CN113544864A - 制造光电子半导体器件的方法及光电子半导体器件 - Google Patents

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Abstract

在一种实施方式中，该方法用于制造光电子半导体器件并且包括以下步骤：A）提供具有接触侧（20）的光电子半导体芯片（2），B）在所述接触侧（20）上产生涂层区域（21）和保护区域（22），C）将液体涂层材料（30）施加到接触侧（20）上，其中涂层材料（30）润湿所述涂层区域（21）并且不润湿所述保护区域（22），以及D）在所述涂层区域（21）上将所述涂层材料（30）固化为至少一个电接触结构（31），使得在按规定使用时穿过所述至少一个接触结构（31）地向所述半导体芯片（2）通电。

Description

制造光电子半导体器件的方法及光电子半导体器件
技术领域
说明了一种用于制造光电子半导体器件的方法。此外，还说明了一种光电子半导体器件。
发明内容
要解决的任务是说明一种方法，利用该方法可以有效地与光电子半导体芯片进行电接触。
该任务尤其通过具有独立权利要求的特征的方法和光电子半导体器件来解决。优选的扩展是其余权利要求的主题。
根据至少一种实施方式，所述方法用于制造光电子半导体器件。完成的半导体器件例如是发光二极管（简称为LED），优选具有多个发光单元。例如，完成的半导体器件是显示器或显示设备。此外，完成的半导体器件可以是像素化的大灯，例如用于各个区域的有针对性的照明，例如在住宅中或舞台上，或者也可以在机动车辆中的自适应前大灯中。
根据至少一种实施方式，该方法包括提供一个或多个光电子半导体芯片的步骤。至少一个半导体芯片优选是发光二极管芯片。同样可以使用激光二极管芯片，例如垂直发射激光器（简称为VCSEL）。如果提供多个半导体芯片，则这些半导体芯片可以在结构上彼此相同。替代地，可以安装不同类型的半导体芯片。
优选地，所述至少一个半导体芯片被设置为产生可见光，例如产生蓝光。同样可以存在用于产生绿光或黄光或橙光或红光的半导体芯片。此外，可以提供用于产生近紫外辐射或近红外辐射的半导体芯片。在运行期间由所述半导体芯片发射的辐射可以直接在所述半导体芯片的半导体层序列中产生。此外可能的是，向所述半导体芯片分配至少一种发光物质，通过所述发光物质可以将在半导体层序列中产生的辐射部分地或完全地转换成不同波长的辐射。此外，可以存在诸如光电传感器或温度传感器的传感器。
根据至少一种实施方式，所述半导体芯片包括一个或多个接触侧。所述至少一个接触侧被设置用于向所述半导体芯片通电。
根据至少一种实施方式，该方法包括在所述接触侧上或在所述接触侧中的至少一个接触侧上或在多个或所有接触侧上产生至少一个涂层区域和至少一个保护区域的步骤。所述至少一个涂层区域和所述至少一个保护区域彼此不同，特别是在它们对材料的润湿特性方面彼此不同。例如，涂所述层区域被设计为疏水性，而所述保护区域为亲水性，或反过来。
根据至少一种实施方式，该方法包括将至少一种液体涂层材料施加到所述至少一个接触侧的步骤。优选地，所述涂层材料平面地施加，即特别是不借助于掩模材料。通过施加涂层材料本身，在这种情况下没有实现涂层材料的结构化。替代地，所述涂层材料只能局部施加，例如沿着应当在其中形成印制线路的区域施加。
根据至少一种实施方式，所述至少一种涂层材料具有相对于所述涂层区域的润湿特性。也就是说，所述涂层材料润湿至少一个涂层区域并覆盖所述至少一个涂层区域。因此，保护区域具有非润湿效果，从而涂层材料最终避开所述保护区域。
在此，所述涂层材料也至少局部地施加在所述保护区域上。这优选也适用于以粗略结构化的方式，例如以印制线路的方式施加所述涂层材料的情况。这意味着所述涂层材料优选地再次自动离开所述保护区域。在施加涂层材料的步骤期间，仍可从所述保护区域撤出所述涂层材料。替代地，当涂层材料固化时才进行所述撤出，例如由于温度变化。
根据至少一种实施方式，该方法包括固化至少一种涂层材料的步骤。固化是例如冷却并由此凝固、硬化（例如热或光化学地）、干燥（通过溶剂的蒸发）和/或形成合金，例如通过将涂层材料与所述涂层区域的组成部分进行反应，特别是伴随着熔点变化。在固化之前，所述涂层材料由于不同的润湿特性而从所述保护区域撤出。
因此，通过所述涂层材料在所述至少一个涂层区域上的固化而产生所述电接触结构。所述接触结构优选直接位于所述涂层区域上。因此，当按照规定使用时，可以穿过所述至少一个接触结构向所述半导体芯片通电。这意味着所述接触结构在完成的光电子半导体器件中形成载流组件。
在至少一种实施方式中，该方法用于制造光电子半导体器件并且包括以下步骤，特别是按照说明的顺序：
A)提供具有至少一个接触侧的至少一个光电子半导体芯片，
