DE102010045783A1 - Trägersubstrat für ein optoelektronisches Bauelement, Verfahren zu dessen Herstellung und optoelektronisches Bauelement - Google Patents

Trägersubstrat für ein optoelektronisches Bauelement, Verfahren zu dessen Herstellung und optoelektronisches Bauelement Download PDF

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Abstract

Es wird ein Trägersubstrat (1) für ein optoelektronisches Bauelement (10, 20, 24) angegeben, das einen Grundkörper (2) aus Aluminium enthält, wobei zumindest Teilbereiche des Grundkörpers (2) mit einer elektrisch isolierenden Aluminiumoxidschicht (3) versehen sind und auf Teilbereiche der elektrisch isolierenden Aluminiumoxidschicht (3) eine elektrisch leitfähige Schicht (4) aufgebracht ist. Das Trägersubstrat (1) weist mindestens einen Durchbruch (5) auf, der sich von einer ersten Hauptfläche (11) zu einer zweiten Hauptfläche (12) des Trägersubstrats (1) erstreckt, wobei die elektrisch leitfähige Schicht (4) mindestens eine Durchkontaktierung ausbildet, die durch den Durchbruch (5) hindurch verläuft und in dem Durchbruch (5) mittels der elektrisch isolierenden Aluminiumoxidschicht (3) von dem Grundkörper (2) elektrisch isoliert ist. Ferner werden ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung des Trägersubstrats (1) und ein optoelektronisches Bauelement (10, 20, 24) mit einem derartigen Trägersubstrat (1) angegeben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Trägersubstrat für ein optoelektronisches Bauelement, ein Verfahren zu dessen Herstellung und ein optoelektronisches Bauelement mit einem derartigen Trägersubstrat.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trägersubstrat für ein optoelektronisches Bauelement anzugeben, das sich insbesondere durch eine gute Wärmeleitfähigkeit, eine hohe Bruchfestigkeit und eine kostengünstige Herstellung auszeichnet. Weiterhin sollen ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung des Trägersubstrats und ein optoelektronisches Bauelement mit einem derartigen Trägersubstrat angegeben werden.
  • Diese Aufgaben werden durch ein Trägersubstrat für ein optoelektronisches Bauelement, ein Verfahren zu dessen Herstellung und ein optoelektronisches Bauelement gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß zumindest einer Ausgestaltung umfasst das Trägersubstrat für ein optoelektronisches Bauelement einen Grundkörper aus Aluminium. Das heißt, dass der Grundkörper im Wesentlichen aus Aluminium besteht, was nicht ausschließt, dass das Aluminium geringe Mengen von Verunreinigungen enthalten kann, welche die Eigenschaften des Metalls Aluminium, insbesondere hinsichtlich der elektrischen und thermischen Leitfähigkeit, nicht wesentlich ändern.
  • Zumindest Teilbereiche des Grundkörpers sind mit einer elektrisch isolierenden Aluminiumoxidschicht versehen. Auf Teilbereiche der elektrisch isolierenden Aluminiumoxidschicht ist vorteilhaft eine elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht.
  • Das Trägersubstrat weist eine erste und eine zweite Hauptfläche auf. Beispielsweise kann die erste Hauptfläche die Oberseite des Trägersubstrats sein, die als Montagefläche für ein optoelektronisches Bauelement vorgesehen ist. Die zweite Hauptfläche ist beispielsweise die Unterseite des Trägersubstrats, die zum Beispiel dazu vorgesehen ist, das Trägersubstrat auf eine Leiterplatte zu montieren.
  • Das Trägersubstrat weist mindestens einen Durchbruch auf, der sich von der ersten Hauptfläche zu der zweiten Hauptfläche des Trägersubstrats erstreckt.
  • Die elektrisch leitfähige Schicht bildet vorteilhaft mindestens eine Durchkontaktierung aus, die durch den Durchbruch hindurch verläuft, wobei die elektrisch leitfähige Schicht in dem mindestens einen Durchbruch mittels der elektrisch isolierenden Aluminiumoxidschicht von dem Grundkörper elektrisch isoliert ist. Insbesondere ist eine Innenfläche des Durchbruchs mit der elektrisch isolierenden Aluminiumoxidschicht versehen.
