WO2019103291A1 - 고효율 마이크로 엘이디 모듈의 제조방법 - Google Patents

고효율 마이크로 엘이디 모듈의 제조방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method of fabricating a micro-LED module by mounting a micro-LED manufactured using a sapphire substrate as a growth substrate on a sub-mount substrate. More particularly, the present invention relates to a method of mounting a micro- The sapphire substrate of the micro-LED is removed by a laser lift-off method so as to prevent the deterioration of the light extraction efficiency caused by the micro-LED, and the laser is moved between the LED cells of the micro- To a method of manufacturing a micro-LED module.
  • the applicant of the present invention has been studying a method for manufacturing a micro-LED module.
  • the micro-LED module under study is fabricated by flip-chip bonding a micro-LED including a plurality of LED cells onto a sub-mount substrate.
  • the semiconductor light emitting portion includes an n-type semiconductor layer exposed region formed by etching, and the plurality of LED cells are formed in a matrix array on the n-type semiconductor layer exposed region.
  • Each LED cell includes an n-type semiconductor layer, an active layer and a p-type conductivity-type semiconductor layer, and a p-type electrode pad is formed in the p-type semiconductor layer of each LED cell.
  • An n-type electrode pad is formed in the n-type semiconductor layer exposed region.
  • the submount substrate includes a plurality of electrodes corresponding to the electrode pads of the micro-LED.
  • the electrode pads of the micro-LED are connected to the electrodes of the sub-mount substrate.
  • a sapphire substrate which is a growth substrate, is integrated on a plurality of LED cells.
  • the traveling direction of the light emitted from the LED cell may vary greatly during the sapphire substrate, resulting in serious image quality deterioration.
  • it has been considered to remove the sapphire substrate before mounting the micro-LED on the sub-mount substrate.
  • a common method for removing the sapphire substrate is to remove the sapphire substrate by allowing the laser to absorb the laser energy to the boundary between the semiconductor layer and the sapphire substrate, more specifically, the undoped semiconductor layer.
  • the thickness of the epi layer between neighboring LED cells is as thin as about 2 mu m, so that the energy by the laser damages the circuit on the submount substrate or damages the epi layer.
  • a problem to be solved by the present invention is to secure a stable bonding force between a micro-LED and a sub-mount substrate and then to remove the micro-LED sapphire substrate by a laser lift off (LLO) And to provide a method of manufacturing a micro-LED module capable of preventing deterioration in the light extraction efficiency.
  • LLO laser lift off
  • Another object of the present invention is to remove a sapphire substrate from a micro-LED coupled to a sub-mount substrate by a laser lift-off process, and to prevent micro-LEDs or sub-mount substrates from being damaged by neighboring LED cells And to provide a method of manufacturing a micro-LED module.
  • a method of fabricating a micro-LED module including forming a semiconductor layer on a sapphire substrate, forming a plurality of LED cells in the semiconductor layer, Forming an electrode pad to prepare a micro-LED; Preparing a submount substrate including a plurality of electrodes corresponding to the plurality of electrode pads; Mounting the micro-LED on the sub-mount substrate such that the plurality of electrode pads and the plurality of electrodes are connected by a plurality of bonding connection parts; Forming a buffer layer between the micro-LED and the submount substrate; And separating the semiconductor layer from the sapphire substrate by irradiating a laser between the sapphire substrate and the semiconductor layer, wherein the buffer layer absorbs energy generated by the laser between at least neighboring LED cells.
  • the step of preparing the micro-LED may include forming an unshown semiconductor layer, an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer as portions of the semiconductor layer, , Forming n-type trenches for separating a plurality of LED cells and an n-type peripheral region surrounding an outer periphery of the plurality of LED cells, forming individual electrode pads on the p-type semiconductor layer of each of the plurality of LED cells And forming a common electrode pad on the n-type outer region, wherein the step of preparing the submount substrate includes forming a common electrode corresponding to the individual electrode pad and a common electrode corresponding to the common electrode pad .
  • the buffer layer may include an inner portion covering an inner bonding connection portion connecting the plurality of individual electrode pads and the plurality of discrete electrodes, an inner portion surrounding the inner bonding connection portion connecting the common electrode pad and the common electrode, As shown in Fig.
  • the buffer layer includes an outermost portion covering an outer side surface of the micro-LED.
  • the step of forming the buffer layer may include filling a liquid or gel-like adhesive material between the micro-LED and the sub-mount substrate after the solder for forming the plurality of bonding connection parts is melted and cured, Cure.
  • the step of preparing the micro-LEDs has a different thickness so that the end surfaces of the individual electrode pads and the end surfaces of the common electrode pads are on the same plane.
  • the step of preparing the micro-LED may include forming a first pad exposure hole exposing the individual electrode pad and a second pad exposure hole exposing the common electrode pad after forming the individual electrode pad and the common electrode pad, And forming an electrically insulating cell cover layer including two pad exposure holes.
  • the step of removing the sapphire substrate may include irradiating a laser beam having a wavelength which is passed through the sapphire substrate and absorbed by the unshown semiconductor layer to remove the sapphire substrate together with the undoped semiconductor layer, The uncut semiconductor layer remaining in the epi layer is etched and removed.
  • the step of forming the buffer layer forms the buffer layer so that the buffer layer covers the side surface of the n-type semiconductor layer at a height not exceeding the boundary between the n-type semiconductor layer and the sapphire substrate.
  • each of the plurality of bonding connection parts includes solder
  • the step of mounting the micro-LED on the sub-mount substrate includes the steps of: passing the LED cell above the micro- The individual electrode pads are heated with the laser reaching, and the solder is melted by the temperature rise of the individual electrode pads.
  • a high efficiency LED module including: an n-type semiconductor layer; a plurality of LED cells formed on one surface of the n-type semiconductor layer and sequentially including an active layer and a p-type semiconductor layer; A plurality of electrode pads formed on the p-type semiconductor layer, and common electrode pads formed on an n-type region surrounding the plurality of LED cells; A common electrode corresponding to the individual electrode pad and a common electrode corresponding to the common electrode pad, wherein a gap between the individual electrode and the individual electrode pad, and a gap between the common electrode and the common electrode pad Connected, submount substrate; And a buffer layer formed between the micro-LED and the submount substrate, wherein the other surface of the n-type semiconductor layer is a surface from which the sapphire substrate is removed by the laser irradiated between the n-type semiconductor layer and the sapphire substrate, Is used to absorb energy by the laser between neighboring LED cells when the laser is irradiated and to suppress damage of the micro
  • a semiconductor layer is formed on a sapphire substrate, a plurality of LED cells are formed on the semiconductor layer, and a plurality of electrode pads are formed so that one electrode pad is allocated to each LED cell , Preparing a micro-LED; Preparing a submount substrate including a plurality of electrodes corresponding to the plurality of electrode pads; Mounting the micro-LED on the submount substrate such that the plurality of electrode pads and the electrode are connected by a plurality of bonding connection parts; Forming a buffer layer between the micro-LED and the submount substrate; And separating the semiconductor layer from the sapphire substrate by irradiating a laser beam between the sapphire substrate and the semiconductor layer, wherein the plurality of micro-LED modules Mount substrate and the bonding force between the micro-LED and the sub-mount substrate by the buffer layer is greater than the sum of the bonding force between the sub-mount substrate and the micro-LED when the sapphire substrate is removed, .
  • a method of fabricating a micro-LED module according to the present invention is a method of manufacturing a micro-LED module in which a sapphire substrate of Micro LED is removed by a laser lift off It is possible to prevent deterioration of the light extraction efficiency which may be caused.
  • FIG. 1 is a view for explaining a micro-LED module according to an embodiment of the present invention.
  • 2A to 2E are views for explaining a process of manufacturing a micro-LED.
  • FIGS. 3 and 4 are views for explaining a step of preparing bumps on the submount substrate.
  • FIG. 5 is a view illustrating a mounting process of a method of manufacturing a micro-LED module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining a buffer layer forming process of a method of fabricating a micro-LED module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining a sapphire removing process of a method of fabricating a micro-LED module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view for explaining another embodiment of the present invention.
  • a micro-LED module includes at least one micro-LED 100 including a plurality of LED cells 130 formed in a matrix array, And a submount substrate 200 on which the submount substrate 200 is mounted.
  • the micro LED 100 has one or more common electrode pads 140 on the side of the outer edge region and a plurality of individual electrode pads 150 corresponding to each of the matrix cells 100 .
  • the submount substrate 200 includes pad electrodes 240 and 240 'formed to correspond to the common electrode pad 140 and the individual electrode pads 150.
  • the term "individual electrode pad” means an electrode pad connected to an n-type semiconductor layer or a p-type semiconductor layer provided in one LED cell, and the common electrode pad is an n-type or p- Quot; means an electrode pad commonly connected to a layer.
  • the micro-LED 100 includes an n-type semiconductor layer 132 having a first surface on which a sapphire substrate, which is a growth substrate of semiconductor layers, is not removed, and a second surface opposite to the first surface.
  • the micro-LEDs 10 include a plurality of LED cells 130 arrayed on a second surface of the n-type semiconductor layer 132 in a matrix array.
  • the plurality of LED cells 130 includes an active layer 133 and a p-type semiconductor layer 134 sequentially grown from the n-type semiconductor layer 132 in one direction.
  • the active layer 133 may include a protrusion of the n-type semiconductor layer 132 and a protrusion of the p-type semiconductor layer 132.
  • the n-type semiconductor layer 132 may include a protrusion toward the active layer 133 from the second surface.
