DE102016103059A1 - Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements - Google Patents

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Korbinian Perzlmaier
Christian Leirer
Matthias Sperl
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Abstract

Halbleiterbauelement – mit mindestens einem Halbleiterchip (10), der einen Halbleiterkörper (1) mit einem aktiven Bereich (12), ein Konversionselement (6) und einen Träger (3) umfasst, und der Träger (3) einen ersten Formkörper (33), einen ersten Leiterkörper (31) und einen zweiten Leiterkörper (32) aufweist, und die Leiterkörper (31, 32) mit dem aktiven Bereich (12) elektrisch leidend verbunden sind, und bei dem eine vom aktiven Bereich (12) abgewandte Seite des Konversionselements (6) eine Vorderseite (101) des Halbleiterchips (10) bildet und eine vom aktiven Bereich (12) abgewandte Seite des Trägers (3) eine Rückseite (102) des Halbleiterchips (10) bildet, und Seitenflächen (103) des Halbleiterchips Vorder- (101) und Rückseite (102) miteinander verbinden, und – mit einem zweiten Formkörper (5), wobei – der Halbleiterchip (10) den zweiten Formkörper (5) vollständig durchdringt, derart, dass der zweite Formkörper (5) einen Rahmen um den Halbleiterchip (10) bildet und dass die Vorderseite (101) und die Rückseite (102) des Halbleiterchips (10) zumindest stellenweise frei vom zweiten Formkörper (5) sind, und – der zweite Formkörper (5) an den Seitenflächen des Halbleiterchips (10) freiliegende Flächen des Konversionselements (6) zumindest teilweise überdeckt.

Description

  • Die Druckschrift US 2012/0119233 A1 beschreibt ein Halbleiterbauelement sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein derartiges Halbleiterbauelement anzugeben, das besonders kostengünstig hergestellt werden kann. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterbauelements anzugeben.
  • Diese Aufgaben werden insbesondere durch ein Halbleiterbauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 bzw. durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 19 gelöst. Hiermit wird der Offenbarungsgehalt der Patentansprüche ausdrücklich durch Rückbezug in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.
  • Es wird ein Halbleiterbauelement, insbesondere ein optoelektronisches Halbleiterbauelement, angegeben. Das optoelektronische Halbleiterbauelement kann dazu eingerichtet sein, im Betrieb elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, zu emittieren und/oder zu detektieren.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements umfasst das Halbleiterbauelement mindestens einen Halbleiterchip. Bei dem Halbleiterchip kann es sich um einen elektronischen oder einen optoelektronischen Halbleiterchip handeln. Handelt es sich bei dem Halbleiterchip um einen optoelektronischen Halbleiterchip, dann ist der Halbleiterchip dazu eingerichtet, im Betrieb elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, zu emittieren und/oder zu detektieren. Bei dem Halbleiterchip kann es sich dann beispielsweise um einen Leuchtdiodenchip handeln. In diesem Fall handelt es sich beim Halbleiterbauelement um eine Leuchtdiode.
  • Der Halbleiterchip umfasst einen Halbleiterkörper mit einem aktiven Bereich. Im aktiven Bereich des Halbleiterkörpers wird im Betrieb des Halbleiterchips die Funktion des Halbleiterchips, beispielsweise die Erzeugung von Licht, bewirkt. Der Halbleiterkörper ist beispielsweise zumindest teilweise epitaktisch gewachsen und basiert auf einem III-V-Verbindungs-Halbleitermaterial.
  • Der Halbleiterchip umfasst ein Konversionselement und einen Träger, der zumindest einen ersten Leiterkörper, zumindest einen zweiten Leiterkörper und zumindest einen ersten Formkörper umfasst. Bei dem Träger handelt es sich insbesondere um eine oder um die mechanisch stützende Komponente des Halbleiterchips, welche dem Halbleiterchip zumindest einen Teil seiner mechanischen Stabilität verleiht.
  • Über die Leiterkörper kann der Halbleiterchip im Betrieb bestromt werden, wobei der erste Leiterkörper und der zweite Leiterkörper dann auf einem unterschiedlichen elektrischen Potenzial liegen. 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.
  • Sollte der Träger zwei oder mehr erste Leiterkörper umfassen, so liegen diese im Betrieb des Halbleiterchips auf dem gleichen Potenzial. Ebenfalls liegen eventuell vorhandene zwei oder mehr zweite Leiterkörper im Betrieb des Halbleiterchips auf dem gleichen Potenzial, welches sich vom Potenzial, auf dem der oder die ersten Leiterkörper liegen, unterscheidet.
  • Die Leiterkörper können also einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Falls ein Leiterkörper mehrteilig ausgebildet ist, liegen alle Teile des mehrteilig ausgebildeten Leiterkörpers auf dem gleichen elektrischen Potenzial.
  • Der Träger umfasst weiter einen ersten Formkörper. Der erste Formkörper ist mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet. Beispielsweise kann der erste Formkörper mit einem Kunststoffmaterial gebildet sein. Der erste Formkörper kann die Leiterkörper des Trägers in lateralen Richtungen teilweise oder 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 ersten Formkörper vollständig durchdringen, sodass die Leiterkörper jeweils mindestens zwei gegenüberliegende, freiliegende Flächen aufweisen, die nicht vom ersten Formkörper bedeckt sind. Die Leiterkörper können an einer dem Halbleiterkörper zugewandten Seite des Trägers und einer vom Halbleiterkörper abgewandten Seite des Trägers bündig mit dem ersten Formkörper abschließen.
  • Der erste Formkörper kann an die Leiterkörper angeformt sein. Insbesondere können direkte Grenzflächen zwischen dem ersten Formkörper und den Leiterkörpern vorhanden sein. Beispielsweise kann das Material des ersten Formkörpers für das Anformen an die Leiterkörper fließfähig sein und nach dem Anformen verfestigen. Der erste Formkörper isoliert die ersten und zweiten Leiterkörper elektrisch voneinander, so dass über die Leiterkörper ein elektrisches Anschließen des Halbleiterkörpers möglich ist. Der erste Formkörper befindet sich dazu zumindest zwischen dem ersten und dem zweiten Leiterkörper. Seitenflächen des Trägers, welche die dem Halbleiterkörper zugewandte Seite des Trägers und die vom Halbleiterkörper abgewandte Seite des Trägers miteinander verbinden, können beispielsweise vollständig mit dem ersten Formkörper gebildet sein, so dass die Leiterkörper lediglich an der vom Halbleiterkörper abgewandten Seite des Trägers, das heißt, an der Rückseite des Halbleiterchips für eine weitere Kontaktierung zugänglich sind. Alternativ ist es möglich, dass die Seitenflächen zumindest stellenweise durch die Leiterkörper gebildet sind. In diesem Fall liegen die Leiterkörper also an den Seitenflächen des Halbleiterchips frei und der erste Formkörper ist im Bereich zwischen den Leiterkörpern vorhanden.
  • Der erste Formkörper kann einstückig ausgebildet sein. Der erste Formkörper kann mit einem Matrixmaterial gebildet sein, welches 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 ersten Formkörpers beeinflussen.
