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Es werden ein optoelektronisches Halbleiterbauelement zur Emission von mischfarbiger Strahlung und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements angegeben.
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Ein optoelektronischer Halbleiterchip, dessen elektrische Anschlüsse auf einer Hauptfläche angeordnet sind, über die der Halbleiterchip auf einem Träger montiert ist, wird als „Flip-Chip“ bezeichnet. Bei einem optoelektronischen Halbleiterbauelement, das mit der so genannten CiF-(CiF: „Chip in a Frame“)Technologie hergestellt wird, ist der Flip-Chip in einen Verguss eingebettet, der als Gehäuse und zur mechanischen Stabilisierung des Halbleiterbauelements dient. Hierbei werden die Seitenflächen des Flip-Chips von dem Verguss bedeckt, so dass im Betrieb an den Seitenflächen austretende Strahlung zumindest teilweise absorbiert wird. Ein Konvertermaterial wird nur auf einer Oberseite des Flip-Chips angeordnet, was dazu führen kann, dass das Halbleiterbauelement im Betrieb mischfarbige Strahlung mit einem inhomogenen Farbort abstrahlt.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein optoelektronisches Halbleiterbauelement anzugeben, das zur Emission von mischfarbiger Strahlung mit einem homogenen Farbort geeignet ist. Zumindest eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements anzugeben, das zur Emission von mischfarbiger Strahlung mit einem homogenen Farbort geeignet ist.
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Diese Aufgaben werden durch einen Gegenstand und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands und des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das optoelektronische Halbleiterbauelement zur Emission von mischfarbiger Strahlung geeignet. Es umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip, der eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung, vorzugsweise im sichtbaren Bereich, aufweist. Die aktive Zone kann einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur (SQW-Struktur) oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW-Struktur) umfassen.
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Die Halbleiterschichtenfolge kann neben der aktiven Zone weitere funktionelle Schichten und funktionelle Bereiche umfassen, etwa p- oder n-dotierte Ladungsträgertransportschichten, undotierte oder p- oder n-dotierte Confinement-, Cladding- oder Wellenleiterschichten, Barriereschichten, Planarisierungsschichten, Pufferschichten, Schutzschichten sowie Kombinationen daraus. Die Halbleiterschichtenfolge kann mittels eines Epitaxieverfahrens, beispielsweise mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE) oder Molekularstrahlepitaxie (MBE), auf einem Aufwachssubstrat aufgewachsen werden. Die Halbleiterschichtenfolge kann beispielsweise aus einem Material auf Basis von InxGayAl1-x-yN gebildet sein, wobei jeweils 0 ≤ x ≤ 1 und 0 ≤ y ≤ 1 gilt. In diesem Fall ist die Halbleiterschichtenfolge zur Emission von kurzwelliger sichtbarer, insbesondere von grüner bis blauer, Strahlung geeignet.
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Der optoelektronische Halbleiterchip weist eine Oberseite, eine der Oberseite gegenüberliegende Unterseite und mindestens eine die Oberseite und die Unterseite verbindende Seitenfläche auf. Die „mindestens eine Seitenfläche“ ist insbesondere so zu verstehen, dass der Halbleiterchip eine Seitenfläche hat, wenn er eine zylinderförmige Mantelfläche aufweist. Ist der Halbleiterchip quaderförmig ausgebildet, weist er vier Seitenflächen auf.
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Im Betrieb emittiert der optoelektronische Halbleiterchip vorzugsweise Strahlung aus der Oberseite und der mindestens einen Seitenfläche. Der vom optoelektronischen Halbleiterchip emittierten Strahlung lässt sich eine erste (Peak-)Wellenlänge oder ein erster Wellenlängenbereich zuordnen.
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Zur zumindest teilweisen Wellenlängenkonversion der von dem Halbleiterchip emittierten Strahlung umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement einen Konverter. Der Konverter ist dazu vorgesehen, zumindest einen Teil der Strahlung mit der ersten Wellenlänge in Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge umzuwandeln.
