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Für Halbleiterbauelemente wie Leuchtdioden sind Bauformen bekannt, bei denen die zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen Halbleiterchips in vorgefertigte Gehäuse montiert werden. Solche Bauformen sind zur Herstellung besonders kompakter Leuchtdioden nur schwer miniaturisierbar.
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Eine aus dem Stand der Technik bekannte Lösung dieses Problems besteht darin, einen Gehäusekörperverbund auszubilden, welcher zwischen matrixartig angeordneten Halbleiterchips angeordnet ist. Die Halbleiterchips weisen insbesondere einen auf einen Trägerkörper angeordneten Halbleiterkörper mit einem zur Erzeugung und/oder Empfangen von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich auf. Der Gehäusekörperverbund kann beispielsweise mittels eines Gießverfahrens hergestellt werden. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird der Gehäusekörperverbund in eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen vereinzelt, sodass jedes vereinzelte Halbleiterbauelement zumindest einen Halbleiterchip und einen Teil des Gehäusekörperverbunds als Gehäusekörper aufweist.
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Typischerweise weist ein solches Herstellungsverfahren einen Schritt auf, in dem die Mehrzahl von Halbleiterchips auf einem Hilfsträger befestigt wird, wobei die Halbleiterkörper vom Trägerkörper aus gesehen dem Hilfsträger zugewandt sind.
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Hierbei tritt das Problem auf, dass der Gehäusekörperverbund nachfolgend gedünnt werden muss, beispielsweise durch einen Schleifprozess, wodurch einerseits eine Dicke der Halbleiterchips verringert wird, was zu einem Verlust an mechanischer Stabilität führen kann, und andererseits an einer Rückseite der Halbleiterchips aufgebrachte Metallisierungen beschädigt bzw. entfernt werden. Letzteres erfordert einen zusätzlichen Verfahrensschritt, in welchem Metallisierungen an den Rückseiten der Halbleiterchips, genauer an den Rückseiten der Trägerkörper neu ausgebildet werden. Da die Positionierung der Metallisierungen nicht mit der erforderlichen Präzision gewährleistet werden kann, bedecken die Metallisierungen gewöhnlicherweise auch einen Teil der Rückseite des Gehäusekörperverbunds. Dies erfordert, dass die Metallisierungen zusätzlich eine gute Haftung auf den Gehäusekörperverbund aufweisen müssen. Ein weiteres Problem bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren liegt darin, dass zur Gewährleistung der mechanischen Stabilität der Halbleiterchips ein Polierprozess ausgeführt werden muss, welcher mit erheblichen Kosten verbunden ist.
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Eine Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Herstellung anzugeben, durch das optoelektronische Halbleiterbauelemente mit einer kompakten Bauform hergestellt werden können. Weiterhin soll ein solches Halbleiterbauelement angegeben werden.
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Insbesondere ist es eine Aufgabe, die oben genannten Probleme in Verbindung mit der Rückseitenkontaktierung der Halbleiterchips weitestgehend zu unterbinden.
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Diese Aufgaben werden unter anderem durch ein Verfahren beziehungsweise ein Halbleiterbauelement gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen angegeben. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren einen Schritt auf, in dem ein Hilfsträger bereitgestellt wird. Der Hilfsträger kann flexibel, beispielsweise als Folie, oder starr ausgebildet sein.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren einen Schritt auf, in dem eine Mehrzahl von Halbleiterchips bereitgestellt wird. Die Halbleiterchips weisen insbesondere einen Halbleiterkörper mit einem zur Erzeugung und/oder Empfangen von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich auf. Der Halbleiterkörper, insbesondere der aktive Bereich enthält beispielsweise ein III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Weiterhin umfasst der Halbleiterchip einen Trägerkörper, auf dessen Oberseite der Halbleiterkörper angeordnet ist. Mit Oberseite des Trägerkörpers wird im Folgenden stets die Seite des Trägerkörpers bezeichnet, auf welcher der Halbleiterkörper angeordnet ist. Analog wird mit Rückseite des Trägerkörpers im Folgenden die Seite des Trägerkörpers bezeichnet, welche vom Halbleiterkörper abgewandt ist.
