DE102016114550A1

DE102016114550A1 - Bauelement und Verfahren zur Herstellung von Bauelementen

Info

Publication number: DE102016114550A1
Application number: DE102016114550.5A
Authority: DE
Inventors: Isabel Otto; Korbinian Perzlmaier
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2018-02-08
Anticipated expiration: 2036-08-06
Also published as: CN109564957B; US11437540B2; US10910513B2; US20190181296A1; DE102016114550B4; CN109564957A; US20210135046A1; WO2018024509A1

Abstract

Es wird ein Bauelement (100) mit einem Träger (1) und einem auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper (2) mit einer optisch aktiven Schicht (23) angegeben, bei dem der Träger eine metallische Trägerschicht (3) aufweist, die zusammenhängend ausgebildet ist und das Bauelement mechanisch stabilisiert. Des Weiteren weist der Träger eine Spiegelschicht (5) auf, die zwischen dem Halbleiterkörper und der Trägerschicht angeordnet ist. Der Träger weist außerdem eine Ausgleichsschicht (4) auf, die unmittelbar an die Trägerschicht angrenzt und zur Kompensierung innerer mechanischer Verspannungen des Bauelements eingerichtet ist. Des Weiteren wird ein Verfahren angegeben, das zur Herstellung einer Mehrzahl von solchen Bauelementen geeignet ist.

Description

Es wird ein Bauelement, insbesondere ein optoelektronischer Halbleiterchip mit verringerter Bauhöhe, angegeben. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementen angegeben.
Bei einem Bauelement mit einem Moldkörper als Träger wird in der Regel eine Vergussmasse auf eine Rückseite des Bauelements aufgebracht, wobei rückseitige Kontakte zunächst überdeckt und erst durch Rückschleifen des Moldkörpers wieder geöffnet werden. Außerdem können lötbare Kontaktstellen auf der Rückseite des Bauelements erst durch zusätzliche Prozesse definiert werden. Bei einem Bauelement ohne Moldkörper, dessen Träger insbesondere metallisch ausgebildet ist, treten dagegen bei der Herstellung des Bauelements aufgrund innerer (thermo-)mechanischer Verspannungen oft ungewünschte Deformationen auf. Solche ungewünschte Deformationen können dazu führen, dass sich ein Halbleiterwafer aufrollt, wodurch die Bearbeitbarkeit des Halbleiterwafers erschwert wird und die Ausbeute insgesamt reduziert wird.
Eine Aufgabe ist es, ein Bauelement mit geringer Bauhöhe und zugleich mit hoher mechanischer Stabilität anzugeben. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein vereinfachtes und effizientes Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementen anzugeben.
In mindestens einer Ausführungsform eines Bauelements weist dieses einen Träger und einen auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper auf. Der Halbleiterkörper weist eine dem Träger abgewandte Halbleiterschicht, eine dem Träger zugewandte weitere Halbleiterschicht und eine dazwischenliegende optisch aktive Schicht auf. Im Betrieb des Bauelements ist die optisch aktive Schicht insbesondere dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung etwa im ultravioletten, im sichtbaren oder im infraroten Spektralbereich zu emittieren. Alternativ ist es auch möglich, dass die optisch aktive Schicht dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung zu absorbieren und diese in elektrische Signale umzuwandeln. Der Träger weist eine metallische Trägerschicht auf, die zusammenhängend ausgebildet ist und das Bauelement mechanisch stabilisiert. Insbesondere bildet die Trägerschicht einen Hauptbestandteil des Trägers, der das Bauelement mechanisch trägt. Die Trägerschicht weist eine Ausgleichsschicht auf, die bevorzugt unmittelbar an die Trägerschicht angrenzt und zur Kompensierung innerer mechanischer Verspannungen der Trägerschicht beziehungsweise des Bauelements eingerichtet ist.
Bevorzugt sind die Ausgleichsschicht und die Trägerschicht hinsichtlich deren Materialauswahl und/oder Schichtdicken und/oder Gestaltung derart ausgebildet, dass sie entgegengesetzte Verspannungen aufweisen, sodass der Träger oder insbesondere das Bauelement in Summe im Wesentlichen verspannungsfrei ist. Der Halbleiterkörper kann unmittelbar beziehungsweise bis auf eine Kontaktebene unmittelbar auf dem Träger angeordnet sein. Das Bauelement ist bevorzugt frei von einem weiteren Trägersubstrat, das zwischen dem Halbleiterkörper und dem Träger mit der metallischen Trägerschicht oder auf einer dem Träger abgewandten Seite des Halbleiterkörpers oder auf einer dem Halbleiterkörper abgewandten Seite des Trägers angeordnet ist. Der Träger mit der metallischen Trägerschicht ist bevorzugt der einzige Träger des Bauelements. Ein solches Bauelement kann eine besonders geringe Bauhöhe und dennoch eine besonders hohe mechanische Stabilität aufweisen. Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von solchen Bauelementen kann die Ausgleichsschicht verhindern, dass ein Halbleiterwafer, aus dem die Bauelemente gebildet sind, sich nicht aufrollt, da die Ausgleichsschicht und die Trägerschicht möglichst derart ausgebildet sind, dass sie entgegengesetzte Verspannungen aufweisen, sodass der Halbleiterwafer in Summe im Wesentlichen verspannungsfrei gestaltet und frei von mechanischen Verbiegungen ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der Träger eine Spiegelschicht auf, die zwischen dem Halbleiterkörper und der Trägerschicht angeordnet ist. Die Spiegelschicht kann dabei unmittelbar an die Trägerschicht oder an die Ausgleichsschicht angrenzen. Dabei kann die Spiegelschicht elektrisch leitfähig ausgebildet und mit der Trägerschicht oder mit der Ausgleichsschicht elektrisch leitend verbunden sein. Alternativ ist es möglich, dass die Spiegelschicht von der Trägerschicht und von der Ausgleichsschicht elektrisch isoliert ist. Die Spiegelschicht ist beispielsweise mit der dem Träger zugewandten Halbleiterschicht des Halbleiterkörpers elektrisch verbunden und kann als Stromaufweitungsschicht für diese dienen. Alternativ ist es möglich, dass die Spiegelschicht etwa über einen Durchkontakt oder über eine Mehrzahl von Durchkontakten, die sich durch die aktive Schicht hindurch erstrecken, mit der dem Träger abgewandte Halbleiterschicht des Halbleiterkörpers elektrisch leitend verbunden ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements schließt die Ausgleichsschicht seitlich bündig oder im Wesentlichen seitlich bündig mit der metallischen Trägerschicht ab. „Im Wesentlichen seitlich bündig“ bedeutet, dass die Ausgleichsschicht und die metallische Trägerschicht im Rahmen der Herstellungstoleranzen seitlich miteinander bündig abschließen, oder dass eine der beiden Schichten im Vergleich zu der anderen aufgrund eines nachfolgenden Herstellungsprozesses etwa durch Ätzung oder durch Bachbearbeitung zumindest bereichsweise seitlich zurückgezogen ist. Es ist auch möglich, dass die Ausgleichsschicht und die Trägerschicht in Draufsicht im Wesentlichen, das heißt im Rahmen der Herstellungstoleranzen, deckungsgleich sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist die Ausgleichsschicht als planare Schicht ausgebildet. Insbesondere weist die Ausgleichsschicht eine im