DE102018119538A1

DE102018119538A1 - Optoelektronisches halbleiterbauteil und herstellungsverfahren für optoelektronische halbleiterbauteile

Info

Publication number: DE102018119538A1
Application number: DE102018119538.9A
Authority: DE
Inventors: Christian Leirer; Michael Schumann
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2018-08-10
Publication date: 2020-02-13
Also published as: US20210265317A1; DE112019004015B4; DE112019004015A5; WO2020030714A1

Abstract

In einer Ausführungsform ist das Halbleiterbauteil (1) oberflächenmontierbar und umfasst einen lichtemittierenden Halbleiterchip (2), der elektrische Kontaktflächen (23) aufweist. Ein lichtundurchlässiger Grundkörper (5) umgibt den Halbleiterchip (2) seitlich. Eine elektrische Auffächerungsschicht (3) beinhaltet elektrische Leiterbahnen (33). Elektrische Anschlussstellen (4) dienen zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterbauteils (1). Die Kontaktflächen (23) und die Anschlussstellen (4) liegen auf unterschiedlichen Seiten der Auffächerungsschicht (3). Die Kontaktflächen (23) sind mittels der Auffächerungsschicht (3) mit den zugehörigen Anschlussstellen (4) elektrisch verbunden. Die Anschlussstellen (4) sind gegenüber den Kontaktflächen (23) expandiert.

Description

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben. Darüber hinaus wird ein Herstellungsverfahren für ein solches Halbleiterbauteil angegeben.
Die Druckschrift US 2010/0193819 A1 betrifft LED-Chips, die auf einem Träger mit elektrischen Anschlussflächen angebracht sind.
Aus der Druckschrift US 2008/0308917 A1 ist ein IC-Bauteil mit einer Fan-out-Struktur bekannt.
In der Druckschrift US 2017/0141066 A1 finden sich elektronische Bauteile mit mehreren Lagen von elektrischen Leiterbahnen in einem Träger.
In der Druckschrift DE 10 2016 121 099 A1 ist ein Herstellungsverfahren für LED-Bauteile offenbart, wobei LED-Chips umgossen und nachfolgend durch einen Verguss hindurch vereinzelt werden.
Eine zu lösende Aufgabe liegt darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil anzugeben, das effizient herstellbar und montierbar ist.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil und durch ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei dem hier beschriebenen Halbleiterbauteil ist mindestens ein lichtemittierender Halbleiterchip mit elektrischen Kontaktflächen auf einer Auffächerungsschicht, auch als Fan-out bezeichnet, angebracht. Die Auffächerungsschicht verbindet die Kontaktflächen des Halbleiterchips mit elektrischen Anschlussstellen des Halbleiterbauteils. Dadurch können die Anschlussstellen größer gestaltet sein oder einen größeren Abstand zueinander aufweisen als die Kontaktflächen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Halbleiterbauteil oberflächenmontierbar. Das heißt, das Halbleiterbauteil kann mittels Oberflächenmontage, kurz SMT oder Surface Mounted Technology, an einem externen Träger wie einer Leiterplatte montiert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil einen oder mehrere lichtemittierende und/oder infrarot-emittierende und/oder ultraviolettemittierende Halbleiterchips. Der Begriff „lichtemittierend“ bezieht sich somit hier und im Folgenden bevorzugt auf sichtbares Licht, kann aber gleichermaßen nahultraviolette Strahlung und/oder nahinfrarote Strahlung einschließen. Bei dem mindestens einen Halbleiterchip handelt es sich um eine Laserdiode, eine Superlumineszenzdiode oder bevorzugt um einen Leuchtdiodenchip, kurz LED-Chip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der mindestens eine Halbleiterchip elektrische Kontaktflächen. Die elektrischen Kontaktflächen können an zwei einander gegenüberliegenden Hauptseiten des Halbleiterchips angebracht sein. Bevorzugt befinden sich die elektrischen Kontaktflächen an einer einzigen Hauptseite des Halbleiterchips. Das heißt, der Halbleiterchip kann ein Flip-Chip sein. Es ist möglich, dass in dem Halbleiterbauteil Flip-Chips und Chips mit Kontaktflächen an beiden Hauptseiten kombiniert vorliegen. Bevorzugt jedoch sind alle Halbleiterchips Flip-Chips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil einen lichtundurchlässigen Grundkörper. Insbesondere ist der Grundkörper für die im Betrieb der Halbleiterchips erzeugte Strahlung undurchlässig.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umgibt der Grundkörper den zumindest einen Halbleiterchip seitlich. Das heißt, Seitenflächen des Halbleiterchips können vollständig und/oder ringsum von dem Grundkörper unmittelbar bedeckt sein. Zumindest eine Lichtaustrittsseite des Halbleiterchips ist bevorzugt frei von dem Grundkörper. Eine Seite des Halbleiterchips, an der sich die Kontaktflächen befinden, kann vollständig von den Kontaktflächen zusammen mit dem Grundkörper bedeckt sein.
Der Grundkörper ist bevorzugt reflektierend für sichtbares Licht und erscheint einem Betrachter beispielsweise weiß. Ebenso kann der Grundkörper absorbierend und damit schwarz sein oder auch farbig gestaltet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil eine oder mehrere elektrische Auffächerungsschichten. Die mindestens eine Auffächerungsschicht umfasst eine zweidimensional strukturierte elektrisch leitfähige Schicht. Diese Struktur wird im Folgenden verkürzt mit „Leiterbahn“ benannt.
Bevorzugt besteht diese Struktur aus einem oder aus mehreren Metallen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil elektrische Anschlussstellen zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterbauteils. Die Anschlussstellen sind bevorzugt zur Oberflächenmontage geeignet. Die Anschlussstellen sind bevorzugt durch eine oder mehrere Metallschichten gebildet und vollständig metallisch.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegen die Kontaktflächen und die Anschlussstellen auf unterschiedlichen Seiten der Auffächerungsschicht. Das heißt, die Auffächerungsschicht kann zwischen den Kontaktflächen der Halbleiterchips und den Anschlussstellen des Halbleiterbauteils liegen. Die mindestens eine Auffächerungsschicht kann also eine zwischenliegende Ebene darstellen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Kontaktflächen mittels der Auffächerungsschicht mit den zugehörigen Anschlussstellen elektrisch verbunden. Dabei liegt zwischen den Kontaktflächen und den Anschlussstellen bevorzugt ausschließlich eine ohmsche, metallische und/oder unmittelbare elektrische Verbindung über die Auffächerungsschicht vor. Alternativ können weitere elektrische Komponenten zwischengeschaltet sein, insbesondere falls das Halbleiterbauteil mehrere Ebenen von Halbleiterchips oder anderen zusätzlichen Komponenten aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Anschlussstellen gegenüber den Kontaktflächen expandiert.
Dies bedeutet etwa, dass die Anschlussstellen gegenüber den zugehörigen Kontaktflächen vergrößert sind und/oder einen größeren Abstand zueinander aufweisen und/oder eine andere Grundfläche aufweisen als die zugeordneten Kontaktflächen. Insbesondere liegen die Anschlussstellen in einem anderen, größeren Rastermaß vor als die Kontaktflächen.
