DE102015113310B4 - Halbleiterchip - Google Patents

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Abstract

Halbleiterchip mit- einem Halbleiterkörper (1), der einen aktiven Bereich (12) umfasst,- einem Träger (3), der einen ersten Leiterkörper (31), einen zweiten Leiterkörper (32) und einen Formkörper (33) umfasst,- einer elektrisch isolierenden Schicht (4), die eine erste Öffnung (41) und eine zweite Öffnung (42) umfasst,- einer ersten Anschlussstelle (51), die elektrisch leitend ist, und- einer zweiten Anschlussstelle (52), die elektrisch leitend ist, wobei- der Träger (3) mechanisch mit dem Halbleiterkörper (2) verbunden ist,- der aktive Bereich (12) elektrisch leitend mit dem ersten Leiterkörper (31) und dem zweiten Leiterkörper (32) verbunden ist,- die elektrisch isolierende Schicht (4) den Träger (3) an dessen dem Halbleiterkörper (1) abgewandten Seite bedeckt,- die erste Anschlussstelle (51) durch die erste Öffnung (41) elektrisch leitend mit dem ersten Leiterkörper (31) verbunden ist,- die zweite Anschlussstelle (52) durch die zweite Öffnung (42) elektrisch leitend mit dem zweiten Leiterkörper (32) verbunden ist,- der erste Leiterkörper (31) vom zweiten Leiterkörper (32) einen ersten Abstand (D1) aufweist,- die erste Anschlussstelle (51) von der zweiten Anschlussstelle (52) einen zweiten Abstand (D2) aufweist,- der erste Abstand (D1) kleiner als der zweite Abstand (D2) ist,- zumindest einer der Leiterkörper (31, 32) zumindest einen Vorsprung (311, 312, 321, 322) umfasst, und wobei- sich zumindest ein Vorsprung (311, 312, 321, 322) vom zumindest einen Leiterkörper (31, 32) in Richtung des anderen Leiterkörpers (32, 31) erstreckt.

Description

  • Die Druckschrift US 2003/0168664 A1 beschreibt einen Halbleiterchip.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Halbleiterchip anzugeben, der besonders gute thermische Eigenschaften aufweist.
  • Es wird ein Halbleiterchip angegeben. Bei dem Halbleiterchip handelt es sich beispielsweise um einen elektronischen oder optoelektronischen Halbleiterchip. Insbesondere kann es sich bei dem Halbleiterchip um einen Chip handeln, der im Betrieb elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, detektiert oder emittiert.
  • Aus den Dokumenten DE 10 2012 217 533 A1 , DE 10 2010 025 320 A1 , DE 10 2013 111 496 A1 und DE 10 2011 015 821 A1 sind Halbleiterchips bekannt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips umfasst der Halbleiterchip einen Halbleiterkörper, der einen aktiven Bereich umfasst. Der Halbleiterkörper enthält eine oder mehrere Schichten eines Halbleitermaterials. Im aktiven Bereich des Halbleiterchips wird im Betrieb des Halbleiterchips eine Funktion des Halbleiterchips wie beispielsweise eine Detektion oder eine Emission von elektromagnetischer Strahlung ausgeführt. Der Halbleiterkörper kann beispielsweise auf einem III/V-Verbindungshalbleitermaterial basieren.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips umfasst der Halbleiterchip einen Träger, der einen ersten Leiterkörper, einen zweiten Leiterkörper und einen Formkörper umfasst. Bei dem Träger handelt es sich um eine oder um die mechanisch stützende Komponente des Halbleiterchips, welche dem Halbleiterchip zumindest einen Teil seiner mechanischen Stabilität verleiht.
  • Der Träger umfasst zumindest einen ersten Leiterkörper und zumindest einen zweiten Leiterkörper. Über die Leiterkörper kann der Halbleiterchip im Betrieb bestromt werden.
  • Die Leiterkörper sind beispielsweise als Vollkörper ausgebildet, die zumindest ein Metall enthalten oder aus zumindest einem Metall bestehen. Die Leiterkörper können zur Herstellung des Trägers beispielsweise als Vollkörper bereitgestellt werden oder die Leiterkörper werden bei der Herstellung des Trägers, zum Beispiel durch stromloses oder galvanisches Abscheiden, erzeugt. Die Leiterkörper zeichnen sich durch eine hohe elektrische Leitfähigkeit sowie eine hohe Wärmeleitfähigkeit aus. Die Leiterkörper können einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Der erste und der zweite Leiterkörper liegen im Betrieb des Halbleiterchips auf unterschiedlichem elektrischen Potenzial. Falls ein Leiterkörper mehrteilig ausgebildet ist, liegen alle Teile des mehrteilig ausgebildeten Leiterkörpers auf dem gleichen elektrischen Potenzial. Der Träger umfasst ferner einen Formkörper. Der Formkörper ist mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet. Beispielsweise kann der Formkörper mit einem Kunststoffmaterial gebildet sein. Der Formkörper kann die Leiterkörper des Trägers in lateralen Richtungen vollständig umschließen. Die lateralen Richtungen sind dabei diejenigen Richtungen, die zu einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips parallel verlaufen. Dabei ist es möglich, dass die Leiterkörper den Formkörper vollständig durchdringen. Die Leiterkörper können an einer dem Halbleiterkörper zugewandten Oberseite des Trägers und einer dem Halbleiterkörper abgewandten Seite des Trägers bündig mit dem Formkörper abschließen.