B)在所述接触侧或在至少一个所述接触侧上产生至少一个涂层区域和至少一个保护区域，
C)将至少一种液体涂层材料平面地或粗略预结构化地施加到所述至少一个接触侧上，其中所述至少一种涂层材料润湿所述至少一个涂层区域而不润湿所述至少一个保护区域，其中所述涂层材料优选地既施加在所述至少一个涂层区域上又施加在所述至少一个保护区域上，并且由于润湿特性而从所述至少一个保护区域撤出，并且
D) 在所述至少一个涂层区域上将所述至少一种涂层材料固化为至少一个电接触结构，使得在按规定使用时穿过至少一个接触结构向所述半导体芯片通电。
使用这里描述的方法，诸如LED芯片的大量半导体芯片的快速且廉价的电接触是可能的。术语“大量”意味着例如至少十个和/或至多108个半导体芯片。
在诸如引线接合、产生平面印制线路连接或倒装芯片焊接的常见接触方法中，结构化电接触线路或接触面的形成是必要的。此外，需要准确放置所述半导体芯片。这种接触方法需要相当大的耗费，特别是当必须接触非常多具有小几何尺寸的半导体芯片时。
在此处描述的方法中，LED芯片可以从上方例如使用可压制的或可印刷的或可喷涂的或可喷射的或可浸没的或可滴涂的或可旋涂的涂层材料首先以液体形式，然后以固体形式与电导体接触。为此，所述电导体可以是透明的或不透明的或也可以是反射的。透明例如意味着对由半导体芯片发射的辐射的渗透率为至少50%或至少80%或至少90%。反射特别是意味着对于由半导体芯片发射的辐射的反射率为至少50%或80%或90%。
在非透明电导体的情况下，特别是要注意用于线路的材料不会覆盖过多的半导体芯片面积并因此不会过于掩盖发射。为此，可以在LED芯片上设置区域并通过结构化来制备所述区域，所述电导体应当连接到该区域。为此，该区域例如可以用接触焊盘进行金属化，使得与LED芯片的电连接几乎没有损耗地进行，并且另一方面存在足够的面积以将导体安装到这些部位上。该区域可以位于LED芯片的主侧和/或侧面上。
此外，可以以排斥涂层材料的液体的方式涂覆LED芯片的表面中不应当施加导体的地方。从而例如在使用水基涂层材料时，可以将所涉及的表面设计为疏水。这可以例如通过使用诸如二氧化硅的氧化物涂覆所涉及的以后应当无导体的部位，然后例如用氢氟酸蚀刻这些部位，或者用诸如穿孔的烃（例如聚四氟乙烯）的疏水性材料来涂覆这些部位。
在透明线路的情况下，发光二极管芯片可以在被放置在以后的载体上之前，即仍然在晶片复合体中时，在接触侧上受到结构化和涂覆，使得在所述半导体芯片的合适部位处进行与半导体材料的良好电连接。在所述半导体芯片上的外侧处形成与导体并因此与载体或与电流源的连接的材料被设置用于以低电阻连接到该导体。对应的部位可以导电地相互连接。
即使使用透明导体，所述半导体芯片上的区域也可以被处理为，使得这些区域排斥涂层材料，如在非透明导体、特别是金属导体的情况下所描述的。此外，如果需要，可以将具有其他功能的附加物质添加到透明导体中。例如，可以添加散射光的扩散体和/或发光物质。例如，当共同接触红色、绿色和蓝色的LED发射器时，所述扩散体可以产生具有特别好颜色混合的RGB图像点。因此可以成本有利地在一个工作进程中实现两个功能，即改善光学特性和电耦合。
此外，与折射率相关的几何形状、特别是透明导体的几何形状可以同时用作耦合输出结构，也称为片上透镜。由此可以影响效率和/或方向性，即发射特性。因此随着接触结构的施加，可以同时进行光学补偿。
还可以在所述半导体芯片中包覆台阶。此外，所述半导体芯片的侧边沿可以根据其外形被包覆。在此，对于首先要以液体形式施加的涂层材料而言，诸如表面张力、粘度或玻璃化转变点的其他参数可能很重要。
因此，使用这里描述的方法可以以对半导体芯片和用于电接触的导体的低调整要求来实现诸如LED芯片的半导体芯片的廉价、并行化的接触和布线、安装和补偿。半导体芯片可以安装在载体或基座上，并且可以从背离所述载体或所述基座的一侧开始有效地配备涂层材料以用于电接触。
根据至少一种实施方式，所述至少一个涂层区域和/或所述至少一个保护区域分别是成品半导体器件的集成的组成部分。这意味着所述涂层区域和/或所述保护区域不仅仅只是临时组件，例如光刻胶或掩模层。这意味着在完成的半导体器件中可以识别出所述涂层区域和所述保护区域，优选地就像实现所述涂层区域和所述保护区域之间的差异的措施一样。
根据至少一种实施方式，当在至少一个接触侧的俯视图中观察时，所述至少一个半导体芯片具有至多0.2mm或0.1mm或50μm的平均边长。半导体芯片的平均边长优选为至多30μm或15μm或10μm。替代地或附加地，半导体芯片的平均边长为至少1μm或2μm或5μm。这意味着半导体芯片比较小。在接触侧的俯视图中观察，平均边长特别是所有边长的总和除以边缘数量。