Wesentlichen, das heißt im Rahmen der Herstellungstoleranzen, konstante Schichtdicke entlang lateraler Richtungen auf. Die Trägerschicht ist bevorzugt derart ausbildet sein, dass diese eine im Wesentlichen konstante Schichtdicke entlang lateraler Richtungen aufweist. Im Rahmen der Herstellungstoleranzen können die Trägerschicht und/oder die Ausgleichsschicht jeweils konstante Schichtdicke aufweisen, selbst wenn diese Schichten etwa an deren Rändern Abschrägungen aufweisen. Die Trägerschicht und/oder die Ausgleichsschicht können frei von lokalen vertikalen Erhebungen und/oder frei von vertikalen Verzweigungen sein. Unter einer lateralen Richtung wird allgemein eine Richtung verstanden, die entlang, insbesondere parallel, zu einer Haupterstreckungsfläche des Bauelements oder des Halbleiterkörpers verläuft. Unter einer vertikalen Richtung wird demgegenüber eine Richtung verstanden, die quer, insbesondere senkrecht, zu der Haupterstreckungsfläche des Bauelements beziehungsweise des Halbleiterkörpers gerichtet ist. Die vertikale Richtung ist etwa eine Wachstumsrichtung des Halbleiterkörpers. Die vertikale Richtung und die laterale Richtung sind insbesondere senkrecht zueinander.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist die metallische Trägerschicht als mechanisch selbsttragende Schicht ausgebildet. Die Trägerschicht kann somit als eigenständige Schicht ausgebildet sein, die auch ohne mechanische Unterstützung weiterer Schichten gegenüber ihrem Eigengewicht mechanisch stabil ist. Das Bauelement kann in diesem Fall allein oder hauptsächlich von der Trägerschicht mechanisch getragen werden. Es ist möglich, dass die Ausgleichsschicht als mechanisch selbsttragende Schicht ausgebildet ist. Bis auf die Ausgleichsschicht und/oder die metallische Trägerschicht ist das Bauelement oder der Träger insbesondere frei von weiteren Trägerschichten. Zum Beispiel ist das Bauelement neben der Ausgleichsschicht und der Trägerschicht frei von weiteren einzelnen mechanisch stabilen Schichten mit einer Schichtdicke größer als 10 µm, 20 µm, 50 µm oder größer als 80 µm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die Trägerschicht eine vertikale Schichtdicke auf, die zwischen einschließlich 1 µm und 80 µm, etwa zwischen einschließlich 5 µm und 80 µm, insbesondere zwischen einschließlich 10 µm und 60 µm oder zwischen einschließlich 10 µm und 30 µm ist. Die Ausgleichsschicht kann eine vertikale Schichtdicke aufweisen, die zwischen einschließlich 200 nm und 30 µm, etwa zwischen einschließlich 1 µm und 30 µm, etwa zwischen einschließlich 1 µm und 20 µm oder zwischen einschließlich 3 µm und 10 µm. Bevorzugt weist das Bauelement eine vertikale Gesamthöhe auf, die zwischen einschließlich 9 µm und 100 µm, zwischen einschließlich 30 µm und 100 µm ist, etwa zwischen einschließlich 9 µm und 50 µm oder 30 µm. Die Trägerschicht kann dabei eine vertikale Höhe aufweisen, die mindestens 50 %, etwa mindestens 60 % oder mindestens 70 %, der Gesamthöhe des Bauelements beträgt. Insbesondere können mindestens 60 %, 70 %, 80 % oder mindestens 90 % des Volumens und/oder der Masse des Trägers oder des Bauelements auf die Trägerschicht oder auf die Trägerschicht und die Ausgleichsschicht entfallen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements bedeckt die Trägerschicht in Draufsicht etwa bis auf mögliche Öffnungen durch die Trägerschicht hindurch den Halbleiterkörper vollständig. Auch kann die Ausgleichsschicht analog zur Trägerschicht etwa bis auf mögliche Öffnungen durch die Ausgleichsschicht hindurch den Halbleiterkörper in Draufsicht vollständig bedecken.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die metallische Trägerschicht zumindest ein Material aus der Gruppe bestehend aus Ni, Cu, W, Au, Al, Pt und Ti oder anderen Metallen auf. Die Trägerschicht weist ein Metall auf oder besteht aus einem Metall oder einer Metalllegierung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die Ausgleichsschicht zumindest ein Material aus der Gruppe bestehend aus TiW, Ti, TiN, SiN, Si, Pt, TiWN, WN, Ni und Siliziumoxid oder aus ähnlichen Material auf. Bevorzugt weist die Ausgleichsschicht ein Material auf, das mittels Sputterns oder durch ein Beschichtungsverfahren, etwa durch chemische Gasphasenabscheidung (englisch: Chemical Vapour Deposition, CVD) auf eine andere Schicht abgeschieden werden kann. Besonders bevorzugt weist der Träger eine Trägerschicht aus Nickel und eine Ausgleichsschicht aus TiW oder TiWN oder TiN auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist der Träger frei von einem Formkörper aus Kunststoff, Silikon, Epoxid, Keramik oder aus einem Halbleitermaterial, etwa frei von einem Moldkörper. Insbesondere ist das Bauelement frei von einem Träger aus einer Vergussmasse. Unter einem Formkörper des Trägers wird im Zweifel ein Bestandteil des Trägers verstanden, der verschieden von der Trägerschicht und von der Ausgleichsschicht ist und einen wesentlichen Beitrag zur Erhöhung der mechanischen Stabilität des Trägers oder des Bauelements leistet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist das Bauelement als optoelektronischer Halbleiterchip ausgebildet. Der Träger des Bauelements dient als Chipträger. Insbesondere weist der Halbleiterchip den Träger mit der metallischen Trägerschicht als einzigen Träger auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist die metallische Trägerschicht mit dem Halbleiterkörper elektrisch leitend verbunden. Zum Beispiel ist die metallische Trägerschicht mit einer strahlungsreflektierenden Schicht, etwa mit der Spiegelschicht, die insbesondere zwischen dem Halbleiterkörper und der metallischen Trägerschicht angeordnet ist und im elektrischen Kontakt mit dem Halbleiterkörper steht, elektrisch leitend verbunden. Alternativ ist es möglich, dass die metallische Trägerschicht von der Spiegelschicht elektrisch isoliert ist. In diesem Fall kann die metallische Trägerschicht über einen Durchkontakt, der sich in der vertikalen Richtung durch die Spiegelschicht hindurch erstreckt und von dieser elektrisch isoliert ist, mit dem Halbleiterkörper elektrisch verbunden werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist diese eine Kontaktstruktur auf, die zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers eingerichtet ist. Die Kontaktstruktur kann zumindest teilweise im Träger und teilweise im Halbleiterkörper integriert sein. Im Halbleiterkörper kann die Kontaktstruktur einen ersten Durchkontakt aufweisen, der sich durch eine Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps und die aktive Schicht hindurch zu einer weiteren Halbleiterschicht eines anderen zweiten Leitfähigkeitstyps erstreckt. Die metallische Trägerschicht kann im elektrischen Kontakt mit dem ersten Durchkontakt der Kontaktstruktur stehen oder von diesem elektrisch isoliert sein. Die Kontaktstruktur kann einen zweiten Durchkontakt aufweisen, der sich durch die Trägerschicht hindurch erstreckt. Der zweite Durchkontakt kann durch eine Isolierungsstruktur von der metallischen Trägerschicht elektrisch isoliert sein.
