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KR102430497B1 - 발광소자의 제조 방법 - Google Patents

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KR102430497B1
KR102430497B1 KR1020170167590A KR20170167590A KR102430497B1 KR 102430497 B1 KR102430497 B1 KR 102430497B1 KR 1020170167590 A KR1020170167590 A KR 1020170167590A KR 20170167590 A KR20170167590 A KR 20170167590A KR 102430497 B1 KR102430497 B1 KR 102430497B1
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이동건
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 제조 방법은, 지지부 상에 배치되며, 서로 다른 파장의 광을 방출하는 제1 내지 제3 발광 셀들을 각각 포함하는 발광소자들을 제공하는 단계, 발광소자들의 일측에서 멀티 프로브를 이용하여 발광소자들 중 일부에 테스트 전원을 공급하는 단계, 발광소자들의 타측에서 이미지 센서를 이용하여 테스트 전원이 공급된 발광소자들로부터 방출되는 광의 이미지를 획득하는 단계, 획득된 이미지를 기준 이미지와 비교하여, 각각의 발광소자들의 불량 여부를 판단하는 단계, 및 불량 여부의 판단 결과 정상으로 판단된 발광소자들에 대하여, 각각의 발광소자들의 광 특성을 측정하는 단계를 포함한다.

Description

발광소자의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 발광소자의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 발광소자는 전류가 가해지면 전자와 정공의 재결합 원리를 이용하여 광을 방출하며, 낮은 소비전력, 고휘도, 소형화 등의 여러 장점 때문에 광원으로서 널리 사용되고 있다. 특히, 질화물계 발광소자가 개발된 후에는 활용범위가 더욱 확대되어 백라이트 유닛, 가정용 조명장치, 자동차 조명 등으로 채용되고 있다. 이와 같이 반도체 발광소자의 활용범위가 넓어짐에 따라, 당 기술 분야에서는 신뢰성이 향상된 제품을 구현하기 위한 발광소자의 제조 단계에서의 검사 방법에 대한 연구가 계속되어 왔다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 효율성이 개선된 검사 방법을 포함하는 발광소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
예시적인 실시예들에 따른 발광소자의 제조 방법은, 지지부 상에 배치되며, 서로 다른 파장의 광을 방출하는 제1 내지 제3 발광 셀들을 각각 포함하는 발광소자들을 제공하는 단계, 상기 발광소자들의 일측에서 멀티 프로브를 이용하여 상기 발광소자들 중 일부에 테스트 전원을 공급하는 단계, 상기 발광소자들의 타측에서 이미지 센서를 이용하여 상기 테스트 전원이 공급된 상기 발광소자들로부터 방출되는 광의 이미지를 획득하는 단계, 획득된 상기 이미지를 기준 이미지와 비교하여, 각각의 상기 발광소자들의 불량 여부를 판단하는 단계, 및 상기 불량 여부의 판단 결과 정상으로 판단된 상기 발광소자들에 대하여, 각각의 상기 발광소자들의 광 특성을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 발광소자의 제조 방법은, 지지부 상에 배치되며, 서로 다른 파장의 광을 방출하는 제1 내지 제3 발광 셀들을 각각 포함하는 발광소자들을 제공하는 단계, 상기 발광소자들의 일측에서 멀티 프로브를 이용하여 상기 발광소자들 중 일부에 테스트 전원을 공급하는 단계, 상기 발광소자들의 타측에서 이미지 센서를 이용하여 상기 테스트 전원이 공급된 상기 발광소자들로부터 방출되는 광의 이미지를 획득하는 단계, 및 획득된 상기 이미지를 기준 이미지와 비교하여, 각각의 상기 발광소자들의 불량 여부를 판단하는 단계를 포함하고, 상기 테스트 전원은, 상기 제1 내지 제3 발광 셀들에 독립적으로 공급될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 발광소자의 제조 방법은, 지지부 상에 배치되는 발광소자들을 제공하는 단계, 상기 발광소자들의 일측에서 멀티 프로브를 이용하여 상기 발광소자들 중 일부에 테스트 전원을 공급하는 단계, 상기 발광소자들의 타측에서 이미지 센서를 이용하여 상기 테스트 전원이 공급된 상기 발광소자들로부터 방출되는 광의 이미지를 획득하는 단계, 및 획득된 상기 이미지를 기준 이미지와 비교하여, 상대적인 물리량에 의해 각각의 상기 발광소자들의 불량 여부를 판단하는 단계, 및 상기 불량 여부의 판단 결과 정상으로 판단된 상기 발광소자들에 대하여, 각각의 상기 발광소자들의 절대적인 물리량인 광 특성을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 발광소자 검사 장치는, 발광소자들의 일측에 제공되며, 상기 발광소자들에 테스트 전원을 공급하는 멀티 프로브를 포함하는 전원 인가부, 상기 발광소자들의 타측에 제공되며, 단일 이미지 센서를 이용하여 상기 발광소자들로부터 방출되는 광의 이미지를 획득하는 이미지 측정부, 및 획득된 상기 이미지를 기준 이미지와 비교하여, 각각의 상기 발광소자들의 불량 여부를 판단하는 분석부를 포함하고, 상기 멀티 프로브는 상기 발광소자들의 제1 내지 제3 발광 셀들 각각에 접속되어 독립적으로 상기 테스트 전원을 공급할 수 있다.
