DE102015122641A1

DE102015122641A1 - Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements und optoelektronisches Bauelement

Info

Publication number: DE102015122641A1
Application number: DE102015122641.3A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Herrmann
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2017-06-22
Also published as: DE112016005908B4; US11282991B2; US20200251627A1; DE112016005908A5; WO2017108800A1

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips mit einer auf einem Substrat angeordneten Epitaxieschichtenfolge, wobei die Epitaxieschichtenfolge eine von dem Substrat abgewandte Kontaktseite mit zwei elektrischen Kontaktstellen aufweist, zum Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips auf einem Hilfsträger derart, dass die Kontaktseite von dem Hilfsträger abgewandt ist, zum Anordnen eines Formmaterials über dem Hilfsträger derart, dass ein Gehäuse gebildet wird, das den optoelektronischen Halbleiterchip zumindest teilweise umschließt, wobei die Kontaktseite durch das Formmaterial bedeckt wird, und zum Ablösen des Gehäuses von dem Hilfsträger.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements sowie ein optoelektronisches Bauelement.
Im Stand der Technik sind unterschiedliche Gehäusebauformen für optoelektronische Bauelemente bekannt. Für viele Anwendungen ist es wünschenswert, die Gehäuse optoelektronischer Bauelemente mit möglichst geringen Abmessungen auszubilden. Gleichzeitig sollen die Gehäuse optoelektronischer Bauelemente ein möglichst breites Spektrum unterschiedlicher Verwendungen ermöglichen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips mit einer auf einem Substrat angeordneten Epitaxieschichtenfolge, wobei die Epitaxieschichtenfolge eine von dem Substrat abgewandte Kontaktseite mit zwei elektrischen Kontaktstellen aufweist, zum Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips auf einem Hilfsträger derart, dass die Kontaktseite von dem Hilfsträger abgewandt ist, zum Anordnen eines Formmaterials über dem Hilfsträger derart, dass ein Gehäuse gebildet wird, das den optoelektronischen Halbleiterchip zumindest teilweise umschließt, wobei die Kontaktseite durch das Formmaterial bedeckt wird, und zum Ablösen des Gehäuses von dem Hilfsträger. Das Gehäuse des durch dieses Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements dient damit unmittelbar als Träger für die Epitaxieschichtenfolge des optoelektronischen Halbleiterchips. Das Gehäuse kann dabei vorteilhafterweise mit sehr kompakten äußeren Abmessungen ausgebildet werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Ablösen des Gehäuses von dem Hilfsträger ein weiterer Schritt durchgeführt zum Entfernen des Substrats, wobei die Epitaxieschichtenfolge an dem Formmaterial des Gehäuses verbleibt. Vorteilhafterweise kann das durch dieses Verfahren erhältliche optoelektronische Bauelement besonders kompakte äußere Abmessungen aufweisen. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass das Formmaterial des Gehäuses des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements als Träger für die Epitaxieschichtenfolge des optoelektronischen Halbleiterchips dient, wodurch kein weiterer Träger erforderlich ist.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Entfernen des Substrats ein weiterer Schritt durchgeführt zum Anordnen eines wellenlängenkonvertierenden Materials in einem durch das Entfernen des Substrats entstandenen Freiraum. Das wellenlängenkonvertierende Material kann dazu dienen, von dem optoelektronischen Halbleiterchip des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements emittierte elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise in elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge zu konvertieren. Durch die Anordnung des wellenlängenkonvertierenden Materials in dem durch das Entfernen des Substrats entstandenen Freiraum wird vorteilhafterweise eine Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit sehr geringen äußeren Abmessungen ermöglicht. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass der durch das Entfernen des Substrats entstehende Freiraum automatisch an der Epitaxieschichtenfolge des optoelektronischen Halbleiterchips ausgerichtet ist, wodurch eine gute Ausrichtung des wellenlängenkonvertierenden Materials an der lichtemittierenden Epitaxieschichtenfolge des optoelektronischen Halbleiterchips erreicht wird.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Entfernen des Substrats durch einen Laser-Ablöseprozess. Vorteilhafterweise wird dadurch eine einfache und zuverlässige Entfernung des Substrats ermöglicht.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Substrat als Saphir-Substrat ausgebildet. Die Epitaxieschichtenfolge kann in diesem Fall beispielsweise GaN aufweisen. Vorteilhafterweise eignet sich ein als Saphir-Substrat ausgebildetes Substrat für eine Entfernung durch einen Laser-Ablöseprozess.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Entfernen des Substrats durch ein Ätzverfahren. Vorteilhafterweise wird auch hierdurch eine zuverlässige Entfernung des Substrat ermöglicht.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Substrat Silicium auf. Die Epitaxieschichtenfolge des optoelektronischen Halbleiterchips kann in diesem Fall beispielsweise GaN aufweisen. Vorteilhafterweise lässt sich ein Silicium aufweisendes Substrat zuverlässig mittels eines Ätzverfahrens entfernen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden vor dem Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips auf dem Hilfsträger weitere Schritte durchgeführt zum Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips auf einem temporären Träger derart, dass die Kontaktseite dem temporären Träger zugewandt ist, zum Anordnen einer Opferschicht über dem temporären Träger derart, dass der optoelektronische Halbleiterchip in die Opferschicht eingebettet wird, und zum Ablösen des optoelektronischen Halbleiterchips mit der umgebenden Opferschicht von dem temporären Träger. Außerdem wird nach dem Ablösen des Gehäuses von dem Hilfsträger ein weiterer Schritt durchgeführt zum Herauslösen der Opferschicht. Vorteilhafterweise ermöglicht dieses Verfahren die Ausbildung einer Kavität in dem Gehäuse des optoelektronischen Bauelements. Dabei wird der optoelektronische Halbleiterchip bereits während der Herstellung des Gehäuses derart in der Kavität des Gehäuses angeordnet, dass die Epitaxieschichtenfolge des optoelektronischen Halbleiterchips an einem Grund der Kavität angeordnet und durch das Formmaterial des Gehäuses getragen wird. Die durch das Verfahren in dem Gehäuse ausgebildete Kavität kann vorteilhafterweise eine Sammlung und Bündelung von durch den optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements emittierter elektromagnetischer Strahlung bewirken. Außerdem kann die Kavität vorteilhafterweise zur Aufnahme eines Vergussmaterials und/oder eines wellenlängenkonvertierenden Materials dienen, das einen Schutz des optoelektronischen Halbleiterchips vor einer Beschädigung durch äußere Einwirkungen bewirken und dazu dienen kann, zumindest einen Teil einer von dem optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements emittierten elektromagnetischen Strahlung in elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge zu konvertieren.