  • Semiconductor layers 134 are formed.
  • the first surface may be a sapphire substrate and a surface on which the buffer layer or the undoped semiconductor layer formed between the sapphire substrate and the n-type semiconductor layer 132 is removed and the n-type semiconductor layer 132 is exposed for the lattice mismatch mitigation.
  • an n-type outer region for exposing the n-type semiconductor layer 131 is formed on the outer periphery surrounding the entirety of the LED cells 130, and an n-type outer region is formed between the adjacent LED cells 130
  • An n-type trench exposing the semiconductor layer 132 is formed.
  • the n-type outer region and the n-type trench are portions where the active layer 133 and the p-type semiconductor layer 134 formed in the n-type semiconductor layer 132 are removed and the n-type semiconductor layer 132 is exposed
  • the micro-LED 100 includes an electrically insulating cell cover layer 160 formed to cover the plurality of LED cells 130 and the exposed surface of the n-type semiconductor layer 132, (160) includes pad exposure holes exposing the electrode pads (140, 150).
  • the pad exposure hole includes a plurality of first pad exposure holes exposing the p-type individual electrode pad 150 of each of the LED cells 130 and a second pad exposure hole exposing the n-type common electrode pad 140.
  • the submount substrate 200 includes a plurality of CMOS cells (not shown) corresponding to the plurality of LED cells 130 provided in the micro-LED 100 and a plurality of CMOS cells (not shown) corresponding to the electrode pads of the micro- And an active matrix substrate including a plurality of electrodes 240 and 240 '.
  • an electrically insulating electrode cover layer is formed on the sub-mount substrate 200 so as to cover the electrodes 240 and 240 ', and the electrode cover layer is formed on the sub-mount substrate 200 to expose the electrodes 240 and 240' .
  • the micro-LED module according to the present embodiment includes a plurality of bonding wires 240 and 240 for connecting the sub-mount substrate 200 electrodes 240 'and 240 to the electrode pads 140 and 150 of the micro- And includes connection portions 270 and 260.
  • each of the plurality of bonding connections 270 and 260 includes vertically protruded bumps 270 or 260 connected to the respective electrodes of the submount substrate 200.
  • each of the bumps 270 and 260 includes Cu pillars 272 and 262 and solders 274 and 264 formed on top of the Cu pillars 272 and 262.
  • bumps 270, 260 comprising Cu pillars
  • bumps comprising other metallic materials may be used.
  • the solders 274 and 264 are formed of a SnAg solder material and are originally hemispherical. However, the solder 274 and 264 are inserted into the pad exposure hole in a semi-molten state, (140, 150).
  • solders 264 and 274 are hardly inserted between the Cu pillars 262 and 272 and the electrode pads 150 and 140 at a precise position without slipping since the solder pieces 264 and 274 are partly inserted into the pad exposure holes in a semi-molten state and then hardened .
  • the solder 264 and 274 cured after the compression and compression are inserted into the pad exposure hole and have an inner solder portion having a diameter or a maximum width equal to the diameter or the maximum width of the pad exposure hole, And an outer solder portion that is in contact with the surface of layer 160.
  • the micro-LED module according to the present embodiment includes a buffer layer 700 functioning as an energy absorbing layer between the micro-LED 100 and the sub-mount substrate 200.
  • the buffer layer 700 is formed of an insulating adhesive material having an adhesive force such as epoxy or silicone.
  • the buffer layer 700 absorbs energy and further strengthens the bonding force between the micro-LED 100 and the sub-mount substrate 200 as described above.
  • the tensile force applied between the microdevice 100 and the submount substrate 200 during the laser lift-off process is made smaller than the bonding force between the submount 200 and the microdevice 100 reinforced by the buffer layer 700, The sapphire substrate can be stably separated.
  • the buffer layer 700 is entirely filled between the micro-LED 100 and the submount substrate 200 and bonded to bonding pads 260 and 270 'for connecting the electrode pads 150 and 140 to the electrodes 240 and 240' ) On each side.
  • the buffer layer 700 includes an inner portion 710 and an outer portion 720.
  • the inner portion 710 includes an inner bonding connection portion 260 for connecting the individual electrode pad 150 and the individual electrodes 240,
  • the outer portion 720 surrounds the outer bonding connection portion 270 connecting the common electrode pad 140 and the common electrode 240 'in the n-type semiconductor layer exposed region having the common electrode pad 140 Respectively.
  • the submount substrate 200 includes an empty area outside the area where the micro-LED 100 is mounted.
  • the buffer layer 700 may further include an outermost portion 730 covering an outer side surface of the micro-LED 100 on an outer peripheral region of the sub-mount substrate 200.
  • the outermost portion 720 of the buffer layer 700 covers the side surface of the n-type semiconductor layer 132 at a height not exceeding the surface.
  • micro-LED manufacturing process and the step of mounting the micro-LED on the sub-mount substrate will be described in order.
  • a buffer layer 131a, an n-type semiconductor layer 132, and an active layer 132 are formed on a primary surface of a sapphire substrate 131, which is a growth substrate having a thermal expansion coefficient of approximately 7.6 m-
  • An n-type semiconductor layer 133 and a p-type semiconductor layer 134 are formed.
  • n-type trenches 101 for etching the epi layer to a certain depth by using a mask pattern to separate the LED cells 130 and at least the outside of the LED cells 130 A plurality of LED cells 130 including an active layer 133 and a p-type semiconductor layer 134 on the n-type semiconductor layer 132 are formed on the n- .
  • the active layer 133 and the p-type semiconductor layer 134 and the exposed surface of the p-type semiconductor layer 134 perform certain functions Other semiconductor layers may be interposed.
  • a p-type discrete electrode pad 150 is formed on the p-type semiconductor layer 134 of each of the LED cells 130, and an n-type semiconductor layer 132 exposed region 102
  • the n-type common electrode pad 140 is formed in the outer region.
  • the height difference between the p-type semiconductor layer 134 and the n-type semiconductor layer 132 is compensated for by making the thickness of the p-type individual electrode pad 150 and the n-type common electrode pad 140 different from each other, ,
  • the end surface of the p-type individual electrode pad 150 and the end surface of the n-type common electrode pad 140 may be on the same plane.
  • an electrically insulating cell cover layer 160 (not shown) is formed to cover both the exposed regions of the LED cells 130 and the n-type semiconductor layer 132 (the n-type outer region and the n-type trench) ).
  • a first pad exposure hole 162 for exposing the p-type individual electrode pad 150 and a second pad exposure hole 164 for exposing the n-type common electrode pad 140 are formed, ).
  • the first pad exposure hole 162 and the second pad exposure hole 164 may be formed by etching using a mask pattern.
  • the cell cover layer 160 is formed to have a substantially constant thickness along the sectional profile of the LED cells 130 to reduce the width and the depth of the valleys 101 between the neighboring LED cells 130. In other words, However, it can be seen that the goal remains unchanged. However, the cell cover layer 160 may be formed to completely fill the trough 101.
  • the size of the LED cell 130 of the manufactured micro LED 100 is in the range of several to several tens of micrometers and more preferably not more than 5 micrometers. ) Is preferably less than 5 mu m.
  • an Si-based submount substrate 200 having a size of approximately 15,000 ⁇ m ⁇ 10,000 ⁇ m and CMOS cells corresponding to LED cells is prepared before the pillar bump forming step.
  • the submount substrate 200 includes a plurality of CMOS cells corresponding to the plurality of LED cells, a plurality of discrete electrodes 240 corresponding to the p-type electrode pads of the micro-LED, And a common electrode 240 'corresponding to the pad.
  • the submount substrate 200 includes a plurality of electrodes 240 and 240 'formed in a matrix array on the Si-based substrate base material 201 and connected to the CMOS cells, and a plurality of electrodes 240 and 240' And an insulating electrode cover layer 250 formed on the insulating electrode cover layer 250. Electrode exposure holes 252 are formed in the insulating electrode cover layer 250 to expose the individual electrodes 240.
  • the step of forming the bumps may include a first cleaning step, an under bump metallurgy forming step, a photolithography step, a scum removing step, a Cu plating step, a solder metal plating step, a PR removing step, a UBM etching step, A second cleaning step, a reflow step, and a third cleaning step.
  • the submount substrate 200 introduced as shown in FIG. 4A is cleaned using a scrubber.
  • the submount substrate 200 includes a pad-shaped electrode 240 formed of Al or Cu material on a substrate base material 201 on which a CMOS cell is formed by a CMOS process and an electrode exposing hole 240 exposing a region of the electrode 240.
  • the UBM 261 for enhancing the adhesion between the electrode 240 and the Cu pillars and preventing the diffusion of the solder may be formed on the electrode cover layer 250 Is formed on the submount substrate (200) so as to cover the electrode (240).
  • the UBM 261 is formed of a Ti / Cu laminated structure and can be formed by sputtering the metal. Note that the UBM 261 may be part of the electrode 240 in a broad sense.
  • the photolithography step 103 is a step of forming a photosensitive PR (photoresist) 300 so as to entirely cover the UBM 261 on the submount substrate 200, as shown in FIG. 4C, An electrode exposure hole 302 for exposing only one region of the UBM 261 immediately above the electrode 240 is formed by placing a pattern (not shown) and irradiating light. Next, a scum removing step for removing the scum generated during the photolithography step is performed.
