DE102013022642B3 - Optoelectronic semiconductor component - Google Patents
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Abstract
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) mit einer Montagefläche (15) und einer der Montagefläche gegenüber liegenden Strahlungsaustrittsfläche (10), wobei- das Halbleiterbauelement einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen Halbleiterchip (2) aufweist;- das Halbleiterbauelement einen Gehäusekörper (3) aufweist, der den Halbleiterchip in einer lateralen Richtung umgibt;- der Halbleiterchip an der Strahlungsaustrittsfläche frei von Material des Gehäusekörpers ist; und- an eine Seitenfläche (20) des Halbleiterchips eine Kehle (4) angrenzt, die zwischen dem Gehäusekörper (3) und dem Halbleiterchip (2) ausgebildet ist;- der Halbleiterchip einen Halbleiterkörper mit einem zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (22) und ein Substrat (25) umfasst, auf dem der Halbleiterkörper angeordnet ist, wobei das Substrat (25) ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers ist;- das optoelektronische Halbleiterbauelement an der Montagefläche (15) einen ersten Kontakt (61) und einen zweiten Kontakt (62) aufweist, wobei zumindest einer der Kontakte (61, 62) über eine Durchkontaktierung (63) elektrisch leitend mit dem Halbleiterchip (2) verbunden ist; und- die Durchkontaktierung (63) nicht durch die Kehle (4) verläuft.Optoelectronic semiconductor component (1) with a mounting surface (15) and a radiation exit surface (10) opposite the mounting surface, wherein- the semiconductor component has a semiconductor chip (2) provided for generating radiation;- the semiconductor component has a housing body (3) which surrounds the semiconductor chip in a lateral direction;- the semiconductor chip is free of material of the housing body on the radiation exit area; and- a fillet (4) which is formed between the housing body (3) and the semiconductor chip (2) adjoins a side surface (20) of the semiconductor chip;- the semiconductor chip has a semiconductor body with an active region (22) provided for generating radiation and a substrate (25) on which the semiconductor body is arranged, the substrate (25) being a growth substrate for the semiconductor layers of the semiconductor body;- the optoelectronic semiconductor component on the mounting area (15) has a first contact (61) and a second contact (62), wherein at least one of the contacts (61, 62) is electrically conductively connected to the semiconductor chip (2) via a via (63); and - the via (63) does not pass through the groove (4).
Description
Für Halbleiterbauelemente wie Leuchtdioden sind beispielsweise Bauformen bekannt, bei denen die zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen Halbleiterchips in vorgefertigte Gehäuse montiert werden. Solche Bauformen sind zur Herstellung besonders kompakter LEDs nur schwer miniaturisierbar.For semiconductor components such as light-emitting diodes, designs are known, for example, in which the semiconductor chips provided for generating radiation are mounted in prefabricated housings. Such designs are difficult to miniaturize to produce particularly compact LEDs.
Die Druckschrift WO 2011 / 161 183 A1 beschreibt ein optoelektronisches Halbleiterbauteil.The publication WO 2011/161 183 A1 describes an optoelectronic semiconductor component.
Die Druckschrift US 2011 / 0 049 545 A1 betrifft ein LED-Gehäuse mit einer Leuchtstoff-Platte und einem reflektierenden Substrat.Document US 2011/0 049 545 A1 relates to an LED package with a phosphor panel and a reflective substrate.
In der Druckschrift US 2011 / 0 175 117 A1 ist ein beschichtetes Licht emittierendes Bauelement angegeben.A coated light-emitting component is specified in publication US 2011/0 175 117 A1.
Die Druckschrift US 2012 / 0 056 228 A1 beschreibt eine Methode zur Verkapselung von LED Chips.The publication US 2012/0 056 228 A1 describes a method for encapsulating LED chips.
Die Druckschrift
Eine Aufgabe ist es, ein optoelektronisches Halbleiterbauelement anzugeben, das eine kompakte Bauform und eine hohe Auskoppeleffizienz aufweist und zuverlässig hergestellt werden kann.One object is to specify an optoelectronic semiconductor component that has a compact design and high decoupling efficiency and can be reliably manufactured.
Diese Aufgabe wird durch ein Halbleiterbauelement gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.This object is achieved by a semiconductor component according to
Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen angegeben.A method for producing a plurality of optoelectronic semiconductor components is specified.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren einen Schritt auf, in dem eine Mehrzahl von Halbleiterchips bereitgestellt wird. Die insbesondere optoelektronischen Halbleiterchips sind in einer lateralen Richtung voneinander beabstandet. Beispielsweise liegen die Halbleiterchips auf einem Hilfsträger vor. Der Hilfsträger kann flexibel, beispielsweise als Folie oder starr ausgebildet sein.In accordance with at least one embodiment of the method, the method has a step in which a plurality of semiconductor chips is provided. The in particular optoelectronic semiconductor chips are spaced apart from one another in a lateral direction. For example, the semiconductor chips are present on an auxiliary carrier. The auxiliary carrier can be flexible, for example as a film, or rigid.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem ein Gehäusekörperverbund ausgebildet wird, der zumindest bereichsweise zwischen den Halbleiterchips angeordnet ist. Der Gehäusekörperverbund wird insbesondere mittels eines Gieß-Verfahrens hergestellt. Unter den Begriff Gieß-Verfahren fallen hierbei alle Herstellungsverfahren, bei denen eine Formmasse in eine vorgegebene Form eingebracht wird und insbesondere nachfolgend gehärtet wird. Insbesondere umfasst der Begriff Gieß-Verfahren Gießen (casting), Spritzgießen (injection molding), Spritzpressen (transfer molding) und Formpressen (compression molding).In accordance with at least one embodiment of the method, the method comprises a step in which a package body assembly is formed, which is arranged at least in regions between the semiconductor chips. The housing body composite is produced in particular by means of a casting process. The term casting process includes all production processes in which a molding composition is introduced into a predetermined mold and, in particular, is subsequently cured. In particular, the term casting process includes casting, injection molding, transfer molding and compression molding.
Der Gehäusekörperverbund und damit die aus dem Gehäusekörperverbund ausgebildeten Gehäusekörper ist insbesondere für die von dem in Betrieb des Halbleiterbauelements vom Halbleiterchip zu detektierende oder emittierte Strahlung strahlungsundurchlässig ausgebildet.The housing body assembly and thus the housing body formed from the housing body assembly is designed to be radiation-impermeable in particular for the radiation to be detected or emitted by the semiconductor chip during operation of the semiconductor component.
In einer Ausgestaltungsvariante ist der Gehäusekörper für die Strahlung reflektierend ausgebildet, das heißt der Gehäusekörper weist eine Reflektivität von mindestens 55 % auf. Bevorzugt beträgt die Reflektivität mindestens 80 %.In one configuration variant, the housing body is designed to be reflective for the radiation, that is to say the housing body has a reflectivity of at least 55%. The reflectivity is preferably at least 80%.
In einer alternativen Ausgestaltungsvariante ist der Gehäusekörper für die Strahlung absorbierend ausgebildet. Das heißt, der Gehäusekörper absorbiert mindestens 55 % der auftreffenden Strahlung. Beispielsweise ist der Gehäusekörper durch ein schwarzes Material gebildet.In an alternative configuration variant, the housing body is designed to absorb the radiation. This means that the housing body absorbs at least 55% of the incident radiation. For example, the case body is formed by a black material.