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Der Konverter weist insbesondere zumindest einen oder mehrere Konversionsstoffe auf, die zur Wellenlängenkonversion geeignet sind. Beispielsweise kann der optoelektronische Halbleiterchip blaues Licht emittieren, das von dem Konverter zumindest teilweise in grünes und/oder rotes und/oder gelbes Licht umgewandelt wird, sodass das Halbleiterbauelement im Betrieb weißes Licht abstrahlen kann. Der Konverter kann beispielsweise in Form von Partikeln aufgebracht werden, die in einem Matrixmaterial wie beispielsweise einem Kunststoff, etwa Silikon, eingebettet sind.
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Mindestens eine Seitenfläche des optoelektronischen Halbleiterchips ist zumindest teilweise von dem Konverter bedeckt. Insbesondere ist die mindestens eine Seitenfläche vollständig von dem Konverter bedeckt. Durch die Anordnung des Konverters auf der Seitenfläche emittiert das optoelektronische Halbleiterbauelement nicht nur oberseitig, also von seiner Oberseite her, sondern auch seitlich, also von einer Seitenfläche her, mischfarbige Strahlung, wodurch das optoelektronische Halbleiterbauelement im Vergleich zu einem herkömmlichen Bauelement mischfarbige Strahlung mit einem homogeneren Farbeindruck emittiert.
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Der optoelektronische Halbleiterchip weist mit Vorteil an der Unterseite einen ersten und zweiten Kontakt auf. Die Kontakte können als Metallisierungen oder Metallbereiche an der Unterseite ausgebildet sein. Beispielsweise können die Kontakte Ti, Pt, Pd, Au oder Mischungen, Legierungen oder Schichtkombinationen daraus aufweisen. Mittels der beiden Kontakte kann der Halbleiterchip im Betrieb elektrisch angeschlossen sein. Vorzugsweise ist die Oberseite des Halbleiterchips frei von Kontakten.
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Weiterhin umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement einen Anschlussträger, der einen ersten elektrisch leitenden Anschlussbereich und einen zweiten elektrisch leitenden Anschlussbereich aufweist. Ferner weist der Anschlussträger einen Formkörper auf. Insbesondere sind der erste und der zweite Anschlussbereich zumindest teilweise in den Formkörper eingebettet und mittels des Formkörpers voneinander elektrisch isoliert. Der Anschlussträger kann beispielsweise geeignet sein, auf eine weitere Wärmesenke, also eine so genannte Second-Level-Heatsink, beispielsweise in Form einer metallischen Wärmesenke, einer Metallkernplatine oder einer Leiterplatte, angeordnet zu werden. Der optoelektronische Halbleiterchip ist mit seiner Unterseite auf dem Anschlussträger angeordnet.
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Desweiteren umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement einen ersten elektrisch leitenden Verbindungsbereich, der den ersten Kontakt mit dem ersten elektrisch leitenden Anschlussbereich verbindet, und einen zweiten elektrisch leitenden Verbindungsbereich, der den zweiten Kontakt mit dem zweiten elektrisch leitenden Anschlussbereich verbindet, wobei der erste elektrisch leitende Verbindungsbereich und der zweite elektrisch leitende Verbindungsbereich zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem Anschlussträger angeordnet sind.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der erste elektrisch leitende Verbindungsbereich ein galvanisch abgeschiedener Bereich. Weiterhin kann auch der zweite elektrisch leitende Verbindungsbereich ein galvanisch abgeschiedener Bereich sein. Insbesondere wird der erste elektrisch leitende Verbindungsbereich auf den ersten Kontakt galvanisch aufgebracht. Ferner wird vorzugsweise der zweite elektrisch leitende Verbindungsbereich auf den zweiten Kontakt galvanisch aufgebracht. Das galvanische Abscheiden der Verbindungsbereiche kann dabei unter elektrischem Strom oder stromlos erfolgen.