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Herauslösen der Opferschicht ein weiterer Schritt durchgeführt zum Anordnen eines wellenlängenkonvertierenden Materials über dem optoelektronischen Halbleiterchip. Das wellenlängenkonvertierende Material kann in einfacher Weise in der in dem Gehäuse ausgebildeten Kavität angeordnet werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Herauslösen der Opferschicht ein weiterer Schritt durchgeführt zum Anordnen eines Vergussmaterials in einem durch das Herauslösen der Opferschicht entstandenen Freiraum. Das Vergussmaterial kann einen Schutz des optoelektronischen Halbleiterchips des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements vor einer Beschädigung durch äußere Einwirkungen bewirken. Außerdem kann das Vergussmaterial als Reflektor dienen. Dabei kann das Vergussmaterial so gewählt werden, dass es eine hohe Alterungsstabilität aufweist.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips auf dem Hilfsträger ein weiterer Schritt durchgeführt zum galvanischen Abscheiden von inneren elektrischen Kontaktflächen an den elektrischen Kontaktstellen des optoelektronischen Halbleiterchips. Die inneren elektrischen Kontaktflächen können während der weiteren Bearbeitung elektrisch leitende Verbindungen bilden, die sich durch das Gehäuse des durch dieses Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements erstrecken und dadurch eine elektrische Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements ermöglichen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Abscheiden der inneren elektrischen Kontaktflächen vor dem Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips auf dem temporären Träger. Anschließend werden die inneren elektrischen Kontaktflächen so in den temporären Träger eingebettet, dass die Epitaxieschichtenfolge mit dem temporären Träger in Kontakt steht. Dadurch wird erreicht, dass die Kontaktseite der Epitaxieschichtenfolge des optoelektronischen Halbleiterchips frei von dem Material der Opferschicht bleibt und somit später an dem Formmaterial des Gehäuses anliegt, wodurch das Gehäuse des durch dieses Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements den optoelektronischen Halbleiterchip trägt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden nach dem Anordnen des Formmaterials weitere Schritte durchgeführt zum Entfernen eines Teils des Formmaterials, um die inneren elektrischen Kontaktflächen freizulegen, und zum Anordnen mit den inneren Kontaktflächen elektrisch leitend verbundener äußerer elektrischer Kontaktflächen an einer Außenseite des Gehäuses. Vorteilhafterweise ermöglichen die äußeren elektrischen Kontaktflächen des durch dieses Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements über die inneren Kontaktflächen und die Kontaktstellen des optoelektronischen Halbleiterchips eine elektrische Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips. Das durch das Verfahren erhältliche optoelektronische Bauelement kann sich beispielsweise als SMD-Bauelement für eine Oberflächenmontage eignen, beispielsweise für eine Oberflächenmontage durch Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten).
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der optoelektronische Halbleiterchip gemeinsam mit einer Mehrzahl weiterer optoelektronischer Halbleiterchips auf dem Hilfsträger angeordnet. In dieser Ausführungsform wird aus dem Formmaterial ein eine Mehrzahl von Gehäusen umfassender Gehäuseverbund gebildet. Dieser Gehäuseverbund wird nachfolgend zerteilt, um das Gehäuse zu vereinzeln. Das Verfahren eignet sich dadurch für eine parallele Herstellung einer Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente in gemeinsamen Bearbeitungsschritten. Dadurch können sich die für die Herstellung eines optoelektronischen Bauelements erforderliche Zeit und die Herstellungskosten pro optoelektronischem Bauelement vorteilhafterweise deutlich reduzieren.
Ein optoelektronisches Bauelement umfasst ein Gehäuse, das eine Kavität aufweist. Dabei ist an einem Grund der Kavität eine Epitaxieschichtenfolge angeordnet. Vorteilhafterweise dient das Gehäuse dieses optoelektronischen Bauelements als Träger für die Epitaxieschichtenfolge, wodurch das optoelektronische Bauelement keinen weiteren Träger für die Epitaxieschichtenfolge benötigt. Dies ermöglicht es, das optoelektronische Bauelement mit sehr kompakten äußeren Abmessungen auszubilden. Durch die Anordnung der Epitaxieschichtenfolge am Grund der Kavität des Gehäuses ermöglicht die Kavität eine Sammlung und Bündelung von durch die Epitaxieschichtenfolge des optoelektronischen Bauelements emittierter elektromagnetischer Strahlung.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist die Epitaxieschichtenfolge nicht mit einem Wachstumssubstrat verbunden. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die Epitaxieschichtenfolge am Grund der Kavität durch das Material des Gehäuses des optoelektronischen Bauelements getragen wird.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist in der Kavität ein wellenlängenkonvertierendes Material angeordnet. Das wellenlängenkonvertierende Material kann dazu dienen, zumindest einen Teil einer durch die Epitaxieschichtenfolge des optoelektronischen Bauelements emittierten elektromagnetischen Strahlung in elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge zu konvertieren.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements sind an einer der Kavität gegenüberliegenden Rückseite des Gehäuses äußere elektrische Kontaktflächen angeordnet. Dabei erstrecken sich elektrisch leitende Verbindungen zwischen den äußeren elektrischen Kontaktflächen und der Epitaxieschichtenfolge durch einen Bodenbereich des Gehäuses. Vorteilhafterweise ermöglichen die äußeren elektrischen Kontaktflächen dadurch eine elektrische Kontaktierung der Epitaxieschichtenfolge des optoelektronischen Bauelements.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenfassung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung
