KR20120117528A - Vertical led and manufacturing methode of thesame - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A vertical LED device and a manufacturing method thereof are provided to improve heat dissipation by including a metal layer with a pattern. CONSTITUTION: A p-GaN layer, an active layer, and an n-GaN layer are successively laminated on a light emitting structure. A p type electrode(120) is formed on the p-GaN layer of the light emitting structure. A seed layer(140) covers the side of the light emitting structure and the p type electrode. An n type electrode is formed on the n-GaN layer of the light emitting structure. A metal layer(150) is formed on the seed layer and includes a pattern.

Description

수직형 LED 소자 및 그 제조 방법{Vertical LED and manufacturing methode of thesame}Vertical LED device and its manufacturing method {Vertical LED and manufacturing methode of thesame}

본 발명은 수직형 LED 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광 구조물 상에 패턴이 형성된 금속층을 형성하여 방열 효율을 향상시킨 수직형 LED 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vertical LED device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a vertical LED device and a method of manufacturing the same by forming a patterned metal layer on the light emitting structure to improve heat dissipation efficiency.

일반적으로 질화갈륨계 반도체 소자는 비교적 높은 에너지밴드갭을 갖는 물질로서 청색 또는 녹색 등의 단파장광을 생성하기 위한 광소자에 적극적으로 채용되고 있다.In general, gallium nitride-based semiconductor device is a material having a relatively high energy band gap has been actively employed in optical devices for generating short wavelength light, such as blue or green.

LED 소자의 고출력화를 위해서는 대전류 인가시 발생되어지는 열을 충분히 빠르게 방출하는 것이 가장 큰 문제로 대두되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 열전도성이 떨어지는 사파이어 기판을 제거하고, 열전도성이 좋은 물질을 기판으로 사용하는 구조의 LED 소자에 대한 요구가 증대되어 왔으며, 이에 수직형 LED 소자가 제안되었다.In order to increase the output power of LED devices, the biggest problem is to release heat generated when a large current is applied quickly. In order to solve this problem, there has been an increasing demand for an LED device having a structure of removing a sapphire substrate having low thermal conductivity and using a material having good thermal conductivity as a substrate, and a vertical LED device has been proposed.

그러나 사파이어 기판을 제거하는 수직형 LED 소자에 있어서도 방열 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 수직형 LED 소자 및 그 제조 방법의 개발이 필요한 시점이다.However, it is time to develop a vertical LED device capable of further improving heat dissipation efficiency and a manufacturing method thereof even in a vertical LED device for removing a sapphire substrate.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, p형 질화갈륨계 반도체층(p-GaN층), 활성층 및 n형 질화갈륨계 반도체층(n-GaN층)이 순차적으로 적층된 발광 구조물, 발광 구조물의 p-GaN층 상에 형성되는 p형 전극, 발광 구조물의 측면 및 p형 전극을 덮도록 형성되는 시드층, 발광 구조물의 n-GaN층 상에 형성되는 n형 전극 및 시드층 상에 형성되되, 패턴이 형성되어 있는 금속층을 포함하여 방열 효율이 향상된 수직형 소자 LED 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, a p-type gallium nitride-based semiconductor layer (p-GaN layer), an active layer and an n-type gallium nitride-based semiconductor layer (n-GaN layer) sequentially stacked The light emitting structure, a p-type electrode formed on the p-GaN layer of the light emitting structure, a seed layer formed to cover the side and the p-type electrode of the light emitting structure, an n-type electrode formed on the n-GaN layer of the light emitting structure, and An object of the present invention is to provide a vertical type LED and a method of manufacturing the same, which are formed on the seed layer and include a metal layer on which a pattern is formed, and which has improved heat radiation efficiency.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 수직형 LED 소자는 p형 질화갈륨계 반도체층(p-GaN층), 활성층 및 n형 질화갈륨계 반도체층(n-GaN층)이 순차적으로 적층된 발광 구조물; 상기 발광 구조물의 p-GaN층 상에 형성되는 p형 전극; 상기 발광 구조물의 측면 및 상기 p형 전극을 덮도록 형성되는 시드층; 상기 발광 구조물의 n-GaN층 상에 형성되는 n형 전극; 및 상기 시드층 상에 형성되되, 패턴이 형성되어 있는 금속층;을 포함할 수 있다.In order to achieve this object, the vertical LED device according to the present invention is a p-type gallium nitride-based semiconductor layer (p-GaN layer), the active layer and the n-type gallium nitride-based semiconductor layer (n-GaN layer) sequentially stacked Light emitting structure; A p-type electrode formed on the p-GaN layer of the light emitting structure; A seed layer formed to cover a side surface of the light emitting structure and the p-type electrode; An n-type electrode formed on the n-GaN layer of the light emitting structure; And a metal layer formed on the seed layer and having a pattern formed thereon.