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Vorteilhafterweise ist der erste elektrisch leitende Verbindungsbereich frei von einem Lotmittel oder einem Klebemittel. Entsprechend kann der zweite elektrisch leitende Verbindungsbereich frei von einem Lotmittel oder einem Klebemittel sein. Die Verwendung einer galvanischen Verbindung hat gegenüber einem Lotmittel den Vorteil, dass bei der Herstellung der Verbindung geringere Fügetemperaturen zum Einsatz kommen, wodurch ein Montagestress bei dem Halbleiterchip geringer ist. Ferner ist der thermische Widerstand einer galvanischen Verbindung, insbesondere einer galvanischen Verbindung auf Basis von Kupfer, niedriger als der einer geklebten oder gelöteten Verbindung.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform überragt der erste elektrisch leitende Verbindungsbereich den ersten Kontakt lateral, das heißt der erste elektrisch leitende Verbindungsbereich ist in einer Richtung entlang der Unterseite des Halbleiterchips länger als der erste Kontakt. Weiterhin kann der zweite elektrisch leitende Verbindungsbereich den zweiten Kontakt lateral überragen. Die größeren Verbindungsbereiche erleichtern die Verbindung zum Halbleiterchip.
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Bei zumindest einer Ausgestaltung ist der erste elektrisch leitende Anschlussbereich ein galvanisch abgeschiedener Bereich. Weiterhin kann auch der zweite elektrisch leitende Anschlussbereich ein galvanisch abgeschiedener Bereich sein. Insbesondere wird der erste elektrisch leitende Anschlussbereich auf den ersten elektrisch leitenden Verbindungsbereich galvanisch aufgebracht. Ferner wird der zweite elektrisch leitende Anschlussbereich vorzugsweise auf den zweiten elektrisch leitenden Verbindungsbereich galvanisch aufgebracht.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform überragt der erste elektrisch leitende Anschlussbereich den ersten elektrisch leitenden Verbindungsbereich lateral, das heißt der erste elektrisch leitende Anschlussbereich ist in einer Richtung entlang der Unterseite des Halbleiterchips länger als der erste Verbindungsbereich. Weiterhin kann der zweite elektrisch leitende Anschlussbereich den zweiten Verbindungsbereich lateral überragen. Die im Vergleich zu den Verbindungsbereichen größeren Anschlussbereiche ermöglichen einen vergleichsweise guten Wärmeabtransport und damit eine gute Kühlung des Halbleiterchips.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der erste elektrisch leitende Anschlussbereich mindestens ein Anschlusselement auf, das elektrisch leitend ist und sich bis zu einer dem optoelektronischen Halbleiterchip abgewandten Rückseite des Anschlussträgers erstreckt. Eine laterale Erstreckung des Anschlusselements ist kleiner als die laterale Erstreckung des gesamten Anschlussbereichs. Beispielsweise kann der erste elektrisch leitende Anschlussbereich eine Anschlussschicht aufweisen, die an die erste Verbindungsschicht unmittelbar angrenzt und diese lateral überragt. Weiterhin kann auf der der ersten Verbindungsschicht abgewandten Seite der Anschlussschicht das elektrisch leitende Anschlusselement direkt an diese angrenzen, wobei die laterale Erstreckung des Anschlusselements geringer ist als die laterale Erstreckung der Anschlussschicht. Entsprechend kann der zweite elektrisch leitende Anschlussbereich mindestens ein Anschlusselement aufweisen, das elektrisch leitend ist und sich bis zu einer dem optoelektronischen Halbleiterchip abgewandten Rückseite des Anschlussträgers erstreckt.
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Die Anschlusselemente können die Kühlung des optoelektronischen Halbleiterbauelements weiter verbessern.
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Der erste und der zweite Anschlussbereich sind in einen gemeinsamen Formkörper eingebettet. Vorzugsweise wird eine dem Halbleiterchip abgewandte Rückseite des Anschlussträgers teilweise durch eine Oberfläche des Formkörpers gebildet. An der Rückseite sind der erste und der zweite Anschlussbereich vom Formkörper unbedeckt. Seitenflächen des Anschlussträgers, welche quer zu der Rückseite verlaufen, werden insbesondere nur durch Oberflächen des Formkörpers gebildet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält der Formkörper ein organisches Material. Beispielsweise kann der Formkörper ein Epoxid, Silikon oder ein Epoxid-Silikon-Hybridmaterial enthalten. Insbesondere ist der Formkörper nicht separat gefertigt, sondern ohne ein zusätzliches Verbindungsmittel an die Anschlussbereiche angeformt.