1 eine geschnittene Seitenansicht eines optoelektronischen Halbleiterchips;
2 eine geschnittene Seitenansicht des optoelektronischen Halbleiterchips mit an elektrischen Kontaktstellen angeordneten Keimschichten;
3 eine geschnittene Seitenansicht des optoelektronischen Halbleiterchips mit an den elektrischen Kontaktstellen angelegten inneren elektrischen Kontaktflächen;
4 eine geschnittene Seitenansicht des optoelektronischen Halbleiterchips nach einem Vereinzeln des optoelektronischen Halbleiterchips;
5 eine schematische geschnittene Seitenansicht eines temporären Trägers mit darauf angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips;
6 eine geschnittene Seitenansicht des temporären Trägers nach einem Einbetten der optoelektronischen Halbleiterchips in eine Opferschicht;
7 eine geschnittene Seitenansicht eines Hilfsträgers mit einem darüber ausgebildeten Gehäuseverbund, in den die in die Opferschicht eingebetteten optoelektronischen Halbleiterchips eingebettet sind;
8 eine geschnittene Seitenansicht des Gehäuseverbunds nach dem Anlegen äußerer elektrischer Kontaktflächen;
9 eine geschnittene Seitenansicht eines fertig prozessierten optoelektronischen Bauelements gemäß einer ersten Ausführungsform;
10 eine geschnittene Seitenansicht eines optoelektronischen Bauelements gemäß einer zweiten Ausführungsform;
11 eine erste perspektivische Darstellung des optoelektronischen Bauelements der zweiten Ausführungsform;
12 eine zweite perspektivische Darstellung des optoelektronischen Bauelements der zweiten Ausführungsform;
13 eine geschnittene Seitenansicht eines optoelektronischen Bauelements gemäß einer dritten Ausführungsform;
14 eine geschnittene Seitenansicht eines optoelektronischen Bauelements gemäß einer vierten Ausführungsform;
15 eine geschnittene Seitenansicht eines optoelektronischen Bauelements gemäß einer fünften Ausführungsform;
16 eine geschnittene Seitenansicht eines optoelektronischen Bauelements gemäß einer sechsten Ausführungsform;
17 eine perspektivische Darstellung des optoelektronischen Bauelements der sechsten Ausführungsform;
18 eine weitere perspektivische Darstellung des optoelektronischen Bauelements der sechsten Ausführungsform;
19 eine perspektivische Darstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einer siebten Ausführungsform;
20 eine geschnittene Seitenansicht eines unfertigen optoelektronischen Bauelements gemäß einer achten Ausführungsform; und
21 eine geschnittene Seitenansicht des optoelektronischen Bauelements der achten Ausführungsform.
1 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht zweier optoelektronischer Halbleiterchips 100. Die optoelektronischen Halbleiterchips 100 befinden sich in einem Waferverbund mit weiteren optoelektronischen Halbleiterchips 100, die in der schematischen Darstellung der 1 nicht gezeigt sind. Die optoelektronischen Halbleiterchips 100 sind dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung, beispielsweise sichtbares Licht, zu emittieren. Die optoelektronischen Halbleiterchips 100 können beispielsweise als Leuchtdiodenchips (LED-Chips) ausgebildet sein.
Der Waferverbund der optoelektronischen Halbleiterchips 100 umfasst ein Substrat 110 und eine Epitaxieschichtenfolge 120. Das Substrat 110 kann auch als Wachstumssubstrat bezeichnet werden. Das Substrat 110 kann beispielsweise Saphir aufweisen. Die Epitaxieschichtenfolge 120 ist epitaktisch auf das Substrat 110 aufgewachsen. Die Epitaxieschichtenfolge 120 umfasst einen aktiven Bereich, in dem im Betrieb der optoelektronischen Halbleiterchips 100 elektromagnetische Strahlung erzeugt wird. Die Epitaxieschichtenfolge 120 kann beispielsweise auf GaN basieren.
Jeder der optoelektronischen Halbleiterchips 100 weist eine Kontaktseite 101 auf, die durch die von dem Substrat 110 abgewandte Seite der Epitaxieschichtenfolge 120 gebildet wird. An seiner Kontaktseite 101 weist jeder optoelektronische Halbleiterchip 100 mindestens zwei elektrische Kontaktstellen 130 auf, die eine elektrische Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips 100 ermöglichen.
2 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht der optoelektronischen Halbleiterchips 100 in einem der Darstellung der 1 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
An den Kontaktseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 sind Keimschichten 140 über den elektrischen Kontaktstellen 130 angeordnet worden. Die Keimschichten 140 können auch als Seedlayer bezeichnet werden.
3 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht der optoelektronischen Halbleiterchips 100 in einem der Darstellung der 2 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
An den Kontaktseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 sind innere elektrische Kontaktflächen 150 über den über den elektrischen Kontaktstellen 130 angeordneten Keimschichten 140 ausgebildet worden. Die inneren elektrischen Kontaktflächen 150 stehen mit den elektrischen Kontaktstellen 130 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 in elektrisch leitender Verbindung und können nachfolgend zur elektrischen Kontaktierung der optoelektronischen Halbleiterchips 100 dienen.
Die inneren elektrischen Kontaktflächen 150 können beispielsweise durch galvanisches Aufdicken der Keimschichten 140 angelegt worden sein.
Es ist möglich, die inneren elektrischen Kontaktflächen 150 nicht bereits im Anschluss an den in 2 gezeigten Bearbeitungsstand der optoelektronischen Halbleiterchips 100 anzulegen, sondern erst während eines Bearbeitungsschritts, der zwischen den in 6 und 7 gezeigten Bearbeitungsständen der optoelektronischen Halbleiterchips 100 erfolgt.
4 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht der optoelektronischen Halbleiterchips 100 in einem der Darstellung der 3 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
Die optoelektronischen Halbleiterchips 100 sind durch Zerteilen des Waferverbunds vereinzelt worden. Jeder der optoelektronischen Halbleiterchips 100 umfasst einen Teil des Substrats 110 und einen Teil der auf dem Substrat 110 angeordneten Epitaxieschichtenfolge 120.
5 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines temporären Trägers 200.