  • a photosensitive PR photoresist
  • a Cu plating step (S105) and a solder metal plating step (S106) are performed one after another to form an opening (302) of the PR (300), as shown in Cu is plated to form a Cu pillar 262, and SnAg is plated as solder metal on the Cu pillar 262 to form a SnAg solder 264 in a layer having a certain thickness.
  • Cu may be Cu alloy containing Cu or Cu.
  • a PR removing step is performed to expose the upper and side surfaces of the bump including the Cu pillar 262 and the solder 264, as shown in Fig. 4 (e).
  • the UBM etching step is performed to remove the remaining UBM except for the UBM 261 located under the Cu pillar 262 by etching, as shown in FIG. 4 (f).
  • a second cleaning step is performed to remove the residue.
  • a bump 260 is formed on the UBM 261 on the electrode 240 of the submount substrate 200, in which the Cu pillar 262 and the solder cap 264 are sequentially stacked.
  • a reflow step is performed, and the layered solder 264 is melted and cured, and the solder 264 is formed into a hemispherical or semicircular cross-sectional shape as shown in Fig. 4 (g). Rapid Thermal Processing (RTP) can be usefully used.
  • RTP Rapid Thermal Processing
  • a third cleaning step is performed to remove the residue again after the reflow step.
  • the interval between the Cu pillar bumps 260 on the submount substrate 200 is preferably approximately the same as the diameter of the Cu pillar 262 and the interval between the Cu pillar bumps 260 should not exceed 5 ⁇ m. If the interval between the Cu pillar bumps 260 is more than 5 ⁇ m, the diameter of the Cu pillar bumps 260 and the size of the corresponding LED cell must be increased. As a result, the precision of the display device including the micro-LED can be reduced.
  • a submount substrate 200 based on a Si substrate base material having a thermal expansion coefficient of 2.6 ⁇ ⁇ m-1K has a thermal expansion coefficient of 7.6 ⁇ ⁇ m-1K
  • Flip chip bonding is performed between the micro-LEDs 100 based on the sapphire substrate 131 having the thermal expansion coefficient.
  • the submount substrate 200 includes a plurality of electrodes corresponding to the electrode pads 150 of the micro-LED 100, and the Cu pillars 262 and 272 are formed on the plurality of electrodes, And SnAg solders 264 and 274 are formed in advance.
  • the electrode pads 150 of the micro LED 100 are connected to the electrodes of the submount substrate 200 by flip-chip bonding the micro LED 100 to the sub mount substrate 200 using the bumps described above.
  • the solder 264 of the bumps 260 interposed between the micro-LED 100 and the sub-mount substrate 200 is flip-chip bonded.
  • the electrode pad 150 is heated by the laser that reaches the electrode pad 150 formed on the LED cell 130 after passing through the LED cell 130 on the upper side of the micro-LED 100 ,
  • the bonding method in which the solder 264 is melted and hardened by the temperature rise of the electrode pad 150 can be very advantageously used.
  • a buffer layer 700 is formed between the micro-LED 100 and the submount substrate 200 as shown in FIG.
  • the buffer layer 700 may be formed by melting and curing a solder for forming a plurality of bonding connection parts and then bonding a liquid or gel adhesive material having adhesiveness such as an epoxy or silicone adhesive to the micro LED 100 and the sub- (200), and then curing.
  • the buffer layer 700 is formed on the submount substrate 200 by a laser lift-off process so that the buffer layer 700 can be removed from the n-type semiconductor layer 132 of the micro-LED 100
  • the energy of the laser reaching the region where the LED cell 130 is not present that is, the region between the neighboring LED cells 130 and the peripheral n-type region of the LED cell 130
  • the buffer layer 700 may be formed on the micro- And also serves as a bonding force strengthening layer that strengthens the bonding force between the substrate 200 and the substrate.
  • a tensile force applied between the micro LED 100 and the sub mount substrate 200 during the laser lift-off process is applied to the sub mount 200 and the micro LED 100 ),
  • the sapphire substrate can be stably separated.
  • the buffer layer 700 is entirely filled between the micro-LED 100 and the submount substrate 200 and bonded to bonding pads 260 and 270 'for connecting the electrode pads 150 and 140 to the electrodes 240 and 240' ) On each side.
  • the buffer layer 700 includes an inner portion 710 and an outer portion 720.
  • the inner portion 710 includes an inner bonding connection portion 260 connecting between the individual electrode pad 150 and the individual electrodes 240
  • the outer portion 720 covers the periphery of the outer bonding connection portion 270 connecting the common electrode pad 140 and the common electrode 240 'in the n-type semiconductor layer exposed region having the common electrode pad 140 Covering,
  • the submount substrate 200 includes an empty area outside the area where the micro-LED 100 is mounted.
  • the buffer layer 700 partially covers the outer side surface of the micro-LED 100, more specifically, the outer side surface of the n-type semiconductor layer 132 on the outer peripheral region of the submount substrate 200.
  • the outermost portion 730 of the buffer layer 700 covers a side surface of the n-type semiconductor layer 132 at a height not exceeding a boundary between the n-type semiconductor layer 132 and the sapphire substrate 200. If the buffer layer 700 is in contact with the sapphire substrate 200, it may be difficult to separate the sapphire substrate 200. Therefore, the height of the buffer layer 700 must not exceed the height of the sapphire substrate 200 .
  • the outermost portion 730 of the buffer layer 700 may be formed by a laser which damages the epi layer of the n-type region existing without the LED cell around the plurality of LED cells 130 or the laser transmitted through the epi layer of the n- Mount substrate is prevented from being damaged by heating the circuit on the submount substrate.
  • the sapphire substrate 131 and the n-type semiconductor layer 132 are formed on the submount substrate 200 in a state where the micro-LED 100 is mounted on the submount substrate 200 and the buffer layer 700 is interposed between the micro-
  • the laser is absorbed by the buffer layer 131a and the sapphire substrate 131 is removed.
  • the laser is irradiated to the GaN buffer layer 131a through the sapphire substrate 131.
  • the laser is absorbed by the GaN buffer layer or the undoped GaN layer 131a, but is not absorbed by the sapphire substrate 131.
  • the GaN buffer layer or the undoped GaN layer 131a is decomposed into liquid-Ga and N2 by the laser absorbed in the GaN buffer layer or the un-doped GaN layer 131a, whereby the sapphire substrate 131 is separated from the micro- .
  • the sapphire substrate 131 is separated from the n-type semiconductor layer 132 of the micro-LED 100 by the laser lift-off process, energy generated by the laser is stored in the region where the LED cell does not exist Mount substrate 200 is prevented from being damaged by the laser while the bonding force between the micro-LED 100 and the sub-mount substrate 200 is enhanced.
  • the tensile force applied between the micro-LED 100 and the sub-mount substrate 200 during the laser lift-off process is made smaller than the bonding force between the sub-mount 200 and the micro-LED 100 reinforced by the buffer layer 700 , The sapphire substrate can be stably separated.
  • a micro-LED module according to another embodiment of the present invention is shown.
  • the sapphire substrate 131 is removed, a part of the buffer layer or the un-oxidized semiconductor layer 131a is removed, A part of the buffer layer or the undoped semiconductor layer 131a remains in the n-type semiconductor layer 132.
  • the n-type semiconductor layer 132 is exposed by removing the sapphire substrate 131.
  • the buffer layer or the unshown semiconductor layer 131a is exposed by removing the sapphire substrate 131 .
  • the sapphire substrate may be removed together with the buffer layer or the unshown semiconductor layer by the laser, and the buffer layer or the un-op- tide semiconductor layer remaining in the epi layer may be etched and removed.

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Abstract

고효율 마이크로 엘이디 모듈 제조방법이 개시된다. 상기 고효율 마이크로 엘이디 모듈 제조방법은, 사파이어 기판 상에 에피층을 성장시키고, 상기 에피층에 다수의 엘이디 셀을 형성하고, 하나의 엘이디 셀마다 하나의 개별 전극패드가 할당되도록 다수의 개별 전극패드를 형성하고, 상기 다수의 엘이디 셀 주변 영역에 공통 전극패드를 형성하여, 마이크로 엘이디를 준비하는 단계; 상기 다수의 개별 전극패드에 대응하는 다수의 개별 전극과 상기 공통 전극패드에 대응하는 공통 전극을 포함하는 서브마운트 기판을 준비하는 단계; 다수의 본딩 연결부에 의해, 상기 다수의 개별 전극과 상기 다수의 개별 전극 패드 사이, 그리고, 상기 공통 전극 패드와 상기 공통 전극 사이가 연결되도록, 상기 마이크로 엘이디를 상기 서브마운트 기판에 실장하는 단계; 상기 마이크로 엘이디와 상기 서브마운트 기판 사이에 완충층을 형성하는 단계; 및 상기 사파이어 기판과 상기 에피층 사이의 경계 부근에 레이저를 조사하여, 상기 사파이어 기판을 상기 에피층으로부터 분리하는 단계를 포함하며, 상기 완충층은 상기 레이저에 의해 발생한 에너지를 적어도 이웃하는 엘이디 셀들 사이에서 흡수하여, 상기 에피층 또는 상기 서브마운트 기판의 손상을 억제한다.