In mindestens einer Ausführungsform ist das Halbleiterbauteil oberflächenmontierbar und umfasst mindestens einen im Betrieb lichtemittierenden und/oder infrarot-emittierenden und/oder ultraviolett-emittierenden Halbleiterchip, der elektrische Kontaktflächen aufweist. Ein lichtundurchlässiger Grundkörper oder ein bezüglich der emittierten Strahlung strahlungsundurchlässiger Grundkörper umgibt den mindestens einen Halbleiterchip seitlich. Eine elektrische Auffächerungsschicht beinhaltet elektrische Leiterbahnen. Elektrische Anschlussstellen dienen zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterbauteils. Die Kontaktflächen und die Anschlussstellen liegen auf unterschiedlichen Seiten der Auffächerungsschicht. Die Kontaktflächen sind mittels der Auffächerungsschicht mit den zugehörigen Anschlussstellen elektrisch verbunden. Die Anschlussstellen sind gegenüber den Kontaktflächen geometrisch expandiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Leiterbahnen der Auffächerungsschicht und die Anschlussstellen in wenigstens einem Einbettkörper eingebettet, insbesondere in genau einem Einbettkörper. Dabei kann der Einbettkörper mehrere Teilschichten aufweisen, bevorzugt je aus dem gleichen Material. Der Einbettkörper ist bevorzugt mittels Gießen, Spritzen und/oder Pressen erzeugt, kann aber auch eine auflaminierte Folie sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform schließt der Einbettkörper direkt an den Grundkörper an. Das heißt, der Einbettkörper und der Grundkörper berühren sich. In Richtung hin zu dem Einbettkörper schließt der Grundkörper bevorzugt bündig mit den Kontaktflächen und mit den Leiterbahnen der dem betreffenden lichtemittierenden Halbleiterchip nächstgelegenen Auffächerungsschicht ab.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich eine Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips an einer der Auffächerungsschicht abgewandten Seite der Kontaktflächen. Zwischen der Halbleiterschichtenfolge und den Kontaktflächen kann eine innerhalb des Halbleiterchips befindliche Stromaufweitungsstruktur angebracht sein, insbesondere falls es sich bei dem Halbleiterchip um einen Flip-Chip handelt. Eine der Auffächerungsschicht abgewandte Hauptseite der Halbleiterchips ist bevorzugt frei von elektrischen Kontaktflächen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip oder ist zumindest einer der Halbleiterchips in mehrere Pixel unterteilt. Die Pixel sind bevorzugt unabhängig voneinander elektrisch ansteuerbar. Eine Anzahl der Kontaktflächen des betreffenden Halbleiterchips liegt bevorzugt beim Doppelten der Anzahl der Pixel oder bei der Anzahl der Pixel plus 1.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil mehrere der lichtemittierenden und/oder infrarot-emittierenden und/oder ultraviolett-emittierenden Halbleiterchips. Die Halbleiterchips sind gemeinsam in den Grundkörper eingebettet. Bevorzugt liegen diese Halbleiterchips in einer gemeinsamen Ebene. Diese gemeinsame Ebene kann parallel zur Auffächerungsschicht oder zu zumindest einer der Auffächerungsschichten orientiert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Halbleiterbauteil insgesamt weniger Anschlussstellen auf als Kontaktflächen vorhanden sind. Damit kann eine Anzahl der Anschlussstellen im Vergleich zu einer einzelnen Montage der Halbleiterchips reduziert sein. Die Reduzierung der Anschlussstellen ist insbesondere durch einen Verlauf der Leiterbahnen in der zumindest einen Auffächerungsschicht ermöglicht. Somit können in der Auffächerungsschicht oder in den Auffächerungsschichten mehrere der Kontaktflächen der Halbleiterchips elektrisch unmittelbar miteinander verbunden sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil mehrere der Auffächerungsschichten. Die Leiterbahnen in den unterschiedlichen Auffächerungsschichten verlaufen bevorzugt mindestens zum Teil verschieden voneinander. Das heißt, die Leiterbahnen in den Auffächerungsschichten sind nur teilweise deckungsgleich angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist pro Auffächerungsschicht mindestens eine Teilschicht des Einbettkörpers vorhanden. Bevorzugt ist eine Anzahl der Teilschichten des Einbettkörpers gleich der Anzahl der Auffächerungsschichten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind benachbarte Auffächerungsschichten über elektrische Durchkontaktierungen elektrisch miteinander verbunden. Die Durchkontaktierungen können aus dem gleichen oder aus einem anderen Material sein als die Leiterbahnen der Auffächerungsschichten. Die Durchkontaktierungen verlaufen bevorzugt senkrecht zu den Auffächerungsschichten. Insbesondere weisen die Durchkontaktierungen kleinere seitliche Abmessungen auf als die zugehörigen Leiterbahnen der angrenzenden Auffächerungsschicht oder der beiden angrenzenden Auffächerungsschichten. Es ist möglich, dass die Durchkontaktierungen eine größere Höhe aufweisen als die Auffächerungsschichten dick sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist zumindest eine oder die Mehrzahl der Auffächerungsschichten oder jede der Auffächerungsschichten oder die jeweilige Auffächerungsschicht zusammen mit den zugehörigen Durchkontaktierungen eine Dicke auf, die höchstens 30 µm oder 20 µm oder 10 µm beträgt. Alternativ oder zusätzlich liegt diese Dicke bei höchstens 75 % oder 50 % oder 30 % einer mittleren Dicke des mindestens einen zugeordneten Halbleiterchips. Mit anderen Worten sind die Auffächerungsschichten zusammen mit den Durchkontaktierungen vergleichsweise dünn. Die Auffächerungsschichten tragen zu einer Gesamtdicke des Halbleiterbauteils bevorzugt nicht signifikant bei.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil einen oder mehrere Zusatzchips. Der mindestens eine Zusatzchip ist bevorzugt aus der folgenden Gruppe ausgewählt: Fotodiode, Fototransistor, IC-Chip, IC-Chip mit integrierter Fotodiode, Widerstand, temperaturabhängiger Widerstand, Schutzdiode gegen Schäden durch elektrostatische Entladungen, kurz ESD-Diode, Speicherchip, Adresschip, Platzhalterchip, auch als Durchkontaktierungschip oder Dummy-Chip bezeichnet. Es können mehrere verschiedene Arten von Zusatzchips in dem Halbleiterbauteil miteinander kombiniert vorliegen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Zusatzchip oder einer der Zusatzchips seitlich neben dem zumindest einen Halbleiterchip angeordnet. Damit können der Halbleiterchip und der betreffende Zusatzchip in einer gemeinsamen Ebene parallel zu der Auffächerungsschicht und/oder zu den Anschlussstellen angebracht sein. Es ist möglich, dass sich in einer Ebene an einer Lichtaustrittsseite die Halbleiterchips befinden und dass einige oder alle der Zusatzchips in einer darunterliegende Ebene oder in mehreren darunterliegenden Ebenen angeordnet sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil eine oder mehrere planare elektrische Verbindungsleitungen. Die mindestens eine Verbindungsleitung befindet sich nur an einer der Auffächerungsschicht abgewandten Seite des Halbleiterchips oder des Zusatzchips. Die Verbindungsleitung ist stellenweise an dem Grundkörper aufgebracht. Über die Verbindungsleitungen sind beispielsweise elektrische Kontaktflächen der Zusatzchips und/oder der Halbleiterchips, sofern es sich bei diesen nicht um Flip-Chips handelt, elektrisch anschließbar, wobei diese Kontaktflächen an der Lichtaustrittsseite liegen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Verbindungsleitung oder mindestens eine der Verbindungsleitungen oder alle Verbindungsleitungen elektrisch direkt mit der Auffächerungsschicht oder einer der Auffächerungsschichten verbunden. Dies bedeutet, dass die Verbindungsleitung in ohmschen Kontakt mit der Auffächerungsschicht steht. Alternativ oder zusätzlich kann zwischen zumindest einer der Verbindungsleitungen und der zugehörigen Auffächerungsschicht eine elektrische Komponente wie einer der Zusatzchips angebracht sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform schließen die Anschlussstellen und der Einbettkörper in Richtung weg vom Halbleiterchip bündig miteinander ab. Alternativ können die Anschlussstellen den Einbettkörper in Richtung weg von dem mindestens einen Halbleiterchip überragen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform enden der Grundkörper, die Auffächerungsschicht und/oder der Einbettkörper in seitlicher Richtung bündig miteinander. Das heißt, seitliche Abmessungen des Halbleiterbauteils sind durch den Grundkörper zusammen mit der Auffächerungsschicht und dem Einbettkörper vorgegeben. Insbesondere reicht keiner der Halbleiterchips und/oder der Zusatzchips bis an Seitenflächen des Halbleiterbauteils heran.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil eine oder mehrere optische Beschichtungen. Die mindestens eine optische Beschichtung ist aus der folgenden Gruppe ausgewählt: Leuchtstoffschicht, organische Schutzschicht, Füllstoffschicht, anorganische Schutzschicht, Lackschicht, Farbfilterschicht wie Tageslichtfilter, Diffusorschicht, Farbgebungsschicht, Absorberschicht, Passivierungsschicht, Antireflexschicht, Spiegelschicht, dichroitische Schicht. Es können mehrere verschiedenartig gestaltete Beschichtungen kombiniert in dem Halbleiterbauteil vorliegen. Zum Beispiel umfasst die Beschichtung ein Material, insbesondere als Matrixmaterial für eine Beimengung, das ein Silikon, ein Epoxid, ein Glas und/oder ein Polysiloxan oder ein Polysilazan ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überdeckt die Beschichtung oder eine der Beschichtungen den Halbleiterchip oder mindestens einen der Halbleiterchips teilweise oder vollständig. Insbesondere handelt es sich bei einer solchen Beschichtung um eine Leuchtstoffschicht und/oder um eine Diffusorschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in Draufsicht gesehen eine Grundfläche des Halbleiterbauteils um höchstens einen Faktor 5 oder 3 oder 1,5 größer als eine Grundfläche des mindestens einen Halbleiterchips. Mit anderen Worten ist aufgrund des Grundkörpers und des Einbettkörpers sowie der Auffächerungsschicht das Halbleiterbauteil gegenüber den Halbleiterchips nicht allzu sehr vergrößert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform schließt der mindestens eine Halbleiterchip und/oder die Beschichtung in Richtung weg von den Anschlussstellen bündig mit dem Grundkörper ab. Dies gilt insbesondere, falls die Beschichtung eine Leuchtstoffschicht ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Halbleiterbauteil für eine Videowand, auch als Video wall bezeichnet, vorgesehen. Gegenüber einer Anordnung einzelner Halbleiterchips oder Bildpunkte auf einem Montageträger lassen sich bei dem hier beschriebenen Halbleiterbauteil viele der Bildpunkte integrieren, sodass die Videowand aus relativ wenigen oder auch nur aus einem Halbleiterbauteil zusammengesetzt werden kann. Damit lässt sich ein Montageaufwand reduzieren. Die Videowand weist zum Beispiel 1920 x 1080 Bildpunkte auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil einen oder mehrere Bildpunkte. Der mindestens eine Bildpunkt ist zur Abstrahlung von Licht einer einstellbaren Farbe eingerichtet. Damit können die Bildpunkte zur Darstellung von Filmen dienen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist jeder der Bildpunkte mehrere der Halbleiterchips auf. Die Halbleiterchips innerhalb der Bildpunkte können baugleich sein und zur Emission verschiedener Farben mit zumindest einem Leuchtstoff versehen sein. Alternativ sind die Halbleiterchips verschieden voneinander aufgebaut und emittieren bevorzugt rotes, grünes und blaues Licht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein Abstand zwischen benachbarten Halbleiterchips innerhalb der Bildpunkte gleich einem Abstand benachbarter Bildpunkte zueinander. Damit ist es möglich, dass derselbe Halbleiterchip zeitlich nacheinander verschiedenen Bildpunkten zugeordnet werden kann. Das heißt, die Bildpunkte können in Draufsicht gesehen überlappen und sich Halbleiterchips teilen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein äußerer Rand des Grundkörpers in Draufsicht auf die Lichtaustrittsseite gesehen schmaler als ein Abstand zwischen benachbarten Bildpunkten. Damit können mehrere der Halbleiterbauteile nebeneinander angeordnet werden, sodass bauteilübergreifend die Bildpunkte in einem gleichmäßigen Raster angebracht werden können, zum Beispiel in einem Rechteckraster oder in einem Sechseckraster.