根据至少一种实施方式，所述涂层区域或至少一个所述涂层区域或所有涂层区域由所述半导体芯片的光滑半导体表面地域形成。光滑特别是指至多3nm或2nm或1nm的粗糙度。在当前情况下，粗糙度特别是理解为四阶的形状偏差，即凹槽、鳞片和凸起形式的粗糙度，参见DIN 4760。
根据至少一种实施方式，所述保护区域或至少一个所述保护区域或所有保护区域由所述半导体芯片的粗糙半导体表面地域形成。代替半导体表面地域，也可以在保护区域中使用诸如氧化物层的钝化层。
所述保护区域的对应表面地域的粗糙度优选为至少5nm或10nm或20nm。替代地或附加地，该表面粗糙度为至多150nm或100nm或50nm或30nm。特别地，该粗糙度对于所述保护区域的地域明显小于常见的粗糙化部，以改善光耦合输出效率。
所谓的莲花效应就是通过这种表面粗糙度来实现的。也就是说，在平行于表面的主延伸方向的方向上，表面结构具有明显小于涂层材料的液滴直径的周期性。明显小于意味着例如至多是五分之一或十分之一或三十分之一。
根据至少一种实施方式，所述至少一个涂层区域和/或所述至少一个保护区域或至少一些涂层区域和/或至少一些保护区域仍然在晶片复合体中产生。也就是说，涂层区域和/或保护区域的创建可以在半导体芯片从晶片复合体中分离出来之前进行。在晶片复合体中存在大量半导体芯片，而且优选地彼此相距一定距离，如最初生长的那样。在此，这些半导体芯片仍然可以位于生长衬底上或替代载体上，其中在后一种情况下，所述半导体芯片彼此的相对位置与生长相比没有或没有显著改变。
根据至少一种实施方式，所述涂层区域或所述涂层区域中的至少一个或所有涂层区域通过金属化部形成。所述金属化部优选直接接触用于所述涂层区域的半导体表面地域。该金属化部的厚度是例如至少5nm或10nm或20nm和/或至多2μm或1μm或0.3μm。
根据至少一种实施方式，所述保护区域或者所述保护区域之一或者所有保护区域由一个或多个保护涂层形成。所述保护涂层可以具有光滑的表面或者也可以配备有表面粗糙度。至少一个保护涂层包括例如氟化或全氟化塑料，例如聚四氟乙烯。替代地，所述至少一个保护涂层包含氧化物，例如二氧化硅或氧化铝。所述保护涂层可以由这些材料中的一种或多种组成。
根据至少一种实施方式，在步骤C)中无掩模地、大面积地和/或非结构化地施加所述涂层材料。在此，所述涂层材料优选同时且连续地施加在很多的半导体芯片上。其上施加了所述涂层材料的半导体芯片的数量优选为至少103或105或107或108。替代地或附加地，该数量至多为1010或109或108。
根据至少一种实施方式，在步骤C)中借助于喷涂、印刷、旋涂或滴涂施加所述涂层材料或至少一种涂层材料。印刷包括例如丝网印刷方法或喷墨印刷方法，利用它们可选地可以进行粗略的结构化。
在滴涂时，所述半导体芯片处于相对于涂层材料或涂层材料的溶剂的蒸发温度相对较低的温度。也就是说，所述涂层材料可以从气相凝结在所述半导体芯片上，从而有效地作为液体沉积。
根据至少一种实施方式，在步骤C)中所述涂层材料或至少一种涂层材料的施加借助于浸没进行。也就是说，例如施加在载体上、仍然施加在生长晶片上或施加在临时衬底上的半导体芯片可以主要地或完全地引入到液体涂层材料中。在升起之后或在升起时，所述涂层材料优选撤出到涂层区域上。
根据至少一种实施方式，完成的接触结构或至少一个完成的接触结构或所有完成的接触结构是金属的。例如，所述接触结构由一种或多种金属或由一种或多种金属合金和/或金属层组成。例如一个接触结构或多个接触结构由以下金属中的一种或多种制成：Al、Cu、Zn、Ni、Ag、Au、Pt、Ti、In、Cr、Mo、W、Fe、Mn、Cu、Ge、Si。在这种背景下，半导体材料Ge和Si被理解为金属。此外，Hg可作为金属用于所述接触结构。
根据至少一种实施方式，所述涂层材料或至少一种涂层材料是焊料。也就是说，所述涂层材料可以是金属的并且能够以液体形式施加。所述焊料在固化期间可能不会变化或者不会显著改变其化学成分。
此外，涂层材料可以是金属的，并在固化期间改变其化学成分。于是例如汞（简称Hg）或镓铟锡合金用作涂层材料。汞可以在室温下以液态形式施加或蒸发地形成液体。通过使用Hg，可以有针对性地在至少一个涂层区域上单独地或除了Hg或含Hg化合物之外还与其他涂层材料组合地产生汞合金。镓铟锡合金是由镓、铟并且优选地也由锡组成的特别是共晶的合金。在此，由68%至69%的Ga、21%至22%的In和9.5%至10.5%的Sn组成的合金具有大约-19.5℃的特别低的熔点。
与室温下表面张力约为70mN/m的水相比，室温下的Hg具有约为470mN/m的非常高的表面张力，而镓铟锡合金约为720mN/m。相反，正己烷或丙酮的溶剂的表面张力在室温下约为20mN/m。