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Dass eine Schicht oder ein Element „auf“ oder „über“ einer anderen Schicht oder einem anderen Element angeordnet oder aufgebracht ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar im direkten mechanischen und/oder elektrischen Kontakt auf der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist.
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Weiterhin kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element mittelbar auf beziehungsweise über der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Dabei können dann weitere Schichten und/oder Elemente zwischen der einen und der anderen Schicht angeordnet sein.
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Beispielsweise ist der Trägerkörper ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers. Alternativ ist der Trägerkörper von einem Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers verschieden. In diesem Fall dient der Trägerkörper der mechanischen Stabilisierung des Halbleiterkörpers, sodass das Aufwachssubstrat hierfür nicht erforderlich ist und entfernt werden kann. Ein Halbleiterchip, bei dem das Aufwachssubstrat entfernt ist, wird auch als Dünnfilm-Halbleiterchip bezeichnet. Beispielsweise kann der Trägerkörper (insbesondere dotiertes) Silizium, (insbesondere dotiertes) Germanium oder ein Metall enthalten oder daraus bestehen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren einen Schritt auf, in dem die Mehrzahl von Halbleiterchips auf dem Hilfsträger befestigt wird, wobei die Halbleiterkörper vom Trägerkörper aus gesehen vom Hilfsträger abgewandt sind. Die bevorzugt optoelektronischen Halbleiterchips sind dabei in einer lateralen Richtung voneinander beabstandet. Unter einer lateralen Richtung wird hier und im Folgenden eine Richtung parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Hilfsträgers und/oder des Halbleiterkörpers verstanden. Unter einer vertikalen Richtung wird hier und im Folgenden analog eine Richtung senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Hilfsträgers und/oder des Halbleiterkörpers verstanden. Beispielsweise kann der Hilfsträger als Klebefolie ausgebildet sein, auf welcher die Halbleiterchips haften. Die Mehrzahl von Halbleiterchips muss allerdings nicht notwendigerweise unmittelbar auf dem Hilfsträger angeordnet sein. Es ist ausreichend, dass die Halbleiterchips beispielsweise auf einer haftenden Schicht, welche den Hilfsträger bedeckt, angeordnet sind, sodass sie zumindest mittelbar auf dem Hilfsträger befestigt sind.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem ein Gehäusekörperverbund ausgebildet wird, der zumindest bereichsweise zwischen den Trägerkörpern benachbarter Halbleiterchips angeordnet ist. Der Gehäusekörperverbund weist eine größere Dicke auf als die Halbleiterchips. D.h. der Gehäusekörperverbund weist in vertikaler Richtung eine größere Ausdehnung auf als die Halbleiterchips. Somit werden die Halbleiterchips beim Ausbilden des Gehäusekörperverbunds überformt.
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Bevorzugt ist ein vertikaler Abstand zwischen den Oberseiten der Trägerkörper und einer Oberseite des Gehäusekörperverbunds größer als 50 µm.
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Der Gehäusekörperverbund kann insbesondere mittels eines Gießverfahrens hergestellt werden. Unter dem Begriff Gießverfahren fallen hierbei alle Herstellungsverfahren, bei denen eine Formmasse in eine vorgegebene Form eingebracht wird und insbesondere nachfolgend gehärtet wird. Insbesondere umfasst der Begriff Gießverfahren Gießen (Casting), Spritzgießen (Injection Molding), Spritzpressen (Transfer Molding) und Formpressen (Compression Molding). Bevorzugt wird der Gehäusekörperverbund durch Formpressen oder durch ein folienassistiertes Gießverfahren (Film Assisted Transfer Molding) ausgebildet.
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Der Gehäusekörperverbund kann gefüllte oder ungefüllte Gießharze (z. B. Epoxydharze oder Silikone) aufweisen. Der Gehäusekörperverbund kann eine Dicke zwischen 50 µm und 500 µm, bevorzugt zwischen 100 µm und 200 µm, typischerweise um die 150 µm aufweisen.