Die Halbleiterchips weisen insbesondere einen Halbleiterkörper mit einem zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich auf. Der Halbleiterkörper, insbesondere der aktive Bereich enthält beispielsweise ein III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Weiterhin umfasst der Halbleiterchip insbesondere einen Träger, auf dem der Halbleiterkörper angeordnet ist. Beispielsweise ist der Träger ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers. Alternativ ist der Träger von einem Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers verschieden. In diesem Fall dient der Träger der mechanischen Stabilisierung des Halbleiterkörpers, sodass das Aufwachssubstrat hierfür nicht erforderlich ist und entfernt werden kann.The semiconductor chips have, in particular, a semiconductor body with an active region provided for generating radiation. The semiconductor body, in particular the active region, contains a III-V compound semiconductor material, for example. Furthermore, the semiconductor chip comprises in particular a carrier on which the semiconductor body is arranged. For example, the carrier is a growth substrate for the semiconductor layers of the semiconductor body. Alternatively, the carrier is different from a growth substrate for the semiconductor layers of the semiconductor body. In this case, the carrier serves to mechanically stabilize the semiconductor body, so that the growth substrate is not required for this and can be removed.
Ein Halbleiterchip, bei dem das Aufwachssubstrat entfernt ist, wird auch als Dünnfilm-Halbleiterchip bezeichnet.A semiconductor chip in which the growth substrate has been removed is also referred to as a thin-film semiconductor chip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem eine Mehrzahl von Kehlen ausgebildet wird, die jeweils an einen Halbleiterchip angrenzen. In lateraler Richtung sind die Kehlen jeweils durch eine Seitenfläche des jeweiligen Halbleiterchips und den Gehäusekörperverbund begrenzt. Im Bereich der Kehlen grenzt der Gehäusekörperverbund also nicht unmittelbar an die Seitenfläche der Halbleiterchips an.According to at least one embodiment of the method, the method comprises a step in which a plurality of fillets are formed, each of which is adjacent to a semiconductor chip. In the lateral direction, the fillets are each delimited by a side surface of the respective semiconductor chip and the package body assembly. In the region of the fillets, the package body assembly therefore does not directly adjoin the side surface of the semiconductor chips.
In vertikaler Richtung können sich die Kehlen über die gesamte Höhe des Halbleiterchips oder nur über einen Teil des Halbleiterchips erstrecken. Unter einer vertikalen Richtung wird im Zweifel eine Richtung verstanden, die senkrecht zur Montagefläche des Halbleiterbauelements verläuft. Entsprechend verläuft eine laterale Richtung parallel zur Montagefläche.In the vertical direction, the fillets can extend over the entire height of the semiconductor chip or only over part of the semiconductor chip. In case of doubt, a vertical direction is understood to mean a direction that runs perpendicularly to the mounting surface of the semiconductor component. Accordingly, a lateral direction runs parallel to the mounting surface.
Die Kehlen sind insbesondere zur Erhöhung der Auskoppeleffizienz der Halbleiterchips vorgesehen.The fillets are provided in particular to increase the decoupling efficiency of the semiconductor chips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem der Gehäusekörperverbund in eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen vereinzelt wird, wobei jedes vereinzelte Halbleiterbauelement zumindest einen Halbleiterchip und einen Teil des Gehäusekörperverbunds als Gehäusekörper aufweist.In accordance with at least one embodiment of the method, the method comprises a step in which the package body assembly is singulated into a plurality of optoelectronic semiconductor components, each singulated semiconductor component having at least one semiconductor chip and part of the package body assembly as the package body.
Die Gehäusekörper entstehen aus dem Gehäusekörperverbund also erst beim Vereinzeln und somit zu einem Zeitpunkt, zu dem sich die Halbleiterchips bereits in dem Gehäusekörper befinden.The housing bodies are therefore only produced from the housing body assembly when it is separated and thus at a point in time at which the semiconductor chips are already located in the housing body.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind die Halbleiterchips beim Vereinzeln des Gehäusekörperverbunds jeweils an einer einer Montagefläche gegenüberliegenden Strahlungsaustrittsfläche der Halbleiterbauelemente frei vom Material des Gehäusekörpers. Weiterhin können die Halbleiterchips an der Montagefläche frei vom Material des Gehäusekörpers. Auf der Strahlungsaustrittsfläche und gegebenenfalls auch auf der Montagefläche befindet sich also abgesehen von allenfalls fertigungsbedingten Rückständen kein Material des Gehäusekörpers. Die in dem Gehäusekörper angeordneten und mechanisch stabil mit dem Gehäusekörper verbundenen Halbleiterchips sind also lediglich in lateraler Richtung in dem Gehäusekörper eingebettet. In vertikaler Richtung können sich die Halbleiterchips vollständig durch den Gehäusekörper hindurch erstrecken.In accordance with at least one embodiment of the method, the semiconductor chips are each free of the material of the housing body on a radiation exit area of the semiconductor components opposite a mounting area when the housing body assembly is singulated. Furthermore, the semiconductor chips can be free of the material of the housing body on the mounting surface. On the radiation exit surface and possibly also on the mounting surface there is no material of the housing body, apart from any residues that may be caused by production. The semiconductor chips which are arranged in the housing body and are mechanically stably connected to the housing body are therefore embedded in the housing body only in the lateral direction. The semiconductor chips can extend completely through the housing body in the vertical direction.
In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen wird eine Mehrzahl von Halbleiterchips bereitgestellt, die in einer lateralen Richtung voneinander beabstandet sind. Ein Gehäusekörperverbund wird ausgebildet, der zumindest bereichsweise zwischen den Halbleiterchips angeordnet ist. Eine Mehrzahl von Kehlen wird ausgebildet, die jeweils an einen Halbleiterchip angrenzen und die in lateraler Richtung durch eine Seitenfläche des jeweiligen Halbleiterchips und den Gehäusekörperverbund begrenzt sind. Der Gehäusekörperverbund wird in eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen vereinzelt, wobei jedes Halbleiterbauelement zumindest einen Halbleiterchip und einen Teil des Gehäusekörperverbunds als Gehäusekörper aufweist und wobei die Halbleiterchips an einer einer Montagefläche gegenüberliegenden Strahlungsaustrittsfläche der Halbleiterbauelemente frei vom Material des Gehäusekörpers sind.In at least one embodiment of the method for producing a plurality of optoelectronic semiconductor components, a plurality of semiconductor chips is provided, which are spaced apart from one another in a lateral direction. A package body assembly is formed, which is arranged at least in regions between the semiconductor chips. A plurality of fillets are formed, each adjacent to a semiconductor chip and bounded in a lateral direction by a side surface of the respective semiconductor chip and the package body assembly. The package body assembly is singulated into a plurality of optoelectronic semiconductor components, each semiconductor component having at least one semiconductor chip and a part of the package body assembly as the package body, and wherein the semiconductor chips are free of the material of the package body on a radiation exit surface of the semiconductor components opposite a mounting surface.