根据至少一种实施方式，在接触侧制造其他接触结构。例如，所述接触结构被设计为阴极并且所述其他接触结构被设计为阳极，或者反过来。所述接触结构和所述其他接触结构优选地不电短路。可能的是，在所述半导体器件内所述接触结构与所述其他接触结构之间的唯一电连接是经由所述半导体芯片给定的。
根据至少一种实施方式，所述接触结构和所述其他接触结构在所述接触侧上具有不同的高度。也就是说，所述半导体芯片可以在所述接触结构的区域中比在所述其他接触结构的区域中更厚，或反过来。
根据至少一种实施方式，所述半导体芯片在所述接触结构和所述其他接触结构之间具有一个或多个台阶。这样的台阶可以在所述半导体芯片的整个有源区上延伸。
根据至少一种实施方式，在另一步骤C)和另一步骤D)中产生所述其他接触结构。也就是说，所述接触结构和所述其他接触结构都可以由液相产生。由此可以在阳极侧和阴极侧从一个或多个液相接触至少一个半导体芯片。在当前情况下，液相也被理解为从气相中沉积，其中从气相中形成液体，例如通过冷凝。
根据至少一种实施方式，所述接触结构或至少一个接触结构或所有接触结构和/或至少一个其他接触结构各自形成用于完成的半导体器件的外部电接触的电接触面。在此可能的是，所述接触结构和/或所述其他接触结构可以与所涉及半导体芯片的半导体层序列直接接触。于是例如所述接触结构由镓铟锡合金组成。
根据至少一种实施方式，完成的半导体器件包括载体。所述载体例如是诸如印刷电路板（简称PCB）的电路板。
根据至少一种实施方式，在步骤A)中将一个或多个半导体芯片安装在所述载体上。为此，所述载体可以具有电接触面，例如共同的阳极或共同的阴极，或对每个半导体芯片具有可单独电控制的电接触面。如果所述载体具有大量可单独控制的接触面，则所述载体可以是硅衬底，其包括诸如晶体管和/或开关的电子组件以用于对各个半导体芯片进行针对性控制和寻址。
根据至少一种实施方式，所述接触结构或至少一个所述接触结构或者所有电接触结构是电印制线路。也就是说，可以经由至少一个接触结构从所涉及半导体芯片到载体的电接触部位形成诸如印制线路的导体结构。载体的相关联的电接触部位——印制线路形式的接触结构延伸至该电接触部位——在接触侧的俯视图中观察时优选位于所涉及半导体芯片的旁边，特别是在多个半导体的区域之外。
根据至少一种实施方式，所述接触结构或至少一个所述接触结构形成导电网络。由此，单个接触结构可以将多个半导体芯片电连接到共同的接触部位，特别是在载体上。
根据至少一种实施方式，所述接触结构或至少一个所述接触结构形成接触框架。所述接触框架优选地在边缘上围绕接触侧。由此，可在接触侧的中心形成光出射窗，该光出射窗由接触结构围绕和/或由接触结构框起。
根据至少一种实施方式，所述接触结构或至少一个所述接触结构包括一种或多种光学有效的添加物。所述至少一种添加物特别是选自以下组：发光物质，扩散体，染料，过滤物质，导热物质，用于适配折射率的物质，用于适配热膨胀系数的物质。
根据至少一种实施方式，所述接触结构或至少一个所述接触结构由透光材料形成。于是例如所述接触结构由透明导电氧化物（简称TCO）组成，例如ITO或ZnO。
金属的、透光的接触结构也是可能的。在这种情况下，至少一个所涉及接触结构的厚度优选为至多20nm或10nm或5nm。
根据至少一种实施方式，所述接触结构被设计为光学元件。例如，所述接触结构可以成形为透镜，例如会聚透镜或发散透镜。
根据至少一种实施方式，所述半导体芯片包括光学体。所述光学体可以是发光物质。此外可能的是，光学体可以由用于半导体芯片的半导体层序列的透光生长衬底形成。
此外还说明了一种光电子半导体器件。所述半导体器件特别是使用如结合上述实施方式中的一个或多个所描述的方法来制造。因此，对于该方法也公开了半导体器件的特征，反之亦然。
在至少一种实施方式中，所述光电子半导体器件包括具有接触侧的光电子半导体芯片。在接触侧上存在涂层区域和保护区域。电接触结构安装在所述涂层区域上，使得所述保护区域没有接触结构。所述接触结构可以在所述涂层区域的边缘处朝向所述保护区域以弯月形逐渐变小。也就是说，所述接触结构可以被设计为至少朝向所述保护区域像水滴一样，该水滴搁置在底座上。所述接触结构优选地不接触所述保护区域，但是由于弯月形设计，在从接触侧的俯视图中观察时，所述接触结构可以局部地覆盖所述保护区域。
附图说明
下面参照附图基于实施例更详细地解释这里描述的方法和这里描述的光电子半导体器件。在此，在各个图中相同的附图标记表示相同的元件。然而，在此没有显示按比例的参考，而是为了更好地理解，可以夸大地显示各个元件。
图1至图12示出了这里描述的方法的方法步骤的示意图，其中图1、图5、图7、图9和图11示出了示意性俯视图，图2、图3、图4、图6、图8、图10和图12示出了示意性截面图，
图13至图15示出了这里描述的方法的实施例的方法步骤的示意性俯视图，