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Beispielsweise wird der Gehäusekörperverbund durch ein schwarzes Material gebildet. Beispielsweise kann der Gehäusekörperverbund ein schwarzes Epoxid-Material („black epoxy“) enthalten oder aus diesem bestehen. Ein solches Material ist aufgrund seiner weiten Verbreitung in der Elektronik besonders kostengünstig verfügbar und zeichnet sich durch eine gute Verarbeitbarkeit aus. Ein Epoxid-Material kann weiterhin den Vorteil haben, dass sich sein thermischer Ausdehnungskoeffizient von dem des Materials des Trägerkörpers nur wenig unterscheidet.
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Alternativ wird der Gehäusekörperverbund durch ein weißes oder reflektierendes Material gebildet. Beispielsweise kann ein transparentes Matrixmaterial verwendet werden, in welches Streupartikel (beispielsweise aus Titanoxid) eingebettet sind.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem der Hilfsträger entfernt wird, beispielsweise indem er delaminiert wird.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem der Gehäusekörperverbund gedünnt wird, beispielsweise mittels eines mechanischen Verfahrens wie Schleifens oder Polierens. Das Dünnen des Gehäusekörperverbunds kann vor oder nach der Entfernung des Hilfsträgers erfolgen. Beispielsweise kann der Gehäusekörperverbund von der dem Hilfsträger abgewandten Seite her gedünnt werden.
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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 Halbleiterbauelement zumindest einen Halbleiterchip und einen Teil des Gehäusekörperverbunds als Gehäusekörper aufweist. Die Gehäusekörper entstehen aus dem Gehäusekörperverbund also erst beim Vereinzeln und somit zu einem Zeitpunkt, zudem sich die Halbleiterchips bereits in dem Gehäusekörper befinden. Folge der Vereinzelung des Gehäusekörperverbunds ist es, dass Seitenflächen der entstehenden optoelektronischen Halbleiterbauelemente zumindest im Bereich der Gehäusekörper Vereinzelungsspuren aufweisen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weisen die Halbleiterchips jeweils eine auf einer Rückseite des Trägerkörpers ausgebildete Metallisierung auf, welche beim Entfernen des Hilfsträgers oder zumindest in einem der nachfolgenden Verfahrensschritte freigelegt wird, so dass sie von außen frei zugänglich ist. Bevorzugt ist hierbei, dass die Metallisierung mit dem Trägerkörper lateral bündig abschließt. Ebenso ist bevorzugt, dass die Metallisierungen bereits beim Befestigen der Mehrzahl von Halbleiterchips auf dem Hilfsträger ausgebildet sind, d.h. die Halbleiterchips werden bereits mit den Metallisierungen auf den Rückseiten der Trägerkörper bereitgestellt.
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Dadurch, dass die Metallisierungen auf einer Rückseite des Gehäusekörperverbunds angeordnet sind und letzterer typischerweise von seiner Oberseite her gedünnt wird, bleiben die Metallisierungen beim Dünnen erhalten, insbesondere unbeschädigt. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit, die Metallisierungen in einem zusätzlichen Verfahrensschritt erneut an den Rückseiten der Trägerkörper auszubilden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird auf jeder der auf den Rückseiten der Trägerkörper ausgebildeten Metallisierungen in einem der Entfernung des Hilfsträgers nachfolgenden Verfahrensschritt eine Kontaktschicht ausgebildet. Die Kontaktschicht weist insbesondere ein gut lötbares Material auf und dient der externen Kontaktierung des fertig gestellten optoelektronischen Halbleiterbauelements. Im Gegensatz zu der Metallisierung wird die Kontaktschicht bevorzugt zumindest bereichsweise (insbesondere unmittelbar) auch auf die Rückseite des Gehäusekörperverbunds aufgebracht.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem nach dem Entfernen des Hilfsträgers eine Konversionsschicht ausgebildet wird und jedes der vereinzelten Halbleiterbauelemente einen Teil der Konversionsschicht aufweist. Die Konversionsschicht ist insbesondere dazu ausgebildet, in den Halbleiterchips erzeugte Primärstrahlung mit einer ersten Wellenlänge (beispielsweise aus dem blauen Spektralbereich) in Sekundärstrahlung mit einer von der ersten Wellenlänge verschiedenen längeren Wellenlänge (beispielsweise aus dem gelben Spektralbereich) zu konvertieren. Beispielsweise ist das Halbleiterbauelement zur Erzeugung von Mischlicht, insbesondere von für das menschliche Auge weiß erscheinendem Mischlicht, vorgesehen. Beispielsweise weist die Konversionsschicht eine Dicke zwischen 20 µm und 150 µm, besonders bevorzugt zwischen 40 µm und 100 µm auf.