Der erste und/oder zweite Durchkontakt können/kann jeweils einstückig ausgebildet sein. Die Trägerschicht und/oder die Ausgleichsschicht können/kann zusammenhängend und einstückig ausgebildet sein. Unter einer einstückig ausgebildeten Struktur wird allgemein eine Struktur verstanden, die zusammenhängend und kontinuierlich ausgebildet ist. Die einstückig ausgebildete Struktur ist insbesondere frei von einer inneren Verbindungsschicht oder von einer inneren Verbindungsfläche und kann durchgängig aus demselben Material gebildet sein. Zum Beispiel kann die einstückig ausgebildete Struktur in einem einzigen Verfahrensschritt oder in äquivalenten Verfahrensschritten hergestellt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine als Strahlungsdurchtrittsfläche ausgebildete Vorderseite und eine der Vorderseite abgewandte Rückseite auf. Die Rückseite des Bauelements kann durch eine dem Halbleiterkörper abgewandte Oberfläche des Trägers gebildet sein. Bevorzugt ist das Bauelement ausschließlich über die Rückseite extern elektrisch kontaktierbar. Zum Beispiel weist das Bauelement auf dessen Rückseite eine erste Anschlussstelle und eine zweite Anschlussstelle auf, über die Anschlussstellen das Bauelement mit einer externen Spannungsquelle angeschlossen werden kann. Das Bauelement kann somit ausschließlich über die Rückseite, also über den Träger, extern elektrisch kontaktiert werden und ist etwa als oberflächenmontierbares Bauelement ausgestaltet.
In mindestens einem Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementen wird ein Halbleiterwafer mit einem Halbleiterkörperverbund auf einem Substrat, insbesondere auf einem Aufwachssubstrat bereitgestellt. Eine gemeinsame Stabilisierungsschicht wird auf dem Halbleiterkörperverbund ausgebildet. Die gemeinsame Stabilisierungsschicht kann metallisch ausgebildet sein und dient insbesondere dazu, den Halbleiterwafer mechanisch zu stabilisieren, etwa nachdem das Substrat von dem Halbleiterwafer entfernt wird. Es werden die mechanischen Verspannungen des Halbleiterwafers festgestellt. Dies kann nach dem Aufbringen der gemeinsamen Stabilisierungsschicht auf den Halbleiterkörperverbund ermittelt werden. Alternativ ist es auch möglich, dass das Feststellen von mechanischen Verspannungen bei bekannten Materialien und/oder Schichtdicken der Stabilisierungsschicht und des Halbleiterkörperverbunds vorher theoretisch durchgeführt wird.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird eine gemeinsame Kompensationsschicht auf dem Halbleiterkörperverbund derart ausgebildet, dass die gemeinsame Kompensationsschicht und die gemeinsame Stabilisierungsschicht unmittelbar aneinander angrenzen. Die gemeinsame Kompensationsschicht ist insbesondere zur Kompensierung innerer mechanischer Verspannungen des Halbleiterwafers eingerichtet. Bevorzugt werden die Kompensationsschicht und die Stabilisierungsschicht etwa hinsichtlich deren Materialauswahl, Schichtdicken oder Ausgestaltung derart aneinander angepasst, dass sie entgegengesetzte innere mechanische Verspannungen aufweisen.
