장을 기대하기 힘들고, 가열온도가 100℃를 상회하는 경우, 막대 배양용액 내의 이온종의 원치 않는 반응 등으로 인해 결정성 막대(140)의 결정성이 손상된다.The substrate 100 on which the seed layer 120 is formed is immersed in the rod culture solution having the above-described configuration, and thermal energy is applied thereto. The application of thermal energy is achieved by heating the rod culture solution at a temperature of 50 ° C. to 100 ° C. under normal pressure. If the heating temperature is less than 50 ° C., the growth of the crystalline rod 140 is slowed and it is difficult to expect substantial growth of the crystalline rod 140. If the heating temperature is higher than 100 ° C., ions in the rod culture solution Undesired reaction of the species or the like impairs the crystallinity of the crystalline rod 140.

상기 산화아연을 포함하는 결정성 막대(140)의 성장 메커니즘은 하기의 반응식들 6 내지 12에 의해 설명될 수 있다. 막대 배양용액에서 침전체로 사용된 헥사민(C6H12N4)은 하기의 반응식들 6 및 7에 의해 NH4 +와 OH-를 제공한다. 또한, 상기 아연염으로 사용된 Zn(NO3)2는 반응식 8에 의해 아연이온을 발생시킬 수 있다. The growth mechanism of the crystalline rod 140 including zinc oxide can be described by the following schemes 6 to 12. Hexamine (C 6 H 12 N 4 ) used as precipitate in rod culture solution provides NH 4 + and OH − by the following Schemes 6 and 7. In addition, Zn (NO 3 ) 2 used as the zinc salt may generate zinc ions by Scheme 8.

[반응식 6][Reaction Scheme 6]

C6H12N4 + 6H2O <-> 6CH2O + 4NH3 C 6 H 12 N 4 + 6H 2 O <-> 6CH 2 O + 4NH 3

[반응식 7]Scheme 7

NH3 + H2O <-> NH4 + + OH- NH 3 + H 2 O <- > NH 4 + + OH -

[반응식 8][Reaction Scheme 8]

Zn(NO3)2 -> Zn2 + + 2NO3 -
Zn (NO 3) 2 -> Zn 2 + + 2NO 3 -

상기 반응식들 6 내지 8로부터 발생된 NH3, OH- 및 Zn2 +는 하기 반응식들 9 및 10에 의해 산화아연 재질의 결정성 막대(140)의 성장인자인 Zn(NH3)4 2+, 및 Zn(OH)4 2-를 발생시킨다. NH 3 , OH − and Zn 2 + generated from Schemes 6 to 8 represent Zn (NH 3 ) 4 2+ , which is a growth factor of the crystalline rod 140 of zinc oxide, according to Schemes 9 and 10 below. And Zn (OH) 4 2- .

[반응식 9]Scheme 9

Zn2 + + 4NH3 -> Zn(NH3)4 2+ Zn 2 + + 4NH 3 -> Zn (NH 3) 4 2+

[반응식 10][Reaction Scheme 10]

Zn2 + + 4OH- -> Zn(OH)4 2-
Zn 2 + + 4OH -- > Zn (OH) 4 2-

상기 반응식 9에 의해 발생된 상기 성장인자 Zn(NH3)4 2+는 반응인자인 OH-와의 반응에 의해 하기 반응식 11에 따라 산화아연 결정성 막대들(140)을 생성시킬 수 있으며, 상기 반응식 10에 의해 발생된 상기 성장인자 Zn(OH)4 2-는 하기 반응식 12에 의해 산화아연 결정성 막대들(140)을 생성시킬 수 있다.The growth factor Zn (NH 3 ) 4 2+ generated by Scheme 9 may generate zinc oxide crystalline rods 140 according to Scheme 11 by reaction with OH − , which is a reaction factor. The growth factor Zn (OH) 4 2- generated by 10 may generate zinc oxide crystalline rods 140 by Scheme 12 below.

[반응식 11][Reaction Scheme 11]

Zn(NH3)4 2+ + 2OH- -> ZnO + 4NH3 +H2O Zn (NH 3) 4 2+ + 2OH - -> ZnO + 4NH 3 + H 2 O

[반응식 12][Reaction Scheme 12]

Zn(OH)4 2- -> ZnO + H2O + 2OH- Zn (OH) 4 2- -> ZnO + H 2 O + 2OH -

산화아연의 경우, C축 방향의 성장이 우세한 결정구조를 가진다. [0001] 방향인 C축 방향으로는 아연과 산소의 분극이 가장 크게 나타나며, 측면방향에서는 분극 현상이 나타나지 않는다. 따라서, 성장에 대한 특별한 억제가 없는 상태에서도 상기 결정성 막대(140)는 수열합성법에 의해 C축 방향으로 성장하는 것이 우세할 수 있다. 그 결과, C축 방향인 [0001] 방향으로의 성장이 우세하게 나타난다. 물론, 측면 방향으로의 성장도 지속적으로 일어날 수 있다.In the case of zinc oxide, the growth in the C-axis direction has a predominant crystal structure. In the C-axis direction of the [0001] direction, the polarization of zinc and oxygen is the largest, and the polarization phenomenon does not appear in the lateral direction. Therefore, the crystalline rod 140 may be predominantly grown in the C-axis direction by the hydrothermal synthesis method even in a state where there is no special inhibition on growth. As a result, growth in the [0001] direction, which is the C-axis direction, appears to be predominant. Of course, growth in the lateral direction can also continue.