Darüber hinaus wird ein Herstellungsverfahren angegeben. Mit dem Herstellungsverfahren wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil hergestellt, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen angegeben. Merkmale des Herstellungsverfahrens sind daher auch für das Halbleiterbauteil offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Herstellungsverfahren die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge:

A) Bereitstellen der Halbleiterchips,
B) Einbetten der Halbleiterchips in den Grundkörper,
D) Erzeugen der Auffächerungsschicht,
E) Aufbringen der Anschlussstellen an der fertigen Auffächerungsschicht,
F) Erstellen des lichtundurchlässigen Einbettkörpers mittels Gießen, Spritzen, Pressen, und/oder Folienlamination, und
G) Vereinzeln zu den Halbleiterbauteilen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Herstellungsverfahren die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge:

A) Bereitstellen der Halbleiterchips,
B) Einbetten der Halbleiterchips in den Grundkörper,
D) Erzeugen der Auffächerungsschicht,
E2) Aufbringen der Durchkontaktierungen an der fertigen Auffächerungsschicht,
F) Erstellen des lichtundurchlässigen Einbettkörpers mittels Gießen, Spritzen und/oder oder Pressen,
X) Wiederholung der Schritte D), E2), und F) zur Erzeugung weiterer Lagen von Auffächerungsschichten,
D) Erzeugen der Auffächerungsschicht,
E) Aufbringen der Anschlussstellen an der fertigen Auffächerungsschicht,
F) Erstellen des lichtundurchlässigen Einbettkörpers mittels Gießen, Spritzen, Pressen, und/oder Folienlamination, und
G) Vereinzeln zu den Halbleiterbauteilen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform können im Schritt A) neben Halbleiterchips auch Zusatzchips bereitgestellt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden wenigstens die Schritte A) bis F) und optional der Schritt G) an einem Hilfsträger durchgeführt. Der Hilfsträger ist nur zeitweilig vorhanden. Damit ist der Hilfsträger kein Bestandteil der fertigen Halbleiterbauteile.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt zwischen den Schritten B) und D) in einem Schritt C) ein Planarisieren oder ein Dünnen. Über ein Planarisieren kann erreicht werden, dass an sich unterschiedlich dicke Halbleiterchips gleich dick gemacht werden. In diesem Schritt erfolgt insbesondere eine Reduzierung der Dicke der Halbleiterchips und/oder der optional vorhandenen Zusatzchips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform können nach jeden der aufgeführten Prozessschritte ein oder mehrere Reinigungsschritte erfolgen. Dies kann beispielsweise eine mechanische Reinigung, eine chemische Reinigung, eine elektrische Reinigung oder eine Kombination hieraus sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bleibt im Schritt B) zumindest eine Hauptfläche der Halbleiterchips je frei von dem Grundkörper. Die Seitenflächen der Halbleiterchips dagegen werden unmittelbar und überwiegend oder ganzflächig von dem Grundkörper bedeckt. Überwiegend bedeutet hier und im Folgenden insbesondere mindestens 60 % oder 80 % oder 90 %.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Schritte F) und E) oder F) und E2) vertauscht, so dass zuerst der Einbettkörper erzeugt wird und erst anschließend die Anschlussstellen und/oder die Durchkontaktierungen. Ein Option ist, den Einbettköper lithographisch strukturiert zu erzeugen, sodass die Anschlussstellen und/oder die Durchkontaktierungen frei bleiben, und diese anschließend mit Metall zu verfüllen. Eine weitere Option ist, den Einbettkörper geschlossen aufzubringen, etwa per Laserbohrprozess das Material des Einbettkörpers an den Anschlussstellen und/oder an den Durchkontaktierungen zu entfernen und diese dann anschließend mit Metall zu verfüllen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird nach dem Schritt A) und vor dem Schritt G) ein Schritt zur Erzeugung der Verbindungsleitungen eingefügt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden zwischen den Schritten D) und E) oder E2) weitere Halbleiterchips und/oder Zusatzchips eingefügt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt zwischen den Schritten F) und G) ein weiterer Schritt zum Aufbringen von Kontaktkugeln.
Nachfolgend werden ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauteil und ein hier beschriebenes Herstellungsverfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:

1 bis 7 schematische Schnittdarstellungen von lichtemittierenden Halbleiterchips für hier beschriebene Halbleiterbauteile,
8 bis 10 schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteilen,
11 bis 17 schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensschritten eines hier beschriebenen Herstellungsverfahrens,
18 bis 25 schematische Schnittdarstellungen und Unteransichten von Schritten eines hier beschriebenen Herstellungsverfahrens,
26 bis 34 schematische Schnittdarstellungen von Schritten eines hier beschriebenen Herstellungsverfahrens,
35 bis 41 schematische Darstellungen von Schritten eines hier beschriebenen Herstellungsverfahrens, wobei die 35 und 36 Schnittdarstellungen und die 37 bis 41 Unteransichten darstellen,
42 bis 45 schematische Schnittdarstellungen und Unteransichten von Halbleiterchips für hier beschriebene Halbleiterbauteile,
46 bis 53 schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Halbleiterbauteilen,
54 bis 58 schematische Schnittdarstellungen von Schritten eines hier beschriebenen Herstellungsverfahrens,
59 bis 61 schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Halbleiterbauteilen,
62 bis 74 schematische Draufsichten, Schnittdarstellungen und Unteransichten von Schritten eines hier beschriebenen Herstellungsverfahrens, wobei die 62, 65, 68 und 71 Draufsichten zu den Schnittdarstellungen der 63, 66, 69 und 72 sowie die 64, 67, 70 und 73 zugehörige Unteransichten darstellen und 74 eine weitere Schnittdarstellung zeigt,
75 bis 82 schematische Draufsichten, Schnittdarstellungen und Unteransichten von Schritten eines hier beschriebenen Herstellungsverfahrens analog zu den 62 bis 67,
83 bis 89 schematische Schnittdarstellungen und Unteransichten von Schritten eines hier beschriebenen Herstellungsverfahrens analog zu den 35 bis 41,
90 bis 92 schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Halbleiterbauteilen,
93 bis 103 schematische Schnittdarstellungen von Schritten eines hier beschriebenen Herstellungsverfahrens,
104 bis 106 schematische Schnittdarstellungen von Schritten eines hier beschriebenen Herstellungsverfahrens,
107 bis 114 schematische Schnittdarstellungen von Schritten eines hier beschriebenen Herstellungsverfahrens,
115 bis 123 schematische Schnittdarstellungen von Schritten eines hier beschriebenen Herstellungsverfahrens,
124 und 125 eine schematische Schnittdarstellung und eine schematische Draufsicht auf eine Abwandlung eines Halbleiterbauteils,
126 bis 134 schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Halbleiterbauteilen,
135 bis 152 schematische Draufsichten von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Halbleiterbauteilen,
153 eine schematische Darstellung einer Ansteuerung eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Halbleiterbauteils, und
154 bis 159 schematische Draufsichten von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Halbleiterbauteilen.

In 1 ist ein lichtemittierender Halbleiterchip 2 dargestellt. Der Halbleiterchip 2 weist eine n-leitende Schicht 20n sowie eine p-leitende Schicht 20p auf, die zusammengenommen eine Halbleiterschichtenfolge 20 bilden. Die Halbleiterschichtenfolge 20 basiert beispielsweise auf dem Materialsystem AlInGaN und ist bevorzugt zur Erzeugung von blauem Licht eingerichtet.
Die Halbleiterschichtenfolge 20 ist über elektrische Kontaktflächen 23p, 23n elektrisch kontaktiert. Die Kontaktflächen 23p, 23n sind über eine Metallisierung 26 sowie über elektrisch leitende Schichten 24 mit der Halbleiterschichtenfolge 20 verbunden. Zur Vermeidung von elektrischen Kurzschlüssen sind elektrisch isolierende Schichten 25 vorhanden.
Ferner sind die Kontaktflächen 23p, 23n in einen Chipverguss 62 eingebettet. Die Kontaktflächen 23p, 23n können bündig mit dem Chipverguss 62 abschließen. Optional weist der Chipverguss 62 eine Beimengung 61 auf, beispielsweise Farbpigmente oder Partikel zur Einstellung von thermischen oder auch mechanischen Eigenschaften. Eine Lichtaustrittsseite 10 liegt einer Hauptseite mit den Kontaktflächen 23p, 23n gegenüber.
In 2 ist der Halbleiterchip 2 aus 1 schematisiert und vereinfacht dargestellt. Im Folgenden orientiert sich die Darstellung des Halbleiterchips 2 jeweils an 2 und nicht an 1, sofern nicht anders kenntlich gemacht.
Der Halbleiterchip 2 der 3 kann zusätzlich eine Beschichtung 8 aufweisen. Bei der Beschichtung 8 handelt es sich bevorzugt um eine Leuchtstoffschicht. Die Beschichtung 8 kann die gesamte Lichtaustrittsseite 10 ausmachen.
Die Halbleiterchips 2, wie in den 1 bis 3 dargestellt, können jeweils frei von einem Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge 2 sein. Dem gegenüber befindet sich in 4 das Aufwachssubstrat 29 noch an der Halbleiterschichtenfolge 20.
In 5 ist ein Halbleiterchip 2 illustriert, dessen eine elektrische Kontaktfläche 23 sich an der Lichtaustrittsseite 10 befindet, während die andere Kontaktfläche 23 der Lichtaustrittseite gegenüberliegt und gleichzeitig eine Befestigungsschicht 27 darstellt. Die Befestigungsschicht 27 ist beispielsweise eine Metallschicht, die anlötbar ist. Damit handelt es sich gemäß 5 um keinen Flip-Chip, im Gegensatz zu den 1 bis 4.