Nach dem Ablösen des Substrats von dem Halbleiterwafer wird der Halbleiterwafer derart in eine Mehrzahl von Bauelementen vereinzelt, dass die Bauelemente jeweils einen Halbleiterkörper aus dem Halbleiterkörperverbund und einen Träger aufweisen. Der Träger weist dabei insbesondere eine metallische Trägerschicht aus der gemeinsamen Stabilisierungsschicht und eine Ausgleichsschicht aus der gemeinsamen Kompensationsschicht auf. Die Ausgleichsschicht grenzt dabei etwa unmittelbar an die Trägerschicht an und ist zur Kompensierung innerer mechanischer Verspannungen des Bauelements eingerichtet. Seitlich können die Ausgleichsschicht und die metallische Trägerschicht etwa unmittelbar nach der Vereinzelung bündig oder im Wesentlichen bündig zueinander abschließen. Es ist möglich, dass der Halbleiterwafer durch die gemeinsame Stabilisierungsschicht und/oder die gemeinsame Kompensationsschicht hindurch vereinzelt wird. In diesem Fall können die metallische Trägerschicht und/oder die Ausgleichsschicht seitliche Vereinzelungsspuren aufweisen, etwa an Seitenflanken des Bauelements.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die gemeinsame Stabilisierungsschicht zusammenhängend ausgebildet. Bevorzug weist die Stabilisierungsschicht eine ausreichend hohe vertikale Schichtdicke, etwa zwischen einschließlich 5 µm und 50 µm oder zwischen einschließlich 5 µm und 30 µm, etwa zwischen einschließlich 10 µm und 20 µm auf, um eine selbsttragende Struktur zu bilden, die den Halbleiterwafer nach dem Entfernen des Substrats trägt und mechanisch stabilisiert. Um die Bearbeitbarkeit des Halbleiterwafers sicherzustellen, werden die Stabilisierungsschicht und die Kompensationsschicht derart ausgebildet, dass der Halbleiterwafer in Summe möglichst verspannungsfrei ist und insbesondere nach dem Ablösen des Substrats eine möglichst flache Scheibe bildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Stabilisierungsschicht und die Kompensationsschicht aus unterschiedlichen Materialien gebildet. Insbesondere weist die Kompensationsschicht ein Material auf, das dazu geeignet ist, die Verspannung der Stabilisierungsschicht zu modifizieren und gegebenenfalls zu kompensieren. Dazu eignen sich Materialien wie TiW, Ti, TiN, SiN, Si, Pt, TiWN, WN, Ni und Siliziumoxid besonders gut, die typischerweise über Sputtern oder CVD-Verfahren abgeschieden werden können. Insbesondere kann nicht nur die Verspannungen der Stabilisierungsschicht, sondern auch die Verspannung der zuvor abgeschiedenen Schichten, etwa der Halbleiterschichten, kompensiert werden, oder auf ein gewünschtes Verspannungsniveau gebracht werden, um der Verspannungsmodifikation durch Folgeprozesse entgegenzuwirken.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Aufbringen der Kompensationsschicht auf den Halbleiterkörperverbund die mechanische Verspannung des Halbleiterwafers zur Kontrolle nachgemessen. Gegebenenfalls kann die Verspannung des Halbleiterwafers etwa durch wiederholte Aufbringung oder Entfernung eines Teiles der Kompensationsschicht angepasst werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Feststellen von mechanischen Verspannungen des Halbleiterwafers nach dem Ausbilden der gemeinsamen Stabilisierungsschicht. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird die gemeinsame Kompensationsschicht zur Kompensierung innerer mechanischer Verspannungen unmittelbar auf die gemeinsame Stabilisierungsschicht aufgebracht. Alternativ ist es auch möglich, dass mechanische Verspannungen des Halbleiterwafers anhand von vorgegebenen Materialien und vorgegebenen Schichtdicken des Halbleiterkörperverbunds sowie der gemeinsamen Stabilisierungsschicht vor dem Aufbringen der Stabilisierungsschicht etwa durch Simulationen theoretisch ermittelt werden. Die gemeinsame Kompensationsschicht kann bei bekannten theoretisch ermittelten mechanischen Verspannungen des Halbleiterwafers vor oder nach dem Ausbilden der gemeinsamen Stabilisierungsschicht auf den Halbleiterkörperverbund aufgebracht werden. Wird die Kompensationsschicht vor der Stabilisierungsschicht auf den Halbleiterkörperverbund aufgebracht, kann diese als modifizierte Saatschicht (englisch: seed layer) ausgebildet werden, auf die die gemeinsame Stabilisierungsschicht etwa galvanisch abgeschieden wird. Die modifizierte Saatschicht kann eine vertikale Höhe aufweisen, die mindestens 1 µm oder mindestens 3 µm beträgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Bauelement derart hergestellt, dass dieses frei von einem separat von dem Halbleiterkörper hergestellten Träger ausgebildet ist. Das bedeutet insbesondere, dass alle Bestandteile des Trägers des betreffenden Bauelements vor dem Vereinzeln des Halbleiterwafers auf dem Halbleiterkörperverbund ausgebildet werden. Der Träger des Bauelements wird somit schichtenweise auf dem Halbleiterkörper des Bauelements ausgebildet. Unmittelbar nach der Vereinzelung weist jedes Bauelements jeweils einen Träger mit einer metallischen Trägerschicht und einer Ausgleichsschicht auf.
Das oben beschriebene Verfahren ist für die Herstellung eines hier beschriebenen Bauelements besonders geeignet. Die im Zusammenhang mit dem Bauelement beschriebenen Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.
Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Bauelements sowie des Verfahrens ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 bis 4C erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Bauelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in Schnittansicht,
2 und 3 weitere Ausführungsbeispiele für ein Bauelement in schematischen Schnittansichten, und
4A, 4B und 4C schematische Darstellungen verschiedener Verfahrensschritte zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementen.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt werden.
Ein Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100 ist in 1 in Schnittansicht schematisch dargestellt. Das Bauelement 100 weist einen Träger 1 und einen auf dem Träger 1 angeordneten Halbleiterkörper 2 auf. Der Halbleiterkörper 2 grenzt unmittelbar an den Träger 1 an. Der Träger 1 ist insbesondere verschieden von einem Aufwachssubstrat. Der Halbleiterkörper 2 weist eine dem Träger 1 abgewandte erste Halbleiterschicht 21 eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine dem Träger 1 zugewandte zweite Halbleiterschicht 22 eines zweiten Leitfähigkeitstyps und eine zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht angeordnete optisch aktive Schicht 23 auf. Der Halbleiterkörper 2 ist insbesondere auf einem III-V-Halbleiterverbundmaterial, etwa auf Galliumnitrid, basiert. Die erste Halbleiterschicht 21 und die zweite Halbleiterschicht 22 sind n- beziehungsweise p-leitend ausgebildet und können n- oder p-dotiert sein. Bevorzugt ist die erste Halbleiterschicht 21 n-leitend ausgebildet.
Der Halbleiterkörper 2 weist eine dem Träger 1 abgewandte erste Hauptfläche 201 auf, die insbesondere als Strahlungsdurchtrittsfläche oder Strahlungsaustrittsfläche 101 des Bauelements 100 gebildet ist. In 1 ist die Strahlungsdurchtrittsfläche 101 unstrukturiert. Abweichend davon ist es möglich, dass die Strahlungsdurchtrittsfläche 101 strukturiert ausgebildet ist und Auskoppelstrukturen aufweist. Die erste Hauptfläche 201 und zweite Hauptfläche 202 begrenzen den Halbleiterkörper 2 jeweils in einer vertikalen Richtung. Insbesondere bildet die zweite Hauptfläche 202 eine gemeinsame Grenzfläche zwischen dem Halbleiterkörper 2 und dem Träger 1.