  • Der Halbleiterchip umfasst ein Konversionselement. Das Konversionselement umfasst dabei wenigstens ein Lumineszenzkonversionsmaterial, das dazu eingerichtet ist, eine im Betrieb im Halbleiterchip erzeugte elektromagnetische Strahlung in Strahlung einer anderen, insbesondere einer längeren Wellenlänge umzuwandeln. Das Konversionselement kann neben dem zumindest einen Lumineszenzkonversionsmaterial ein Matrixmaterial umfassen.
  • Das Konversionselement kann auf der vom Träger abgewandten Seite des Halbleiterkörpers angeordnet sein, insbesondere kann eine direkte Grenzfläche zwischen dem Halbleiterkörper und dem Konversionselement vorhanden sein. Dabei ist das Konversionselement so auf dem Halbleiterkörper angeordnet, dass während des Betriebs im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung auf das Konversionselement trifft.
  • Der Halbleiterchip kann neben dem Halbleiterkörper, dem Träger und dem Konversionselement weitere Elemente wie zum Beispiel Kontaktschichten, Lotschichten, Passivierungsschichten und/oder Haftvermittlungsschichten umfassen, die zum Beispiel an der dem Halbleiterkörper abgewandten Rückseite des Trägers angeordnet sein können.
  • Eine vom aktiven Bereich abgewandte Seite des Trägers bildet zumindest teilweise eine Rückseite des Halbleiterchips. Eine vom aktiven Bereich abgewandte Seite des Konversionselements bildet zumindest teilweise eine Vorderseite des Halbleiterchips. Die Seitenflächen des Halbleiterchips sind die Flächen, welche die Vorderseite und die Rückseite des Halbleiterchips miteinander verbinden.
  • Das Halbleiterbauelement umfasst einen zweiten Formkörper. Der zweite Formkörper ist mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet. Beispielsweise kann der zweite Formkörper mit einem Kunststoffmaterial gebildet sein. Der zweite Formkörper kann den Halbleiterchip in den lateralen Richtungen vollständig umschließen. Dabei ist es möglich, dass der Halbleiterchip den zweiten Formkörper in einer vertikalen Richtung, die senkrecht zu den lateralen Richtungen verläuft, vollständig durchdringt. Der zweite Formkörper kann an den Halbleiterchip angeformt sein. Insbesondere können direkte Grenzflächen zwischen dem zweiten Formkörper und dem Halbleiterchip vorhanden sein. Insbesondere ist dann mindestens eine direkte Grenzfläche zwischen dem Konversionselement und dem zweiten Formkörper vorhanden.
  • Beispielsweise kann das Material des zweiten Formkörpers für das Anformen an den Halbleiterchip fließfähig sein und nach dem Anformen verfestigen. Seitenflächen des Halbleiterbauelements, welche eine Vorderseite und eine Rückseite des Halbleiterbauelements miteinander verbinden, können beispielsweise vollständig durch den zweiten Formkörper gebildet sein. Auf diese Weise ist es möglich, dass der Halbleiterchip lediglich an seiner Vorderseite und an seiner Rückseite nicht vom zweiten Formkörper überdeckt ist.
  • Der zweite Formkörper kann einstückig ausgebildet sein. Der zweite Formkörper kann mit einem Matrixmaterial gebildet sein, das beispielsweise ein Thermoplast und/oder ein Duroplast und/oder ein Epoxidmaterial und/oder ein Silikonmaterial umfasst. Insbesondere kann der Formkörper Silikon, Spin-on Glass und/oder Metall umfassen. In das Matrixmaterial können Füllstoffe eingebracht sein, welche mechanische, thermische, elektrische und/oder optische Eigenschaften des zweiten Formkörpers beeinflussen. Die Füllstoffe können beispielsweise TiO2 enthalten oder daraus bestehen. Der zweite Formkörper kann mit einem zum ersten Formkörper unterschiedlichen Material gebildet sein. Dabei ist es möglich, dass der erste und der zweite Formkörper sowohl unterschiedliche Matrixmaterialien als auch unterschiedliche Füllstoffe aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass die beiden Formkörper beispielsweise das gleiche Matrixmaterial aufweisen, sich jedoch im Hinblick auf Füllstoffe im Matrixmaterial voneinander unterscheiden. Ebenso ist es möglich, dass die beiden Formkörper unterschiedliche Matrixmaterialien aufweisen und sich hinsichtlich der eingebrachten Füllstoffe nicht voneinander unterscheiden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements umgibt der zweite Körper den Halbleiterchip in lateralen Richtungen vollständig. Das heißt, der Halbleiterchip ist vom zweiten Formkörper rahmenartig umschlossen und die Seitenfläche des Halbleiterbauelements ist vollständig durch den zweiten Formkörper gebildet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements durchdringt der Halbleiterchip den zweiten Formkörper in der vertikalen Richtung vollständig. Das heißt, die Vorderseite und die Rückseite des Halbleiterchips sind zumindest stellenweise, insbesondere vollständig frei vom Material des zweiten Formkörpers.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements ist der Träger des Halbleiterchips stoffschlüssig mit dem Halbleiterkörper verbunden. Der Träger lässt sich vom Halbleiterkörper des Halbleiterchips insbesondere nur unter Zerstörung zumindest einer der Komponenten des Halbleiterchips lösen. Dabei ist es möglich, dass sowohl die Leiterkörper des Trägers als auch der erste Formkörper stoffschlüssig mit dem Halbleiterkörper verbunden sind. Dazu kann ein Verbindungsbereich zwischen dem Träger und dem Halbleiterkörper angeordnet sein, welcher eine mechanische Verbindung zwischen den beiden Komponenten des Halbleiterchips vermittelt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements ist der aktive Bereich elektrisch leitend mit dem ersten Leiterkörper und dem zweiten Leiterkörper verbunden. Das heißt, über die beiden Leiterkörper ist der aktive Bereich des Halbleiterchips elektrisch angeschlossen. Im Betrieb fließt der für den Betrieb des Halbleiterchips notwendige elektrische Strom über den ersten und den zweiten Leiterkörper und bestromt über diese den aktiven Bereich.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements grenzt der zweite Formkörper direkt an den Halbleiterchip. Das heißt, die Seitenflächen des Halbleiterchips sind zumindest teilweise vom zweiten Formkörper bedeckt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements grenzt der zweite Formkörper direkt an den Träger und/oder den Halbleiterkörper und/oder weitere Elemente des Halbleiterchips. Weitere Elemente können beispielsweise Passivierungsschichten, Haftvermittlungsschichten und/oder Spiegelschichten umfassen. Mit anderen Worten grenzt der zweite Formkörper direkt an den Halbleiterchip und geht beispielsweise an den Seitenflächen des Halbleiterchips eine innige Verbindung mit diesem ein, so dass der zweite Formkörper mit dem Halbleiterchip dauerhaft mechanisch verbunden ist. Ein Lösen des zweiten Formkörpers vom Halbleiterchip ist dann nur mehr durch Zerstörung einer der Komponenten des Halbleiterbauelements möglich. Der zweite Formkörper bildet auf diese Weise ein Gehäuse für den Halbleiterchip, in welches dieser in den lateralen Richtungen eingebettet ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements überdeckt der zweite Formkörper an den Seitenflächen des Halbleiterchips freiliegende Flächen des Konversionselements zumindest teilweise. Der zweite Formkörper kann mit diesen freiliegenden Flächen in direktem mechanischen Kontakt stehen.