Der Halbleiterchip 2 der 6 weist mehrere Pixel 22 auf. Die Pixel 22 sind bevorzugt elektrisch unabhängig voneinander ansteuerbar. Die Halbleiterschichtenfolge 20 kann zu den Pixeln 22 strukturiert sein und ist dann vorzugsweise entsprechend elektrisch verschaltet.
Gemäß 6 machen die Pixel 22 und damit die Halbleiterschichtenfolge 20 im Wesentlichen die gesamte Lichtaustrittsseite 10 aus. Abweichend hiervon ist in 7 gezeigt, dass der Halbleiterchip 2 insgesamt größer sein kann als die pixelierte Halbleiterschichtenfolge 20. Dies ist beispielsweise durch einen Aufbau ähnlich wie in 1 möglich.
Die in Verbindung mit den 1 bis 7 dargestellten Halbleiterchips 2 können jeweils in den Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteilen 1 verwendet werden. Bei den Halbleiterchips 2 kann es sich je um Flip-Chips handeln oder, wie in 5 illustriert, auch um Halbleiterchips, deren elektrische Kontakte an zwei aneinander gegenüberliegenden Seiten befinden. Flip-Chips sind jedoch bevorzugt.
Ferner können die Halbleiterchips 2 jeweils Oberflächenemitter sein, die im Wesentlichen Licht nur an der Lichtaustrittsseite 10 emittieren. Ebenso können auch Volumenemitter verwendet werden, insbesondere bei Halbleiterchips, die ähnlich zu 4 aufgebaut sind.
In 8 ist ein Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauteils 1 illustriert. Zusätzlich zu dem Halbleiterchip 2 umfasst das Halbleiterbauteil 1 einen Grundkörper 5. Der Grundkörper 5 ist lichtundurchlässig, beispielsweise reflektierend, insbesondere weiß. Der Grundkörper 5 umschließt Seitenflächen des Halbleiterchips 2 vollständig und schließt etwa bündig mit der Lichtaustrittsseite 10 ab. Ferner schließt der Grundkörper 5 bevorzugt bündig mit den Kontaktflächen 23 ab.
An einer der Lichtaustrittsseite 10 abgewandten Seite befinden sich an dem Grundkörper 5 elektrische Leiterbahnen 33 einer elektrischen Auffächerungsschicht 3. Die Leiterbahnen 33 sind bevorzugt jeweils metallisch und mit den Kontaktflächen 23 verbunden. Eine solche Auffächerungsschicht 3 kann auch als Fan-out bezeichnet werden.
Ausgehend von den Leiterbahnen 33 sind elektrische Anschlussstellen 4 zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterbauteils 1 vorhanden. Auch die Anschlussstellen 4 sind bevorzugt durch ein oder mehrere Metalle gebildet, beispielsweise durch Nickel, NiAu oder AuSn.
Die Leiterbahnen 33 sowie die Anschlussstellen 4 sind gemeinsam in einem Einbettkörper 6 eingebettet. Der Einbettkörper 6 schließt in Richtung weg von dem Halbleiterchip 2 bevorzugt bündig mit den Anschlussstellen 4 ab. Der Einbettkörper 6 ist direkt an dem Grundkörper 5 gebildet.
Im Ausführungsbeispiel der 9 ist illustriert, dass zusätzlich eine optisch wirksame Beschichtung 8 vorhanden sein kann. Die Beschichtung 8 ist beispielsweise eine Leuchtstoffschicht. Die Beschichtung 8 bedeckt den Halbleiterchip 2 sowie den Grundkörper 5 in Draufsicht gesehen bevorzugt vollständig.
Gemäß 10 handelt es sich bei dem Halbleiterchip 2 um einen pixelierten Chip mit mehreren Pixeln 22. Eine elektrische Verschaltung erfolgt in zwei Auffächerungsschichten 3.
In den 11 bis 17 ist ein Herstellungsverfahren illustriert. Gemäß 11 wird der Halbleiterchip 2 bereitgestellt. Der Halbleiterchip 2 ist beispielsweise aufgebaut, wie in den 1 und 2 erläutert. Alternativ können die Halbleiterchips der 3, 4, 6 oder 7 verwendet werden.
Im Schritt der 12 wird der Grundkörper 5 erzeugt. Dies erfolgt beispielsweise durch Pressen, Spritzpressen, Spritzen oder Gießen. Insbesondere wird der Grundkörper 5 mittels folienunterstütztes Spritzpressen, auch als Film Assisted Molding bezeichnet, erzeugt. Der Grundkörper 5 beinhaltet bevorzugt viele der Halbleiterchips 2, beispielsweise in Form eines Wafers oder Fertigungsverbunds, und wird deshalb im folgenden auch Grundkörperverbund genannt. Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen kann zur Erzeugung des Grundkörpers 5 und/oder des Einbettkörpers 6 auch eine Methode wie Compression Molding, Transfer Molding und Foil Assistet Molding verwendet werden.
Der Grundkörper 5 ist beispielsweise ein Silikon, dem Partikel wie reflektierende Metalloxidpartikel, insbesondere aus Titandioxid, beigegeben sind. Alternativ kann der Grundkörper 5 auch farbig sein, beispielsweise schwarz. Weiterhin ist es möglich, für den Grundkörper 5 ein Epoxid oder einen anderen Kunststoff zu verwenden. Dies gilt insbesondere, wenn Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge 20 verspiegelt sind, sodass kein Licht oder kein signifikanter Lichtanteil von den Halbeiterchips 2 zu dem Grundkörper 5 gelangt.
Im optionalen Schritt der 13 wird die Anordnung aus 12 gedünnt. Dies erfolgt von der Seite der Kontaktflächen 23 her.
In 14 ist gezeigt, dass die Leiterbahnen 33 für die Auffächerungsschicht 3 aufgebracht werden. Dies erfolgt bevorzugt strukturiert über nicht gezeichnete Masken, beispielsweise aus einem Fotolack.
Daraufhin werden die Anschlussstellen 4 erzeugt, beispielsweise aus Nickel, siehe 15. Die Anschlussstellen 4 werden beispielsweise über Galvanisieren hergestellt. An einer dem Halbleiterchip 2 abgewandten Seite weisen die Anschlussstellen 4 bevorzugt eine Kontaktbeschichtung auf, nicht gezeichnet. Die Kontaktbeschichtung ist vergleichsweise dünn und beispielsweise aus Palladium, Platin, Gold und/oder Zinn. Daraufhin wird, siehe ebenfalls 15, der Einbettkörper 6 gebildet. Der Einbettkörper 6 ist beispielsweise aus einem Epoxid oder einem anderen Kunststoff. Weiterhin ist es möglich, dass für den Einbettkörper 6 ein Fotolack verwendet wird, der beispielsweise zum strukturierten Erzeugen der Anschlussstellen 4 verwendet wird.
Alternativ kann das Aufbringen der Kontaktbeschichtung auch erst nach dem Erzeugen des Einbettkörpers 6 erfolgen.
Daraufhin werden durch Vereinzeln aus dem Grundkörperverbund die einzelnen Halbleiterbauteile 1 erstellt, wie in 15 gezeigt. Das fertige Halbleiterbauteil 1 kann mittels der Anschlussstellen 4 per Oberflächenmontage befestigt werden.
Im Schritt der 16 ist gezeigt, dass beispielsweise mittels Spraycoaten die Beschichtung 8 ganzflächig aufgebracht wird. Bei der Beschichtung 8 handelt es sich bevorzugt um einen Leuchtstoff. Andere Verfahren, um die Beschichtung 8 aufzubringen, sind zum Beispiel Layer Transfer, Waferlevel-Siebdruck und/oder Foliendruck oder Laminieren.
In 17 ist eine alternative Anordnung der Anschlussstellen 4 dargestellt. So liegen die Anschlussstellen 4 gemäß 17 an Seitenkanten und Seitenflächen des Halbleiterbauteils 1. Demgegenüber liegen die Anschlussstellen 4 in der Bauform der 16 in Unteransicht gesehen innerhalb des Einbettkörpers 6.
So kann ein Halbleiterbauteil gemäß 17 im Vergleich zu einem vergleichbaren Halbleiterbauteil gemäß 16 bei sonst identischen Eigenschaften in den lateralen Abmessungen kleiner und damit üblicherweise auch kosteneffizienter hergestellt werden.
Die 18 bis 25 betreffen ein weiteres Beispiel eines Herstellungsverfahrens. In 18 ist der Halbleiterchip 2 in einer Schnittdarstellung gezeigt, analog zu 2. Eine Unteransicht ist in 19 zu sehen.
Um eine möglichst hohe Ausbeute aus einem Epitaxieprozess heraus zu erzielen, ist die Halbleiterschichtenfolge 20 pro Halbleiterchip 2 möglichst klein. Hierdurch ist eine kostengünstige Herstellung der Halbleiterchips 2 erreichbar. Ebenfalls sind durch die kleine lichtabstrahlende Fläche der Halbleiterschichtenfolge 2 verbesserte optische Abbildungen möglich, insbesondere hinsichtlich der Etendue. Damit weisen die Kontaktflächen 23 einen vergleichsweise geringen Abstand zueinander auf, der beispielsweise lediglich 100 µm oder 70 µm oder 60 µm oder 50 µm beträgt.
In der Schnittdarstellung der 20 und der Unteransicht der 21 sind die Leiterbahnen 33 der Auffächerungsschicht 3 illustriert. Die Leiterbahnen 33 werden bevorzugt nach einem Dünnungsprozess aufgebracht und gehen von den Kontaktflächen 23 aus in Richtung hin zu einem Rand des Grundkörpers 5.
Damit ist es möglich, siehe die Schnittdarstellung der 22 und die Unteransicht der 23, dass die Anschlussstellen 4 einen größeren Abstand zueinander aufweisen, beispielsweise einen Abstand von 250 µm. Ein solcher Abstand ist etwa zur Oberflächenmontage nötig, um elektrische Kurzschlüsse durch ein Lotmaterial oder durch einen elektrischen Leitkleber zu vermeiden.
