DE102017104752A1

DE102017104752A1 - Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern und Halbleiterchip

Info

Publication number: DE102017104752A1
Application number: DE102017104752.2A
Authority: DE
Inventors: Lutz Höppel
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2018-09-13
Anticipated expiration: 2037-03-08
Also published as: US10985292B2; WO2018162464A1; DE102017104752B4; US20200035855A1

Abstract

Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern (10), bei demA) eine Halbleiterstruktur (1) auf einem Aufwachssubstrat (3) bereitgestellt wird,B) eine Deckschicht (2) auf einer dem Aufwachssubstrat (3) abgewandten Seite der Halbleiterstruktur (1) angeordnet wird, wobei die Deckschicht (2) mit der Halbleiterstruktur (1) mechanisch fest verbunden ist,C) eine Transferstruktur (5) auf einer der Halbleiterstruktur (1) abgewandten Seite der Deckschicht (2) angeordnet wird, wobei die Transferstruktur (5) über zumindest eine Kontaktstruktur (25) mechanisch fest mit der Deckschicht (2) verbunden ist,D) das Aufwachssubstrat (1) von der Halbleiterstruktur (1) entfernt wird,E) die Halbleiterstruktur (1) in eine Vielzahl von Halbleiterkörpern (10) unterteilt wird,F) ein Träger (7) auf einer der Transferstruktur (5) abgewandten Seite der Halbleiterkörper (10) angeordnet wird,G) die Transferstruktur (5) von den Halbleiterkörpern (10) entfernt wird, wobei die mechanische Verbindung zwischen der Transferstruktur (5) und der Deckschicht (2) im Bereich der Kontaktstruktur (25) gelöst wird.

Description

Es wird ein Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern angegeben. Darüber hinaus wird ein Halbleiterchip angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, ein Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern anzugeben, welches besonders zeitsparend und platzsparend durchgeführt werden kann. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Halbleiterchip anzugeben, welcher besonders zeitsparend und platzsparend herstellbar ist.
Bei den Halbleiterkörpern handelt es sich beispielsweise um Schichtenstapel, welche zumindest eine erste, ein zweite und eine dritte Halbleiterschicht umfassen. Beispielsweise ist die zweite Halbleiterschicht in einer vertikalen Richtung, welcher senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers verläuft, zwischen der ersten und der dritten Halbleiterschicht angeordnet. Insbesondere ist die zweite Halbleiterschicht dazu eingerichtet im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Insbesondere sind die erste, zweite und dritte Halbleiterschicht mittels eines Epitaxieverfahrens aufeinander abgeschieden. Die Halbleiterschichten verlaufen beispielsweise parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers und sind in einer Stapelrichtung senkrecht dazu übereinander angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern wird in einem Verfahrensschritt A) eine Halbleiterstruktur auf einem Aufwachssubstrat bereitgestellt. Die Halbleiterstruktur umfasst beispielsweise eine Vielzahl der Halbleiterschichten, die in einem epitaktischen Verfahren aufeinander abgeschieden sind. Beispielsweise umfasst die Halbleiterstruktur die erste, zweite und dritte Halbleiterschicht, mit der die Halbleiterkörper gebildet sind. Insbesondere bildet die erste Halbleiterschicht einen p-leitenden Bereich, die dritte Halbleiterschicht einen n-leitenden Bereich und die zweite Halbleiterschicht einen aktiven Bereich. Der aktive Bereich kann dazu eingerichtet sein, im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung zu erzeugen.
Insbesondere ist die Halbleiterstruktur auf dem Aufwachssubstrat mittels eines Epitaxieverfahrens hergestellt. Das Aufwachssubstrat ist beispielsweise mit Saphir gebildet. Insbesondere sind die Halbleiterstruktur und das Aufwachssubstrat stoffschlüssig mechanisch fest miteinander verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern wird in einem Verfahrensschritt B) eine Deckschicht auf einer dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite der Halbleiterstruktur angeordnet, wobei die Deckschicht mit der Halbleiterstruktur mechanisch fest verbunden ist. Die Deckschicht ist insbesondere über eine stoffschlüssige Verbindung mechanisch fest mit der Halbleiterstruktur verbunden, so dass die Deckschicht nur unter Zerstörung der Halbleiterstruktur und/oder der Deckschicht von der Halbleiterstruktur gelöst werden kann. Die Deckschicht ist beispielsweise mit einem anorganischen Dielektrikum, insbesondere mit Siliziumoxid (SiO₂) und/oder Aluminiumoxid (Al₂O₃), gebildet. Insbesondere kann die Deckschicht mit einem Material gebildet sein, welches für in den Halbleiterkörpern erzeugte elektromagnetische Strahlung durchlässig, insbesondere transparent, ist. Die Deckschicht wird beispielsweise mittels chemischer Gasphasenabscheidung (Englisch: Chemical Vapor Deposition) auf der Halbleiterstruktur abgeschieden. Insbesondere überdeckt die Deckschicht die Halbleiterstruktur vollständig.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern wird in einem Verfahrensschritt C) eine Transferstruktur auf einer der Halbleiterstruktur abgewandten Seite der Deckschicht angeordnet, wobei die Transferstruktur über zumindest eine Kontaktstruktur mechanisch fest mit der Deckschicht verbunden ist. Mit anderen Worten, handelt es sich bei der Kontaktstruktur um eine mechanische Kontaktstruktur, die insbesondere elektrisch isoliert vom Halbleitermaterial der Halbleiterstruktur sein kann.
Die Transferstruktur umfasst beispielsweise einen Transferträger und eine Transferschicht. Insbesondere ist der Transferträger auf der der Halbleiterstruktur abgewandten Seite der Transferstruktur angeordnet. Die Transferschicht weist beispielsweise auf der dem Halbleiterkörper zugewandten Seite eine strukturierte Oberfläche auf. Beispielsweise stehen die Transferstruktur und die Deckschicht nicht in direktem mechanischem Kontakt miteinander, sondern sind ausschließlich mittels der Kontaktstruktur miteinander verbunden. Insbesondere ist die Kontaktstruktur zwischen der Transferschicht und der Deckschicht angeordnet. Beispielsweise steht die Kontaktstruktur in direktem Kontakt mit der Transferstruktur, insbesondere der Transferschicht, und mit der Deckschicht.
Die Transferstruktur und die Deckschicht können mittels einer Vielzahl von Kontaktstrukturen mechanisch miteinander verbunden sein. Die Kontaktstrukturen können beispielsweise in der Draufsicht, senkrecht auf eine laterale Ebene, beabstandet zueinander nebeneinander angeordnet sein. Dabei verläuft die laterale Ebene parallel zur Haupterstreckungsebene der Deckschicht und/oder der Transferstruktur. Insbesondere sind die Kontaktstrukturen in der lateralen Ebene nicht zusammenhängend ausgebildet.
