DE102010052835A1 - Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Abstract

Es ist ein optoelektronisches Bauelement (10) angegeben, das einen Halbleiterchip (1), ein Trägersubstrat (2) und eine Verbindungsschicht (3) aufweist. Der Halbleiterchip (1) weist eine zur Strahlungserzeugung geeignete aktive Schicht auf und ist auf dem Trägersubstrat (2) angeordnet. Die Verbindungsschicht (3) verbindet den Halbleiterchip (1) mit dem Trägersubstrat (2) elektrisch leitend und mechanisch. Die Verbindungsschicht (3) umfasst eine erste Schicht (3a) und eine zumindest bereichsweise darauf angeordnete zweite Schicht (3b). Die zweite Schicht (3b) ist korrosionsbeständiger als die erste Schicht (3a). Weiter ist ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Bauelements (10) angegeben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit einem Halbleiterchip, einem Trägersubstrat und einer Verbindungsschicht und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
  • Es ist bekannt, Halbleiterchips mittels einer Verbindungsschicht auf beispielsweise einem Trägersubstrat zu befestigen. Als Verbindungsschicht wird dabei beispielsweise ein Material verwendet, wie beispielsweise silberbasierter Chipkleber oder silberbasierte Sinterpaste oder ein silberbasiertes Lot, wobei ein derartiges Material meist nicht korrosionsstabil ist. Alternativ sind Chipkleber bekannt, die zwar korrosionsstabil sind, indem sie beispielsweise goldbasierte Füllstoffe aufweisen. Diese Chipkleber weisen jedoch meist den Nachteil auf, dass sie eine geringe thermische Leitfähigkeit aufweisen.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein Bauelement anzugeben, bei dem ein Halbleiterchip mittels einer Verbindungsschicht auf einem Trägersubstrat angeordnet ist, wobei sich die Verbindungsschicht durch verbesserte korrosionsstabile und gleichzeitig verbesserte thermisch leitfähige Eigenschaften auszeichnet. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein Herstellungsverfahren für ein derartiges Bauelement anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Bauelements mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Bauelements und des Verfahrens zu dessen Herstellung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • In einer Ausführungsform weist das optoelektronische Bauelement einen Halbleiterchip, ein Trägersubstrat und eine Verbindungsschicht auf. Der Halbleiterchip weist eine zur Strahlungserzeugung geeignete aktive Schicht auf und ist auf dem Trägersubstrat angeordnet. Die Verbindungsschicht verbindet den Halbleiterchip mit dem Trägersubstrat elektrisch leitend und mechanisch. Die Verbindungsschicht umfasst eine erste Schicht und eine zumindest bereichsweise darauf angeordnete zweite Schicht, wobei die zweite Schicht korrosionsbeständiger als die erste Schicht.
  • Ein optoelektronisches Bauelement ist insbesondere ein Bauelement, das die Umwandlung von elektronisch erzeugten Daten oder Energie in Lichtemission ermöglicht oder umgekehrt. Beispielsweise umfasst das optoelektronische Bauelement einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip.
  • Die Verbindungsschicht setzt sich also durch eine erste Schicht und eine zweite Schicht zusammen. Die zweite Schicht weist dabei vorzugsweise ein korrosionsstabiles Material auf und ist an einer Oberfläche der ersten Schicht angeordnet. Aufgrund der Zusammensetzung der Verbindungsschicht aus zwei Schichten kann jede der einzelnen Schichten an gewünschte Anforderungen angepasst sein. Beispielsweise weist die erste Schicht eine hohe thermische Leitfähigkeit auf, beispielsweise von etwa 420 W/mK. Die erste Schicht muss dabei bezüglich korrosionsstabiler Eigenschaften keinen hohen Anforderungen entsprechen. Die zweite Schicht dagegen weist ein korrosionsstabiles Material auf und schützt so die erste Schicht vor Korrosion. Die zweite Schicht kann dabei eine geringere thermische Leitfähigkeit aufweisen als die erste Schicht.