Damit ist durch die Auffächerungsschicht 3 eine Geometrie der Anschlussstellen 4 gegenüber einer Geometrie der Kontaktflächen 23 expandierbar. Somit können kleine Halbleiterchips 2 verwendet werden und gleichzeitig können kostengünstig größere und weit voneinander beabstandet angeordnete Anschlussstellen 4 erzeugt werden. Außerdem ist es durch die Trennung der Anschlussstellen 4 von dem Halbleiterchip 2 durch die Auffächerungsschicht 3 möglich, den Halbleiterchip 2 mechanisch von den Anschlussstellen 4 zu entkoppeln. So können thermische Spannungen an dem Halbleiterchip 2 reduziert werden, wie sie zum Beispiel beim Auflöten des Halbleiterbauteils 1 auf einen nicht gezeichneten Träger entstehen. Zudem ist eine großflächigere thermische Anbindung des Halbleiterchips 2 an einen externen, nicht gezeichneten Träger realisierbar.
Ferner können die Auffächerungsschicht 3 und der Einbettkörper 6 vergleichsweise dünn gestaltet sein und insbesondere eine geringere Dicke aufweisen als der Halbleiterchip 2 selbst. Damit liegt keine signifikante Vergrößerung einer Dicke des Halbleiterbauteils 1 im Vergleich zum Halbleiterchip 2 vor.
Eine laterale Größe des Halbleiterbauteils 1 kann an die Anforderungen an die Größe der Anschlussstellen 4 angepasst werden. Damit ist eine Größe des Halbleiterbauteils 1 im Wesentlichen durch die Anforderungen an die Anschlussstellen 4 begrenzt. Somit weist das Halbleiterbauteil 1 eine nur geringfügig erhöhte Grundfläche auf wie die Halbleiterschichtenfolge 20 und der Halbleiterchip 2.
Die 24 und 25 entsprechen den 22 und 23, wobei die Anschlussstellen 4 an einander gegenüberliegenden Kanten des Einbettkörpers 6 angebracht sind. Das Bauteil der 24 und 25 entspricht somit dem Bauteil der 17.
Wiederum kann optional die Beschichtung 8 vorhanden sein, beispielsweise durch eine Leuchtstoffschicht gebildet.
In den 26 bis 34 ist ein weiteres Beispiel des Herstellungsverfahrens erläutert. Gemäß 26 wird ein Wafer 28 bereitgestellt, bevorzugt bestehend aus den Halbleiterchips 2. In dem Wafer 28 kann die Halbleiterschichtenfolge 20 noch im Wesentlichen komplett vorhanden sein. Ebenso sind die Kontaktflächen 23 sowie der Chipverguss 62 bevorzugt noch im Waferverbund hergestellt.
Im optionalen Schritt der 27 wird die Beschichtung 8 aufgebracht. Bei der Beschichtung 8 handelt es sich beispielsweise erneut um zumindest eine Leuchtstoffschicht.
In 28 ist gezeigt, dass ein Vereinzeln des Wafers 28 zu den Halbleiterchips 2 erfolgt.
Die Schritte der 29 bis 34 sind im Wesentlichen analog zu den Schritten der 12 bis 17. So wird gemäß 29 der Grundkörper 5 erzeugt, der seitlich zum Beispiel bündig mit der Beschichtung 8 abschließen kann. Im optionalen Schritt der 30 erfolgt ein Dünnen der Kontaktflächen 23, des Chipvergusses 62 sowie des Grundkörpers 5. Daraufhin werden die Leiterbahnen 33 erzeugt, siehe 31.
Nachfolgend werden die Anschlussstellen 4 sowie der Einbettkörper 6 erzeugt und der Grundkörperverbund wird zu den Halbleiterbauteilen 1 vereinzelt, siehe 32.
In einem optionalen Verfahrensschritt wird eine weitere Beschichtung 8b aufgebracht, zusätzlich zu der Leuchtstoffschicht 8a, siehe 33. Bei der Beschichtung 8b handelt es sich beispielsweise um eine lichtstreuende Schicht, also um eine Diffusorschicht. Wiederum brauchen die Anschlussstellen 4 nicht in den Einbettkörper 6 eingebettet zu sein, gesehen von einer Unterseite her, sondern können auch an einem Rand liegen. Dies ist in 34 illustriert.
Beim Herstellungsverfahren der 35 bis 40 wird ein pixelierter Halbleiterchip 2 verwendet, siehe 35. Die einzelnen Pixel 22 werden über mehrere Auffächerungsschichten 3a, 3b, 3c elektrisch verschaltet und mit den Anschlussstellen 4 verbunden. Zwischen den Auffächerungsschichten 3a, 3b, 3c befinden sich elektrische Durchkontaktierungen 35.
Der Einbettkörper 6 ist aus drei Teilschichten 66 zusammengesetzt. Jede der Teilschichten 66 korrespondiert zu einer der Auffächerungsschichten 3a, 3b, 3c mit den zugehörigen Durchkontaktierungen 35. Die Teilschichten 66 werden bevorzugt sequentiell erzeugt, siehe auch 36.
In 37 ist eine Unteransicht auf die Kontaktflächen 23 des Halbleiterchips 2 gezeigt. Ein Rastermaß der Kontaktflächen 23 ist vergleichsweise klein und liegt beispielsweise bei 100 µm.
In den 38 bis 40 sind die Auffächerungsschichten 3a, 3b, 3c illustriert. Ausgehend von den Kontaktflächen 23 erfolgt eine Vergrößerung eines Abstands der Anschlussstellen 4, beispielsweise auf 250 µm. Die zugehörigen Anschlussstellen 4 sind in 41 zu sehen.
Aufgrund der Auffächerungsschichten 3 können die Kontaktflächen 23 des Halbleiterchips 2 auf verschiedene Weisen gestaltet werden, wobei immer die gleiche Konfiguration der Anschlussstellen 4 verwendbar ist.
In den 42 und 43 ist eine weitere mögliche Konfiguration des Halbleiterchips 2 gezeigt, siehe die Schnittdarstellung der 42 und die Unteransicht der 43. Pro Pixel ist eine eigene Kontaktfläche 23 vorhanden. Außerdem ist eine gemeinsame Kontaktfläche 23 als Gegenelektrode für alle Pixel 22 vorhanden. Diese gemeinsame Kontaktfläche 23 befindet sich beispielsweise an einem Rand der Unterseite des Halbleiterchips 2.
Liegt kein pixelierter Halbleiterchip 2 vor, siehe die 44 und 45, so kann eine zentrale Kontaktfläche vergleichsweise groß gestaltet sein, um eine effiziente Entwärmung aus dem Halbleiterchip 2 heraus zu gewährleisten. Dies ist in der Unteransicht der 45 gezeigt.
In den 46 bis 53 sind weitere Ausführungsbeispiele des Halbleiterbauteils 1 illustriert. Dabei wird jeweils ein pixelierter Halbleiterchip 2 verwendet.
Gemäß 46 ist den Pixeln 22 sowie dem Grundkörper 5 gemeinsam die Beschichtung 8 nachgeordnet. Gemäß 47 ist die Beschichtung 8, die beispielsweise eine Leuchtstoffschicht ist, im Wesentlichen auf den Halbleiterchip 2 begrenzt. Ein Überstand der Beschichtung 8 über den Halbleiterchip 2 ist bevorzugt gering, beispielsweise höchstens 20 % oder 10 % einer Kantenlänge des Halbleiterchips 2. Alternativ kann die Beschichtung 8 auch bündig mit dem Halbleiterchip 2 abschließen, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich.
In 48 ist gezeigt, dass zusätzlich zur Leuchtstoffschicht 8a eine Diffusorschicht 8b als Beschichtung vorhanden ist. Die Beschichtung 8b überdeckt die Beschichtung 8a vollständig. Die Beschichtung 8b kann seitlich bündig mit dem Grundkörper 5 abschließen und hin zu den Anschlussstellen 4 bündig mit der Leuchtstoffschicht 8a.
In 49 sind die beiden Leuchtstoffschichten 8a, 8b insbesondere deckungsgleich übereinander angeordnet.
In 50 ist gezeigt, dass die Leuchtstoffschichten 8a, 8b den jeweiligen Pixeln 22 deckungsgleich zugeordnet sind. Optional befindet sich an einem Rand um die Leuchtstoffschichten 8a, 8b herum die diffus wirkende und/oder weiß erscheinende Beschichtung 8c. Die Diffusorbeschichtung 8c kann die Leuchtstoffschichten 8a, 8b und damit die Pixel 22 auch überdecken, siehe 51.
Das Beispiel der 52 entspricht im Wesentlichen dem der 36, wobei die Leuchtstoffschicht 8 bündig mit dem Halbleiterchip 2 abschließt und den Einbettkörper 5 überragt.
In 53 ist illustriert, dass Kontaktkugeln 39 vorhanden sein können. Die Kontaktkugeln 39 sind den Anschlussstellen 4 zugeordnet. Die Kontaktkugeln 39 sind beispielsweise aus SnAgCu. Damit lässt sich eine lötfähige, regelmäßige Anordnung von Kontakten erzielen, die in Richtung weg von dem Halbleiterchip 2 deutlich über den Einbettkörper 6 überstehen können. Eine solche Anordnung ist auch als Ball Grid Array, kurz BGA, bekannt. Solche Kontaktkugeln 39 können auch in allen Ausführungsbeispielen vorhanden sein.
Im Herstellungsverfahren der 54 bis 58 kommt ein Hilfsträger 9 zum Einsatz. Dabei wird zuerst der Grundkörperverbund, also die Anordnung der Halbleiterchips 2 in dem Grundkörper 5, bereitgestellt, siehe 54. Nachfolgend wird der Hilfsträger 9 angebracht, siehe 55.