Mittels der Kehle kann im Falle eines als Strahlungsemitter ausgebildeten Halbleiterbauelements die Auskoppeleffizienz aus dem Halbleiterchip erhöht werden. Eine maximale laterale Ausdehnung der Kehle beträgt vorzugsweise höchstens 100 µm, besonders bevorzugt höchstens 50 µm. Eine kompakte Ausgestaltung des Halbleiterbauelements wird so vereinfacht.In the case of a semiconductor component embodied as a radiation emitter, the decoupling efficiency from the semiconductor chip can be increased by means of the fillet. A maximum lateral extent of the groove is preferably at most 100 μm, particularly preferably at most 50 μm. A compact configuration of the semiconductor component is thus simplified.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind die Halbleierchips an der Montagefläche jeweils frei von Material des Gehäusekörpers. Die Halbleiterchips sind also an der Montagefläche zugänglich, beispielsweise für eine thermische Kontaktierung und/oder eine elektrische Kontaktierung.According to at least one embodiment of the method, the semiconductor chips are each free of material of the housing body on the mounting surface. The semiconductor chips are therefore accessible on the mounting surface, for example for thermal contacting and/or electrical contacting.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Kehle strahlungsdurchlässig. Insbesondere ist die Kehle transparent oder zumindest transluzent für die von dem Halbleiterbauelement im Betrieb erzeugte oder zu detektierende Strahlung. Die erzeugte Strahlung kann an einer Seitenfläche des Halbleiterchips in die Kehle eingekoppelt werden und seitens der Strahlungsaustrittsfläche aus der Kehle austreten.According to at least one embodiment of the method, the throat is radiolucent. In particular, the fillet is transparent or at least translucent for the radiation generated or to be detected by the semiconductor component during operation. The generated radiation can be coupled into the fillet on a side surface of the semiconductor chip and exit from the fillet on the side of the radiation exit surface.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Kehle eine Reflektivität von mindestens 80 % auf. Insbesondere weist die Kehle eine höhere Reflektivität auf als das Material des Gehäusekörpers. In diesem Fall können mittels der Kehle die Absorptionsverluste reduziert werden.According to at least one embodiment of the method, the fillet has a reflectivity of at least 80%. In particular, the fillet has a higher reflectivity than the material of the housing body. In this case, the absorption losses can be reduced by means of the throat.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Halbleiterchips zur Ausbildung der Kehlen vor dem Ausbilden des Gehäusekörperverbunds derart mit einem Umformungsmaterial umformt, dass die Seitenflächen der Halbleiterchips zumindest teilweise bedeckt sind und das Umformungsmaterial beim Ausbilden des Gehäusekörperverbunds von einer Formmasse für den Gehäusekörperverbund umformt wird. Das Ausbilden der Kehlen, insbesondere die Definition der geometrischen Form der Kehlen erfolgt also zumindest teilweise noch bevor der Gehäusekörperverbund ausgebildet wird. Die Formmasse für den Gehäusekörperverbund grenzt an den Stellen, an denen das Umformungsmaterial vorhanden ist, nicht direkt an die Seitenfläche der zu umformenden Halbleiterchips an.In accordance with at least one embodiment of the method, the semiconductor chips for forming the fillets are deformed with a deforming material before the package body assembly is formed in such a way that the side surfaces of the semiconductor chips are at least partially covered and the molding material is deformed by a molding compound for the package body assembly when the package body assembly is formed. The formation of the fillets, in particular the definition of the geometric shape of the fillets, is therefore carried out at least partially before the housing body assembly is formed. At the points at which the encapsulation material is present, the molding compound for the package body assembly does not directly adjoin the side surface of the semiconductor chips to be encapsulated.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind die Halbleiterchips beim Ausbilden des Gehäusekörperverbunds und/oder beim Ausbilden der Mehrzahl von Kehlen auf einem Hilfsträger angeordnet. Vor dem Vereinzeln des Gehäusekörperverbunds kann der Hilfsträger entfernt werden.In accordance with at least one embodiment of the method, the semiconductor chips are arranged on an auxiliary carrier when the package body assembly is formed and/or when the plurality of fillets are formed. The auxiliary carrier can be removed before the housing body assembly is separated.
Als Hilfsträger eignet sich beispielsweise eine Folie, etwa eine selbsthaftende Folie oder ein starrer Träger.A film, such as a self-adhesive film or a rigid carrier, for example, is suitable as the auxiliary carrier.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Umformungsmaterial so aufgebracht, dass es die Seitenflächen der Halbleiterchips und den Hilfsträger jeweils zumindest teilweise bedeckt. Beim Aufbringen des Umformungsmaterials sind die Halbleiterchips also bereits auf dem Hilfsträger angeordnet. Das Umformungsmaterial wird insbesondere so auf die Halbleiterchips aufgebracht, dass die dem Hilfsträger abgewandte Hauptfläche der Halbleiterchips frei von dem Umformungsmaterial bleibt. Das Umformungsmaterial kann beispielsweise aufgedruckt oder mittels eines Dispensers aufgebracht werden.In accordance with at least one embodiment of the method, the encapsulation material is applied in such a way that it at least partially covers the side faces of the semiconductor chips and the auxiliary carrier in each case. When the encapsulation material is applied, the semiconductor chips are therefore already arranged on the auxiliary carrier. The encapsulation material is in particular applied to the semiconductor chips in such a way that the main surface of the semiconductor chip facing away from the auxiliary carrier remains free of the encapsulation material. The forming material can, for example, be printed on or applied by means of a dispenser.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Umformungsmaterial auf einen Hilfsträger aufgebracht und die Halbleiterchips werden so in das Umformungsmaterial gedrückt, dass das Umformungsmaterial zumindest bereichsweise die Seitenflächen der Halbleiterchips bedeckt. In diesem Fall kann das Umformungsmaterial gleichzeitig der Befestigung der Halbleiterchips an dem Hilfsträger dienen. Die Dicke des Umformungsmaterials ist hierbei gezielt so eingestellt, dass die Seitenflächen der Halbleiterchips vollständig oder zumindest bereichsweise mit dem Umformungsmaterial benetzt werden. Die dem Hilfsträger abgewandte Hauptfläche der Halbleiterchips bleibt frei von dem Umformungsmaterial.In accordance with at least one embodiment of the method, the encapsulation material is applied to an auxiliary carrier and the semiconductor chips are pressed into the encapsulation material in such a way that the encapsulation material covers the side faces of the semiconductor chips at least in regions. In this case, the encapsulation material can simultaneously serve to attach the semiconductor chips to the auxiliary carrier. In this case, the thickness of the encapsulation material is specifically set in such a way that the side faces of the semiconductor chips are wetted completely or at least in regions with the encapsulation material. The main surface of the semiconductor chips facing away from the auxiliary carrier remains free of the encapsulation material.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Umformungsmaterial ein Füllmaterial, das in den Halbleiterbauelementen verbleibt. Beispielsweise ist das Füllmaterial ein strahlungsdurchlässiges Material. Das Füllmaterial kann weiterhin ein Strahlungskonversionsmaterial enthalten, das zur zumindest teilweisen Strahlungskonversion von in den Halbleiterchips erzeugter Strahlung vorgesehen ist.In accordance with at least one embodiment of the method, the encapsulation material is a filling material that remains in the semiconductor components. For example, the filling material is a radiation-transmissive material. The filling material can furthermore contain a radiation conversion material which is provided for the at least partial radiation conversion of radiation generated in the semiconductor chips.