그러나, 상기 막대 배양용액 내에 상기 과성장억제제인 양이온성 폴리머를 첨가하는 경우, 상기 양이온성 폴리머는 상기 성장인자들 중 하나인 Zn(OH)4 2-를 흡착하여 Zn(OH)4 2-가 산화아연을 포함하는 결정성 막대(140)의 성장에 참여하지 못하도록 한다.However, when the cationic polymer which is the overgrowth inhibitor is added to the rod culture solution, the cationic polymer adsorbs Zn (OH) 4 2- , one of the growth factors, and thus Zn (OH) 4 2- is added. It prevents the growth of the crystalline rod 140 including zinc oxide.

만일, 막대 배양용액 내에 과성장억제제가 도입되는 경우, 양이온성 폴리머는 Zn(OH)4 2-에 흡착할 뿐 아니라, 기 형성된 ZnO 결정구조의 측면에 노출된 음이온성 O2 -를 캡핑하여 측면의 성장을 방해할 수 있다. 따라서, 과성장억제제는 상기 산화아연을 포함하는 결정성 막대(140)가 측면으로 성장하는 것을 방해한다.If an overgrowth inhibitor is introduced into the rod culture solution, the cationic polymer not only adsorbs to Zn (OH) 4 2-2 , but also caps anionic O 2 − exposed to the side of the previously formed ZnO crystal structure. Can hinder growth. Thus, the overgrowth inhibitor prevents the crystalline rod 140 containing zinc oxide from growing laterally.

도 5는 상술한 도 4의 과정에 의해 형성된 산화아연 결정성 막대를 도시한 SEM 이미지이다.FIG. 5 is an SEM image showing a zinc oxide crystalline rod formed by the above-described process of FIG. 4.

도 5를 참조하면, 기판에 수직한 방향으로 다수의 결정성 막대들이 배열되고, 극단적으로 정렬된 양상을 가짐을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that a plurality of crystalline bars are arranged in a direction perpendicular to the substrate and have an extremely aligned aspect.

상기 도 5에 개시된 결정성 막대는 졸-겔 방법을 통해 형성된 것이다. 즉, 아연아세테이트 0.55M을 에탄올에 용해하여 졸 상태를 형성하고, 졸 상태의 용액에 폴리에틸렌글리콜 또는 HPC(Hydroxypropylcellouse)를 계면활성제로 이용하였다. The crystalline rod disclosed in FIG. 5 is formed through the sol-gel method. That is, 0.55 M of zinc acetate was dissolved in ethanol to form a sol state, and polyethylene glycol or HPC (Hydroxypropylcellouse) was used as a surfactant in a sol state solution.

이후에 예비씨드층 상에 스핀코팅 이후, 350℃로 40분 가열하여 겔 상태의 씨드층을 형성한다. 상기 씨드층의 높이는 90nm이다.Thereafter, after spin coating on the preliminary seed layer, the mixture is heated at 350 ° C. for 40 minutes to form a seed layer in a gel state. The height of the seed layer is 90 nm.

또한, 레이저 간섭 리소그래피 공정을 통해 성장 유도층을 형성한다. 상기 성장 유도층은 홀 사이의 피치가 400nm로 설정되며, 홀의 형상은 원형이다. In addition, a growth inducing layer is formed through a laser interference lithography process. The growth inducing layer has a pitch between holes set to 400 nm, and the shape of the hole is circular.

또한, 상기 결정성 막대의 성장을 위해 준비되는 막대 배양용액은 아연나이트레이트 70mM 및 HMTA 65mM를 포함하며, 용매는 초순수(DI Water)를 사용한다. 또한, 선택적으로 첨가되는 과성장억제제로는 PEI 40mM이 투입된다.In addition, the rod culture solution prepared for the growth of the crystalline rod includes zinc nitrate 70mM and HMTA 65mM, the solvent is using ultra pure water (DI Water). In addition, 40 mM of PEI is added as an overgrowth inhibitor to be selectively added.

씨드층이 침지된 막대 배양용액에서의 성장온도는 93℃에서 6시간 진행된다. 이를 통해 결정성 막대가 형성된다.The growth temperature in the rod culture in which the seed layer is immersed is 6 hours at 93 ℃. This forms a crystalline rod.