  • Aufgrund dieses Zweischichtenaufbaus der Verbindungsschicht kann eine verbesserte korrosionsbeständige Verbindungsschicht realisiert werden, die mit Vorteil zu einer signifikanten Erhöhung der Lebensdauer des Bauelements führt. Die Verlängerung der Lebensdauer beruht insbesondere auf verminderte nachteilige Schadgaseinflüsse und verminderte Korrosion der Verbindungsschicht. Gleichzeitig wird eine Verbindungsschicht mit verbesserten thermisch leitenden Eigenschaften erzeugt, was eine weitere Verlängerung der Lebensdauer ermöglicht.
  • Zudem ist ein geringer Anteil an korrosionsstabilen Material notwendig, um die gewünschten Anforderungen zu erfüllen. Herkömmlicherweise verwendete Füllstoffe in der Verbindungsschicht, die aufwändig entwickelt werden müssen und meist beschichtete korrosionsbeständige Partikel sind, sind vorliegend nicht notwendig, um die gewünschten Anforderungen zu erfüllen.
  • Die Verbindungsschicht verbindet den Halbleiterchip mit dem Trägersubstrat elektrisch leitend. Dafür weist die Verbindungsschicht elektrisch leitfähige Eigenschaften auf. Beispielsweise ist die Verbindungsschicht auf einer Leiterbahn des Trägersubstrats angeordnet, sodass die Verbindungsschicht eine untere Anschlussfläche des Halbleiterchips mit der Leiterbahn des Trägersubstrats elektrisch leitend verbindet. Zudem verbindet die Verbindungsschicht den Halbleiterchip mit dem Trägersubstrat oder der Leiterbahn auf dem Trägersubstrat mechanisch. Eine mechanische Verbindung bedeutet hierbei, dass der Halbleiterchip fest auf dem Trägersubstrat befestigt ist.
  • Der Halbleiterchip weist eine Strahlungsaustrittsseite für die im Halbleiterchip erzeugte Strahlung auf. Aus der Strahlungsaustrittsseite wird vorzugsweise ein großer Anteil der im Chip erzeugten Strahlung aus dem Bauelement ausgekoppelt. Auf der von der Strahlungsaustrittsseite gegenüberliegenden Seite weist der Halbleiterchip eine Befestigungsseite auf, mit der der Halbleiterchip auf dem Trägersubstrat angeordnet ist.
  • Die aktive Schicht des Halbleiterchips enthält vorzugsweise einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfachquantentopfstruktur (SQW, single quantum well) oder eine Mehrfachquantentopfstruktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung. Die Bezeichnung Quantentopfstruktur entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich der Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen.
  • Der Halbleiterchip weist beispielsweise eine Halbleiterschichtenfolge auf, die die aktive Schicht enthält. Die Halbleiterschichtenfolge enthält mindestens ein III/V-Halbleitermaterial, etwa ein Material aus den Materialsystemen InxGayAl1-x-yP, InxGayAl1-x-yN oder InxGayAl1-x-yAs, jeweils mit 0 ≤ x, y ≤ 1 und x + y ≤ 1. III/V-Halbleitermaterialien sind zur Strahlungserzeugung im ultravioletten (InxGayAl1-x-yN), über den sichtbaren (InxGayAl1-x-yN, insbesondere für blaue bis grüne Strahlung, oder InxGayAl1-x-yP, insbesondere für gelbe bis rote Strahlung) bis in den infraroten (InxGayAl1-x-yAs) Spektralbereich besonders geeignet.
  • In einer Weiterbildung ist die zweite Schicht geeignet, die erste Schicht vor Korrosion zu schützen. Dies bedeutet nicht zwangsläufig, dass die zweite Schicht die erste Schicht vollständig vor Korrosion schützt. Beispielsweise kann auch nur ein teilweiser Schutz vor Korrosion durch die zweite Schicht erfolgen.
  • In einer Weiterbildung ist die zweite Schicht auf der vom Trägersubstrat abgewandten Seite der ersten Schicht angeordnet. Das Bauelement weist demnach eine Schichtenfolge wie folgt auf: Trägersubstrat, erste Schicht, zweite Schicht, Halbleiterchip, wobei die Schichtenfolge einen vertikal übereinander gestapelten Aufbau aufweist.