Description

고효율 마이크로 엘이디 모듈의 제조방법
본 발명은 사파이어 기판을 성장 기판으로 하여 제작된 마이크로 엘이디를 서브마운트 기판에 마운팅하여 마이크로 엘이디 모듈을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 마이크로 엘이디를 서브마운트 기판에 마운팅한 후, 사파이어 기판으로 인해 야기될 수 있는 광 추출 효율 저하를 막도록, 마이크로 엘이디의 사파이어 기판을 레이저 리프트 오프 방식으로 제거하되, 레이저가 마이크로 엘이디의 엘이디 셀들 사이에서 마이크로 엘이디의 에피층 및/또는 서브마운트 기판의 회로를 손상하는 것을 방지할 수 있는 마이크로 엘이디 모듈 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 출원인에 의해, 마이크로 엘이디 모듈을 제조하는 방법에 대한 연구가 이루어지고 있다. 연구 중에 있는 마이크로 엘이디 모듈은 다수의 엘이디 셀을 포함하는 마이크로 엘이디를 서브마운트 기판 상에 플립칩 본딩하여 제작된다. 마이크로 엘이디는 사파
이어 기판과, 상기 사파이어 기판 상에 형성되고 다수의 엘이디 셀을 갖는 질화갈륨계 반도체 발광부를 포함한다. 반도체 발광부는 식각에 의해 형성된 n형 반도체층 노출 영역을 포함하며, 상기 n형 반도체층 노출 영역 상에 상기 다수의 엘이디 셀이 매트릭스 배열로 형성된다. 각 엘이디 셀은 n형 반도체층, 활성층 및 p형 도전형 반도체층을 포함하고, 각 엘이디 셀의 p형 반도체층에는 p형 전극패드가 형성된다. 또한 상기 n형 반도체층 노출 영역에는 n형 전극패드가 형성된다. 한편, 서브마운트 기판은 마이크로 엘이디의 전극패드들에 대응되게 마련된 다수의 전극들을 포함한다. 솔더 범프를 이용하여 마이크로 엘이디를 마운드 기판에 플립칩 본딩함으로써, 마이크로 엘이디의 전극패드들이 서브마운트 기판의 전극들과 연결된다. 위와 같은 마이크로 엘이디 모듈은 다수의 엘이디 셀 상부에 성장 기판인 사파이어 기판이 일체화되어 있다. 서브마운트에 형성된 전극들과 마이크로 엘이디에 구비된 전극패드를 통해 다수의 엘이디 셀에 전원을 인가하면, 다수의 엘이디 셀이 발광하는데, 이때, 엘이디 셀, 특히, 엘이디 셀 내 활성층에서 발생한 광은 사파이어 기판을 거친 후 방출되어야 하는데, 이로 인해, 사파이어 기판으로 인한 광 손실이 많았다. 또한, 마이크로 엘이디 모듈이 미세 크기를 갖는 디스플레이 장치로의 적용되는 경우, 엘이디 셀에서 나온 광의 진행 방향이 사파이어 기판을 거치는 동안 크게 변하게 되어 심각한 영상 품질 저하를 일으킬 수 있다. 이에 대하여, 서브마운트 기판에 대한 마이크로 엘이디의 마운팅 전에, 사파이어 기판을 제거하는 것이 고려된 바 있다. 그러나, 마이크로 엘이디에서 사파이어 기판을 제거하는 경우, 마이크로 엘이디가 크게 휘는 변형을 겪게 되는 문제점이 있다. 또한, 사파이어 기판을 제거하는 보편적인 방식은 레이저를 반도체층과 사파이어 기판 사이의 경계, 더 구체적으로는, 언도포트 반도체층에 레이저의 에너지가 흡수되게 하여, 사파이어 기판을 제거하는 것인데, 다수의 엘이디 셀이 있는 경우, 이웃하는 엘이디 셀들 사이에서는 에피층 두께가 대략 2㎛ 정도로 얇아 레이저에 의한 에너지가 서브마운트 기판 상의 회로를 손상시키거나 또는 에피층을 손상시킬 우려가 컸다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 마이크로 엘이디와 서브마운트 기판 사이에 안정적인 결합력을 확보한 후, 마이크로 엘이디의 사파이어 기판을 레이저 리프트 오프(LLO; Laser Lift OFF) 공정으로 제거하여, 사파이어 기판으로 인해 야기될 수 있는 광 추출 효율 저하를 막을 수 있는 마이크로 엘이디 모듈 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 서브마운트 기판과 결합되어 있는 마이크로 엘이디로부터 사파이어 기판을 레이저 리프트 오프 공정으로 제거하되, 이웃하는 엘이디 셀들 사이에서 레이저에 의해 마이크로 엘이디 또는 서브마운트 기판이 손상되는 것을 억제할 수 있는, 마이크로 엘이디 모듈 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일면에 따른 마이크로 엘이디 모듈 제조방법은, 사파이어 기판 상에 반도체층을 형성하고, 상기 반도체층에 다수의 엘이디 셀을 형성하고, 상기 하나의 엘이디 셀마다 하나의 전극패드가 할당되도록 다수의 전극패드를 형성하여, 마이크로 엘이디를 준비하는 단계; 상기 다수의 전극패드에 대응하는 다수의 전극을 포함하는 서브마운트 기판을 준비하는 단계; 상기 다수의 전극패드와 상기 다수의 전극 사이가 다수의 본딩 연결부에 의해 연결되도록, 상기 마이크로 엘이디를 상기 서브마운트 기판에 마운팅하는 단계; 상기 마이크로 엘이디와 상기 서브마운트 기판 사이에 완충층을 형성하는 단계; 및 상기 사파이어 기판과 상기 반도체층 사이에 레이저를 조사하여, 상기 사파이어 기판에서 상기 반도체층을 분리하는 단계를 포함하며, 상기 완충층은 상기 레이저에 의해 발생한 에너지를 적어도 이웃하는 엘이디 셀들 사이에서 흡수한다.
일 실시예에 따라, 상기 마이크로 엘이디를 준비하는 단계는, 상기 반도체층의 일부분들로서, 언도프트 반도체층, n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 형성하고, 상기 반도체층을 일정 깊이 식각하여, 다수의 엘이디 셀들을 분리하는 n형 도랑들과 상기 다수의 엘이디 셀들의 외곽을 둘러싸는 n형 외곽 영역을 형성하는 단계와, 상기 다수의 엘이디 셀 각각의 p형 반도체층 상에 개별 전극패드가 형성되고, 상기 n형 외곽 영역에 공통 전극패드가 형성하는 단계를 포함하며, 상기 서브마운트 기판을 준비하는 단계는 상기 개별 전극패드에 대응하는 공통 전극과 상기 공통 전극패드에 대응하는 공통 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 완충층은, 상기 다수의 개별 전극패드와 상기 다수의 개별 전극 사이를 연결하는 내측 본딩 연결부 주위를 덮는 내측부, 상기 공통 전극패드와 상기 공통 전극 사이를 연결하는 외측 본딩 연결부 주위를 덮는 외측부를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 완충층은 상기 마이크로 엘이디의 외곽 측면을 덮는 최외곽부를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 완충층을 형성하는 단계는, 상기 다수의 본딩 연결부 형성을 위한 솔더가 용융 및 경화된 후, 액상 또는 겔상의 접착물질을 상기 마이크로 엘이디와 상기 서브마운트 기판 사이에 채워 넣은 후 경화시킨다.
일 실시예에 따라, 상기 마이크로 엘이디를 준비하는 단계는, 상기 개별 전극패드 단부 표면과 상기 공통 전극패드의 단부 표면이 동일 평면 상에 있도록 다른 두께를 갖는다.
일 실시에에 따라, 상기 마이크로 엘이디를 준비하는 단계는, 상기 개별 전극패드와 상기 공통 전극패드를 형성한 후에, 상기 개별 전극패드를 노출시키는 제1 패드 노출 홀과 상기 공통 전극패드를 노출시키는 제2 패드 노출 홀을 포함하는 전기 절연성 셀 커버층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 사파이어 기판을 제거하는 단계는, 상기 사파이어 기판을 통과하고 상기 언도프트 반도체층에 흡수되는 파장의 레이저를 조사하여, 상기 언도프트 반도체층과 함께 사파이어 기판을 제거하고, 상기 에피층에 남은 상기 언도프트 반도체층을 식각하여, 제거한다.
일 실시예에 따라, 완충층을 형성하는 단계는, 상기 완충층이 상기 n형 반도체층과 상기 사파이어 기판 사이의 경계를 넘지 않는 높이에서 상기 n형 반도체층의 측면을 덮도록, 상기 완충층을 형성한다.
일 실시예에 따라, 상기 다수의 본딩 연결부 각각은 솔더를 포함하고, 상기 마이크로 엘이디를 상기 서브마운트 기판에 마운팅하는 단계는, 상기 마이크로 엘이디의 상측에서 상기 엘이디 셀을 투과한 후 상기 개별 전극패드에 도달하는 레이저로 상기 개별 전극패드를 가열하고, 상기 개별 전극패드의 온도 상승에 의해, 상기 솔더를 용융시킨다.