Beispielsweise kann die zumindest eine Kontaktstruktur mit einem von der Deckschicht und/oder der Transferschicht unterschiedlichen Material gebildet sein. Insbesondere kann das Material der Kontaktstruktur selektiv auf die Deckschicht und/oder die Transferschicht aufgebracht sein. Alternativ kann es sich bei der zumindest einen Kontaktstruktur um einen Bereich handeln, in dem die der Halbleiterstruktur abgewandte Oberfläche der Deckschicht und/oder die der Halbleiterstruktur zugewandte Oberfläche der Transferstruktur strukturiert oder anders konditioniert ist. Insbesondere bedeckt die Kontaktstruktur die Deckschicht und/oder die Transferstruktur nicht vollständig. Beispielsweise bedeckt die Kontaktstruktur höchstens 10 Prozent, insbesondere höchstens 5 Prozent, der der Transferstruktur zugewandten Oberfläche der Deckschicht und/oder der der Halbleiterstruktur zugewandten Oberfläche der Transferstruktur.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern wird in einem Verfahrensschritt D) das Aufwachssubstrat von der Halbleiterstruktur entfernt. Beispielsweise wird das Aufwachssubstrat mittels eines Laserabhebe-(Englisch: Laser-Lift-off)-Prozesses von der Halbleiterstruktur entfernt. Insbesondere liegt die der Transferstruktur abgewandte Seite der Halbleiterstruktur nach dem Entfernen des Aufwachssubstrats frei.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern wird in einem Verfahrensschritt E) die Halbleiterstruktur in eine Vielzahl von Halbleiterkörpern unterteilt. Die Halbleiterstruktur kann bereichsweise entfernt werden, sodass die Halbleiterstruktur in eine Vielzahl von Halbleiterkörpern unterteilt wird. Die Halbleiterstruktur ist nach dem Unterteilen im Halbleiterkörper nicht zusammenhängend ausgebildet. Insbesondere ist jeder Halbleiterkörper senkrecht zu seiner Haupterstreckungsrichtung mit zumindest einer Kontaktstruktur, insbesondere mit genau einer Kontaktstruktur, überlappend angeordnet.
Beispielsweise wird die Halbleiterstruktur mittels eines Ätzverfahrens in eine Vielzahl von Halbleiterkörpern unterteilt. Alternativ wird die Halbleiterstruktur mittels eines Sägeprozesses oder mittels Laserschneidens in eine Vielzahl von Halbleiterkörpern unterteilt. Insbesondere werden beim Unterteilen der Halbleiterstruktur alle Halbleiterschichten der Halbleiterstruktur quer, zum Beispiel senkrecht, zu ihrer Haupterstreckungsrichtung vollständig durchtrennt.
Auf einer der Deckschicht zugewandten Seite der Halbleiterstruktur kann eine erste Elektrode und ein erstes Kontaktpad angeordnet sein. Im bestimmungsgemäßen Betrieb werden die Halbleiterkörper jeweils über zumindest eine erste Elektrode und ein erstes Kontaktpad elektrisch leitend kontaktiert und betrieben. Zwischen der Deckschicht und der Halbleiterstruktur auf der Halbleiterstruktur können beispielsweise eine Vielzahl von ersten Elektroden und ersten Kontaktpads angeordnet sein. Insbesondere ist jedem Halbleiterkörper, welcher aus der Halbleiterstruktur gebildet wird, zumindest eine erste Elektrode und zumindest ein erstes Kontaktpad zugeordnet.
Nach dem Unterteilen der Halbleiterstruktur in eine Vielzahl von Halbleiterkörpern kann eine Passivierungsschicht auf freiliegenden Oberflächen des Halbleiterkörpers angeordnet werden. Beispielsweise ist die Passivierungsschicht mit dem gleichen Material wie die Deckschicht gebildet. Insbesondere ist die Passivierungsschicht mit einem für im Halbleiterkörper erzeugter elektromagnetischer Strahlung durchlässigen, insbesondere transparenten, Material gebildet. Alternativ ist die Passivierungsschicht mit einem für im Halbleiterkörper erzeugte elektromagnetische Strahlung reflektierenden Material gebildet.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird beispielsweise die Passivierungsschicht bereichsweise entfernt, so dass das erste Kontaktpad frei zugänglich ist. Somit kann der Halbleiterkörper von außen elektrisch leitend kontaktiert und bestromt werden.
In einem weiteren Verfahrensschritt kann auf der der Deckschicht abgewandten Seite des Halbleiterkörpers eine zweite Kontaktstruktur und ein zweites Kontaktpad angeordnet werden, über welches der Halbleiterkörper elektrisch leitend kontaktiert und bestromt werden kann. Insbesondere sind zumindest die erste Elektrode und das erste Kontaktpad oder die zweite Elektrode und das zweite Kontaktpad für im Halbleiterkörper erzeugte elektromagnetische Strahlung transparent ausgebildet.
Alternativ können die zweite Kontaktstruktur und das zweite Kontaktpad vor dem Verfahrensschritt B) auf der dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite des Halbleiterkörpers angeordnet werden. Insbesondere durchdringt die zweite Kontaktstruktur die zweite und die dritte Halbleiterschicht oder die zweite und die erste Halbleiterschicht quer zu ihrer Haupterstreckungsebene vollständig. Beispielsweise sind das erste und das zweite Kontaktpad auf einer gleichen Seite des Halbleiterkörpers angeordnet. In diesem Fall, können das erste Kontaktpad, das zweite Kontaktpad, die erste Elektrode und die zweite Elektrode mit einem nicht transparenten Material gebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern wird in einem Verfahrensschritt F) ein Träger auf einer der Transferstruktur abgewandten Seite der Halbleiterkörper angeordnet. Beispielsweise wird der Träger mechanisch fest mit den Halbleiterkörpern verbunden. Insbesondere wird der Träger mittels eines Klebe- und/oder Sinterprozesses mechanisch fest mit dem Halbleiterkörper verbunden. Alternativ werden die Halbleiterkörper und der Träger mittels van-der-Waals-Kräften, insbesondere temporär, miteinander verbunden. Beispielsweise wird der Träger mechanisch mit dem zweiten Kontaktpad verbunden. Der Träger ist beispielsweise mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern wird in einem Verfahrensschritt G) die Transferstruktur von den Halbleiterkörpern entfernt, wobei die mechanische Verbindung zwischen der Transferstruktur und der Deckschicht im Bereich der Kontaktstruktur gelöst wird. Beispielsweise werden die Halbleiterkörper mittels des Trägers senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Halbleiterkörper von der Transferstruktur abgehoben. Dabei löst sich die mechanische Verbindung zwischen der Transferstruktur und der Deckschicht ausschließlich im Bereich der Kontaktstruktur. Insbesondere wird die Kontaktstruktur bei dem Entfernen der Transferstruktur von den Halbleiterkörpern zumindest teilweise zerstört. Die Kontaktstruktur kann daher eine Sollbruchstelle bilden, welche beim Entfernen der Transferstruktur von den Halbleiterkörpern gelöst wird. Insbesondere wird weder die Deckschicht noch die Transferstruktur bei dem Verfahrensschritt G) beschädigt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern, wird bei dem Verfahren

A) eine Halbleiterstruktur auf einem Aufwachssubstrat bereitgestellt ,
B) eine Deckschicht auf einer dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite der Halbleiterstruktur angeordnet, wobei die Deckschicht mit der Halbleiterstruktur mechanisch fest verbunden ist,
C) eine Transferstruktur auf einer der Halbleiterstruktur abgewandten Seite der Deckschicht angeordnet, wobei die Transferstruktur über zumindest eine Kontaktstruktur mechanisch fest mit der Deckschicht verbunden ist,
D) das Aufwachssubstrat von der Halbleiterstruktur entfernt,
E) die Halbleiterstruktur in eine Vielzahl von Halbleiterkörpern unterteilt,
F) ein Träger auf einer der Transferstruktur abgewandten Seite der Halbleiterkörper angeordnet,
G) die Transferstruktur von den Halbleiterkörpern entfernt, wobei die mechanische Verbindung zwischen der Transferstruktur und der Deckschicht im Bereich der Kontaktstruktur gelöst wird.