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Konversionsschicht durch Sprühbeschichtung ausgebildet und enthält beispielsweise ein Silikon mit einer geeigneten Viskosität, so dass es sich leicht sprühen lässt. Außerdem können in das Silikon geeignete Konversionspartikel eingebettet sein.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Halbleiterkörper nach dem Dünnen des Gehäusekörperverbunds zumindest bereichsweise, bevorzugt vollständig, freigelegt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist jeder der Halbleiterchips eine Opferschicht auf, welche den Halbleiterkörper bedeckt, wobei die Opferschicht beim Dünnen des Gehäusekörperverbunds teilweise entfernt wird. Beispielsweise wird beim Dünnen des Gehäusekörperverbunds in die Opferschicht hineingeschliffen, so dass sie ebenfalls gedünnt wird. Die Opferschichten wirken als Abstandshalter und ermöglichen es insbesondere, einen Schleifprozess oder ein ähnliches Verfahren am Gehäusekörperverbund durchzuführen, ohne dass hierbei die Halbleiterkörper beschädigt werden. Die Verwendung der Opferschichten kann zur Folge haben, dass der Gehäusekörper den Halbleiterkörper im fertigen Halbleiterbauelement in einer vertikalen Richtung überragt und somit einen den Halbleiterkörper ringsum umgebenden Rahmen ausbildet. Bevorzugt weisen die Opferschichten vor dem Dünnen des Gehäusekörperverbunds jeweils eine Dicke von mindestens 5 µm, besonders bevorzugt von mindestens 30 µm auf. Alternativ oder zusätzlich weisen sie jeweils eine Dicke von höchstens 150 µm, besonders bevorzugt von höchstens 60 µm auf.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weisen die vor der Befestigung auf dem Hilfsträger bereitgestellten Halbleiterchips bereits jeweils die Opferschicht auf, welche bevorzugt auf der Oberseite des Trägerkörpers angeordnet ist und eine vom Trägerkörper abgewandte Seite des Halbleiterkörpers bedeckt.
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Alternativ werden die Opferschichten erst nach der Befestigung der Halbleiterchips auf dem Hilfsträger ausgebildet, wiederum bevorzugt auf der Oberseite des Trägerkörpers und derart, dass sie jeweils eine vom Trägerkörper abgewandte Seite des Halbleiterkörpers bedecken.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird jede der Opferschichten nach dem Dünnen des Gehäusekörperverbunds vollständig entfernt. Vor dem Vereinzelungsschritt wird somit jede der Opferschichten vollständig entfernt, sodass die fertiggestellten Halbleiterbauelemente frei von dem Material der Opferschicht sind. Die Opferschicht besteht in diesem Fall bevorzugt aus einem Material, welches einfach durch ein chemisches oder physikalisches Verfahren entfernt werden kann. Beispielsweise kann die Opferschicht aus einem Fotolack bestehen, welcher bequem durch Einwirkung eines geeigneten Lösemittels, wie beispielsweise von Wasser, aufgelöst werden kann.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens bleibt ein den Halbleiterkörper bedeckender Teil der Opferschicht auf dem Halbleiterkörper auch nach dem Dünnen des Gehäusekörperverbunds angeordnet. Die Opferschichten bleiben also zumindest teilweise erhalten und sind Teil der fertiggestellten Halbleiterbauelemente. Beispielsweise können die Opferschichten ein Konversionsmaterial aufweisen, so dass der jeweils in den fertig gestellten Halbleiterbauelementen verbleibende Teil als Konversionsschicht wirken kann. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird zwischen dem Bereitstellen der Halbleiterchips und deren Befestigung auf dem Hilfsträger ein fotostrukturierbares Material auf die Halbleiterchips und in von den Halbleiterchips freigelassenen Bereichen des Hilfsträgers aufgebracht, das fotostrukturierbare Material durch den Hilfsträger hindurch belichtet und das fotostrukturierbare Material zumindest in den von den Halbleiterchips freigelassenen Bereichen entfernt, wobei das nicht entfernte und die Halbleiterkörper bedeckende fotostrukturierbare Material eine Vielzahl von Opferschichten bildet. Hierdurch wird ein selbstjustierender Prozess zur Ausbildung der Opferschichten bereitgestellt, in welchem durch den Hilfsträger hindurch belichtet wird und die Halbleiterchips das fotostrukturierbare Material bereichsweise abschatten. Die Halbleiterchips wirken somit als Maske in einem fotolithografischen Prozess, wodurch die Verwendung einer zusätzlichen externen Maske nicht erforderlich ist.