상기 도 5에서 개시된 바와 같이 산화아연을 포함하는 결정성 막대는 기판으로부터 수직한 방향으로 극단적으로 배열되는 양상을 가진다.As described in FIG. 5, the crystalline rod including zinc oxide has an extreme arrangement in a vertical direction from the substrate.

도 6을 참조하면, 결정성 막대(140) 상부에 발광 구조체(200)가 형성된다.Referring to FIG. 6, the light emitting structure 200 is formed on the crystalline bar 140.

상기 발광 구조체(200)는 n형 반도체층(220), 발광층(230) 및 p형 반도체층(240)을 가진다. 필요에 따라서는 상기 발광 구조체(200)는 n형 반도체층(220)의 하부에 버퍼층(210)을 더 포함할 수 있다.The light emitting structure 200 includes an n-type semiconductor layer 220, a light emitting layer 230, and a p-type semiconductor layer 240. If necessary, the light emitting structure 200 may further include a buffer layer 210 under the n-type semiconductor layer 220.

또한, 상기 발광 구조체(200)가 결정성 막대(140) 상부에 형성되기 이전에 성장 유도층은 제거될 수 있다. 성장 유도층이 포토레지스트 패턴인 경우, 상기 포토레지스트 패턴은 제거가스 또는 제거용액을 이용하여 제거된다. 상기 포토레지스트 제거가스는 Ar/O2 또는 He/O2일 수 있으며, 상기 포토레지스트 제거용액은 아세톤일 수 있다.In addition, the growth induction layer may be removed before the light emitting structure 200 is formed on the crystalline rod 140. When the growth inducing layer is a photoresist pattern, the photoresist pattern is removed using a removal gas or a removal solution. The photoresist removing gas may be Ar / O 2 or He / O 2 , and the photoresist removing solution may be acetone.

이어서, 결정성 막대(140) 상부에 n형 반도체층(220), 발광층(230) 및 p형 반도체층(240)이 순차적으로 형성된다. 만일, 발광 구조체(200)가 버퍼층(210)을 포함하는 경우, 결정성 막대(140)의 상부에는 버퍼층(210)이 먼저 형성되고, 이후에 n형 반도체층(220), 발광층(230) 및 p형 반도체층(240)이 순차적으로 형성된다.Subsequently, the n-type semiconductor layer 220, the light emitting layer 230, and the p-type semiconductor layer 240 are sequentially formed on the crystalline bar 140. If the light emitting structure 200 includes the buffer layer 210, the buffer layer 210 is first formed on the crystalline bar 140, and then the n-type semiconductor layer 220, the light emitting layer 230, and the like. The p-type semiconductor layer 240 is sequentially formed.

또한, 상기 발광 구조체(200)는 질화물 계열의 반도체층들로 구성된다. 따라서, 버퍼층(210)은 질화갈륨 또는 질화알루미늄을 포함하며, 통상의 MOCVD 공정을 통해 형성된다. 예컨대 버퍼층(210)을 구성하는 질화갈륨 결정은 산화아연 결정과 약 2%의 격자 불일치도를 가진다. 따라서, 산화아연을 가지는 결정성 막대(140) 상부의 버퍼층(210)은 용이하게 형성될 수 있다. 또한, 산화아연 및 질화갈륨은 동일한 육방정계 결정구조를 가진다. 따라서 동종의 결정구조를 가지는 결정성 막대(140) 상부에 버퍼층(210)은 용이하게 형성될 수 있다.In addition, the light emitting structure 200 includes nitride semiconductor layers. Thus, the buffer layer 210 includes gallium nitride or aluminum nitride, and is formed through a conventional MOCVD process. For example, the gallium nitride crystal constituting the buffer layer 210 has a lattice mismatch of about 2% with the zinc oxide crystal. Therefore, the buffer layer 210 on the crystalline rod 140 having zinc oxide may be easily formed. In addition, zinc oxide and gallium nitride have the same hexagonal crystal structure. Therefore, the buffer layer 210 may be easily formed on the crystalline rod 140 having the same crystal structure.

상기 버퍼층(210) 상부에는 n형 반도체층(220)이 형성된다. n형 반도체층(220)은 MOCVD 공정을 이용함이 바람직하며, 도판트로는 4족 원소 등이 사용된다. 특히, n형 반도체층(220)이 질화갈륨을 포함하는 경우, 도판트로는 Si이 사용됨이 바람직하다. An n-type semiconductor layer 220 is formed on the buffer layer 210. The n-type semiconductor layer 220 preferably uses a MOCVD process, and a group 4 element or the like is used as the dopant. In particular, when the n-type semiconductor layer 220 includes gallium nitride, Si is preferably used as the dopant.