图16至图19示出了这里描述的方法的实施例的半导体芯片的示意性俯视图，
图20和图21示出了这里描述的光电子半导体器件的实施例的示意性截面图，
图22示出了用于这里描述的光电子半导体器件的实施例的半导体层序列的示意性截面图，以及
图23和图24示出了这里描述的方法的实施例的方法步骤的示意性截面图。
具体实施方式
在图1和2中示出了用于制造光电子半导体器件1的方法的实施例。在图1的俯视图中示出了用于该方法的光电子半导体芯片2。半导体芯片2优选为发光二极管芯片（简称为LED芯片）。在接触侧20的俯视图中观察，半导体芯片2的边长L在大约10μm的范围内。半导体芯片2因此是比较小的，并且可以是μLED。
接触侧20包括位于中央的保护区域22和在边缘处围绕接触侧20的框架状涂层区域21。涂层区域21因此形成接触框架29。保护区域22代表半导体芯片2的光出射窗25。在运行期间，半导体芯片2优选在光出射窗25处发射其辐射的主要份额，例如至少70％或至少90％。
图2至图4示出了半导体芯片2的可能实现的示意性截面图，如在图1的俯视图中所示。在以下实施例中，可以使用半导体芯片2的所有变型，如结合图2至图4所示，即使仅针对这些设计之一明确地示出这些实施例。
在图2的半导体芯片2的情况下，接触侧20在保护区域22中配备有保护涂层42。保护涂层42覆盖整个保护区域22。半导体芯片2的侧面也可以可选地被钝化层24覆盖。作为这种钝化层24的替代，保护涂层42可以延伸到侧面。与图2中的图示不同，保护涂层42或钝化层24可以一直达到在半导体芯片2的下侧上的其他电接触结构32。
保护涂层42优选地比较薄。保护涂层42的厚度特别是至多为200nm或100nm或50nm或20nm，保护涂层42可以是光滑的。保护涂层42优选地由全氟化塑料或诸如二氧化硅的氧化物制成。
与图2的保护涂层42和钝化层24相关的这些陈述对应地适用于所有其余的实施例。
在涂层区域21中可选地存在金属化部39。金属化部39可以直接施施加到半导体芯片2的半导体材料上。可选的金属化部39优选地也比较薄。金属化部39可以完全覆盖涂层区域21。
根据图3，由阴影线象征性表示的保护区域22由粗糙部41形成。通过粗糙部41可以实现一种莲花效应，使得液体从粗糙部41滚下并聚集在涂层区域21中。为此，粗糙部41优选地具有小的平均粗糙度，特别是几十nm。
图3示出粗糙部41可以直接由半导体芯片2的半导体材料产生。与此不同的是，粗糙部41也可以在保护涂层中产生，在图1中未示出。也就是说，其中产生粗糙部41的保护涂层于是直接位于半导体材料上。
例如，这样的粗糙部41通过沉积二氧化硅层而产生，该二氧化硅层用氢氟酸（简称HF）蚀刻，以便在表面上实现莲花效应。这种结构化可以例如借助于原子力显微镜或电子显微镜证明。
在图2和图3中，涂层区域21和保护区域22近似在共同的平面内。相比之下，在图4中示出了保护区域22的主要部分可以上升到由涂层区域21定义的平面上方。半导体芯片2的半导体层序列26的侧面和隆起的侧面可以配备有粗糙部、保护涂层和/或钝化层，以确保关于未示出的涂层材料的非润湿特性。
光学体6可以安装在半导体层序列26上。光学体6对于在半导体芯片2的运行期间产生的辐射是可透过的。与图4的图示不同，光学体可以设计成透镜形式。光学体6可以是施加到半导体层序列26上的单独制造的体，其中可以存在连接介质层。此外，光学体6也可以由用于半导体层序列的生长衬底形成。
作为单独的光学体的替代，具有保护区域22的隆起可以代表半导体芯片2的半导体层序列26的一部分。例如，半导体层序列26的n型导电的半导体子层被四周回蚀，从而形成接触框架29。可选地，半导体层序列26在具有保护区域22的隆起周围配备有金属化部39。
在图5的方法步骤中提供了载体5。载体5例如是具有集成电子器件的印刷电路板或硅载体。载体5具有其他电接触部位52，所述其他电接触部位以后被单独地分配给半导体芯片2。此外存在电接触部位51，例如作为共同的阳极或作为共同的阴极。接触部位51、52可以位于载体5上的共同平面中。相关联的侧视图在图6中示出。
在图7和图8的方法步骤中，半导体芯片2施加在其他接触部位52上。可以从其中生长半导体芯片2的晶片复合体来施加半导体芯片2。半导体芯片2的表面密度可以从未示出的晶片朝向载体5逐渐减小，例如减小到至多十分之一和/或至少千分之一，例如减小到大约百分之一。也就是说，半导体芯片2在载体5上彼此之间具有显著的距离，但仍相对密集地布置，例如具有至少0.5%或1%或5%和/或至多60%或30%或10%的面积份额。
在图9和图10的方法步骤中，示出了平面地并且最初未结构化地施加涂层材料30。涂层材料30例如是液态焊料或具有银颗粒的导电墨水。此外，可以使用含锌盐的水溶液，从而可以还原成锌。同样，包含氢氧化铝的涂层材料30也是可能的。在非金属涂层材料30的情况下，例如可以从水相中絮凝出氧化锌。