제조 공정 중에 이미지를 이용하여 복수개의 발광소자들을 동시에 테스트함으로써 효율성이 개선된 검사 방법을 포함하는 발광소자의 제조 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1a 및 도 1b는 예시적인 실시예들에 따른 발광소자의 검사 방법을 설명하기 위한 흐름도들이다.
도 2 및 도 3은 예시적인 실시예들에 따른 발광소자 검사 장치의 개략도들이다.
도 4a 및 도 4b는 예시적인 실시예들에 따른 발광소자의 불량 여부의 판단을 위하여 사용하는 기준 이미지를 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 발광소자의 불량 여부의 판단 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 발광소자의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7 내지 도 12는 예시적인 실시예들에 따른 발광소자의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 주요 단계별 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 다음과 같이 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 예시적인 실시예들에 따른 발광소자의 검사 방법을 설명하기 위한 흐름도들이다.
도 2 및 도 3은 예시적인 실시예들에 따른 발광소자 검사 장치의 개략도들이다.
도 1a를 참조하면, 발광소자의 검사 방법은, 발광소자들(100)을 제공하는 단계(S110), 상기 발광소자들을 1차로 검사하는 단계(S1), 및 상기 발광소자들을 2차로 검사하는 단계(S2)를 포함할 수 있다.
상기 발광소자들을 1차로 검사하는 단계(S1)는, 상기 발광소자들 중 적어도 일부에 테스트 전원을 공급하는 단계(S120), 상기 발광소자들로부터 방출된 광의 이미지를 획득하는 단계(S130), 및 획득된 상기 이미지를 기준 이미지와 비교하여 각각의 발광소자들의 불량 여부를 판단하는 단계(S140)를 포함할 수 있다. 상기 발광소자들을 2차로 검사하는 단계(S2)는 상기 1차 검사에 의해 정상으로 판단된 발광소자들의 광 특성을 정밀 측정하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 발광소자 검사 장치(1)는 발광소자들(100)에 테스트 전원을 인가하는 전원 인가부(10), 발광소자들(100)로부터 방출되는 광의 이미지를 획득하는 이미지 측정부(30), 및 발광소자들(100)의 불량 여부를 판단하는 분석부(40)를 포함할 수 있다.
전원 인가부(10)는 검사 대상이 되는 발광소자들(100)에 테스트 전원을 인가하여 발광소자들(100)이 광을 방출하도록 구동할 수 있다. 전원 인가부(10)는 도시된 것과 같이 전원 공급부(11) 및 복수의 프로브들을 갖는 멀티 프로브(12)를 포함할 수 있다. 멀티 프로브(12)는 복수의 발광소자들(100)에 동시에 접속되어 테스트 전원을 전달할 수 있다.
이미지 측정부(30)는 발광소자들(100)로부터 방출된 광을 촬영하여 이미지를 생성하고 저장할 수 있다. 이미지 측정부(30)는 이미지 센서를 포함할 수 있으며, 상기 이미지 센서는, 예를 들어 CCD 카메라일 수 있다.
분석부(40)는 이미지 측정부(30)로부터 촬영된 상기 이미지를 기 저장된 기준 이미지와 비교하여 발광소자들(100) 각각의 불량 여부를 판단할 수 있다. 분석부(40)는 예를 들어, 워크 스테이션을 포함하는 컴퓨팅 시스템일 수 있다.
이하에서, 도 1a를 도 2의 발광소자 검사 장치를 함께 참조하여, 상술한 발광소자의 검사 방법에 대해 보다 상세하게 설명한다.
발광소자들(100)을 제공하는 단계(S110)에서, 발광소자들(100)은 복수개가 웨이퍼 레벨로 제공될 수 있다. 발광소자들(100)은 지지부의 일종인 지지 테이프(190)에 부착된 상태로 제공될 수 있으며, 제조된 후 최종적인 패키징 등의 단계를 거치기 전의 상태이거나, 봉지부의 형성 공정과 같은 일부 공정이 수행되지 않은 상태일 수 있다. 발광소자들(100)은 전원이 인가되었을 때 광을 방출하는 것이라면 어느 것이다 해당될 수 있다. 예를 들어, 발광소자들(100)은 반도체 발광소자, 상기 반도체 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지, 및 발광모듈 등을 포함하는 개념으로 이해될 수 있다. 지지 테이프(190)는 발광소자들(100)의 제조 단계에 따라, 기판 또는 테이프의 형태로 제공될 수 있으며, 투광성 물질로 이루어질 수 있다.
발광소자들(100) 중 적어도 일부에 테스트 전원을 공급하는 단계(S120)는 발광소자들(100)의 활성층에서 전자와 정공의 재결합이 일어나 광이 방출되도록 전원 인가부(10)로부터 전기적 신호를 인가하는 단계일 수 있다. 발광소자들(100)이 웨이퍼 레벨로 제공되는 경우, 발광소자들(100) 중 일부에 대하여 지지부(190)의 일측에서 멀티 프로브(12)를 이용하여 동시에 상기 테스트 전원이 공급될 수 있다. 예를 들어, 발광소자들(100)은 소정 개수로 그룹화될 수 있으며, 각 그룹에 대하여 순차적으로 상기 테스트 전원이 공급되어 전체 발광소자들(100)에 대하여 상기 검사가 수행될 수 있다. 이 경우, 지지부(190) 또는 발광소자 검사 장치(1)를 이동시킴으로써, 각 그룹의 발광소자들(100)에 대하여 상기 검사를 반복적으로 수행할 수 있다.