  • Es wird weiter ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Halbleiterbauelementen angegeben. Mit dem Verfahren kann insbesondere ein hier beschriebenes Halbleiterbauelement hergestellt werden. Das heißt, sämtliche für das Halbleiterbauelement offenbarten Merkmale sind auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Vielzahl von Halbleiterchips bereitgestellt, wobei jeder der Halbleiterchips einen Halbleiterkörper mit einem aktiven Bereich, einem Konversionselement und einem Träger mit einem ersten Leiterkörper, einem zweiten Leiterkörper und einem ersten Formkörper umfasst. Bei den Halbleiterchips kann es sich insbesondere um Halbleiterchips handeln, wie sie im Zusammenhang mit dem Halbleiterbauelement näher beschrieben sind.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Halbleiterchips mit der Seite, auf der sich das Konversionselement befindet, auf einem Hilfsträger befestigt. Die Halbleiterchips können insbesondere mittels eines thermisch oder durch UV-Strahlung lösbaren Klebstoffs am Hilfsträger befestigt werden. Der thermisch lösbare Klebstoff kann zum Beispiel ein Verbindungsmaterial umfassen, in das Partikel eines Materials eingebracht sind, die sich unter Wärme ausdehnen und auf diese Weise ein Ablösen ermöglichen.
  • Der Hilfsträger kann beispielsweise an seiner von den Halbleiterchips abgewandten Seite einen Grundkörper umfassen, der mit einem starren, selbsttragenden Material, zum Beispiel einem Metall, gebildet ist. An seiner den Halbleiterchips zugewandten Seite kann auf dem Hilfsträger über eine Verbindungsschicht eine Folie, beispielsweise eine so genannte Thermo-Release Folie (zum Beispiel REVALPHA-Tape von Nitto) oder eine UV-Release Folie angeordnet sein. Die Halbleiterchips werden lateral beabstandet zueinander auf dem Hilfsträger befestigt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt ein Umformen der Halbleiterchips mit einem zweiten Formkörper derart, dass der zweite Formkörper die Halbleiterchips in lateralen Richtungen vollständig umgibt und der zweite Formkörper zumindest an die Seitenflächen der Halbleiterchips, insbesondere direkt, grenzt. Zusätzlich kann das jeweilige Konversionselement direkt an den jeweiligen Träger und/oder Halbleiterkörper grenzen. Bei dem zweiten Formkörper handelt es sich insbesondere um einen solchen, wie er in Verbindung mit dem Halbleiterbauelement beschriebenen wurde.
  • Der zweite Formkörper kann dabei derart aufgebracht werden, dass er die Halbleiterchips an ihrer vom Hilfsträger abgewandten Seite überdeckt, beispielsweise vollständig überdeckt, so dass der zweite Formkörper senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Hilfsträgers eine Dicke aufweist, die größer ist als die Dicke der Halbleiterchips. In diesem Fall wird nachfolgend der zweite Formkörper derart gedünnt, dass die Halbleiterchips an der vom Hilfsträger abgewandten Seite des zweiten Formkörpers freigelegt werden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass der zweite Formkörper derart aufgebracht wird, dass die vom Hilfsträger abgewandten Seiten der Halbleiterchips frei vom Material des zweiten Formkörpers bleiben.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Hilfsträger entfernt und die Anordnung aus Halbleiterchips und zweitem Formkörper in eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen vereinzelt, wobei jedes Halbleiterbauelement zumindest einen Halbleiterchip umfasst.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
    • – Bereitstellen einer Vielzahl von Halbleiterchips, wobei jeder der Halbleiterchips einen Halbleiterkörper mit einem aktiven Bereich, ein Konversionselement und einen Träger mit einem ersten Leiterkörper, einem zweiten Leiterkörper und einem ersten Formkörper umfasst,
    • – Befestigen der Halbleiterchips auf einem Hilfsträger mit der Seite, auf der sich das Konversionselement befindet,
    • – Umformen der Vielzahl von Halbleiterchips mit einem zweiten Formkörper, derart, dass der zweite Formkörper die Vielzahl von Halbleiterchips in lateralen Richtungen vollständig umgibt und der zweite Formkörper direkt an jeden Halbleiterchip grenzt,
    • – Entfernen des Hilfsträgers,
    • – Vereinzeln in eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen, wobei jedes Halbleiterbauelement zumindest einen Halbleiterchip umfasst.
  • Die Schritte können dabei insbesondere in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden.
  • Ein hier beschriebenes Halbleiterbauelement sowie ein hier beschriebenes Verfahren erweisen sich in vielfacher Weise als überraschend vorteilhaft. So ist es möglich, für den ersten Formkörper und den zweiten Formkörper unterschiedliche Materialien zu wählen, die auf die Anfordernisse an die Formkörper angepasst sind. Aufgrund der Tatsache, dass der zweite Formkörper den Halbleiterchip und damit den ersten Formkörper seitlich umgibt, kann ein Halbleiterbauelement angegeben werden, bei dem im Betrieb keine oder vernachlässigbare, beispielsweise in der aktiven Zone erzeugte, elektromagnetische Strahlung auf den ersten Formkörper trifft. Der erste Formkörper kann daher mit Materialien gebildet werden, die beispielsweise empfindlich gegen das vom Halbleiterchip im Betrieb erzeugte Licht oder UV-Strahlung sind aber beispielsweise aufgrund guter thermischer Leitfähigkeit und/oder geringer Kosten vorteilhaft sind.
  • Ferner ist es nicht notwendig, dass der erste Formkörper in einer bestimmten Farbe oder mit einer bestimmten Reflektivität ausgebildet ist. Der optische Eindruck des Halbleiterbauelements kann durch entsprechende Wahl des Materials, mit dem der zweite Formkörper gebildet ist, festgelegt werden. Dabei ist es beispielsweise möglich, dass der zweite Formkörper schwarz, farbig oder reflektierend weiß ausgebildet ist. Da auf den ersten Formkörper keine im Halbleiterchip erzeugte elektromagnetische Strahlung treffen kann, kann dieser mit strahlungsempfindlichen Materialien wie beispielsweise einem Epoxidharz oder einem Epoxid-Silikon-Hybridmaterial gebildet werden. Der zweite Formkörper kann demgegenüber beispielsweise mit einem Silikonmaterial als Matrixmaterial gebildet werden.
  • Wenn der zweite Formkörper die äußeren Seitenflächen des Halbleiterchips und damit auch des Konversionselements vollständig bedeckt, kann erreicht werden, dass elektromagnetische Strahlung über die Seitenflächen des Konversionselements oder des Halbleiterkörpers nicht oder nur in deutlich verringertem Maße aus dem Halbleiterbauelement ausgekoppelt wird. Durch die Seitenflächen des Konversionselements und/oder des Halbleiterkörpers emittierte Strahlung wird dazu beispielsweise vollständig oder teilweise reflektiert oder absorbiert.
  • Mittels der Anordnung des zweiten Formkörpers an den Seitenflächen des Halbleiterchips werden die optischen Parameter des Halbleiterbauteils verbessert. Ist beispielsweise der zweite Formkörper für in der aktiven Zone erzeugte und durch das Konversionselement konvertierte elektromagentische Strahlung reflektierend ausgebildet, so kann dadurch ein besonders effizientes Halbleiterbauelement gebildet werden. Mittels der Anordnung des zweiten Formkörpers an den Seitenflächen des Halbleiterchips wird ein Übersprechen (englisch: cross-talk) zwischen lateral nebeneinander angeordneten Halbleiterchips deutlich vermindert, insbesondere verhindert.