在图11和图12的方法步骤中说明了由于保护区域22具有防润湿作用，涂层材料已经撤出到涂层区域21上。因此光出射窗25没有涂层材料30。因此，半导体芯片2上的涂层材料30优选仅润湿涂层区域21。
与图11和图12的图示不同，涂层材料30可以平面地与载体5直接接触。然而，在此应避免与其他接触部位52的电短路。然而，优选地，载体5还对涂层材料30具有防润湿作用。
因此，由涂层材料30产生电接触结构31，该电接触结构被构造为网格形式并且将涂层区域21导电地连接到载体5上的接触部位51。
在图13至图15中示出另一种示例性方法。根据图13，半导体芯片2安装在载体5上。为了简化该图示，仅示出了半导体芯片2中的一个，但是也可以安装很多半导体芯片2。
在图14的步骤中，涂层材料30以类似于印制线路的方式并且粗略预结构化地安装。在此，涂层材料30类似于印制线路可以首先施加到整个半导体芯片2上并且特别是整个保护区域22上，例如使用印刷方法。
在图15中可以看出，涂层材料已经从保护区域22的光出射窗25撤出并且在半导体芯片2上限于涂层区域21。因此可以在接触部位51和涂层区域21之间有效地建立电连接，而无需在施加涂层材料30时直接产生接触结构21的最终形式。如在所有其他实施例中一样，涂层区域21可以可选地设置有金属化部39。
在图16至图19中示出了针对这里可使用的半导体芯片2的接触侧20的设计的多个实施例。
与图1至图15中的实施例不同，图2中的涂层区域21不是以框架形式安装，而是以E形在接触侧20上延伸。因此，可以在接触侧20上形成两个彼此分开的保护区域22。
根据图17，涂层区域21在接触侧20的中心具有比较大的圆形区域，该区域形成为一直达到接触侧20的边缘的条带的延伸部。因此可以在接触侧20的中心实现大面积的电接触。
在图18中存在多个单独的涂层区域21，这些涂层区域分别被设计为条带状并且通过保护区域22彼此分开。
在图19的实施例中，涂层区域21限于接触侧20的边角区域。可选的接触延伸部38从涂层区域21开始延伸，所述接触延伸部例如通过其他金属化部形成。接触延伸部38可以被设计为使得不会被涂层材料30润湿。也就是说，保护区域22可以延伸到接触延伸部38上。
图16至图19中的接触侧20的设计应理解为仅仅是示例性的。涂层区域21和保护区域22的其他几何形状也是可能的。
图20示出半导体芯片2的半导体层序列26具有用于产生光的有源区27。在整个有源区27上形成台阶23，使得用于接触结构31、32的涂层区域21处于不同的高度。可以分别存在金属化层39。
可以分别由液相沉积的接触结构31、32从涂层区域21出发。接触结构31、32可以在分开的步骤中制造，从而可以避免电短路。可选地，诸如生长衬底的光学体6仍然在半导体层序列26上。
半导体层序列优选基于III-V族化合物半导体材料。该半导体材料例如为氮化合物半导体材料如AlnIn1-n-mGamN或磷化合物半导体材料如AlnIn1-n-mGamP或砷化合物半导体材料如AlnIn1-n-mGamAs或AlnGamIn1-n-mAskP1-k，其中0≤n≤1、0≤m≤1和n+m≤1以及0≤k<1。优选地，在此对于半导体层序列的至少一个层或所有层，0<n≤0.8、0.4≤m<1和n+m≤0.95和0<k≤0.5。在此，半导体层序列可以具有掺杂剂和附加组成部分。然而，为了简单起见，仅说明了半导体层序列的晶格的主要组成部分，即Al、As、Ga、In、N或P，即使它们可以部分地被少量其他物质替换和/或补充少量其他物质。
例如，如结合图1至图12所解释的那样产生接触结构31。对于其他接触结构32可以使用相同的方法或不同的方法。
在用于接触结构之一的制造方法的变型中，半导体芯片2在一个或两个涂层区域21上具有金属化部39，该金属化部由与Hg形成汞合金和/或可与镓铟锡合金反应的金属制成。例如，对应的金属化部39由Al、Cu、Zn、Ni、Ag、Au、Pt、Ti和/或In制成。另外的金属化部39在当前情况下例如用于接触部位31，其由不与Hg形成汞合金的不同金属制成。该另外的金属化部39例如由Cr、Mo、W、Fe、Mn、Co、Ge和/或Si制成。
如果现在将半导体芯片2放置在载体上并用Hg平面地蒸镀或浸没到Hg中，则Hg与金属化部39形成用于一种接触部位32的汞合金，并去除润湿而不同设计的金属化部不发生反应。由此，即使在很多和小的接触结构31、32的情况下也可以有针对性地产生具有特定极性的电互连，而无需调整耗费。
替代地，也可以使用HgCl2水溶液来施加Hg，其中于是不应使用诸如Au或Pt的贵金属。