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Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement weist gemäß zumindest einer Ausführungsform einen zur Erzeugung und/oder zum Empfangen von Strahlung vorgesehenen Halbleiterchip mit einem auf einer Oberseite eines Trägerkörpers angeordneten Halbleiterkörper auf.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement einen Gehäusekörper auf, der den Trägerkörper des Halbleiterchips in einer lateralen Richtung bereichsweise umgibt, wobei Seitenflächen des Gehäusekörpers Vereinzelungsspuren aufweisen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist auf einer Rückseite des Trägerkörpers eine Metallisierung und bevorzugt auf der Metallisierung eine Kontaktschicht ausgebildet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements schließt die Metallisierung mit dem Trägerkörper lateral bündig ab.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist eine Rückseite des Gehäusekörpers frei von der Metallisierung.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist die Kontaktschicht zumindest bereichsweise auf die Rückseite des Gehäusekörpers aufgebracht.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements überragt der Gehäusekörper den Halbleiterkörper vom Trägerkörper aus gesehen vertikal, d.h. der Gehäusekörper bildet einen den Halbleiterkörper ringsum umgebenden Rahmen aus.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist ein vertikaler Abstand zwischen der Oberseite des Trägerkörpers und einer Oberseite des Gehäusekörpers größer als 5 µm.
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Das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauelementen ist für die Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauelements besonders geeignet. Im Zusammenhang mit dem Verfahren angeführte Merkmale können daher auch für das Halbleiterbauelement herangezogen werden oder umgekehrt.
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Weitere Merkmale, Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.
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Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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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.
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Es zeigen:
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Die 1A bis 1J und 2A bis 2I ein Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauelementen gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele anhand von jeweils in schematischer Schnittansicht dargestellten Zwischenschritten; und
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Die 3A bis 3D eine mögliche Herstellung von Opferschichten.
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In den 1A bis 1J ist ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen gezeigt.
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In dem in 1A dargestellten Verfahrensschritt wird eine Mehrzahl von Halbleiterchips 6 auf einem Hilfsträger 2 und einer über dem Hilfsträger 2 angeordneten Klebeschicht 4 befestigt. Jeder der Halbleiterchips 6 umfasst einen Trägerkörper 10 mit einer Oberseite 12 und einer Rückseite 14, einen auf der Oberseite 12 des Trägerkörpers angeordneten Halbleiterkörper 16, einen Oberseitenkontakt 20 sowie eine auf der Rückseite 14 des Trägerkörpers ausgebildete Metallisierung 18.
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Die nachfolgende Beschreibung erfolgt exemplarisch für strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente. Die Halbleiterchips 6 sind beispielsweise Lumineszenzdiodenhalbleiterchips, etwa Leuchtdiodenhalbleiterchips. Davon abweichend können die Halbleiterbauelemente aber auch zum Empfangen von Strahlung vorgesehen sein und beispielsweise einen als Fotodiode ausgebildeten Halbleiterchip aufweisen.