  • Aufgrund der Tatsache, dass der Halbleiterchip den zweiten Formkörper in einer vertikalen Richtung vollständig durchdringt, ist es weiter beim hier beschriebenen Halbleiterbauelement nicht notwendig, weitere Leiterkörper in den zweiten Formkörper einzubringen, welche diesen vollständig durchdringen. Dies erlaubt eine besonders kostengünstige Herstellung des Halbleiterbauelements. Das heißt, es kann insbesondere auf teure metallische oder halbleitende Durchkontaktierungselemente verzichtet werden.
  • Aufgrund der Tatsache, dass durch den zweiten Formkörper parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips die Querschnittsfläche des Halbleiterbauelements gegenüber der Querschnittsfläche des Halbleiterchips vergrößert wird, können Halbleiterchips mit sehr kleinen Kantenlängen beispielsweise von < 0,5 mm verwendet werden, von denen zwei oder mehr in einem Halbleiterbauelement vorhanden sein können. Aufgrund des zweiten Formkörpers und des hier beschriebenen Herstellungsverfahrens sind sind derart kleine Halbleiterchips gut handhabbar und zum Beispiel als SMD-Bauteil realisierbar.
  • Da der Träger bei den verwendeten Halbleiterchips lediglich mit Leiterkörpern und dem ersten Formkörper gebildet ist und der zweite Formkörper ebenfalls mit einem kostengünstigen Kunststoffmaterial gebildet werden kann, kann auf Halbleiterchips mit teuren Halbleiterträgern oder auf teure Gehäusematerialien der Halbleiterchips verzichtet werden.
  • Die folgenden Ausführungsformen beziehen sich auf hier beschriebene Halbleiterbauelemente sowie auf hier beschriebene Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform grenzt der zweite Formkörper stellenweise direkt an den ersten Formkörper. In diesem Fall ist der erste Formkörper beispielsweise derart ausgebildet, dass er die Leiterkörper des Halbleiterchips in lateralen Richtungen vollständig umgibt und eine Seitenfläche des Halbleiterchips stellenweise durch den ersten Formkörper gebildet ist. In diesem Fall ist es möglich, dass die Haftung zwischen dem ersten Formkörper und dem zweiten Formkörper besonders widerstandsfähig gegen mechanische Belastungen ausgeführt werden kann.
  • Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass für die Materialien des ersten und des zweiten Formkörpers Materialien gewählt werden, welche besonders gut aneinander haften. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, dass der erste Formkörper und der zweite Formkörper gleiche oder ähnliche Matrixmaterialien enthalten. Ferner kann der erste Formkörper an seiner dem zweiten Formkörper zugewandten Oberfläche Strukturierungen wie etwa Aufrauungen, Vorsprünge, Unterschneidungen und/oder Einkerbungen aufweisen, welche eine Haftung zum zweiten Formkörper dadurch erhöhen, dass der zweite Formkörper in diese Strukturierungen des ersten Formkörpers eingreift. Alternativ oder zusätzlich können Flächen des ersten Formkörpers, die direkt an den zweiten Fromkörper grenzen, chemische Modifikationen der Oberfläche aufweisen. Beispielsweise kann diese Oberfläche des ersten Formkörpers, welche mit dem zweiten Formkörper in direktem mechanischen Kontakt steht, vor dem Aufbringen des zweiten Formkörpers in einem Plasma behandelt sein oder mit einem Haftvermittler beschichtet sein.
  • Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Halbleiterchips bei ihrer Herstellung durch ein Trennverfahren vereinzelt werden, welches eine aufgeraute Außenfläche des ersten Formkörpers als Vereinzelungsspur erzeugt. Beispielsweise können die Halbleiterchips durch Sägen vereinzelt sein, wodurch eine aufgeraute Oberfläche des ersten Formkörpers, die beispielsweise Sägerillen aufweist, entstehen kann. Der zweite Formkörper greift dann in diese Vereinzelungsspuren und ist auf diese Weise besonders innig mit dem ersten Formkörper verbunden.
  • Darüber hinaus ist es möglich, dass der erste Formkörper partikelartige Füllstoffe umfasst, die an einer Außenfläche des Formkörpers freiliegen oder vorhanden sind und damit in den zweiten Formkörper hineinragen und auf diese Weise eine Verankerung zwischen den beiden Formkörpern hergestellt wird.
  • Ferner ist es möglich, dass beispielsweise partikelartige Füllstoffe im ersten Formkörper durch Ätzen an der Außenfläche des ersten Formkörpers herausgelöst werden und die resultierenden Einbuchtungen mit Material des zweiten Formkörpers verfüllt werden und auf diese Weise eine Verankerung des zweiten Formkörpers im ersten Formkörper erfolgt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform, überdeckt der zweite Formkörper an den Seitenflächen des Halbleiterchips freiliegende Flächen des Konversionselements (6) zu mehr als 50%, insbesondere vollständig. Die freiliegenden Flächen des Konversionselements können in vertikaler Richtung eine unterschiedliche Länge aufweisen und können in unterschiedlich großen Bereichen bedeckt sein. Das heißt ein Teil der freiliegenden Flächen kann garnicht, teilweise oder vollständig bedeckt sein, wobei in Summe mindestens 50% der freiliegenden Flächen bedeckt sind.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform, grenzt der zweite Formkörper direkt an den Halbleiterchip, insbesondere direkt an den Träger und an das Konversionselement. Es besteht also direkter mechanischer Kontakt zwischen dem zweiten Formkörper und dem Halbleiterchip. Vorteilhafterweise erhöht dies die mechanische Stabilität des Halbleiterbauelements. Zusätzlich hat der zweite Formkörper eine schützende Funktion für den Halbleiterchip. Beispielsweise schützt der zweite Formkörper den Halbleiterchip vor Feuchtigkeit und/oder mechanischen Beschädigungen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der zweite Formkörper zumindest stellenweise Licht reflektierend ausgebildet. Zum Beispiel kann der zweite Formkörper zumindest an der Grenzfläche, an der der zweite Formkörper an den Halbleiterkörper des Halbleiterchips und/oder das Konversionselement grenzt, reflektierend ausgebildet sein. Beispielsweise weist der zweite Formkörper in seinen reflektierend ausgebildeten Bereichen für die auftreffende, beispielsweise im Halbleiterchip im Betrieb erzeugte, elektromagnetische Strahlung eine Reflektivität von wenigstens 60%, wenigstens 75 %, wenigstens 80 %, oder insbesondere wenigstens 90 %, für die auftreffende, beispielsweise im Halbleiterchip im Betrieb erzeugte, elektromagnetische Strahlung auf.