An einer Oberseite des temporären Trägers 200 sind mehrere der im vorhergehenden Bearbeitungsschritt vereinzelten optoelektronischen Halbleiterchips 100 angeordnet worden. In 5 sind lediglich drei der optoelektronischen Halbleiterchips 100 dargestellt. An der Oberseite des temporären Trägers 200 kann jedoch eine größere Zahl optoelektronischer Halbleiterchips 100 in einer zweidimensionalen Matrixanordnung angeordnet sein. Das Anordnen der optoelektronischen Halbleiterchips 100 auf dem temporären Träger 200 kann beispielsweise durch ein Pick-and-Place-Verfahren erfolgt sein.
Die optoelektronischen Halbleiterchips 100 sind derart an der Oberseite des temporären Trägers 200 angeordnet, dass die Kontaktseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 dem temporären Träger 200 zugewandt sind und mit dem temporären Träger 200 in Kontakt stehen.
Falls an den Kontaktseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 bereits die inneren elektrischen Kontaktflächen 150 angelegt sind, so werden diese derart in den in diesem Fall zweckmäßigerweise nachgiebig ausgebildeten temporären Träger 200 eingedrückt, dass die inneren elektrischen Kontaktflächen 150 in das Material des temporären Trägers 200 eingebettet werden und die übrigen Abschnitte der Kontaktseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 mit der Oberseite des temporären Trägers 200 in Kontakt stehen.
6 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des temporären Trägers 200 und der auf dem temporären Träger 200 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips 100 in einem der Darstellung der 5 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
Über dem temporären Träger 200 ist eine Opferschicht 300 angeordnet worden. Dabei sind die optoelektronischen Halbleiterchips 100 in die Opferschicht 300 eingebettet worden. Jeder optoelektronische Halbleiterchip 100 ist in einen eigenen separaten Abschnitt der Opferschicht 300 eingebettet. Hierzu kann die Opferschicht 300 beispielsweise zunächst flächig über dem temporären Träger 200 angeordnet worden sein, um alle optoelektronischen Halbleiterchips 100 zu bedecken. Anschließend kann die Opferschicht 300 strukturiert und in die einzelnen Abschnitte unterteilt worden sein, die jeweils einen optoelektronischen Halbleiterchip 100 einbetten. Das Strukturieren und Unterteilen der Opferschicht 300 kann beispielsweise durch einen Sägeprozess erfolgt sein.
Die Abschnitte der Opferschicht 300 bedecken bei jedem optoelektronischen Halbleiterchip 100 jeweils eine von der Epitaxieschichtenfolge 120 abgewandte Rückseite 102 des Substrats 110 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 und sich von der Rückseite 102 zur Kontaktseite 101 erstreckende Seitenflächen des optoelektronischen Halbleiterchips 100. Die mit dem temporären Träger 200 im Kontakt stehenden Kontaktseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 sind dagegen jeweils nicht durch die Opferschicht 300 bedeckt.
Die Opferschicht 300 weist ein Material auf, das sich mit einem Lösungsmittel oder auf andere Weise auflösen lässt. Beispielsweise kann die Opferschicht 300 einen Fotolack aufweisen.
Die Abschnitte der Opferschicht 300 können alternativ auch vorproduziert und über den einzelnen optoelektronischen Halbleiterchips 100 über dem temporären Träger 200 angeordnet worden sein.
Im in 6 schematisch dargestellten Beispiel weisen die Abschnitte der Opferschicht 300 an ihren Außenseiten jeweils eine quaderförmige Außenkontur auf. Es ist möglich, die Abschnitte der Opferschicht 300 mit anderer Außenkontur auszubilden. Beispielsweise könnten die Abschnitte der Opferschicht 300 an ihren Außenseiten jeweils die Form eines Rotationsparaboloids aufweisen.
In einem dem in 6 gezeigten Bearbeitungsstand nachfolgenden Bearbeitungsschritt werden die optoelektronischen Halbleiterchips 100 mit den sie umgebenden Abschnitten der Opferschicht 300 von dem temporären Träger 200 abgelöst. Dabei werden die Kontaktseiten 101 freigelegt. Falls die inneren elektrischen Kontaktflächen 150 nicht bereits während des anhand der 3 erläuterten Verfahrensschritts angelegt worden sind, so kann das Anlegen der inneren elektrischen Kontaktflächen 150 nun erfolgen.
7 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines Hilfsträgers 210. Die von dem temporären Träger 200 abgelösten optoelektronischen Halbleiterchips 100 sind mit den sie einbettenden Abschnitten der Opferschicht 300 an einer Oberseite des Hilfsträgers 210 angeordnet worden. Dabei sind die optoelektronischen Halbleiterchips 100 derart angeordnet worden, dass die Kontaktseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 von dem Hilfsträger 210 abgewandt sind.
Anschließend ist über der Oberseite des Hilfsträgers 210 ein Formmaterial 400 angeordnet worden. Dabei sind die an der Oberseite des Hilfsträgers 210 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips 100 zumindest teilweise durch das Formmaterial 400 umschlossen und in das Formmaterial 400 eingebettet worden. Das Anordnen des Formmaterials 400 kann beispielsweise durch ein Formverfahren (Moldverfahren) erfolgt sein.
Das Formmaterial 400 bedeckt die von dem Hilfsträger 210 abgewandten Kontaktseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100. Die an den Kontaktseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 angeordneten inneren elektrischen Kontaktflächen 150 sind in das Formmaterial 400 eingebettet worden.
Das Formmaterial 400 kann beispielsweise ein Kunststoffmaterial sein, insbesondere beispielsweise ein Epoxidharz.
Das über der Oberseite des Hilfsträgers 210 angeordnete Formmaterial 400 bildet einen Gehäuseverbund 415 mit einer Mehrzahl von Gehäusen 410. Der Gehäuseverbund 415 umfasst pro optoelektronischem Halbleiterchip 100 ein Gehäuse 410, das den jeweiligen optoelektronischen Halbleiterchip 100 zumindest teilweise umschließt. Die einzelnen Gehäuse 410 sind in dem Gehäuseverbund 415 zusammenhängend miteinander verbunden.