발광소자들(100)로부터 방출된 광의 이미지를 획득하는 단계(S130)는 상기 테스트 전원이 공급된 발광소자들(100)로부터 방출된 광을 이미지 측정부(30)에 의해 하나의 이미지로 촬영하는 단계일 수 있다. 본 단계에서는, 하나의 이미지 센서를 이용하여 하나의 상기 이미지를 캡쳐함으로써 복수개의 발광소자들(100)로부터 방출되는 광의 이미지를 획득할 수 있다. 따라서, 각각의 발광소자(100)에 대하여 이미지를 촬영하는 경우에 비하여 효율적으로 검사를 수행할 수 있다.
이미지 측정부(30)는 지지부(190)를 기준으로 멀티 프로브(12)가 위치하는 방향과 반대되는 타측에 배치될 수 있다. 발광소자들(100)로부터 방출된 광은 지지부(190)를 투광하여 센싱될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 발광소자들(100)의 제공 방식 및 구조 등에 따라서, 발광소자들(100)로부터 방출된 광은 직접 이미지 측정부(30)에 도달할 수도 있으며, 멀티 프로브(12)와 이미지 측정부(30)의 위치도 실시예들에서 다양하게 변경될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 예시적인 실시예에서 상기 테스트 전원을 공급하는 단계(S120) 및 이미지를 획득하는 단계(S130)는, 발광소자들(100)의 구조에 따라 더욱 구체화될 수 있다. 도 2의 확대도에 도시된 것과 같이, 발광소자들(100)은 각각 서로 다른 파장의 광을 방출하는 세 개의 제1 내지 제3 발광 셀들을 포함하고, 이에 따라 네 개의 전극 패드들(150)을 포함할 수 있다. 제1 전극 패드(152)는 상기 제1 발광 셀과 연결되고, 제2 전극 패드(154)는 상기 제2 발광 셀과 연결되고, 제3 전극 패드(156)는 상기 제3 발광 셀과 연결되며, 공통 전극 패드(158)는 상기 제1 내지 제3 발광 셀들에 공통으로 연결될 수 있다. 이 경우, 전원 인가부(10)의 멀티 프로브(12)는 하나의 발광소자(100)의 네 개의 전극 패드들(150)에 각각 접속되는 제1 내지 제4 프로브(12a, 12b, 12c, 12d)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 상기 테스트 전원을 공급하는 단계(S120) 및 이미지를 획득하는 단계(S130)는, 상기 제1 내지 제3 발광 셀들에 순차적으로 전원을 공급하는 단계(S122, S124, S126) 및 상기 제1 내지 제3 발광 셀들에 대하여 각각 이미지를 획득하는 단계(S132, S134, S136)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 테스트 전원을 공급하는 단계(S120) 및 이미지를 획득하는 단계(S130)는, 발광소자들(100)의 제1 발광 셀들에 테스트 전원을 공급하는 단계(S122), 발광소자들(100)의 상기 제1 발광 셀들로부터 방출된 광의 이미지를 획득하는 단계(S132), 발광소자들(100)의 제2 발광 셀들에 테스트 전원을 공급하는 단계(S124), 발광소자들(100)의 상기 제2 발광 셀들로부터 방출된 광의 이미지를 획득하는 단계(S134), 발광소자들(100)의 제3 발광 셀들에 테스트 전원을 공급하는 단계(S126), 및 발광소자들(100)의 상기 제3 발광 셀들로부터 방출된 광의 이미지를 획득하는 단계(S136)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 발광 셀들 중 하나를 구동하기 위하여, 해당되는 제1 내지 제3 전극 패드들(152, 154, 156) 중 하나와 공통 전극 패드(158)에 전기적 신호가 인가될 수 있다.
다만, 예시적인 실시예에서, 상기 제1 내지 제3 발광 셀들을 독립적으로 구동시키지 않고 동시에 구동시킬 수도 있으며, 이 경우 제1 내지 제3 전극 패드들(152, 154, 156) 및 공통 전극 패드(158) 모두에 전기적 신호가 인가될 수 있다.