Einem hier beschriebenen Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern liegen dabei unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde. Um eine Vielzahl von Halbleiterkörpern von ihrem Aufwachssubstrat auf einen Träger zu übertragen, können diese mittels einer Transferstruktur von dem Aufwachssubstrat entfernt werden und anschließend auf dem Träger aufgebracht werden. Die mechanische Verbindung zwischen den Halbleiterkörpern und der Transferstruktur soll dabei unter einer vorgegebenen Krafteinwirkung lösbar sein. Dazu umfasst die Transferstruktur beispielsweise eine Struktur, mittels welcher die Halbleiterkörper beispielsweise direkt mit der Transferstruktur mechanisch verbunden sind. Um die Transferstruktur bei einer vorgegebenen Krafteinwirkung von dem Halbleiterkörper zu lösen, weist die Struktur eine spezielle Geometrie mit einer Sollbruchstelle auf, die beim Trennen der Halbleiterkörper von der Transferstruktur zerstört wird. Dazu kann die Struktur in Form eines langen Balkens geformt werden, welcher in lateraler Richtung über den Halbleiterkörper hinaus ragt. Über die Länge und Querschnittsfläche des Balkens kann die Krafteinwirkung, unter der die Transferstruktur bricht, definiert werden. Alternativ wird die Transferstruktur mittels einer anorganischen Opferschicht mit den Halbleiterkörpern verbunden, so dass mittels selektiven Entfernens der anorganischen Opferschicht die mechanische Verbindung zwischen der Transferstruktur und den Halbleiterkörpern geschwächt wird. Insbesondere ist die Opferschicht mit einem Material gebildet, welches im Vergleich zur Kontaktstruktur selektiv strukturiert werden kann. Beispielsweise ist die Opferschicht mit einem Dielektrikum, insbesondere Siliziumoxid, gebildet. Das Dielektrikum der Kontaktstruktur ist beispielsweise mittels eines Spin-On Prozesses hergestellt.
Das hier beschriebene Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern macht nun unter anderem von der Idee Gebrauch, an den Halbleiterkörpern eine Deckschicht anzuordnen, welche über zumindest eine Kontaktstruktur mit der Transferstruktur verbunden ist. Insbesondere stehen die Transferstruktur und die Deckschicht nicht in direktem mechanischem Kontakt. Die Kontaktstruktur ermöglicht eine mechanische Verbindung zwischen der Transferstruktur und der Deckschicht, die bei einer vorgegebenen Krafteinwirkung gelöst wird. Insbesondere erfordert die Verwendung der Kontaktstruktur keine spezielle Geometrie der Transferstruktur, um eine Sollbruchstelle zwischen der Deckschicht und der Transferstruktur zu erzeugen.
Vorteilhafterweise kann die Kontaktstruktur besonders platzsparend realisiert werden, so dass keine Kontaktstruktur den der jeweiligen Kontaktstruktur zugeordneten Halbleiterkörper in lateraler Richtung überragt. Weiter ist die Kraft der mechanischen Verbindung zwischen Halbleiterkörper und Transferstruktur mittels der Kontaktstruktur einstellbar, so dass diese in Abhängigkeit von der mechanischen Verbindung zwischen Halbleiterkörper und Träger angepasst werden kann. Somit kann die Haltekraft der Kontaktstruktur an die mechanische Verbindung zwischen Halbleiterkörper und Träger angepasst werden, ohne die Geometrie der Transferstruktur zu verändern.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern ist die zumindest eine Kontaktstruktur jeweils auf einer Ankerstruktur angeordnet, wobei die Ankerstruktur keinen Halbleiterkörper in einer lateralen Richtung überragt. Beispielsweise ist die Ankerstruktur teilweise aus dem Material der Transferschicht gebildet. Alternativ ist die Ankerstruktur teilweise aus dem Material der Deckschicht gebildet. Insbesondere handelt es sich bei der Ankerstruktur um eine Erhebung, welche an der Deckschicht und/oder Transferschicht angeordnet ist. Beispielsweise ist jeder Kontaktstruktur genau eine Ankerstruktur zugeordnet.
Insbesondere sind die Kontaktstrukturen in Draufsicht auf die laterale Ebene deckungsgleich mit den Ankerstrukturen. Beispielsweise handelt es sich bei den Ankerstrukturen um eine Vielzahl von säulenförmigen Erhebungen, welche auf der dem Halbleiterkörper abgewandten Seite der Deckschicht und/oder der dem Halbleiterkörper zugewandten Seite der Transferschicht angeordnet sind. Insbesondere wird die Ankerstruktur bei Entfernen der Transferstruktur von den Halbleiterkörpern nicht zerstört. Vorteilhafterweise sind die einem Halbleiterkörper zugeordneten Ankerstrukturen in vertikaler Richtung vollständig mit dem Halbleiterkörper überlappend angeordnet. Somit wird kein zusätzlicher Abstand zwischen einzelnen Halbleiterkörpern benötigt, um die Halbleiterkörper auf den Ankerstrukturen anzuordnen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern wird bei einem Verfahrensschritt B1), der vor dem Verfahrensschritt C) durchgeführt wird, eine Opferschicht zwischen der Deckschicht und der Transferstruktur angeordnet, wobei die Opferschicht keine der zumindest einen Kontaktstruktur überdeckt. Beispielsweise ist die Opferschicht mit einem Lack gebildet, welcher beispielsweise mittels eines lithographischen Verfahrens strukturiert ist. Insbesondere entspricht die Dicke der Opferschicht senkrecht zu ihrer Haupterstreckungsebene der kumulierten Dicken der Ankerstruktur und der der Kontaktstruktur senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers. Insbesondere wird mittels lithographisch erzeugter Öffnungen in der Opferschicht die laterale Ausdehnung der Kontaktstruktur und/oder der Ankerstruktur vorgegeben. Beispielsweise wird die Opferschicht vor dem Bilden der Ankerstruktur abgeschieden und strukturiert. Die Opferschicht ist mechanisch fest mit der Deckschicht und/oder der Transferschicht verbunden. Vorteilhafterweise wird mittels der Opferschicht die mechanische Stabilität der Verbindung zwischen Deckschicht und Transferstruktur erhöht. Insbesondere ist die Opferschicht nicht aus dem gleichen Material wie die Deckschicht, die Transferstruktur und/oder die Kontaktstruktur gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern wird in einem Verfahrensschritt F1), der vor dem Verfahrensschritt G) durchgeführt wird, die Opferschicht selektiv entfernt. Insbesondere wird die Opferschicht mittels Ätzens und/oder eines Lösungsmittels selektiv entfernt. Nach dem Entfernen der Opferschicht sind die Transferstruktur und die Deckschicht ausschließlich über die Kontaktstruktur mechanisch miteinander verbunden. Vorteilhafterweise kann die mechanische Verbindung zwischen der Deckschicht und der Transferstruktur mittels Entfernens der Opferschicht zu einem vorgegebenen Zeitpunkt auf eine durch die Kontaktstruktur vorgegebene Verbindungsstärke eingestellt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern wird im Verfahrensschritt G) die Transferstruktur von den Halbleiterkörpern in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Transferstruktur abgehoben, wobei beim Abheben die mechanische Verbindung im Bereich der Kontaktstruktur gelöst wird. Beispielsweise verläuft die Haupterstreckungsebene der Transferstruktur senkrecht zur Stapelrichtung der Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers. Insbesondere weist die Kraft, mit der die Transferstruktur von den Halbleiterkörpern gelöst wird, keine Richtungskomponente auf, die als Scherkraft, parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Halbleiterkörpers und/oder der Transferstruktur, wirkt.