상기 금속층은, 상기 시드층 상에 형성된 제1 금속층; 및 상기 제1 금속층 상에 형성되며 패터닝이 되는 제2 금속층;을 포함할 수 있다.The metal layer may include a first metal layer formed on the seed layer; And a second metal layer formed on the first metal layer and being patterned.

상기 시드층은 상기 발광 구조물의 형상에 대응하는 형상을 갖도록 형성될 수 있다.The seed layer may be formed to have a shape corresponding to the shape of the light emitting structure.

상기 제1 금속층은 상부가 평평하게 형성될 수 있다.The first metal layer may have a flat upper portion.

또한, 본 발명에 따른 수직형 LED 소자 제조 방법은 기판 상에 기판 상에 n형 질화갈륨계 반도체층(n-GaN층), 활성층 및 p형 질화갈륨계 반도체층(n-GaN층)이 순차적으로 적층되는 발광 구조물을 형성하는 제1 단계; 상기 발광 구조물의 p-GaN층 상에 p형 전극을 형성하는 제2 단계; 상기 기판 상에 상기 p형 전극을 덮도록 시드층을 형성하는 제3 단계; 상기 시드층 상에 금속층을 형성하고, 상기 금속층 상에 패턴을 형성하는 제4 단계; 및 상기 기판을 제거하고 상기 발광 구조물의 n-GaN층 상에 n형 전극을 형성하는 제5 단계;를 포함할 수 있다.In addition, in the method of manufacturing a vertical LED device according to the present invention, an n-type gallium nitride-based semiconductor layer (n-GaN layer), an active layer, and a p-type gallium nitride-based semiconductor layer (n-GaN layer) are sequentially formed on the substrate. A first step of forming a light emitting structure stacked on the; Forming a p-type electrode on the p-GaN layer of the light emitting structure; Forming a seed layer on the substrate to cover the p-type electrode; Forming a metal layer on the seed layer and forming a pattern on the metal layer; And removing the substrate and forming an n-type electrode on the n-GaN layer of the light emitting structure.

상기 제4 단계는, 상기 시드층 상에 제1 금속층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 금속층 상에 PR 패턴 마스크를 형성한 후 도금하여 상기 PR 패턴 마스크의 형상대로 패터닝이 되는 제2 금속층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.The fourth step may include forming a first metal layer on the seed layer; And forming a PR pattern mask on the first metal layer and then plating to form a second metal layer patterned in the shape of the PR pattern mask.

상기 제5 단계 이후에, 상기 제2 금속층이 형성된 발광 구조물을 방열판에 부착하는 제6 단계;를 더 포함할 수 있다.After the fifth step, a sixth step of attaching the light emitting structure having the second metal layer formed on the heat sink.

상기 제2 단계는, 상기 발광 구조물을 식각하여 복수개로 분리(isolation)한 후, 상기 각각의 발광 구조물의 p-GaN층 상에 p형 전극을 각각 형성할 수 있다.In the second step, the light emitting structures may be etched and separated into a plurality, and then p-type electrodes may be formed on the p-GaN layers of the respective light emitting structures.

본 발명에 따르면, p형 질화갈륨계 반도체층(p-GaN층), 활성층 및 n형 질화갈륨계 반도체층(n-GaN층)이 순차적으로 적층된 발광 구조물, 발광 구조물의 p-GaN층 상에 형성되는 p형 전극, 발광 구조물의 측면 및 p형 전극을 덮도록 형성되는 시드층, 발광 구조물의 n-GaN층 상에 형성되는 n형 전극 및 시드층 상에 형성되되, 패턴이 형성되어 있는 금속층을 포함하여 방열 효율이 향상될 수 있다.According to the present invention, a light emitting structure in which a p-type gallium nitride-based semiconductor layer (p-GaN layer), an active layer and an n-type gallium nitride-based semiconductor layer (n-GaN layer) are sequentially stacked, on a p-GaN layer of the light emitting structure A p-type electrode formed on the p-type electrode, a seed layer formed to cover the p-type electrode, and an n-type electrode formed on the n-GaN layer of the light emitting structure and the seed layer, the pattern being formed Including a metal layer can be improved heat dissipation efficiency.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수직형 LED 소자의 단면을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수직형 LED 소자 제조 방법을 나타내는 흐름도.
도 3은 도 2의 제조 방법에 따른 각 단계를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예의 다른 예에 따른 수직형 LED 소자 제조 방법을 나타내는 흐름도.
1 is a cross-sectional view of a vertical LED device according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart showing a vertical LED device manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
3 shows each step according to the manufacturing method of FIG. 2.
4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a vertical LED device according to another example of an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수직형 LED 소자의 단면을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a cross section of a vertical LED device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수직형 LED 소자(100)는 발광 구조물(110), p형 전극(120), n형 전극(130), 시드층(140) 및 금속층(150)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a vertical LED device 100 according to an embodiment of the present invention includes a light emitting structure 110, a p-type electrode 120, an n-type electrode 130, a seed layer 140, and a metal layer 150. It is configured to include).