계속해서 n형 반도체층(220) 상부에는 발광층(230)이 형성된다. 상기 발광층(230)은 전자와 정공의 재결합이 주도적으로 일어나는 부위이다. 따라서, 상기 발광층(230)은 p-n 접합에 의해 형성되는 공핍 영역, 양자점 구조 또는 양자우물 구조를 가질 수 있다. 상기 발광층(230)은 장벽층과 우물층이 교대로 배치되는 다중양자우물 구조를 가짐이 바람직하다. 또한, 상기 발광층(230)은 InGaN 등으로 구성된 3원계 또는 InAlGaN 등으로 구성된 4원계일 수 있다.Subsequently, an emission layer 230 is formed on the n-type semiconductor layer 220. The emission layer 230 is a portion where recombination of electrons and holes occurs predominantly. Accordingly, the emission layer 230 may have a depletion region, a quantum dot structure, or a quantum well structure formed by a p-n junction. The light emitting layer 230 preferably has a multi-quantum well structure in which the barrier layer and the well layer are alternately disposed. In addition, the emission layer 230 may be a ternary system composed of InGaN or the like or a ternary system composed of InAlGaN or the like.

상기 발광층(230) 상부에는 p형 반도체층(240)이 형성된다. p형 반도체층(240)이 질화갈륨을 포함하는 경우, 도판트로는 2족 원소가 사용되며 Mg이 도판트로 사용됨이 바람직하다.The p-type semiconductor layer 240 is formed on the emission layer 230. When the p-type semiconductor layer 240 includes gallium nitride, a group 2 element is used as the dopant and Mg is preferably used as the dopant.

상술한 바대로 결정성 막대(140) 상부에 형성되는 발광 구조체(200)는 당업계에 알려진 통상의 방법을 통해 형성된다. 또한, 상기 발광 구조체(200)는 n형 반도체층(220), 발광층(230) 및 p형 반도체층(240)을 포함하며, n형 반도체층(220) 하부에 버퍼층(210)을 추가적으로 포함할 수 있다. 이외에도, 각각의 층들 사이에는 광효율을 개선하기 위한 막질이 추가적으로 배치될 수 있다.As described above, the light emitting structure 200 formed on the crystalline rod 140 is formed through a conventional method known in the art. In addition, the light emitting structure 200 may include an n-type semiconductor layer 220, a light emitting layer 230, and a p-type semiconductor layer 240, and further include a buffer layer 210 under the n-type semiconductor layer 220. Can be. In addition, a film quality for improving light efficiency may be additionally disposed between the respective layers.

도 7을 참조하면, 발광 구조체(200) 상부에 억셉터 기판(300)이 배치된다. 상기 억셉터 기판(300)의 배치가 완료되기 이전에 발광 구조체(200)와 억셉터 기판(300) 사이에는 p형 전극(250) 및 반사층(260)이 형성된다. 필요에 따라서는 p형 전극(250) 및 반사층(260)은 하나의 적층구조로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 7, the acceptor substrate 300 is disposed on the light emitting structure 200. Before the arrangement of the acceptor substrate 300 is completed, the p-type electrode 250 and the reflective layer 260 are formed between the light emitting structure 200 and the acceptor substrate 300. If necessary, the p-type electrode 250 and the reflective layer 260 may be formed in one stacked structure.

상기 p형 전극(250)은 전도성 물질로 금속 재질임이 바람직하다. 또한, 상기 반사층(260)은 p형 전극(250) 상부에 형성되고, 발광층(230)으로부터 형성된 광을 반사할 수 있는 물질이라면 어느 것이나 가능할 것이다.The p-type electrode 250 is preferably a metallic material as a conductive material. In addition, the reflective layer 260 is formed on the p-type electrode 250, any material that can reflect the light formed from the light emitting layer 230 may be any.

특히, 상기 p형 전극(250)은 하부의 p형 반도체층(240) 상부에서 소정의 패턴으로 형성될 수 있다.In particular, the p-type electrode 250 may be formed in a predetermined pattern on the upper p-type semiconductor layer 240.

p형 전극(250) 및 반사층(260) 상부에 구비되는 억셉터 기판(300)은 Si, SiC, GaAs, GaP, AlGaInP, Ge, SiSe, GaN, AlInGaN 또는 InGaN을 포함할 수 있다. 이외에도 상기 억셉터 기판(300)은 금속물로 이루어질 수 있다. 상기 억셉터 기판(300)이 금속물로 이루어진 경우, 상기 억셉터 기판(300)은 Al, Zn, Ag, W, Ti, Ni, Au, Mo, Pt, Cu, Cr 또는 Fe의 단일 금속 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.The acceptor substrate 300 provided on the p-type electrode 250 and the reflective layer 260 may include Si, SiC, GaAs, GaP, AlGaInP, Ge, SiSe, GaN, AlInGaN, or InGaN. In addition, the acceptor substrate 300 may be made of a metal material. When the acceptor substrate 300 is made of metal, the acceptor substrate 300 may be a single metal of Al, Zn, Ag, W, Ti, Ni, Au, Mo, Pt, Cu, Cr, or Fe, or these. It may include an alloy of.