  • Dazu ist es beispielsweise möglich, dass der zweite Formkörper mit Partikeln eines streuenden oder reflektierenden Füllstoffs, zum Beispiel aus einem Titanoxid oder einem Zirkoniumoxid, gefüllt ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der erste Formkörper zumindest stellenweise Licht absorbierend ausgebildet. Da beim vorliegenden Halbleiterbauelement vorteilhafterweise sichergestellt werden kann, dass nur geringfügige oder keine im Halbleiterchip erzeugte elektromagnetische Strahlung auf den ersten Formkörper trifft, kann dieser mit einem Material gebildet werden, das beispielsweise strahlungsempfindlich ist, dafür aber beispielsweise eine besonders hohe mechanische Festigkeit und/oder eine besonders hohe thermische Festigkeit aufweist. Das Material des zweiten Formkörpers kann dazu beispielsweise mit Füllstoffen befüllt sein, die dem zweiten Formkörper einen farbigen oder schwarzen Eindruck verleihen, dass insbesondere wenigstens 50 %, insbesondere wenigstens 75 %, einer auf den ersten Formkörper auftreffenden Strahlung absorbiert oder reflektiert werden. Es werden also maximal 50%, insbesondere maximal 25%, einer auf den ersten Formkörper auftreffenden strahlung transmittiert.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform überragt der Halbleiterkörper die Leiterkörper in lateralen Richtungen oder schließt bündig mit ihnen ab. Das heißt, die Leiterkörper, die sich vom Halbleiterkörper bis zu der vom Halbleiterkörper abgewandten Seite des zweiten Formkörpers erstrecken können, sind in Draufsicht auf die Vorderseite des Halbleiterchips vollständig unterhalb des Halbleiterkörpers angeordnet und ragen nicht seitlich über den Halbleiterkörper hinaus. Auf diese Weise und insbesondere für den Fall, dass die Leiterkörper vollständig vom Material des ersten Formkörpers umschlossen sind, kann auf eine mitunter aufwändige Verankerung der Leiterkörper im zweiten Formkörper verzichtet werden und das Material für den zweiten Formkörper muss nicht hinsichtlich einer besonders guten Haftung an die Leiterkörper ausgewählt werden. Da auch zusätzliche metallische oder halbleitende Durchkontaktierungselemente durch den zweiten Formkörper vorliegend nicht notwendig sind, erweist sich dies als besonders vorteilhaft.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform überragt das Konversionselement den Halbleiterkörper seitlich oder schließt bündig mit diesem ab. Durch diese Anordnung kann keine oder nur ein verringerter Bruchteil, der im Halbleiterkörper erzeugten elektromagnetischen Strahlung seitlich an dem Konversionselement vorbei, ohne das Konversionselement zu durchlaufen, aus dem Halbleiterbauelement austreten.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform überdeckt eine elektrisch isolierende Schicht den Träger an dessen vom Halbleiterkörper abgewandten Seite sowie den zweiten Formkörper an seiner vom Halbleiterkörper abgewandten Seite stellenweise. Die elektrisch isolierende Schicht kann dabei zumindest eine erste Öffnung und zumindest eine zweite Öffnung umfassen. Die Öffnungen in der elektrisch isolierenden Schicht durchdringen diese vollständig. Im Bereich der Öffnung ist kein Material der elektrisch isolierenden Schicht vorhanden.
  • Die elektrisch isolierende Schicht ist beispielsweise mit einem Dielektrikum gebildet. Die elektrisch isolierende Schicht kann zum Beispiel eines der folgenden Materialien enthalten oder aus 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 erste Formkörper und/oder der zweite Formkörper oder mit dem gleichen Material wie das Matrixmaterial zumindest eines der Formkörper gebildet ist.
  • Die elektrisch isolierende Schicht weist eine Dicke auf, die kleiner als die Dicke des zweiten Formkörpers ist. Ferner ist es möglich, dass die Dicke kleiner als die Dicke des ersten Formkörpers ist. Zum Beispiel beträgt die Dicke der elektrisch isolierenden Schicht höchstens 10 % der Dicke des zweiten Formkörpers oder höchstens 10 % der Dicke des ersten Formkörpers. Auf diese Weise stellt die elektrisch isolierende Schicht kaum ein Hindernis für Wärme dar, die über die Leiterkörper an sie herangeführt wird.
  • Durch die erste Öffnung der elektrisch isolierenden Schicht kann eine erste Anschlussstelle mit dem ersten Leiterkörper verbunden sein und eine zweite Anschlussstelle kann durch die zweite Öffnung der elektrisch isolierenden Schicht mit dem zweiten Leiterkörper verbunden sein. Die Anschlussstellen dienen zur Kontaktierung des Halbleiterchips von außen und sind beispielsweise an einer gemeinsamen Fläche angeordnet, zum Beispiel an der Rückseite des Halbleiterchips sowie an der Rückseite des zweiten Formkörpers, sprich der Rückseite des Halbleiterbauelements. Der Halbleiterchip und damit das Halbleiterbauelement können in diesem Fall 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.
  • Alternativ sind die beiden Anschlussstellen auf der Rückseite des Halbleiterbauelements aufgebracht und es befindet sich zwischen den beiden Anschlussstellen eine elektrisch isolierende Schicht. In diesem Fall bilden die Anschlussstellen zwei durch die isolierende Schicht getrennte Bereiche aus. Die Anschlussstellen können sich in diesem Fall bis zu einer Seitenfläche des Halbeiterbauelements erstrecken.
  • Bevorzugt weist der erste Leiterkörper vom zweiten Leiterkörper einen ersten Abstand auf und weist die erste Anschlussstelle von der zweiten Anschlussstelle einen zweiten Abstand auf, wobei der erste Abstand kleiner als der zweite Abstand ist. Die Leiterkörper liegen demnach näher beieinander als die Anschlussstellen.
  • Insbesondere ist es möglich, dass der zweite Abstand, also der Abstand zwischen den Anschlussstellen, wenigstens das 1,45-Fache des ersten Abstands beträgt. Der Abstand zwischen den Leiterkörpern kann dann 100 µm oder kleiner sein, zum Beispiel 60 µm und kleiner oder 40 µm und kleiner.
  • Dem hier beschriebenen Halbleiterbauelement sowie dem hier beschriebenen Verfahren liegt dabei 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, 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 zur Folge hat.
  • Andererseits darf der Abstand zwischen den Leiterkörpern, falls über sie eine Kontaktierung des Halbleiterchips von außen direkt erfolgt, sie also an der Rückseite des Halbleiterchips freilegen, nicht zu klein gewählt werden, da sonst ein Mindestabstand, der beispielsweise zum Anschließen des Halbleiterchips mittels Lötens erforderlich ist, nicht eingehalten wird. Ein hier beschriebenes Halbleiterbauelement kommt nun auf überraschende Weise den 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 – entgegen.
  • Bei einem hier beschriebenen Halbleiterbauelement bzw. Herstellungsverfahren wird an die vom Halbleiterkörper abgewandte Rückseite des Trägers sowie des zweiten Formkörpers eine elektrisch isolierende Schicht aufgebracht, welche die Leiterkörper an ihrer vom Halbleiterkörper abgewandten Seite isoliert und eine neue elektrisch isolierende Rückseite des Halbleiterbauelements formt. Die elektrisch isolierende Schicht ist an Stellen, an denen die Anschlussstellen gebildet werden, geöffnet oder nicht vorhanden und die Anschlussstellen sind über diese Öffnung mit den elektrischen Leiterkörpern verbunden.