  • Dadurch, dass der Grundkörper des Trägersubstrats im Wesentlichen aus Aluminium besteht, zeichnet sich das Trägersubstrat insbesondere durch eine gute Wärmeleitfähigkeit aus. Die elektrisch isolierende Aluminiumoxidschicht kann auf vergleichsweise einfache Weise durch eine Oxidation des Aluminium-Grundkörpers erzeugt werden, insbesondere mittels eines Anodisierungsprozesses. Dadurch verringert sich der Herstellungsaufwand insbesondere im Vergleich zu einer Schichtabscheidung mittels PVD- oder CVD-Verfahren.
  • Der durch den Grundkörper verlaufende Durchbruch ermöglicht es vorteilhaft, die elektrisch leitfähige Schicht von der ersten Hauptfläche des Trägersubstrats, die zur Montage eines optoelektronischen Bauelements vorgesehen ist, zur gegenüberliegenden zweiten Hauptfläche zu führen, an der das Trägersubstrat auf eine Leiterplatte montiert werden kann. Das Trägersubstrat ist also insbesondere oberflächenmontierbar, das heißt es kann für ein SMD(Surface Mounted Device)-Bauelement verwendet werden.
  • Die elektrisch leitfähige Schicht ist in dem Durchbruch mittels der elektrisch isolierenden Aluminiumoxidschicht von dem Grundkörper elektrisch isoliert. Insbesondere weist die Innenfläche des Durchbruchs die elektrisch isolierende Aluminiumoxidschicht auf. Dadurch, dass die elektrisch leitfähige Schicht in dem Durchbruch von dem Grundkörper elektrisch isoliert ist, ist es insbesondere möglich, zwei Durchkontaktierungen in dem Trägersubstrat auszubilden, die durch voneinander getrennte Teilbereiche der elektrisch leitfähigen Schicht gebildet werden.
  • Alternativ ist es auch möglich, dass das Trägersubstrat nur eine Durchkontaktierung aufweist, wobei der elektrisch leitfähige Grundkörper aus Aluminium eine weitere elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Hauptfläche des Trägersubstrats ausbildet.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Trägersubstrat eine Dicke zwischen einschließlich 50 μm und 400 μm auf. Das Trägersubstrat kann vorteilhaft eine derart geringe Dicke aufweisen, da die Bruchempfindlichkeit aufgrund des Grundkörpers aus Aluminium geringer ist als beispielsweise bei Trägersubstraten aus Keramik oder Halbleitermaterial.
  • Bei einer Ausgestaltung des Trägersubstrats ist der gesamte Grundkörper mit der Aluminiumoxidschicht versehen. In diesem Fall sind also die gesamte erste und zweite Hauptfläche, die Seitenflanken des Trägersubstrats sowie die Innenflächen der Durchbrüche mit der Aluminiumoxidschicht versehen. In diesem Fall bildet der mit der Aluminiumoxidschicht versehene Grundkörper einen nach außen hin elektrisch isolierten Körper aus, der zur Ausbildung von Anschlussbereichen mit verschiedenen Teilbereichen einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen kann.
  • Bei einer anderen Ausgestaltung ist ein Teilbereich der Oberfläche des Grundkörpers nicht von der Aluminiumoxidschicht bedeckt. Insbesondere ist es möglich, dass zwei gegenüberliegende Teilbereiche der Oberfläche des Grundkörpers an der ersten Hauptfläche und an der zweiten Hauptfläche nicht von der Aluminiumoxidschicht bedeckt sind. In diesem Fall bildet der Grundkörper eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Hauptfläche des Trägersubstrats aus, so dass der Grundkörper beispielsweise einen auf die erste Hauptfläche des Trägersubstrats montierten optoelektronischen Halbleiterchip mit einem Rückseitenkontakt an der zweiten Hauptfläche des Trägersubstrats elektrisch leitend verbindet.
  • Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung des Trägersubstrats für ein optoelektronisches Bauelement wird zunächst der Grundkörper aus Aluminium bereitgestellt.
  • Nachfolgend wird mindestens ein Durchbruch in dem Grundkörper erzeugt. In einem weiteren Schritt wird eine elektrisch isolierende Aluminiumoxidschicht auf zumindest einem Teilbereich des Grundkörpers, welcher die Innenfläche des Durchbruchs umfasst, erzeugt.