또한, 상기 억셉터 기판(300)이 소정의 도전성을 가지는 경우, p형 반도체층(240)과 억셉터 기판(300) 사이에 p형 전극(250)이 배치되지 않고, 억셉터 기판(300)의 배면에 p형 전극이 형성될 수도 있다. 즉, p형 반도체층, 억셉터 기판 및 p형 전극 순으로 요소들이 배치될 수도 있다.In addition, when the acceptor substrate 300 has a predetermined conductivity, the p-type electrode 250 is not disposed between the p-type semiconductor layer 240 and the acceptor substrate 300, and the acceptor substrate 300 is provided. The p-type electrode may be formed on the back side of the. That is, the elements may be arranged in the order of the p-type semiconductor layer, the acceptor substrate, and the p-type electrode.

도 8을 참조하면, 하부기판(100)으로부터 발광 구조체(200)는 분리된다. 상기 하부기판(100)과 발광 구조체(200)의 분리는 결정성 막대를 통해서 수행된다.Referring to FIG. 8, the light emitting structure 200 is separated from the lower substrate 100. Separation of the lower substrate 100 and the light emitting structure 200 is performed through a crystalline bar.

예컨대, 산화아연 계열의 결정성 막대는 발광 구조체(200)와 다른 화학적 조성을 가지고, 특정의 용액에 대한 식각 선택비를 가진다. 이를 이용하여 식각 용액을 결정성 막대에 주입하는 경우, 하부기판(100)과 발광 구조체(200)는 용이하게 분리된다. For example, the zinc oxide-based crystalline rod has a chemical composition different from that of the light emitting structure 200 and has an etching selectivity for a specific solution. When the etching solution is injected into the crystalline rod using the same, the lower substrate 100 and the light emitting structure 200 are easily separated.

상기 하부기판(100)과 발광 구조체(200)의 분리는 식각용액에 침지시키는 것에 의해 달성될 수 있다. 식각용액은 하부기판(100)과 발광 구조체(200) 사이에 배치된 결정성 막대를 용해시킨다. 만일, 결정성 막대가 산화아연을 포함하고, 발광 구조체가 3족 질화물계인 경우, 상기 식각용액은 산성용액임이 바람직하다. 또한, 상기 식각용액은 pH가 3 내지 6일 수 있다. 결정성 막대의 용해 메커니즘은 하기의 반응식 15로 설명된다.Separation of the lower substrate 100 and the light emitting structure 200 may be achieved by immersing in the etching solution. The etching solution dissolves the crystalline rod disposed between the lower substrate 100 and the light emitting structure 200. If the crystalline rod contains zinc oxide and the light emitting structure is a group III nitride system, the etching solution is preferably an acid solution. In addition, the etching solution may have a pH of 3 to 6. The dissolution mechanism of the crystalline rod is illustrated by Scheme 15 below.

[반응식 15][Reaction Scheme 15]

ZnO + CH3COO- + H3O+ <-> Zn(OH)2 + CH3COOH ZnO + CH 3 COO - + H 3 O + <-> Zn (OH) 2 + CH 3 COOH

상기 반응식에서 형성된 Zn(OH)2는 물과 반응하여 Zn(OH)4 2-를 형성한다. 따라서, 결정성 막대에 대한 용해가 진행될수록 용액의 pH는 상승된다. 상술한 반응에서 결정성 막대와 함께 그 하부의 씨드층(120)도 같이 용해될 수 있다.Zn (OH) 2 formed in the above scheme reacts with water to form Zn (OH) 4 2- . Therefore, the pH of the solution increases as dissolution to the crystalline rod proceeds. In the above-described reaction, the seed layer 120 may be dissolved together with the crystalline rod.

또한, 상기 하부 기판(100)과 발광 구조체(200)는 식각가스의 공급을 통해서도 용이하게 분리될 수 있다. 즉, 상호간에 이격 거리를 가지는 결정성 막대에 식각가스의 공급을 통해 하부 기판(100)과 발광 구조체(200)의 분리가 실현된다. 상기 식각가스로는 수소 또는 염소 가스가 사용된다. 상기 수소 및 염소 가스는 산화아연을 포함하는 결정성 막대의 아연과 반응하여 ZnH2, ZnCl2의 반응 부산물을 형성한다.In addition, the lower substrate 100 and the light emitting structure 200 may be easily separated through the supply of an etching gas. That is, separation of the lower substrate 100 and the light emitting structure 200 is realized by supplying the etching gas to the crystalline rods having the separation distance therebetween. Hydrogen or chlorine gas is used as the etching gas. The hydrogen and chlorine gases react with zinc in the crystalline rod containing zinc oxide to form reaction byproducts of ZnH 2 , ZnCl 2 .

