초록 ▼

본 발명은 고휘도 질화물 마이크로 발광 다이오드(LED) 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 마이크로 사이즈의 발광기둥(10)을 다수개 형성하고, 그 기둥들 사이의 갭을 SiO2, Si3N4, DBR(ZrO2/SiO2, HfO2/SiO2), 폴리아미드 등의 충진재(5)로 채우면서 발광기둥 어레이들과 충진재의 상부면(11)을 CMP가공에 의해 평탄화한 후에 대면적의 투명전극(6)을 형성하고 그것에 의해서 모든 발광기둥들이 동시에 작동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고휘도 질화물 마이크로 LED 및 그 제조방법을 제공한다.

본 발명은 고휘도 질화물 마이크로 발광 다이오드(LED) 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 마이크로 사이즈의 발광기둥(10)을 다수개 형성하고, 그 기둥들 사이의 갭을 SiO2, Si3N4, DBR(ZrO2/SiO2, HfO2/SiO2), 폴리아미드 등의 충진재(5)로 채우면서 발광기둥 어레이들과 충진재의 상부면(11)을 CMP가공에 의해 평탄화한 후에 대면적의 투명전극(6)을 형성하고 그것에 의해서 모든 발광기둥들이 동시에 작동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고휘도 질화물 마이크로 LED 및 그 제조방법을 제공한다. 또한 플립칩(flip-chip) 구조를 채택하여 마이크로 사이즈 발광기둥 어레이의 전극 형성 균일도를 향상시킨 고휘도 질화물 마이크로 LED를 제공한다.

대표청구항 ▼

다수개의 마이크로 발광 기둥을 구비한 고휘도 질화물 마이크로 LED(Light Emitting Diode)에 있어서,기판(1)상에 형성된 n형 GaN층(2)과, 상기 n형 GaN층(2) 위에 형성된 활성층(3), 및 상기 활성층(3) 위에 형성된 p형 GaN층(4)을 구비한 다수개의 마이크로 사이즈 발광기둥(10; pillar)과;상기 발광기둥들(10) 사이에 실질적으로 동일한 높이로 채워진 충진재(5; gap filling material)와;상기 발광기둥들(10)과 상기 충진재(5)의 상부면(11)에 형성된 p형 투명전극(6)과