  • In einem weiteren Schritt wird eine elektrisch leitfähige Schicht zumindest auf Teilbereiche der Aluminiumoxidschicht aufgebracht, wobei sich die elektrisch leitfähige Schicht durch den mindestens einen Durchbruch erstreckt.
  • Der Durchbruch in dem Trägersubstrat wird vorzugsweise mittels Laserstrahlbohrens erzeugt. Auf diese Weise können ein oder mehrere Durchbrüche in dem Trägersubstrat vergleichsweise schnell mit hoher Präzision erzeugt werden.
  • Die Aluminiumoxidschicht wird vorzugsweise durch einen Anodisierungsprozess erzeugt. Auf diese Weise kann der Grundkörper vergleichsweise einfach mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen werden, wobei mit dem Anodisierungsprozess im Vergleich zu herkömmlichen Beschichtungsverfahren auch schwer zugängliche Stellen wie insbesondere die Innenflächen der Durchbrüche zuverlässig mit der elektrisch isolierenden Aluminiumoxidschicht versehen werden können.
  • In einer Ausgestaltung des Verfahrens werden Teilbereiche des Grundkörpers vor dem Anodisierungsprozess mit einer elektrisch isolierenden Maskenschicht maskiert. In diesem Fall wird die Aluminiumoxidschicht vorteilhaft nur auf den unmaskierten Bereichen des Grundkörpers ausgebildet. Nach dem Entfernen der elektrisch isolierenden Maskenschicht ist der Grundkörper in den zuvor maskierten Bereichen frei von der elektrisch isolierenden Aluminiumoxidschicht.
  • Insbesondere können zwei gegenüberliegende Bereiche an der ersten und zweiten Hauptfläche des Grundkörpers frei von der Aluminiumoxidschicht sein, um auf diese Weise eine elektrisch und/oder thermisch gut leitfähige Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Hauptfläche des Trägersubstrats zu erzeugen.
  • Die elektrisch leitfähige Schicht wird vorzugsweise galvanisch hergestellt. Dies kann beispielsweise derart erfolgen, dass zunächst eine Keimschicht (seed layer) ganzflächig auf die Aluminiumoxidschicht aufgebracht wird, zum Beispiel mittels Sputterns. Die Keimschicht kann beispielsweise eine Kupferschicht oder eine Titan/Kupfer-Schichtenfolge sein. Nachfolgend können einzelne Bereiche der ersten und/oder zweiten Hauptfläche des Trägersubstrats mit einer elektrisch isolierenden Maskenschicht versehen werden, um auf diesen Bereichen das galvanischen Aufwachsen der elektrisch leitfähigen Schicht zu verhindern, so dass voneinander getrennte Bereiche der elektrisch leitfähigen Schicht erzeugt werden. Nachfolgend wird die elektrisch leitfähige Schicht, beispielsweise eine Kupferschicht, galvanisch gewachsen, bis eine gewünschte Schichtdicke erreicht ist und/oder die Durchbrüche vollständig mit dem Material der elektrisch leitfähigen Schicht aufgefüllt sind.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt werden die elektrisch isolierende Maskenschicht und die Keimschicht wieder von dem Trägersubstrat entfernt.
  • Das hierin beschriebene optoelektronische Bauelement umfasst das zuvor beschriebene Trägersubstrat und einen optoelektronischen Halbleiterchip, der auf dem Trägersubstrat angeordnet ist.
  • Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip kann es sich um einen strahlungsemittierenden oder um einen strahlungsempfangenden optoelektronischen Halbleiterchip handeln. Insbesondere kann der optoelektronische Halbleiterchip ein LED-Chip oder ein Laserdiodenchip sein.
  • Dadurch, dass das optoelektronische Bauelement das Trägersubstrat mit dem Grundkörper aus Aluminium aufweist, kann die beim Betrieb erzeugte Wärme gut von dem optoelektronischen Halbleiterchip abgeführt werden.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des optoelektronischen Bauelements bildet die elektrisch leitfähige Schicht einen ersten und einen zweiten Anschlussbereich an der dem Halbleiterchip zugewandten ersten Hauptfläche des Trägersubstrats aus, wobei ein erster elektrischer Kontakt des Halbleiterchips mit dem ersten Anschlussbereich und ein zweiter elektrischer Kontakt des Halbleiterchips mit dem zweiten Anschlussbereich elektrisch leitend verbunden ist.