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Gemäß zumindest einer Ausgestaltung umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement eine Zwischenschicht, die auf dem Anschlussträger und seitlich vom optoelektronischen Halbleiterchip angeordnet ist. Vorzugsweise ragt die Zwischenschicht ausgehend vom Anschlussträger in ihrer Höhe nicht über die Kontakte des optoelektronischen Halbleiterchips hinaus. Vorteilhafterweise bleibt die mindestens eine Seitenfläche von der Zwischenschicht unbedeckt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Zwischenschicht mindestens eine reflektierende Schicht zur Reflexion der vom optoelektronischen Halbleiterchip oder dem Konverter emittierten Strahlung auf. Die reflektierende Schicht kann beispielsweise mindestens eine Schicht enthaltend Ag, Al, BaSO3 oder TiO2 aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann die reflektierende Schicht eine Schichtenfolge aus dielektrischen Schichten aufweisen. Vorteilhafterweise kann die Strahlung, die auf die reflektierende Schicht auftrifft, weg vom Anschlussträger in Richtung einer Auskoppelseite des optoelektronischen Halbleiterbauelements umgelenkt werden.
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Weiterhin kann die Zwischenschicht eine Passivierungsschicht umfassen, die zwischen der reflektierenden Schicht und dem Anschlussträger angeordnet ist. Insbesondere enthält die Passivierungsschicht ein dielektrisches Material wie beispielsweise ein BCB (Benzocyclobuten) oder einen Lack. Beispielsweise kann die Passivierungsschicht als elektrische Isolation der reflektierenden Schicht von den beiden Anschlussbereichen dienen. Ferner kann die Passivierungsschicht die reflektierede Schicht abdecken und damit eine Diffusion oder eine Elektro-Migration des Materials der reflektierenden Schicht hemmen oder vermeiden.
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Bei zumindest einer Ausgestaltung weist der optoelektronische Halbleiterchip an der Oberseite ein strahlungsdurchlässiges Substrat auf. Beispielsweise ist das strahlungsdurchlässige Substrat ein Saphirsubstrat. Vorzugsweise ist die mindestens eine Seitenfläche stellenweise durch eine Außenfläche des strahlungsdurchlässigen Substrats gebildet. Das strahlungsdurchlässige Substrat ermöglicht eine Emission der von dem Halbleiterchip erzeugten Strahlung aus der Oberseite und der Seitenfläche.
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Bei zumindest einer Ausgestaltung weist das optoelektronische Halbleiterbauelement ein optisches Element auf. Das optische Element hat insbesondere eine lichtbündelnde oder reflektierende Wirkung. Beispielsweise kann das optische Element eine Linse oder ein Reflektor sein.
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Vorzugsweise ist das optische Element aus einer Formmasse gebildet. Das optische Element wird mit Vorteil an den Anschlussträger angeformt, so dass kein zusätzliches Befestigungsmittel erforderlich ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das optische Element aus einer strahlungsdurchlässigen Formmasse gebildet. Beispielsweise kann die Formmasse ein Epoxid, Silikon oder ein Epoxid-Silikon-Hybridmaterial enthalten.
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Weist das optische Element eine reflektierende Wirkung auf, so kann die Formmasse neben einem strahlungsdurchlässigen Material ein reflektierendes Material wie TiO2 oder Quarz enthalten. Das reflektierende Element kann dann unter Tageslicht weiß erscheinen. Alternativ kann die Formmasse ein absorbierendes Material wie Russ enthalten und schwarz ausgebildet sein. In diesem Fall ist die dem Halbleiterchip zugewandte Oberfläche des optischen Elements vorzugsweise mit einer Verspiegelung versehen.