획득된 상기 이미지를 기준 이미지와 비교하여 각각의 발광소자들(100)의 불량 여부를 판단하는 단계(S140)는, 획득된 상기 이미지를 기준 이미지와 비교하여 색상, 명도, 및 채도 등의 상대적인 비율을 수치화하는 단계 및 수치화된 상기 비율이 임계 비율 이상인지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 본 단계에서는 발광소자들(100)의 절대적인 광 특성이 아닌 상대적인 광 특성을 대략적으로 검사하여 일정 기준에 도달하지 못한 발광소자들(100)을 구분해낼 수 있다. 예를 들어, 상기 기준 이미지는 발광소자(100)가 최대의 발광 성능을 나타낼 때의 이미지일 수 있다. 상기 불량 여부의 판단과 관련해서, 하기에 도 4a 내지 도 5를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
상기 정상으로 판단된 발광소자들(100)의 광 특성을 정밀 측정하는 단계(S150)는, 상기 단계들(S120-140)을 통한 1차적인 검사 단계(S1)를 통과한 발광소자들(100)에 대하여 수행될 수 있다. 본 단계에서는, 발광소자들(100) 각각에 대하여 광 특성을 정밀하게 측정하여 정량화할 수 있다. 예를 들어, 상기 광 특성은 휘도와 같은 절대적인 물리량으로 측정될 수 있다. 이하에서는, 도 3을 참조하여 본 단계에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
도 3을 참조하면, 발광소자 검사 장치(2)는 제1 검사 장치(1) 및 제2 검사 장치(1a)를 포함한다. 제1 검사 장치(1)는 도 2를 참조하여 상술한 검사 장치와 동일할 수 있다. 제2 검사 장치(1a)는 전원 인가부(10a), 광 특성 측정부(20), 및 발광소자들(100)의 불량 여부를 판단하는 분석부(40a)를 포함할 수 있다.
전원 인가부(10a)는 상기 1차적인 검사 결과를 통과한 발광소자들(100) 각각에 선택적으로 테스트 전원을 인가할 수 있다. 전원 인가부(10a)는 전원 공급부(11) 및 프로브(12a)를 포함할 수 있다. 프로브(12a)는 하나의 발광소자(100)에 접속되어 상기 테스트 전원을 전달할 수 있다.
광 특성 측정부(20)는 발광소자들(100)로부터 방출된 광을 집광하는 집광부(22) 및 집광된 광을 센싱하는 센싱부들(24a, 24b)을 포함할 수 있다. 집광부(22)는 내부면이 반사면으로 이루어질 수 있으며, 이에 의해 발광소자들(100)로부터 방출된 광을 센싱부들(24a, 24b)로 안내할 수 있다. 집광부(22)는 도시된 것과 같이 방출된 광을 내부의 구면 전체에 균일하게 퍼지도록 하는 적분구(integrating sphere)로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 집광부(22)는 클래딩층을 포함하는 광가이드 또는 다양한 형태의 집광기로 이루어질 수도 있다. 센싱부들(24a, 24b)은 예를 들어, 휘도를 측정하기 위한 포토다이오드 및 색좌표를 측정하기 위한 스펙트로미터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 센싱부들(24a, 24b)에 의해 휘도 또는 색좌표 값과 같은 정량화할 수 있는 절대적인 물리량 값이 얻어질 수 있다.
분석부(40a)는 광 특성 측정부(20)로부터 얻어진 광 특성으로부터 발광소자들(100) 각각의 불량 여부를 판단할 수 있다. 상기 불량 여부는 발광소자(100)의 측정된 광 특성이 특정 범위 이내인지를 판단하여 결정될 수 있다. 즉, 제2 검사 장치(1a)의 분석부(40a)는 제1 검사 장치(1)에서와 달리, 불량 여부의 판단을 상대적인 비교를 통해서가 아니라, 광 특성의 절대적인 물리량에 따라 수행할 수 있다. 분석부(40a)는 예를 들어, 워크 스테이션을 포함하는 컴퓨팅 시스템일 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 발광소자들을 1차로 검사하는 단계(S1)는 이미지의 촬영에 의해 복수의 발광소자들을 단시간 내에 검사하여 높은 효율로 검사가 수행될 수 있다. 이와 같은 1차 검사를 통과한 발광소자들에 대해서만 상기 2차 검사를 수행함으로써, 발광소자들의 제조 과정에서의 검사 효율이 향상될 수 있으며, 불필요한 검사 시간을 줄일 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 예시적인 실시예들에 따른 발광소자의 불량 여부의 판단을 위하여 사용하는 기준 이미지를 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 발광소자의 불량 여부의 판단 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 도 1a를 참조하여 상술한, 획득된 이미지를 기준 이미지와 비교하여 각각의 발광소자들의 불량 여부를 판단하는 단계(S140)에서 사용될 수 있는 기준 이미지들을 개략적으로 나타낸다. 상기 기준 이미지들은 발광소자들의 불량 여부를 상대적으로 판단하기 위한 기준으로서 제공될 수 있다.
도 4a에 도시된 것과 같이, 기준 이미지(RI)는 서로 다른 파장의 광을 방출하는 세 개의 발광 셀들(R, G, B)을 갖는 하나의 발광소자의 발광 이미지일 수 있다. 또는, 도 4b에 도시된 것과 같이, 기준 이미지(RIa)는 서로 다른 파장의 광을 방출하는 세 개의 발광 셀들(R, G, B)을 갖는 복수의 발광소자들의 발광 이미지일 수 있다. 이 경우, 기준 이미지(RIa)를 형성하는 발광소자들의 개수는, 도 1a의 테스트 전원을 공급하는 단계(S120)에서 테스트 전원이 공급되고, 이미지를 획득하는 단계(S130)에서 방출 광의 이미지가 획득되는 발광소자들의 개수 및 배열과 동일할 수 있다.