也可以在所有实施例中使用基于Hg的对应制造方法。
在图21的左侧，图示了多个接触结构31a、31b可以被上下堆叠地沉积。用于其次产生的接触结构31b的涂层材料在此优选仅润湿先前产生的接触结构31a的材料。在远离接触侧20的方向上，接触结构31a、31b可以加宽。因此，当在接触侧20的俯视图中观察时，保护区域22可以部分地由接触结构31a、31b覆盖。
在图21的右侧，示出了接触结构31可以由诸如TCO的透光材料制成。在这种情况下，接触结构31可以被设计为透镜形式并且用作光学元件。此外在图21中示出了接触结构31、31a、31b在涂层区域21的边缘处可以分别为弯月形。因此，在横截面中观察，接触结构31、31a、31b的形状在边缘处类似于搁置在拒液材料上的液滴。
在图22中示出了半导体层序列26的实施例，该半导体层序列配备有光输出耦合结构7。光输出耦合结构7具有例如在0.5μm至5μm的范围内的平均结构尺寸。因此，光输出耦合结构7明显大于粗糙部41的结构，粗糙部41用于保护区域22的莲花效应。
在图23中图示了仍然可以在晶片复合体中产生由阴影象征性表示的涂层区域21和保护区域22。在此，具有用于半导体芯片2的区域2'的半导体层序列26仍然位于生长衬底6上。有源区27连续地并且平行于生长衬底6的主侧生长。
根据图24，用于产生未示出的接触结构的涂层材料30同样仍然施加在晶片复合体中，在图24中仅以简化方式示出。在此，台面沟槽8优选地已经成形，使得半导体芯片2单独地存在，但是仍然位于生长衬底6上。半导体芯片2的侧面可以配备有钝化层24，特别是在台面沟槽8的区域中。借助于涂层材料30可以将电接触面直接形成在半导体层序列26上。
与图23和图24不同的是，涂层区域21和保护区域22可能在台面沟槽8产生之后才形成。此外，虽然不太优选，但可以在产生台面沟槽8之前就施加涂层材料30。
本专利申请要求德国专利申请10 2019 106 546.1的优先权，其公开内容以引用方式并入本文。
这里描述的本发明不受基于实施例的描述的限制。相反，本发明包括每个新特征和每个特征组合，特别是包括权利要求中的每个特征组合，即使该特征或该组合本身没有在权利要求或实施例中明确加以说明。
附图标记列表
1 光电子半导体器件
2 光电子半导体芯片
2' 半导体芯片的半导体层序列区域
20 接触侧
21 涂层区域
22 保护区域
23 台阶
24 钝化层
25 光出射窗
26 半导体层序列
27 有源区
29 接触框架
30 涂层材料
31 电接触结构
32 其他电接触结构
33 添加物
38 接触延伸部
39 金属化部
40 半导体表面的光滑区域
41 粗糙部
42 保护涂层
5 载体
51 电接触部位
52 其他电接触部位
6 光学体
7 光输出耦合结构
8 台面沟槽
L 边长。

Claims (19)

1.一种用于制造光电子半导体器件（1）的方法，具有以下步骤：
A）提供具有至少一个接触侧（20）的至少一个光电子半导体芯片（2），
B）在所述接触侧（20）上或在至少一个所述接触侧（20）上产生至少一个涂层区域（21）和至少一个保护区域（22），
C）将至少一种液体涂层材料（30）施加到所述至少一个接触侧（20）上，其中至少一种涂层材料（30）润湿所述至少一个涂层区域（21）并且不润湿所述至少一个保护区域（22），以及
D）在所述至少一个涂层区域（21）上将所述至少一种涂层材料（30）固化为至少一个电接触结构（31），使得在按规定使用时穿过所述至少一个接触结构（31）地向所述半导体芯片（2）通电。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中所述至少一个涂层区域（21）和所述至少一个保护区域（22）分别是成品半导体器件（1）的组成部分，并且所述涂层材料（30）既施加在所述至少一个涂层区域（21）上又施加在所述至少一个保护区域（22）上并且由于润湿特性而从所述至少一个保护区域（22）撤出，
其中所述至少一个半导体芯片（2）由发光二极管芯片或激光二极管芯片形成，并且
其中在所述至少一个接触侧（20）的俯视图中观察，所述至少一个半导体芯片（2）具有至多0.1mm的平均边长。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其中所述至少一个涂层区域（21）由光滑的半导体表面地域或由所述半导体芯片（2）的金属化部（39）形成，并且所述至少一个保护区域（22）由粗糙的半导体表面地域或由所述半导体芯片（2）的粗糙的保护涂层（42）形成，
其中所述粗糙的保护区域（22）的粗糙度在5nm和100nm之间，包括端值。
4.根据权利要求1或2所述的方法，