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Insbesondere wird der Halbleiterchip umfangseitig von dem optischen Element umschlossen. Beispielsweise kann der Halbleiterchip formschlüssig in das optische Element eingebettet sein, so dass die mindestens eine Seitenfläche und die Oberseite des Halbleiterchips von dem optischen Element bedeckt sind. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn das optische Element eine Linse ist. Weiterhin kann der Halbleiterchip berührungsfrei in einer Öffnung des optischen Elements angeordnet sein. Dies ist insbesondere der Fall, wenn das optische Element ein Reflektor ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind auf dem Anschlussträger eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterchips lateral nebeneinander angeordnet. Die Halbleiterchips können insbesondere durch gemeinsame Anschlussbereiche miteinander verschaltet sein.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden bei einem Verfahren zur Herstellung eines wie oben beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements mehrere optoelektronische Halbleiterchips mit ihrer Unterseite auf einem gemeinsamen Träger angeordnet. Auf die optoelektronischen Halbleiterchips wird eine Opferschicht aufgebracht, so dass die Oberseiten und zumindest teilweise die Seitenflächen der optoelektronischen Halbleiterchips von der Opferschicht bedeckt werden. Insbesondere werden die Seitenflächen vollständig von der Opferschicht bedeckt. Dann wird der gemeinsame Träger abgelöst. Auf die optoelektronischen Halbleiterchips wird eine Zwischenschicht aufgebracht, so dass die Halbleiterchips mit ihrer Unterseite auf der Zwischenschicht angeordnet werden.
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Dann werden in der Zwischenschicht Öffnungen erzeugt. Zur Herstellung von mehreren ersten und zweiten elektrisch leitenden Verbindungsbereichen, die jeweils mit den ersten und zweiten Kontakten der optoelektronischen Halbleiterchips verbunden sind, werden die Öffnungen metallisiert.
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Weiterhin werden mehrere erste und zweite elektrisch leitende Anschlussbereiche ausgebildet, die jeweils mit den ersten und zweiten elektrisch leitenden Verbindungsbereichen der optoelektronischen Halbleiterchips verbunden sind. Dann werden die ersten und zweiten elektrisch leitenden Anschlussbereiche in den Formkörper eingebettet.
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Daraufhin wird die Opferschicht abgelöst, wobei die Oberseiten und Seitenflächen der optoelektronischen Halbleiterchips freigelegt werden. Auf den mindestens einen Seitenflächen der optoelektronischen Halbleiterchips wird der Konverter angeordnet. Insbesondere werden die Seitenflächen vollständig mit dem Konverter bedeckt.
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Sowohl die Opferschicht als auch der Formkörper können in einem Formprozess, beispielsweise mittels Spritzens, Gießens, Drückens, Auflaminierens einer Folie oder dergleichen erfolgen. Besonders bevorzugt können die Opferschicht und der Formkörper durch einen Spritzpress-Prozess ("transfer molding"), beispielsweise einen Folien-Spritzpress-Prozess, gebildet werden. Vorzugsweise wird die Opferschicht aus einem organischen Material wie zum Beispiel einem Epoxid oder einem Thermoplastmaterial gebildet. Die Opferschicht kann durch eine Säure wie zum Beispiel Schwefelsäure oder durch ein organisches Lösemittel entfernt werden. Um zu verhindern, dass der Formkörper beim Entfernen der Opferschicht abgelöst wird, kann dieser mit einer Folie abgedeckt werden.
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Bei einem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung eines CiF-Bauteils ist es im Gegensatz zu dem hier beschriebenen Verfahren nicht möglich, einen Konverter auf die Seitenflächen aufzubringen. Denn bisher wurde eine bleibende Schicht verwendet, welche die Seitenflächen bedeckt. Bei dem vorliegend beschriebenen Verfahren wird jedoch eine Opferschicht verwendet, welche zunächst die Seitenflächen bedeckt und dann abgelöst wird, so dass die Seitenflächen frei gelegt werden. Vorteilhafterweise ermöglicht dies die Aufbringung eines Konverters auf die Seitenflächen.
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Der Konverter kann mittels Sprühen oder Vergießen auf die Halbleiterchips aufgebracht werden. Zur gezielten Farborteinstellung kann der Konverter nachbearbeitet werden. Beispielsweise kann der Konverter stellenweise abgetragen werden, um den Anteil der umgewandelten Strahlung stellenweise zu reduzieren.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden aus einer Formmasse optische Elemente hergestellt, so dass jedem Halbleiterchip ein optisches Element zugeordnet ist. Zur Herstellung der optischen Elemente kann der gesamte Verbund aus Halbleiterchips und Anschlussträger in einer gemeinsamen Form angeordnet werden, in welche die Formmasse eingebracht wird.