이외에도 하부기판(100)과 발광 구조체(200)는 레이저 리프트 오프 공정을 통해서도 분리될 수 있다. 예컨대, 결정성 막대 상부의 버퍼층(210) 등에 레이저를 조사하여 질소 가스를 결정성 막대가 구비된 공간에 방출되도록 함을 통해 하부기판(100)과 발광 구조체(200)는 분리된다.In addition, the lower substrate 100 and the light emitting structure 200 may be separated through a laser lift-off process. For example, the lower substrate 100 and the light emitting structure 200 are separated by irradiating the buffer layer 210 on the crystalline bar with a laser to emit nitrogen gas into the space provided with the crystalline bar.

또한, 상대적으로 기계적으로 약한 강도를 가진 결정성 막대의 특성을 이용하여 기계적인 인장력을 통해 하부기판(100)과 발광 구조체(200)는 분리될 수 있다.In addition, the lower substrate 100 and the light emitting structure 200 may be separated by a mechanical tensile force using characteristics of a crystalline rod having a relatively mechanically weak strength.

하부기판(100)과 발광 구조체(200)의 분리가 완료된 후에는 n형 반도체층(220)과 전기적으로 연결되는 n형 전극(미도시)을 형성한다. n형 전극의 형성은 다양한 방법을 통해 달성될 수 있다. 즉, 노출된 n형 반도체층(220) 상부에 n형 전극이 형성될 수 있으며, 별도의 막질이 n형 반도체층(220) 상부에 개재된 상태에서 n형 전극이 형성될 수 있다. 이외에도 p형 반도체층(240) 및 발광층(230)을 관통하여 n형 전극이 형성되고, 이를 통해 n형 전극이 n형 반도체층(240)과 전기적으로 연결될 수 있다.After separation of the lower substrate 100 and the light emitting structure 200 is completed, an n-type electrode (not shown) electrically connected to the n-type semiconductor layer 220 is formed. Formation of the n-type electrode can be accomplished through various methods. That is, an n-type electrode may be formed on the exposed n-type semiconductor layer 220, and an n-type electrode may be formed while a separate film quality is interposed on the n-type semiconductor layer 220. In addition, an n-type electrode is formed through the p-type semiconductor layer 240 and the light emitting layer 230, through which the n-type electrode can be electrically connected to the n-type semiconductor layer 240.

만일, 버퍼층(210)이 형성된 경우, n형 전극을 형성하기 위해 버퍼층(210)의 제거가 선행되어야 할 것이다.If the buffer layer 210 is formed, removal of the buffer layer 210 should be preceded to form an n-type electrode.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 결정성 막대의 결정성을 나타내는 XRD 그래프이다.9 is an XRD graph showing the crystallinity of the crystalline bar according to a preferred embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 점선은 사파이어 기판 상에 씨드층을 형성한 후, 성장시킨 결정성 막대를 도시한 것이며, 실선은 사파이어 기판 상에 예비 시드층 및 씨드층을 순차적으로 형성한 후, 결정성 막대를 성장한 경우이다.Referring to FIG. 9, a dotted line shows a crystalline bar grown after forming a seed layer on the sapphire substrate, and a solid line sequentially forms a preliminary seed layer and a seed layer on the sapphire substrate, and then crystallinity. If you grow the rod.

먼저, 예비씨드층은 산화아연 재질이며 도핑되지 않은 상태로 2um의 두께를 가지도록 형성된다. 나머지, 씨드층 및 결정성 막대의 형성 방법은 양측이 동일하다. 즉, 씨드층의 형성을 위해 졸-겔 방법이 사용되었으며, 결정성 막대는 수열합성법을 통해 형성되었다. 형성된 결정성 막대의 길이는 500nm, 피치는 400nm 직경은 150nm이다.First, the preliminary seed layer is formed of zinc oxide and has a thickness of 2 μm in an undoped state. The remaining method of forming the seed layer and the crystalline rod is the same on both sides. That is, the sol-gel method was used to form the seed layer, and the crystalline rod was formed through hydrothermal synthesis. The formed crystalline rod has a length of 500 nm and a pitch of 400 nm and a diameter of 150 nm.