  • In einer Weiterbildung weist die zweite Schicht eine geringere thermische Leitfähigkeit auf als die erste Schicht. Beispielsweise weist die erste Schicht eine thermische Leitfähigkeit von 420 W/mK und die zweite Schicht eine thermische Leitfähigkeit von 310 W/mK auf.
  • In einer Weiterbildung ist die zweite Schicht als dünne Überzugsschicht ausgebildet. Die zweite Schicht bedeckt somit die erste Schicht beziehungsweise ummantelt diese. Die Oberfläche der ersten Schicht ist dabei von Material der zweiten Schicht überzogen.
  • In einer Weiterbildung ist die Höhe der ersten Schicht derart ausgebildet, dass der Halbleiterchip zumindest bereichsweise in der ersten Schicht eingebettet ist. Die erste Schicht überragt somit in lateraler Richtung den Halbleiterchip und ist zudem seitlich von dem Halbleiterchip auf dem Trägersubstrat angeordnet. Weiter ist die erste Schicht unterhalb des Halbleiterchips zwischen Halbleiterchip und Trägersubstrat angeordnet. Dabei ist die erste Schicht hügelartig ausgebildet, wobei der Halbleiterchip auf dem Hügel angeordnet ist.
  • In einer Weiterbildung ist die erste Schicht ein Kleber oder ein Lot und die zweite Schicht enthält ein Edelmetall. Ein Kleber oder ein Lot weist sich insbesondere durch eine hohe thermische Leitfähigkeit auf und ist geeignet zur mechanischen und elektrisch leitenden Verbindung des Chips mit dem Trägersubstrat. Dabei muss der Kleber oder das Lot nicht zwangsläufig korrosionsstabil sein. Ein Edelmetall zeichnet sich durch korrosionsbeständige Eigenschaften aus und erfüllt so eine Schutzfunktion der ersten Schicht. Dabei muss das Edelmetall nicht zwangsläufig hohe Anforderungen an die thermische Leitfähigkeit erfüllen.
  • In einer Weiterbildung enthalten die erste Schicht Silber und die zweite Schicht Gold. Silber zeichnet sich insbesondere durch eine hohe thermische Leitfähigkeit aus. Silber ist jedoch nicht korrosionsbeständig. Um die silberhaltige erste Schicht vor Korrosion zu schützen, ist auf die silberhaltige Schicht die goldhaltige Schicht aufgebracht. Gold zeichnet sich insbesondere durch korrosionsstabile Eigenschaften aus, wobei Gold im Vergleich zu Silber eine geringere thermische Leitfähigkeit aufweist. Aufgrund der goldbeschichteten silberhaltigen Schicht kann so eine Verbindungsschicht realisiert werden, die sich insgesamt durch eine hohe thermische Leitfähigkeit und eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit auszeichnet.
  • In einer Weiterbildung ist die erste Schicht vollständig mit der zweiten Schicht bedeckt. In diesem Fall ist die gesamte von dem Trägersubstrat abgewandte Oberfläche der ersten Schicht mit Material der zweiten Schicht überzogen. In diesem Fall finden also keine freiliegenden Bereiche der ersten Schicht Anwendung, die frei von Material der zweiten Schicht sind.
  • In einer alternativen Weiterbildung sind Bereiche der ersten Schicht, die direkt zwischen Halbleiterchip und Trägersubstrat angeordnet sind, frei von der zweiten Schicht. In diesem Fall sind somit lediglich die Bereiche der ersten Schicht, die seitlich vom Halbleiterchip angeordnet sind, mit der zweiten Schicht bedeckt.
  • Alternativ können Bereiche der ersten Schicht, die direkt zwischen Halbleiterchip und Trägersubstrat angeordnet sind, partiell mit der zweiten Schicht bedeckt sein. In diesem Fall ist zwischen Halbleiterchip und Trägersubstrat bereichsweise keine zweite Schicht angeordnet, während in den anderen Bereichen zwischen Halbleiterchip und Trägersubstrat Material der zweiten Schicht angeordnet sind. Zwischen Halbleiterchip und Trägersubstrat sind somit Bereiche frei von Material der zweiten Schicht neben Bereichen bedeckt mit Material der zweiten Schicht angeordnet.
  • Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements, das einen Halbleiterchip, ein Trägersubstrat und eine Verbindungsschicht umfasst, weist folgende Verfahrensschritte auf:
    • – Bereitstellen des Trägersubstrats,
    • – Anordnen der Verbindungsschicht auf dem Trägersubstrat, wobei die Verbindungsschicht eine erste Schicht und eine zumindest bereichsweise darauf angeordnete zweite Schicht umfasst, die korrosionsbeständiger ist als die erste Schicht, und
    • – elektrisch leitendes und mechanisches Verbinden des Halbleiterchips mit dem Trägersubstrat mittels der Verbindungsschicht.
  • Die in Verbindung mit dem optoelektronischen Bauelement genannten Merkmale gelten auch für das Verfahren und umgekehrt.
  • Das Verfahren ermöglicht das Verbinden des Halbleiterchips mit dem Trägersubstrat mit einer verbesserten Verbindungsschicht, die sich insgesamt durch eine verbesserte thermische Leitfähigkeit und gleichzeitig eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit auszeichnet.
  • Der Verfahrensschritt der elektrisch leitenden und mechanischen Verbindung des Chips mit dem Trägersubstrat umfasst zusätzlich das Anordnen des Halbleiterchips auf dem Trägersubstrat. Insbesondere wird der Halbleiterchip direkt auf die Verbindungsschicht aufgebracht und über diese auf dem Trägersubstrat befestigt.
  • In einer Weiterbildung werden die erste Schicht und die zweite Schicht gemeinsam auf dem Trägersubstrat aufgebracht. In diesem Fall werden die einzelnen Schichten der Verbindungsschicht in einem gemeinsamen Verfahrensschritt gleichzeitig auf dem Trägersubstrat angeordnet. Beispielsweise wird die Verbindungsschicht in diesem Fall mittels eines Dispensprozesses auf dem Trägersubstrat aufgebracht. Ein derartiger Prozess erfolgt beispielsweise nach einem „Zahnpastastreifenprinzip”. Die Materialien der ersten und zweiten Schicht werden dabei über einen tubenartigen Behälter auf das Trägersubstrat aufgebracht.
  • Alternativ können die erste Schicht und die zweite Schicht nacheinander auf dem Trägersubstrat aufgebracht werden. In diesem Fall finden somit zwei Verfahrensschritte zum Aufbringen der Verbindungsschicht auf dem Trägersubstrat Anwendung. Beispielsweise werden die erste Schicht auf das Trägersubstrat aufgetropft und die zweite Schicht mittels eines Dispens- oder Jetprozesses auf der ersten Schicht aufgebracht. Die erste Schicht kann in diesem Fall beispielsweise ein silberbasierter Klebetropfen sein.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
  • 1A bis 1D jeweils einen schematischen Querschnitt eines Bauelements im erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren,
  • 2A und 2B jeweils einen schematischen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements,
  • 3 einen erfindungsgemäßer Querschnitt betreffend das Aufbringen der Verbindungsschicht auf dem Trägersubstrat, und
  • 4A und 4B jeweils einen schematischen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Bauelements nach dem Stand der Technik.
  • In den Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Bestandteile und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Bestandteile, wie zum Beispiel Schichten, Strukturen, Komponenten und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
  • In den 4A und 4B ist jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Bauelements 10 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Das Bauelement 10 weist ein Trägersubstrat 2 und einen darauf angeordneten Halbleiterchip 1 auf. Der Halbleiterchip 1 weist einen Halbleiterschichtenstapel auf, der eine zur Strahlungserzeugung vorgesehene aktive Schicht umfasst. Der Halbleiterchip 1 ist insbesondere mit einer Befestigungsseite auf dem Trägersubstrat 2 befestigt. Auf der der Befestigungsseite gegenüberliegenden Seite weist der Halbleiterchip 1 eine Strahlungsaustrittsseite auf, aus die der größte Teil der von der aktiven Schicht emittierte Strahlung aus dem Halbleiterchip 1 ausgekoppelt wird.