8 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Hilfsträgers 210 und des über der Oberseite des Hilfsträgers 210 angeordneten Gehäuseverbunds 415 mit den darin eingebetteten optoelektronischen Halbleiterchips 100 in einem der Darstellung der 7 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
Ausgehend von dem in 7 gezeigten Bearbeitungsstand ist ein über den Kontaktseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 und den inneren elektrischen Kontaktflächen 150 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 angeordneter Teil 405 des Formmaterials 400 entfernt worden, um die inneren elektrischen Kontaktflächen 150 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 freizulegen. Das Entfernen des Teils 405 des Formmaterials 400 kann beispielsweise durch einen Schleifprozess erfolgt sein.
Ein nach dem Entfernen des Teils 405 des Formmaterials 400 über den Kontaktseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 verbliebender Abschnitt des Formmaterials 400 bildet nun Bodenbereiche 430 der durch das Formmaterial 400 gebildeten Gehäuse 410 des Gehäuseverbunds 415. Die freigelegten inneren elektrischen Kontaktflächen 150 bilden elektrisch leitende Verbindungen 510, die sich von den elektrischen Kontaktstellen 130 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 durch die Bodenbereiche 430 der Gehäuse 410 zu von der Oberseite des Hilfsträgers 210 abgewandten Rückseiten 412 der Gehäuse 410 erstrecken.
Es ist möglich, das Formmaterial 400 bereits während des Anordnens des Formmaterials 400 über der Oberseite des Hilfsträgers 210 so anzuordnen, dass die Kontaktseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 zwar durch das Formmaterial 400 bedeckt werden, die an den Kontaktseiten 101 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 angeordneten inneren elektrischen Kontaktflächen 150 aber zugänglich bleiben. In diesem Fall kann auf das Entfernen des Teils 405 des Formmaterials 400 verzichtet werden.
Nach dem Freilegen der inneren elektrischen Kontaktflächen 150 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 sind an den Rückseiten 412 der Gehäuse 410 des Gehäuseverbunds 415 äußere elektrische Kontaktflächen 500 angeordnet worden, die elektrisch leitend mit den durch die inneren elektrischen Kontaktflächen 150 gebildeten elektrisch leitenden Verbindungen 510 und dadurch auch mit den elektrischen Kontaktstellen 130 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 verbunden sind. Die äußeren elektrischen Kontaktflächen 500 können beispielsweise durch ein fotolithographisches Verfahren angelegt worden sein.
In der Darstellung der 8 nachfolgenden Bearbeitungsschritte werden die einzelnen Gehäuse 410 durch Zerteilen des Gehäuseverbunds 415 vereinzelt und von dem Hilfsträger 210 abgelöst. Das Ablösen der Gehäuse 410 von dem Hilfsträger 210 kann vor oder nach dem Zerteilen des Gehäuseverbunds 415 erfolgen. Das Zerteilen des Gehäuseverbunds 415 kann beispielsweise durch ein Sägeverfahren erfolgen.
9 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines der Gehäuse 410 in einem der Vereinzelung des Gehäuses 410 und dem Ablösen von dem Hilfsträger 210 nachfolgenden Bearbeitungsstand.
Nach dem Ablösen des Gehäuses 410 von der Oberseite des Hilfsträgers 210 war der zuvor an der Oberseite des Hilfsträgers 210 anliegende Abschnitt der Opferschicht 300 zugänglich. Der Abschnitt der Opferschicht 300 wurde dann herausgelöst, beispielsweise mit einem Lösungsmittel.
Die zuvor den Abschnitt der Opferschicht 300 zumindest teilweise umschließenden Teile des das Gehäuse 410 bildenden Formmaterials 400 bilden eine Kavität 420 des Gehäuses 410. Durch das Herauslösen der Opferschicht 300 ist in der Kavität 420 des Gehäuses 410 ein Freiraum 305 gebildet worden.
Der zuvor in den Abschnitt der Opferschicht 300 eingebettete optoelektronische Halbleiterchip 100 ist in der Kavität 420 des Gehäuses 410 angeordnet. Dabei ist der optoelektronische Halbleiterchip 100 derart an einem Grund 425 der Kavität 420 angeordnet, dass die Kontaktseite 101 der Epitaxieschichtenfolge 120 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 dem Grund 425 der Kavität 420 zugewandt ist und mit dem Grund 425 der Kavität 420 in Kontakt steht. Der an den Grund 425 der Kavität 420 anschließende Bodenbereich 430 des Gehäuses 410 trägt den optoelektronischen Halbleiterchip 100.
Das in 9 gezeigte Gehäuse 410 mit dem in der Kavität 420 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchip 100 bildet eine erste Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelements 10. Das optoelektronischen Bauelement 10 kann über die an der Rückseite 412 des Gehäuses 410 angeordneten äußeren elektrischen Kontaktflächen 500 elektrisch kontaktiert werden und kann sich beispielsweise als SMD-Bauelement für eine Oberflächenmontage eignen, insbesondere beispielsweise für eine Oberflächenmontage durch Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten).
Der den in der Kavität 420 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchip 100 umgebende Freiraum 305, der durch das Herauslösen der Opferschicht 300 entstanden ist, kann mit einem Vergussmaterial aufgefüllt werden, beispielsweise mit einem lichtreflektierenden Vergussmaterial. Dieses Vergussmaterial kann beispielsweise eingebettete reflektierende Partikel aufweisen, beispielsweise Partikel, die TiO₂ aufweisen.
10 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10. Die zweite Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 kann durch weitere Bearbeitung aus der in 9 gezeigten ersten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 hergestellt werden. 11 zeigt eine erste schematische perspektivische Darstellung der zweiten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 in einer Ansicht von oben. 12 zeigt eine zweite schematische perspektivische Darstellung der zweiten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 in einer Ansicht von unten.
Ausgehend von der Darstellung der 9 wurde das Substrat 110 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 entfernt. Dabei ist die Epitaxieschichtenfolge 120 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 an dem Formmaterial 400 am Grund 425 der Kavität 420 des Gehäuses 410 verblieben. Das Formmaterial 400 des Gehäuses 410 trägt die verbliebene Epitaxieschichtenfolge 120 des optoelektronischen Halbleiterchips 100.
Das Entfernen des Substrats 110 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 kann beispielsweise durch einen Laser-Ablöseprozess (Laser-Lift-Off) erfolgt sein.