발광 구조물(110)은 기판(미도시) 상에 적층되는데 기판은 이후 공정에서 제거되므로 도시되지 않았다. The light emitting structure 110 is stacked on a substrate (not shown), which is not shown since the substrate is removed in a later process.

발광 구조물(110)은 에피(epi) 층이라고도 불리우며, 기판 위에 p형 질화갈륨계 반도체층(p-GaN층, 111), 활성층(113) 및 n형 질화갈륨계 반도체층(n-GaN층, 115)이 순차적으로 적층된 반도체층이다.The light emitting structure 110 is also referred to as an epi layer, and has a p-type gallium nitride-based semiconductor layer (p-GaN layer 111), an active layer 113, and an n-type gallium nitride-based semiconductor layer (n-GaN layer) on a substrate. 115 is a semiconductor layer sequentially stacked.

이때, p-GaN층(111), 활성층(113) 및 n-GaN층(115)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤x≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 질화갈륨계 반도체 물질일 수 있으며, 유기금속화학 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) 또는 분자선 결정 성장시스템(Molecular Beam Epitaxy, MBE) 공정과 같은 공지의 질화물 증착공정을 통해 형성될 수 있다.At this time, the p-GaN layer 111, the active layer 113 and the n-GaN layer 115 is Al x In y Ga (1-xy) N composition formula (where 0≤x≤1, 0≤x≤1, 0≤x + y ≤ 1), and a known nitride deposition process such as a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or a molecular beam crystal growth system (Molecular Beam Epitaxy, MBE) process. It can be formed through.

그리고 활성층(113)은 양자우물이 여러 개 적층되어 있는 다중양자우물(Multi Quantum Well) 또는 단일양자우물 중 어느 하나의 구조로 형성될 수 있다.The active layer 113 may be formed of any one of a multi quantum well or a single quantum well in which several quantum wells are stacked.

도시되지는 않았으나 n-GaN층(115)이 형성되기 전에 버퍼층과 도핑되지 않은 u-GaN층이 형성될 수 있으며 이후의 식각 공정에 의해 제거될 수 있다. 버퍼층은 기판(미도시)과 발광 구조물(110)의 격자 부정합을 완화하는 층으로 일반적으로 질화갈륨 계열의 물질을 사용할 수 있다.Although not shown, a buffer layer and an undoped u-GaN layer may be formed before the n-GaN layer 115 is formed, and may be removed by a subsequent etching process. The buffer layer is a layer that mitigates lattice mismatch between the substrate (not shown) and the light emitting structure 110, and may generally use a gallium nitride-based material.

발광 구조물(110)의 p-GaN층(111) 상에는 p형 전극(130)이 형성되고, 발광 구조물(110)의 n-GaN층(115) 상에는 n형 전극(130)이 형성된다.The p-type electrode 130 is formed on the p-GaN layer 111 of the light emitting structure 110, and the n-type electrode 130 is formed on the n-GaN layer 115 of the light emitting structure 110.

p형 전극(120) 및 n형 전극(130)은 서로 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.The p-type electrode 120 and the n-type electrode 130 are preferably formed at positions corresponding to each other.

이와 같은 수직형 LED 소자(100)는 p형 및 n형 전극(120, 130)을 통하여 전류를 인가하면 p-GaN층(111) 및 n-GaN층(115)으로부터 정공 및 전자가 활성층(113)으로 흘러 들어가 전자-정공 재결합이 일어나면서 발광을 하게 된다. In the vertical LED device 100, when current is applied through the p-type and n-type electrodes 120 and 130, holes and electrons are active layer 113 from the p-GaN layer 111 and the n-GaN layer 115. ) And emit light as electron-hole recombination occurs.

시드층(140)은 이후 금속층(150)의 도금을 원활하게 하기 위해 미리 형성하는 층이다. 도금은 금속 표면에 다른 금속의 얇은 층을 입히는 것인데 발광 구조물(110)은 금속이 아니므로 발광 구조물(110)의 측면에 금속층(150)을 도금할 수 없다. 따라서, 도금층(150)을 형성하기 위해 발광 구조물(110)의 측면 및 p형 전극(120)을 덮도록 시드층(140)을 형성한다.The seed layer 140 is a layer formed in advance in order to facilitate the plating of the metal layer 150. Plating is a coating of a thin layer of another metal on the metal surface. Since the light emitting structure 110 is not a metal, the metal layer 150 may not be plated on the side of the light emitting structure 110. Accordingly, the seed layer 140 is formed to cover the side surface of the light emitting structure 110 and the p-type electrode 120 to form the plating layer 150.