  • Auf diese Weise ist es möglich, die Leiterkörper mit einem hinreichend kleinen Abstand auszubilden, ohne Einschränkungen im späteren Verbindungsprozess des Halbleiterbauelements beachten zu müssen. Die elektrisch isolierende Schicht kann sich über die gesamte vom Halbleiterkörper abgewandte Rückseite des zweiten Formkörpers erstrecken, sodass der Formkörper dort vollständig von der elektrisch isolierenden Schicht überdeckt ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform grenzt die elektrisch isolierende Schicht bereichsweise direkt an die Leiterkörper, die Anschlussstellen und den ersten Formkörper sowie den zweiten Formkörper. Die elektrisch isolierende Schicht kann damit als mechanisch verbindende Komponente zwischen den genannten Komponenten des Halbleiterbauelements dienen und eine mechanische Stabilität des Halbleiterbauelements weiter erhöhen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements, kann dieses eine Vielzahl von im zweiten Formkörper voneinder beabstandeten Halbleiterchips umfassen. Bei den Halbleiterchips kann es sich dabei um gleichartige Halbleiterchips handeln, die beispielsweise im Betrieb Licht der gleichen Farbe emittieren. Alternativ ist es möglich, dass es sich um unterschiedliche Halbleiterchips handelt, die beispielsweise Licht unterschiedlicher Farbe emittieren können.
  • Die Halbleiterchips sind jeweils in der beschriebenen Weise in den zweiten Formkörper eingebettet. Eine elektrische Verschaltung der Halbleiterchips, beispielsweise in einer Reihen- oder Parallelschaltung, kann über entsprechende Strukturierung der elektrisch isolierenden Schicht und der Anschlussstellen erfolgen. Ferner ist es möglich, dass eine Verschaltung der Halbleiterchips untereinander erst durch Montage des Halbleiterbauelements auf einen entsprechend strukturierten Anschlussträger, beispielsweise eine Leiterplatte, erfolgt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Vielzahl von Halbleiterchips derart auf dem Hilfsträger angeordnet, dass das Konversionselement eines jeden Halbleiterchips dem Hilfsträger zugewandt und der Träger eines jeden Halbleiterchips vom Hilfsträger abgewandt ist. Auf diese Weise ist es möglich, den zweiten Formkörper nach dem Umhüllen der Halbleiterchips auf dem Hilfsträger zu dünnen, ohne dabei ein zu hohes Risiko einer Beschädigung des Halbleiterkörpers oder des Konversionselements in Kauf nehmen zu müssen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Konversionselement wenigstens ein Lumineszenzkonversionsmaterial, das dazu eingerichtet ist, eine im Betrieb in den Halbleiterchips erzeugte elektromagnetische Strahlung in Strahlung einer anderen, insbesondere einer längeren Wellenlänge umzuwandeln. Beispielsweise kann das derart hergestellte Halbleiterbauelement dann im Betrieb Mischlicht, beispielsweise weißes Mischlicht, abstrahlen. Das Konversionselement kann neben dem zumindest einen Lumineszenzkonversionsmaterial ein Matrixmaterial umfassen.
  • Das Konversionselement wird beispielsweise durch Sprühen, Rakeln oder Spin-Coating aufgebracht. Alternativ kann das Konversionselement als selbsttragendes Element ausgebildet sein. Das Konversionselement kann dann in einem separaten Prozess gefertigt sein und nachfolgend auf den Halbleiterkörper aufgebracht werden.
  • Beim vorliegenden Verfahren ist es insbesondere möglich, dass die Halbleiterchips vor dem Befestigen auf dem Hilfsträger hinsichtlich der Wellenlänge des von ihnen im Betrieb emittierten Lichts vorsortiert werden. Dieser Prozess wird auch „binning“ genannt. Auf diese Weise kann der Farbort des resultierenden Mischlichts, welches durch Konversion am Konversionselement und primärer Strahlung aus den Halbleiterchips erzeugt wird, besonders genau eingestellt werden, da bei einer gleichmäßigen Schichtdicke des Konversionselements alle Halbleiterchips des Verbunds aus Halbleiterchips und zweitem Formkörper gleiche oder im Wesentlichen gleiche Primärstrahlung emittieren.
  • Im Folgenden werden das hier beschriebene Halbleiterbauelement sowie das hier beschriebene Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Figuren näher erläutert.
  • Die 1A, 1B, 2 und 3A und 3B zeigen Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Halbleiterbauelementen in schematischen Ansichten.
  • Die 4A, 4B, 4C, 4D, 4E und 4F zeigen anhand schematischer Schnittdarstellungen Verfahrensschritte eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens.
  • Die 1A zeigt anhand einer schematischen Schnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Halbleiterbauelements. Das Halbleiterbauelement umfasst einen Halbleiterchip 10. Der Halbleiterchip 10 umfasst einen Halbleiterkörper 1, einen Verbindungsbereich 2, einen Träger 3 sowie ein Konversionselement 6. Der Halbleiterkörper 1, der Verbindungsbereich 2 sowie das Konversionselement 6 sind in der Ausschnittsvergrößerung der 1B näher dargestellt. Der Halbleiterkörper 1 ist über den Verbindungsbereich 2 mechanisch und elektrisch am Träger 3 befestigt und angeschlossen. Das Konversionselement 6 ist auf der vom Träger 3 abgewandten Seite des Halbleiterkörpers 1 angeordnet. Die vom Halbleiterkörper 1 abgewandte Seite des Konversionselements 6 bildet die Vorderseite 101 des Hableiterchips 10 und die vom Halbleiterkörper 1 abgewandte Seite des Trägers bildet die Rückseite 102 des Halbleiterchips 10. Seitliche Flächen des Trägers 3, des Verbindungsbereichs 2 und des Halbleiterkörpers 1 bilden zumindest einen Teil der Seitenflächen 103 des Halbleiterchips 10, die Vorder- 101 und Rückseite 10 verbinden.
  • Der Träger 3 umfasst einen ersten Leiterkörper 31, einen zweiten Leiterkörper 32 und einen ersten Formkörper 33.
  • 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 Halbleiterbauelements erfolgt eine Funktion des Halbleiterchips im aktiven Bereich 12. Beispielsweise kann es sich bei dem Halbleiterchip 10 um einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip handeln, bei dem im Betrieb im aktiven Bereich 12 Licht erzeugt wird, zum Beispiel blaues Licht. Beim Halbleiterchip 10 handelt es sich dann beispielsweise um einen Leuchtdiodenchip.
  • Der Halbleiterkörper 1 ist über den Verbindungsbereich 2 mechanisch fest und elektrisch leitend mit dem Träger 3 verbunden. Das heißt, der Halbleiterkörper 1 kann nur unter Zerstörung zumindest einer der Komponenten des Halbleiterchips 10 vom Träger 3 gelöst werden. Der Verbindungsbereich 2 umfasst beispielsweise eine erste Kontaktschicht 21, über die der zweite leitende Bereich 13 des Halbleiterkörpers 1 kontaktiert wird, und eine zweite Kontaktschicht 22, über die der erste leitende Bereich 11 des Halbleiterkörpers 1 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 vom Träger 3 abgewandten Seite des Halbleiterkörpers durch den zweiten leitenden Bereich 13 und den aktiven Bereich 12 hindurch in den ersten leitenden Bereich 11.
  • Die erste Kontaktschicht 21 kann beispielsweise für die im Betrieb des aktiven Bereichs 12 erzeugte elektromagnetische Strahlung reflektierend sein. In einer bevorzugten Ausführungsform trifft zumindest ein Großteil der im aktiven Bereich erzeugten elektromagnetischen Strahlung auf das Konversionselement 6.