  • Der Formkörper kann an die Leiterkörper angeformt sein. Insbesondere kann eine direkte Grenzfläche zwischen dem Formkörper und den Leiterkörpern vorhanden sein. Beispielsweise kann das Material des Formkörpers für das Anformen an die Leiterkörper fließfähig sein und nach dem Anformen verfestigen. Der Formkörper isoliert die ersten und zweiten Leiterkörper elektrisch voneinander, sodass über die Leiterkörper ein elektrisches Anschließen des Halbleiterkörpers möglich ist. Seitenflächen des Trägers, welche die Oberseite und die Unterseite des Trägers miteinander verbinden, können beispielsweise vollständig mit dem Formkörper gebildet sein, sodass die Leiterkörper lediglich an der dem Halbleiterkörper abgewandten Unterseite des Trägers für eine weitere Kontaktierung zugänglich sind. Der Formkörper kann einstückig ausgebildet sein. Der Formkörper kann mit einem Matrixmaterial gebildet sein, das beispielsweise ein Thermoplast und/oder ein Duroplast und/oder ein Epoxidmaterial und/oder ein Silikonmaterial umfasst. In das Matrixmaterial können Füllstoffe eingebracht sein, welche mechanische, thermische und/oder optische Eigenschaften des Formkörpers beeinflussen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips umfasst der Halbleiterchip eine elektrisch isolierende Schicht, die zumindest eine erste Öffnung und zumindest eine zweite Öffnung umfasst. Die elektrisch isolierende Schicht ist beispielsweise mit einem Dielektrikum gebildet. Die elektrisch isolierende Schicht kann beispielsweise eines der folgenden Materialien enthalten oder aus zumindest einem der folgenden Materialien bestehen: Oxid, Nitrid, Silikon, Epoxidharz, Polymer. Insbesondere ist es auch möglich, dass die elektrisch isolierende Schicht mit dem gleichen Material wie der Formkörper oder dem gleichen Material wie das Matrixmaterial des Formkörpers gebildet ist. Die Öffnungen in der elektrisch isolierenden Schicht durchdringen die elektrisch isolierende Schicht vollständig. Im Bereich der Öffnungen ist kein Material der elektrisch isolierenden Schicht vorhanden.
  • Die elektrisch isolierende Schicht weist in einer vertikalen Richtung, die senkrecht zu der lateralen Richtung verläuft, eine Dicke auf, die kleiner ist als die Dicke des Formkörpers. Zum Beispiel beträgt die Dicke der elektrisch isolierenden Schicht höchstens 10 % der Dicke des Formkörper. Auf diese Weise stellt die elektrisch isolierende Schicht kaum ein Hindernis für Wärme da, die über die Leiterkörper und den Formkörper an sie gebracht wird.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips umfasst der Halbleiterchip zumindest eine erste Anschlussstelle, die elektrisch leitend ist, und zumindest eine zweite Anschlussstelle, die elektrisch leitend ist. Die Anschlussstellen dienen zur Kontaktierung des Halbleiterchips von außen und sind beispielsweise an einer gemeinsamen Fläche angeordnet, zum Beispiel an der Unterseite des Halbleiterchips. Der Halbleiterchip kann in diesem Fall insbesondere oberflächenmontierbar sein. Die Anschlussstellen sind mit einem elektrisch leitfähigen Material gebildet und können ein oder mehrere Metalle umfassen. Insbesondere können die Anschlussstellen eine dem Halbleiterkörper abgewandte Außenfläche aufweisen, die sich durch eine gute Verbindbarkeit, beispielsweise eine gute Lötbarkeit, auszeichnet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips ist der Träger mechanisch fest mit dem Halbleiterkörper verbunden, das heißt der Träger kann nur unter Zerstörung des Halbleiterchips vom Halbleiterkörper gelöst werden. Beispielsweise ist der Träger über einen Verbindungsbereich mit dem Halbleiterkörper verbunden. Im Verbindungsbereich können Kontaktschichten und Isolationsschichten vorhanden sein, mittels derer eine Stromführung von dem Leiterkörper zum aktiven Bereich des Halbleiterkörpers erfolgt. Beispielsweise grenzt der Träger an seiner dem Halbleiterkörper zugewandten Oberseite direkt an den Verbindungsbereich und der Verbindungsbereich grenzt an seiner dem Träger abgewandten Oberseite direkt an den Halbleiterkörper.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips ist die erste Anschlussstelle durch die erste Öffnung elektrisch leitend mit dem ersten Leiterkörper verbunden und die zweite Anschlussstelle ist durch die zweite Öffnung hindurch elektrisch leitend mit dem zweiten Leiterkörper verbunden. Für den Fall, dass der Halbleiterchip mehr als eine erste Anschlussstelle und/oder mehr als eine zweite Anschlussstelle umfasst, können die Anschlussstellen über entsprechend weitere Öffnungen mit entsprechend einem oder mehreren Leiterkörpern verbunden sein.