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Anschließend wird der Verbund in mehrere optoelektronische Halbleiterbauelemente vereinzelt.
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Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
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Es zeigen:
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1A und 1B eine schematische Schnittdarstellung und Draufsicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel,
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2, 3 und 4 schematische Schnittdarstellungen von optoelektronischen Halbleiterbauelementen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen,
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5A bis 10B eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Das in den 1A und 1B dargestellte optoelektronische Halbleiterbauelement 15 weist einen optoelektronischen Halbleiterchip 1 auf, der ein Flip-Chip ist. Der Halbleiterchip 1 umfasst eine Halbleiterschichtenfolge 2 und ein Substrat 3. Auf einer Unterseite der Halbleiterschichtenfolge 2 sind ein erster Kontakt 4 und ein zweiter Kontakt 5 angeordnet. Im Betrieb wird die Halbleiterschichtenfolge 2 mittels der beiden Kontakte 4, 5 elektrisch versorgt und emittiert aus einer aktiven Zone Strahlung mit einer ersten Wellenlänge. Das Substrat 3, das sich auf einer der Unterseite gegenüberliegenden Oberseite der Halbleiterschichtenfolge 2 befindet, ist insbesondere strahlungsdurchlässig, so dass die aus der Halbleiterschichtenfolge 2 emittierte Strahlung durch das Substrat 3 hindurch ausgekoppelt werden kann. Für das Substrat 3 ist beispielsweise Saphir ein geeignetes Material.
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Das optoelektronische Halbleiterbauelement 15 umfasst einen Anschlussträger 6, auf welchem der Halbleiterchip 1 mit seiner Unterseite 18 angeordnet ist. Zwischen dem Anschlussträger 6 und dem Halbleiterchip 1 weist das optoelektronische Halbleiterbauelement 15 einen ersten elektrisch leitenden Verbindungsbereich 10 und einen zweiten elektrisch leitenden Verbindungsbereich 11 auf, welche den Halbleiterchip 1 mit dem Anschlussträger 6 verbinden. Die Verbindungsbereiche 10, 11 sind galvanisch abgeschiedene Bereiche. Die Wärmeleitfähigkeit der galvanisch abgeschiedenen Verbindungsbereiche 10, 11 ist vorteilhafterweise höher als bei gelöteten Verbindungen.
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Der Anschlussträger 6 umfasst einen ersten elektrisch leitenden Anschlussbereich 7 und einen zweiten elektrisch leitenden Anschlussbereich 8. Die beiden Anschlussbereiche 7, 8 sind galvanisch abgeschiedene Bereiche. Ferner umfasst der Anschlussträger 6 einen Formkörper 9, in welchen die beiden Anschlussbereiche 7, 8 eingebettet sind. Vorteilhafterweise sind die beiden Anschlussbereiche 7, 8 mittels des Formkörpers 9 voneinander elektrisch isoliert. Außerdem wird der Anschlussträger 6 durch den Formkörper 9 stabilisiert. Der Formkörper 9 kann aus einem Kunststoffmaterial, wie bereits oben angegeben, gebildet sein.
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Der erste elektrisch leitende Verbindungsbereich 10 stellt eine elektrische Verbindunng zwischen dem ersten Kontakt 4 und dem ersten elektrisch leitenden Anschlussbereich 7 her. Entsprechend stellt der zweite elektrisch leitende Verbindungsbereich 11 eine elektrische Verbindunng zwischen dem zweiten Kontakt 5 und dem zweiten elektrisch leitenden Anschlussbereich 8 her.
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Das Halbleiterbauelement 15 kann an den beiden Anschlussbereichen 7, 8, die an einer Rückseite des Anschlussträgers 6 von dem Formkörper 9 unbedeckt sind, elektrisch, gegebenenfalls auch thermisch, angeschlossen werden. Neben der elektrischen Versorgung ermöglichen die beiden Anschlussbereiche 7, 8, die dicker ausgebildet sind als die Verbindungsbereiche 10, 11 und diese lateral überragen, eine gute Kühlung des Halbleiterchips 1.