  • Im Ausführungsbeispiel der 1A und 1B 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 oder des Halbleiterbauelements verlaufen. Der Verbindungsbereich 2 kann weitere Schichten umfassen, die zur Stromleitung und/oder für andere 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 Durchkontaktierungen kontaktiert werden oder Kontaktschichten des Verbindungsbereichs 2 verlaufen in vertikaler Richtung nicht übereinander.
  • 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 und 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 31, 32 dienen kann. Ferner ist es möglich, dass die Leiterkörper 31, 32 als Vollkörper ausgebildet sind, die über Lotschichten, welche ebenfalls Teile des Verbindungsbereichs 2 sein können, mit dem Halbleiterkörper 1 verbunden sind.
  • Die Leiterkörper 31, 32 sind vorliegend vom ersten Formkörper 33 in den lateralen Richtungen L vollständig umschlossen und schließen an der dem Halbleiterkörper 1 zugewandten Vorderseite und der vom Halbleiterkörper 1 abgewandten Rückseite des Trägers 3 jeweils bündig mit dem ersten Formkörper 33 ab. Die Leiterkörper 31, 32 sind dabei in einem Abstand D1 zueinander angeordnet.
  • Eine ähnliche Ausführungsform eines derartigen Halbleiterchips 10 ist zum Beispiel in den deutschen Patentanmeldungen DE 102015114587.1 und DE 102015115900.7 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt dahingehend hiermit ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen wird.
  • Der Halbleiterchip 10 ist in lateralen Richtungen L vollständig von einem zweiten Formkörper 5 umgeben, der direkt an den Träger 3 sowie den Halbleiterkörper 1, den Verbindungsbereich 2 und das Konversionselement 6 grenzt. Vorliegend durchdringt der Halbleiterchip 10 den zweiten Formkörper 5 in der vertikalen Richtung V vollständig.
  • An der vom Halbleiterkörper 1 abgewandten Rückseite der Leiterkörper 31, 32, des ersten Formkörpers 33 sowie des zweiten Formkörpers 5 sind erste und zweite Anschlussstellen 51, 52 ausgebildet, welche die Anschlussstellen für eine Montage und ein elekrisches Anschließen des Halbleiterbauelements bilden.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 weist das Halbleiterbauelement an einer Rückseite des zweiten Formkörpers 5 eine elektrisch isolierende Schicht 4 auf. Die elektrisch isolierende Schicht 4 bedeckt den zweiten Formkörper sowie den ersten Formkörper 33 zumindest stellenweise und befindet sich mit den Formkörpern 5, 33 in direktem Kontakt. Sie weist in diesem Ausführungsbeispiel Öffnungen 41, 42 auf, in denen Material der Anschlussstellen 51, 52 angeordnet ist, bei dem es sich beispielsweise um ein Metall handelt. Die Anschlussstellen 51, 52 befinden sich in den Öffnungen 41, 42 in direktem Kontakt mit den Leiterkörpern 31, 32. Die Anschlussstellen 51, 52 sind in einem Abstand D2 voneinander angeordnet, der größer ist als der Abstand D1 zwischen den Leiterkörpern 31, 32. Auf diese Weise ist eine Lötbarkeit des Halbleiterbauelements erleichtert. Es ist aber auch möglich, dass die elektrisch isolierende Schicht 4 ausschließlich zwischen den Anschlussstellen 51, 52 und nicht an den Seitenflächen des Bauteils vorhanden ist.
  • In Verbindung mit den schematischen Darstellungen der 3A und 3B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Halbleiterbauelements beschrieben, bei dem eine planare ESD-Schutzdiode als ESD-Schutzelement 8 in den zweiten Formkörper 5 mit eingebracht und zumindest teilweise dort eingebettet ist. Das ESD-Schutzelement 8 kann in vertikaler Richtung eine Dicke aufweisen, die zum Beispiel höchstens der Dicke des zweiten Formkörpers 5 entspricht und diesen in diesem Fall vollständig durchdringt. Eine Verschaltung des ESD-Schutzelements 8, beispielsweise antiparallel zum aktiven Bereich 12 des Halbleiterchips 10, kann dann durch entsprechende Strukturierung der Anschlussstellen 51, 52 erfolgen, wie dies schematisch in der Draufsicht der 3B gezeigt ist.
  • In Verbindung mit den 4A bis 4F ist anhand schematischer Schnittdarstellungen ein Ausführungsbeispiel eines oben beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements erläutert. Bei dem Verfahren wird eine Vielzahl von Halbleiterchips 10 bereitgestellt, bei denen es sich beispielsweise um Leuchtdiodenchips, beispielsweise wie sie oben beschrieben sind, handeln kann, die beispielsweise hinsichtlich im Betrieb emittierter elektromagnetischer Strahlung vorsortiert sind.
  • Die Halbleiterchips 10 werden mit der Seite, an der sich das Konversionselement 6 befindet, dem Hilfsträger 7 zugewandt angeordnet. Der Hilfsträger 7 umfasst beispielsweise einen Grundkörper 71, der mit einem starren Material, beispielsweise einem Metall, gebildet ist. Ferner umfasst der Hilfsträger 7 eine Verbindungsschicht 72, mit der eine Folie 73 am Grundkörper 71 befestigt ist. Bei der Folie 73 handelt es sich beispielsweise um eine thermisch lösbare Folie, die einen thermisch lösbaren Klebstoff 74 an ihrer vom Grundkörper 71 abgewandten Seite umfasst, mit der die Halbleiterchips 10 mit ihrer Vorderseite 101 am Hilfsträger thermisch lösbar befestigt sind.
  • In einem nächsten Schritt (vgl. 4B) wird der zweite Formkörper 5 beispielsweise durch Moulden derart aufgebracht, dass er zwischen und über den Halbleiterchips 10 angeordnet ist. Insbesondere bedeckt der zweite Formkörper die Seitenflächen 103 und die Rückseiten 102 der Halbleiterchips.
  • In einem nächsten Verfahrensschritt (vgl. 4C) wird der Hilfsträger 7 vom zweiten Formkörper 5 sowie von den Halbleiterchips 10 abgelöst.
  • Danach (vgl. 4D) erfolgt ein Verfahrensschritt, bei dem der zweite Formkörper 5 beispielsweise durch Schleifen gedünnt wird, so dass an seiner Rückseite die ersten Leiterkörper 31 und die zweiten Leiterkörper 32 freigelegt werden. Dieser Verfahrensschritt kann entfallen, wenn der zweite Formkörper 5 die Halbleiterchips 10 vom Hilfsträger 7 aus gesehen nicht überformt, sondern die vom Hilfsträger 7 abgewandte Vorderseite der Halbleiterchips 10 frei vom zweiten Formkörper 5 bleibt. Zum Beispiel kann der Formkörper 5 dazu durch Transfer-Moulding aufgebracht werden. In einem nächsten Verfahrensschritt (vgl. 4E) kann das Aufbringen der Anschlussstellen 51, 52 erfolgen, über welche die Halbleiterchips 10 auch untereinander elektrisch leitend miteinander verbunden werden können.