Beim Lösen der mechanischen Verbindung kann beispielsweise die Kontaktstruktur zerstört werden. Insbesondere wird die Verbindung der Kontaktstruktur an einer Grenzfläche zur Deckschicht und/oder Transferstruktur, insbesondere Transferschicht, gelöst. Vorteilhafterweise können die mechanischen Verbindungen zwischen der Transferstruktur und den Halbleiterkörpern ausschließlich mittels einer gezielten Krafteinwirkung selektiv gelöst werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern ist die Kontaktstruktur mit einem anorganischen Material gebildet. Beispielsweise ist die Kontaktstruktur mit einem anorganischen Dielektrikum, beispielsweise Siliziumoxid oder Aluminiumoxid, gebildet.
Insbesondere kann die Kontaktstruktur mit dem gleichen Material wie die Deckschicht und/oder die Transferstruktur gebildet sein. Vorteilhafterweise kann die Kontaktstruktur dazu eingerichtet sein, im bestimmungsgemäßen Betrieb im Halbleiterkörper entstehende Wärme abzuleiten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern ist die vor dem Verfahrensschritt C) freiliegende Oberfläche der Kontaktstruktur selektiv konditioniert. Insbesondere ist die gesamte freiliegende Oberfläche der Kontaktstruktur selektiv konditioniert. Beispielsweise ist die Oberfläche selektiv aufgeraut oder geglättet, so dass diese eine vorgegebene Rauheit aufweist. Insbesondere kann die Oberfläche mittels eines Plasmas, eines Gases oder Ionen behandelt sein. Beispielsweise können die Benetzungseigenschaften der Oberfläche mittels der Konditionierung eingestellt sein. Beispielsweise kann die Oberfläche mittels einer atomaren Monolage eines von der Deckschicht und/oder Trägerschicht unterschiedlichen Materials konditioniert sein. Insbesondere dient die Opferschicht als Maske, um vorgegebene Bereiche der Oberfläche zu konditionieren. Vorteilhafterweise kann mittels der Konditionierung die Krafteinwirkung, unter der sich die mechanische Verbindung zwischen der Kontaktstruktur und der Deckschicht und/oder Transferstruktur löst, eingestellt werden. Insbesondere wird in dem Bereich der Oberfläche eine Sollbruchstelle generiert, welche unter einer senkrecht zur lateralen Ebene verlaufenden Zugbelastung den Bereich der schwächsten Verbindung zwischen Halbleiterkörper und Transferstruktur bildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern ist die Oberfläche mit einem Verbindungsstoff konditioniert. Beispielsweise umfasst der der Verbindungsstoff Titan, Chrom, Nickel, Platin, Kohlenwasserstoff oder Fluorpolymer, insbesondere Hexamethyldisilazan (HMDS). Insbesondere sind die Kontaktstruktur und die Deckschicht und/oder Transferschicht ausschließlich über das Material des Verbindungsstoffs miteinander verbunden. Vorteilhafterweise kann mit dem Verbindungsstoff die mechanische Verbindungskraft der Kontaktstruktur zur Deckschicht und/oder Transferschicht angepasst werden, sodass unter einer vorgegebenen Krafteinwirkung die mechanische Verbindung zwischen dem Halbleiterkörper und der Transferstruktur im Bereich des Verbindungsstoffs gelöst wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern ist die Oberfläche mit einer Monolage eines von der Deckschicht und/oder Transferstruktur unterschiedlichen Materials konditioniert. Beispielsweise wird mittels des Materials die Adhäsion der Transferstruktur und/oder der Deckschicht an der Kontaktstruktur eingestellt. Insbesondere wird mittels des Materials eine van-der-Waals-Bindung zwischen der Kontaktstruktur und der Deckschicht und/oder Transferstruktur hergestellt. Vorteilhafterweise ermöglicht die Monolage des Materials ein gezieltes Einstellen der mechanischen Verbindungskraft zwischen der Kontaktstruktur und der Deckschicht und/oder der Transferstruktur.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern ist die Oberfläche mittels eines Plasmas konditioniert. Beispielsweise werden mittels des Plasmas die Benetzungseigenschaften der Oberfläche angepasst, so dass die mechanische Anbindung des auf der Oberfläche angeordneten Materials der Deckschicht und/oder der Transferstruktur eingestellt ist. Insbesondere ist die Kraft der mechanischen Verbindung zwischen den Halbleiterkörpern und der Transferstruktur ausreichend stark, so dass die Halbleiterkörper mittels der Transferstruktur angehoben werden können. Insbesondere ist die Haltekraft der Verbindung zwischen den Halbleiterkörpern und der Transferstruktur größer als die Gewichtskraft der Halbleiterkörper. Weiter ist die Kraft der mechanischen Verbindung zwischen den Halbleiterkörpern und der Transferstruktur geringer als die Kraft der mechanischen Verbindung zwischen den Halbleiterkörpern und dem Träger. Vorteilhafterweise kann mittels Einstellens der Benetzungseigenschaften der Oberfläche der Kontaktstruktur definiert werden, wie groß der Anteil der Oberfläche ist, welcher zur mechanischen Verbindung zwischen der Kontaktstruktur und der Deckschicht und/oder der Transferstruktur beiträgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern ist jeder Halbleiterkörper in vertikaler Richtung mit einer Vielzahl von Kontaktstrukturen überlappend angeordnet. Beispielsweise ist jeder Halbleiterkörper mit zumindest zwei, insbesondere zumindest vier, Kontaktstrukturen in vertikaler Richtung überlappend angeordnet. Insbesondere überragt keine Kontaktstruktur den Halbleiterkörper, den diese Kontaktstruktur mechanisch mit der Transferstruktur verbindet, in lateraler Richtung. Vorteilhafterweise kann über die Anzahl der Kontaktstrukturen, welche die Halbleiterkörper mit der Transferstruktur mechanisch verbinden, die Haltekraft der mechanischen Verbindung zwischen der Transferstruktur und dem Halbleiterkörper eingestellt werden.
Es wird des Weiteren ein Halbleiterchip angegeben. Der Halbleiterchip kann insbesondere mit dem hier beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Das heißt, sämtliche für das Verfahren offenbarten Merkmale sind auch für den Halbleiterchip offenbart und umgekehrt.
Der Halbleiterchip ist beispielsweise ein optoelektronischer Halbleiterchip, welcher dazu eingerichtet ist, im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Insbesondere ist der Halbleiterchip über eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode bestrombar und über ein erstes Kontaktpad und ein zweites Kontaktpad elektrisch leitend kontaktierbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterchip einen Halbleiterkörper und eine Deckschicht. Beispielsweise ist der Halbleiterkörper mit einer Vielzahl von Halbleiterschichten gebildet. Insbesondere sind die Halbleiterschichten epitaktisch aufeinander abgeschieden. Beispielsweise überdeckt die Deckschicht eine Hauptfläche des Halbleiterkörpers vollständig. Insbesondere ist die Deckschicht mittels eines Verfahrens zur chemischen Gasphasenabscheidung (Abgekürzt: CVD) gebildet. Beispielsweise ist die Deckschicht mit einem anorganischen Dielektrikum, insbesondere Siliziumoxid und/oder Aluminiumoxid, gebildet.