  • Insbesondere ist es möglich, dass das Material einer Anschlussstelle die zugeordnete Öffnung in der elektrisch isolierenden Schicht vollständig oder teilweise ausfüllt und sich in direktem Kontakt mit dem zugeordneten Leiterkörper befindet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips weist der erste Leiterkörper vom zweiten Leiterkörper einen ersten Abstand auf und die erste Anschlussstelle weist von der zweiten Anschlussstelle einen zweiten Abstand auf, wobei der erste Abstand kleiner als der zweite Abstand ist. Mit anderen Worten liegen beispielsweise in einer Ebene parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips der erste Leiterkörper und der zweite Leiterkörper näher aneinander als die erste Anschlussstelle und die zweite Anschlussstelle.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein Halbleiterchip angegeben mit
    • - einem Halbleiterkörper, der einen aktiven Bereich umfasst,
    • - einem Träger, der einen ersten Leiterkörper, einen zweiten Leiterkörper und einen Formkörper umfasst,
    • - einer elektrisch isolierenden Schicht, die eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung umfasst,
    • - einer ersten Anschlussstelle, die elektrisch leitend ist, und
    • - einer zweiten Anschlussstelle, die elektrisch leitend ist, wobei
    • - der Träger mechanisch mit dem Halbleiterkörper verbunden ist,
    • - der aktive Bereich elektrisch leitend mit dem ersten Leiterkörper und dem zweiten Leiterkörper verbunden ist,
    • - die elektrisch isolierende Schicht den Träger an dessen dem Halbleiterkörper abgewandten Seite bedeckt,
    • - die erste Anschlussstelle durch die erste Öffnung elektrisch leitend mit dem ersten Leiterkörper verbunden ist,
    • - die zweite Anschlussstelle durch die zweite Öffnung elektrisch leitend mit dem zweiten Leiterkörper verbunden ist,
    • - der erste Leiterkörper vom zweiten Leiterkörper einen ersten Abstand aufweist,
    • - die erste Anschlussstelle von der zweiten Anschlussstelle einen zweiten Abstand aufweist, und
    • - der erste Abstand kleiner als der zweite Abstand ist.
  • Dem hier beschriebenen Halbleiterchip liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass ein Querschnitt der Leiterkörper in einer Ebene parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips entscheidend für das thermische Verhalten des Halbleiterchips ist. Je größer der Querschnitt der Leiterkörper ist, desto besser kann Wärme über die Leiterkörper vom aktiven Bereich abgeführt werden. Insbesondere ein großer Abstand der Leiterkörper führt zu einer inhomogenen Entwärmung des Halbleiterkörpers und somit zu Effizienzeinbußen. Ferner kann eine inhomogene Entwärmung zu einem inhomogenen Leuchtbild sowie zu lokal erhöhten Temperaturen im Halbleiterchip führen, was schlussendlich eine schnellere Alterung des Halbleiterchips zufolge hat.
  • Andererseits kann der Abstand zwischen den Leiterkörpern, falls über sie eine Kontaktierung des Halbleiterchips von außen direkt erfolgt, sie also an der Unterseite des Halbleiterchips freiliegen, nicht zu klein gewählt werden, da sonst ein Mindestabstand, der beispielsweise zum Anschließen des Halbleiterchips mittels Lötens erforderlich ist, nicht eingehalten wird. Ein hier beschriebener Halbleiterchip bringt nun auf überraschende Weise die beiden genannten widerstrebenden Anforderungen - ein kleiner Abstand der Leiterkörper zur Verbesserung der thermischen Eigenschaften und ein großer Abstand der Anschlussstellen zur Erleichterung eines Verbindungsprozesses, insbesondere eines Lötverfahrens, - miteinander in Einklang.
  • Der erste Abstand, also der Abstand zwischen den Leiterkörpern, beträgt dabei beispielsweise wenigstens 10 µm und höchstens 100 µm. Insbesondere kann der Abstand zwischen den Leiterkörpern wenigstens 40 µm und höchstens 60 µm betragen.
  • Der zweite Abstand zwischen den Anschlussstellen kann beispielsweise wenigstens 30 µm und höchstens 250 µm, insbesondere wenigstens 60 µm und höchstens 150 µm betragen.
  • Insbesondere ist es möglich, dass der zweite Abstand wenigstens das 1,45-fache des ersten Abstands beträgt.
  • Beim hier beschriebenen Halbleiterchip wird an die dem Halbleiterkörper abgewandte Unterseite des Trägers eine isolierende Schicht aufgebracht, welche die Leiterkörper an ihrer dem Halbleiterkörper abgewandten Unterseite isoliert und eine neue, elektrisch isolierende Rückseite des Halbleiterchips formt. Die elektrisch isolierende Schicht ist an Stellen, an denen die Anschlussstellen gebildet werden, geöffnet und die Anschlussstellen sind über diese Öffnung mit den elektrischen Leiterkörpern verbunden. Auf diese Weise ist es möglich, die Leiterkörper mit einem möglichst kleinen Abstand auszubilden, ohne Einschränkungen im späteren Verbindungsprozess des Halbleiterchips beachten zu müssen.
  • Es resultiert ein Halbleiterchip mit einem optimierten thermischen Verhalten und damit einer optimierten Effizienz.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips grenzt die elektrisch isolierende Schicht bereichsweise direkt an die Leiterkörper, die Anschlussstellen und den Formkörper. Das heißt, es gibt eine Grenzfläche zwischen der elektrisch isolierenden Schicht und den Leiterkörpern, den Anschlussstellen und dem Formkörper, in denen die elektrisch isolierende Schicht sich in direktem Kontakt mit diesen Komponenten des Halbleiterchips befindet. Beispielsweise ist das Material der elektrisch isolierenden Schicht dabei derart gewählt, dass insbesondere zum Formkörper eine besonders gute Haftung besteht. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht sein, dass der Formkörper und die elektrisch isolierende Schicht ein gleiches Material enthalten oder aus dem gleichen Material bestehen. Auf diese Weise ist die Gefahr eines Ablösens der elektrisch isolierenden Schicht vom Träger reduziert. Die Anschlussstellen stehen mit der elektrisch isolierenden Schicht im Bereich der Öffnungen und an der dem Halbleiterkörper abgewandten Unterseite der elektrisch isolierenden Schicht beispielsweise in direktem Kontakt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips umgibt der Formkörper die Leiterkörper in lateralen Richtungen vollständig. Mit anderen Worten sind die Leiterkörper in den Formkörper eingebettet. Seitenflächen der Leiterkörper liegen beispielsweise an keiner Stelle frei, sodass die Leiterkörper neben dem Formkörper lediglich an einen Verbindungsbereich grenzen, der zwischen Halbleiterkörper und Träger angeordnet ist und an die elektrisch isolierende Schicht sowie die dem Halbleiterkörper zugeordnete Anschlussstelle. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Leiterkörper mechanisch fest mit dem Formkörper verbunden sind, was die mechanische Stabilität des Trägers und damit des Halbleiterchips insgesamt erhöht.