  • Weiterhin bildet die elektrisch leitfähige Schicht vorteilhaft an der zweiten Hauptfläche des Trägersubstrats einen ersten und einen zweiten Rückseitenkontakt aus, wobei der erste elektrische Anschlussbereich mittels der mindestens einen durch den Durchbruch verlaufenden Durchkontaktierung mit dem ersten Rückseitenkontakt verbunden ist.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite elektrische Anschlussbereich mittels einer weiteren Durchkontaktierung, die durch einen weiteren Durchbruch in dem Trägersubstrat verläuft, mit dem zweiten Rückseitenkontakt verbunden. Bei dieser Ausgestaltung sind also die beiden elektrischen Anschlussbereiche an der ersten Hauptfläche des Trägersubstrats jeweils mittels einer Durchkontaktierung mit einem zugeordneten Rückseitenkontakt an der zweiten Hauptfläche des Trägersubstrats verbunden. Das optoelektronische Bauelement kann somit vorteilhaft an der zweiten Hauptfläche des Trägersubstrats beispielsweise auf eine Leiterplatte montiert werden, so dass das optoelektronische Bauelement insbesondere ein oberflächenmontierbares Bauelement ist.
  • Bei einer alternativen Ausgestaltung des optoelektronischen Bauelements grenzen der zweite elektrische Anschlussbereich und der zweite Rückseitenkontakt direkt an den Grundkörper an, so dass sie durch den elektrisch leitfähigen Grundkörper elektrisch miteinander verbunden sind. Bei dieser Ausgestaltung ist also der erste elektrische Anschlussbereich mittels einer Durchkontaktierung mit dem ersten Rückseitenkontakt verbunden, während der zweite elektrische Anschlussbereich durch den elektrisch leitfähigen Grundkörper mit dem zweiten Rückseitenkontakt verbunden ist. Wie bei der Ausgestaltung mit zwei Durchkontaktierungen ist das optoelektronische Bauelement auch bei dieser Ausgestaltung an den beiden Rückseitenkontakten oberflächenmontierbar.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist der erste Kontakt des Halbleiterchips mittels eines Bonddrahts mit dem ersten Anschlussbereich verbunden. Der erste Kontakt kann insbesondere an der vom Trägersubstrat abgewandten Oberfläche des Halbleiterchips angeordnet sein. Der zweite Kontakt ist an einer dem Trägersubstrat zugewandten Grundfläche des Halbleiterchips angeordnet, mit welcher der Halbleiterchip auf den zweiten Anschlussbereich montiert ist.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den 1 bis 4 näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Bauelement mit einem Trägersubstrat gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Bauelement mit einem Trägersubstrat gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
  • 3A bis 3I eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Trägersubstrats für ein optoelektronisches Bauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
  • 4 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Bauelement mit einem Trägersubstrat gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
  • Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
  • Das in 1 dargestellte optoelektronische Bauelement 10 weist einen optoelektronischen Halbleiterchip 13 auf, der auf ein Trägersubstrat 1 montiert ist.
  • Das Trägersubstrat 1 weist einen Grundkörper 2 aus Aluminium auf. Die Oberflächen des Grundkörpers 2 sind mit einer elektrisch isolierenden Aluminiumoxidschicht 3 versehen. Die Aluminiumoxidschicht 3 kann insbesondere durch eine Anodisierung des Grundkörpers 2 hergestellt sein.
  • In dem Grundkörper 2 sind ein erster Durchbruch 5 und ein zweiter Durchbruch 6 ausgebildet. Die Durchbrüche 5, 6 können in dem Trägersubstrat 1 vorteilhaft mittels Laserstrahlbohrens hergestellt werden. Auf Teilbereiche der elektrisch isolierenden Aluminiumoxidschicht 3 ist eine elektrisch leitfähige Schicht 4 aufgebracht. Die elektrisch leitfähige Schicht 4 bildet an der ersten Hauptfläche 11 des Trägersubstrats 1 einen ersten Anschlussbereich 7 und einen zweiten Anschlussbereich 8 aus.
  • Die elektrisch leitfähige Schicht 4 erstreckt sich durch die Durchbrüche 5, 6 hindurch von der ersten Hauptfläche 11 zu der zweiten Hauptfläche 12 des Trägersubstrats 1.