도 5를 참조하면, 기준 이미지(RI, RIa)를 획득된 이미지와 비교하여 각 발광소자들의 상대적인 특성 값을 수치화할 수 있다. 기준 이미지(RI)가 도 4a와 같이 하나의 발광소자에 대한 발광 이미지인 경우, 획득된 이미지의 각 발광소자 영역을 기준 이미지(RI)와 대비하여 수치화가 이루어질 수 있다. 기준 이미지(RIa)가 도 4b와 같이 복수의 발광소자들의 발광 이미지인 경우, 획득된 이미지를 기준 이미지(RIa)와 1:1로 대비하여 각 발광소자에 대한 특성 값의 수치화가 이루어질 수 있다. 실시예들에서, 발광 셀들(R, G, B)을 독립적으로 구동하여 검사가 수행되는 경우, 기준 이미지(RI, RIa)에서 해당 발광 셀(R, G, B)의 영역을 획득된 이미지와 비교하여 수치화가 이루어질 수 있다.
상기 특성은 이미지에 의해 분석될 수 있는 특성일 수 있으며, 예를 들어 색상, 명도 또는 채도일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 수치화된 상기 특성 값은, 이미지에 의해 분석되는 광 특성을 기준 이미지(RI)의 경우와 비교하여 상대적으로 수치화한 것일 수 있으며, 그 자체가 절대적인 물리량을 갖지 않는 것이거나 절대적인 물리량을 갖는 특성인 경우에도 상대적인 비교에 의해 얻은 수치일 수 있다.
기준 이미지(RI, RIa)의 상기 특성 값을 100으로 보는 경우에, 각 발광소자들의 상대적으로 수치화된 특성 값이 도 5에 도시된 것과 같이 예시적으로 분석될 수 있다. 상기 특성 값이 80 미만인 경우 불량으로 판단하도록 설정된 경우, 도 5의 2행 6열, 4행 4열, 6행 3열 및 4열에 해당하는 발광소자들은 불량으로 판단될 수 있다.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 발광소자의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7 내지 도 12는 예시적인 실시예들에 따른 발광소자의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 주요 단계별 도면들이다.
도 6을 참조하면, 발광소자의 제조 방법은, 발광소자들을 형성하는 단계(S210), 상기 발광소자들을 검사하여 불량 여부를 1차로 판단하는 단계(S220), 및 상기 발광소자들을 검사하여 불량 여부를 2차로 판단하는 단계(S230)를 포함할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 기판(101) 상에 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114), 및 제2 도전형 반도체층(116)을 포함하는 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3)을 형성할 수 있다(S212).
먼저, 기판(101) 상에 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114), 및 제2 도전형 반도체층(116)을 순차적으로 적층하여 발광구조물(110)을 형성할 수 있다.
기판(101)은 반도체 성장용 기판으로 제공될 수 있다. 기판(101)은 절연성, 도전성, 또는 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 사파이어, 실리콘(Si), SiC, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN 등으로 이루어질 수 있다.
제1 및 제2 도전형 반도체층(112, 116)은 각각 n형 및 p형 불순물이 도핑된 반도체로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않고 반대로 각각 p형 및 n형 반도체로 이루어질 수도 있다. 제1 및 제2 도전형 반도체층(112, 116)은 질화물 반도체, 예컨대, AlxInyGa1-x-yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성을 갖는 물질로 이루어질 수 있으며, 각각의 층은 단일층으로 이루어질 수도 있지만, 도핑 농도, 조성 등의 특성이 서로 다른 복수의 층을 구비할 수도 있다. 다만, 제1 및 제2 도전형 반도체층(112, 116)은 질화물 반도체 외에도 AlInGaP나 AlInGaAs 계열의 반도체를 이용할 수도 있을 것이다.
활성층(114)은 제1 및 제2 도전형 반도체층(112, 116)의 사이에 배치되어, 전자와 정공의 재결합에 의해 소정의 에너지를 갖는 광을 방출할 수 있다. 활성층(114)은 인듐 갈륨 질화물(InGaN) 등의 단일 물질로 이루어진 층일 수도 있으나, 양자장벽층과 양자우물층이 서로 교대로 배치된 단일(SQW) 또는 다중 양자우물(MQW) 구조, 예컨대, 질화물 반도체일 경우, GaN/InGaN 구조가 사용될 수 있다. 제1 및 제2 도전형 반도체층(112, 116) 및 활성층(114)은 예를 들어, 유기 금속 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) 또는 수소화 기상 에피택시(Hydride Vapor Phase Epitaxy, HVPE) 공정에 의해 형성될 수 있다.
활성층(114)이 InGaN을 포함하는 경우, 인듐(In)의 함량을 증가시킴으로써 격자 부정합에 의한 결정 결함이 감소될 수 있으며, 반도체 발광소자(100)의 내부 양자 효율이 증가될 수 있다. 또한, 활성층(114) 내의 인듐(In)의 함량에 따라, 발광 파장이 조절될 수 있다. 발광구조물(110)은 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3)을 이루는 영역들에서, 활성층(114)이 서로 다른 파장의 광을 방출하도록 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3)은 예를 들어, 각각 적색, 녹색, 및 청색 광을 방출하도록 형성될 수 있으며, 하나의 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3)은 후속에서 하나의 발광소자를 이룰 수 있다. 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3)을 이루는 영역들은 활성층(114)의 인듐(In) 함량을 다르게 하여 형성할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
실시예들에서, 기판(101)과 제1 도전형 반도체층(112)의 사이에 버퍼층이 더 형성될 수도 있다. 상기 버퍼층은 예를 들어, 도핑 없이 저온에서 성장된 알루미늄 갈륨 질화물(AlxGa1-xN)로 이루어질 수 있다.