  • Zur mechanischen und elektrisch leitenden Verbindung ist der Halbleiterchip 1 mit einer Verbindungsschicht 3 auf dem Trägersubstrat befestigt. Hierfür weist die Verbindungsschicht 3 elektrisch leitende Eigenschaften auf. Zudem ist die Verbindungsschicht geeignet, zwei Komponenten miteinander mechanisch zu verbinden. Hierzu ist die Verbindungsschicht beispielsweise klebend ausgebildet.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 4A ist die Verbindungsschicht 3 ein Material, beispielsweise ein Chipkleber, eine Sinterpaste oder ein Lot. Dieses Material weist eine gute thermische Leitfähigkeit auf. Beispielsweise ist die Verbindungsschicht eine silberhaltige Schicht mit einer Leitfähigkeit von 420 W/mK. Die thermisch leitfähige Verbindungsschicht weist jedoch nachteilig keine Korrosionsbeständigkeit auf, enthält insbesondere kein korrosionsbeständiges Material.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 4B ist die Verbindungsschicht 3 korrosionsstabil. Beispielsweise ist die Verbindungsschicht 3 eine goldhaltige Schicht oder weist goldbasierte Füllstoffe auf. Dadurch ist die Verbindungsschicht 3 zwar bezüglich ihrer Korrosionsbeständigkeit verbessert, jedoch treten hierbei nachteilig Einbußen hinsichtlich der thermischen Leitfähigkeit auf. Beispielsweise weist eine derartige Verbindungsschicht eine thermische Leitfähigkeit von maximal 310 W/mK auf.
  • In den 1A bis 1D sind jeweils Querschnitte eines erfindungsgemäßen Bauelements dargestellt, das sich im Herstellungsverfahren befindet. In 1A wird auf einem Trägersubstrat 2 eine erste Schicht 3a aufgebracht. Die erste Schicht 3a wird beispielsweise aufgetropft. Die erste Schicht 3a ist beispielsweise ein Klebetropfen. Vorzugsweise ist die erste Schicht 3a ein silberbasierter beziehungsweise silberhaltiger Klebetropfen. Die erste Schicht 3a weist insbesondere gute thermische Leitfähigkeit auf, beispielsweise von 420 W/mK.
  • Der Halbleiterchip 1 ist zur elektrischen Kontaktierung auf einer Leiterbahn des Trägersubstrats 2 angeordnet. Das Trägersubstrat 2 ist beispielsweise eine Leiterplatte, insbesondere ein PCB (printed circuit board).
  • Im nächsten Verfahrensschritt, wie in 1B dargestellt, wird anschließend auf die erste Schicht 3a eine zweite Schicht 3b angeordnet. Beispielsweise wird die zweite Schicht 3b mittels eines Dispens- oder Jetprozesses auf der ersten Schicht 3a aufgebracht. Die zweite Schicht 3b weist vorzugsweise Gold auf. Die zweite Schicht 3b ist somit eine goldhaltige Schicht oder weist zumindest goldbasierte Füllstoffe auf. Die thermische Leitfähigkeit der zweiten Schicht 3b ist geringer als die thermische Leitfähigkeit der ersten Schicht 3a. Jedoch ist die Korrosionsbeständigkeit der zweiten Schicht 3b höher als die der ersten Schicht 3a.
  • Wie in 1C dargestellt, überdeckt die zweite Schicht 3b die erste Schicht 3a vorzugsweise vollständig. Insbesondere ist die zweite Schicht 3b als Überzugsschicht der ersten Schicht 3a ausgebildet. Die zweite Schicht 3b ist dabei auf der von dem Trägersubstrat 2 abgewandten Seite der ersten Schicht 3a angeordnet.