도 9에서 사파이어 기판 상에 씨드층을 형성한 후, 결정성 막대를 성장시킨 경우보다, 씨드층 하부에 예비씨드층을 형성한 경우에 결정성 막대는 더욱 높은 결정성을 나타내는 것으로 확인된다. 이는 씨드층을 형성하는 산화아연과 예비씨드층을 형성하는 질화갈륨 사이의 격자 불일치도가 매우 낮음에 기인한다. 즉, 예비씨드층인 질화갈륨이 씨드층과 사파이어 기판 사이의 격자 불일치를 해소하는 것으로 판단된다.In FIG. 9, after forming the seed layer on the sapphire substrate, it is confirmed that the crystalline rod shows higher crystallinity when the preliminary seed layer is formed below the seed layer than when the crystalline rod is grown. This is due to the extremely low lattice mismatch between the zinc oxide forming the seed layer and the gallium nitride forming the preliminary seed layer. In other words, gallium nitride as a preliminary seed layer is considered to solve the lattice mismatch between the seed layer and the sapphire substrate.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 결정성 막대 상부에 형성된 버퍼층의 결정성을 도시한 Theta(θ) rocking 그래프이다.10 is a Theta (θ) rocking graph showing the crystallinity of the buffer layer formed on the crystalline bar according to the preferred embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 점선은 사파이어 기판 상에 씨드층을 형성한 후, 씨드층 상부에 결정성 막대를 성장하고, 결정성 막대 상부에 질화갈륨 버퍼층을 형성한 것이다. 또한, 실선은 사파이어 기판과 씨드층 사이에 질화갈륨 재질의 씨드층을 추가로 형성하고, 결정성 막대 상부에 질화갈륨 버퍼층을 형성한 것이다. 결정성 막대의 성장 및 배치는 상기 도 9를 참조하며 설명한 바와 동일하다. 또한, 결정성 막대의 상부에는 양측에 동일하게 5um 두께의 산화아연 버퍼층이 형성된다.Referring to FIG. 10, the dotted line shows a seed layer formed on a sapphire substrate, a crystalline rod is grown on the seed layer, and a gallium nitride buffer layer is formed on the crystalline rod. In addition, the solid line is formed by further forming a gallium nitride seed layer between the sapphire substrate and the seed layer, and a gallium nitride buffer layer on the crystalline bar. Growth and placement of the crystalline rod is the same as described with reference to FIG. 9 above. In addition, a zinc oxide buffer layer having a thickness of 5 μm is formed on both sides of the crystalline rod.

실선은 점선에 비해 (0001) 평면의 높은 결정성을 나타낸다. 즉, θ가 약 16.7에서 높은 피크를 나타내며, 피크치를 중심으로 매우 좁은 폭을 가짐을 알 수 있다. 이는 버퍼층의 표면의 대부분이 (0001)평면을 나타내는 것으로, 산화아연 결정성 막대 상부에 버퍼층이 원활하게 형성되며, 표면 상에서 높은 결정성을 나타냄을 알 수 있다.The solid line shows higher crystallinity of the (0001) plane compared to the dotted line. That is, it can be seen that θ exhibits a high peak at about 16.7 and has a very narrow width around the peak value. This indicates that most of the surface of the buffer layer exhibits a (0001) plane, and the buffer layer is smoothly formed on the zinc oxide crystalline rod and exhibits high crystallinity on the surface.

이는 사파이어 기판 상부에 형성된 질화갈륨 재질의 예비씨드층이 개재된 결과로 설명된다. 즉, 예비씨드층은 이후에 형성되는 산화아연 씨드층의 결정과 약 2%의 격자 불일치도를 가지므로 사파이어 기판과 씨드층 사이의 격자 불일치에 따른 결정성의 왜곡을 해소할 수 있다. 따라서, 이를 근거로 형성되는 결정성 막대도 높은 결정성을 가지며, 이후에 순차적으로 형성되는 질화갈륨 계열의 발광 구조체의 결정성을 향상시킨다.This is explained as a result of interposing a pre-seed layer made of gallium nitride formed on the sapphire substrate. That is, since the preliminary seed layer has a lattice mismatch of about 2% with the crystal of the zinc oxide seed layer to be formed later, it is possible to solve the distortion of crystallinity due to the lattice mismatch between the sapphire substrate and the seed layer. Therefore, the crystalline bar formed based on this also has a high crystallinity, thereby improving the crystallinity of the gallium nitride series light emitting structure formed subsequently.

상술한 본 발명에 따르면, 극단적으로 수직배향된 결정성 막대 상부에 발광 구조체가 형성된다. 또한, 결정성 막대를 이용하여 하부기판과 발광 구조체는 상호간에 분리된다. 이를 통하여 수직형 발광 다이오드의 제작이 용이해진다.According to the present invention described above, a light emitting structure is formed on an extremely vertically oriented crystalline bar. In addition, the lower substrate and the light emitting structure are separated from each other by using a crystalline bar. This facilitates the manufacture of the vertical light emitting diode.

