최근 몇 년 동안 대형 디스플레이, 스마트 조명 시스템, 농업 및 어업 산업의 발전으로 인해 고출력 LED, 마이크로 LED 에 대한 수요가 크게 증가하고 있다. GaN 기반 LED 는 일반적으로 사파이어 기판 위에 제조되어 왔다. 그러나 사파이어 기판의 존재는 발열과 관련된 문제로 인해 LED 의 효율 저하를 초래한다.
발열에 의한 효율 저하 문제를 해결하기 위해서는 LED 칩 내의 열 분산을 향상시키는 것이 중요하다. 사파이어 기판을 분리하는 박리 기술은 효과적인 접근 방법 중 하나이다. 박리법에는 레이저박리법(Laser lift-off)과 화학박리법(Chemical lift-off) 두 가지 방법이 사용된다. 레이저박리법은 레이저를 사용하여 기판으로부터 GaN 을 빠르게 박리할 수 있지만, 고에너지로 인해 GaN 층에 여러가지 물리적 손상을 발생시킨다. 반면, 화학적박리법은 긴 공정시간과 박리에 필요한 희생층이 요구되지만 GaN 에 열 및 물리적 손상을 발생지 않으며, 대량생산에 적합하고 비용이 저렴하다는 장점이 있다.
본 연구에서는 긴 공정 시간을 갖는 화학적박리법의 한계를 극복하기 위해 공기 터널 구조를 갖는 GaN 템플릿 제조법을 연구하였다. 공기 터널 구조를 갖는 GaN 템플릿을 제조하여 기존 화학적박리 공정 대비 에칭속도 향상과 GaN 의 표면 형태를 비교하는 것을 목표로 하였다. 공기 터널 구조를 형성하는 방법으로는 3 가지 방법으로 진행하였다. 탄화된 포토레지스트를 마스크로 사용하는 방법과 LT-GaN 시드 층과 SiO₂ 마스크를 이용하는 방법, 그리고 포토레지스트와 AlN 희생층을 이용하는 방법 등 각각의 방법으로 공기 터널을 성공적으로 구현하였고 화학적박리 공정을 진행하여 박리된 GaN 의 형태와 에칭속도 등 여러 분석을 실시하였다.