Alternativ kann das Füllmaterial für die von dem Halbleiterchip zu erzeugende und/oder zu empfangende Strahlung eine Reflektivität von mindestens 80 % aufweisen. Mittels einer reflektierend ausgebildeten Kehle kann eine Strahlungsabsorption am Gehäusekörper, insbesondere auch bei einem absorbierend ausgebildeten Gehäusekörper, vermieden oder zumindest verringert werden.Alternatively, the filling material can have a reflectivity of at least 80% for the radiation to be generated and/or received by the semiconductor chip. Radiation absorption on the housing body, in particular also in the case of a housing body designed to be absorbent, can be avoided or at least reduced by means of a reflective fillet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Umformungsmaterial ein Hilfsmaterial, das nach dem Ausbilden des Gehäusekörperverbunds entfernt wird. Das Hilfsmaterial dient also lediglich beim Ausbilden des Gehäusekörperverbunds zur Ausbildung der Mehrzahl von Kehlen. Mit anderen Worten wird durch das Hilfsmaterial die geometrische Form der späteren Kehlen festgelegt. Mittels des Hilfsmaterials wird also vermieden, dass die Formmasse beim Ausbilden des Gehäusekörperverbunds die Seitenflächen der zu umformenden Halbleiterchips vollständig bedeckt. Beispielsweise eignet sich als Hilfsmaterial ein Klebstoff, der vergleichsweise leicht entfernbar ist, beispielsweise durch Temperatureinwirkung, ein Lösungsmittel und/oder ein nasschemisches Ätzverfahren.According to at least one embodiment of the method, the forming material is an auxiliary material that is removed after the housing body assembly has been formed. The auxiliary material is therefore only used to form the plurality of fillets when the housing body assembly is formed. In other words, the geometric shape of the later fillets is determined by the auxiliary material. The auxiliary material thus prevents the molding compound from completely covering the side faces of the semiconductor chips to be shaped when the package body assembly is formed. For example, a suitable auxiliary material is an adhesive that can be removed comparatively easily, for example by the action of temperature, a solvent and/or a wet-chemical etching process.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Ausbilden der Mehrzahl von Kehlen nach dem Ausbilden des Gehäusekörperverbunds. Die Formmasse des Gehäusekörperverbunds kann also vor dem Ausbilden der Kehlen die Seitenflächen der Halbleiterchips vollflächig bedecken. Zur Ausbildung der Kehlen wird beispielsweise Material des Gehäusekörperverbunds entfernt. Dies erfolgt beispielsweise mittels kohärenter Strahlung, etwa Laser-Strahlung. Die Ausbildung der Kehlen erfolgt vorzugsweise derart, dass die Formmasse des Gehäusekörperverbunds mit einer Flächenbelegung von höchstens 50 % der Seitenflächen der Halbleiterchips an die Seitenflächen angrenzt.In accordance with at least one embodiment of the method, the plurality of fillets are formed after the housing body assembly has been formed. The molding compound of the package body assembly can therefore cover the side faces of the semiconductor chips over their entire surface before the fillets are formed. For example, material of the composite housing body is removed to form the grooves. This is done, for example, by means of coherent radiation, such as laser radiation. The fillets are preferably formed in such a way that the molding compound of the package body assembly adjoins the side faces with a surface occupancy of at most 50% of the side faces of the semiconductor chips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Kehle nach dem Ausbilden des Gehäusekörperverbunds mit einem Füllmaterial befüllt. Im Vergleich zu einer unbefüllten Kehle kann mittels des Füllmaterials der Brechungsindexunterschied an der Seitenfläche des Halbleiterchips verringert werden.According to at least one embodiment of the method, the fillet is filled with a filling material after the housing body assembly has been formed. In comparison to an unfilled fillet, the difference in refractive index on the side surface of the semiconductor chip can be reduced by means of the filling material.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Halbleiterchips beim Ausbilden des Gehäusekörperverbunds überformt und der Gehäusekörperverbund wird nachfolgend gedünnt, sodass die Halbleiterchips bereichsweise freiliegen. Die dem Hilfsträger abgewandte Hauptfläche der Halbleiterchips wird also zunächst vom Material des Gehäusekörperverbunds überdeckt und nachfolgend wieder freigelegt. Das Dünnen des Gehäusekörperverbunds kann beispielsweise mechanisch, etwa mittels Schleifens oder Läppens erfolgen.In accordance with at least one embodiment of the method, the semiconductor chips are overmolded when the package body assembly is formed, and the package body assembly is subsequently thinned, so that the semiconductor chips are exposed in regions. The main area of the semiconductor chips facing away from the auxiliary carrier is therefore initially covered by the material of the housing body assembly and is subsequently uncovered again. The housing body composite can be thinned mechanically, for example, by means of grinding or lapping.
Durch das Freilegen der Halbleiterchips können Halbleiterbauelemente hergestellt werden, bei denen die im Betrieb in den Halbleiterchips erzeugte Verlustwärme direkt an der Montagefläche der Halbleiterbauelemente abgeführt werden kann, ohne dass die Wärme Material des Gehäusekörpers passieren muss.By exposing the semiconductor chips, semiconductor components can be produced in which the heat loss generated in the semiconductor chips during operation can be dissipated directly at the mounting surface of the semiconductor components without that the heat must pass through the material of the case body.
Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement weist gemäß zumindest einer Ausführungsform eine Montagefläche und eine der Montagefläche gegenüberliegende Strahlungsaustrittsfläche auf. Weiterhin weist das Halbleiterbauelement einen zur Erzeugung und/oder zum Empfangen von Strahlung vorgesehenen Halbleiterchip auf.In accordance with at least one embodiment, an optoelectronic semiconductor component has a mounting area and a radiation exit area opposite the mounting area. Furthermore, the semiconductor component has a semiconductor chip provided for generating and/or receiving radiation.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement einen Gehäusekörper auf, der den Halbleiterchip in einer lateralen Richtung umgibt, wobei der Halbleiterchip an der Strahlungsaustrittsfläche frei vom Material des Gehäusekörpers ist. Beispielsweise ragt der Gehäusekörper in vertikaler Richtung auf der der Montagefläche gegenüber liegenden Seite nicht oder zumindest nicht wesentlich, beispielsweise um höchstens 10 µm, über den Halbleiterchip hinaus.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, the semiconductor component has a housing body which surrounds the semiconductor chip in a lateral direction, the semiconductor chip being free of the material of the housing body at the radiation exit area. For example, the housing body does not project in the vertical direction on the side opposite the mounting surface, or at least not significantly, for example by at most 10 μm, beyond the semiconductor chip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements grenzt an eine Seitenfläche des Halbleiterchips eine Kehle an, die in einer parallel zur Montagefläche verlaufenden lateralen Richtung durch die Seitenfläche des Halbleiterchips unter dem Gehäusekörper begrenzt ist.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, a fillet adjoins a side surface of the semiconductor chip, which fillet is delimited in a lateral direction running parallel to the mounting surface by the side surface of the semiconductor chip under the housing body.