  • Ferner ist sichergestellt, dass die Leiterkörper am Rand des Halbleiterchips an keiner Stelle freiliegen und auf diese Weise der Halbleiterchip randseitig nicht kontaktierbar ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips umfasst zumindest einer der Leiterkörper einen Vorsprung. Der Vorsprung erstreckt sich beispielsweise in einer lateralen Richtung, also in einer Richtung parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips. Beispielsweise kann der Vorsprung nach Art einer Rille ausgebildet sein, die sich in vertikaler Richtung, in einer Richtung senkrecht zu den lateralen Richtungen, vollständig entlang des Leiterkörpers erstreckt und die in einem Querschnitt des Leiterkörpers parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips eine Zacke bildet. Insbesondere ist es möglich, dass der Leiterkörper zwei oder mehr solcher Vorsprünge aufweist, die sich jeweils in vertikaler Richtung über die gesamte Länge des Leiterkörpers erstrecken können. Der Leiterkörper kann dann beispielsweise im Querschnitt parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips die Form eines „F“, eines „E“, eines Kamms mit einer Vielzahl von Zinken und/oder eines Sterns zumindest annähernd aufweisen. Insbesondere ist die Grundfläche des Leiterkörpers in einem Querschnitt parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips einfach zusammenhängend und sternförmig.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips weist zumindest einer der Leiterkörper in Aufsicht auf eine dem Halbleiterkörper abgewandte Unterseite des zumindest einen Leiterkörpers eine sternförmige oder kammartige Form auf, wobei der zumindest eine Leiterkörper zumindest zwei Vorsprünge aufweist, welche zum Beispiel die Zinken der kammartigen Form bilden, und zwischen den Vorsprüngen zurückgezogene Bereiche ausgebildet sind, die frei vom Material des zumindest einen Leiterkörpers sind. Mit anderen Worten ist im Querschnitt in einer Ebene parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips zumindest einer der Leiterkörper mit einer Vielzahl von Vorsprüngen versehen. Jeder der Vorsprünge weist eine Haupterstreckungsrichtung auf, entlang der sich der Vorsprung erstreckt. Die Haupterstreckungsrichtungen unterschiedlicher Vorsprünge können dabei parallel zueinander verlaufen. Zwischen den Vorsprüngen ist kein Material der Leiterkörper vorhanden, sondern es sind zurückgezogene Bereiche vorhanden, die frei vom Material des zumindest einen Leiterkörpers sind und die im Träger beispielsweise mit Material des Formkörpers befüllt sind.
  • Ein Leiterkörper, der eine sternförmige oder kammartige Form aufweist, zeichnet sich durch eine besonders große Oberfläche aus, an der er mit dem Formkörper des Trägers in direktem Kontakt stehen kann. Aufgrund dieser großen Kontaktfläche und der Tatsache, dass die Vorsprünge der kammartigen oder sternförmigen Struktur den Leiterkörper im Formkörper verankern, weist ein Träger und damit ein Halbleiterchip mit derart ausgebildeten Leiterkörpern eine verbesserte mechanische Stabilität auf. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips erstreckt sich zumindest ein Vorsprung vom zumindest einen Leiterkörper, bei dem ein Vorsprung ausgebildet ist, in Richtung des anderen Leiterkörpers im Träger. Das heißt, der zumindest eine Leiterkörper erstreckt sich zumindest teilweise in Richtung des anderen Leiterkörpers, wodurch ein besonders kleiner Abstand zwischen den Leiterkörpern erreicht werden kann.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips weisen zumindest zwei Leiterkörper in Aufsicht auf eine dem Halbleiterkörper abgewandte Unterseite des zumindest einen Leiterkörpers die sternförmige oder kammartige Form auf, wobei zumindest ein Vorsprung eines Leiterkörpers in den zurückgezogenen Bereich des anderen Leiterkörpers ragt. Mit anderen Worten können die Vorsprünge eines Leiterkörpers paarweise in die zurückgezogenen Bereiche des anderen Leiterkörpers ragen, sodass entlang einer Linie, die in einem Querschnitt parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips zwischen den Leiterkörpern verläuft, abwechselnd Vorsprünge des einen und des anderen Leiterkörpers angeordnet sind. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen den Leiterkörpern entlang zumindest einer lateralen Richtung in dieser Ebene Null sein.
  • Die Leiterkörper sind auf diese Weise besonders nah aneinander angeordnet und weisen aufgrund der sternförmigen oder kammartigen Ausbildung eine besonders große Fläche auf. Auf diese Weise folgt eine besonders gleichmäßige Erwärmung des Halbleiterkörpers, da auch im Bereich zwischen zwei Leiterkörpern Material der Leiterkörper vorhanden ist. Gemeinsam mit der großen Fläche der derart ausgebildeten Leiterkörper führt dies zu einer besonders effektiven und gleichmäßigen Entwärmung des Halbleiterkörpers.
  • Aufgrund der elektrisch isolierenden Schicht und der Kontaktierung der Leiterkörper durch die Öffnung in der elektrisch isolierenden Schicht hindurch können Anschlussstellen in ihrer Geometrie unabhängig von der Formgebung der Leiterkörper ausgebildet werden, sodass eine gute Kontaktierung gleichzeitig mit den guten thermischen Eigenschaften realisierbar ist.