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Die Halbleiterchips 6 werden derart auf den Hilfsträger 2 angeordnet, dass sie in einer lateralen Richtung 11 voneinander beabstandet sind und die Halbleiterkörper 16 von den Trägerkörpern 10 aus gesehen von dem Hilfsträger 2 abgewandt sind. Der Hilfsträger 2 kann auch als eine selbsthaftende Folie ausgebildet sein, sodass keine separate Klebeschicht 4 vorgesehen sein muss. Die Halbleiterchips 6 sind matrixartig angeordnet und in einer lateralen Richtung L, das heißt in einer Richtung parallel zur Haupterstreckungsebene des Hilfsträgers 2 voneinander beabstandet.
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Des Weiteren werden auf dem Hilfsträger 2 eine Vielzahl von Durchkontaktierungselementen 8 angeordnet, welche jeweils ein Kontaktelement 22, beispielsweise aus dotiertem Silizium, sowie weitere Metallisierungen 24, 26 an der Oberseite und der Rückseite aufweisen. Analog kann eine Vielzahl von ESD-Schutzelementen auf dem Hilfsträger 2 angeordnet werden (nicht dargestellt).
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In dem in 1B gezeigten Verfahrensschritt wird ein Gehäusekörperverbund 28 beispielsweise durch Formpressen erzeugt, welcher Bereiche zwischen benachbarten Halbleiterchips 6 und Durchkontaktierungselementen 8 zumindest bereichsweise ausfüllt und welche die genannten Elemente überformt. Dies bedeutet, dass der Gehäusekörperverbund 28 die Halbleiterchips 6 und die Durchkontaktierungselemente 8 auf einer von dem Hilfsträger 2 abgewandten Seite vollflächig überdeckt und in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unmittelbar bedeckt. Der Gehäusekörperverbund 28 weist somit eine größere Ausdehnung in vertikaler Richtung V auf als die Halbleiterchips 6. Eine Oberseite 30 des Gehäusekörperverbunds 28 kann beispielsweise von dem Halbleiterkörper 16 und/oder von der Oberseite 12 des Trägerkörpers eines Halbleiterchips 6 einen Abstand von mehr als 200 µm, bevorzugt mehr als 500 µm, beispielsweise mehr als 1 mm, aufweisen.
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In dem in 1C dargestellten Verfahrensschritt wird der Hilfsträger 2 durch Delaminieren entfernt. Hierbei werden die Metallisierungen 18 auf den Rückseiten der Trägerkörper 10 der Halbleiterchips 6 freigelegt und sind nunmehr von außen zugänglich. Analoges gilt für die Rückseitenmetallisierungen 26 der Durchkontaktierungselemente 8.
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In dem in 1D gezeigten Verfahrensschritt werden auf den Metallisierungen 18 auf den Rückseiten 14 der Trägerkörper 10 jeweils Kontaktschichten 32 ausgebildet, welche beispielsweise aus einem gut lötbaren Material bestehen und eine externe Kontaktierung gewährleisten sollen. Im Gegensatz zu der Metallisierung 18, welche lateral bündig mit dem Trägerkörper 10 abschließt, überragt die Kontaktschicht 32 jedes Halbleiterchips den Trägerkörper 10 in einer lateralen Richtung und bedeckt somit zumindest einen Teil einer Rückseite 31 des Gehäusekörperverbundes 28. Analoges gilt für einen auf der Rückseitenmetallisierung 26 des Durchkontaktierungselements 8 ausgebildeten Lötkontakt 34.
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In dem nachfolgenden, in 1E gezeigten Verfahrensschritt wird der Gehäusekörperverbund 28 von der Oberseite 30 her gedünnt, beispielsweise mittels eines mechanischen Verfahrens wie Schleifens, sodass die Oberseite 30 des Gehäusekörperverbunds 28 einen geringeren Abstand (von beispielsweise bis zu 1 µm) von einer Oberseite des Halbleiterkörpers 16 aufweist. Der Abstand kann in weiteren Ausführungsbeispielen bis zu mehreren Millimetern betragen.