In mindestens einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement eine Montagefläche und eine der Montagefläche gegenüberliegende Strahlungsaustrittsfläche auf. Das Halbleiterbauelement weist einen zur Erzeugung und/oder zum Empfangen von Strahlung vorgesehenen Halbleiterchip auf. Das Halbleiterbauelement weist einen Gehäusekörper auf, der den Halbleiterchip in einer lateralen Richtung umgibt. Der Halbleiterchip ist an der Strahlungsaustrittsfläche frei vom Material des Gehäusekörpers. An einer Seitenfläche des Halbleiterchips grenzt eine Kehle an, die in einer parallel zur Montagefläche verlaufenden lateralen Richtung durch die Seitenfläche des Halbleiterchips und den Gehäusekörper begrenzt ist.In at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, the semiconductor component has a mounting area and a radiation exit area opposite the mounting area. The semiconductor component has a semiconductor chip provided for generating and/or receiving radiation. The semiconductor device has a package body surrounding the semiconductor chip in a lateral direction. The semiconductor chip is free of the material of the housing body at the radiation exit area. A fillet adjoins a side face of the semiconductor chip, which fillet is delimited by the side face of the semiconductor chip and the package body in a lateral direction running parallel to the mounting face.
Der Gehäusekörper kann in lateraler Richtung bereichsweise an den Halbleiterchip unmittelbar angrenzen oder entlang des gesamten Umfangs des Halbleiterchips an jeder Stelle von dem Halbleiterchip beabstandet sein. Vorzugsweise weist der Gehäusekörper an zumindest einer Stelle einen Abstand von höchstens 10 µm vom Halbleiterchip auf. Auf diese Weise ist ein besonders kompaktes Halbleiterbauelement realisierbar.The housing body can directly adjoin the semiconductor chip in some areas in the lateral direction or be spaced apart from the semiconductor chip at any point along the entire circumference of the semiconductor chip. The housing body is preferably at a distance of at most 10 μm from the semiconductor chip at at least one point. A particularly compact semiconductor component can be realized in this way.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements verläuft die Kehle entlang des gesamten Umfangs des Halbleiterchips. Der Halbleiterkörper grenzt also entlang des gesamten Umfangs in vertikaler Richtung zumindest bereichsweise nicht direkt an den Halbleiterchip an.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor component, the fillet runs along the entire circumference of the semiconductor chip. The semiconductor body is therefore not directly adjacent to the semiconductor chip at least in regions along the entire circumference in the vertical direction.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements verjüngt sich die Kehle von der Strahlungsaustrittsfläche aus gesehen in Richtung der Montagefläche. Beispielsweise weist die Kehle von der Strahlungsaustrittsfläche aus gesehen eine konvexe Krümmung auf.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor component, the fillet tapers in the direction of the mounting area, as viewed from the radiation exit area. For example, seen from the radiation exit surface, the throat has a convex curvature.
Aus der Seitenfläche des Halbleiterchips austretende Strahlung kann so effizient zur Normalen auf die Strahlungsaustrittsfläche hin umgelenkt werden.Radiation emerging from the side surface of the semiconductor chip can thus be efficiently deflected to the normal onto the radiation exit surface.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements enthält die Kehle ein Strahlungskonversionsmaterial. Das Strahlungskonversionsmaterial ist beispielsweise dafür vorgesehen, im Halbleiterchip erzeugte Primärstrahlung mit einer ersten Peak-Wellenlänge in Sekundärstrahlung mit einer von der ersten Peak-Wellenlänge verschiedenen zweiten Peak-Wellenlänge zu konvertieren. Beispielsweise ist das Halbleiterbauelement zur Erzeugung eines Mischlichts, insbesondere eines für das menschliche Auge weiß erscheinenden Mischlichts, vorgesehen.In accordance with at least one embodiment of the semiconductor component, the fillet contains a radiation conversion material. The radiation conversion material is provided, for example, to convert primary radiation generated in the semiconductor chip with a first peak wavelength into secondary radiation with a second peak wavelength that differs from the first peak wavelength. For example, the semiconductor component is provided for generating a mixed light, in particular a mixed light that appears white to the human eye.
Das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauelementen ist für die Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauelements besonders geeignet. In Zusammenhang mit dem Verfahren angeführte Merkmale können daher auch für das Halbleiterbauelement herangezogen werden oder umgekehrt.The method described above for producing optoelectronic semiconductor components is particularly suitable for producing the optoelectronic semiconductor component. Features cited in connection with the method can therefore also be used for the semiconductor component or vice versa.
Das Verfahren beziehungsweise das optoelektronische Halbleiterbauelement können sich insbesondere durch mindestens einen der folgenden Aspekte auszeichnen, welche zur vereinfachten Darstellung nummeriert und mit Rückbezügen versehen sind.
- 1. Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen mit den Schritten:
- a) Bereitstellen einer Mehrzahl von Halbleiterchips, die in einer lateralen Richtung voneinander beabstandet sind;
- b) Ausbilden eines Gehäusekörperverbunds, der zumindest bereichsweise zwischen den Halbleiterchips angeordnet ist;
- c) Ausbilden einer Mehrzahl von Kehlen, die jeweils an einen Halbleiterchip angrenzen und die in lateraler Richtung durch eine Seitenfläche des jeweiligen Halbleiterchips und den Gehäusekörperverbund begrenzt sind; und
- d) Vereinzeln des Gehäusekörperverbunds in eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen, wobei jedes Halbleiterbauelement zumindest einen Halbleiterchip und einen Teil des Gehäusekörperverbunds als Gehäusekörper aufweist und wobei die Halbleiterchips jeweils an einer einer Montagefläche gegenüberliegenden Strahlungsaustrittsfläche der Halbleiterbauelemente frei von Material des Gehäusekörpers sind.
- 2.
Verfahren nach Aspekt 1, bei dem die Kehle strahlungsdurchlässig ist oder eine Reflektivität von mindestens 80 % aufweist. - 3.
Verfahren nach Aspekt 1oder 2, wobei die Halbleiterchips jeweils an der Montagefläche der Halbleiterbauelemente frei von Material des Gehäusekörpers sind. - 4. Verfahren nach einem der Aspekte 1
bis 3, bei dem die Halbleiterchips zur Ausbildung der Kehlen vor Schritt b) mit einem Umformungsmaterial derart umformt werden, dass die Seitenflächen der Halbleiterchips zumindest teilweise bedeckt sind und das Umformungsmaterial in Schritt b) von einer Formmasse für den Gehäusekörperverbund umformt wird. - 5.
Verfahren nach Aspekt 4, bei dem die Halbleiterchips beim Aufbringen des Umformungsmaterials auf einem Hilfsträger angeordnet sind und das Umformungsmaterial so aufgebracht wird, dass es die Seitenflächen der Halbleiterchips und den Hilfsträger jeweils zumindest teilweise bedeckt. - 6.
Verfahren nach Aspekt 4, bei dem das Umformungsmaterial auf einen Hilfsträger aufgebracht wird und die Halbleiterchips so in das Umformungsmaterial gedrückt werden, dass das Umformungsmaterial zumindest bereichsweise die Seitenflächen der Halbleiterchips bedeckt. - 7. Verfahren nach einem der Aspekte 4 bis 6, bei dem das Umformungsmaterial ein Füllmaterial ist, das in den Halbleiterbauelementen verbleibt.