본 발명의 다른 측면에 따른 고효율 엘이디 모듈은, n형 반도체층과, 상기 n형 반도체층의 일면에 형성되고 활성층 및 p형 반도체층을 차례로 포함하는 다수의 엘이디 셀과, 상기 다수의 엘이디 셀 각각의 p형 반도체층에 형성되는 개별 전극패드와, 상기 다수의 엘이디 셀의 주변의 n형 영역에 형성된 공통 전극패드를 포함하는 마이크로 엘이디; 상기 개별 전극패드에 대응되는 개별 전극과 상기 공통 전극패드에 대응되는 공통 전극을 포함하되, 본딩 연결부에 의해, 상기 개별 전극과 상기 개별 전극 패드 사이, 그리고, 상기 공통 전극과 상기 공통 전극 패드 사이가 연결된, 서브마운트 기판; 및 상기 마이크로 엘이디와 상기 서브마운트 기판 사이에 형성된 완충층을 포함하며, 상기 n형 반도체층의 타면은 상기 n형 반도체층과 사파이어 기판 사이에 조사된 레이저에 의해 사파이어 기판이 제거된 면이고, 상기 완충층은 상기 레이저가 조사될 때 이웃하는 엘이디 셀들 사이에서 레이저에 의한 에너지를 흡수하여, 상기 레이저에 의해 상기 마이크로 엘이디 또는 상기 서브마운트 기판이 손상되는 것을 억제하는데 이용된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 사파이어 기판 상에 반도체층을 형성하고, 상기 반도체층에 다수의 엘이디 셀을 형성하고, 상기 하나의 엘이디 셀마다 하나의 전극패드가 할당되도록 다수의 전극패드를 형성하여, 마이크로 엘이디를 준비하는 단계; 상기 다수의 전극패드에 대응하는 다수의 전극을 포함하는 서브마운트 기판을 준비하는 단계; 상기 다수의 전극패드와 상기 전극 사이에, 다수의 본딩 연결부에 의해 연결되도록, 상기 마이크로 엘이디를 상기 서브마운트 기판에 마운팅하는 단계; 상기 마이크로 엘이디와 상기 서브마운트 기판 사이에 완충층을 형성하는 단계; 및 상기 사파이어 기판과 상기 반도체층 사이에 레이저를 조사하여, 상기 사파이어 기판에서 상기 반도체층을 분리하는 단계를 포함하는 마이크로 엘이디 모듈 제조방법이 제공되며, 이 마이크로 엘이디 모듈 제조방법에 있어서, 상기 다수의 본딩 연결부에 의한 상기 마이크로 엘이디와 상기 서브마운트 기판 사이의 결합력과 상기 완충층에 의한 상기 마이크로 엘이디와 상기 서브마운트 기판 사이의 결합력의 합은 상기 사파이어 기판이 제거될 때 상기 서브마운트 기판과 상기 마이크로 엘이디 사이에 작용하는 인장력보다 크다.
본 발명에 따른 마이크로 엘이디 모듈 제조방법은, 마이크로 엘이디와 서브마운트 기판 사이에 안정적인 결합력을 확보한 후 마이크로 엘이디의 사파이어 기판을 레이저 리프트 오프(LLO; Laser Lift OFF) 공정으로 제거하여, 사파이어 기판으로 인해 야기될 수 있는 광 추출 효율 저하를 막을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 엘이디 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2e는 마이크로 엘이디를 제작하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 서브마운트 기판에 범프를 형성하여 준비하는 공정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 엘이디 모듈 제조방법의 마운팅 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 엘이디 모듈 제조방법의 완충층 형성 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 엘이디 모듈 제조방법의 사파이어 제거 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면들이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면들 및 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 용이하게 이해할 수 있도록 간략화되고 예시된 것이므로, 도면들 및 실시예들이 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 아니 될 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 엘이디 모듈은, 매트릭스 배열로 형성된 복수의 엘이디 셀(130)을 포함하는 하나 이상의 마이크로 엘이디(100)와, 상기 마이크로 엘이디(100)가 마운팅되는 서브마운트 기판(200)을 포함한다. 마이크로 엘이디(100)는, 외곽 가장자리 영역 측에 하나 이상의 공통 전극패드(140)를 구비하고, 안쪽에는 매트릭스 배열의 엘이디 셀(100)들 각각에 대응되는 개별 전극패드(150)가 다수개로 형성된다. 상기 서브마운트 기판(200)은 상기 공통 전극패드(140)와 상기 개별 전극패드(150)들에 대응되게 형성된 패드형 전극(240, 240')을 포함한다. 본 명세서에서 용어 개별 전극패드는 하나의 엘이디 셀에 구비된 n형 반도체층 또는 p형 반도체층에 개별 접속된 전극패드를 의미하는 것이고, 공통 전극패드는 여러 개의 엘이디 셀의 n형 또는 p형 반도체층에 공통적으로 접속되는 전극패드를 의미한다.
상기 마이크로 엘이디(100)는 반도체층들의 성장 기판인 사파이어 기판이 제거되고 없는 제1 면과 그 반대 측의 제2 면을 갖는 n형 반도체층(132)을 포함한다. 또한, 상기 마이크로 엘이디(10)는 상기 n형 반도체층(132)의 제2 면에 행렬 배열로 어레이 되어 있는 다수의 엘이디 셀(130)을 포함한다. 상기 다수의 엘이디 셀(130)은 상기 n형 반도체층(132)으로부터 일 방향으로 차례대로 성장된 활성층(133)과, p형 반도체층(134)을 포함한다. 상기 n형 반도체층(132)은 상기 제2 면에서 활성층(133)을 향해 돌출부를 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 활성층(133)은 상기 n형 반도체층(132)의 돌출부와 상기 p형 반도체층(134) 사이에 개재된다. 상기 제1 면은 사파이어 기판 및 그 격자 부정합 완화를 위해 사파이어 기판과 n형 반도체층(132) 사이에 형성된 버퍼층 또는 언도프트 반도체층이 제거되고 n형 반도체층(132)이 노출된 면일 수 있다.
위와 같은 구조에 의해, 상기 엘이디 셀(130)들 전체의 주변을 둘러싸는 외곽에 n형 반도체층(131)을 노출시키는 n형 외곽 영역이 형성되고, 이웃하는 엘이디 셀들(130) 사이에는 n형 반도체층(132)을 노출시키는 n형 도랑이 형성된다. n형 외곽 영역과 n형 도랑은 n형 반도체층(132)에 형성되었던 활성층(133)과 p형 반도체층(134)가 제거되어 n형 반도체층(132)이 노출된 부분이다
또한, 상기 마이크로 엘이디(100)는 상기 다수의 엘이디 셀(130)과 상기 n형 반도체층(132)의 노출면을 덮도록 형성된 전기 절연성의 셀 커버층(160)을 포함하며, 상기 셀 커버층(160)은 상기 전극패드(140, 150)들을 노출시키는 패드 노출홀들을 포함한다. 상기 패드 노출홀은 엘이디 셀(130)들 각각의 p형의 개별 전극패드(150)를 노출시키는 복수의 제1 패드 노출홀과 n형의 공통 전극패드(140)를 노출시키는 제2 패드 노출홀을 포함한다.
상기 서브마운트 기판(200)은 상기 마이크로 엘이디(100)에 구비된 다수의 엘이디 셀(130)에 상응하는 다수의 CMOS셀(미도시됨)들과, 마이크로 엘이디(100)의 전극패드들에 대응되는 다수의 전극(240, 240')을 포함하는 액티브 매트릭스 기판인 것이 바람직하다. 또한, 상기 서브마운트 기판(200) 측에는 상기 전극(240, 240')을 덮도록 전기 절연성의 전극 커버층이 형성되며, 상기 전극 커버층은 상기 전극(240, 240')을 노출시키는 전극 노출홀을 포함한다.
또한, 본 실시예에 따른 마이크로 엘이디 모듈은 상기 서브마운트 기판(200) 측 전극들(240', 240) 각각을 상기 마이크로 엘이디(100) 측 전극패드(140, 150)들에 연결하는 다수의 본딩 연결부(270, 260)들을 포함한다.
본 실시예에서, 상기 다수의 본딩 연결부(270, 260)들 각각은 상기 서브마운트 기판(200)의 전극들 각각에 연결된 채 수직 방향으로 돌출된 범프(270 또는 260)를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 상기 범프(270, 260) 각각은 Cu 필라(272, 262)와, 상기 Cu 필라(272, 262) 상단에 형성된 솔더(274, 264)을 포함한다. Cu 필라를 포함하는 범프(270, 260)를 대신하여 다른 금속 재료를 포함하는 범프가 이용될 수도 있다.
상기 솔더(274, 264)는, SnAg 솔더 재료로 형성된 것으로서, 원래 반구 형태를 유지하지만, 반용융 상태로 상기 패드 노출홀에 삽입된 후 압축되어 상기 패드 노출홀 내에서 변형된 상태로 상기 전극패드(140, 150)에 접합된다.
상기 솔더(264, 274)는 반용융 상태로 상기 패드 노출홀에 일부 삽입된 후 경화되므로, 미끄러짐 없이 정확한 위치에서 Cu 필라(262, 272)와 전극패드(150, 140) 사이를 단단하게 고정한다. 압축 변형 후 경화된 솔더(264, 274)는 상기 패드 노출홀 내에 삽입되어 패드 노출홀의 직경 또는 최대폭과 동일한 직경 또는 최대폭을 갖는 내부 솔더부와, 상기 패드 노출홀 바깥쪽에서 상기 패드 노출홀의 주변 셀 커버층(160) 표면에 접해 있는 외부 솔더부를 포함한다.