다음으로, 제2 도전형 반도체층(116) 및 활성층(114)의 일부를 식각하여 제1 도전형 반도체층(112)의 일부가 노출되도록 메사 구조를 형성하고, 발광구조물(110)을 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3)로 분리하기 위한 아이솔레이션 공정이 수행될 수 있다. 이에 의해, 기판(101) 상에서 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3)은 복수의 행과 복수의 열을 이루어 배열될 수 있다.
도 6 및 도 8을 참조하면, 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3)에 제1 및 제2 전극(122, 124)을 포함하는 전극 구조물들을 형성할 수 있다(S214). 상기 전극 구조물들은 콘택 전극들(140) 및 전극 패드들(150)을 더 포함할 수 있으며, 본 단계에서, 제1 및 제2 전극(122, 124) 및 콘택 전극들(140)을 덮는 봉지부(130)가 더 형성될 수 있다.
제1 및 제2 전극(122, 124)은 각각 제1 및 제2 도전형 반도체층(112, 116) 상에 배치되어 전기적으로 접속될 수 있다. 제1 및 제2 전극(122, 124)은 도전성 물질의 단일층 또는 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제1 및 제2 전극(122, 124)은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 아연(Zn), 알루미늄(Al), 인듐(In), 티타늄(Ti), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 주석(Sn), 마그네슘(Mg), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 등의 물질 또는 그 합금 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 제1 및 제2 전극(122, 124) 중 적어도 하나는 투명 전극일 수도 있으며, 예를 들어, ITO(Indium tin Oxide), AZO(Aluminium Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), 또는 아연 산화물(ZnO)일 수 있다.
콘택 전극들(140)은 전극 패드들(150)과 연결되도록 배치며, 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3)의 제2 전극들(124)을 각각 하나의 전극 패드(150)와 연결시키고 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3)의 제1 전극들(122)을 공통으로 하나의 전극 패드(150)와 연결시키도록 형성될 수 있다. 따라서, 도시되지 않은 영역에서 제1 전극들(122)은 하나로 연결될 수 있으며, 이를 위하여 추가적인 도전층이 더 형성될 수도 있다. 또한, 도 8에 도시된 상기 전극 구조물의 배치 및 형상은 일 예이며, 실시예에 따라 다양하게 변화될 수 있다. 콘택 전극들(140)은 도전성 물질, 예를 들어 구리(Cu)로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
봉지부(130)는 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3), 제1 및 제2 전극(122, 124) 및 콘택 전극들(140)을 덮도록 고분자 수지 재료를 도포하는 공정, 및 그라인딩 등과 같은 평탄화 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 평탄화 공정에 의해, 콘택 전극들(140)은 봉지부(130)의 상면을 통해 노출될 수 있다. 봉지부(130)는 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3)을 지지할 수 있도록 상대적으로 높은 영률(Young's Modulus)을 갖는 재료로 형성될 수 있으며, 열 방출을 위하여 높은 열 전도도를 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 봉지부(130)는 예를 들어, 에폭시 수지 또는 실리콘(silicone) 수지로 이루어질 수 있으며, 광반사성 입자를 포함할 수도 있다. 상기 광반사성 입자로는 예를 들어, 이산화 티타늄(TiO2) 및/또는 알루미늄 산화물(Al2O3)이 사용될 수 있다.
전극 패드들(150)은 봉지부(130)의 표면에 형성될 수 있으며, 도 8에 모두 도시되지는 않았으나 제1 내지 제3 전극 패드들(152, 154, 156) 및 공통 전극 패드(158)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 전극 패드들(152, 154, 156)은 각각 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3)의 제1 전극들(122)과 연결되고, 공통 전극 패드(158)는 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3)의 제2 전극들(124)에 공통으로 연결될 수 있다. 전극 패드들(150)은 도전성 물질, 예를 들어 구리(Cu)로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 6 및 도 9를 참조하면, 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3)에 파장변환층들(160)을 형성할 수 있다(S216).
먼저, 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3)의 상부에 지지 기판(180)을 부착한 후, 기판(101)의 일부를 제거하여, 파장변환층들(160)이 형성될 영역을 형성할 수 있다.
지지 기판(180)은 선행 공정에 의해 형성된 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3)의 구조물들을 후속 공정이 수행되는 동안에 지지하기 위해 임시로 부착되는 것으로, 기판 또는 테이프의 형태일 수 있다. 실시예들에 따라, 지지 기판(180)의 부착 공정은 생략될 수도 있다.
기판(101)은 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3)의 하부에서 제1 도전형 반도체층(112)이 드러나도록 일부가 제거될 수 있다. 잔존하는 기판(101)은 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3)의 사이의 경계 및 인접하는 발광소자들 사이의 경계를 형성하는 격벽 구조를 이룰 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 상기 격벽 구조는 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3)의 사이에서보다 상기 발광소자들 사이에서 두껍게 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 실시예들에 따라, 상기 격벽 구조는 기판(101)이 아니라 다른 물질로 형성될 수도 있다. 이 경우, 기판(101)을 제거한 후, 수지 등의 물질을 이용하여 상기와 같은 격벽 구조를 형성할 수 있다.