- 8. Verfahren nach einem der Aspekte 4 bis 6, bei dem das Umformungsmaterial ein Hilfsmaterial ist, das nach Schritt b) entfernt wird.
- 9. Verfahren nach einem der Aspekte 1
bis 3, bei dem Schritt c) nach Schritt b) durchgeführt wird, wobei Material des Gehäusekörperverbunds zur Ausbildung der Kehlen entfernt wird. - 10.
Verfahren nach Aspekt 8 oder 9, bei dem die Kehle nach Schritt b) mit einem Füllmaterial befüllt wird. - 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte, bei dem die Halbleiterchips in Schritt b) überformt werden und der Gehäusekörperverbund nachfolgend gedünnt wird, so dass die Halbleiterchips bereichsweise freiliegen.
- 12. Optoelektronisches Halbleiterbauelement mit einer Montagefläche und einer der Montagefläche gegenüber liegenden Strahlungsaustrittsfläche, wobei
- - das Halbleiterbauelement einen zur Erzeugung und/oder zum Empfangen von Strahlung vorgesehenen Halbleiterchip aufweist;
- - das Halbleiterbauelement einen Gehäusekörper aufweist, der den Halbleiterchip in einer lateralen Richtung umgibt;
- - der Halbleiterchip an der Strahlungsaustrittsfläche frei von Material des Gehäusekörpers ist; und
- - an eine Seitenfläche des Halbleiterchips eine Kehle angrenzt, die in einer parallel zur Montagefläche verlaufenden lateralen Richtung durch die Seitenfläche des Halbleiterchips und den Gehäusekörper begrenzt ist.
- 13. Halbleiterbauelement nach Aspekt 12, wobei die Kehle entlang des gesamten Umfangs des Halbleiterchips verläuft und sich von der Strahlungsaustrittsfläche aus gesehen in Richtung der Montagefläche verjüngt.
- 14. Halbleiterbauelement nach Aspekt 12 oder 13, wobei die Kehle ein Strahlungskonversionsmaterial enthält.
- 15. Halbleiterbauelement nach einem der Aspekte 12
bis 14, das nach einem der Aspekte 1 bis 11 hergestellt ist.
- 1. A method for producing a plurality of optoelectronic semiconductor components with the steps:
- a) providing a plurality of semiconductor chips spaced from each other in a lateral direction;
- b) formation of a housing body assembly which is arranged at least in regions between the semiconductor chips;
- c) forming a plurality of fillets, each adjacent to a semiconductor chip and bounded in a lateral direction by a side surface of the respective semiconductor chip and the package body assembly; and
- d) Separation of the package body assembly into a plurality of optoelectronic semiconductor components, each semiconductor component having at least one semiconductor chip and a part of the package body assembly as the package body, and wherein the semiconductor chips are each free of material of the package body on a radiation exit surface of the semiconductor components opposite a mounting surface.
- 2. The method of
aspect 1, wherein the throat is radiolucent or has a reflectivity of at least 80%. - 3. The method according to
1 or 2, wherein the semiconductor chips are each free of material of the package body on the mounting surface of the semiconductor components.aspect - 4. The method according to any one of
aspects 1 to 3, in which the semiconductor chips to form the fillets are reshaped before step b) with a reshaping material such that the side surfaces of the semiconductor chips are at least partially covered and the reshaping material in step b) of a molding compound for the housing body composite is formed. - 5. The method according to
aspect 4, in which the semiconductor chips are arranged on an auxiliary carrier when the encapsulation material is applied and the encapsulation material is applied in such a way that it at least partially covers the side surfaces of the semiconductor chips and the auxiliary carrier. - 6. The method according to
aspect 4, in which the encapsulation material is applied to an auxiliary carrier and the semiconductor chips are pressed into the encapsulation material in such a way that the encapsulation material covers the side faces of the semiconductor chips at least in regions. - 7. The method of any one of
aspects 4 to 6, wherein the reforming material is a fill material that remains in the semiconductor devices. - 8. The method according to any one of
aspects 4 to 6, in which the reforming material is an auxiliary material which is removed after step b). - 9. The method according to any one of
aspects 1 to 3, in which step c) is performed after step b), wherein material of the housing body composite is removed to form the fillets. - 10. Method according to
aspect 8 or 9, in which the fillet is filled with a filling material according to step b). - 11. Method according to one of the preceding aspects, in which the semiconductor chips are overmolded in step b) and the package body assembly is subsequently thinned, so that the semiconductor chips are exposed in regions.
- 12. An optoelectronic semiconductor component having a mounting surface and a radiation exit surface lying opposite the mounting surface, wherein
- - the semiconductor component has a semiconductor chip provided for generating and/or receiving radiation;
- - The semiconductor component has a housing body which surrounds the semiconductor chip in a lateral direction;
- - the semiconductor chip is free of material of the housing body on the radiation exit area; and
- - A fillet adjoins a side surface of the semiconductor chip, which is delimited in a lateral direction running parallel to the mounting surface by the side surface of the semiconductor chip and the housing body.
- 13. The semiconductor component according to aspect 12, wherein the fillet runs along the entire circumference of the semiconductor chip and, seen from the radiation exit area, tapers in the direction of the mounting area.
- 14. The semiconductor device of aspect 12 or 13, wherein the fillet includes a radiation conversion material.
- 15. A semiconductor device according to any one of aspects 12 to 14, made according to any one of
aspects 1 to 11.
Weitere Merkmale, Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.Further features, refinements and expediencies result from the following description of the exemplary embodiments in conjunction with the figures.
Gleiche, gleichartige oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical, similar or equivalent elements are provided with the same reference symbols in the figures.
Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente und insbesondere Schichtdicken zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.The figures and the relative sizes of the elements shown in the figures are not to be regarded as being to scale. Rather, individual elements and in particular layer thicknesses can be exaggerated for better representation and/or for better understanding.
Es zeigen:
- die
1A bis1E ,2A bis2E und3A bis3E jeweils ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauelementen anhand von jeweils in schematischer Schnittansicht dargestellten Zwischenschritten; und - die
4A und4B ein Ausführungsbeispiel für ein Halbleiterbauelement in Draufsicht (4B ) und zugehöriger Schnittansicht (4A ).
- the
1A until1E ,2A until2E and3A until3E one exemplary embodiment of a method for producing optoelectronic semiconductor components based on intermediate steps each shown in a schematic sectional view; and - the
4A and4B an embodiment of a semiconductor component in plan view (4B ) and associated section view (4A ).