Insbesondere umfasst der Halbleiterkörper eine Halbleiterschicht mit einem aktiven Bereich, in dem im bestimmungsgemäßen Betrieb des Halbleiterchips elektromagnetische Strahlung erzeugt wird. Insbesondere weist die elektromagnetische Strahlung eine Wellenlänge im Wellenlängenbereich, zwischen Infrarot- und UV-Strahlung, auf. Insbesondere können zwischen der Deckschicht und dem Halbleiterkörper eine erste Elektrode und ein erstes Kontaktpad angeordnet sein. Das erste Kontaktpad weist zumindest einen Bereich auf, welcher nach außen freiliegt, so dass der Halbleiterchip über das erste Kontaktpad von außen elektrisch kontaktierbar ist und im bestimmungsgemäßen Betrieb mittels des Kontaktpads über die erste Elektrode bestromt werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips ist die Deckschicht mit einem anorganischen Dielektrikum gebildet. Beispielsweise ist die Deckschicht mit Siliziumoxid und/oder Aluminiumoxid gebildet. Insbesondere ist die Deckschicht mit einem Material gebildet, welches für die in dem Halbleiterchip erzeugte elektromagnetische Strahlung durchlässig, insbesondere transparent, ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips ist auf der dem Halbleiterkörper abgewandten Seite der Deckschicht mindestens eine Kontaktstruktur angeordnet, wobei die Kontaktstruktur aus einem anorganischen Material besteht. Beispielsweise besteht die Kontaktstruktur aus SiO2, oder Al2O3. Insbesondere besteht die Kontaktstruktur ausschließlich aus dem anorganischen Material. Insbesondere weist die Kontaktstruktur auf der der Deckschicht abgewandten Seite eine Oberfläche auf, welche nicht glatt ist und/oder nicht parallel zur Haupterstreckungsebene der Deckschicht verläuft und/oder Reste eines Verbindungsmittels aufweist. Insbesondere ist die Kontaktstruktur mittels eines Ätzverfahrens strukturiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips ist die mindestens eine Kontaktstruktur auf einer Ankerstruktur angeordnet, ist die Ankerstruktur mit dem gleichen Material wie die Deckschicht gebildet, und schließt die dem Halbleiterkörper abgewandte Oberfläche der Kontaktstruktur nicht bündig mit der dem Halbleiterkörper abgewandten Seite der Deckschicht ab. Die Ankerstruktur ist beispielsweise eine Erhebung auf der dem Halbleiterkörper abgewandten Seite der Deckschicht. Insbesondere ist die Ankerstruktur mit dem Material der Deckschicht gebildet. Die Ankerstruktur weist beispielsweise die gleiche laterale Ausdehnung wie die Kontaktstruktur auf, welche auf der Ankerstruktur angeordnet ist. Der Halbleiterchip kann eine Vielzahl von Ankerstrukturen und Kontaktstrukturen aufweisen. Insbesondere ist jeder Ankerstruktur genau eine Kontaktstruktur zugeordnet. Beispielsweise weisen alle Ankerstrukturen senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Deckschicht eine gleiche Höhe auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips weist der Halbleiterkörper senkrecht zu seiner Haupterstreckungsrichtung eine Dicke von höchstens 10 µm auf. Bevorzugt weist der Halbleiterkörper senkrecht zu seiner Haupterstreckungsrichtung eine Dicke von höchstens 5 µm auf. Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem Halbleiterchip um einen optoelektronischen Halbleiterchip mit einer besonders geringen Dicke, der einen besonders geringen Platzbedarf aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips weist der Halbleiterkörper keine nach außen freiliegenden Flächen auf. Beispielsweise sind alle Flächen des Halbleiterkörpers, die nicht von der Deckschicht überdeckt sind, von einer Schutzschicht überdeckt. Insbesondere ist die Schutzschicht mit dem gleichen Material wie die Deckschicht gebildet. Beispielsweise weist der Halbleiterchip auf der der Deckschicht abgewandten Seite eine zweite Elektrode und ein zweites Kontaktpad auf. Insbesondere wird der Halbleiterchip im bestimmungsgemäßen Betrieb über das erste und das zweite Kontaktpad elektrisch leitend kontaktiert und im bestimmungsgemäßen Betrieb über die erste und zweite Elektrode bestromt. Vorteilhafterweise ist der Halbleiterkörper mittels der Schutzschicht und der Deckschicht besonders gut vor Umwelteinflüssen geschützt, so dass der Halbleiterchip besonders robust ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Halbleiterchip ein erstes und ein zweites Kontaktpad auf, die an einer gleichen Seite des Halbleiterkörpers angeordnet sind. Beispielsweise tritt ein Großteil der im bestimmungsgemäßen Betrieb erzeugten elektromagnetischen Strahlung durch die dem ersten und zweiten Kontaktpad abgewandten Seite aus. Insbesondere sind das erste und zweite Kontaktpad und die Kontaktstruktur auf einer gleichen Seite des Halbleiterkörpers angeordnet. Beispielsweise weist der Halbleiterkörper und/oder die Schutzschicht auf der den Kontaktpads angewandten Seite eine aufgeraute Oberfläche auf. Vorteilhafterweise tritt im bestimmungsgemäßen Betrieb erzeugte elektromagnetische Strahlung durch eine Seite des Halbleiterkörpers aus, auf welcher weder Kontaktpads noch Kontaktstruktur angeordnet sind.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern und des Halbleiterchips ergeben sich aus den folgenden, im Zusammenhang mit den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen.

Die 1 bis 10A zeigen die Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels.
Die 10A, 10B und 10C zeigen Schnittansichten eines Halbleiterchips gemäß eines ersten und eines zweiten Ausführungsbeispiels.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Die 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Halbleiterstruktur 1 und eines Aufwachssubstrats 3, welche in einem Verfahrensschritt A des hier beschriebenen Verfahrens bereitgestellt werden. Die Halbleiterstruktur 1 umfasst eine erste 101, eine zweite 102 und eine dritte 103 Halbleiterschicht. Beispielsweise handelt es sich bei der ersten Halbleiterschicht 101 um eine n-leitende Halbleiterschicht, welche beispielsweise mit Galliumnitrid gebildet ist und welche beispielsweise eine Dicke von 6 µm aufweist. Die zweite Halbleiterschicht 102 umfasst beispielsweise einen aktiven Bereich, in welchem im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt wird. Beispielsweise umfasst der aktive Bereich eine Vielzahl von Quantentopfstrukturen. Die dritte Halbleiterschicht 103 ist beispielsweise mit einem p-leitenden Halbleitermaterial, insbesondere Galliumnitrid, gebildet. Beispielsweise weist die dritte Halbleiterschicht 103 eine Dicke von 130 nm auf. Das Aufwachssubstrat 3, die erste Halbleiterschicht 101, die zweite Halbleiterschicht 102 und die dritte Halbleiterschicht 103 sind stoffschlüssig mechanisch fest miteinander verbunden. Insbesondere sind die erste 101, die zweite 102 und die dritte 103 Halbleiterschicht der Halbleiterstruktur 1 in einem epitaktischen Verfahren auf dem Aufwachssubstrat hergestellt worden.