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In dem in 1F gezeigten Verfahrensschritt wird weiteres Material des Gehäusekörperverbunds 28 von der Oberseite 30 her abgetragen, beispielsweise durch Lösen des Materials des Gehäusekörperverbundes durch chemische Lösungsmittel oder ein Plasma, sodass die Halbleiterkörper 16 (insbesondere deren strahlungsemittierende oder -empfangende Oberfläche) und die oberseitigen Kontakte 20, 24 freiliegen. In dem nachfolgenden, in 1G dargestellten Verfahrensschritt wird eine Isolierungsschicht 36 auf den oberseitig freiliegenden Kontakten 20, 24 ausgebildet, auf die nachfolgend (1H) ein planares Kontaktelement 38 aufgebracht wird, welches eine elektrische Verbindung zwischen dem Oberseitenkontakt 20 des Halbleiterchips 6 und der Vorderseitenmetallisierung 24 des Durchkontaktierungselements 8 herstellt.
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In dem in 1I gezeigten Verfahrensschritt wird durch Sprühbeschichtung eine Konversionsschicht 40 ausgebildet, welche den gesamten Verbund auf dessen Oberseite großflächig bedeckt.
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Zum Vereinzeln in Halbleiterbauelemente 100 wird der Gehäusekörperverbund 28 sowie die Konversionsschicht 40 entlang von Vereinzelungslinien 42 durchtrennt. Dies kann beispielsweise mechanisch, etwa mittels Sägens oder Stanzens, chemisch, beispielsweise mittels Ätzens, und/oder mittels kohärenter Strahlung, etwa durch Laserablation, erfolgen. Jedes Halbleiterbauelement 100 weist einen Trägerkörper 10, einen Halbleiterkörper 16, einen Teil der Konversionsschicht 40 und einen Teil des Gehäusekörperverbunds 28 als Gehäusekörper auf. An Seitenflächen 44 des Gehäusekörpers sind Vereinzelungsspuren vorhanden.
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In den 2A bis 2I ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Gehäusekörperverbund 28 derart ausgebildet, dass er keinen unmittelbaren Kontakt mit den Halbleiterkörpern 16 der Halbleiterchips 6 aufweist. Sowohl die Halbleiterchips 6 als auch die Durchkontaktierungselemente 8 weisen auf deren Oberseiten Opferschichten 46, 48 auf, welche als Abstandshalter wirken und einen Schutz der Halbleiterkörper 16 sowie der oberseitigen Kontakte 20, 24 gewährleisten. Die 2B und 2C stellen Verfahrensschritte dar, welche den in den 1C und 1D gezeigten Schritten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen.
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In dem in 2D gezeigten Verfahrensschritt wird der Gehäusekörperverbund 28 wiederum gedünnt, wobei die Opferschichten 46, 48 bereits teilweise entfernt werden. Beispielsweise wird ein Schleifprozess verwendet und in die Opferschichten 46, 48 hineingeschliffen. Die Verwendung der Opferschichten 46, 48 erlaubt es, den Schleifprozess mit einer geringeren Anforderung an die Präzision durchzuführen; der Gehäusekörperverbund 28 wird oberhalb der Halbleiterchips 6, insbesondere der Halbleiterkörper 16, und der Durchkontaktierungselemente 8 entfernt, ohne dass hierbei die Oberseiten der genannten Elemente beschädigt werden. Die Ausführung eines aufwändigen Polierprozesses entfällt hierdurch.
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In dem in 2E gezeigten Verfahrensschritt werden die Opferschichten 46, 48 entfernt, beispielsweise durch Verwendung eines Lösungsmittels, welches selektiv gegenüber dem Material des Gehäusekörperverbunds 28 ist. Der Gehäusekörperverbund 28 überragt die Halbleiterkörper 16 in einer vertikalen Richtung und bildet somit jeweils einen Rahmen um diese herum aus. Im Bereich der Halbleiterkörper 16 werden hierdurch Kavitäten erzeugt, welche die optischen Eigenschaften der fertiggestellten Bauteile verbessern. Die nachfolgenden, in den 2F bis 2I gezeigten Verfahrensschritte verlaufen analog zu dem in den 1A bis 1J gezeigten Ausführungsbeispiel.
