◈ LED 제조 공정

: LED 제조공정의 개요는 에피(Epi) 웨이퍼 제조 -> 칩 생산 -> 패키징 ->모듈 등으로 진행된다.

1) 먼저 기초소재인 단결정 웨이퍼에 단결정 박막을 성장시켜 에피 웨이퍼를 제조한다

2) 칩 생산 공정은 전극을 형성하고 개별칩으로 절단하는 단계

3) 패키징 공정은 제조된 칩과 리드(Lead)를 연결하고 빛이 최대한 외부로 방출되도록 패키징하는 단계임

4) 모듈 공정은 패키징이 완료된 LED를 이용하여 일정한 프레임에 LED를 부착시키는 단계임

◈ LED 공정의 이해

▤ 기 판

- 상용화된 LED 에피 웨이퍼는 Sapphire와 SiC 기판에서 성장하여 제작되나, 광효율 향상 및 고출력화에 따른 방열 특성확보를
위해 새로운 기판상 성장하는 방법이 활발하게 개발 중이다.
- GaN 기판 : Sapphire 및 SiC는 GaN 물질과의 이종 기판으로 성장시 격자상수 차이로 인한 결함을 최소화하기 위해 동종기판인
GaN 기판상 에피 웨이퍼를 성장시킨다.
- GaN 기판상 LED는 저결함 특성을 지닌 고품질 LED 성장이 가능 하나, 고가임.

▤ 에피 웨이퍼 제조

- 기초 소재인 기판위에 MOCVD(유기 금속 화학 증착법) 장비를 이용하여 화합물 반도체를 성장시켜 에피 웨이퍼를 제조하는

단계이다. 제조 공정은 Sapphire나 SiC 기판 상에 N형 반도체(N-GaN)와 활성층(InGaN), P형 반도체(P-GaN)를 차례대로 증착 후,

윗면에는 전압을 걸어주기 위한 (+)전극이 형성되어 있으며, (-)전극은 절연체인 기판상에 형성될 수 없으므로, Dry 에칭방식으로

가장 위쪽에서N-GaN의 일부분까지 식각 한 후, (-)전극(Ti/Al)을 형성한다.

▤ 칩 생산

- 칩 생산 공정은 전극을 형성하고 개별 칩으로 절단하는 단계이다. 중대형 LCD BLU 및 조명용으로 백색 LED 사용량이 급증할

것으로 예상된다. 그리고 고출력 LED 필요성이 증가함에 따라, 칩 사이즈도 대형화되고 있어 칩의 면적 증가로 광효율 및 생산성

이 저하된다.

▤ 패키징 및 모듈 공정

- LED 산업의 중심축은 과거 Epi-chip 중심이었으나, 최근 패키징 및 모듈 중심으로 이동하고 있다.

패키징 공정은 제조된 칩과 리드(lead)를 연결하고 빛이 최대한 외부로 방출되도록 패키징하는 단계이며, 모듈 공정은 패키징이

완료된 LED를 이용하여 일정한 프레임에 LED를 부착시키는 단계이다.

- 모바일 및 전자기기는 인가 전류가 20 mA 정도로 저전류를 사용하나 조명용 및 중대형 백라이트용 LED는 100 mA 이상의 고전

류를 사용함에 따라 고신뢰성 및 방열 특성확보가 중요하다.

따라서 방열 특성향상을 위해 Heatsink를 배치하고, metal PCB 위에 실장하여 열저항을 최소화한다.

- 최근에는 다수의 chip을 Ceramic-Metal PCB에 탑재한 멀티패키징이 등장하였다.