이때, 발광 구조물(110)의 두께가 수 ㎛인데 비해 시드층(140)은 1㎛보다 얇기 때문에 p형 전극(130)을 포함하는 기판(미도시) 상에 시드층(140)을 형성하면 시드층(140)은 발광 구조물(110)의 형상을 따라 형성된다.In this case, since the thickness of the light emitting structure 110 is several μm, the seed layer 140 is thinner than 1 μm, so that the seed layer 140 is formed on a substrate (not shown) including the p-type electrode 130. The layer 140 is formed along the shape of the light emitting structure 110.

금속층(150)는 시드층(140) 상에 형성된다. 금속층(150)은 베이스 기판으로서 구리, 금, 캐리어 웨이퍼, 예컨대 Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC와 같은 물질로 형성될 수 있다.The metal layer 150 is formed on the seed layer 140. The metal layer 150 may be formed of a material such as copper, gold, a carrier wafer, for example, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC, as a base substrate.

금속층(150)은 이 후 각각 단위 LED 소자로 분리하기 위해 레이저 스크라이빙(laser scribing) 공정을 수행할 때 발광 구조물(110)이 손상되는 것을 방지함과 더불어 열방출의 통로로 사용된다.The metal layer 150 is then used as a path for heat dissipation while preventing the light emitting structure 110 from being damaged when performing a laser scribing process to separate the unit LED elements.

구체적으로 금속층(150)은 제1 및 제2 금속층(151, 153)을 포함하여 구성된다.In detail, the metal layer 150 includes first and second metal layers 151 and 153.

제1 금속층(151)은 시드층(140) 상에 형성되고 시드층(140)과 접하지 않은 면이 평평하게 형성된다.The first metal layer 151 is formed on the seed layer 140 and has a flat surface that is not in contact with the seed layer 140.

제2 금속층(153)은 제1 금속층(151) 상에 형성되고 동일한 두께로 형성되되, 도금이 된 부분과 도금이 되지 않은 부분으로 구분되어 일정 형상의 패턴을 갖도록 형성된다. 이와 같이 제2 금속층(153)이 도금이 된 부분과 되지 않은 부분으로 이루어져 결과적으로 요철이 형성되는 형상을 갖게 되며, 요철에 의해 제1 및 제2 금속층(151, 153)이 외부와 접하는 표면적을 증가시킬 수 있다.The second metal layer 153 is formed on the first metal layer 151 and is formed to have the same thickness, and is divided into a plated portion and a non-plated portion to have a predetermined shape pattern. As such, the second metal layer 153 is formed of a plated portion and a non-plated portion, and thus has a shape in which unevenness is formed. As a result, the surface area of the first and second metal layers 151 and 153 in contact with the outside by the unevenness is determined. Can be increased.

즉, 금속층(150)은 지지부재의 역할을 하는 베이스 기판으로서의 기능과 방열 기능을 동시에 수행할 수 있다.That is, the metal layer 150 may simultaneously perform a function as a base substrate serving as a support member and a heat dissipation function.

일반적으로 수직형 LED 소자(100)는 페이스트(paste, 160)에 의해 방열판(170)에 부착되어 사용되는데 페이스트(160)의 묽은 성질 때문에 수직형 LED 소자(100)를 방열판(170)에 부착하면 제2 금속층(150)이 도금되지 않은 부분에 페이스트(160)가 침투되어 접착력을 더욱 증가시킬 수 있다.In general, the vertical LED device 100 is used to be attached to the heat sink 170 by the paste (paste, 160), but if the vertical LED device 100 is attached to the heat sink 170 because of the thin nature of the paste 160. The paste 160 may penetrate into a portion where the second metal layer 150 is not plated to further increase the adhesive force.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수직형 LED 소자 제조 방법을 나타내는 흐름도이고, 도 3은 도 2의 제조 방법에 따른 각 단계를 나타내는 도면이다.2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a vertical LED device according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram illustrating each step according to the manufacturing method of FIG. 2.