In den
In einer vertikalen Richtung erstrecken sich die Hableiterchips 2 zwischen einer Vorderseite 28 und einer Rückseite 29. Als Vorderseite wird diejenige Seite der Halbleiterchips bezeichnet, durch die im Betrieb der späteren Halbleiterbauelemente die in den Halbleiterchips erzeugte Strahlung austritt. Die Halbleiterchips sind so auf dem Hilfsträger 5 angeordnet, dass die Vorderseite dem Hilfsträger zugewandt ist.The semiconductor chips 2 extend in a vertical direction between a
Für den Hilfsträger 5 eignet sich beispielsweise eine selbsthaftende Folie. Alternativ kann die Befestigung der Halbleiterchips auch mittels eines temporären Klebstoffs, mittels eines Wachses, mittels so genannter Expancels oder mittels eines Silikons erfolgen. Das die Haftung der Halbleiterchips bewirkende Mittel kann ausschließlich unterhalb der Halbleiterchips ausgebildet sein, so dass der Hilfsträger zwischen den Halbleiterchips freiliegt. Alternativ kann der Hilfsträger vollflächig bedeckt sein. A self-adhesive film, for example, is suitable for the
Auf den Hilfsträger 5 wird ein Füllmaterial 40 so aufgebracht, dass das Füllmaterial die Seitenflächen 20 der Halbleiterchips vollständig oder zumindest bereichsweise bedeckt. Dies kann beispielsweise mittels eines Dispensers erfolgen. Optional kann der Hilfsträger 5 in lateraler Richtung derart strukturiert sein, dass er Benetzungsflächen 51 aufweist. Die Benetzungsflächen weisen eine höhere Benetzbarkeit auf als die zwischen den Benetzungsflächen 51 angeordneten Bereiche der den Halbleiterchips 2 zugewandten Oberfläche des Hilfsträgers 5. Beispielsweise können die Benetzungsflächen 51 hydrophil und die weiteren Bereiche der Oberfläche des Hilfsträgers 5 hydrophob ausgebildet sein.A filling
Beispielsweise kann sich Silikon durch hydrophobe Eigenschaften auszeichnen.For example, silicone can be characterized by hydrophobic properties.
Die geometrische Form der Kehlen wird also nicht durch eine vordefinierte Gießform bestimmt, sondern selbstorganisiert. Insbesondere ist die geometrische Form durch die Materialeigenschaften des Füllmaterials 40, beispielsweise die Oberflächenspannung und die Viskosität, und die Benetzbarkeit des Hilfsträgers und der Halbleiterchips 2 mit dem Füllmaterial einstellbar.The geometric shape of the fillets is therefore not determined by a predefined mold, but is self-organized. In particular, the geometric shape can be adjusted by the material properties of the filling
Die laterale Ausdehnung der Kehle 4 verringert sich von der Vorderseite des Halbleiterchips 28 in Richtung der Rückseite 29. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Hilfsträger 5 zwischen benachbarten Halbleiterchips 2 bereichsweise frei von dem Füllmaterial.The lateral extent of the
Nachfolgend werden die Halbleiterchips 4 mit den in lateraler Richtung an die Halbleiterchips 2 angrenzenden Kehlen 4 von einer Formmasse zur Ausbildung eines Gehäusekörperverbunds 30 umformt (
In einem nachfolgenden Herstellungsschritt kann der Gehäusekörperverbund 30 von der dem Hilfsträger 5 abgewandten Seite her gedünnt werden, beispielsweise mittels eines mechanischen Verfahrens wie Schleifens.In a subsequent manufacturing step, the
Anstelle eines Überformens der Halbleiterchips 2 auf der Rückseite 29 und eines nachfolgenden Dünnens des Gehäusekörperverbunds 30 kann der Gehäusekörperverbund auch bereits so ausgebildet werden, dass die Rückseiten 28 der Halbleiterchips 2 freiliegen. Hierfür kann beispielsweise ein folienassistiertes Gieß-Verfahren (Film-Assisted Molding) Anwendung finden.Instead of overmolding the
In
Zum Vereinzeln in Halbleiterbauelemente 1 kann der Gehäusekörperverbund 30 entlang von Vereinzelungslinien 7 durchtrennt werden. Dies kann beispielsweise mechanisch, etwa mittels Sägens, chemisch, beispielsweise mittels Ätzens und/oder mittels kohärenter Strahlung, etwa durch Laserablation, erfolgen.For singulation into
Bei einer strahlungsdurchlässig ausgebildeten Kehle 4 kann im Betrieb des Halbleiterbauelements Strahlung auch durch die Seitenflächen 20 des Halbleiterchips 2 austreten. Eine zwischen der Kehle 4 und dem aus dem Gehäusekörperverbund hervorgehenden Gehäusekörper 3 bestehende Grenzfläche 31 kann eine Reflektorfläche bilden, durch die die seitlich austretende Strahlung gebündelt werden kann.In the case of a
Das Füllmaterial 40 kann weiterhin mit einem Strahlungskonversionsmaterial versetzt sein, das im Betrieb der Halbleiterchips 2 erzeugte Strahlung, beispielsweise blaue Strahlung zumindest zum Teil in Sekundärstrahlung konvertiert, beispielsweise in gelbe Strahlung.The filling
Bei einer strahlungsdurchlässigen Kehle 4 ist die Grenzfläche 31 reflektierend ausgebildet und weist beispielsweise eine Reflektivität von mindestens 80 % auf. Beispielsweise ist der Gehäusekörper 3 durch ein Material gebildet, das mit Weiß-Pigmenten versetzt ist.In the case of a radiation-
Alternativ kann die Kehle 4 auch selbst aus einem Füllmaterial gebildet sein, das für die im Halbleiterchip erzeugte Strahlung eine hohe Reflektivität, beispielsweise eine Reflektivität von mindestens 80 % aufweist. Die Kehle schützt somit auch den Gehäusekörper 3 vor einer Schädigung durch in dem Halbleiterchip im Betrieb erzeugte Strahlung.Alternatively, the
Das Material für den Gehäusekörper 3 kann unabhängig von den optischen Eigenschaften und seiner Strahlungsstabilität gewählt werden. Beispielsweise eignet sich in diesem Fall für den Gehäusekörper 3 ein schwarzes Epoxid-Material („black epoxy“). Ein solches Material ist aufgrund seiner breiten Verbreitung in der Elektronik besonders kostengünstig verfügbar und zeichnet sich durch eine gute Verarbeitbarkeit aus.The material for the
Die Rückseite 29 der Halbleiterchips 2 liegt an einer Montagefläche 15 des Halbleiterbauelements 1 frei, sodass im Betrieb die im Halbleiterchip erzeugte Abwärme effizient über die Montagefläche 15 abgeführt werden kann. Davon abweichend ist jedoch auch denkbar, dass das Material des Gehäusekörpers 3 die Rückseite 29 des Halbleiterchips 2 bedeckt.The
Auf der der Montagefläche abgewandten Seite ragt der Gehäusekörper in vertikaler Richtung nicht oder zumindest nicht wesentlich über den Halbleiterchip hinaus. Eine besonders kompakte Bauform wird so vereinfacht.On the side facing away from the mounting surface, the housing body does not protrude in the vertical direction, or at least does not protrude significantly beyond the semiconductor chip. A particularly compact design is simplified in this way.