다음으로, 기판(101)이 제거된 영역에 파장변환층들(160)을 형성할 수 있다. 파장변환층들(160)은 제1 내지 제3 파장변환층들(162, 164, 166)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 파장변환층들(162, 164, 166)은 서로 다른 색의 광을 방출하도록 형광체 및/또는 양자점을 포함할 수 있다. 실시예들에 따라, 파장변환층들(160)의 형성 전에, 제1 도전형 반도체층(112)의 상면에 광 방출 효율을 증대시키기 위한 요철을 형성할 수도 있다.
도 6, 도 10a, 및 도 10b를 참조하면, 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3)을 소자 단위로 다이싱하여 발광소자들(100)을 형성할 수 있다(S218).
먼저, 파장변환층들(160) 상에 지지 테이프(190)를 부착하고, 지지 기판(180)을 제거할 수 있다. 지지 테이프(190)는 예를 들어, 투광성 테이프일 수 있다. 다음으로, 블레이드(DS)를 이용하여 하나의 제1 내지 제3 발광 셀들(C1, C2, C3)을 포함하는 발광소자(100) 단위로 절단할 수 있다. 상기 절단 공정에 의하여, 발광소자들(100)의 경계에서 봉지부(130) 및 기판(101)이 절단될 수 있으며, 지지 테이프(190)의 일부도 절단될 수 있다.
도 10a에 도시된 것과 같이, 발광소자들(100)을 형성하는 단계(S210)의 각 공정들은 웨이퍼 레벨로 수행될 수 있다. 다만, 발광소자들(100)의 구체적인 구조, 전극 구조물의 배치 등은 실시예에서 다양하게 변경될 수 있다.
도 6 및 도 11을 참조하면, 발광소자들(100)을 검사하여 불량 여부를 1차로 판단할 수 있다(S220).
발광소자들(100)은 도 1a, 도 2 및 도 3을 참조하여 상술한 것과 같은 발광소자 검사 장치(1)를 이용한 검사 방법에 의하여 테스트될 수 있다. 발광소자들(100)을 소정 개수들로 그룹화하여, 멀티 프로브(12)에 의해 동시에 테스트 전원을 인가할 수 있다. 상기 테스트 전원이 인가된 발광소자들(100)로부터 방출되는 광의 이미지를 이미지 측정부(30)에 의해 획득할 수 있다. 다음으로, 도 4a 내지 도 5를 참조하여 상술한 것과 같은 불량 여부 판단 방법에 의하여 발광소자들(100)을 정상 상태 또는 불량 상태로 판정하여 분류할 수 있다.
본 실시예에서는, 발광소자들(100)에 대하여 다이싱 공정이 수행된 후, 지지 테이프(190)가 부착된 상태에서 상기 1차 검사가 수행되는 경우를 예시하였으나, 이에 한정되지는 않는다. 실시예들에서, 발광소자들(100)은 다양한 공정 단계 중에 다양한 형태로 제공될 수 있다.
도 6 및 도 12를 참조하면, 발광소자들(100)을 검사하여 불량 여부를 2차로 판단할 수 있다(S230).
상기 2차 검사는, 상기 1차 검사에 의해 정상으로 판단받은 발광소자들(100P)에 대해서만 수행될 수 있으며, 불량으로 판단받은 발광소자들(100F)에 대해서는 수행되지 않을 수 있다. 상기 2차 검사는 도 1a 및 도 3을 참조하여 상술한 것과 같은 발광소자 검사 장치(1a)를 이용한 검사 방법에 의하여 테스트될 수 있다. 하나의 발광소자(100P)의 상부에 집광부(22)를 위치시키고 프로브(12a)에 의해 테스트 전원을 인가함으로써 발광소자(100P)를 테스트할 수 있다. 상기 2차 검사는 집광부(22) 및 프로브(12a)를 이동시키거나, 지지 테이프(190)를 이동시키면서, 1차 검사에 의해 정상으로 판단받은 발광소자들(100P)에 대해서 수행될 수 있다. 상기 테스트 전원이 인가된 발광소자(100P)로부터 방출되는 광을 센싱부들(24a, 24b)에 의해 센싱하여 광 특성을 분석할 수 있다. 이에 의하여, 발광소자들(100P) 각각을 정상 상태 또는 불량 상태로 판정하여 분류할 수 있다.