13 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht einer dritten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10. Die dritte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 kann durch weitere Bearbeitung aus der in 10 bis 12 gezeigten zweiten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 hergestellt werden.
Ausgehend von dem in 10 gezeigten Bearbeitungsstand ist zur Herstellung der dritten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 ein wellenlängenkonvertierendes Material 310 in der Kavität 420 des Gehäuses 410 angeordnet worden. Das wellenlängenkonvertierende Material 310 füllt zumindest einen Teil des durch Entfernen der Opferschicht 300 entstandenen Freiraums 305 in der Kavität 420 und einen Teil eines durch Entfernen des Substrats 110 entstandenen Freiraums 115 in der Kavität 420. Die in der Kavität 420 angeordnete Epitaxieschichtenfolge 120 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 ist zumindest teilweise in das wellenlängenkonvertierende Material 310 eingebettet worden.
Das wellenlängenkonvertierende Material 310 ist dazu ausgebildet, zumindest einen Teil einer durch den optoelektronischen Halbleiterchip 100 des optoelektronischen Bauelements 10 erzeugten elektromagnetischen Strahlung in elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge zu konvertieren. Hierzu kann das wellenlängenkonvertierende Material 310 beispielsweise eingebettete wellenlängenkonvertierende Partikel aufweisen.
14 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht einer vierten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10. Die vierte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 kann durch weitere Bearbeitung aus der in 10 bis 12 dargestellten zweiten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 hergestellt werden.
Ausgehend von dem in 10 gezeigten Bearbeitungsstand ist zur Herstellung der vierten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 ein wellenlängenkonvertierendes Element 320 auf der Epitaxieschichtenfolge 120 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 angeordnet worden. Das wellenlängenkonvertierende Element 320 kann beispielsweise die Form eines vorproduzierten Plättchens aufweisen. Das wellenlängenkonvertierende Element 320 füllt zumindest einen Teil des durch die Entfernung des Substrats 110 gebildeten Freiraums 115, erstreckt sich aber im Wesentlichen nicht in den durch das Entfernen der Opferschicht 300 gebildeten Freiraum 305.
Das wellenlängenkonvertierende Element 320 ist dazu ausgebildet, zumindest einen Teil einer durch den optoelektronischen Halbleiterchip 100 des optoelektronischen Bauelements 10 erzeugten elektromagnetischen Strahlung in elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge zu konvertieren. Hierzu kann das wellenlängenkonvertierende Element 320 beispielsweise eingebettete wellenlängenkonvertierende Partikel aufweisen.
15 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht einer fünften Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10. Die fünfte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 kann durch weitere Bearbeitung aus der in 14 gezeigten vierten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 hergestellt werden.
Ausgehend von dem in 14 gezeigten Bearbeitungsstand wurde zur Herstellung der fünften Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 ein Vergussmaterial 330 in dem durch das Entfernen der Opferschicht 300 entstandenen Freiraum 305 in der Kavität 420 angeordnet. Das Vergussmaterial 330 umschließt die in der Kavität 420 des Gehäuses 410 angeordnete Epitaxieschichtenfolge 120 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 und das auf der Epitaxieschichtenfolge 120 in der Kavität 420 angeordnete wellenlängenkonvertierende Element 320 zumindest teilweise.
Das Vergussmaterial 330 kann lichtreflektierend ausgebildet sein. Das Vergussmaterial 330 kann beispielsweise eingebettete lichtreflektierende Partikel aufweisen, beispielsweise Partikel, die TiO₂ aufweisen.
16 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht einer sechsten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10. 17 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung der sechsten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 in einer Ansicht von oben. 18 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung der sechsten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 in einer Ansicht von unten.
Die sechste Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 weist große Übereinstimmungen mit der in 13 gezeigten dritten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 auf und kann durch das gleiche Verfahren hergestellt werden wie die dritte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10, sofern die nachfolgend beschriebenen Unterschiede berücksichtigt werden.
Die sechste Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 dadurch, dass zusätzlich zu den äußeren elektrischen Kontaktflächen 500 an der Rückseite 412 des Gehäuses 410 auch seitliche elektrische Kontaktflächen 520 vorhanden sind. Die seitlichen Kontaktflächen 520 sind an zwei einander gegenüberliegenden Außenseiten 411 des Gehäuses 410 angeordnet, die senkrecht zur Rückseite 412 des Gehäuses 410 orientiert sind. Jede seitliche elektrische Kontaktfläche 520 ist elektrisch leitend mit einer der äußeren elektrischen Kontaktflächen 500 verbunden. Dadurch können die seitlichen elektrischen Kontaktflächen 520 als Alternative zu den äußeren elektrischen Kontaktflächen 500 zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Bauelements 10 dienen. Die seitlichen elektrischen Kontaktflächen 520 eignen sich beispielsweise für eine Kontaktierung des optoelektronischen Bauelements 10 in Sidelooker-Anordnung.
Die seitlichen elektrischen Kontaktflächen 520 können gemeinsam mit den äußeren elektrischen Kontaktflächen 500 oder in einem der Herstellung der äußeren elektrischen Kontaktflächen 500 nachfolgenden weiteren Bearbeitungsschritt hergestellt werden. In jedem Fall werden die seitlichen elektrischen Kontaktflächen 520 nach dem Zerteilen des Gehäuseverbunds 415 angelegt. Dabei können die seitlichen elektrischen Kontaktflächen 520 vor oder nach dem Ablösen der einzelnen Gehäuse 410 von dem Hilfsträger 210 angelegt werden. Die seitlichen elektrischen Kontaktflächen 520 können beispielsweise durch Sputtern aufgebracht werden.
19 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer siebten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 in einer Ansicht von unten. Die siebte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 weist große Übereinstimmungen mit der anhand der 16 bis 18 beschriebenen sechsten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 auf. Die siebte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 kann mit dem gleichen Verfahren hergestellt werden wie die sechste Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10, sofern die nachfolgend beschriebenen Abweichungen berücksichtigt werden.