Optional wird der Grundkörperverbund gedünnt, vorzugsweise nach Anbringung des Hilfsträgers 9, sodass dieser während des Dünnens und bei den nachfolgenden Prozessschritten eine ausreichende mechanische Stabilität bereitstellt. So können besonders dünne Halbleiterbauteile hergestellt werden.
Daraufhin wird die Auffächerungsschicht 3 mit den Leiterbahnen 33 erzeugt und es werden die Anschlussstellen 4 sowie der Einbettkörper 6 erzeugt, siehe 56.
Gemäß 57 erfolgt ein Vereinzeln zu den Halbleiterbauteilen 1 mit beispielsweise jeweils einem Halbleiterchip 2 noch an dem Hilfsträger 9. Das Vereinzeln kann sich bis in den Hilfsträger 9 erstrecken, sodass ein Material des Hilfsträgers 9 zwischen benachbarten Halbleiterbauteilen 1 teilweise entfernt wird. Das Vereinzeln erfolgt zum Beispiel mittels Sägen oder Laserschneiden.
Daraufhin wird der Hilfsträger 9 abgelöst, sodass die Halbleiterbauteile 1 verbleiben, siehe 58.
Wie auch in allen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass der Einbettkörper 6 und/oder der Grundkörper 5 eine Beimengung aufweisen, analog zu dem Chipverguss 62. Bei der Beimengung handelt es sich beispielsweise um Bornitrid, um eine erhöhte Wärmeleitung zu erzielen. Zur Verbesserung einer Reflexion können Titandioxidpartikel und/oder Aluminiumoxidpartikel verwendet werden. Auch absorbierende Materialien, beispielsweise UV-Absorber wie Ruß, oder Farbstoffe oder Mischungen hieraus können jeweils benützt werden.
Anstelle eines Gießens, Spritzens oder Pressens kann der Einbettkörper 6 auch dadurch erzeugt werden, dass eine dielektrische Folie aufgeklebt wird. Öffnungen für die Anschlussstellen 4 und/oder die Durchkontaktierungen 35 können beispielsweise mittels eines Laserbohrprozesses erzeugt werden. Solche Bohrlöcher können nach einem Reinigungsschritt mit Metall verfüllt werden. Ein solcher Prozess kann mehrmals wiederholt werden, um die Auffächerungsschichten 3 und den Einbettkörper 6 sequentiell aufzubauen.
In den 59 bis 61 sind weitere Ausführungsbeispiele der Halbleiterbauteile 1 dargestellt. In diesen Ausführungsbeispielen weisen die Halbleiterbauteile 1 jeweils mehrere der Halbleiterchips 2 auf. Es können je nur baugleiche Halbleiterchips 2 vorhanden sein oder auch Halbleiterchips 2 unterschiedlicher Bauart, wie in 59 durch die unterschiedlichen Größen der Halbleiterchips 2 sybolisiert. So können die Halbleiterchips 2 in verschiedenen Farben emittieren oder auch allesamt die gleiche Emissionsfarbe aufweisen, zum Beispiel blau oder nahes Ultraviolett. Auch rot, grün und blau emittierende Halbleiterchips 2 können miteinander kombiniert werden.
In 60 ist illustriert, dass den Halbleiterchips 2 gemeinsam die Beschichtung 8, beispielsweise eine Diffusorschicht, nachgeordnet ist.
In 61 ist gezeigt, dass unterschiedlichen Halbleiterchips 2 verschiedene Leuchtstoffschichten 8a, 8b zugeordnet sind. Einige der Halbleiterchips 2 können frei von der Beschichtung 8 sein. Hierdurch lassen sich rot, grün sowie blau emittierende Halbleiterbauteile 1 mit baugleichen Halbleiterchips 2 realisieren. Die Halbleiterbauteile 1 können also RGB-Bauteile sein. Entsprechendes ist in allen anderen Ausführungsbeispielen genauso möglich.
In den 62 bis 74 ist ein weiteres Herstellungsverfahren gezeigt. Die Darstellung orientiert sich an der Illustration der 18 bis 25. 62, 65, 68 und 71 sind dabei Draufsichten, die 63, 66, 69 und 72 sind schematische Schnittansichten und die Figuren sind 64, 67, 70, 73 Unteransichten.
In den 62, 63 und 64 sind die beiden Halbleiterchips 2 dargestellt, denen verschiedene Leuchtstoffe 8a, 8b nachgeordnet sind. Die zugehörige Auffächerungsschicht 3 ist in Verbindung mit den 66 und 67 dargestellt.
Den 68, 69 und 70 ist zu entnehmen, dass optional die Diffusorschicht 8c aufgebracht wird. Gemäß 70 liegen die vier Anschlussstellen 4 in einem quadratischen Raster innerhalb des Einbettkörpers 6 vor. Demgegenüber ist in den 71, 72 und 73 dargestellt, dass die Anschlussstellen 4 auch an Ecken des Einbettkörpers 6 liegen können.
In 74 ist illustriert, dass die Leuchtstoffschichten 8a, 8b nicht auf die Halbleiterchips 2 beschränkt zu sein brauchen, sondern auch erst auf den Grundkörper 5 aufgebracht werden können und damit die Halbleiterchips 2 seitlich überragen können.
Ein dem vorangehenden Herstellungsverfahren weitgehend entsprechendes Herstellungsverfahren ist in Verbindung mit den 75 bis 82 dargestellt. Dabei sind drei der Halbleiterchips 2 vorhanden, denen ein Leuchtstoff 8r zur Erzeugung von rotem Licht, ein Leuchtstoff 8g zur Erzeugung von grünem Licht und ein Leuchtstoff 8b zur Erzeugung von blauem Licht zugeordnet sind, siehe die 75, 76 und 77.
Alternativ können zum Beispiel drei der Halbleiterchips 2 vorhanden sein, die sich in ihrer Emissionswellenlänge unterscheiden und denen abweichend zu den Illustrationen der 62 bis 73 dann kein Leuchtstoff zugeordnet ist. Die Emissionswellenlängen können in diesem Fall insbesondere rot, grün und blau sein.
Die Einbettung in den Grundkörper 5 sowie in den Einbettkörper 6 ist in den 78, 79 und 80 illustriert.
Zur elektrischen Verschaltung der Halbleiterchips 2 auf die insgesamt vier Anschlussstellen 4 können zwei Auffächerungsschichten 3a, 3b verwendet werden. Diese Auffächerungsschichten 3a, 3b und die zugehörigen Durchkontaktierungen und Anschlussstellen sind in den 81 und 82 schematisch gezeigt.
In den 83 und 84 ist ein Halbleiterchip 2 mit vielen Pixeln 22 in einem engen Raster dargestellt. Entsprechend sind mehrere Auffächerungsschichten 3a, 3b, 3c erforderlich, um wie hier illustriert zwei solche Halbleiterchips 2 elektrisch zu einem Halbleiterbauteil 1 zu verschalten, siehe die 88 und 89. Die zugehörigen Auffächerungsschichten 3a, 3b, 3c sind in den 85, 86 und 87 illustriert. Den beiden Halbleiterchips kann jeweils eine Leuchtstoffschicht 8a, 8b zugeordnet sein, siehe 88.
In den Ausführungsbeispielen der 90 bis 92 umfassen die Halbleiterbauteile 1 jeweils mindestens einen Zusatzchip 7. Über eine oder mehrere Auffächerungsschichten 3 sind die Halbleiterchips 2 und die Zusatzchips 7 mit den Anschlussstellen 4 elektrisch verbunden. Weiterhin können über eine oder mehrere Auffächerungsschichten Halbleiterchips und/oder Zusatzchips miteinander verschaltet sein, wie illustriert.
Gemäß 90 ist ein IC-Chip 7a vorhanden. Der Zusatzchip 7a ist optional mit einer Schutzschicht 8 an der Lichtaustrittsseite 10 des Halbleiterbauteils 1 versehen. Bei dem Zusatzchip 7b handelt es sich beispielsweise um eine Fotodiode.
In 91 ist illustriert, dass die Zusatzchips 7 in mehreren Ebenen angeordnet sein können. Der Zusatzchip 7a ist beispielsweise ein IC-Chip mit einem integrierten Sensor. Bei dem in diesem Fall optionalen Zusatzchip 7b kann es sich wieder um eine Fotodiode handeln. Der Chip 7c ist eine ESD-Schutzdiode und bei dem Zusatzchip 7d kann es sich um einen Temperatursensor handeln. Beispielsweise die ESD-Schutzdiode 7c kann über elektrische Verbindungsmittel 69 angebracht sein, wie zum Beispiel eine Lotverbindung, eine Sinterverbindung, ein Leitkleber oder eine elektrisch leitende Klebefolie. Der Temperatursensor 7d kann hingegen über ein dielektrische Verbindungsmittel 68 angebracht sein, wie zum Beispiel eine Klebeverbindung oder eine elektrisch isolierende Klebefolie.
Im Beispiel der 92 ist illustriert, dass verschiedene Beschichtungen 8 vorhanden sein können. So kann den Chips 2, 7 eine Schutzschicht 8a, eine Filterschicht 8b und eine Leuchtstoffschicht 8c zugeordnet sein. Ferner ist optional eine alles überdeckende Diffusorschicht 8d vorhanden.
In den 93 bis 103 ist ein weiteres Herstellungsverfahren illustriert. Gemäß 93 werden die Chips 2, 7a, 7b, 7c in den Grundkörper 5 eingebettet. Dabei können die Chips 2, 7a, 7b, 7c verschiedene Dicken aufweisen. Bei dem Zusatzchip 7c handelt es sich um einen Chip zu einer Durchkontaktierung, auch Dummy-Chip genannt. Das heißt, der Zusatzchip 7c dient nur als elektrische Durchkontaktierung.