도 2 및 도 3을 참조하면, S210과정에서 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 기판(101)을 준비한다. 기판(101)은 사파이어를 포함하는 투명한 재료를 이용하여 형성하며, 사파이어 이외에 징크옥사이드(ZnO), 갈륨 나이트라이드(GaN), 실리콘 카바이드(SiC) 및 알루미늄 나이트라이드(AIN)를 사용할 수 있다.2 and 3, in step S210, the substrate 101 is prepared as shown in FIG. 3A. The substrate 101 may be formed using a transparent material including sapphire, and zinc oxide (ZnO), gallium nitride (GaN), silicon carbide (SiC), and aluminum nitride (AIN) may be used in addition to sapphire.

그리고 기판(101) 상에 n-GaN층(115), 활성층(113) 및 p-GaN층(111)을 순차적으로 적층한다.The n-GaN layer 115, the active layer 113, and the p-GaN layer 111 are sequentially stacked on the substrate 101.

도시되지는 않았으나 이 단계에서 n-GaN층(115)을 형성하기 전에 기판(101) 상에 도핑되지 않는 질화갈륨계 반도체층(u-GaN층, 미도시)을 더 형성할 수도 있다.Although not shown, before the n-GaN layer 115 is formed, an undoped gallium nitride based semiconductor layer (u-GaN layer, not shown) may be further formed on the substrate 101.

또한 도시되지는 않았으나, 발광 구조물(110) 즉 에피층의 특성을 향상시키고, 이후의 공정에서 기판(101)을 제거할 때 에피층의 손실을 최소화하기 위해 기판(101) 상에 u-GaN층(미도시)을 적층하기 전에 버퍼층(미도시)을 추가로 더 적층할 수도 있다.In addition, although not shown, the u-GaN layer on the substrate 101 to improve the characteristics of the light emitting structure 110, that is, the epi layer, and to minimize the loss of the epi layer when removing the substrate 101 in a subsequent process. Before stacking (not shown), a buffer layer (not shown) may be further stacked.

그리고 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 적층된 발광 구조물(110)을 식각하여 복수개로 분리(isolation)한다. 본 발명의 실시예에 따른 수직형 LED 소자(100)는 두 개의 발광 구조물(110)로 분리하였다.As illustrated in FIG. 3B, the stacked light emitting structures 110 are etched and separated into a plurality. The vertical LED device 100 according to the embodiment of the present invention is separated into two light emitting structures 110.

다음으로 S220과정에서 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 복수의 발광 구조물(110)의 각 p-GaN층(111) 상에 p형 전극(120)을 각각 형성한다.Next, in step S220, as shown in FIG. 3C, the p-type electrode 120 is formed on each p-GaN layer 111 of the plurality of light emitting structures 110.

다음으로 S230과정에서 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이 p형 전극(120)을 포함하는 발광 구조물(110)을 덮도록 기판 상에 시드층(140)을 형성한다. 시드층(140)은 발광 구조물(110)의 형상를 따라 형성되는 것이 바람직하다.Next, the seed layer 140 is formed on the substrate to cover the light emitting structure 110 including the p-type electrode 120 as shown in FIG. The seed layer 140 is preferably formed along the shape of the light emitting structure 110.

다음으로 S240과정에서 시드층(140) 상에 금속층(150)을 형성한다.Next, in step S240 to form a metal layer 150 on the seed layer 140.

금속층(150)은 제1 및 제2 금속층(151, 153)을 포함하는데, 먼저 도 3의 (e)에 도시된 바와 같이 제1 금속층(151)은 시드층(140) 상에 형성되며, 시드층(140)과 접하지 않는 면이 평평하도록 형성되는 것이 바람직하다.The metal layer 150 includes first and second metal layers 151 and 153. First, as shown in FIG. 3E, the first metal layer 151 is formed on the seed layer 140, and the seed It is preferable that the surface not in contact with the layer 140 is formed to be flat.

이후 도 3의 (f)에 도시된 바와 같이 제1 금속층(151) 상에 제2 금속층(153)이 형성되는데 먼저 일정 패턴이 형성된 PR 마스크(200)를 제1 금속층(151) 상에 두고 제2 금속층(153)을 도금하여 PR 마스크(200)가 형성되지 않은 부분에만 제2 금속층(153)이 도금되도록 한다. Thereafter, as shown in FIG. 3F, a second metal layer 153 is formed on the first metal layer 151. First, a PR mask 200 having a predetermined pattern is formed on the first metal layer 151. The second metal layer 153 is plated so that the second metal layer 153 is plated only on a portion where the PR mask 200 is not formed.

결과적으로 도 3의 (f)를 참조하면 전체적인 금속층(150)의 형상을 보면 패터닝된 제2 금속층(153)에 의해 시드층(140)과 접하지 않는 면에 요철이 형성된 형상을 갖게 된다.As a result, referring to FIG. 3F, when the overall shape of the metal layer 150 is viewed, irregularities are formed on a surface of the second metal layer 153 that is not in contact with the seed layer 140.