  • Nachfolgend erfolgt noch ein Vereinzeln zu einzelnen Halbleiterbauelementen, siehe 4F, welche jeweils zumindest einen Halbleiterchip 10 umfassen.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Halbleiterkörper
    11
    erster leitender Bereich
    12
    aktiver Bereich
    13
    zweiter leitender Bereich
    2
    Verbindungsbereich
    21
    erste Kontaktschicht
    22
    zweite Kontaktschicht
    23
    Isolationsschicht
    24
    Durchkontaktierung
    3
    Träger
    31
    erster Leiterkörper
    32
    zweite Leiterkörper
    33
    erster Formkörper
    4
    elektrisch isolierende Schicht
    41
    erste Öffnung
    42
    zweite Öffnung
    5
    zweiter Formkörper
    51
    erste Anschlussstelle
    52
    zweite Anschlussstelle
    6
    Konversionselement
    7
    Hilfsträger
    71
    Grundkörper
    72
    Verbindungsschicht
    73
    Folie
    74
    Klebstoff
    8
    ESD-Schutzelement
    10
    Halbleiterchip
    101
    Vorderseite
    102
    Rückseite
    103
    Seitenfläche
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2012/0119233 A1 [0001]
    • DE 102015114587 [0088]
    • DE 102015115900 [0088]

Claims (19)

  1. Halbleiterbauelement – mit mindestens einem Halbleiterchip (10), der einen Halbleiterkörper (1) mit einem aktiven Bereich (12), ein Konversionselement (6) und einen Träger (3) umfasst, und der Träger (3) einen ersten Formkörper (33), einen ersten Leiterkörper (31) und einen zweiten Leiterkörper (32) aufweist, und die Leiterkörper (31, 32) mit dem aktiven Bereich (12) elektrisch leidend verbunden sind, und bei dem eine vom aktiven Bereich (12) abgewandte Seite des Konversionselements (6) eine Vorderseite (101) des Halbleiterchips (10) bildet und eine vom aktiven Bereich (12) abgewandte Seite des Trägers (3) eine Rückseite (102) des Halbleiterchips (10) bildet, und Seitenflächen (103) des Halbleiterchips Vorder- (101) und Rückseite (102) miteinander verbinden, und – mit einem zweiten Formkörper (5), wobei – der Halbleiterchip (10) den zweiten Formkörper (5) vollständig durchdringt, derart, dass der zweite Formkörper (5) einen Rahmen um den Halbleiterchip (10) bildet und dass die Vorderseite (101) und die Rückseite (102) des Halbleiterchips (10) zumindest stellenweise frei vom zweiten Formkörper (5) sind, und – der zweite Formkörper (5) an den Seitenflächen des Halbleiterchips (10) freiliegende Flächen des Konversionselements (6) zumindest teilweise überdeckt.
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem der zweite Formkörper (5) an den Seitenflächen des Halbleiterchips (10) freiliegende Flächen des Konversionselements (6) zu mehr als 50%, insbesondere vollständig, überdeckt.
  3. Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der zweite Formkörper (5) direkt an den Halbleiterchip, insbesondere direkt an den Träger (3) und an das Konversionselement (6), grenzt.
  4. Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der zweite Formkörper (5) den Halbleiterchip 10 in lateralen Richtungen (L) vollständig umschließt.
  5. Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der zweite Formkörper (5) stellenweise direkt an den ersten Formkörper (33) grenzt.
  6. Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der zweite Formkörper (5) zumindest stellenweise Licht reflektierend ausgebildet ist.
  7. Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der erste Formkörper (33) zumindest stellenweise lichtabsorbierend ausgebildet ist.
  8. Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Halbleiterkörper (10) in lateralen Richtungen die Leiterkörper (31, 32) überragt oder bündig mit ihnen abschließt.
  9. Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Konversionselement (6) in lateralen Richtungen den Halbleiterkörper (10) überragt oder bündig mit ihm abschließt.
  10. Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche mit – einer elektrisch isolierenden Schicht (4), – einer ersten Anschlussstelle (51), die elektrisch leitend ist, und einer zweiten Anschlussstelle (52), die elektrisch leitend ist, wobei – die elektrisch isolierende Schicht (4) den Träger (3) an dessen vom Halbleiterkörper (1) abgewandten Rückseite sowie den zweiten Formkörper (5) stellenweise bedeckt, – die erste Anschlussstelle (51) elektrisch leitend mit dem ersten Leiterkörper (31) verbunden ist, – die zweite Anschlussstelle (52) 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) an der vom Halbleiterchip (10) abgewandten Seite der elektrisch isolierenden Schicht (4) einen zweiten Abstand (D2) aufweist, und – der erste Abstand (D1) kleiner als der zweite Abstand (D2) ist.
  11. Halbleiterbauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem – die elektrisch isolierende Schicht (4) eine erste Öffnung (41) und eine zweite Öffnung (42) umfasst, – die erste Anschlussstelle (51) durch die erste Öffnung (41) elektrisch leitend mit dem ersten Leiterkörper (31) verbunden ist, und – die zweite Anschlussstelle (52) durch die zweite Öffnung (42) elektrisch leitend mit dem zweiten Leiterkörper (32) verbunden ist.
  12. Halbleiterbauelement nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, bei dem die elektrisch isolierende Schicht (4) bereichsweise direkt an die Leiterkörper (31, 32), die Anschlussstellen (51, 52), den ersten Formkörper (33) und/oder den zweiten Formkörper (5) grenzt.
  13. Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Halbleiterbauelement eine Mehrzahl von Halbleiterchips (10) umfasst, die lateral beabstandet zueinander im zweiten Formkörper angeordnet sind.
  14. Halbleiterbauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem mehrere, insbesondere alle Halbleiterchips (10) elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet sind.
  15. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen einer Vielzahl von Halbleiterchips (10), wobei jeder der Halbleiterchips (10) einen Halbleiterkörper (1) mit einem aktiven Bereich (12), sowie ein Konversionselement (6) und einen Träger (3) mit einem ersten Leiterkörper (31), einem zweiten Leiterkörper (32) und einem ersten Formkörper (33) umfasst, – Befestigen der Halbleiterchips (10) auf einem Hilfsträger (7) mit der Seite, auf der sich das Konversionselement (6) befindet, – Umformen der Vielzahl von Halbleiterchips (10) mit einem zweiten Formkörper (5), derart, dass der zweite Formkörper (5) die Vielzahl von Halbleiterchips (10) in lateralen Richtungen (L) umgibt und der zweite Formkörper (5) Seitenflächen (103) des Konversionselements (6) zumindest stellenweise überdeckt, – Entfernen des Hilfsträgers (7), – Vereinzeln in eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen, wobei jedes Halbleiterbauelement zumindest einen Halbleiterchip (10) umfasst.
  16. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Vielzahl von Halbleiterchips (10) derart auf dem Hilfsträger (7) angeordnet wird, dass das Konversionselement (6) eines jeden Halbleiterchips (10) dem Hilfsträger (7) zugewandt und der Träger (3) eines jeden Halbleiterchips (10) vom Hilfsträger (7) abgewandt ist.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 und 16, wobei der zweite Formkörper (5) nach dem Umformen der Halbleiterchips (10) senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Hilfsträgers (7) eine Dicke aufweist, die größer ist als die Dicke der Halbleiterchips (10).
  18. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem der zweite Formkörper (5) derart gedünnt wird, dass die Halbleiterchips (10) an der vom Hilfsträger (7) abgewandten Seite des zweiten Formkörpers (5) freigelegt werden.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei ein Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1–14 hergestellt wird.
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