Die 2 zeigt die Schnittansicht der Halbleiterstruktur aus 1, nachdem in einem Verfahrensschritt B) eine Deckschicht 2 auf einer dem Aufwachssubstrat 3 abgewandten Seite der Halbleiterstruktur 1 angeordnet wurde, wobei die Deckschicht 2 mit der Halbleiterstruktur 1 stoffschlüssig mechanisch fest verbunden ist. Zwischen der Deckschicht 2 und der Halbleiterstruktur 1 ist eine erste Elektrode 11 und ein erstes Kontaktpad 12 auf der dem Aufwachssubstrat 3 abgewandten Seite der Halbleiterstruktur 1 angeordnet. Die erste Elektrode 11 steht in direktem Kontakt mit der dritten Schicht 103 der Halbleiterstruktur 1. Beispielsweise sind die erste Elektrode 11 und das erste Kontaktpad 12 mit einem elektrisch leitenden Material, insbesondere einem Metall, gebildet.
Die Deckschicht 2 kann mit einem anorganischen Dielektrikum gebildet sein. Insbesondere ist die Deckschicht 2 mit Siliziumoxid und/oder Aluminiumoxid gebildet. Beispielsweise ist die Deckschicht 2 mittels eines Prozesses zur chemischen Gasphasenabscheidung auf der Halbleiterstruktur 1 abgeschieden. Insbesondere ist die der Halbleiterstruktur 1 abgewandte Seite der Deckschicht 2 eine plane Fläche, welche keine Erhebungen aufweist.
Die 3 zeigt die Halbleiterstruktur der 2 nach dem Durchführen eines Verfahrensschritts B1) zum Übertragen von Halbleiterkörpern. In diesem Verfahrensschritt wurde eine Opferschicht 4 auf der der Halbleiterstruktur 1 abgewandten Seite der Deckschicht 2 angeordnet. Die Opferschicht 4 weist Öffnungen 4X auf, welche die Opferschicht 4 in vertikaler Richtung, senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Halbleiterstruktur 1, vollständig durchdringen. Beispielsweise ist die Opferschicht 4 mit einem Halbleitermaterial, insbesondere mit Germanium oder Silizium gebildet. Die Opferschicht 4 kann mittels lithographischer Verfahren strukturiert sein. In den Öffnungen ist jeweils eine Kontaktstruktur 25 angeordnet. Die Kontaktstruktur 25 steht in direktem mechanischem Kontakt mit der Deckschicht 2. Insbesondere grenzt die Kontaktstruktur 25 direkt an die Opferschicht 4 und an die Deckschicht 2. Die laterale Ausdehnung der Kontaktstruktur 25 ist durch die Opferschicht 4 begrenzt.
Die Kontaktstruktur 25 ist aus einem anorganischen Material gebildet. Beispielsweise ist die Kontaktstruktur 25 mit Aluminiumoxid oder Siliziumoxid gebildet. Insbesondere ist die Kontaktstruktur mittels eines chemischen Gasphaseabscheideverfahrens oder mittels Sputterns auf der Deckschicht 2 abgeschieden. Die Kontaktstruktur 25 weist eine nach außen freiliegende Oberfläche 25a auf, welche konditioniert sein kann. Beispielsweise ist die Oberfläche 25a mit einem Verbindungsstoff konditioniert, so dass eine dünne Schicht eines Verbindungsstoffs auf der Oberfläche 25a abgeschieden ist. Die Oberfläche 25a kann mit einer Monolage eines von der Deckschicht unterschiedlichen Materials konditioniert sein. Darüber hinaus kann die Oberfläche 25a mittels eines Plasmas konditioniert sein, sodass die Oberfläche 25a veränderte Benetzungseigenschaften aufweist.
Die 4 zeigt die Halbleiterstruktur 1 der 3 nach einem weiteren Verfahrensschritt. In diesem Verfahrensschritt wurde eine Transferschicht 51 auf der der Halbleiterstruktur 1 abgewandten Seite der Kontaktstruktur 25 und der Opferschicht 4 angeordnet. Die Transferschicht 51 ist beispielsweise mit einem anorganischen dielektrischen Material gebildet. Insbesondere ist die Transferschicht 51 mit Siliziumoxid und/oder Aluminiumoxid gebildet. Beispielsweise ist die Transferschicht 51 mittels chemischer Gasphasenabscheidung auf der Opferschicht 4 und auf der Kontaktstruktur 25 abgeschieden. Die Transferschicht 51 steht in direktem mechanischem Kontakt mit der Kontaktstruktur 25 und der Opferschicht 4. Die Transferschicht 51 kann auf der Kontaktstruktur 25 und der Opferschicht 4 hergestellt sein. Die Transferschicht 51 ist über eine stoffschlüssige Verbindung mit der Kontaktstruktur, insbesondere der Opferschicht 4, mechanisch fest verbunden. Die Transferschicht 51 steht beispielsweise ausschließlich im Bereich der Oberfläche 25a der Kontaktstruktur 25 in direktem Kontakt mit der Kontaktstruktur 25. Die Transferschicht 51 weist auf der der Halbleiterstruktur 1 abgewandten Seite beispielsweise eine plane Oberfläche auf. In den Bereichen der Öffnungen 4X der Opferschicht 4 ist mit dem Material der Transferschicht 51 eine Ankerstruktur 250 ausgebildet. Die kumulierte Dicke der Ankerstruktur 250 und der Kontaktstruktur 25 ist in senkrechter Richtung genauso groß wie die Dicke der Opferschicht 4.
Die 5 zeigt die Halbleiterstruktur der 4 nach einem Verfahrensschritt, insbesondere nach dem Durchführen des Verfahrensschritts C) des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern. In dem Verfahrensschritt wurde ein Transferträger 52 auf der der Halbleiterstruktur 1 abgewandten Seite der Transferschicht 51 angeordnet. Der Transferträger 52 und die Transferschicht 51 sind stoffschlüssig mechanisch fest miteinander verbunden. Beispielsweise ist der Transferträger 52 mittels eines Löt- oder Klebeprozesses an der Transferschicht 51 befestigt. Die Transferschicht 51, der Transferträger 52 und die mechanische Verbindung zwischen der Transferschicht 51 und dem Transferträger 52 bildet eine Transferstruktur 5. Beispielsweise handelt es sich bei dem Transferträger 52 um einen Wafer, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Halbleiterstruktur 1 angepasst ist. Insbesondere beträgt der Unterschied der thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Transferträgers 52 und der Halbleiterstruktur 1 maximal 10 ppm/Kelvin.
Insbesondere ist die Kontaktstruktur mit einem organischen Material gebildet und die Deckschicht 2 und/oder die Transferstruktur 5 nicht mit einem metallischen Material gebildet. Alternativ ist die Kontaktstruktur 25 mit einem metallischen Material gebildet und die Deckschicht 2 und/oder die Transferstruktur nicht mit einem organischen Material gebildet.
Die 6 zeigt die Halbleiterstruktur 1 der 5 nach dem Durchführen eines Verfahrensschritts D), bei dem das Aufwachssubstrat 3 von der Halbleiterstruktur entfernt wird. Bei dem Aufwachssubstrat 3 handelt es sich beispielsweise um einen Saphir-Wafer, welcher mittels eines Laser-Lift-off-Verfahrens von der Halbleiterstruktur 1 entfernt wird.
Insbesondere liegt die der Transferstruktur 5 abgewandte Seite der Halbleiterstruktur 1 nach außen frei.