다수개의 마이크로 발광 기둥을 구비한 고휘도 질화물 마이크로 LED(Light Emitting Diode)에 있어서,기판(1)상에 형성된 n형 GaN층(2)과, 상기 n형 GaN층(2) 위에 형성된 활성층(3), 및 상기 활성층(3) 위에 형성된 p형 GaN층(4)을 구비한 다수개의 마이크로 사이즈 발광기둥(10; pillar)과;상기 발광기둥들(10) 사이에 실질적으로 동일한 높이로 채워진 충진재(5; gap filling material)와;상기 발광기둥들(10)과 상기 충진재(5)의 상부면(11)에 형성된 p형 투명전극(6)과;상기 p형 투명전극(6) 위에 형성된 p형 전극(7); 및상기 n형 GaN층(2)과 전기적으로 접속된 n형 전극(8)을 포함하며,상기 발광기둥 어레이는 동시에 구동되는 것을 특징으로 하는 고휘도 질화물 마이크로 LED.제 1항에 있어서,상기 충진재(5)는 SiO2, Si3N4, 이들의 조합, 폴리아미드(Polyamide), 및 ZrO2/SiO2 또는 HfO2/SiO2 중에서 선택된 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 고휘도 질화물 마이크로 LED.제 2항에 있어서,상기 충진재(5)는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정에 의해 상기 발광기둥들(10)과 실질적으로 동일한 높이로 채워지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고휘도 질화물 마이크로 LED.제 3항에 있어서,상기 발광기둥들(10)의 p형 GaN층(4)의 상부면은 상기 CMP 공정에 의해 형성된 볼록면(11a)을 구비하는 것을 특징으로 하는 고휘도 질화물 마이크로 LED.제 1항에 있어서,상기 투명전극(6)은 산화된 Ni/Au(NiO/Au)의 조합 또는 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어진 것을 특징으로 하는 고휘도 질화물 마이크로 LED.제 1항에 있어서,상기 투명전극(6)의 상부면과 상기 기판(1)의 바닥면 위에 각각 형성된 한쌍의 DBR(Distributed Bragg Reflectors)층(9)을 더 구비하는 것을 특징으로 고휘도 질화물 마이크로 LED.제 1항에 있어서,상기 투명전극(6)의 상부면 또는 상기 기판(1)의 바닥면 위에 코팅된 AR(Anti-Reflection)층을 더 구비하는 것을 특징으로 고휘도 질화물 마이크로 LED.제 1항에 있어서,상기 발광기둥들(10)은 경사지게 형성된 측면부(10a)를 구비하는 것을 특징으로 하는 고휘도 질화물 마이크로 LED.제 8항에 있어서,상기 발광기둥들(10)의 사이의 갭(12) 내에 상기 충진재(5) 아래에 형성되고 ZrO2/SiO2 또는 HfO2/SiO2로 이루어진 DBR층(9a)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고휘도 질화물 마이크로 LED.다수개의 마이크로 발광 기둥을 구비하고 플립칩 방식으로 실장되는 고휘도 질화물 마이크로 LED에 있어서,사파이어 기판(1)과;상기 사파이어 기판(1)상에 성장된 n형 GaN층(2)과, 상기 n형 GaN층(2) 위에 성장된 활성층(3), 및 상기 활성층(3) 위에 성장된 p형 GaN층(4)을 구비한 다수개의 마이크로 사이즈 발광기둥(10)과;상기 발광기둥들(10) 사이에 실질적으로 동일한 높이로 채워진 충진재(5)와;상기 발광기둥들(10)과 상기 충진재(5)의 상부면(11)에 형성된 금속전극(6a)과;상기 금속전극(6a) 위에 형성된 p형 전극(7); 및상기 n형 GaN층(2)과 전기적으로 접속된 n형 전극(8)을 포함하며,상기 발광기둥 어레이는 동시에 구동되는 것을 특징으로 하는 고휘도 질화물 마이크로 LED.다수개의 마이크로 발광기둥을 구비한 고휘도 질화물 마이크로 LED를 제조하는 방법에 있어서,(a) 웨이퍼 또는 기판(1)상에 n형 GaN층(2)과 활성층(3) 및 p형 GaN층(4)을 순차적으로 성장시키는 단계와;(b) 상기 n형 GaN층(2)과 활성층(3) 및 p형 GaN층(4)을 구비한 발광기둥들(10)이 기판(1)상에 형성되도록 상기 가공된 웨이퍼를 건식 식각하는 단계와;(c) 상기 발광기둥들(10) 사이의 갭(12)에 충진재(5)를 증착시키는 단계와;(d) CMP 공정에 의해 상기 발광기둥(10) 어레이 상부면과 충진재(5)의 상부면을 평탄화하는 단계와;(e) 상기 발광기둥(10) 어레이와 충진재(5)의 상부면 전체에 투명전극(6)을 증착하고 p형 전극(7) 및 n형 전극(8)을 소정 위치에 각각 증착하며 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고휘도 질화물 마이크로 LED의 제조방법.