  • An der zweiten Hauptfläche 12 des Trägersubstrats 1 bildet die elektrisch leitfähige Schicht 4 einen ersten Rückseitenkontakt 17 und einen zweiten Rückseitenkontakt 18 aus. Der erste Rückseitenkontakt 17 ist mittels des durch den Durchbruch 5 verlaufenden Teils der elektrisch leitfähigen Anschlussschicht 4 mit dem ersten Anschlusskontakt 7 elektrisch leitend verbunden. Entsprechend ist der zweite Rückseitenkontakt 18 mittels des durch den Durchbruch 6 verlaufenden Teils der elektrisch leitfähigen Anschlussschicht 4 mit dem zweiten Anschlussbereich 8 elektrisch leitend verbunden. Insbesondere in den Durchbrüchen 5, 6 ist die elektrisch leitfähige Anschlussschicht 4 mittels der elektrisch isolierenden Aluminiumoxidschicht 3 von dem Grundkörper 2 isoliert.
  • Der Halbleiterchip 13 weist einen ersten elektrischen Kontakt 15 auf, der auf dem ersten Anschlussbereich 8 angeordnet ist. Insbesondere kann der erste elektrische Kontakt 15 durch eine Lötverbindung realisiert sein.
  • Ein zweiter elektrischer Kontakt 14 des Halbleiterchips 13 kann beispielsweise an einer dem Trägersubstrat 1 gegenüberliegenden Seite angeordnet sein, wobei es sich bei dem zweiten elektrischen Kontakt 14 insbesondere um ein Bondpad handeln kann. Der zweite elektrische Kontakt 14 ist durch einen Bonddraht 9 mit dem ersten Anschlussbereich 7 verbunden.
  • An den Rückseitenkontakten 17, 18 kann das optoelektronische Bauelement 10 beispielsweise auf eine Leiterplatte montiert werden. Das optoelektronische Bauelement 10 ist also insbesondere ein oberflächenmontierbares Bauelement.
  • Der optoelektronische Halbleiterchip 13 weist eine aktive Schicht 16 auf, bei der es sich um eine strahlungsemittierende oder strahlungsdetektierende Schicht handeln kann. Vorzugsweise handelt es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip 13 um einen LED-Chip oder um einen Halbleiterlaserdiodenchip.
  • Das Trägersubstrat 1 mit dem Grundkörper 2 aus Aluminium zeichnet sich insbesondere durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit aus. Die beim Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips 13 entstehende Wärme kann somit durch das Trägersubstrat 1 gut abgeführt werden.
  • Ein weiterer Vorteil des Trägersubstrats 1 besteht darin, dass es eine geringere Bruchempfindlichkeit als Trägersubstrate aufweist, die aus einer Keramik oder einem Halbleitermaterial bestehen. Das Trägersubstrat 1 kann somit mit vergleichsweise großen lateralen Ausdehnungen und in einer vorteilhaft geringen Dicke hergestellt werden. Vorzugsweise beträgt die Dicke des Trägersubstrats 1 zwischen einschließlich 50 μm und einschließlich 400 μm. Die laterale Ausdehnung des Trägersubstrats kann insbesondere 10 cm oder mehr betragen.
  • Das in 2 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements 20 unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten optoelektronischen Bauelement 10 dadurch, dass das optoelektronische Bauelement 20 nur einen einzigen Durchbruch 5 in dem Trägersubstrat 1 aufweist. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel verbindet ein Teilbereich der elektrisch leitfähigen Schicht 4, der durch den Durchbruch 5 verläuft, einen ersten Anschlussbereich 7 an der ersten Hauptfläche 11 des Trägersubstrats 1 mit einem ersten Rückseitenkontakt 17 an der zweiten Hauptfläche 12 des Trägersubstrats 1.
  • Der zweite Anschlussbereich 8 an der ersten Hauptfläche 11 des Trägersubstrats 1 ist durch den elektrisch leitfähigen Grundkörper 2 aus Aluminium mit dem zweiter Rückseitenkontakt 18 verbunden. Bei dieser Ausgestaltung sind Teilbereiche des Grundkörpers 2, auf denen die Teilbereiche der elektrisch leitfähigen Schicht 4 angeordnet sind, die den ersten Anschlussbereich 8 und den zweiten Rückseitenkontakt 18 ausbilden, nicht mit der elektrisch isolierenden Aluminiumoxidschicht 3 versehen. Bei der Herstellung des Trägersubstrats 1 können diese Bereiche des Grundkörpers 2 beispielsweise mit einer elektrisch isolierenden Maskenschicht versehen werden, bevor die übrigen Bereiche des Grundkörpers 2 durch einen Anodisierungsprozess oxidiert werden.
  • Aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit von Aluminium kann bei dem optoelektronischen Bauelement 20 die beim Betrieb des Halbleiterchips 13 erzeugte Wärme besonders gut zur zweiten Hauptfläche 12 des Trägersubstrats 1 hin abgeführt werden. An der zweiten Hauptfläche 12 kann das optoelektronische Bauelement 20 beispielsweise auf eine Leiterplatte oder eine Wärmesenke montiert werden.
  • Die Herstellung des Trägersubstrats 1, das beispielsweise bei dem optoelektronischen Bauelement 20 der 2 verwendet wird, ist in den folgenden 3A bis 3I schematisch anhand von Zwischenschritten dargestellt.
  • Bei dem Verfahren wird zunächst ein Grundkörper 2 aus Aluminium bereitgestellt, wie in 3A dargestellt.
  • Wie in 3B dargestellt, wird in dem Grundkörper 2 ein Durchbruch 5 hergestellt. Der mindestens eine Durchbruch 5 in dem Grundkörper 2 wird vorzugsweise mittels Laserstrahlbohrens hergestellt.
  • Bei dem in 3C dargestellten Zwischenschritt sind Teilbereiche der Oberflächen des Grundkörpers 2 mit einer elektrisch isolierenden Maskenschicht 19 versehen worden.
  • Bei dem in 3D dargestellten Zwischenschritt sind die nicht von der elektrisch isolierenden Maskenschicht 19 bedeckten Bereiche der Oberfläche des Grundkörpers 2 mittels eines Anodisierungsprozesses oxidiert worden. Auf diesen Teilbereichen der Oberfläche des Grundkörpers 2 ist auf diese Weise eine elektrisch isolierende Aluminiumoxidschicht 3 ausgebildet worden. Insbesondere ist die Innenfläche des Durchbruchs 5 mit der Aluminiumoxidschicht 3 versehen worden. Mittels des Anodisierungsprozesses kann die Aluminiumoxidschicht 3 im Vergleich zu herkömmlichen Beschichtungsverfahren auf vergleichsweise einfache Weise auf dem Grundkörper 2 erzeugt werden.
  • Bei dem in 3E dargestellten Zwischenschritt wurde die für den Anodisierungsprozess verwendete Maskenschicht wieder von dem Grundkörper 2 entfernt.
  • Bei dem in 3F dargestellten Zwischenschritt ist eine Keimschicht 21 auf den teilweise mit der Aluminiumoxidschicht 3 versehenen Grundkörper 2 aufgebracht worden. Die Keimschicht 21 ist eine elektrisch leitfähige Schicht, die zur Vorbereitung des späteren galvanischen Aufwachsens der elektrisch leitfähigen Schicht dient. Insbesondere kann die Keimschicht 21 eine Cu-Schicht oder einer Ti-Cu-Schichtenfolge sein. Die Keimschicht 21 kann beispielsweise mittels Sputterns aufgebracht werden.
  • Bei dem in 3G dargestellten Zwischenschritt ist auf Teilbereiche der Keimschicht 21 eine elektrisch isolierende Maskenschicht 22 aufgebracht worden. Die Strukturierung der Maskenschicht 22 kann mit an sich bekannten Verfahren wie beispielsweise Fotolithographie erfolgen.
  • Bei dem in 3H dargestellten Zwischenschritt wurde die elektrisch leitfähige Schicht 4 auf den von der Maskenschicht 22 unbedeckten Bereichen der Keimschicht 21 galvanisch hergestellt. Die galvanische Abscheidung erfolgt vorzugsweise derart lange, bis die elektrisch leitfähige Schicht 4 den Durchbruch 5 in dem Grundkörper 2 vollständig auffüllt. Bei der galvanisch hergestellten elektrisch leitfähigen Schicht 4 handelt es sich vorzugsweise um eine Kupferschicht.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt sind, wie in 3I dargestellt, die elektrisch isolierende Maskenschicht 22 und die Keimschicht 21 in den von der elektrisch leitfähigen Schicht 4 unbedeckten Bereichen wieder entfernt worden.