또한, 본 실시예에 따른 마이크로 엘이디 모듈은 마이크로 엘이디(100)와 서브마운트 기판(200) 사이에 에너지 흡수층의 기능을 하는 완충층(700)을 포함한다. 상기 완충층(700)은, 예컨대 에폭시 또는 실리콘 등과 같이 접착력을 갖는 절연성 접착 재료로 형성된 것으로서, 상기 적어도 마이크로 엘이디(100)가 서브마운트 기판(200)에 마운팅된 후, 레이저 리프트 오프 공정에 의해 마이크로 엘이디(100)의 n형 반도체층(132)로부터 사파이어 기판과 버퍼층을 제거하고자 할 때, 마이크로 엘이디(100)와 서브마운트 기판(200) 사이에 결합력을 강화시켜주는 한편, 이웃하는 엘이디 셀(130)들 사이에서 서브마운트 기판(200)의 회로 손상과 마이크로 엘이디(100)의 엘이디 셀 없는 에피층이 손상되는 것을 방지한다. 완충층(700)이 없는 경우에는, 레이저에 의해 얇은 두께의 에피층이 손상될 수 있고, 레이저가 그 에피층을 쉽게 통과하여 서브마운트 기판(200)의 회로 등을 손상시키게 된다. 또한, 상기 완충층(700)은 에너지를 흡수하는 역할과 더불어 앞에서 언급한 바와 같이 마이크로 엘이디(100)과 서브마운트 기판(200) 사이의 결합력을 더 강화한다. 레이저 리프트 오프 공정시 마이크로 엘이디(100)와 서브마운트 기판(200) 사이에 가해지는 인장력이 상기 완충층(700)에 의해 보강된 서브마운트(200)과 마이크로 엘이디(100) 사이의 결합력보다 작게 함으로써, 사파이어 기판이 안정적으로 분리될 수 있다.
상기 완충층(700)은, 상기 마이크로 엘이디(100)와 상기 서브마운트 기판(200) 사이에 전체적으로 채워져, 전극패드(150, 140)와 전극(240, 240')을 연결하는 본딩 연결부(260, 270)들 각각의 측면을 전체적으로 덮는다. 또한, 상기 완충층(700)은 내측부(710)와 외측부(720)를 포함하며, 상기 내측부(710)는 개별 전극패드(150)와 개별 전극(240)들 사이를 연결하는 내측 본딩 연결부(260)들 주위를 덮고 있고, 외측부(720)는 공통 전극패드(140)가 있는 n형 반도체층 노출영역에서 공통 전극패드(140)와 공통 전극(240') 사이를 연결하는 외측 본딩 연결부(270) 주위를 덮고 있다.
또한, 상기 서브마운트 기판(200)은 상기 마이크로 엘이디(100)가 마운팅되는 영역 외곽에 빈 영역을 포함한다. 그리고, 상기 완충층(700)은 상기 서브마운트 기판(200)의 외곽 빈 영역 상에서 상기 마이크로 엘이디(100)의 외곽 측면을 덮는 최외곽부(730)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 완충층(700)의 최외곽부(720)는 상기 n형 반도체층(132)의 사파이어 기판이 제거되면 면을 넘지 않는 높이에서 상기 n형 반도체층(132)의 측면을 덮고 있다.
이하에서는, 마이크로 엘이디 제작 공정과, 마이크로 엘이디를 서브마운트 기판에 마운팅하는 공정에 대해 차례로 설명한다.
마이크로 엘이디 제작
도 2a 내지 도 2e를 참조하여 마이크로 엘이디를 제작하는 공정에 대하여 설명한다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 열팽창 계수가 대략 7.6㎛m-1K인 성장기판인 사파이어 기판(131)의 주면(primary surface) 상에 버퍼층(131a), n형 반도체층(132), 활성층(133) 및 p형 반도체층(134)을 포함하는 에피층이 형성된다.
다음, 도 2b에 도시된 바와 같이, 마스크 패턴을 이용하여 상기 에피층을 일정 깊이 식각하여, 엘이디 셀(130)들을 분리하는 n형 도랑(101)들과, 적어도 상기 엘이디 셀(130)들의 외곽을 둘러싸는 n형 외곽 영역(102)을 형성하며, 이에 의해, n형 반도체층(132) 상에 활성층(133) 및 p형 반도체층(134)을 모두 포함하는 다수의 엘이디 셀(130)들이 형성된다. 그리고, 상기 n형 반도체층(132)과 활성층(133) 사이, 상기 활성층(133)과 p형 반도체층(134) 사이, 그리고, p형 반도체층(134)의 노출 표면 상에는 임의의 기능들을 수행하는 다른 반도체층들이 개재될 수 있다.
다음, 도 2c에 도시된 바와 같이, 엘이디 셀(130)들 각각의 p형 반도체층(134) 상에 p형 개별 전극패드(150)를 형성하고, n형 반도체층(132) 노출 영역(102) 중 외곽 영역에 n형 공통 전극패드(140)를 형성한다. 상기 p형 개별 전극패드(150)와 상기 n형 공통 전극패드(140)의 두께를 다르게 함으로써, 상기 p형 반도체층(134)과 n형 반도체층(132)의 높이 차이를 보상하고, 이에 의해, 상기 p형 개별 전극패드(150)의 단부 표면과 상기 n형 공통 전극패드(140)의 단부 표면이 동일 평면 상에 있도록 해줄 수도 있다.
다음, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 엘이디 셀(130)들과 상기 n형 반도체층(132)의 노출 영역(n형 외곽 영역 및 n형 도랑)을 모두 덮도록 전기 절연성 셀 커버층(160)을 형성한다.
다음, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 p형 개별 전극패드(150)를 노출시키는 제1 패드 노출 홀(162)과 상기 n형 공통 전극패드(140)를 노출시키는 제2 패드 노출 홀(164)을 형성한다. 제1 패드 노출 홀(162)과 상기 제2 패드 노출홀(164)은 마스크 패턴을 이용한 식각에 의해 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 셀 커버층(160)은 상기 엘이디 셀(130)들의 단면 프로파일을 따라 거의 일정 두께로 형성되어, 이웃하는 엘이디 셀(130) 사이의 골(101)의 폭 및 깊이를 감소시키지만, 그 골이 그대로 유지되도록 함을 알 수 있다. 그러나, 상기 셀 커버층(160)이 상기 골(101)을 완전히 메우도록 형성될 수도 있다.
제작된 마이크로 엘이디(100)의 엘이디 셀(130) 크기는 수 내지 수십 ㎛ 크기, 더 바람직하게는, 5㎛ 이하인 것이 바람직하며, 따라서, 각 엘이디 셀(130)에 형성된 p형 개별 전극패드(150)의 크기는 5㎛ 미만인 것이 바람직하다.
서브마운트 기판 준비 및 범프 형성
먼저 도 3을 참조하면, 필라 범프 형성 단계 전에, 대략 15,000㎛ × 10,000㎛ 크기를 가지며 엘이디 셀들에 대응되는 CMOS셀들이 형성된 Si 기반 서브마운트 기판(200)이 준비된다. 상기 서브마운트 기판(200)은 전술한 다수의 엘이디 셀에 상응하는 복수의 CMOS셀들과, 마이크로 엘이디의 p형 전극패드들에 대응되는 다수의 개별 전극(240)들과, 마이크로 엘이디의 n형 전극패드에 대응되는 공통 전극(240')을 포함할 수 있다. 상기 서브마운트 기판(200)은 Si 기반 기판 모재(201) 상에 행렬 배열로 형성되어 CMOS셀들과 연결되는 다수의 전극(240, 240')들과, 상기 전극(240, 240')들을 덮도록 형성된 절연성 전극 커버층(250)을 포함하며, 이 절연성 전극 커버층(250)에는 개별 전극(240)들을 노출시키는 전극 노출홀(252)들이 형성된다.
한편, 상기 범프를 형성하는 공정은 제1 세척 단계, UBM(Under Bump Metallurgy) 형성 단계, 포토리소그래피 단계, 스컴 제거 단계, Cu 플레이팅 단계, 솔더 금속 플레이팅 단계, PR 제거 단계, UBM 식각 단계, 제2 세척 단계, 리플로우 단계 및 제3 세척 단계를 포함할 수 있다.
제1 세척 단계는 스크러버(scrubber)를 이용하여 도 4의 (a)와 같이 도입된 서브마운트 기판(200)에 대하여 세척을 수행한다. 서브마운트 기판(200)은 CMOS 공정에 의해 CMOS셀이 형성된 기판 모재(201)에 Al 또는 Cu 재료에 의해 형성된 패드형 전극(240)과, 상기 전극(240)의 일 영역을 노출시키는 전극 노출홀(252)을 구비한 채 상기 기판 모재(201)에 형성된 전극 커버층(250)을 포함한다.
UBM 형성 단계는, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 전극(240)과 Cu 필라 사이의 접착성을 높이고 솔더의 확산을 방지하기 위한 UBM(261)을 상기 전극 커버층(250)과 상기 전극(240)을 덮도록 서브마운트 기판(200) 상에 형성한다. 본 실시예에서 UBM(261)은 Ti/Cu 적층 구조로 형성되는 것이며, 해당 금속의 스퍼터링에 의해 형성될 수 있다. 여기에서, UBM(261)은 넓은 의미에서 전극(240)의 일부일 수 있다는 점에 유의한다.
포토리소그래피 단계(103)는, 도 4의 (c) 에 도시된 바와 같이, 서브마운트 기판(200) 상의 UBM(261)을 전체적으로 덮도록 감광성 PR(Photoresist; 300)을 형성한 후, 그 위에 마스크 패턴(미도시됨)을 올려놓고 빛을 가해 전극(240) 직상의 UBM(261) 일 영역만을 노출시키는 전극 노출홀(302)을 형성한다. 다음, 포토리소그래피 단계 수행 중 발생한 스컴을 제거하는 스컴 제거 단계가 수행된다.