Die siebte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 unterscheidet sich von der sechsten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 dadurch, dass zusätzlich zu den an der Rückseite 412 des Gehäuses 410 angeordneten äußeren elektrischen Kontaktflächen 500 und den an weiteren Außenseiten 411 des Gehäuses 410 angeordneten seitlichen elektrischen Kontaktflächen 520 eine thermische Kontaktfläche 530 an der Rückseite 412 des Gehäuses 410 angeordnet ist. Die thermische Kontaktfläche 530 dient nicht zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips 100 des optoelektronischen Bauelements 10, sondern lediglich zur thermischen Anbindung des optoelektronischen Halbleiterchips 100 des optoelektronischen Bauelements 10. Die thermische Kontaktfläche 530 ermöglicht eine besonders wirksame Abfuhr von im Betrieb des optoelektronischen Bauelements 10 in dem optoelektronischen Halbleiterchip 100 anfallender Abwärme.
Während der Herstellung der siebten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 kann bereits vor dem in 2 gezeigten Bearbeitungsstand eine weitere Keimschicht an der Kontaktseite 101 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 vorgesehen werden, die allerdings nicht elektrisch leitend mit den aktiven Bereichen des optoelektronischen Halbleiterchips 100 verbunden ist. An dieser weiteren Keimschicht wird während der Herstellung der inneren elektrischen Kontaktflächen 150 eine weitere innere Kontaktfläche ausgebildet. Vor dem in 8 gezeigten Bearbeitungsstand wird dann die thermische Kontaktfläche 530 gemeinsam mit den äußeren elektrischen Kontaktflächen 500 hergestellt. Dabei wird die thermische Kontaktfläche 530 so positioniert, dass sie mit der vorgenannten weiteren inneren Kontaktfläche in Kontakt steht.
In einer vereinfachten Ausführungsform ist es möglich, auf das Vorsehen der weiteren Keimschicht und der weiteren inneren Kontaktfläche zu verzichten. In dieser Ausführungsform wird die thermische Kontaktfläche 530 an der Rückseite 412 des Gehäuses 410 angeordnet, ohne diese mit einer inneren Kontaktfläche zu verbinden, die sich durch den Bodenbereich 430 des Gehäuses 410 erstreckt.
20 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht einer achten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 in einem noch unfertigen Bearbeitungsstand. Die achte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 und ein zur Herstellung der achten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 dienendes Verfahren weisen große Übereinstimmungen mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des optoelektronischen Bauelements 10 und dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren auf. Nachfolgend wird lediglich beschrieben, wodurch sich die achte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 und das Verfahren zur Herstellung der achten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 von den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des optoelektronischen Bauelements 10 und dem vorstehend beschriebenen Verfahren unterscheiden.
Bei der achten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 kann das Substrat 110 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 beispielsweise Silicium aufweisen. Die Epitaxieschichtenfolge 120 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 kann beispielsweise auf GaN basieren. Die auf dem Substrat 110 angeordnete Epitaxieschichtenfolge 120 des vereinzelten optoelektronischen Halbleiterchips 100 weist in dieser Ausführungsform laterale Abmessungen auf, die geringer sind als die lateralen Abmessungen des Substrats 110. Dies kann beispielsweise durch Sägegräben verursacht sein.
Bei der Herstellung der achten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 sind die anhand der 5 und 6 beschriebenen Prozessschritte entfallen. Der optoelektronische Halbleiterchip 100 ist somit nicht in eine Opferschicht 300 eingebettet worden. Stattdessen wurde der optoelektronische Halbleiterchip 100 in dem anhand der 7 beschriebenen Bearbeitungsschritt ohne umgebende Opferschicht 300 auf dem Hilfsträger 210 angeordnet und direkt in das Formmaterial 400 eingebettet.
Nach dem Ablösen des Gehäuses 410 der achten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 von dem Hilfsträger 210 und dem Vereinzeln des Gehäuses 410 der achten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 schließt die von der Epitaxieschichtenfolge 120 abgewandte Rückseite 102 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 bündig mit dem einbettenden Formmaterial 400 des Gehäuses 410 ab.
21 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht der achten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 in einem der Darstellung der 20 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
Ausgehend von dem in 20 gezeigten Bearbeitungsstand wurde das Substrat 110 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 entfernt. Das Entfernen des Substrats 110 kann beispielsweise durch ein Ätzverfahren erfolgt sein. Die Epitaxieschichtenfolge 120 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 ist nicht entfernt worden und verbleibt an dem Gehäuse 410 der achten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10. Die Epitaxieschichtenfolge 120 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 ist teilweise in das Formmaterial 400 des Gehäuses 410 eingebettet und wird durch das Formmaterial 400 des Gehäuses 410 getragen.
Durch das Entfernen des Substrats 110 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 ist ein Freiraum 115 in dem Gehäuse 410 der achten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 entstanden, der eine Kavität 420 bildet. Die Größe der Kavität 420 des Gehäuses 410 der achten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 entspricht damit der Größe des vormals vorhandenen Substrats 110 des optoelektronischen Halbleiterchips 100.
In optionalen nachfolgenden Bearbeitungsschritten kann in der Kavität 420 des Gehäuses 410 des optoelektronischen Bauelements 10 der achten Ausführungsform ein wellenlängenkonvertierendes Material 330 angeordnet werden. Alternativ kann in der Kavität 420 ein wellenlängenkonvertierendes Element 320 auf der Epitaxieschichtenfolge 120 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 angeordnet werden. Anschließend können die verbliebenen Bereiche des Freiraums 115 der Kavität 420 wahlweise mit einem Vergussmaterial 330 aufgefüllt werden.
Auch die achte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 könnte wie die anhand der 16 bis 18 beschriebene sechste Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 mit seitlichen elektrischen Kontaktflächen 520 ausgebildet werden.