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Die Opferschichten 46, 48 können aus einem fotostrukturierbaren Material, beispielsweise einem (insbesondere silikonbasierten) Fotolack bestehen oder aus einem keramischen Material, Silikon, Epoxid, Glas, Aerogelen oder einer weiteren glasartigen Substanz. Des Weiteren können die Opferschichten 46, 48 Konversionsmaterialien, beispielsweise Lumineszenzkonversionsmaterialien, Quantenpunkte oder andere Materialien zur Steuerung einer Lichtauskopplung, wie beispielsweise Streupartikel, enthalten. In diesem Falle können die Opferschichten 46 gemäß eines weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich der Halbleiterkörper 16 erhalten bleiben und dort eine Konversionsschicht bilden. Beispielsweise kann in dem in 2E dargestellten Verfahrensschritt eine Öffnung der Opferschichten 46, 48 lediglich im Bereich der Oberseitenkontakte 20, 24 erfolgen.
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Die 3A bis 3D zeigen eine mögliche Herstellung der im vorangegangenen Ausführungsbeispiel gezeigten Opferschichten. Nach der in 3A gezeigten Befestigung der Halbleiterchips 6 und der Durchkontaktierungselemente 8 auf dem Hilfsträger 2 wird ein fotostrukturierbares Material 50 großflächig auf dem gesamten Verbund, das heißt insbesondere auf die Oberseiten der Halbleiterchips 6 und der Durchkontaktierungselemente 8, sowie in den von den genannten Elementen freigelassenen Bereichen des Hilfsträgers aufgebracht. Nachfolgend wird das fotostrukturierbare Material 50 durch den Hilfsträger 2 und die Klebeschicht 4 hindurch belichtet (angedeutet durch Pfeile in 3C) und hierdurch entwickelt. Im nachfolgenden, in 3D dargestellten Verfahrensschritt wird das fotostrukturierbare Material 50 zumindest in den von den Halbleiterchips 6 und den Durchkontaktierungselementen 8 freigelassenen Bereichen entfernt, sodass das nicht entfernte fotostrukturierbare Material auf den Oberseiten der Halbleiterchips 6 und der Durchkontaktierungselemente 8 erhalten bleibt und diese bedeckt. Hierdurch werden die Opferschichten 46, 48 ausgebildet.
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Anders als in den 3A bis 3D dargestellt, können die Opferschichten 46, 48 auch durch einen fotolithografischen Prozess ausgebildet werden, bei welchem eine externe Maske im Bereich der Oberseite 30 des Gehäusekörperverbunds 28 angeordnet wird (nicht dargestellt). Alternativ können die Opferschichten 46, 48 auch durch eine andere Platzierungsmethode ausgebildet werden, bei welcher das Material lediglich auf den Oberseiten der Halbleiterchips 6 und der Durchkontaktierungselemente 8, aber nicht in die von den Elementen 6, 8 freigelassenen Bereiche des Hilfsträgers 2 aufgebracht wird.
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In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Gehäusekörperverbund 28 nach Ausbildung der Kontaktschichten 32 (also nach Ausführung der in 1D oder 2C gezeigten Verfahrensschritte) auf einen zusätzlichen Hilfsträger oder auf zwei oder mehr übereinander angeordnete zusätzliche Hilfsträger angeordnet; hierdurch wird die Ausführung der nachfolgenden Verfahrensschritte durch Erhöhung der mechanischen Stabilität erleichtert. Der zusätzliche Hilfsträger oder die zusätzlichen Hilfsträger können auch noch im Vereinzelungsschritt vorgesehen sein. Genauer kann eine Vereinzelung dadurch erfolgen, dass der Gehäusekörperverbund entlang der Vereinzelungslinien aufgesägt bis in den zusätzlichen Hilfsträger oder zumindest bis in einen der zusätzlichen Hilfsträger hinein. In einem nachfolgenden Verfahrensschritte können die vereinzelten optoelektronischen Halbleiterbauelemente von dem zusätzlichen Hilfsträger abgetrennt, beispielsweise abgelöst werden.
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Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Viel mehr 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 den Ausführungsbeispielen angegeben ist.