100 : 하부기판 110 : 예비씨드층
120 : 씨드층 130 : 성장 유도층
140 : 결정성 막대 200 : 발광 구조체
210 : 버퍼층 220 : n형 반도체층
230 : 발광층 240 : p형 반도체층
250 : p형 전극 260 : 반사층
300 : 억셉터 기판100: lower substrate 110: preliminary seed layer
120: seed layer 130: growth induction layer
140: crystalline rod 200: light emitting structure
210: buffer layer 220: n-type semiconductor layer
230: light emitting layer 240: p-type semiconductor layer
250: p-type electrode 260: reflective layer
300: acceptor substrate

Claims (9)

하부기판 상에 질화갈륨을 포함하는 예비씨드층을 형성하는 단계;
상기 예비씨드층 상부에 산화아연을 포함하는 씨드층을 형성하는 단계;
상기 씨드층 상부에 성장 유도층을 형성하는 단계;
상기 성장 유도층의 홀을 통해 개방된 상기 씨드층을 근거로 상기 하부기판 상에 수직배향된 산화아연 재질의 결정성 막대를 형성하는 단계;
상기 결정성 막대 상부에 발광 구조체를 형성하는 단계;
상기 발광 구조체 상부에 억셉터 기판을 배치시키는 단계; 및
산성 용액을 이용하여 상기 결정성 막대를 용해시켜서 상기 발광 구조체와 상기 하부기판을 분리시키는 단계를 포함하고,
상기 씨드층을 형성하는 단계는,
아연염을 포함하는 수화물을 용매에 용해하여 제1 용액을 형성하는 단계;
상기 제1 용액을 가열하여 졸 상태로 형성하는 단계;
상기 졸 상태의 용액에 계면활성제를 투입하여 제2 용액을 형성하는 단계; 및
상기 제2 용액을 상기 하부기판 상에 코팅한 후, 가열하여 겔 상태로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 다이오드의 제조방법.Forming a preliminary seed layer including gallium nitride on the lower substrate;
Forming a seed layer including zinc oxide on the preliminary seed layer;
Forming a growth induction layer on the seed layer;
Forming a crystalline rod of zinc oxide material vertically oriented on the lower substrate based on the seed layer opened through the hole of the growth inducing layer;
Forming a light emitting structure on the crystalline bar;
Disposing an acceptor substrate on the light emitting structure; And
Dissolving the crystalline rod using an acidic solution to separate the light emitting structure from the lower substrate,
Forming the seed layer,
Dissolving a hydrate comprising a zinc salt in a solvent to form a first solution;
Heating the first solution to form a sol state;
Adding a surfactant to the sol solution to form a second solution; And
And coating the second solution on the lower substrate to form a gel by heating the second solution. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 아연염은, 아연 아세테이트(Zinc acetate), 아연 나이트레이트(Zinc nitrate), 아연 설페이트(Zinc sulfate) 또는 아연 클로라이드(Zinc chloride)인 것을 특징으로 하는 수직형 발광 다이오드의 제조방법.The method of claim 1, wherein the zinc salt is zinc acetate, zinc nitrate, zinc sulfate, or zinc chloride. Way. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제는 PEG 또는 HPC를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 다이오드의 제조방법.The method of claim 1, wherein the surfactant comprises PEG or HPC. 삭제delete 삭제delete 하부기판 상에 질화갈륨을 포함하는 예비씨드층을 형성하는 단계;
상기 예비씨드층 상부에 산화아연을 포함하는 씨드층을 형성하는 단계;
상기 씨드층 상부에 성장 유도층을 형성하는 단계;
상기 성장 유도층의 홀을 통해 개방된 상기 씨드층을 근거로 상기 하부기판 상에 수직배향된 산화아연 재질이며 상부가 (0001)면을 가지는 결정성 막대를 형성하는 단계;
상기 결정성 막대 상부에 발광 구조체를 형성하는 단계;
상기 발광 구조체 상부에 억셉터 기판을 배치시키는 단계; 및
상기 결정성 막대에 수소 또는 염소가 포함된 식각가스를 공급하여 상기 발광 구조체와 상기 하부기판을 분리시키는 단계를 포함하고,
상기 씨드층을 형성하는 단계는,
아연염을 포함하는 수화물을 용매에 용해하여 제1 용액을 형성하는 단계;
상기 제1 용액을 가열하여 졸 상태로 형성하는 단계;
상기 졸 상태의 용액에 계면활성제를 투입하여 제2 용액을 형성하는 단계; 및
상기 제2 용액을 상기 하부기판 상에 코팅한 후, 가열하여 겔 상태로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 다이오드의 제조방법.Forming a preliminary seed layer including gallium nitride on the lower substrate;
Forming a seed layer including zinc oxide on the preliminary seed layer;
Forming a growth induction layer on the seed layer;
Forming a crystalline rod having a zinc oxide material vertically oriented on the lower substrate based on the seed layer opened through the hole of the growth inducing layer and having an upper surface thereof (0001);
Forming a light emitting structure on the crystalline bar;
Disposing an acceptor substrate on the light emitting structure; And
Supplying an etching gas containing hydrogen or chlorine to the crystalline rod to separate the light emitting structure from the lower substrate,
Forming the seed layer,
Dissolving a hydrate comprising a zinc salt in a solvent to form a first solution;
Heating the first solution to form a sol state;
Adding a surfactant to the sol solution to form a second solution; And
And coating the second solution on the lower substrate to form a gel by heating the second solution.
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