Bei allen beschriebenen Ausführungsformen des optoelektronischen Bauelements 10 ist es möglich, den Grund 425 und/oder die seitlichen inneren Wandungen der Kavität 420 zu metallisieren, um eine erhöhte optische Reflektivität zu erzielen. Dies kann beispielsweise durch ein fotolithographisches Verfahren erfolgen.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: optoelektronisches Bauelement
100: optoelektronischer Halbleiterchip
101: Kontaktseite
102: Rückseite
110: Substrat
115: Freiraum
120: Epitaxieschichtenfolge
130: elektrische Kontaktstelle
140: Keimschicht
150: innere elektrische Kontaktfläche
200: temporärer Träger
210: Hilfsträger
300: Opferschicht
305: Freiraum
310: wellenlängenkonvertierendes Material
320: wellenlängenkonvertierendes Element
330: Vergussmaterial
400: Formmaterial
405: Teil des Formmaterials
410: Gehäuse
411: Außenseite des Gehäuses
412: Rückseite des Gehäuses
415: Gehäuseverbund
420: Kavität
425: Grund der Kavität
430: Bodenbereich des Gehäuses
500: äußere elektrische Kontaktfläche
510: elektrisch leitende Verbindung
520: seitliche elektrische Kontaktfläche
530: thermische Kontaktfläche

Claims

Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements (10) mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips (100) mit einer auf einem Substrat (110) angeordneten Epitaxieschichtenfolge (120), wobei die Epitaxieschichtenfolge (120) eine von dem Substrat (110) abgewandte Kontaktseite (101) mit zwei elektrischen Kontaktstellen (130) aufweist; – Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips (100) auf einem Hilfsträger (210) derart, dass die Kontaktseite (101) von dem Hilfsträger (210) abgewandt ist; – Anordnen eines Formmaterials (400) über dem Hilfsträger (210) derart, dass ein Gehäuse (410) gebildet wird, das den optoelektronischen Halbleiterchip (100) zumindest teilweise umschließt, wobei die Kontaktseite (101) durch das Formmaterial (400) bedeckt wird; – Ablösen des Gehäuses (410) von dem Hilfsträger (210).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei nach dem Ablösen des Gehäuses (410) von dem Hilfsträger (210) der folgende weitere Schritt durchgeführt wird: – Entfernen des Substrats (110), wobei die Epitaxieschichtenfolge (120) an dem Formmaterial (400) des Gehäuses (410) verbleibt.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei nach dem Entfernen des Substrats (110) der folgende weitere Schritt durchgeführt wird: – Anordnen eines wellenlängenkonvertierenden Materials (310, 320) in einem durch das Entfernen des Substrats (110) entstandenen Freiraum (115).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 und 3, wobei das Entfernen des Substrats (110) durch einen Laser-Ablöseprozess erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Substrat (110) als Saphir-Substrat ausgebildet ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 und 3, wobei das Entfernen des Substrats (110) durch ein Ätzverfahren erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Substrat (110) Silicium aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei vor dem Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips (100) auf dem Hilfsträger (210) die folgenden weiteren Schritte durchgeführt werden: – Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips (100) auf einem temporären Träger (200) derart, dass die Kontaktseite (101) dem temporären Träger (200) zugewandt ist; – Anordnen einer Opferschicht (300) über dem temporären Träger (200) derart, dass der optoelektronische Halbleiterchip (100) in die Opferschicht (300) eingebettet wird; – Ablösen des optoelektronischen Halbleiterchips (100) mit der umgebenden Opferschicht (300) von dem temporären Träger (200); wobei nach dem Ablösen des Gehäuses (410) von dem Hilfsträger (210) der folgende weitere Schritt durchgeführt wird: – Herauslösen der Opferschicht (300).
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei nach dem Herauslösen der Opferschicht (300) der folgende weitere Schritt durchgeführt wird: – Anordnen eines wellenlängenkonvertierenden Materials (310, 320) über dem optoelektronischen Halbleiterchip (100).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 und 9, wobei nach dem Herauslösen der Opferschicht (300) der folgende weitere Schritt durchgeführt wird: – Anordnen eines Vergussmaterials (330) in einem durch das Herauslösen der Opferschicht (300) entstandenen Freiraum (305).
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips (100) auf dem Hilfsträger (210) der folgende weitere Schritt durchgeführt wird: – Galvanisches Abscheiden von inneren elektrischen Kontaktflächen (150) an den elektrischen Kontaktstellen (130) des optoelektronischen Halbleiterchips (100).
Verfahren gemäß Anspruch 11 und einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Abscheiden der inneren elektrischen Kontaktflächen (150) vor dem Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips (100) auf dem temporären Träger (200) erfolgt, wobei die inneren elektrischen Kontaktflächen (150) so in den temporären Träger (200) eingebettet werden, dass die Epitaxieschichtenfolge (120) mit dem temporären Träger (200) in Kontakt steht.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 und 12, wobei nach dem Anordnen des Formmaterials (400) die folgenden weiteren Schritte durchgeführt werden: – Entfernen eines Teils (405) des Formmaterials (400), um die inneren elektrischen Kontaktflächen (150) freizulegen; – Anordnen mit den inneren Kontaktflächen (150) elektrisch leitend verbundener äußerer elektrischer Kontaktflächen (500) an einer Außenseite (411) des Gehäuses (410).
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (100) gemeinsam mit einer Mehrzahl weiterer optoelektronischer Halbleiterchips (100) auf dem Hilfsträger (210) angeordnet wird, wobei aus dem Formmaterial (400) ein eine Mehrzahl von Gehäusen (410) umfassender Gehäuseverbund (415) gebildet wird, wobei der Gehäuseverbund (415) nachfolgend zerteilt wird, um das Gehäuse (410) zu vereinzeln.
Optoelektronisches Bauelement (10) mit einem Gehäuse (410), das eine Kavität (420) aufweist, wobei an einem Grund (425) der Kavität (420) eine Epitaxieschichtenfolge (120) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß Anspruch 15, wobei die Epitaxieschichtenfolge (120) nicht mit einem Wachstumssubstrat (110) verbunden ist.
Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß einem der Ansprüche 15 und 16, wobei in der Kavität (420) ein wellenlängenkonvertierendes Material (310, 320) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei an einer der Kavität (420) gegenüberliegenden Rückseite des Gehäuses (410) äußere elektrische Kontaktflächen (500) angeordnet sind, wobei sich elektrisch leitende Verbindungen (510) zwischen den äußeren elektrischen Kontaktflächen (500) und der Epitaxieschichtenfolge (120) durch einen Bodenbereich (430) des Gehäuses (410) erstrecken.