  • Die erste und die zweite Schicht 3a, 3b bilden zusammen eine Verbindungsschicht 3. Die Verbindungsschicht 3 zeichnet sich insbesondere durch eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit aus, was zu einer signifikanten Verbesserung der Lebensdauer des Bauelements führt. Insbesondere schützt die zweite Schicht 3b die erste Schicht 3a vor Schadgaseinflüssen und vor Korrosion. Dabei ist lediglich ein geringer Anteil an dem korrosionbeständigen Material notwendig, was sich positiv auf die Herstellungskosten auswirkt.
  • Aufgrund der Verwendung der ersten Schicht 3a weist die Verbindungsschicht 3 zudem insgesamt eine hohe thermische Leitfähigkeit auf.
  • Die so hergestellte Verbindungsschicht sich zusammensetzend aus zwei Schichten kann je nach den gewünschten Anforderungen an spezielle Eigenschaften wie beispielsweise die thermische Leitfähigkeit und/oder die Korrosionsbeständigkeit angepasst sein. So kann eine Verbindungsschicht 3 realisiert werden, die die positiven Eigenschaften der ersten Schicht 3a und der zweiten Schicht 3b vereinigt.
  • Im anschließenden Verfahrensschritt, wie in 1D dargestellt, wird der Halbleiterchip 1 mit seiner Befestigungsseite auf die Verbindungsschicht 3 aufgebracht. Die zuvor hügelartig ausgebildete Verbindungsschicht 3 wird dabei verformt. Der Halbleiterchip 1 wird auf der Erhöhung der hügelartigen Verbindungsschicht 3 angeordnet, sodass Material der Verbindungsschicht 3 zwischen Trägersubstrat 2 und Halbleiterchip 1 und zudem Material der Verbindungsschicht 3 seitlich beziehungsweise lateral neben dem Halbleiterchip 1 auf dem Trägersubstrat angeordnet ist. Die Verbindungsschicht 3 bettet dabei den Halbleiterchip 1 von seiner Befestigungsseite zumindest bereichsweise ein. Das bedeutet, dass der Halbleiterchip 1 an seiner Befestigungsseite und teilweise an seinen Seitenflächen in direktem Kontakt mit der Verbindungsschicht 3 steht und von dieser ummantelt wird.
  • Die zweite Schicht 3b ist dabei zwischen Halbleiterchip 1 und Trägersubstrat 2 angeordnet, insbesondere zwischen der ersten Schicht 3a und Halbleiterchip 1. Die zweite Schicht 3b ist im Ausführungsbeispiel der 1D im Bereich zwischen Halbleiterchip und Trägersubstrat lediglich partiell auf der ersten Schicht angeordnet. Das bedeutet, dass die erste Schicht 3a bereichsweise frei von Material der zweiten Schicht 3b ist. In den übrigen Bereichen ist die erste Schicht 3a mit der zweiten Schicht 3b bedeckt. Insbesondere die Bereiche der ersten Schicht 3a, die seitlich von dem Halbleiterchip 1 auf dem Trägersubstrat 2 angeordnet sind, weisen eine vollständige Bedeckung mit der zweiten Schicht 3b auf. Dadurch können vor allem diese Bereiche der ersten Schicht 3a vor Korrosion und Schadgaseinflüssen geschützt werden.
  • In einem alternativen Herstellungsverfahren können die erste Schicht 3a und die zweite Schicht 3b gemeinsam auf dem Trägersubstrat 2 aufgebracht werden. In diesem Fall finden die Verfahrensschritte zu 1A und 1B in einem gemeinsamen Verfahrensschritt statt. Hierzu wird die Verbindungsschicht 3 mittels eines Dispensprozesses auf dem Trägersubstrat aufgebracht. Ein derartiger Verfahrensschritt folgt dem Prinzip der Zahnpastastreifen. Dieser Verfahrensschritt ist insbesondere in 3 näher erläutert.