상기 1차 검사 및 상기 2차 검사를 통하여, 최종적으로 정상 상태로 분류된 발광소자들(100)을 선택적으로 지지 테이프(190)로부터 분리할 수 있다. 분리된 발광소자들(100)에 대해서는 제품화를 위하여 필요한 후속 공정을 진행할 수 있다. 복수의 발광소자들(100)이 웨이퍼 레벨로 제조되는 경우에도, 상기 1차 검사에 의해 단시간에 간단하게 대략적인 광 특성을 검사하여 발광소자들(100)을 필터링할 수 있으므로, 상기 2차 검사에 소요되는 시간 및 비용을 최소화할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
1, 1a, 2: 발광소자 검사 장치 10, 10a: 전원 인가부
11: 전원 공급부 12: 멀티 프로브
12a: 프로브 20: 광 특성 측정부
22: 집광부 24a, 24b: 센싱부
30: 이미지 측정부 40, 40a: 분석부
100: 발광소자 101: 기판
110: 발광구조물 112: 제1 도전형 반도체층
114: 활성층 116: 제2 도전형 반도체층
122: 제1 전극 124: 제2 전극
130: 봉지부 140: 콘택 전극
150: 전극 패드 160: 파장변환층
180: 지지 기판 190: 지지 테이프

Claims (10)

  1. 지지부 상에 배치되며, 서로 다른 파장의 광을 방출하는 제1 내지 제3 발광 셀들을 각각 포함하는 발광소자들을 제공하는 단계;
    상기 발광소자들의 일측에서 멀티 프로브를 이용하여 상기 발광소자들 중 일부에 테스트 전원을 공급하는 단계;
    상기 발광소자들의 타측에서 이미지 센서를 이용하여 상기 테스트 전원이 공급된 상기 발광소자들로부터 방출되는 광의 이미지를 획득하는 단계;
    획득된 상기 이미지를 기준 이미지와 비교하여, 각각의 상기 발광소자들의 불량 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 불량 여부의 판단 후에, 상기 불량 여부의 판단 결과 정상으로 판단된 상기 발광소자들에 대하여, 각각의 상기 발광소자들의 광 특성을 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 테스트 전원을 공급하는 단계에서, 상기 멀티 프로브는 상기 제1 발광 셀들, 상기 제2 발광 셀들, 및 상기 제3 발광 셀들 각각의 그룹에 테스트 전원을 독립적으로 공급하는 발광소자의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 테스트 전원을 공급하는 단계는, 상기 제1 내지 제3 발광 셀들 각각에 대하여 순차적으로 전원을 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 이미지를 획득하는 단계는, 상기 제1 내지 제3 발광 셀들 각각에 대하여 상기 이미지를 획득하는 단계를 포함하는 발광소자의 제조 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 불량 여부를 판단하는 단계는, 상기 제1 내지 제3 발광 셀들 각각에 대하여 불량 여부를 판단하는 단계인 발광소자의 제조 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    각각의 상기 발광소자들은, 상기 제1 내지 제3 발광 셀들과 각각 전기적으로 연결되는 제1 내지 제3 전극 패드 및 상기 제1 내지 제3 발광 셀들에 공통으로 연결되는 공통 전극 패드를 포함하고,
    상기 멀티 프로브는 상기 제1 내지 제3 전극 패드 및 상기 공통 전극 패드에 접속되는 제1 내지 제4 프로브들을 포함하는 발광소자의 제조 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 이미지를 획득하는 단계는, 하나의 상기 이미지 센서를 이용하여 하나의 이미지를 캡처함으로써 획득되는 단계인 발광소자의 제조 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 불량 여부를 판단하는 단계는,
    획득된 상기 이미지를 상기 기준 이미지와 비교하여, 색상, 명도, 및 채도 중 적어도 하나의 상대적인 비율을 수치화하는 단계; 및
    수치화된 상기 비율이 임계 비율 이상인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 발광소자의 제조 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 광 특성을 측정하는 단계는, 상기 발광소자들의 광 특성을 절대적인 물리량으로 측정하는 단계인 발광소자의 제조 방법.
  8. 지지부 상에 배치되며, 서로 다른 파장의 광을 방출하는 제1 내지 제3 발광 셀들을 각각 포함하는 발광소자들을 제공하는 단계;
    상기 발광소자들의 일측에서 멀티 프로브를 이용하여 상기 발광소자들 중 일부에 테스트 전원을 공급하는 단계;
    상기 발광소자들의 타측에서 이미지 센서를 이용하여 상기 테스트 전원이 공급된 상기 발광소자들로부터 방출되는 광의 이미지를 획득하는 단계; 및
    획득된 상기 이미지를 기준 이미지와 비교하여, 각각의 상기 발광소자들의 불량 여부를 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 테스트 전원을 공급하는 단계에서, 상기 멀티 프로브는 상기 제1 발광 셀들, 상기 제2 발광 셀들, 및 상기 제3 발광 셀들 각각의 그룹에 테스트 전원을 독립적으로 공급하는 발광소자의 제조 방법.
  9. 발광소자들의 일측에 제공되며, 상기 발광소자들에 테스트 전원을 공급하는 멀티 프로브를 포함하는 전원 인가부;
    상기 발광소자들의 타측에 제공되며, 단일 이미지 센서를 이용하여 상기 발광소자들로부터 방출되는 광의 이미지를 획득하는 이미지 측정부; 및
    획득된 상기 이미지를 기준 이미지와 비교하여, 각각의 상기 발광소자들의 불량 여부를 판단하는 분석부를 포함하고,
    상기 멀티 프로브는 상기 발광소자들의 제1 발광 셀들, 제2 발광 셀들, 및 제3 발광 셀들 각각의 그룹에 접속되어 독립적으로 상기 테스트 전원을 공급하는 발광소자 검사 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 불량 여부의 판단 결과 정상으로 판단된 상기 발광소자들의 광 특성을 측정하며, 상기 발광소자들 각각을 덮는 집광부를 포함하는 광 특성 측정부를 더 포함하는 발광소자 검사 장치.
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