Der Träger 1 weist eine Spiegelschicht 5, eine Kontaktstruktur 8, eine Isolierungsstruktur 6, eine Trägerschicht 3, eine Ausgleichsschicht 4 und eine Anschlussschicht 7 auf. Die metallische Trägerschicht 3 ist zwischen dem Halbleiterkörper 2 und der Ausgleichsschicht 4 angeordnet. Das Bauelement 100 ist über den Träger 1 extern elektrisch kontaktierbar. Der Halbleiterkörper 2 ist über die Anschlussschicht 7 mit einer ersten Anschlussstelle 71 und einer zweiten Anschlussstelle 72 auf einer Rückseite 102 des Bauelements 100 elektrisch leitend verbunden. Insbesondere ist die erste Halbleiterschicht 21 über einen ersten Durchkontakt 81 der Kontaktstruktur 8, die Trägerschicht 3 und die Ausgleichsschicht 4 mit der ersten Anschlussstelle 71 elektrisch leitend verbunden. In der vertikalen Richtung erstreckt sich der erste Durchkontakt 81 durch die Spiegelschicht 5, die zweite Halbleiterschicht 22 und die aktive Schicht 23 hindurch in die erste Halbleiterschicht 21. Die zweite Halbleiterschicht 22 ist insbesondere über die Spiegelschicht 5 und den zweiten Durchkontakt 82, der sich in vertikaler Richtung durch die Ausgleichsschicht 4 und die metallische Trägerschicht 3 hindurch erstreckt, mit der zweiten Anschlussstelle 72 elektrisch leitend verbunden. Die Spiegelschicht 5, die Trägerschicht 3 und die Ausgleichsschicht 4 können jeweils zusammenhängend ausgebildet sein. Insbesondere können die Ausgleichsschicht 4 und/oder die metallische Trägerschicht 3 jeweils einstückig ausgebildet sein.
Die Isolierungsstruktur 6 weist eine Mehrzahl von Teilbereichen 61, 62, 63 und 64 auf, die insbesondere aneinander angrenzen und in verschiedenen Verfahrensschritten erzeugt werden können. Die Kontaktstruktur 8, wie in der 1 dargestellt, ist bereichsweise in dem Halbleiterkörper 2 und bereichsweise in dem Träger 1 integriert. Im Bereich des Halbleiterkörpers 2 ist der erste Durchkontakt 61 der Kontaktstruktur 8 in lateralen Richtungen durch einen ersten Teilbereich 61 der Isolierungsstruktur 6 von der zweiten Halbleiterschicht 22 und der optisch aktiven Schicht 23 elektrisch isoliert. Im Bereich des Trägers 1 ist der zweite Durchkontakt 82 der Kontaktstruktur 8 in lateralen Richtungen durch einen dritten Teilbereich 63 der Isolierungsstruktur 6 von der metallischen Trägerschicht 3 und der Ausgleichsschicht 4 elektrisch isoliert. Der erste Durchkontakt 81 und der zweite Durchkontakt 82 sind verschiedenen elektrischen Polaritäten des Bauelements zugeordnet. In vertikaler Richtung ist ein zweiter Teilbereich 62 der Isolierungsstruktur 6 zwischen der metallischen Trägerschicht 3 und der Spiegelschicht 5 angeordnet, sodass die Spiegelschicht 5 und die Trägerschicht 3 durch den zweiten Teilbereich 62 voneinander elektrisch isoliert sind. Ein vierter Teilbereich 64 der Isolierungsstruktur 6 ist auf der Rückseite 102 des Bauelements 100 angeordnet und isoliert die zweite Anschlussstelle 72 von der Ausgleichsschicht 4 oder von der metallischen Trägerschicht 3.
In 1 bildet die metallische Trägerschicht 3 einen Hauptbestandteil des Trägers 1. Insbesondere können mindestens 50 %, mindestens 70 %, 80 % oder 90 % des Volumens und/oder der Masse des Trägers 1 auf die metallische Trägerschicht 3 entfallen. Das Bauelement 100 wird somit hauptsächlich von der metallischen Trägerschicht 3 getragen. Im Vergleich mit allen anderen Schichten des Trägers 1 beziehungsweise des Bauelements 100 weist die Trägerschicht 3 etwa abgesehen von dem zweiten Durchkontakt 82 die größte vertikale Höhe auf. Insbesondere weist die Trägerschicht 3 eine vertikale Höhe auf, die mindestens 2-mal, 3-mal, 5-mal oder 10-mal so groß ist wie eine vertikale Höhe der Ausgleichsschicht 4 oder der Spiegelschicht 5 oder der Anschlussschicht 7.
Die Ausgleichsschicht 4 und die metallische Trägerschicht 3 weisen insbesondere verschiedene Materialien auf. Bevorzugt sind diese Schichten derart ausgebildet, dass sie entgegengesetzte Verspannungen aufweisen, sodass das Bauelement 100 in Summe im Wesentlichen verspannungsfrei und frei von mechanischen Verbiegungen ist. Insbesondere sind die metallische Trägerschicht 3 und die Ausgleichsschicht 4 in Draufsicht deckungsgleich. Die Ausgleichsschicht 4 kann seitlich mit der metallischen Trägerschicht 3 bündig abschließen. An einer Seitenflanke oder an allen Seitenflanken des Bauelements 100 können die metallische Trägerschicht 3 und die Ausgleichsschicht 4 Vereinzelungsspuren aufweisen. Die Seitenflanken des Bauelements 100 können somit Oberflächen der metallischen Trägerschicht 3 und der Ausgleichsschicht 4 aufweisen.
In der 1 ist die Spiegelschicht 5 derart ausgebildet, dass diese in lateralen Richtungen von der Isolierungsstruktur 6, insbesondere von dem zweiten Teilbereich 62 der Isolierungsstruktur 6 umschlossen ist. Die Spiegelschicht 5 kann Materialien wie Aluminium oder Silber aufweisen, die in der Regel korrosionsanfällig sind. Durch die seitliche Umhüllung der Spiegelschicht 5 durch die Isolierungsstruktur 6 kann die Spiegelschicht 5 vor äußeren Umwelteinflüssen geschützt werden.