  • Ein Teilbereich der elektrisch leitfähigen Schicht 4 bildet an der ersten Hauptfläche 11 des Trägersubstrats 1 einen ersten Anschlussbereich 7 aus, der mittels der durch den Durchbruch 5 verlaufenden Durchkontaktierung mit einem ersten Rückseitenkontakt 17 an der zweiten Hauptfläche 12 des Trägersubstrats 1 elektrisch leitend verbunden ist.
  • Ein weiterer Teilbereich der elektrisch leitfähigen Schicht 4 bildet einen zweiten Anschlussbereich 8 an der ersten Hauptfläche 11 des Trägersubstrats 1 aus. Der zweite Anschlussbereich 8 ist in direktem Kontakt mit einem Bereich des Grundkörpers 2, der nicht mit der elektrisch isolierenden Aluminiumoxidschicht 3 versehen ist.
  • An der zweiten Hauptfläche 12 des Trägersubstrats 1 bildet ein weiterer Teilbereich der elektrisch leitfähigen Schicht 4 einen zweiten Rückseitenkontakt 18 aus, der wie der zweite Anschlussbereich 8 an den elektrisch leitfähigen Grundkörper 2 angrenzt und auf diese Weise mit dem zweiten Anschlussbereich 8 elektrisch leitend verbunden ist.
  • Auf diese Weise wurde das Trägersubstrat 1 des in 2 dargestellten optoelektronischen Bauelements 20 hergestellt, auf das nachfolgend der Halbleiterchip montiert und elektrisch an die Anschlussbereiche 7, 8 angeschlossen werden kann. Das Trägersubstrat 1 ist vorteilhaft nur etwa 50 μm bis 400 μm dick. Das Trägersubstrat 1 kann in lateraler Richtung eine Größe von 10 cm oder mehr aufweisen. Insbesondere ist es möglich, das Trägersubstrat 1 in einem Verbund herzustellen, der in lateraler Richtung eine Größe von 10 cm oder mehr aufweist, wobei der Verbund nachfolgend zu einer Vielzahl von Trägersubstraten 1 vereinzelt wird.
  • In 4 ist eine weiteres Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements 24 dargestellt, bei sich dem sowohl der erste elektrische Kontakt 14 als auch der zweite elektrische Kontakt des Halbleiterchips 13 jeweils an der vom Trägersubstrat 1 abgewandten Seite des Halbleiterchips befinden. An der Grundfläche ist der Halbleiterchip ist mit einer elektrisch isolierenden Schicht 23, beispielsweise einem elektrisch isolierenden Substrat, vom Trägersubstrat 1 elektrisch isoliert. Der erste elektrische Kontakt 14 und der zweite elektrische Kontakt 15 sind jeweils mit einem Bonddraht 9 mit dem ersten Anschlussbereich 7 bzw. dem zweiten Anschlussbereich 8 verbunden. Der Grundkörper 2 des Trägersubstrats 1 fungiert vorteilhaft als thermischer Anschluss für den optoelektronischen Halbleiterchip 13. Insbesondere kann die beim Betrieb des Halbleiterchips 13 entstehende Wärme über den Grundkörper 2 und den Bereich der elektrisch leitenden Schicht 4, welcher dem Halbleiterchip 13 gegenüberliegt, an eine Leiterplatte (nicht dargestellt) abgeführt werden.
  • Hinsichtlich weiterer Details und vorteilhafter Ausgestaltungen entspricht das dritte Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims (15)

  1. Trägersubstrat (1) für ein optoelektronisches Bauelement (10), wobei – das Trägersubstrat (1) einen Grundkörper (2) aus Aluminium enthält, – zumindest Teilbereiche des Grundkörpers (2) mit einer elektrisch isolierenden Aluminiumoxidschicht (3) versehen sind, – auf Teilbereiche der elektrisch isolierenden Aluminiumoxidschicht (3) eine elektrisch leitfähige Schicht (4) aufgebracht ist, – das Trägersubstrat mindestens einen Durchbruch (5) aufweist, der sich von einer ersten Hauptfläche (11) zu einer zweiten Hauptfläche (12) des Trägersubstrats (1) erstreckt, – die elektrisch leitfähige Schicht (4) mindestens eine Durchkontaktierung ausbildet, die durch den Durchbruch (5) hindurch verläuft in dem Durchbruch (5) mittels der elektrisch isolierenden Aluminiumoxidschicht (3) von dem Grundkörper (2) elektrisch isoliert ist.