Im optionalen Schritt der 94 erfolgt eine Planarisierung und ein Dünnen der Chips 2, 7a, 7b, 7c. Dieser Schritt erfolgt beispielsweise an dem Hilfsträger 9.
In 95 ist dargestellt, dass eine Passivierung 68 an den Chips 7a, 7b angebracht wird. Ferner werden danach die Leiterbahnen 33 für die Auffächerungsschicht 3 erzeugt.
Daraufhin wird, siehe 96, der Einbettkörper 6 oder zumindest eine erste Teilschicht des Einbettkörpers 6 erstellt, bevorzugt in Kombination mit den Durchkontaktierungen 35.
Im Schritt der 97 wird eine weitere Auffächerungsschicht 3 mit weiteren Leiterbahnen 33 hergestellt. Diese weitere Auffächerungsschicht 3 wird mit weiteren Durchkontaktierungen 35 versehen und mit einer weiteren Teilschicht des Einbettkörpers 6 umgeben, siehe 98.
Schließlich werden an den Durchkontaktierungen 35 zu den Auffächerungsschichten 3 hin die Anschlussstellen 4 auf dem fertigen Einbettkörper 6 erstellt. Dies ist in 99 illustriert. Damit können die Anschlussstellen 4 den Einbettkörper 6 auch überragen. Dies ist in gleicher Weise in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich.
Gemäß 100 ist der Hilfsträger 9 entfernt und an der Seite, an der sich zuvor der Hilfsträger 9 befand, werden planare elektrische Verbindungsleitungen 38 erstellt, wie in 101 illustriert. Über die Verbindungsleitungen 38 können die Zusatzchips 7a, 7b, 7c elektrisch angeschlossen werden. In diesem Verfahrensschritt ist optional an den Anschlussstellen 4 ein nicht gezeichneter, weiterer Hilfsträger vorhanden.
Im optionalen Schritt der 102 werden mehrere Beschichtungen 8 aufgebracht. Beispielsweise ist eine Leuchtstoffschicht 8c, eine Diffusorschicht 8d, eine transparente Schutzschicht 8e, eine Filterschicht 8b sowie eine lichtundurchlässige Abdeckschicht 8a vorhanden. Diese Schichten können sich erforderlichenfalls gegenseitig teilweise oder vollständig überdecken. Solche Beschichtungen 8a, 8b, 8c, 8d, 8e können entsprechend auch in allen Ausführungsbeispielen herangezogen werden.
Im optionalen Schritt der 103 werden die Kontaktkugeln 39 hergestellt.
In den 104 bis 106 sind Verfahrensschritte dargestellt, die alternativ zu den Verfahrensschritten der 93 bis 97 durchgeführt werden können. So ist in den 104 und 105 gezeigt, dass nicht zwingend ein Hilfsträger zum Einsatz kommt.
Damit können die Chips 2, 7a, 7b auch nach dem Anbringen der Auffächerungsschicht 3 unterschiedliche Dicken aufweisen, siehe 105. Somit kann auch die Auffächerungsschicht 3 einen gewellten Verlauf aufweisen. Die Auffächerungsschicht 3 muss demnach nicht unbedingt in einer Ebene liegen.
In 106 erfolgt das Erzeugen der Durchkontaktierungen 35 sowie des Einbettkörpers 6 oder zumindest einer Teilschicht des Einbettkörpers 6. Über das Erzeugen des Einbettkörpers 6 und über das Erstellen der Durchkontaktierungen 35 ist eine Planarisierung erreichbar. Der 106 folgen bevorzugt Verfahrensschritte entsprechend der 98 bis 103 nach.
Die 107 bis 114 betreffen ein weiteres Beispiel eines Herstellungsverfahrens. Die Konfiguration der 107 entspricht der Anordnung der 97, wobei der Hilfsträger nicht vorhanden zu sein braucht.
In 108 ist illustriert, dass zusätzlich zu den Zusatzchips 7a, 7b, 7c die Zusatzchips 7d, 7e, 7f angebracht werden. Die Zusatzchips 7d, 7e, 7f befinden sich in einer zweiten Ebene, die weiter von der Lichtaustrittsseite 10 entfernt liegt. Die Zusatzchips 7d, 7e, 7f sind zum Beispiel Speicherchips, Adresschips und/oder Schnittstellen für einen Dateneingang und einen Datenausgang.
Die Zusatzchips 7d, 7e, 7f werden beispielsweise über die Verbindungsmittel 68, 69 angebracht. Das Verbindungsmittel 69 ist elektrisch leitfähig und ist zum Beispiel eine Lotverbindung, eine Sinterverbindung, ein Leitkleber oder eine elektrisch leitende Klebefolie, wohingegen Verbindungsmittel 68 elektrisch nicht leitfähig ist und zum Beispiel eine Klebeverbindung oder eine elektrisch isolierende Klebefolie ist. Kontaktflächen 23 der Zusatzchips 7d, 7e, 7f weisen vorzugsweise von der Lichtaustrittsseite 10 weg.
Nachfolgend werden bevorzugt die als Durchkontaktierungen gestalteten Dummy-Chips 7g montiert, siehe 109.
Alternativ zu den Dummy-Chips 7g können auch dickere Durchkontakteirungen 35 erzeugt werden, siehe 110. Auch kann das Erzeugen der Durchkontaktierungen 35 oder des Anbringen der Dummy-Chips 7g hinsichtlich der Montage der Zusatzchips 7d, 7e, 7f vertauscht werden, siehe den nachgeschalteten Verfahrensschritt der 111. Damit stellen die Schritte der 110 und 111 Alternativen zu den Schritten der 108 und 109 dar, auch was die Reihenfolge dieser Verfahrensschritte betrifft.
Aufbauend auf der Anordnung der 111, oder alternativ aufbauend auf der Anordnung der 109, wird der Einbettkörper 6 erstellt. Dies ist in 112 illustriert.
Daraufhin wird eine weitere Auffächerungsschicht 3 erzeugt, an der die weiteren Durchkontaktierungen 35 erstellt werden. Diese weitere Auffächerungsschicht 3 wird wiederum von einer Teilschicht des Einbettkörpers 6 umgeben. Dies ist in 113 gezeigt.
Im optionalen Schritt der 114 können analog zu 102 die Beschichtungen 8 und analog zum Schritt der 101 die Verbindungsleitungen 38 an der Lichtaustrittsseite 10 erstellt werden.
Die 115 bis 119 illustrieren einen alternativen Prozessfluss zur Herstellung von Durchkontaktierungen, Anschlussstellen und/oder Einbettkörpern.
Die Anordnung der 115 baut beispielsweise auf der Anordnung der 95 auf. Hierbei ist jedoch kein Hilfsträger an der Lichtaustrittsseite 10 vorhanden, sodass die Verbindungsleitungen 38 direkt erzeugt werden können.
Nachfolgend wird, siehe 116, der Einbettkörper 6 oder eine Teilschicht des Einbettkörpers 6 bevorzugt strukturiert aufgebracht, sodass an den Leiterbahnen 33 Öffnungen verblieben. Diese Öffnungen werden nachfolgend mit einem Material für die Durchkontaktierungen 35 aufgefüllt und eine weitere Auffächerungsschicht 3 wird erzeugt. Dies ist in 117 veranschaulicht.
Das Erstellen einer weiteren Auffächerungsschicht 3 mit den zugehörigen Durchkontaktierungen 35 und das Planarisieren und Einbetten mittels einer weiteren Teilschicht des Einbettkörpers 6 ist 118 zu entnehmen.
Auf diese Durchkontaktierungen 35 sowie auf den fertigen Einbettkörper 6 werden dann die Anschlussstellen 4 aufgebracht, siehe 119.
Die 120 bis 123 illustrieren einen alternativen Prozessfluss zur Herstellung von Durchkontaktierungen und/oder Einbettkörpern. Dieses Verfahren ist insbesondere für unterschiedliche Chiphöhen der Chips in inneren Lagen geeignet.
Die Konfiguration der 120 baut auf der Anordnung der 117 auf. Analog zum Verfahren der 107 bis 114 kann eine weitere Lage der Zusatzchips 7d, 7e, 7f angebracht werden. Optional sind die Dummy-Chips 7g als Durchkontaktierungen vorhanden oder alternativ dickere Durchkontaktierungen speziell in Form von Metallisierungen.
Auf die Zusatzchips 7d, 7e, 7f werden optional Durchkontaktierungen 35 oder dickere elektrische Kontaktflächen an deren Kontaktflächen 23 aufgebracht, siehe 121.
In 122 ist illustriert, dass das Material für den Einbettkörper 6 vollständig aufgebracht wird. Dabei überdeckt der Einbettkörper 6 die zuvor erzeugten Durchkontaktierungen 35 sowie die als Durchkontaktierungen gestalteten Zusatzchips 7g.
Im Schritt der 123 wird der Einbettkörper 6 gedünnt, sodass die Durchkontaktierungen 35 und die Dummy-Chips 7g freigelegt werden. Die weitere Prozessierung erfolgt bevorzugt analog zu den 99 bis 103.
Ein solches zuerst dickeres Aufbringen von Material für den Einbettkörper 6 und ein nachfolgendes Dünnen des Einbettkörpers 6 kann auch entsprechend in allen anderen Ausführungsbeispielen des Herstellungsverfahrens verwendet werden.
Die 126 bis 157 betreffen Ausführungsbeispiele der Halbleiterbauteile 1 insbesondere für Videowände.
Bei Videowänden, auch als Videowalls bezeichnet, werden üblicherweise viele einzelne RBG-LED-Bauteile, also LED-Bauteile mit jeweils zumindest einem rot, einem blau und einem grün emittierenden LED-Chip, zur Videowall zusammengesetzt. Dies ist in den 124 und 125 veranschaulicht. Jedes der RBG-LED-Bauteile stellt einen Bildpunkt 11 dar.