其中所述至少一个涂层区域（21）由半导体表面地域或由所述半导体芯片（2）的金属化部（39）形成，并且所述至少一个保护区域（22）由至少一个保护涂层 （42） 形成，
其中所述保护涂层（42）是光滑的并且包括全氟化塑料或氧化物，或由全氟化塑料或由氧化物组成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其中所述至少一个涂层区域（21）和所述至少一个保护区域（22）仍然在晶片复合体中产生，
其中在所述晶片复合体中，大量半导体芯片（2）彼此相距一定距离地存在，正如最初生长的那样。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其中在步骤C）中，将所述至少一种涂层材料（30）同时无掩模地施加在至少105个半导体芯片（2）上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其中在步骤C）中借助于喷涂、印刷、旋涂或滴涂施加所述涂层材料（30）或至少一种所述涂层材料（30）。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其中在步骤C）中，借助于浸没施加所述涂层材料（30）或至少一种所述涂层材料（30）。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其中完成的接触结构（31）或至少一个完成的接触结构（31）是金属的并且不透光。
10.根据权利要求9所述的方法，
其中所述涂层材料（30）或至少一种所述涂层材料（30）是焊料。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其中在所述接触侧（20）上除了所述接触结构（31）之外还制造其他接触结构（32），其中所述接触侧（20）在所述接触结构（31）的区域中和所述其他接触结构（32）的区域中具有不同的高度，使得这些区域之间存在至少一个台阶（23）。
12.根据权利要求11所述的方法，
其中在另一步骤C）和另一步骤D）中由液相产生所述其他接触结构（32）。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其中所述接触结构（31）或至少一个所述接触结构（31）是用于直接在所述半导体芯片（2）的半导体层序列（26）上对完成的半导体器件（1）进行外部电接触的电接触面。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其中完成的半导体器件（1）还包括载体（5），并且在步骤A）中将所述至少一个半导体芯片（2）安装在所述载体（5）上，其中所述接触结构（31）或至少一个所述接触结构（31）是从所涉及半导体芯片（2）一直达到所述载体（5）的电接触部位（51）的电印制线路，并且所述接触部位（51）在所述接触侧（20）的俯视图中观察时位于所涉及半导体芯片（2）的旁边。
15.根据权利要求14所述的方法，
其中所述接触结构（31）或至少一个所述接触结构（31）形成导电网络，使得所述接触结构（31）将多个所述半导体芯片（2）与公共接触部位（51）电连接，
其中所述涂层材料（30）在步骤C）中平面地施加。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其中所述接触结构（31）或至少一个所述接触结构（31）形成接触框架（29），使得在所述接触侧（20）的中心形成由所述接触结构（31）环绕的光出射窗（25）。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其中所述接触结构（31）或至少一个所述接触结构（31）包括至少一种光学有效添加物（33），
其中所述添加物（33）是发光物质、扩散体、染料、过滤物质、导热物质、折射率适配体和/或热膨胀系数适配体。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其中所述接触结构（31）或至少一个所述接触结构（31）是透光的并且成形为透镜。
19.一种使用根据前述权利要求中任一项所述的方法制造的光电子半导体器件（1），具有：
-带有接触侧（20）的光电子半导体芯片（2），
-在所述接触侧（20）上的涂层区域（21）和保护区域（22），以及
-在所述涂层区域（21）上的电接触结构（31），使得所述保护区域（22）没有所述接触结构（31），
其中所述接触结构（31）在所述涂层区域（21）的边缘处朝向所述保护区域（22）以弯月形逐渐减小。
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