In 1 bedeckt die metallische Trägerschicht 3 in Draufsicht auf die Rückseite 102 des Bauelements 100 den Halbleiterkörper 2 bis auf eine Öffnung oder mehrere Öffnungen vollständig, durch die sich der zweite Durchkontakt 82 oder mehrere Durchkontakte hindurch erstreckt/erstrecken. Die metallische Trägerschicht 3 ist dabei zusammenhängend ausgebildet, wodurch der Halbleiterkörper 2 im Wesentlichen auf einem metallischen Träger angeordnet ist, sodass das Bauelement 100 insgesamt besonders mechanisch stabil ist. Da das Bauelement 100 außer der Ausgleichsschicht 4 und der metallischen Trägerschicht 3 keine weiteren Trägerschichten beziehungsweise keine weiteren als Träger ausgebildeten Schichten aufweist, kann das Bauelement 100 besonders dünn und zugleich kompakt und stabil ausgestaltet sein.
In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100 dargestellt. Das in der 2 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Bauelement. Im Unterschied hierzu ist die Ausgleichsschicht 4 zwischen dem Halbleiterkörper 2 und der metallischen Trägerschicht 3 angeordnet. In diesem Fall kann die Ausgleichsschicht 4 als modifizierte Saatschicht ausgebildet sein, auf der die metallische Trägerschicht 3 etwa mittels eines Beschichtungsverfahrens insbesondere mittels eines galvanischen Verfahrens gebildet wird.
In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Bauelement dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Bauelement. Im Unterschied hierzu ist die metallische Trägerschicht 3 über die Spiegelschicht 5 mit der zweiten Halbleiterschicht 22 elektrisch leitend verbunden. Der erste Durchkontakt 81 und der zweite Durchkontakt 82 der Kontaktstruktur 8 sind der gleichen elektrischen Polarität des Bauelements 100 zugeordnet und stehen im elektrischen Kontakt zueinander. In Draufsicht weisen der erste Durchkontakt 81 und der zweite Durchkontakt 82 Überlappungen auf. Insbesondere grenzt der erste Durchkonktakt 81 unmittelbar an den zweiten Durchkontakt 82.
In den 1 bis 3 ist die Ausgleichsschicht 4 bevorzugt elektrisch leitfähig ausgebildet. Abweichend davon ist es möglich, dass die Ausgleichsschicht 4 aus einem Material gebildet ist, das elektrisch isolierend oder schwach elektrisch leitend ist. In diesem Fall kann die Ausgleichsschicht 4 eine oder mehrere Öffnungen aufweisen, die mit einem elektrisch leitfähigen Material, etwa mit einem Metall, aufgefüllt wird/werden, sodass elektrische Verbindungen zwischen der Trägerschicht 3 und der Spiegelschicht 5 oder zwischen der Trägerschicht 3 und der Anschlussschicht 7 hergestellt werden. Abweichend von den 1 bis 3 ist es möglich, dass die Spiegelschicht 5 von der zweiten Halbleiterschicht 22 elektrisch isoliert ist. In diesem Fall kann die Spiegelschicht 5 über den ersten Durchkontakt 81 oder über eine Mehrzahl von ersten Durchkontakten 81 mit der ersten Halbleiterschicht 21 elektrisch leitend verbunden sein.
4A, 4B und 4C zeigen schematische Darstellungen verschiedener Verfahrensschritte zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementen.
In 4A ist ein Halbleiterwafer 10 mit einem Substrat 90 und einem auf dem Substrat 90 angeordneten Halbleiterkörperverbund 20 dargestellt. Insbesondere ist das Substrat 90 ein Aufwachssubstrat, etwa ein Saphirsubstrat. Eine strukturierte Spiegelschicht 5 wird auf dem Halbleiterkörperverbund 20 gebildet. Die strukturierte Spiegelschicht 5 kann eine Mehrzahl von Öffnungen und eine Mehrzahl von Trenngräben aufweisen, wobei in den Öffnungen der Spiegelschicht 5 erste Durchkontakte 81 der Kontaktstruktur 8 ausgebildet werden. Aufgrund der Übersichtlichkeit werden Teilbereiche der Isolierungsschicht 6, die die ersten Durchkontakte 81 von der zweiten Halbleiterschicht 22 und von der optisch aktiven Schicht 23 elektrisch isolieren, in der 4A nicht dargestellt. Die Spiegelschicht 5 weist insbesondere eine Mehrzahl von Teilbereichen auf, die jeweils einem der herzustellenden Bauelemente 100 zugeordnet sind. Die Teilbereiche der Spiegelschicht 5 sind insbesondere lateral voneinander beabstandet, wobei Trenngräben zwischen den Teilbereichen der Spiegelschicht 5 vorhanden sind, welche Positionen der Trennlinien AB bei der Vereinzelung des Halbleiterwafers 10 definieren. Die Trenngräben können mit einem Material der Isolierungsstruktur 6 aufgefüllt sein.
Eine gemeinsame zusammenhängende Stabilisierungsschicht 30 wird auf den Halbleiterkörperverbund 20, etwa nach dem Ausbilden der Spiegelschicht 5, aufgebracht. Die Stabilisierungsschicht 30 ist im Hinblick auf deren Material und Schichtdicke als selbsttragende Struktur gebildet, sodass der Halbleiterwafer 10, nachdem das Aufwachssubstrat 90 entfernt wird, hauptsächlich von der Stabilisierungsschicht 30 mechanisch getragen werden kann. Um sicherzustellen, dass sich der Halbleiterwafer 10 nicht aufrollt, wird eine Kompensationsschicht 40 auf dem Halbleiterkörperverbund 20 gebildet, wobei die Stabilisierungsschicht 30 und die Kompensationsschicht 40 hinsichtlich deren Materialien und Ausgestaltung derart ausgebildet sind, dass die Stabilisierungsschicht 30 und die Kompensationsschicht 40 hinsichtlich der mechanischen Verspannungen entgegenwirken, sodass der Halbleiterwafer 10 in Summe im Wesentlichen verspannungsfrei und frei von mechanischen Verbiegungen ist. Bevorzugt grenzt die Kompensationsschicht 40 unmittelbar an die Stabilisierungsschicht 30 an. Vor und/oder nach dem Aufbringen der Kompensationsschicht 40 auf den Halbleiterkörperverbund 20 können innere Verspannungen des Halbleiterwafers gemessen und gegebenenfalls durch wiederholte Aufbringung oder Entfernung von Teilen der Kompensationsschicht 40 angepasst werden.
Gemäß dem in der 4A dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Verfahren wird die Stabilisierungsschicht 30 vor der Kompensationsschicht 40 auf dem Halbleiterkörperverbund 20 gebildet. Alternativ kann die Kompensationsschicht 40 bei bekannter Verspannung der Stabilisierungsschicht 30 auch vor dieser auf den Halbleiterkörperverbund 20 aufgebracht werden. In diesem Fall kann die Kompensationsschicht 40 als modifizierte Saatschicht dienen, auf die die Stabilisierungsschicht 30 etwa galvanisch abgeschieden wird.