Die 7 zeigt die Halbleiterstruktur 1 der 6 nach dem Durchführen eines Verfahrensschritts E) des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern 10. Bei dem Verfahrensschritt E) wird die Halbleiterstruktur 1 in eine Vielzahl von Halbleiterkörpern 10 unterteilt. Beispielsweise wird die Halbleiterstruktur 1 mittels eines Ätzverfahrens und/oder mittels eines Laserschneideverfahrens und/oder mittels eines Sägeverfahrens in eine Vielzahl von Halbleiterkörpern 10 unterteilt. Insbesondere wird dabei die Halbleiterstruktur 1 quer zu ihrer Haupterstreckungsrichtung vollständig durchtrennt. In einem weiteren Verfahrensschritt werden die bei dem Unterteilen entstehenden Flächen des Halbleiterkörpers 10 und die der Transferstruktur 5 abgewandte Fläche des Halbleiterkörpers 10 mit einer Schutzschicht 30 bedeckt. Die Schutzschicht 30 kann mit dem gleichen Material wie die Deckschicht 2 gebildet sein. Beispielsweise ist die Schutzschicht 30 mit einem transparenten Material, insbesondere mit einem anorganischen Dielektrikum, gebildet.
In einem weiteren Verfahrensschritt ist auf der der Transferstruktur 5 abgewandten Seite des Halbleiterkörpers 10 eine zweite Elektrode 13 und ein zweites Kontaktpad 14 angeordnet. Insbesondere weist das erste Kontaktpad 12 und das zweite Kontaktpad 14 eine nach außen freiliegende Fläche auf, über die der Halbleiterkörper 10 elektrisch leitend kontaktiert werden kann. Im bestimmungsgemäßen Betrieb wird der Halbleiterkörper 10 über die erste Elektrode 11 und die zweite Elektrode 13 bestromt. Insbesondere weist der Halbleiterkörper 10 keine nach außen freiliegenden Flächen auf.
Die 8 zeigt den Halbleiterkörper 10 der 7 nach einem Verfahrensschritt, bei dem die Deckschicht 2 teilweise entfernt wurde. Beispielsweise wurde die Deckschicht 2 mittels eines Ätzverfahrens teilweise entfernt. Somit ist die Opferschicht 4 von außen frei zugänglich. Insbesondere ist die Deckschicht 2 ausschließlich in Bereichen entfernt, in denen die Deckschicht 2 nicht mit einem Halbleiterkörper überlappend angeordnet ist. Somit ist nach dem teilweisen Entfernen der Deckschicht 2 die der Transferstruktur 5 zugewandte Seite des Halbleiterkörpers 10 vollständig von der Deckschicht 2 bedeckt.
Die 9 zeigt den Halbleiterkörper 10 nach dem Durchführen eines weiteren Verfahrensschritts, bei dem die Opferschicht 4 vollständig entfernt wurde. Beispielsweise wurde die Opferschicht 4 mittels eines Lösungsmittels oder mittels eine Ätzprozesses vollständig entfernt. Nach diesem Verfahrensschritt ist die Transferstruktur 5 ausschließlich über die Kontaktstrukturen 25 mit der Deckschicht 2 verbunden. Insbesondere bildet die Kontaktstruktur 25 die einzige Kontaktstelle zwischen der Transferstruktur 5 und der Deckschicht 2 beziehungsweise dem Halbleiterkörper 10. Insbesondere ist die Oberfläche 25a der Kontaktschicht 25 derart konditioniert, dass diese die schwächste mechanische Verbindung zwischen der Transferstruktur 5 und dem Halbleiterkörper 10 bildet. Mit anderen Worten, ist die Kontaktstruktur 25 als eine Sollbruchstelle ausgebildet. Die Ankerstruktur 250 ist nicht als eine Sollbruchstelle ausgebildet.
Die 10A zeigt den Halbleiterkörper 10 nach dem Durchführen eines Verfahrensschritts F) und eines Verfahrensschritts G) zum Übertragen von Halbleiterkörpern. In dem Verfahrensschritt F) wird ein Träger 7 auf der der Transferstruktur 5 abgewandten Seite der Halbleiterkörper 10 angeordnet. Beispielsweise wird der Träger 7 mittels eines Klebeprozesses oder mittels van-der-Waals-Bindungen stoffschlüssig mit dem Halbleiterkörper 10 verbunden. Insbesondere stehen der Träger 7 und das zweite Kontaktpad 14 in direktem mechanischem Kontakt zueinander.
In dem Verfahrensschritt G) wird die Transferstruktur von den Halbleiterkörpern entfernt, wobei die Verbindung zwischen der Transferstruktur und der Deckschicht im Bereich der Kontaktstruktur 25 gelöst wird. Insbesondere wird die Verbindung im Bereich der Oberfläche 25a der Kontaktstruktur 25 gelöst. Alternativ wird die Kontaktstruktur 25 beim Lösen der mechanischen Verbindung zerstört. Insbesondere wird die Ankerstruktur 250 beim Lösen der mechanischen Verbindung zwischen dem Halbleiterkörper 10 und der Transferstruktur 5 nicht zerstört. Die mechanische Verbindung der Kontaktstruktur 25 wird mittels einer Zugkraft S gelöst. Insbesondere ist die Zugkraft S in einer Richtung V, senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Kontaktstruktur und/oder des Halbleiterkörpers, gerichtet.
Die 10A zeigt einen Halbleiterchip, umfassend einen Halbleiterkörper 10 und eine Deckschicht 2. Dabei ist die Deckschicht 2 mit einem anorganischen Dielektrikum gebildet und auf der dem Halbleiterkörper 10 abgewandten Seite der Deckschicht 2 ist mindestens eine Kontaktstruktur 25 angeordnet, wobei die Kontaktstruktur 25 aus einem anorganischen Dielektrikum besteht. Der Halbleiterchip weist senkrecht zu seiner Haupterstreckungsrichtung eine Dicke D von höchstens 10 µm auf.
Die 10B zeigt einen Halbleiterchip gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels, wobei zwei Kontaktstrukturen 25 jeweils auf einer Ankerstruktur 250 angeordnet sind, die Ankerstrukturen 250 mit dem gleichen Material wie die Deckschicht 2 gebildet sind, und die dem Halbleiterkörper 10 abgewandte Oberfläche 25a der Kontaktstruktur 25 nicht bündig mit der dem Halbleiterkörper 10 abgewandten Seite der Deckschicht 2 abschließt. An dem Halbleiterchip kann beispielsweise nur ein Teil der ursprünglich auf der Ankerstruktur 250 beziehungsweise der Deckschicht 2 angeordneten Kontaktstruktur 25 vorhanden sein. Beispielsweise wurde die Kontaktstruktur beim Trennen der Transferstruktur 5 von der Kontaktstruktur 25 teilweise zerstört, so dass ein Teil der Kontaktstruktur 25 an der Oberfläche der Transferschicht 51 verblieben ist. Insbesondere weist der Halbleiterkörper 10 des Halbleiterchips keine nach außen freiliegende Fläche auf.
Insbesondere ist die Ankerstruktur 250 eine über die Oberfläche der Deckschicht 2 hinausragende Struktur. In lateraler Richtung, parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers 10, sind die Kontaktstruktur 25 und die Ankerstruktur 250 deckungsgleich. Insbesondere ist der Halbleiterkörper in einer vertikalen Richtung V mit einer Vielzahl von Kontaktstrukturen überlappend angeordnet. Weiter überragt keine Kontaktstruktur 25 und/oder Ankerstruktur 250 einen Halbleiterkörper 10 in einer lateralen Richtung, parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers.