  • Der Halbleiterchip 1 ist insbesondere geeignet zur Strahlungserzeugung im Betrieb. Hierzu weist der Halbleiterchip 1 eine aktive Schicht auf. Beispielsweise ist der Halbleiterchip 1 eine LED (Licht emittierende Diode). Bevorzugt ist der Halbleiterchip 1 eine Dünnfilm-LED. In der Ausgestaltung eines Dünnfilmchips wird der Chip auf einer von dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite auf beispielsweise einem Trägersubstrat befestigt, wobei anschließend das Aufwachssubstrat vollständig abgelöst wird, sodass die Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterchips frei von Material vorliegt.
  • Insbesondere befindet sich die Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterchips auf der von der Befestigungsseite gegenüberliegenden Seite des Halbleiterchips 1, wobei über die Strahlungsaustrittsseite der größte Anteil der von der aktiven Schicht erzeugten elektromagnetischen Strahlung aus dem Bauelement 10 ausgekoppelt wird.
  • In den 2A und 2B ist jeweils ein fertig hergestelltes Bauelement 10 dargestellt, das beispielsweise mittels eines Verfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1A bis 1C hergestellt ist.
  • Das Bauelement 10 der 2A unterscheidet sich von dem Bauelement der 1D dadurch, dass der komplette Bereich der ersten Schicht 3a, die direkt zwischen Halbleiterchip 1 und Trägersubstrat 2 angeordnet ist, frei von der zweiten Schicht 3b ist. In diesem Fall ist die zweite Schicht 3b lediglich auf den seitlichen Bereichen der ersten Schicht 3a angeordnet, die also seitlich von dem Halbleiterchip 1 auf dem Trägersubstrat 2 angeordnet sind. Zwischen Halbleiterchip 1 und Trägersubstrat 2 ist demnach keine zweite Schicht 3b angeordnet. Die seitlichen Bereiche der ersten Schicht sind so mittels der zweiten Schicht geschützt, während gleichzeitig die nicht mit der zweiten Schicht bedeckten Bereiche der ersten Schicht von dem Halbleiterchip 1 geschützt sind.
  • Im Übrigen stimmt das Ausführungsbeispiel der 2A mit dem Ausführungsbeispiel der 1D im Wesentlichen überein.
  • Das Bauelement 10 der 2B unterscheidet sich von dem Bauelement der 1D dadurch, dass die erste Schicht 3a vollständig mit der zweiten Schicht 3b bedeckt ist. In diesem Fall liegen keine Bereiche der ersten Schicht vor, die frei von Material der zweiten Schicht sind. Die Oberfläche der ersten Schicht 3a ist somit komplett mit der zweiten Schicht 3b bedeckt. In diesem Fall ist zwischen Halbleiterchip 1 und Trägersubstrat 2 ebenfalls die zweite Schicht 3b angeordnet. Ein derartiges Bauelement 10 weist somit folgende Komponenten auf, die vertikal übereinander gestapelt sind: Trägersubstrat 2, erste Schicht 3a, zweite Schicht 3b, Halbleiterchip 1. Diese Komponenten grenzen vorzugsweise jeweils direkt aneinander an und bilden so einen Stapel.
  • Im Übrigen stimmt das Ausführungsbeispiel der 2B mit dem Ausführungsbeispiel der 1D überein.