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Auf Seitenflächen 16a, 16b (vgl. 1A) und 16c, 16d (vgl. 1B) und einer Oberseite des Halbleiterchips 1 ist ein Konverter 13 angeordnet, der zumindest einen Teil der Strahlung mit der ersten Wellenlänge in Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge umwandelt, die insbesondere länger ist als die erste Wellenlänge.
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Das Halbleiterbauelement 15 weist eine Zwischenschicht 12 auf, die auf dem Anschlussträger 6 und seitlich vom optoelektronischen Halbleiterchip 1 angeordnet ist, wobei die Zwischenschicht 12 ausgehend vom Anschlussträger 6 in ihrer Höhe nicht über die Kontakte 4, 5 des optoelektronischen Halbleiterchips 1 hinausragt. Die Zwischenschicht 12 umfasst eine reflektierende Schicht 12a und eine Passivierungsschicht 12b. Die reflektierende Schicht 12a reflektiert die von dem Halbleiterchip 1 kommende Strahlung in Richtung eines optischen Elements 14. Die Passivierungsschicht 12b kann die reflektierende Schicht 12a von den Anschlussbereichen 7, 8 elektrisch isolieren.
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Das dargestellte optische Element 14 ist als konvex geformte Linse ausgebildet. Das optische Element 14 ist an den Anschlussträger 6 angeformt. Der Halbleiterchip 1 ist mit dem aufgebrachten Konverter 13 formschlüssig in das optische Element 14 eingebettet. Somit stellt das optische Element 14 zugleich eine Verkapselung des Halbleiterchips 1 dar.
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Alternativ kann das optische Element 14 eine Öffnung aufweisen, in welchem der mit Konverter 13 versehene Halbleiterchip 1 ohne Berührung mit dem optischen Element 14 angeordnet ist. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in 2 dargestellt.
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Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel weist ein optisches Element 14 auf, das als Reflektor ausgebildet ist. Innenseitig, das heißt dem Halbleiterchip 1 zugewandt, weist das optische Element 14 eine Verspiegelung 14a auf, so dass mittels des optischen Elements 14 eine lichtrichtende Wirkung erzielt werden kann.
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Bei der Herstellung wird das optische Element 14 zunächst an den Anschlussträger 6 angeformt und anschließend mit der Verspiegelung 14a versehen. Hierbei kann das optische Element 14 aus einer nicht-reflektierenden Formmasse gebildet werden. Es ist jedoch auch möglich, auf eine Verspiegelung 14a zu verzichten und eine reflektierende Formmasse zu verwenden.
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Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Anschlussbereiche 7, 8 jeweils eine Anschlussschicht 7a, 8a und mehrere Anschlusselemente 7b, 8b auf. Insbesondere sind die Anschlusselemente 7b, 8b galvanisch abgeschiedene Elemente, die hergestellt werden, bevor die beiden Anschlussbereiche 7, 8 in den Formkörper 9 eingebettet werden.
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Die Anschlusselemente 7b, 8b sind elektrisch leitend und erstrecken sich bis zu einer dem optoelektronischen Halbleiterchip 1 abgewandten Rückseite des Anschlussträgers 6. Die Anschlusselemente 7b, 8b grenzen jeweils an die Anschlussschichten 7a, 8a unmittelbar an, die wiederum an die jeweiligen Verbindungsschichten 10, 11 unmittelbar angrenzen. Ein derartiger Anschlussträger 6 ist dicker als die in den 1 und 2 dargestellten Anschlussträger 6 und hat vorzusgweise eine Dicke größer als 100 μm. Die Anschlusselemente 7b, 8b verbessern weiter die Kühlung des optoelektronischen Halbleiterchips 1. Die Anschlusselemente 7b sowie die Anschlusselemente 8b sind jeweils voneinander beabstandet angeordnet. Auf diese Weise können sich die Anschlusselemente 7b, 8b wärmebedingt leicht verformen. Dies reduziert die Gefahr einer Ablösung des Halbleiterchips 1 vom Anschlussträger 6 aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten.