다음, Cu 플레이팅(plating) 단계(S105)와 솔더 금속 플레이팅 단계(S106)가 차례로 수행되어, 도 4의 (d)에 도시된 바와 같이, PR(300)의 오프닝(302)을 통해 먼저 Cu가 플레이팅되어 Cu 필라(262)가 형성되며, 상기 Cu 필라(262) 상에 솔더 금속으로서 SnAg가 플레이팅되어 SnAg 솔더(264)가 일정 두께의 층상으로 형성된다. 본 명세서에서, Cu가 Cu 또는 Cu를 포함하는 Cu합금일 수 있다는 것에 유의한다.
다음, PR 제거 단계가 수행되어, 도 4의 (e)에 도시된 바와 같이, Cu 필라(262)와 솔더(264)를 포함하는 범프의 상면과 측면이 노출된다.
다음, UBM 식각 단계가 수행되어, 도 4의 (f)에 도시된 바와 같이, Cu 필라(262) 직하 영역에 위치하는 UBM(261)을 제외한 나머지 UBM이 식각으로 제거된다. 다음, 잔류물을 제거하는 제2 세척 단계가 수행된다. UBM 식각 단계 후, 서브마운트 기판(200)의 전극(240) 상의 UBM(261) 상에 Cu 필라(262) 및 솔더 캡(264)이 차례로 적층된 범프(260)가 형성된다. 다음, 리플로우 단계가 수행되어, 층상의 솔더(264)가 용융 후 경화되어, 그 솔더(264)이 도 4의 (g)에 도시된 것과 같은 반구형 또는 반원 단면 형상으로 형성한다. 급속 열처리(RTP; Rapid Thermal Processing)가 유용하게 이용될 수 있다. 다음, 리플로우 단계 후에 다시 잔류물을 제거하는 제3 세척 단계가 수행된다.
상기 서브마운트 기판(200) 상의 Cu 필라 범프(260)들 간격은 Cu 필라(262)의 직경과 거의 같은 것이 바람직하며, Cu 필라 범프(260)의 간격이 5㎛를 초과하지 않는 것이 좋다. 만일 Cu 필라 범프(260)의 간격이 5㎛을 초과하면 Cu 필라 범프(260)의 직경 및 그에 상응하는 엘이디 셀의 크기도 커져야 하므로 마이크로 엘이디를 포함하는 디스플레이 장치의 정밀도를 떨어뜨릴 수 있게 된다.
마운팅
도 5에 도시된 바와 같이, 2.6㎛m-1K의 열팽창 계수를 갖는 Si 기판 모재를 기반으로 하는 서브마운트 기판(200)에 Si 기판 모재의 열팽창 계수의 약 2.5배에 이르는 7.6㎛m-1K의 열팽창 계수를 갖는 사파이어 기판(131)을 기반으로 한 마이크로 엘이디(100) 간의 플립칩 본딩이 수행된다.
앞에서 언급한 바와 같이, 서브마운트 기판(200)은 마이크로 엘이디(100)의 전극패드(150)들에 대응되게 마련된 다수의 전극들을 포함하며, 상기 다수의 전극들 각각에는 Cu 필라(262, 272)와 SnAg 솔더(264, 274)로 구성된 범프(260, 270)가 미리 형성된다.
위와 같은 범프를 이용해 마이크로 엘이디(100)를 서브마운트 기판(200)에 플립칩 본딩함으로써, 마이크로 엘이디(100)의 전극패드(150)들이 서브마운트 기판(200)의 전극들과 연결된다. 마이크로 엘이디(100)와 서브마운트 기판(200) 사이의 솔더(264), 더 구체적으로는, 마이크로 엘이디(100)의 각 엘이디 셀(130)에 형성된 전극패드(150)와 서브마운트 기판(200) 사이에 개재된 범프(260)의 솔더(264)가 가열되어, 마이크로 엘이디(100)와 서브마운트 기판(200)이 플립칩 본딩된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 마이크로 엘이디(100)의 상측에서 엘이디 셀(130)을 투과한 후 엘이디 셀(130)에 형성된 전극패드(150)까지 도달하는 레이저로 전극패드(150)를 가열하고, 그 전극패드(150)의 온도 상승에 의해, 솔더(264)가 용용된 후 굳어지게 하는, 본딩 방식이 매우 유리하게 이용될 수 있다.
완충층 형성
다음, 도 7에 도시된 바와 같이 마이크로 엘이디(100)와 상기 서브마운트 기판(200) 사이에 완충층(700)을 형성한다. 상기 완충층(700)은, 상기 다수의 본딩 연결부 형성을 위한 솔더가 용융 및 경화된 후, 에폭시 또는 실리콘 접착제와 같이 접착성을 갖는 액상 또는 겔상의 접착물질을 상기 마이크로 엘이디(100)와 서브마운트 기판(200) 사이에 채워 넣은 후 경화시켜 형성된다. 상기 완충층(700)은 이하 상세히 설명되는 바와 같이 상기 마이크로 엘이디(100)가 서브마운트 기판(200)에 마운팅된 후, 레이저 리프트 오프 공정에 의해 마이크로 엘이디(100)의 n형 반도체층(132)로부터 사파이어 기판과 버퍼층을 제거하고자 할 때, 엘이디 셀(130)이 없는 영역, 즉, 이웃하는 엘이디 셀(130)들 사이의 영역과, 엘이디 셀(130)의 주변 n형 영역에 도달하는 레이저의 에너지를 흡수하여, 그 에너지에 의한 발열에 의해, 서브마운트 기판(200)의 회로와 마이크로 엘이디(100)의 에피층이 손상되는 것을 억제한다. 게다가, 상기 완충층(700)은, 레이저 리프트 오프 공정에 의해 마이크로 엘이디(100)의 n형 반도체층(132)로부터 사파이어 기판과 버퍼층을 제거하고자 할 때, 상기 마이크로 엘이디(100)와 상기 서브마운트 기판(200) 사이에 결합력을 강화시켜주는 결합력 강화층으로서의 역할도 추가로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 레이저 리프트 오프 공정시 마이크로 엘이디(100)와 서브마운트 기판(200) 사이에 가해지는 인장력이 상기 완충층(700)에 의해 보강된 서브마운트(200)과 마이크로 엘이디(100) 사이의 결합력보다 작게 함으로써, 사파이어 기판이 안정적으로 분리될 수 있다.
상기 완충층(700)은, 상기 마이크로 엘이디(100)와 상기 서브마운트 기판(200) 사이에 전체적으로 채워져, 전극패드(150, 140)와 전극(240, 240')을 연결하는 본딩 연결부(260, 270)들 각각의 측면을 전체적으로 덮는다. 또한, 상기 완충층(700)은 내측부(710)과 외측부(720)를 포함하며, 내측부(710)는 개별 전극패드(150)와 개별 전극(240)들 사이를 연결하는 내측 본딩 연결부(260)들 주위를 덮고 있고, 외측부(720)는 공통 전극패드(140)가 있는 n형 반도체층 노출영역에서 공통 전극패드(140)와 공통 전극(240') 사이를 연결하는 외곽 본딩 연결부(270) 주위를 덮고 있다,
또한, 상기 서브마운트 기판(200)은 상기 마이크로 엘이디(100)가 마운팅되는 영역 외곽에 빈 영역을 포함한다. 그리고, 상기 완충층(700)은 상기 서브마운트 기판(200)의 외곽 빈 영역 상에서 상기 마이크로 엘이디(100)의 외곽 측면, 더 구체적으로는, n형 반도체층(132)의 외곽 측면을 부분적으로 덮는다. 상기 완충층(700)의 최외곽부(730)는 상기 n형 반도체층(132)과 상기 사파이어 기판(200) 사이의 경계를 넘지 않는 높이에서 상기 n형 반도체층(132)의 측면을 덮고 있다. 만일 상기 완충층(700)의 일부가 사파이어 기판(200)과 접하는 경우에는, 사파이어 기판(200)의 분리를 어렵게 만들 수 있으므로, 반드시 완충층(700)의 높이는 상기 사파이어 기판(200)과 접하지 않는 높이로 정해져야 한다. 완충층(700)의 최외곽부(730)는 다수의 엘이디 셀(130) 주변에서 엘이디 셀 없이 존재하는 n형 영역의 에피층이 레이저에 의해 손상되거나 또는 그 n형 영역의 에피층을 투과한 레이저가 서브마운트 기판 상의 회로를 가열하는 것으로 인한 서브마운트 기판의 손상을 방지한다.
사파이어 기판 제거
서브마운트 기판(200) 상에 마이크로 엘이디(100)가 마운팅되고 이 마이크로 엘이디와 서브마운트 기판(200) 사이에 완충층(700)이 개재된 상태에서, 사파이어 기판(131)과 n형 반도체층(132) 사이에 있는 버퍼층(131a)에 레이저를 흡수시켜 사파이어 기판(131)을 제거하는 레이저 리프트 공정이 수행된다. 레이저는 사파이어 기판(131)을 통해 GaN 버퍼층(131a)에 조사된다. 레이저는 GaN 버퍼층 또는 언도프트 GaN층(131a)에 흡수되지만 사파이어 기판(131)에 흡수되지 않는다. GaN 버퍼층 또는 언도프트 GaN층(131a)에 흡수된 레이저에 의해 GaN 버퍼층 또는 언도프트 GaN층 (131a)이 liquid-Ga와 N2로 분해되며, 이에 의해, 사파이어 기판(131)을 마이크로 엘이디(100)로부터 분리할 수 있다.