  • In 3 ist schematisch ein Gerät dargestellt, mit dem die erste Schicht 3a und die zweite Schicht 3b gemeinsam auf einem Trägersubstrat 2 angeordnet werden können. Dieses Prinzip stellt insbesondere das Zahnpastastreifenprinzip dar. In einer Tube 4 ist eine schlauchartige Komponente 4a enthalten, die in einen Behälter 4b mündet. Das Material der ersten Schicht 3a ist oberhalb der schlauchartigen Komponente 4a angeordnet. Das Material der zweiten Schicht 3b ist seitlich neben der schlauchartigen Komponente 4a angeordnet. Zum Aufbringen der Verbindungsschicht auf dem Trägersubstrat wird die Tube 4 über das Trägersubstrat geführt, wobei die schlauchartige Komponente 4a direkt über dem Trägersubstrat angeordnet wird. Anschließend wird mittels Druck das Material der ersten Schicht 3a und der zweiten Schicht 3b gleichzeitig aus der Tube 4 auf das Trägersubstrat 2 gedrückt. So entsteht, wie im unteren. Bild der 3 dargestellt, eine Verbindungsschicht 3, die eine erste Schicht 3a aufweist, die direkt auf dem Trägersubstrat angeordnet ist, wobei auf der ersten Schicht 3a die zweite Schicht 3b angeordnet ist, die die Oberfläche der ersten Schicht 3a zum größten Teil bedeckt. Die untere Figur der 3 zeigt insbesondere eine Aufsicht auf eine derart aufgebrachte Verbindungsschicht 3.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr weist die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen auf, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn diese Merkmale oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims (15)

  1. Optoelektronisches Bauelement (10) mit einem Halbleiterchip (1), einem Trägersubstrat (2) und einer Verbindungsschicht (3), wobei – der Halbleiterchip (1) eine zur Strahlungserzeugung geeignete aktive Schicht aufweist und auf dem Trägersubstrat (2) angeordnet ist, – die Verbindungsschicht (3) den Halbleiterchip (1) mit dem Trägersubstrat (2) elektrisch leitend und mechanisch verbindet, – die Verbindungsschicht (3) eine erste Schicht (3a) und eine zumindest bereichsweise darauf angeordnete zweite Schicht (3b) umfasst, und – die zweite Schicht (3b) korrosionsbeständiger ist als die erste Schicht (3a).
  2. Bauelement nach Anspruch 1, wobei die zweite Schicht (3b) geeignet ist, die erste Schicht (3a) vor Korrosion zu schützen.
  3. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Schicht (3b) auf der von dem Trägersubstrat. (2) abgewandten Seite der ersten Schicht angeordnet (3a) ist.
  4. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Schicht (3b) als dünne Überzugsschicht ausgebildet ist.
  5. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Höhe der ersten Schicht (3a) derart ausgebildet ist, dass der Halbleiterchip (1) zumindest bereichsweise in der ersten Schicht (3a) eingebettet ist.
  6. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Schicht (3a) ein Kleber oder ein Lot ist und die zweite Schicht (3b) ein Edelmetall enthält.
  7. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Schicht (3a) Silber und die zweite Schicht (3b) Gold enthalten.
  8. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Schicht (3a) vollständig mit der zweiten Schicht (3b) bedeckt ist.
  9. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei Bereiche der ersten Schicht (3a), die direkt zwischen Halbleiterchip (1) und Trägersubstrat (2) angeordnet sind, frei von der zweiten Schicht (3b) sind.
  10. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei Bereiche der ersten Schicht (3a), die direkt zwischen Halbleiterchip (1) und Trägersubstrat (2) angeordnet sind, partiell mit der zweiten Schicht (3b) bedeckt sind.
  11. Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements (10), das einen Halbleiterchip (1), ein Trägersubstrat (2) und eine Verbindungsschicht (3) umfasst, mit folgenden Verfahrensschritten: – Bereitstellen des Trägersubstrats (1), – Anordnen der Verbindungsschicht (3) auf dem Trägersubstrat (2), wobei die Verbindungsschicht (3) eine erste Schicht (3a) und eine zumindest bereichsweise darauf angeordnete zweite Schicht (3b) umfasst, die korrosionsbeständiger ist als die erste Schicht (3a), und – Elektrisch leitendes und mechanisches Verbinden des Halbleiterchips (1) mit dem Trägersubstrat (2) mittels der Verbindungsschicht (3).
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die erste Schicht (3a) und die zweite Schicht (3b) gemeinsam auf dem Trägersubstrat (2) aufgebracht werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die erste Schicht (3a) und die zweite Schicht (3b) nacheinander auf dem Trägersubstrat (2) aufgebracht werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Verbindungsschicht (3) mittels eines Dispens-Prozesses auf dem Trägersubstrat (2) aufgebracht wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 11 oder 13, wobei die erste Schicht (3a) auf das Trägersubstrat (2) aufgetropft und die zweite Schicht (3b) mittels eines Dispens- oder Jet-Prozesses auf der ersten Schicht (3a) aufgebracht wird.
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