다음으로 레이저 리프트 오프(Laser Lift-Off; LLO) 공정을 통해 기판(101)을 제거하고 이후 공정을 수월하게 하기 위해 지지부재(150)가 하부로 오도록 발광 구조물(110)을 뒤집는다.Next, the substrate 101 is removed through a laser lift-off (LLO) process, and the light emitting structure 110 is turned upside down so that the support member 150 is lowered to facilitate the subsequent process.

이때 기판(101)의 제거는 레이저를 이용하는 LLO 이외에 화학적 리프트 오프 방식(Chemical Lift Off; CLO)을 통해서도 이루어질 수 있는데, 생산성을 고려할 때 LLO 방식이 보다 유리하다.In this case, the removal of the substrate 101 may be performed through a chemical lift off method (CLO) in addition to the LLO using a laser. In view of productivity, the LLO method is more advantageous.

다음으로 S250과정에서 도 3의 (h)에 도시된 바와 같이 발광 구조물(120)의 n-GaN(115) 상에 n형 전극(130)을 형성한다. 이때, n형 전극(130)은 p형 전극(120)에 대응하는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.Next, the n-type electrode 130 is formed on the n-GaN 115 of the light emitting structure 120 as shown in FIG. In this case, the n-type electrode 130 is preferably formed at a position corresponding to the p-type electrode 120.

이로써 수직형 LED 소자(100)의 제조가 완료된다.This completes the manufacture of the vertical LED device 100.

이후 도 3의 (h)에 도시된 수직형 LED 소자(100)를 도 1에 도시된 방열판(170)에 페이스트를 사용하여 부착하거나, 레이저 스크라이빙(laser scribing) 또는 휠 커팅 등의 방법으로 복수의 발광 구조물(110)을 각각 포함하도록 금속층(150)을 커팅하는 칩 분리를 통해 분리된 각각의 칩을 방열판(170)에 부착할 수 있다.Thereafter, the vertical LED device 100 illustrated in FIG. 3H is attached to the heat sink 170 illustrated in FIG. 1 by using a paste, or laser scribing or wheel cutting. Each chip separated by chip separation for cutting the metal layer 150 to include a plurality of light emitting structures 110 may be attached to the heat sink 170.

즉, 일면에 패턴이 형성되어 표면적을 증가시킴으로써 열방출이 효율적으로 이루어지는 수직형 LED 소자(100)를 제조할 수 있다.That is, by forming a pattern on one surface and increasing the surface area, it is possible to manufacture the vertical type LED device 100 in which heat dissipation is efficiently performed.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 수직형 LED 소자(100)는 위에서 설명한 것처럼 제1 금속층(151)을 형성한 후 제2 금속층(153)을 형성하고 기판(101)을 제거하는 공정순서에 의해 제조될 수도 있고, 도시되지는 않았으나 제1 금속층(151)을 형성하고 기판(101)을 제거한 후 제1 금속층(151) 상에 제2 금속층(153)을 형성할 수도 있다.Meanwhile, in the vertical LED device 100 according to the exemplary embodiment of the present invention, as described above, after forming the first metal layer 151, the second LED layer 153 is formed and the substrate 101 is removed by the process sequence of removing the substrate 101. Although not shown, the second metal layer 153 may be formed on the first metal layer 151 after the first metal layer 151 is formed and the substrate 101 is removed.

도 4는 본 발명의 실시예의 다른 예에 따른 수직형 LED 소자 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a vertical LED device according to another example of an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 기판(201) 상에 발광 구조물(210)을 형성하고, 식각하여 복수개로 분리(isolation)한 후 p형 전극(220)을 형성하는 (a) 내지 (c) 공정은 본 발명의 실시예와 동일하다.Referring to FIG. 4, processes (a) to (c) of forming the p-type electrode 220 after forming the light emitting structure 210 on the substrate 201, etching and isolating the plurality, and the like are shown in FIG. Same as the embodiment of the invention.

이때에도 n-GaN층(215)을 형성하기 전에 기판(201) 상에 도핑되지 않는 질화갈륨계 반도체층(u-GaN층, 미도시)을 더 형성할 수 있다.In this case, before the n-GaN layer 215 is formed, an undoped gallium nitride semiconductor layer (u-GaN layer, not shown) may be further formed on the substrate 201.

또한 도시되지는 않았으나, 발광 구조물(210) 즉 에피층의 특성을 향상시키고, 이후의 공정에서 기판(201)을 제거할 때 에피층의 손실을 최소화하기 위해 기판(201) 상에 u-GaN층(미도시)을 적층하기 전에 버퍼층(미도시)을 추가로 더 적층할 수도 있다.In addition, although not shown, the u-GaN layer on the substrate 201 to improve the characteristics of the light emitting structure 210, that is, the epi layer, and to minimize the loss of the epi layer when the substrate 201 is removed in a subsequent process. Before stacking (not shown), a buffer layer (not shown) may be further stacked.