Es wird eine Anschlussschicht 7 mit ersten Kontaktstellen 71 und zweiten Kontaktstellen 72 auf der Stabilisierungsschicht 30 beziehungsweise auf der Kompensationsschicht 40 gebildet. Die ersten Anschlussstellen 71 und die zweiten Anschlussstellen 72 sind jeweils lateral voneinander beabstandet und unterschiedlichen elektrischen Polaritäten der herzustellenden Bauelemente 100 zugeordnet. In der 4A sind die ersten Kontaktstellen 71 über die Stabilisierungsschicht 30 und die erste Durchkotankte 81 mit der ersten Halbleiterschicht 21 elektrisch leitend verbunden. Die zweiten Anschlussstellen 72 sind über zweite Durchkontakte 72 der Kontaktstruktur 8 und die Spiegelschicht 5 mit der zweiten Halbleiterschicht 22 elektrisch leitend verbunden. Die zweiten Durchkontakte 82 sind derart ausgebildet, dass sich diese jeweils in vertikaler Richtung von der jeweiligen zweiten Anschlussstelle 72 durch die Kompensationsschicht 40 und die Stabilisierungsschicht 30 hindurch zu der Spiegelschicht 5 erstrecken. Die Isolierungsstruktur 6 ist derart ausgebildet, dass die zweiten Durchkontakte 82 von der Kompensationsschicht 40 und von der Stabilisierungsschicht 30 elektrisch isoliert werden. Da die Anschlussschicht 7 mit den Anschlussstellen 71 und 72 nicht oder nicht wesentlich zur mechanischen Stabilisierung des Halbleiterwafers 10 beziehungsweise der herzustellenden Bauelemente 100 beiträgt, kann die Anschlussschicht 7 mit den Anschlussstellen 71 und 72 besonders dünn ausgestaltet werden. Insbesondere werden die Anschlussstellen 71 und 72 als flache Metallisierungspads ausgeführt.
In 4B wird das Substrat 90 von dem Halbleiterwafer 10 getrennt. Nach dem Ablösen des Substrats 90 kann der verbleibende Halbleiterwafer 10 etwa entlang einer Mehrzahl von Trennlinien AB in eine Mehrzahl von Bauelementen 100 vereinzelt werden. Dabei wird die Stabilisierungsschicht 30 und/oder die Kompensationsschicht 40 durchtrennt.
Die durch die Vereinzelung entstehenden Bauelemente 100 sind in der 4C dargestellt und entsprechen insbesondere jeweils dem in der 1 dargestellten Bauelement 100. Die in der 4C dargestellten Bauelemente 100 weisen somit jeweils einen Halbleiterkörper 2 als Teil des Halbleiterkörperverbunds 20 auf, wobei der Halbleiterkörper 2 etwa unmittelbar auf einem Träger 1 angeordnet ist. Der komplette Träger 1 wird insbesondere unmittelbar bei der Vereinzelung des Halbleiterwafers 10 erzeugt. Mit anderen Worten ist der Träger 1 verschieden von einem Bauelementträger, der etwa separat von dem Halbleiterkörper 2 hergestellt und etwa mittels einer Verbindungsschicht mit dem Halbleiterkörper 2 mechanisch und/oder elektrisch verbunden wird. Insbesondere weist der Träger 1 alle Bestandteile auf, die vor dem Vereinzeln des Halbleiterwafers 10 auf dem Halbleiterkörperverbund 20 erzeugt sind. Die Bestandteile des in der 4C dargestellten Trägers 1 umfassen eine Trägerschicht 3, eine Ausgleichsschicht 4, eine Anschlussschicht 7, eine Spiegelschicht 5, eine Kontaktstruktur 8 mit den Durchkontakten 81 und 82 sowie eine Isolierungsstruktur 6. Darüber hinaus weist der Träger 1 insbesondere keine weiteren Bestandteile auf, die wesentlich zur mechanischen Stabilisierung des Bauelements beitragen.
Das in der 4C dargestellte Bauelement 100 kann Seitenflanken mit Vereinzelungsspuren aufweisen. Die Seitenflanken des Bauelements 100, die die Vorderseite 101 und die Rückseite 102 des Bauelements 100 verbinden, können seitliche Oberflächen des Halbleiterkörpers 2, der Isolierungsstruktur 6, der Trägerschicht 3 sowie der Ausgleichsschicht 4 aufweisen. An den Seitenflanken des Bauelements 100 können der Halbleiterkörper 2, die Ausgleichsschicht 4, die Trägerschicht 3 und/oder die Isolierungsstruktur bündig zueinander abschließen.
Weist ein Bauelement einen Halbleiterkörper und einen unmittelbar am Halbleiterkörper ausgebildeten metallischen Träger auf, kann dieses besonders dünn, kompakt und zugleich stabil ausgestaltet werden. Weist der Träger zudem eine metallische Hauptträgerschicht und eine Ausgleichsschicht auf, wobei die Ausgleichsschicht insbesondere unmittelbar an die Hauptträgerschicht angrenzt und innerer mechanischer Verspannung der Hauptträgerschicht entgegenwirkt, kann die beim Bauelement oder bei einem Halbleiterwafer auftretende Verspannungsthematik effizient angegangen werden.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Die Erfindung umfasst vielmehr jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

100: Bauelement
101: Vorderseite des Bauelements
102: Rückseite des Bauelements
1: Träger
2: Halbleiterkörper
20: Halbleiterkörperverbund
201: erste Hauptfläche des Halbleiterkörpers
202: zweite Hauptfläche des Halbleiterkörpers
21, 22: Halbleiterschicht
23: optische aktive Schicht
3: Trägerschicht
30: gemeinsame Stabilisierungsschicht
4: Ausgleichsschicht
40: gemeinsame Kompensationsschicht
5: Spiegelschicht
6: Isolierungsstruktur
61, 62: Isolierungsschicht
63, 64: weitere Isolierungsschicht
7: Anschlussschicht
71, 72: Anschlussstelle
8: Kontaktstruktur
81, 82: Durchkontakt
90: Substrat/ Aufwachssubstrat
AB: Trennlinie

Claims

Bauelement (100) mit einem Träger (1) und einem auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper (2), bei dem – der Halbleiterkörper eine dem Träger abgewandte Halbleiterschicht (21), eine dem Träger zugewandte weitere Halbleiterschicht (22) und eine dazwischenliegende optisch aktive Schicht (23) aufweist, – der Träger eine metallische Trägerschicht (3) aufweist, die zusammenhängend ausgebildet ist und das Bauelement mechanisch stabilisiert, – der Träger eine Spiegelschicht (5) aufweist, die zwischen dem Halbleiterkörper und der Trägerschicht angeordnet ist, und – der Träger eine Ausgleichsschicht (4) aufweist, die unmittelbar an die Trägerschicht angrenzt und zur Kompensierung innerer mechanischer Verspannungen des Bauelements eingerichtet ist.
Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Ausgleichsschicht (4) als planare Schicht ausgebildet ist und eine im Wesentlichen konstante Schichtdicke entlang lateraler Richtungen aufweist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Trägerschicht (3) und die Ausgleichsschicht (4) jeweils eine im Wesentlichen konstante Schichtdicke entlang lateraler Richtungen aufweisen und frei von vertikalen Erhebungen und/oder von vertikalen Verzweigungen sind.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Trägerschicht (3) als mechanisch selbsttragende Schicht ausgebildet ist, sodass das Bauelement von der Trägerschicht mechanisch getragen ist, wobei das Bauelement bis auf die metallische Trägerschicht und/oder die Ausgleichsschicht frei von weiteren Trägerschichten ist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das als optoelektronischer Halbleiterchip ausgebildet ist, wobei der Träger (1) als einziger Chipträger dient, der frei von einem Formkörper aus Kunststoff, Silikon, Epoxid, Keramik oder aus einem Halbleitermaterial ist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Trägerschicht (3) in Draufsicht bis auf mögliche Öffnungen durch die Trägerschicht hindurch den Halbleiterkörper (2) vollständig bedeckt.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Trägerschicht (3) zumindest ein Material aus der Gruppe bestehend aus Ni, Cu, W, Au, Al, Pt und Ti aufweist und die Ausgleichsschicht (4) zumindest ein Material aus der Gruppe bestehend aus TiW, Ti, TiN, SiN, Si, Pt, TiWN, WN, Ni und Siliziumoxid aufweist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Trägerschicht (3) eine vertikale Schichtdicke aufweist, die zwischen einschließlich 1 µm und 80 µm ist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine vertikale Gesamthöhe aufweist, die zwischen einschließlich 9 µm und 100 µm ist, wobei die Trägerschicht (3) eine vertikale Höhe aufweist, die mindestens 50 % der Gesamthöhe des Bauelements ist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die metallische Trägerschicht (3) mit dem Halbleiterkörper (2) elektrisch leitend verbunden ist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine Kontaktstruktur (8) zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterschichten (21, 22) aufweist, die zumindest teilweise im Träger (1) und teilweise im Halbleiterkörper (2) integriert ist, wobei die Kontaktstruktur (8) einen sich durch die weitere Halbleiterschicht (22) und die aktive Schicht (23) hindurch erstreckenden ersten Durchkontakt (81) und einen sich durch die Trägerschicht (3) hindurch erstreckenden zweiten Durchkontakt (82) aufweist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine als Strahlungsdurchtrittsfläche ausgebildete Vorderseite (101) und eine der Vorderseite abgewandte Rückseite (102) aufweist, wobei die Rückseite des Bauelements durch eine dem Halbleiterkörper (2) abgewandte Oberfläche des Trägers (1) gebildet ist und das Bauelement ausschließlich über die Rückseite extern elektrisch kontaktierbar ist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ausgleichsschicht (4) seitlich mit der metallischen Trägerschicht (3) zumindest im Wesentlichen bündig abschließt.
Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementen (100) mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines Halbleiterwafers (10) mit einem Halbleiterkörperverbund (20) auf einem Substrat (90); b) Ausbilden einer gemeinsamen Stabilisierungsschicht (30) auf dem Halbleiterkörperverbund; c) Feststellen von mechanischen Verspannungen des Halbleiterwafers; d) Ausbilden einer gemeinsamen Kompensationsschicht (40) derart, dass die gemeinsame Kompensationsschicht und die gemeinsame Stabilisierungsschicht unmittelbar aneinander angrenzen, wobei die gemeinsame Kompensationsschicht zur Kompensierung innerer mechanischer Verspannungen des Halbleiterwafers eingerichtet ist; e) Ablösen des Substrats von dem Halbleiterwafer; und f) Vereinzeln des Halbleiterwafers in eine Mehrzahl von Bauelementen (100) derart, dass die Bauelemente jeweils einen Halbleiterkörper (2) aus dem Halbleiterkörperverbund und einen Träger (1) aufweisen, wobei – der Träger eine metallische Trägerschicht (3) aus der gemeinsamen Stabilisierungsschicht und eine Ausgleichsschicht (4) aus der gemeinsamen Kompensationsschicht (40) aufweist, und – die Ausgleichsschicht unmittelbar an die Trägerschicht angrenzt und zur Kompensierung innerer mechanischer Verspannungen des Bauelements eingerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das Feststellen von mechanischen Verspannungen des Halbleiterwafers (10) nach dem Ausbilden der gemeinsamen Stabilisierungsschicht (30) erfolgt und die gemeinsame Kompensationsschicht (40) zur Kompensierung innerer mechanischer Verspannungen des Halbleiterwafers unmittelbar auf die gemeinsame Stabilisierungsschicht aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem mechanische Verspannungen des Halbleiterwafers (10) anhand von vorgegebenen Materialien und vorgegebenen Schichtdicken des Halbleiterkörperverbunds (20) sowie der gemeinsamen Stabilisierungsschicht (30) festgestellt werden, und die gemeinsame Kompensationsschicht (40) bei bekannten theoretisch ermittelten mechanischen Verspannungen des Halbleiterwafers vor dem Ausbilden der gemeinsamen Stabilisierungsschicht auf den Halbleiterkörperverbund aufgebracht wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die gemeinsame Kompensationsschicht (40) als modifizierte Saatschicht mit einer vertikalen Höhe von mindestens 1 µm ausgebildet wird, auf die die gemeinsame Stabilisierungsschicht (30) galvanisch abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem das Bauelement (100) frei von einem separat von dem Halbleiterkörper (2) hergestellten Träger ausgebildet wird und alle Bestandteile des Trägers (1) vor dem Vereinzeln des Halbleiterwafers (10) auf dem Halbleiterkörperverbund (20) ausgebildet werden.