Das in den
Nachfolgend werden die Halbleiterchips 2 in das Hilfsmaterial 41 eingedrückt, sodass das Hilfsmaterial 41 die Seitenflächen 20 der Halbleiterchips 2 benetzt. Zwischen benachbarten Halbleiterchips 2 bildet sich in dem Hilfsmaterial 41 ein Meniskus 410 aus. Im Bereich des Meniskus 410 weist das Hilfsmaterial 41 eine geringere vertikale Ausdehnung auf als in dem Bereich, in dem das Hilfsmaterial an die Halbleiterchips 2 angrenzt (
Das Hilfsmaterial 41 dient also auch der Befestigung der Hableiterchips 2 an dem Hilfsträger 5.The
Als Hilfsmaterial 41 eignet sich insbesondere ein Material, das sich in einem späteren Verfahrensschritt ohne die Gefahr einer Schädigung der weiteren Elemente einfach und zuverlässig entfernen lässt.A particularly suitable
Wie in
Die mittels des Hilfsmaterials 41 gebildete Kehle 4 kann nachfolgend mit einem Füllmaterial 40 befüllt werden. Dies kann beispielsweise mittels eines Dosierungs-Verfahrens, etwa mittels eines Dispensers oder mittels eines Gieß-Verfahrens erfolgen.The
Bezüglich ihrer optischen Eigenschaften kann die Kehle 4 im Zusammenhang mit
Das in
Wie in den
Nachfolgend wird Material des Gehäusekörperverbunds 30, das an die Seitenflächen 20 der Halbleiterchips angrenzt, bereichsweise abgetragen. Dies kann beispielsweise mittels Laserablation erfolgen. In vertikaler Richtung erstreckt sich die Kehle 4 nur bereichsweise über die Seitenfläche 20 der Halbleiterchips 2, sodass auch nach dem Ausbilden der Kehle 4 Material des Gehäusekörperverbunds 30 an die Seitenfläche 20 angrenzt. Je größer der Bereich ist, in dem der Gehäusekörperverbund 30 an die Halbleiterchips 2 angrenzt, desto leichter ist eine mechanisch stabile Verbindung zwischen den Halbleiterchips 2 und dem Gehäusekörperverbund 30 erzielbar. Andererseits kann durch eine größere vertikale Ausdehnung der Kehlen 4 die Auskoppeleffizienz verbessert werden. Die Flächenbelegung, mit der der Gehäusekörperverbund 30 nach dem Ausbilden der Kehlen 4 die Seitenflächen 20 des Halbleiterchips 2 bedeckt, beträgt vorzugsweise höchstens 50 %.Subsequently, material of the
Nach dem Ausbilden der Kehlen 4 können diese wie im Zusammenhang mit
Ein Ausführungsbeispiel für ein Halbleiterbauelement ist in
Das Substrat 25 ist beispielsweise das Aufwachssubstrat für den Halbleiterkörper 21. Beispielsweise eignet sich als Substrat ein strahlungsdurchlässiges Substrat wie Saphir oder Siliziumcarbid. In lateraler Richtung ist der Halbleiterchip 2 von einem Gehäusekörper 3 umschlossen. Zwischen dem Gehäusekörper 3 und dem Halbleiterchip 2 ist eine Kehle 4 ausgebildet. Die Kehle 4 umläuft den Halbleiterchip 2 in lateraler Richtung entlang des gesamten Umfangs. Weiterhin weist die Kehle 4 eine laterale Ausdehnung auf, die mit zunehmendem Abstand von der Strahlungsaustrittsfläche 10 des Halbleiterbauelements 1 abnimmt. Die Kehle 4 kann wie im Zusammenhang mit
Das Halbleiterbauelement 1 weist an einer der Strahlungsaustrittsfläche 10 gegenüberliegenden Montagefläche 15 einen ersten Kontakt 61 und einen zweiten Kontakt 62 auf. Durch Anlegen an externen elektrischen Spannungen zwischen diesen Kontakten können Ladungsträger von verschiedenen Seiten in den aktiven Bereich 22 injiziert werden und dort unter Emission von Strahlung rekombinieren. Der erste Kontakt 61 und der zweite Kontakt 62 sind jeweils über Durchkontaktierungen 63 durch den Gehäusekörper 3 und Verbindungsleitungen 64 mit dem Halbleiterchip 2 elektrisch leitend verbunden. Die Verbindungsleitungen 64 erstrecken sich in lateraler Richtung über die Seitenfläche 20 des Halbleiterchips 2 hinaus und bedecken den Gehäusekörper 3 bereichsweise. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Verbindungsleitung 64 als eine Beschichtung ausgebildet. Davon abweichend kann jedoch auch eine Drahtbond-Verbindung Anwendung finden. Auf der der Montagefläche 15 gegenüberliegenden Seite kann das Halbleiterbauelement 1 ein Strahlungskonversionselement aufweisen (nicht explizit dargestellt).The
Die geometrische Anordnung der Kontakte und die Kontaktführung zum Halbleiterchip 2 kann jedoch in Grenzen variiert werden. Beispielsweise kann auch ein Halbleiterchip Anwendung finden, der eine vorderseitige und eine rückseitige Anschlussfläche aufweist. In diesem Fall ist nur eine Durchkontaktierung 63 erforderlich. Auch ein Halbleiterchip mit zwei rückseitigen Anschlussflächen ist denkbar. Beispielsweise kann der Halbleiterchip 2 auch als ein Dünnfilm-Halbleiterchip mit einem elektrisch leitfähigen Substrat 25 ausgebildet sein.However, the geometric arrangement of the contacts and the contact routing to the
Zur Ermittlung der erzielbaren Effizienz wurden Simulationen durchgeführt, denen ein Halbleiterchip mit einem transparenten Substrat 25 zugrunde gelegt wurde, sodass Strahlung auch zu einem erheblichen Anteil aus der Seitenfläche 20 der Halbleiterchips ausgekoppelt werden kann. Als Ausgangspunkt für die Simulationen wurde eine Vergleichsstruktur zugrunde gelegt, bei der der Halbleiterchip rückseitig und an den Seitenflächen jeweils an ein Material mit einer Reflektivität von 92 % angrenzt. An der Vorderseite des Halbleiterchips ist ein Strahlungskonversionsmaterial ausgebildet. Durch eine um den Halbleiterchip umlaufende Kehle, deren dem Halbleiterchip abgewandte Grenzfläche zur Seitenfläche des Halbleiterchips mit einem Winkel von 45° geneigt ist, und die mit einem Strahlungskonversionsmaterial befüllt ist, kann eine Steigerung der Effizienz von 6 % erzielt werden.In order to determine the achievable efficiency, simulations were carried out, which were based on a semiconductor chip with a transparent substrate 25, so that radiation can also be coupled out to a considerable extent from the
Wird die Kehle nicht mit einem Strahlungskonversionsmaterial befüllt, sondern mit einem Silikon mit einem hohen Brechungsindex von etwa 1,5 so kann die Effizienz um etwa 6,25 % im Vergleich zur Vergleichsstruktur erzielt werden. Den Simulationen wurde jeweils eine Höhe des Halbleiterchips von 150 µm zugrunde gelegt.If the fillet is not filled with a radiation conversion material but with a silicone with a high refractive index of around 1.5, the efficiency can be achieved by around 6.25% compared to the reference structure. The simulations were each based on a semiconductor chip height of 150 µm.
Durch die beschriebene Kehle kann also eine signifikante Erhöhung der Effizienz des Halbleiterbauelements auf technisch einfach zu realisierende Weise erzielt werden.The fillet described can therefore achieve a significant increase in the efficiency of the semiconductor component in a way that is technically simple to implement.
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