다음으로 도 4의 (d)에 도시된 바와 같이 통전이 되지 않도록 하기 위해 발광 구조물(210) 및 p형 전극(220)의 측면을 덮도록 기판 상에 절연층(280)을 형성한다. 이때, 통전을 위해 p형 전극(220)의 상부면에는 절연층(280)이 형성되지 않아야 한다.Next, as shown in FIG. 4D, an insulating layer 280 is formed on the substrate to cover side surfaces of the light emitting structure 210 and the p-type electrode 220 so as not to conduct electricity. In this case, the insulating layer 280 should not be formed on the upper surface of the p-type electrode 220 to supply electricity.

다음으로 도 4의 (e)에 도시된 바와 같이 수직형 LED 소자(200)의 발광 효율을 향상시키기 위해 p형 전극(220) 상에 반사층(290)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4E, the reflective layer 290 is formed on the p-type electrode 220 to improve the luminous efficiency of the vertical LED device 200.

다음으로 도 4의 (f)에 도시된 바와 같이 상에 반사층(290)을 덮도록 기판(201) 상에 시드층(240)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4F, the seed layer 240 is formed on the substrate 201 to cover the reflective layer 290.

다음으로 도 4의 (g)에 도시된 바와 같이 시드층(240) 상에 제1 금속층(251)을 형성하고, 도 4의 (h)에 도시된 바와 같이 PR 마스크(200)를 사용하여 도 4의 (i)에 도시된 바와 같이 제2 금속층(253)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4G, a first metal layer 251 is formed on the seed layer 240, and the PR mask 200 is used as shown in FIG. 4H. As shown in 4 (i), the second metal layer 253 is formed.

마지막으로 도 4의 (j)에 도시된 바와 같이 발광 구조물(110)의 n-GaN층(211)에 n형 전극(230)을 형성한 후 제2 금속층(253)의 사이사이에 도포된 페이스트에 의해 방열판(미도시)에 부착된다.Finally, as shown in FIG. 4J, an n-type electrode 230 is formed on the n-GaN layer 211 of the light emitting structure 110, and then a paste is applied between the second metal layers 253. By a heat sink (not shown).

결과적으로 전체적인 금속층(250)의 형상을 보면 패터닝된 제2 금속층(253)에 의해 시드층(240)과 접하지 않는 면에 요철이 형성된 형상을 갖게 된다.As a result, when the overall shape of the metal layer 250 is viewed, the patterned second metal layer 253 has a shape in which unevenness is formed on a surface not in contact with the seed layer 240.

결과적으로 본 발명의 수직형 LED 소자 및 그 제조 방법은 p형 질화갈륨계 반도체층(p-GaN층), 활성층 및 n형 질화갈륨계 반도체층(n-GaN층)이 순차적으로 적층된 발광 구조물, 발광 구조물의 p-GaN층 상에 형성되는 p형 전극, 발광 구조물의 측면 및 p형 전극을 덮도록 형성되는 시드층, 발광 구조물의 n-GaN층 상에 형성되는 n형 전극 및 시드층을 덮도록 형성되되, 평평한 일면에 패턴이 형성된 금속층을 포함하여 방열 효율이 향상될 수 있다.As a result, the vertical LED device of the present invention and a method of manufacturing the light emitting structure in which a p-type gallium nitride-based semiconductor layer (p-GaN layer), an active layer and an n-type gallium nitride-based semiconductor layer (n-GaN layer) are sequentially stacked A p-type electrode formed on the p-GaN layer of the light emitting structure, a seed layer formed to cover the side surface and the p-type electrode of the light emitting structure, an n-type electrode and a seed layer formed on the n-GaN layer of the light emitting structure Is formed to cover, including a metal layer formed with a pattern on a flat surface can be improved heat dissipation efficiency.

이상에서, 본 발명의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.In the above, the configuration and operation of the present invention has been shown in accordance with the above description and drawings, but this is merely an example, and various changes and modifications are possible without departing from the spirit and scope of the present invention. .