Die 10C zeigt einen Halbleiterchip gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied zu den in 10A und 10B gezeigten Ausführungsbeispielen sind das erste 12 und das zweite 14 Kontaktpad und die Kontaktstruktur 25 auf einer gleichen Seite des Halbleiterkörpers 10 angeordnet. Der Halbleiterkörper 10 weist eine Durchkontaktierung auf, in welcher die zweite Elektrode 13 angeordnet ist. Die zweite Elektrode 13 durchdringt die dritte Halbleiterschicht 103, die zweite Halbleiterschicht 102 und die erste Elektrode 11 quer zu ihrer Haupterstreckungsebene vollständig. Weiter ist gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel genau eine Kontaktstruktur in vertikaler Richtung überlappend mit dem Halbleiterkörper angeordnet.
Im bestimmungsgemäßen Betrieb wird der Halbleiterchip über das erste 12 und das zweite 14 Kontaktpad elektrisch leitend kontaktiert und bestromt. Im bestimmungsgemäßen Betrieb wird in der zweiten Halbleiterschicht 102 elektromagnetische Strahlung erzeugt und durch die dem ersten 12 und dem zweiten 13 Kontaktpad abgewandte Seite emittiert. Insbesondere weist die dem ersten 12 und zweiten 14 Kontaktpad abgewandte Seite des Halbleiterchips eine aufgeraute Oberfläche auf. Mittels der aufgerauten Oberfläche wird die im Halbleiterkörper erzeugte elektromagnetische Strahlung mit verbesserter Effizienz ausgekoppelt. Vorliegend ist die aufgeraute Oberfläche mit dem Material der ersten Halbleiterschicht 101 gebildet. Insbesondere kann auf der aufgerauten Oberfläche ein Dielektrikum angeordnet sein, welches die aufgeraute Oberfläche konform auffüllt. Alternativ kann die erste Halbleiterschicht mit einem Dielektrikum überdeckt sein, welches an seiner der ersten Halbleiterschicht 101 abgewandten Seite eine aufgeraute Oberfläche aufweist.
Insbesondere kann das Dielektrikum mit dem gleichen Material wie die Schutzschicht 30 gebildet sein.
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: Halbleiterchip
2: Deckschicht
3: Aufwachssubstrat
4: Opferschicht
4X: Öffnung
5: Transferstruktur
7: Träger
51: Transferschicht
52: Transferträger
10: Halbleiterkörper
11: Erste Elektrode
12: Erstes Kontaktpad
13: Zweite Elektrode
14: Zweites Kontaktpad
30: Schutzschicht
101: erste Halbleiterschicht
102: zweite Halbleiterschicht
103: dritte Halbleiterschicht
250: Ankerstruktur
S: Zugkraft
V: Vertikale Richtung

Claims

Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern (10), bei dem A) eine Halbleiterstruktur (1) auf einem Aufwachssubstrat (3) bereitgestellt wird, B) eine Deckschicht (2) auf einer dem Aufwachssubstrat (3) abgewandten Seite der Halbleiterstruktur (1) angeordnet wird, wobei die Deckschicht (2) mit der Halbleiterstruktur (1) mechanisch fest verbunden ist, C) eine Transferstruktur (5) auf einer der Halbleiterstruktur (1) abgewandten Seite der Deckschicht (2) angeordnet wird, wobei die Transferstruktur (5) über zumindest eine Kontaktstruktur (25) mechanisch fest mit der Deckschicht (2) verbunden ist, D) das Aufwachssubstrat (1) von der Halbleiterstruktur (1) entfernt wird, E) die Halbleiterstruktur (1) in eine Vielzahl von Halbleiterkörpern (10) unterteilt wird, F) ein Träger (7) auf einer der Transferstruktur (5) abgewandten Seite der Halbleiterkörper (10) angeordnet wird, G) die Transferstruktur (5) von den Halbleiterkörpern (10) entfernt wird, wobei die mechanische Verbindung zwischen der Transferstruktur (5) und der Deckschicht (2) im Bereich der Kontaktstruktur (25) gelöst wird.
Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die zumindest eine Kontaktstruktur (25) jeweils auf einer Ankerstrukturstruktur (250) angeordnet ist, wobei die Ankerstruktur (250) keinen Halbleiterkörper (10) in einer lateralen Richtung überragt.
Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern (10) nach einem vorhergehenden Anspruch, - mit einem Verfahrensschritt B1), der vor dem Verfahrensschritt C) durchgeführt wird, bei dem eine Opferschicht (4) zwischen der Deckschicht (2) und der Transferstruktur (5) angeordnet wird, wobei die Opferschicht (4) keine der zumindest einen Kontaktstruktur (25) überdeckt, und - mit einem Verfahrensschritt F1), der vor dem Verfahrensschritt G) durchgeführt wird, bei dem die Opferschicht (4) selektiv entfernt wird.
Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern (10) nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem in Verfahrensschritt G) die Transferstruktur (5) von den Halbleiterkörpern (10) in einer Richtung (S) senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Transferstruktur (5) abgehoben wird, wobei beim Abheben die mechanische Verbindung im Bereich der Kontaktstruktur (25) gelöst wird.
Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern (10) nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Kontaktstruktur (25) mit einem anorganischen Material gebildet ist.
Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern (10) nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die vor dem Verfahrensschritt C) freiliegende Oberfläche (25a) der Kontaktstruktur (25) selektiv konditioniert ist.
Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Oberfläche (25a) mit einem Verbinbdungsstoff konditioniert ist.
Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern (10) nach dem vor-vorherigen Anspruch, bei dem die Oberfläche (25a) mit einer Monolage eines von der Deckschicht (2) und/oder Transferstruktur (5) unterschiedlichen Materials konditioniert ist.
Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern (10) nach Anspruch 6, bei dem die Oberfläche (25a) mittels eines Plasmas konditioniert ist.
Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern (10) nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem jeder Halbleiterkörper (10) in vertikaler Richtung (V) mit einer Vielzahl von Kontaktstrukturen (25) überlappend angeordnet ist.
Halbleiterchip umfassend einen Halbleiterkörper (10) und eine Deckschicht (2), wobei - die Deckschicht (2) mit einem anorganischen Dielektrikum gebildet ist, - auf der dem Halbleiterkörper (10) abgewandten Seite der Deckschicht (2) mindestens eine Kontaktstruktur (25) angeordnet ist, wobei die Kontaktstruktur (25) aus einem anorganischen Material besteht.
Halbleiterchip gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei - die mindestens eine Kontaktstruktur (25) auf einer Ankerstruktur (250) angeordnet ist, - die Ankerstruktur (250) mit dem gleichen Material wie die Deckschicht (2) gebildet ist, und - die dem Halbleiterkörper (10) abgewandte Oberfläche (25a) der Kontaktstruktur (25) nicht bündig mit der dem Halbleiterkörper (10) abgewandten Seite der Deckschicht (2) abschließt.
Halbleiterchip gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Halbleiterkörper (10) senkrecht zu seiner Haupterstreckungsrichtung eine Dicke (D) von höchstens 10 µm aufweist.
Halbleiterchip gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Halbleiterkörper (10) keine nach außen freiliegenden Flächen aufweist.
Halbleiterchip gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Halbleiterchip ein erstes und ein zweites Kontaktpad aufweist, die an einer gleichen Seite des Halbleiterkörpers angeordnet sind.