제 11항에 있어서,상기 (c)단계는 상기 충진재(5)가 상기 발광기둥들(10) 사이의 갭(12)에 완전히 채워지도록 행해지고,상기 (d)단계는 상기 발광기둥들(10)의 상부면과 상기 충진재(5)의 상부면이 동일한 높이가 되도록 행해지는 것을 특징으로 하는 고휘도 질화물 마이크로 LED의 제조방법.제 11항에 있어서,상기 (c)단계는 상기 충진재(5)가 상기 발광기둥들(10) 사이의 갭(12)에 완전히 채워지도록 행해지고,상기 (d)단계는 상기 발광기둥들(10)의 p형 GaN층(4)의 상부면이 볼록면(11a)으로 형성되도록 행해지는 것을 특징으로 하는 고휘도 질화물 마이크로 LED의 제조방법.제 11항에 있어서,상기 충진재(5)는 SiO2, Si3N4, 또는 이들의 조합, 폴리아미드(Polyamide), 및 ZrO2/SiO2 또는 HfO2/SiO2 중에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 고휘도 질화물 마이크로 LED의 제조방법.제 11항에 있어서,상기 투명전극(6)은 산화된 Ni/Au(NiO/Au)의 조합 또는 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어진 것을 특징으로 하는 고휘도 질화물 마이크로 LED의 제조방법.제 11항에 있어서,상기 (e)단계 이후에 상기 투명전극(6)의 상부면과 상기 기판(1)의 바닥면 위에 한 쌍의 DBR층(9)을 증착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 고휘도 질화물 마이크로 LED의 제조방법.제 11항에 있어서,상기 (e)단계 이후에 상기 투명전극(6)의 상부면 또는 상기 기판(1)의 바닥면 위에 AR층을 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 고휘도 질화물 마이크로 LED의 제조방법.제 11항에 있어서,상기 (b)단계는 상기 발광기둥들(10)의 측면이 경사부(10a)로 형성되도록 공정 변수가 제어되는 것을 특징으로 하는 고휘도 질화물 마이크로 LED의 제조방법.제 18항에 있어서,상기 (b)단계와 상기 (c)단계 사이에는 상기 발광기둥들(10) 사이의 갭(12) 내측에 DBR층(9a)을 증착하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 고휘도 질화물 마이크로 LED의 제조방법.다수개의 마이크로 발광 기둥을 구비하고 플립칩 방식으로 실장되는 고휘도 질화물 마이크로 LED를 제조하는 방법에 있어서,(a) 사파이어 웨이퍼 또는 기판(1)상에 n형 GaN층(2)과 활성층(3) 및 p형 GaN층(4)을 순차적으로 성장시키는 단계와;(b) 상기 n형 GaN층(2)과 활성층(3) 및 p형 GaN층(4)을 구비한 발광기둥들(10)이 기판(1)상에 형성되도록 상기 가공된 웨이퍼를 건식 식각하는 단계와;(c) 상기 발광기둥들(10) 사이의 갭(12)에 충진재(5)를 증착시키는 단계와;(d) CMP 공정에 의해 상기 발광기둥(10) 어레이의 상부면과 상기 충진재(5)의 상부면을 평탄화하는 단계와;(e) 상기 발광기둥(10) 어레이 상부면 전체에 금속전극(6a)을 증착시키고 p형 전극(7) 및 n형 전극(8)을 각각 증착시키며 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고휘도 질화물 마이크로 LED의 제조방법.다수개의 마이크로 발광기둥을 구비한 고휘도 질화물 마이크로 LED를 제조하는 방법에 있어서,(a) 웨이퍼 또는 기판(1)상에 n형 GaN 완충층(2a)을 성장시키는 단계와;(b) 상기 n형 GaN 완충층(2a) 위에 산화막(5)을 증착시키는 단계와;(c) 상기 산화막(5)이 다수개의 기둥들(5a)과 그 사이의 갭(13)을 갖도록 상기 산화막(5)을 습식 식각하고 패터닝하는 단계와;(d) 상기 갭(13)의 바닥면에 노출된 상기 n형 GaN 완충층(2a)을 이용하여 n형 GaN층(2)과 활성층(3) 및 p형 GaN층(4)을 산화막 기둥(5a)의 높이까지 순차적으로 재성장시키는 단계와;(e) 상기 재성장된 발광기둥(10) 어레이의 상부면 전체에 투명전극(6)을 증착하고 상기 투명전극(6)의 소정 위치에 p형 전극(7)을 증착하며, 상기 n형 GaN 완충층(2a) 위에 n형 전극(8)을 증착하고 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고휘도 질화물 마이크로 LED의 제조방법.제 21항에 있어서,상기 (e)단계 이후에 상기 투명전극(6)의 상부면과 상기 기판(1)의 바닥면 위에 한쌍의 DBR층(9)을 증착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 고휘도 질화물 마이크로 LED의 제조방법.제 21항에 있어서,상기 (e)단계 이후에 상기 투명전극(6)의 상부면 또는 상기 기판(1)의 바닥면 위에 AR층을 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 고휘도 질화물 마이크로 LED의 제조방법.<