  • Die durch die Vorsprünge ineinandergreifend ausgebildeten Leiterkörper sind mit anderen Worten miteinander verzahnt ausgebildet, wobei Freibereiche zwischen den Leiterkörpern mit Material des Formkörpers gefüllt sind. Das Verzahnen der Leiterkörper bringt überraschend den Vorteil mit sich, dass eine Anfälligkeit des Trägers gegen mechanisches Zerbrechen reduziert ist. So gibt es insbesondere im Zentralbereich des Trägers keine gerade Linie in einer Ebene parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Halbleiterchips, die ausschließlich im Material des Formkörpers verläuft. Vielmehr wird jede gerade Linie in einer Ebene parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Halbleiterchips zumindest im Zentralbereich des Trägers durch zumindest einen der Leiterkörper verlaufen. Ein Auseinanderbrechen des Trägers entlang einer Linie zwischen den Leiterkörpern ist damit ausgeschlossen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips ist zumindest einer der Leiterkörper mehrteilig ausgebildet. Der Leiterkörper ist in diesem Fall zum Beispiel mit mehreren Vollkörper gebildet, die benachbart zueinander, insbesondere ohne direkten Kontakt zueinander angeordnet sind. Die Teile des Leiterkörpers können mit der gleichen Anschlussstelle verbunden sein. Ferner ist es möglich, dass in diesem Fall auch die Anschlussstellen mehrteilig ausgebildet sind, und beispielsweise jeder Teil des ersten Leiterkörpers mit einer ersten Anschlussstelle verbunden ist, wobei alle ersten Anschlussstellen im Betrieb des Halbleiterchips auf dem gleichen elektrischen Potenzial liegen. Entsprechendes gilt für Teile des zweiten Leiterkörpers und die zugeordneten zweiten Anschlussstellen. Es ist in dieser Ausführungsform insbesondere auch möglich, dass einer der Leiterkörper mehrteilig ausgebildet ist und ein anderer Leiterkörper einteilig ausgebildet ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips bedeckt die erste Anschlussstelle den ersten Leiterkörper und den zweiten Leiterkörper jeweils teilweise. Ferner kann die zweite Anschlussstelle den ersten Leiterkörper und den zweiten Leiterkörper jeweils teilweise überdecken. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Leiterkörper miteinander verzahnt angeordnet sind. Die erste Anschlussstelle ist dann zwar lediglich mit dem ersten Leiterkörper elektrisch leitend verbunden, jedoch auf der den Leiterkörpern abgewandten Seite der elektrisch isolierenden Schicht derart angeordnet, dass neben dem ersten Leiterkörper auch Bereiche des zweiten Leiterkörpers überdeckt werden. Entsprechendes gilt für die zweite Anschlussstelle.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips weist die erste Öffnung eine kleinere Querschnittsfläche auf als die erste Anschlussstelle und/oder die zweite Öffnung weist eine kleinere Querschnittsfläche auf als die zweite Anschlussstelle. Das heißt, die Anschlussstellen weisen beispielsweise an der Unterseite des Halbleiterchips jeweils eine Grundfläche auf, die größer ist als die Grundfläche der zugeordneten Öffnung. Mit anderen Worten werden die Öffnungen nur so groß gewählt, dass ein ausreichend guter elektrischer Kontakt zwischen Anschlussstelle und zugeordnetem Leiterkörper hergestellt werden kann. Die Öffnungen in der elektrisch isolierenden Schicht werden hinsichtlich ihrer Querschnittsfläche möglichst klein gehalten, was zur mechanischen Stabilisierung der elektrisch isolierenden Schicht beiträgt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips ist die erste Anschlussstelle in lateralen Richtungen von der ersten Öffnung umgeben und weist eine kleinere Querschnittsfläche als die erste Öffnung auf und / oder die zweite Anschlussstelle ist in lateralen Richtungen von der zweiten Öffnung umgeben und weist eine kleinere Querschnittsfläche als die zweite Öffnung auf. Beispielsweise werden die Öffnungen durch eine Maskentechnik und nachfolgendes isotropes Ätzen, zum Beispiel nasschemisch, erzeugt. Unter Verwendung der gleichen Maske können die Anschlussstellen dann zum Beispiel durch ein gerichtetes Abscheideverfahren wie etwa Aufdampfen in den Öffnungen erzeugt werden. Die Anschlussstellen können dabei in lateralen Richtungen jeweils einen Abstand zur elektrisch isolierenden Schicht aufweisen, so dass die zugeordnete Öffnung die Anschlussstelle umgibt, und die Anschlussstelle die zugeordnete Öffnung nicht vollständig ausfüllt. In diesem Fall ist es möglich, dass die elektrisch isolierende Schicht in lateralen Richtungen die Anschlussstellen vollständig umrandet und die elektrisch isolierende Schicht die Anschlussstelle in vertikaler Richtung überragt. Die Anschlussstellen sind in diesem Fall zwar nicht besonders groß ausgebildet, durch die elektrisch isolierende Schicht aber besonders gut geschützt.
  • Im Folgenden wird der hier beschriebene Halbleiterchip anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
    • Die 1A zeigt ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Halbleiterchips in einer schematischen Schnittdarstellung.
    • Die 1B und 1C zeigen schematische Aufsichten auf Unterseiten von Ausführungsbeispielen hier beschriebener Halbleiterchips.
    • Die 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Halbleiterchips in einer schematischen Schnittdarstellung.
    • Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Halbleiterchips in einer schematischen Aufsicht.
  • Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
  • In Verbindung mit der schematischen Schnittdarstellung der 1A ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Halbleiterchips näher erläutert. Der Halbleiterchip umfasst einen Halbleiterkörper 1, einen Verbindungsbereich 2 und einen Träger 3. Der Halbleiterkörper 1 ist über den Verbindungsbereich 2 mechanisch und elektrisch an den Träger 3 angeschlossen.
  • Der Halbleiterkörper 1 umfasst beispielsweise einen ersten leitenden Bereich 11, der zum Beispiel n-leitend ausgebildet sein kann, einen aktiven Bereich 12 sowie einen zweiten leitenden Bereich 13, der beispielsweise p-leitend ausgebildet sein kann. Im Betrieb des Halbleiterchips erfolgt eine Funktion des Halbleiterchips im aktiven Bereich. Beispielsweise kann es sich bei dem Halbleiterchip um einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip handeln, bei dem im Betrieb im aktiven Bereich Licht erzeugt wird.
  • Der Halbleiterkörper ist über den Verbindungsbereich 2 mechanisch fest und elektrisch leitend mit dem Träger 3 verbunden. Der Verbindungsbereich 2 umfasst beispielsweise eine erste Kontaktschicht 21, über die der zweite leitende Bereich 13 des Halbleiterkörpers kontaktiert wird und eine zweite Kontaktschicht 22, über die der erste leitende Bereich 11 kontaktiert werden kann. Beispielsweise wird der erste leitende Bereich 11 von der zweiten Kontaktschicht 22 über eine Durchkontaktierung 24 kontaktiert. Die Durchkontaktierung 24 und die zweite Kontaktschicht 22 können durch eine Isolationsschicht 23 von der ersten Kontaktschicht 21 elektrisch getrennt sein. Die Durchkontaktierung 24 erstreckt sich dabei von der dem Träger 3 zugewandten Seite des Halbleiterkörpers 1 durch den zweiten leitenden Bereich 13 und den aktiven Bereich 12 in den ersten leitenden Bereich 11.
  • Im Ausführungsbeispiel der 1A verlaufen die erste Kontaktschicht 21 und die zweite Kontaktschicht 22 stellenweise parallel zueinander und überlappen in vertikaler Richtung V, die senkrecht zu den lateralen Richtungen L verläuft, welche parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips verlaufen.
  • Der Verbindungsbereich 2 kann dabei weitere Schichten umfassen, die zur Stromleitung und/oder anderen Funktionen im Halbleiterchip, wie beispielsweise eine Reflexion von elektromagnetischer Strahlung eingerichtet sind.
  • Darüber hinaus ist es möglich, dass der Halbleiterkörper 1 und der Verbindungsbereich 2 anders als gezeigt ausgebildet sind. Beispielsweise könnte der Halbleiterkörper 1 ohne Durchkontaktierung kontaktiert werden oder Kontaktschichten des Verbindungsbereichs 2 verlaufen in vertikaler Richtung nicht übereinander.
  • Der Halbleiterkörper 1 ist über den Verbindungsbereich 2 mechanisch nicht lösbar mit dem Träger verbunden. Das heißt, der Halbleiterkörper 1 kann nur unter Zerstörung zumindest einer der Komponenten des Halbleiterchips vom Träger 3 gelöst werden. Der Träger 3 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen ersten Leiterkörper 31 und einen zweiten Leiterkörper 32. Der erste Leiterkörper 31 ist elektrisch leitend an die erste Kontaktschicht 21 angeschlossen, der zweite Leiterkörper 32 ist elektrisch leitend an die zweite Kontaktschicht 22 angeschlossen. Die Leiterkörper 31, 32 sind beispielsweise mit einem Metall gebildet und galvanisch erzeugt, wobei eine Schicht des Verbindungsbereichs 2 als Keimschicht für das galvanische Abscheiden der Leiterkörper dienen kann. Ferner ist es möglich, dass die Leiterkörper als Vollkörper ausgebildet sind, die über Lotschichten, welche ebenfalls Teil des Verbindungsbereichs 2 sein können, mit dem Halbleiterkörper verbunden sind.
  • Die Leiterkörper 31, 32 sind vom Formkörper 33 in den lateralen Richtungen L vollständig umgeben und schließen an der dem Halbleiterkörper 1 zugewandten Oberseite und der dem Halbleiterkörper 1 abgewandten Unterseite des Trägers 3 jeweils bündig mit dem Formkörper 33 ab.
  • Die Leiterkörper 31, 32 sind dabei in einem Abstand D1 zueinander angeordnet.
  • Der Halbleiterchip umfasst ferner eine elektrisch isolierende Schicht 4, die an der dem Halbleiterkörper 1 abgewandten Unterseite des Trägers 3 angeordnet ist und diesen bis auf Öffnungen 41, 42 vollständig bedeckt. In den Öffnungen 41, 42, die direkt an die Leiterkörper 31, 32 grenzen, sind entsprechende Anschlussstellen 51, 52 angeordnet, die beispielsweise mit Metall gebildet sind und sich in den Öffnungen in direktem Kontakt mit den Leiterkörpern 31, 32 befinden. Die Anschlussstellen 51, 52 weisen an der Unterseite des Halbleiterchips eine Querschnittsfläche auf, die kleiner ist als die Querschnittsfläche der Leiterkörper 31, 32. Die Querschnittsfläche der Öffnungen 41, 42 wiederum ist kleiner als die Querschnittsfläche der Anschlussstellen 51, 52.
  • Die Anschlussstellen 51, 52 sind in einem Abstand D2 voneinander angeordnet, der wiederum größer ist als der Abstand D1 zwischen den Leiterkörpern 31, 32.