이때, 완충층(700)은 레이저 리프트 오프 공정에 의해 마이크로 엘이디(100)의 n형 반도체층(132)으로부터 사파이어 기판(131)이 분리될 때, 레이저에 의해 발생한 에너지를 엘이디 셀이 존재하지 않는 영역에서 주로 흡수하여, 마이크로 엘이디(100) 및 서브마운트 기판(200)이 레이저로 인해 손상되는 것을 막는 한편, 그에 더하여, 마이크로 엘이디(100)와 서브마운트 기판(200) 사이에 결합력을 강화시킨다. 상기 레이저 리프트 오프 공정시 마이크로 엘이디(100)와 서브마운트 기판(200) 사이에 가해지는 인장력이 상기 완충층(700)에 의해 보강된 서브마운트(200)과 마이크로 엘이디(100) 사이의 결합력보다 작게 함으로써, 사파이어 기판이 안정적으로 분리될 수 있다.
[다른 실시예]
도 8은 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 엘이디 모듈을 도시한 도면으로서, 이를 참조하면, 사파이어 기판(131) 제거에 의해, 버퍼층 또는 언도프트 반도체층(131a) 일부가 제거되고, 버퍼층 또는 언도프트 반도체층(131a)의 일부는 n형 반도체층(132)에 남아 있다. 즉, 앞선 실시예에 있어서는 사파이어 기판(131) 제거에 의해 n형 반도체층(132)가 노출되지만 본 실시예에서는, 사파이어 기판(131) 제거에 의해 버퍼층 또는 언도프트 반도체층(131a)가 노출된다.
대안적으로, 상기 레이저에 의해, 상기 버퍼층 또는 언도프트 반도체층과 함께 사파이어 기판을 제거하고, 상기 에피층에 남은 상기 버퍼층 또는 언도프트 반도체층을 식각하여, 제거할 수도 있다.

Claims (12)

  1. 사파이어 기판 상에 반도체층을 형성하고, 상기 반도체층에 다수의 엘이디 셀을 형성하고, 상기 하나의 엘이디 셀마다 하나의 전극패드가 할당되도록 다수의 전극패드를 형성하여, 마이크로 엘이디를 준비하는 단계;
    상기 다수의 전극패드에 대응하는 다수의 전극을 포함하는 서브마운트 기판을 준비하는 단계;
    상기 다수의 전극패드와 상기 다수의 전극 사이가 다수의 본딩 연결부에 의해 연결되도록, 상기 마이크로 엘이디를 상기 서브마운트 기판에 마운팅하는 단계;
    상기 마이크로 엘이디와 상기 서브마운트 기판 사이에 완충층을 형성하는 단계; 및
    상기 사파이어 기판과 상기 반도체층 사이에 레이저를 조사하여, 상기 사파이어 기판에서 상기 반도체층을 분리하는 단계를 포함하며,
    상기 완충층은 상기 레이저에 의해 발생한 에너지를 적어도 이웃하는 엘이디 셀들 사이에서 흡수하는 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 마이크로 엘이디를 준비하는 단계는, 상기 반도체층의 일부분들로서, 언도프트 반도체층, n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 형성하고, 상기 반도체층을 일정 깊이 식각하여, 다수의 엘이디 셀들을 분리하는 n형 도랑들과 상기 다수의 엘이디 셀들의 외곽을 둘러싸는 n형 외곽 영역을 형성하는 단계와, 상기 다수의 엘이디 셀 각각의 p형 반도체층 상에 개별 전극패드가 형성되고, 상기 n형 외곽 영역에 공통 전극패드가 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 서브마운트 기판을 준비하는 단계는 상기 개별 전극패드에 대응하는 공통 전극과 상기 공통 전극패드에 대응하는 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 마이크로 엘이디 모듈 제조방법
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 완충층은, 상기 다수의 개별 전극패드와 상기 다수의 개별 전극 사이를 연결하는 내측 본딩 연결부 주위를 덮는 내측부, 상기 공통 전극패드와 상기 공통 전극 사이를 연결하는 외측 본딩 연결부 주위를 덮는 외측부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 마이크로 엘이디 모듈 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 완충층은 상기 마이크로 엘이디의 외곽 측면을 덮는 최외곽부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 마이크로 엘이디 모듈 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 완충층을 형성하는 단계는, 상기 다수의 본딩 연결부 형성을 위한 솔더가 용융 및 경화된 후, 액상 또는 겔상의 접착물질을 상기 마이크로 엘이디와 상기 서브마운트 기판 사이에 채워 넣은 후 경화시키는 것을 특징으로 하는 고효율 마이크로 엘이디 모듈 제조방법.
  6. 청구항 2에 있어서, 상기 마이크로 엘이디를 준비하는 단계는, 상기 개별 전극패드 단부 표면과 상기 공통 전극패드의 단부 표면이 동일 평면 상에 있도록 다른 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 고효율 마이크로 엘이디 모듈 제조방법.
  7. 청구항 2에 있어서, 상기 마이크로 엘이디를 준비하는 단계는, 상기 개별 전극패드와 상기 공통 전극패드를 형성한 후에, 상기 개별 전극패드를 노출시키는 제1 패드 노출 홀과 상기 공통 전극패드를 노출시키는 제2 패드 노출 홀을 포함하는 전기 절연성 셀 커버층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 마이크로 엘이디 모듈 제조방법.
  8. 청구항 2에 있어서, 상기 사파이어 기판을 제거하는 단계는, 상기 사파이어 기판을 통과하고 상기 언도프트 반도체층에 흡수되는 파장의 레이저를 조사하여, 상기 언도프트 반도체층과 함께 사파이어 기판을 제거하고, 상기 에피층에 남은 상기 언도프트 반도체층을 식각하여, 제거하는 것을 특징으로 하는 고효율 마이크로 엘이디 모듈 제조방법.
  9. 청구항 2에 있어서, 상기 완충층을 형성하는 단계는, 상기 완충층이 상기 n형 반도체층과 상기 사파이어 기판 사이의 경계를 넘지 않는 높이에서 상기 n형 반도체층의 측면을 덮도록, 상기 완충층을 형성하는 것을 특징으로 하는 고효율 마이크로 엘이디 모듈 제조방법.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 다수의 본딩 연결부 각각은 솔더를 포함하고, 상기 마이크로 엘이디를 상기 서브마운트 기판에 마운팅하는 단계는, 상기 마이크로 엘이디의 상측에서 상기 엘이디 셀을 투과한 후 상기 개별 전극패드에 도달하는 레이저로 상기 개별 전극패드를 가열하고, 상기 개별 전극패드의 온도 상승에 의해, 상기 솔더를 용융시키는 것을 특징으로 하는 고효율 마이크로 엘이디 모듈 제조방법.
  11. n형 반도체층과, 상기 n형 반도체층의 일면에 형성되고 활성층 및 p형 반도체층을 차례로 포함하는 다수의 엘이디 셀과, 상기 다수의 엘이디 셀 각각의 p형 반도체층에 형성되는 개별 전극패드와, 상기 다수의 엘이디 셀의 주변의 n형 영역에 형성된 공통 전극패드를 포함하는 마이크로 엘이디;
    상기 개별 전극패드에 대응되는 개별 전극과 상기 공통 전극패드에 대응되는 공통 전극을 포함하되, 본딩 연결부에 의해, 상기 개별 전극과 상기 개별 전극 패드 사이, 그리고, 상기 공통 전극과 상기 공통 전극 패드 사이가 연결된, 서브마운트 기판; 및
    상기 마이크로 엘이디와 상기 서브마운트 기판 사이에 형성된 에너지 흡수층을 포함하며,
    상기 n형 반도체층의 타면은 상기 n형 반도체층과 사파이어 기판 사이에 조사된 레이저에 의해 사파이어 기판이 제거된 면이고, 상기 에너지 흡수층 상기 레이저가 조사될 때 이웃하는 엘이디 셀들 사이에서 레이저에 의한 에너지를 흡수하여, 상기 레이저에 의해 상기 마이크로 엘이디 또는 상기 서브마운트 기판이 손상되는 것을 억제하는데 이용된 것임을 특징으로 하는 고효율 마이크로 엘이디 모듈.
  12. 사파이어 기판 상에 반도체층을 형성하고, 상기 반도체층에 다수의 엘이디 셀을 형성하고, 상기 하나의 엘이디 셀마다 하나의 전극패드가 할당되도록 다수의 전극패드를 형성하여, 마이크로 엘이디를 준비하는 단계;
    상기 다수의 전극패드에 대응하는 다수의 전극을 포함하는 서브마운트 기판을 준비하는 단계;
    상기 다수의 전극패드와 상기 전극 사이에, 다수의 본딩 연결부에 의해 연결되도록, 상기 마이크로 엘이디를 상기 서브마운트 기판에 마운팅하는 단계;
    상기 마이크로 엘이디와 상기 서브마운트 기판 사이에 완충층을 형성하는 단계; 및
    상기 사파이어 기판과 상기 반도체층 사이에 레이저를 조사하여, 상기 사파이어 기판에서 상기 반도체층을 분리하는 단계를 포함하며,
    상기 다수의 본딩 연결부에 의한 상기 마이크로 엘이디와 상기 서브마운트 기판 사이의 결합력과 상기 완충층에 의한 상기 마이크로 엘이디와 상기 서브마운트 기판 사이의 결합력의 합은 상기 사파이어 기판이 제거될 때 상기 서브마운트 기판과 상기 마이크로 엘이디 사이에 작용하는 인장력보다 큰 것을 특징으로 하는 고효율 마이크로 엘이디 모듈 제조방법.
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