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In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Halbleiterbauelements 15 dargestellt, das mehrere Halbleiterchips 1 aufweist. Die Halbleiterchips 1 sind auf einem gemeinsamen Anschlussträger 6 angeordnet, wobei sich zwei benachbarte Halbleiterchips 1 einen Anschlussbereich 7, 8 teilen.
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In den 5A (Seitenansicht) und 5B (Draufsicht) ist ein erster Schritt eines Verfahrens zur Herstellung eines wie oben beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements schematisch dargestellt. Hierbei werden mehrere optoelektronische Halbleiterchips 1 mit ihren Unterseiten 18 auf einem Träger 19 angeordnet.
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In den 6A (Seitenansicht) und 6B (Draufsicht) ist ein zweiter Schritt des Verfahrens dargestellt. Hierbei wird eine Opferschicht 20 auf die Halbleiterchips 1 aufgebracht, so dass die Oberseiten und die Seitenflächen der Halbleiterchips 1, zumindest teilweise, insbesondere vollständig, von der Opferschicht 20 bedeckt werden. Die Opferschicht 20 kann durch einen Spritzpress-Prozess ("transfer molding"), wie oben beschrieben, hergestellt werden.
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In den 7A (Seitenansicht) und 7B (Draufsicht) ist ein dritter Schritt des Verfahrens dargestellt. Der Träger 19 wird abgelöst, und die Opferschicht 20 dient stattdessen als Träger. An der Stelle des abgelösten Trägers 19 wird auf die Opferschicht 20 und die Unterseiten der Halbleiterchips 1 die Zwischenschicht 12 aufgebracht. Die Zwischenschicht 12 ragt dabei nicht über die Kontakte der Halbleiterchips 1 hinaus. Die Zwischenschicht 12 wird strukturiert, so dass sie im Bereich der Halbleiterchips 1 Öffnungen 21 aufweist.
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In den 8A (Seitenansicht) und 8B (Draufsicht) ist ein vierter Schritt des Verfahrens dargestellt. Hierbei werden die Öffnungen 21 in der Zwischenschicht 12 galvanisch gefüllt und dadurch die Verbindungsbereiche 10, 11 ausgebildet. Darüber hinaus werden die Anschlussbereiche 7, 8 galvanisch ausgebildet. Bei der galvanischen Abscheidung sind kleine Strukturbreiten in der Größenordnung von 50 μm möglich, sodass das Halbleiterbauelemente mit kompakten Abmessungen hergestellt werden können. Bevorzugt werden die Verbindungsbereiche 10, 11 und die Anschlussbereiche 7, 8 durch Kupfer gebildet, das sich prozesstechnisch einfach durch ein Galvanikverfahren aufbringen lässt.
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In den 9A (Seitenansicht) und 9B (Draufsicht) ist ein fünfter Schritt des Verfahrens dargestellt. Hierbei wird auf die Zwischenschicht 12 und die Anschlussbereiche 7, 8 der Formkörper 9 aufgebracht. Dies geschieht insbesondere mittels eines Spritzpress-Prozesses ("transfer molding"), wie oben beschrieben. Die Anschlussbereiche 7, 8 werden in den Formkörper 9 eingebettet, wobei auf einer Rückseite des so gebildeten Anschlussträgers 6 die Anschlussbereiche 7, 8 von dem Formkörper 9 unbedeckt sind (vgl. 10A).
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Schließlich wird die Opferschicht 20 abgelöst, wobei die Seitenflächen 16a, 16b, 16c, 16d und die Oberseiten 17 der Halbleiterchips 1 frei gelegt werden (vgl. 10A und 10B). Die Opferschicht 20 kann mittels einer Säure wie Schwefelsäure oder eines organischen Lösemittels abgelöst werden. Der Formkörper 9 wird hierbei insbesondere von einer Folie bedeckt, die ein Ablösen des Formkörpers 9 durch die verwendete Säure oder das Lösemittel verhindert. Anschließend wird auf die Seitenflächen 16a, 16b, 16c, 16d der Konverter aufgebracht (nicht dargestellt). In einem weiteren Schritt werden die optischen Elemente angeformt (nicht dargestellt). Daraufhin findet die Vereinzelung in einzelne Halbleiterbauelemente statt (nicht dargestellt).
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Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese 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.