100 : 수직형 LED 소자 101 : 기판
110 : 발광 구조물 111 : p-GaN
113 : 활성층 115 : n-GaN
120 : p형 전극 130 : n형 전극
140 : 시드층 150 : 금속층
170 : 방열판
100: vertical LED element 101: substrate
110: light emitting structure 111: p-GaN
113: active layer 115: n-GaN
120: p-type electrode 130: n-type electrode
140: seed layer 150: metal layer
170: heat sink

Claims (8)

p형 질화갈륨계 반도체층(p-GaN층), 활성층 및 n형 질화갈륨계 반도체층(n-GaN층)이 순차적으로 적층된 발광 구조물;
상기 발광 구조물의 p-GaN층 상에 형성되는 p형 전극;
상기 발광 구조물의 측면 및 상기 p형 전극을 덮도록 형성되는 시드층;
상기 발광 구조물의 n-GaN층 상에 형성되는 n형 전극; 및
상기 시드층 상에 형성되되, 패턴이 형성되어 있는 금속층;을 포함하는 수직형 LED 소자.
a light emitting structure in which a p-type gallium nitride based semiconductor layer (p-GaN layer), an active layer and an n-type gallium nitride based semiconductor layer (n-GaN layer) are sequentially stacked;
A p-type electrode formed on the p-GaN layer of the light emitting structure;
A seed layer formed to cover a side surface of the light emitting structure and the p-type electrode;
An n-type electrode formed on the n-GaN layer of the light emitting structure; And
And a metal layer formed on the seed layer and having a pattern formed thereon.
제1항에 있어서,
상기 금속층은,
상기 시드층 상에 형성된 제1 금속층; 및
상기 제1 금속층 상에 형성되며 패터닝이 되는 제2 금속층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 LED 소자.
The method of claim 1,
The metal layer may include,
A first metal layer formed on the seed layer; And
And a second metal layer formed on the first metal layer and being patterned.
제2항에 있어서,
상기 시드층은 상기 발광 구조물의 형상에 대응하는 형상을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수직형 LED 소자.
The method of claim 2,
The seed layer is a vertical LED device, characterized in that formed to have a shape corresponding to the shape of the light emitting structure.
제2항에 있어서,
상기 제1 금속층은 상부가 평평하게 형성되는 것을 특징으로 하는 수직형 LED 소자.
The method of claim 2,
The first metal layer is a vertical LED device, characterized in that the top is formed flat.
기판 상에 n형 질화갈륨계 반도체층(n-GaN층), 활성층 및 p형 질화갈륨계 반도체층(n-GaN층)이 순차적으로 적층되는 발광 구조물을 형성하는 제1 단계;
상기 발광 구조물의 p-GaN층 상에 p형 전극을 형성하는 제2 단계;
상기 기판 상에 상기 p형 전극을 덮도록 시드층을 형성하는 제3 단계;
상기 시드층 상에 금속층을 형성하고, 상기 금속층 상에 패턴을 형성하는 제4 단계; 및
상기 기판을 제거하고 상기 발광 구조물의 n-GaN층 상에 n형 전극을 형성하는 제5 단계;를 포함하는 수직형 LED 소자의 제조 방법.
Forming a light emitting structure in which an n-type gallium nitride-based semiconductor layer (n-GaN layer), an active layer and a p-type gallium nitride-based semiconductor layer (n-GaN layer) are sequentially stacked on the substrate;
Forming a p-type electrode on the p-GaN layer of the light emitting structure;
Forming a seed layer on the substrate to cover the p-type electrode;
Forming a metal layer on the seed layer and forming a pattern on the metal layer; And
Removing the substrate and forming an n-type electrode on the n-GaN layer of the light emitting structure.
제5항에 있어서,
상기 제4 단계는,
상기 시드층 상에 제1 금속층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 금속층 상에 PR 패턴 마스크를 형성한 후 도금하여 상기 PR 패턴 마스크의 형상대로 패터닝이 되는 제2 금속층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 LED 소자의 제조 방법.
The method of claim 5,
In the fourth step,
Forming a first metal layer on the seed layer; And
Forming a PR pattern mask on the first metal layer and then plating to form a second metal layer to be patterned in the shape of the PR pattern mask; manufacturing method of a vertical LED device comprising a.
제6항에 있어서,
상기 제5 단계 이후에,
상기 제2 금속층이 형성된 발광 구조물을 방열판에 부착하는 제6 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 LED 소자의 제조 방법.
The method of claim 6,
After the fifth step,
And attaching a light emitting structure having the second metal layer to a heat sink, further comprising a sixth step.
제5항에 있어서,
상기 제2 단계는,
상기 발광 구조물을 식각하여 복수개로 분리(isolation)한 후, 상기 각각의 발광 구조물의 p-GaN층 상에 p형 전극을 각각 형성한 것을 특징으로 하는 수직형 LED 소자의 제조 방법.
The method of claim 5,
The second step comprises:
And etching a plurality of the light emitting structures to isolate them, and then forming p-type electrodes on the p-GaN layers of the respective light emitting structures.
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