  2. Trägersubstrat nach Anspruch 1, wobei das Trägersubstrat (1) eine Dicke zwischen einschließlich 50 μm und 400 μm aufweist.
  3. Trägersubstrat nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der gesamte Grundkörper (2) mit der Aluminiumoxidschicht (3) versehen ist.
  4. Trägersubstrat nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei zumindest ein Teilbereich der Oberfläche des Grundkörpers (2) nicht von der Aluminiumoxidschicht bedeckt (3) ist.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrats (1) für ein optoelektronisches Bauelement (10), umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines Grundköpers (2) aus Aluminium, – Erzeugen mindestens eines Durchbruchs (5, 6) in dem Grundkörper, – Erzeugen einer elektrisch isolierenden Aluminiumoxidschicht (3) auf zumindest einem Teilbereich des Grundkörpers, welcher die Innenfläche des mindestens einen Durchbruchs (5, 6) umfasst, – Aufbringen einer elektrisch leitfähigen Schicht (4) zumindest auf Teilbereiche der Aluminiumoxidschicht (3), wobei sich die elektrisch leitfähige Schicht (4) durch den mindestens einen Durchbruch (5) erstreckt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der mindestens eine Durchbruch (5) mittels Laserstrahlbohrens erzeugt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Aluminiumoxidschicht (3) durch einen Anodisierungsprozess erzeugt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei Teilbereiche des Grundkörpers (2) vor dem Anodisierungsprozess mit einer elektrisch isolierenden Maskenschicht (19) maskiert werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die elektrisch leitfähige Schicht (4) galvanisch hergestellt wird.
  10. Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 24) mit einem Trägersubstrat (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein optoelektronischer Halbleiterchip (13) auf dem Trägersubstrat (1) angeordnet ist.
  11. Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 24) nach Anspruch 10, bei dem die elektrisch leitfähige Schicht (4) einen ersten Anschlussbereich (7) und einen zweiten Anschlussbereich (8) an der dem Halbleiterchip (13) zugewandten ersten Hauptfläche (11) des Trägersubstrats (1) ausbildet, wobei ein erster elektrischer Kontakt (14) des Halbleiterchips (13) mit dem ersten Anschlussbereich (7) und ein zweiter elektrischer Kontakt (15) des Halbleiterchips (13) mit dem zweiten Anschlussbereich (8) elektrisch leitend verbunden sind.
  12. Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 24) nach Anspruch 11, wobei die elektrisch leitfähige Schicht (4) an der zweiten Hauptfläche (12) des Trägersubstrats (1) einen ersten (17) und einen zweiten (18) Rückseitenkontakt ausbildet, wobei der erste Anschlussbereich (7) mittels der mindestens einen durch den Durchbruch (5) verlaufenden Durchkontaktierung mit dem ersten Rückseitenkontakt (17) verbunden ist.
  13. Optoelektronisches Bauelement (10, 24) nach Anspruch 12, wobei der zweite Anschlussbereich (8) mittels einer weiteren Durchkontaktierung, die durch einen weiteren Durchbruch (6) verläuft, mit dem zweiten Rückseitenkontakt (18) verbunden ist.
  14. Optoelektronisches Bauelement (20) nach Anspruch 12, wobei der zweite Anschlussbereich (8) und der zweite Rückseitenkontakt (18) direkt an den Grundkörper (2) angrenzen, so dass sie durch den Grundkörper (2) elektrisch miteinander verbunden sind.
  15. Optoelektronisches Bauelement (10, 20) einem der nach Ansprüche 11 bis 14, wobei der erste elektrische Kontakt (14) des Halbleiterchips (13) mittels eines Bonddrahts (9) mit dem ersten Anschlussbereich (7) verbunden ist, und der zweite elektrische Kontakt (15) an einer Grundfläche des Halbleiterchips (13) angeordnet ist, mit welcher der Halbleiterchip (13) auf dem zweiten Anschlussbereich (8) montiert ist.
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