  • Bei dem hier beschriebenen Halbleiterchip können die Leiterkörper 31, 32 besonders nah aneinander angeordnet werden, ohne dass auf eine kurzschlussfreie Lötbarkeit der Leiterkörper 31, 32 an der Unterseite des Trägers 3 besonders geachtet werden müsste. Zum Anschließen des Halbleiterchips sind Anschlussstellen 51, 52 ausgebildet, welche mit einem größeren Abstand zueinander angeordnet werden als dem Abstand der Leiterkörper 31, 32.
  • Zur Herstellung des Halbleiterchips kann zunächst der Halbleiterkörper 1 mit der Verbindungsschicht 2 an seiner Unterseite bereitgestellt werden. Nachfolgend können die Leiterkörper 31, 32 erzeugt oder aufgebracht werden und es erfolgt ein Aufbringen des Formkörpers 33, zum Beispiel durch Vergießen. Auf dem derart hergestellten Träger wird an der Unterseite die elektrisch isolierende Schicht 4 zum Beispiel durch Sputtern, Aufdampfen, Vergießen oder Drucken hergestellt. In der elektrisch isolierenden Schicht 4 werden Öffnungen 41, 42 bei der Herstellung freigelassen oder nachträglich erzeugt. In den Öffnungen werden die ersten und zweiten Anschlussstellen 51, 52 erzeugt.
  • Die 1B zeigt eine Aufsicht auf eine dem Halbleiterkörper 1 abgewandte Unterseite des Halbleiterchips. Im Ausführungsbeispiel der 1B ist dabei zu sehen, dass die Leiterkörper 31, 32 eine Querschnittsfläche aufweisen, die größer ist als die Querschnittsfläche der Anschlussstellen 51, 52, wobei die Querschnittsfläche der Öffnungen 41, 42 wiederum kleiner ist als die Querschnittsfläche der Anschlussstellen 51, 52.
  • In Verbindung mit der schematischen Aufsicht der 1C ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Halbleiterchips näher erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel weisen die Leiterkörper 31, 32 jeweils Vorsprünge 311, 312, 321, 322 auf, die sich in Richtung des anderen Leiterkörpers erstrecken. Die Vorsprünge ragen in zurückgezogene Bereiche 323 des jeweils anderen Leiterkörpers 31, 32. Auf diese Weise sind entlang der gestrichelten Linie S abwechselnd Vorsprünge des ersten Leiterkörpers 31 und des zweiten Leiterkörpers 32 angeordnet. Die Bereiche zwischen den Vorsprüngen sind mit Material des Formkörpers 33 gefüllt, welches die Leiterkörper 31, 32 elektrisch voneinander isoliert.
  • Im Ausführungsbeispiel der 1C sind die Leiterkörper 31, 32 also kammartig ausgebildet, wobei die Vorsprünge die Zinken der kammartigen Struktur bilden. Die Leiterkörper sind dabei derart angeordnet, dass sie miteinander verzahnt sind. In einer der lateralen Richtungen L weisen die Leiterkörper 31, 32 damit einen Abstand Null voneinander auf. Auf diese Weise ist auch im Bereich zwischen den Leiterkörpern Material der Leiterkörper angeordnet, sodass der Halbleiterkörper auch in diesem Bereich, anders als im Ausführungsbeispiel der 1A, 1B, effizient wird. Darüber hinaus erhöhen die Vorsprünge der Verankerung im Formkörper die mechanische Stabilität des Trägers 3 und damit des Halbleiterchips.
  • Insgesamt zeichnet sich ein hier beschriebener Halbleiterchip durch eine sehr gute thermische Stabilität sowie eine hohe mechanische Stabilität aus.
  • Die 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Halbleiterchips in einer schematischen Schnittdarstellung. Bei diesem Ausführungsbeispiel des Halbleiterchips ist die erste Anschlussstelle 51 in lateralen Richtungen L von der ersten Öffnung 41 umgeben und weist eine kleinere Querschnittsfläche als die erste Öffnung 41 auf. Die zweite Anschlussstelle 52 kann wie im Zusammenhang mit der 1B dargestellt ausgeführt sein oder die zweite Anschlussstelle 52 ist ebenfalls in lateralen Richtungen L von der zweiten Öffnung 42 umgeben und weist damit eine kleinere Querschnittsfläche als die zweite Öffnung 42 auf.
  • Die Anschlussstellen 51,52 können also in lateralen Richtungen L jeweils einen Abstand zur elektrisch isolierenden Schicht 4 aufweisen, so dass die zugeordnete Öffnung 41,42 die zugeordnete Anschlussstelle 51,52 umgibt, und die Anschlussstelle 51,52 die zugeordnete Öffnung 41,42 nicht vollständig ausfüllt. In diesem Fall ist es möglich, dass die elektrisch isolierende Schicht 4 in lateralen Richtungen L die Anschlussstellen 51,52 vollständig umrandet und die elektrisch isolierende Schicht 4 die Anschlussstelle 51,52 in vertikaler Richtung V überragt.
  • Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Halbleiterchips in einer schematischen Aufsicht. In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Leiterkörper 31 zweiteilige ausgebildet. In der elektrisch isolierenden Schicht 4 sind zwei erste Öffnungen 41 ausgebildet, in welchen die beiden Teile des ersten Leiterkörpers 31 freigelegt und von der einzigen ersten Anschlussstelle 51 kontaktiert sind. Dabei ist es jedoch auch möglich, dass jedem Teil des ersten Leiterkörpers 31 eine eigene erste Anschlussstelle 51 zugeordnet ist, die beispielsweise dann wie in der 2 gezeigt eine kleinere Querschnittsfläche als die zugeordnete erste Öffnung 41 aufweisen kann. Der zweite Leiterkörper 32 ist im Ausführungsbeispiel der 3 einteilig ausgebildet und entlang der Linie S zwischen den beiden Teilen des ersten Leiterkörpers 31 angeordnet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Halbleiterkörper
    11
    erster leitender Bereich
    12
    aktive Bereich
    13
    zweiter leitende Bereich
    2
    Verbindungsbereich
    21
    erste Kontaktschicht
    22
    zweite Kontaktschicht
    23
    Isolationsschicht
    24
    Durchkontaktierung
    3
    Träger
    31
    erster Leiterkörper
    32
    zweite Leiterkörper
    33
    Formkörper
    4
    elektrisch isolierende Schicht
    41
    erste Öffnung
    42
    zweite Öffnung
    51
    erste Anschlussstelle
    52
    zweite Anschlussstelle
    D1
    erste Abstand
    D2
    zweite Abstand
    311,312,321,322
    Vorsprung
    323
    zurückgezogener Bereich

Claims (12)

  1. Halbleiterchip mit - einem Halbleiterkörper (1), der einen aktiven Bereich (12) umfasst, - einem Träger (3), der einen ersten Leiterkörper (31), einen zweiten Leiterkörper (32) und einen Formkörper (33) umfasst, - einer elektrisch isolierenden Schicht (4), die eine erste Öffnung (41) und eine zweite Öffnung (42) umfasst, - einer ersten Anschlussstelle (51), die elektrisch leitend ist, und - einer zweiten Anschlussstelle (52), die elektrisch leitend ist, wobei - der Träger (3) mechanisch mit dem Halbleiterkörper (2) verbunden ist, - der aktive Bereich (12) elektrisch leitend mit dem ersten Leiterkörper (31) und dem zweiten Leiterkörper (32) verbunden ist, - die elektrisch isolierende Schicht (4) den Träger (3) an dessen dem Halbleiterkörper (1) abgewandten Seite bedeckt, - die erste Anschlussstelle (51) durch die erste Öffnung (41) elektrisch leitend mit dem ersten Leiterkörper (31) verbunden ist, - die zweite Anschlussstelle (52) durch die zweite Öffnung (42) elektrisch leitend mit dem zweiten Leiterkörper (32) verbunden ist, - der erste Leiterkörper (31) vom zweiten Leiterkörper (32) einen ersten Abstand (D1) aufweist, - die erste Anschlussstelle (51) von der zweiten Anschlussstelle (52) einen zweiten Abstand (D2) aufweist, - der erste Abstand (D1) kleiner als der zweite Abstand (D2) ist, - zumindest einer der Leiterkörper (31, 32) zumindest einen Vorsprung (311, 312, 321, 322) umfasst, und wobei - sich zumindest ein Vorsprung (311, 312, 321, 322) vom zumindest einen Leiterkörper (31, 32) in Richtung des anderen Leiterkörpers (32, 31) erstreckt.
  2. Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die elektrisch isolierende Schicht (4) bereichsweise direkt an die Leiterkörper (31, 32), die Anschlussstellen (51, 52) und den Formkörper (33) grenzt.
  3. Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Formkörper (33) die Leiterkörper (31, 32) in lateralen Richtungen vollständig umgibt.
  4. Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zumindest einer der Leiterkörper (31, 32) in Aufsicht auf eine dem Halbleiterkörper (1) abgewandte Unterseite des zumindest einen Leiterkörpers (31, 32) eine sternförmige und/oder kammartige Form aufweist, wobei der zumindest eine Leiterkörper (31, 32) zumindest zwei Vorsprünge (311, 312, 321, 322) aufweist, welche die Zinken der kammerartigen Form bilden können, und zwischen den Vorsprüngen (311, 312, 321, 322) zurückgezogene Bereiche (323) ausgebildet sind, die frei vom Material des zumindest einen Leiterkörpers (31, 32) sind.
  5. Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch, bei dem zumindest zwei Leiterkörper (31, 32) die sternförmige und/oder kammartige Form aufweisen, wobei zumindest ein Vorsprung (311, 312, 321, 322) eines Leiterkörpers (31, 32) in den zurückgezogenen Bereich (323) des anderen Leiterkörpers (31, 32) ragt.
  6. Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zumindest zwei Leiterkörper (31, 32) miteinander verzahnt angeordnet sind.
  7. Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die erste Anschlussstelle (51) den ersten Leiterkörper (31) und den zweiten Leiterkörper (32) jeweils teilweise überdeckt.
  8. Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die zweite Anschlussstelle (52) den ersten Leiterkörper (31) und den zweiten Leiterkörper (32) jeweils teilweise überdeckt.
  9. Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die erste Öffnung (41) eine kleinere Querschnittsfläche aufweist als die erste Anschlussstelle (51) und/oder die zweite Öffnung (42) eine kleinere Querschnittsfläche aufweist als die zweite Anschlussstelle (52) .
  10. Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die erste Anschlussstelle (51) in lateralen Richtungen (L) von der ersten Öffnung (41) umgeben ist und eine kleinere Querschnittsfläche als die erste Öffnung (41) aufweist und / oder die zweite Anschlussstelle (52) in lateralen Richtungen von der zweiten Öffnung (42) umgeben ist und eine kleinere Querschnittsfläche als die zweite Öffnung (42) aufweist.
  11. Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zumindest einer der Leiterkörper (31,32) mehrteilig ausgebildet ist.
  12. Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der zweite Abstand (D2) wenigstens das 1,45-fache des ersten Abstands (D1) beträgt.
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