Die Größe des Bildpunkte 11 ist unter anderem durch die Größe der RBG-LED-Bauteile limitiert, das heißt, ein Bildpunkt 11 kann nicht beliebig klein werden. Damit sich für einen Betrachter die einzelnen Farbpunkte oder Bildpunkte zu einem Bild zusammenfügen, ist ein gewisser Abstand des Betrachters zur Videowall nötig. Dieser Abstand hängt von der Größe der Bildpunkte 11 ab. Für einige Videowalls mit einem bestimmungsgemäßen Beobachterabstand von ungefähr 1 m, zum Beispiel Werbung in Bushaltestellen, ist eine Größe der Bildpunkte 11 nötig, die durch einzelne RBG-LED-Bauteile nicht mehr erreicht werden kann.
Der Begriff „Narrow Pixel Pitch“, kurz NPP, bezeichnet das Konzept, viele Einheiten von rot, grün und blau emittierenden LED-Chips für die Bildpunkte 11 in einem großen Modul zu integrieren, sodass ein Kunde nicht mehr viele einzelne RGB-LED-Bauteile, sondern eine weit geringere Anzahl solcher Module zu einer Videowall zusammensetzen muss. Dadurch können die LED-Chips auch enger gepackt werden, wodurch sich die Größe der Bildpunkte 11 und damit der nötige Abstand des Beobachters entsprechend reduziert.
Bei den hier beschriebenen Halbleiterbauteilen 1 ist es möglich, die einzelnen Halbleiterchips 2 eng nebeneinander anzuordnen, effizient elektrisch zu kontaktieren und Module mit vielen Bildpunkten 11 zu erzeugen. Dazu werden bevorzugt Flip-Chips verwendet.
Ein limitierender Faktor für kleine Bildpunkte mit kleinen Chipabständen ist neben der Chipgröße an sich vor allem die Verdrahtung der Chips im Substrat oder im Träger, das heißt, wie fein können die Verdrahtungsstrukturen hergestellt werden und wie können diese gestapelt werden und wie sehen die nötigen Durchkontaktierungen, auch als Interconnects oder Vias bezeichnet, aus. Insbesondere ist für gängige Substrate wie Leiterplatten die kleinstmöglich herstellbare Via limitiert durch den Viadurchmesser und die Toleranzen des Viacaps. Diese Limitationen lassen sich bei den hier beschriebenen Halbleiterbauteilen 1 überwinden.
Im Ausführungsbeispiel der 126 sind die Bildpunkte 11 jeweils durch einen rot emittierenden Halbleiterchip 2r, durch einen grün emittierenden Halbleiterchip 2g und durch einen blau emittierenden Halbleiterchip 2b gebildet. Leuchtstoffe sind nicht erforderlich. Bei den Halbleiterchips 2b, 2r, 2g handelt es sich um Flip-Chips. Die Halbleiterchips 2b, 2r, 2g können jeweils Volumenemitter mit einem lichtdurchlässigen Substrat oder auch Oberflächenemitter sein.
Zum Beispiel weisen die einzelnen Halbleiterchips 2b, 2r, 2g in Draufsicht auf die Lichtaustrittsseite 10 gesehen Kantenlängen zwischen einschließlich 20 µm und 100 µm auf. Ein Abstand Chipkante zu Chipkante zwischen benachbarten Halbleiterchips 2b, 2r, 2g liegt bevorzugt bei mindestens 10 µm und/oder bei höchstens 100 µm, zum Beispiel um 25 µm. Alle Halbleiterchips 2b, 2r, 2g können mit demselben Rastermaß in dem Halbleiterbauteil 1 angeordnet sein. Die Anordnung und die Anzahl der elektrischen Anschlussstellen 4 ist in 126 nur schematisch illustriert.
In 127 ist gezeigt, dass anstelle von Flip-Chips für die Halbleiterchips 2 auch Chips mit elektrischen Kontaktflächen an einander gegenüberliegenden Hauptseiten verwendet werden können. Demgemäß sind die Durchkontaktierungschips 7c sowie die planaren Verbindungsleitungen 38 vorhanden.
Im Übrigen gelten die Ausführungen zu 126 für 127 entsprechend.
Im Ausführungsbeispiel der 128 ist illustriert, dass die Durchkontaktierungen 35, die an dem Vergusskörper 6 freiliegen, gleichzeitig als elektrische Anschlussstellen 4 dienen können. Demgegenüber sind in 129 zusätzliche Beschichtungen für die Anschlussstellen 4 vorhanden, wobei sich diese Beschichtungen auf den Vergusskörper 6 erstrecken.
Ferner ist in 129 dargestellt, dass als Zusatzchip 7b zum Beispiel ein Umgebungslichtsensor vorhanden sein kann. Der Zusatzchip 7b ist beispielsweise mit der optischen Beschichtung 8 versehen. Es ist möglich, dass der Zusatzchip 7b über die planare Verbindungsleitung 38 und einen Dummy-Chip 7c elektrisch angeschlossen ist.
Bei den Ausführungsbeispielen der 130 und 131 ist als Zusatzchip 7a jeweils eine Treiberschaltung vorhanden. Die Treiberschaltung 7a kann an dem Vergusskörper 6 angebracht sein und ist optional mit der Passivierung 68 versehen, siehe 130. Alternativ kann die Treiberschaltung 7a auch in dem Vergusskörper 6 integriert sein, siehe 131.
Mit den hier beschriebenen Halbleiterbauteilen 1 können Narrow Pixel Pitch-Module etwa für Videowalls hergestellt werden, deren Bildpunkgrößen und Bildpunktabstände kleiner sind als mit bisherigen Technologien. Im Vergleich zu klassischen substratbasierten Packages wird kein Substrat verwendet und es kann so eine Reduzierung der Anzahl der sequentiellen Herstellungsprozesse zugunsten von Batchprozessen erreicht werden. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von vielen kleinen LED-Chips, also der üblichen Konfiguration bei Narrow Pixel Pitch-Bauteilen, ein kostengünstigerer Ansatz.
Durch mehrere Fan Out-Lagen, also Auffächerungsschichten 3, können auch komplexere Verschaltungen realisiert werden. Zum Beispiel ist eine Matrixverschaltung gegeben mit einer Lage für die Verbindung der Kathoden, einer Lage für die Verbindung der Anoden und einer Lage für eine günstige Verschaltung zu den Lötpads. Es gibt keine prinzipielle Begrenzung der Anzahl der möglichen Fan Out-Lagen.
Das Design der hier beschriebenen Halbleiterbauteile 1 bringt keine intrinsischen thermischen Nachteile mit sich, es kann durch die Dicke der Fan Out-Lage sowie die Wahl der Metalle, insbesondere Ni oder Cu, an die thermischen Anforderungen angepasst werden.
Es kann effizient ein Halbleiterbauteil 1 etwa als Modul hergestellt werden, das neben den LED-Chips auch weitere Chips oder Komponenten wie Sensorchips, IC-Chips, Bauelemente mit optischer Funktion oder optisch inaktive Chips beinhaltet und verschaltet. Damit lässt sich ein deutlich erweiterter Funktionsumfang bieten.
Insbesondere können zum Beispiel LED-Stromtreiber und RBG-Ansteuerungen integriert werden, um einen höheren Integrationsgrad zu erreichen und um die Anzahl der Modulpads, also die Anzahl der Anschlüsse 4, zu reduzieren. Reflexlichtschranken-ICs sowie ESD-Schutzdioden können ebenso integriert werden. Insbesondere kann ein integriertes optoelektronisches System in einem Bauteil umgesetzt werden. Die optisch inaktiven Chips oder Elemente sind zum Beispiel auch Strombegrenzer oder Temperaturbegrenzer, integrierte Schaltungen mit Treiberfunktion, Auswertefunktion, Speicherfunktion oder Interfacefunktion, klassische passive Komponenten wie Widerstände, Kapazitäten oder Induktivitäten, nichtoptische Sensoren wie Temperatursensoren, Lagesensoren, Hall-Sensoren, Drucksensoren oder Schallsensoren, und auch insbesondere Dummy-Chips etwa aus Metall oder einem entsprechend hoch dotierten Halbleiter als Durchkontaktierungen.
Beim Halbleiterbauteil 1 der 132 sind mehrere gestapelte Auffächerungsschichten 3 vorhanden. Dabei sind wie in 128 die finalen Durchkontaktierungen 35 als Anschlussflächen 4 gestaltet. Demgegenüber ist in 133 eine dedizierte Lotkontaktlage für die Anschlussstellen 4 vorhanden.
Insbesondere kann unterhalb jeder Auffächerungsschicht 3 eine strukturierte dielektrische Lage angebracht sein. Dies ist vor allem dann hilfreich, wenn die Chips 2, 7 in weiteren Lagen integriert werden, wie zum Beispiel in den 108 oder 120 gezeigt.
Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen können die Auffächerungsschichten 3 und/oder die Durchkontaktierungen 35 aus Kupfer und/oder Nickel und/oder Aluminium sein. Insbesondere können zwischen den Kontaktflächen 23 und den Auffächerungsschichten 3 und den Durchkontaktierungen 35 Lagen zur Verbesserung des elektrischen Kontakts, zur Verbesserung des thermischen Kontakts, zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und/oder zum Unterbinden von Diffusion eingesetzt werden. Solche Lagen sind insbesondere aus Titan und/oder Platin und/oder Palladium und/oder Wolframnitrid oder Legierungen oder Schichten hieraus. Auch die Kontaktflächen 23 und die Anschlussstellen 4 können aus Titan und/oder Platin und/oder Palladium und/oder Wolframnitrid und/oder Gold und/oder Zinn und/oder Silber und/oder Kupfer und/oder Aluminium oder aus Legierungen oder aus Schichten hieraus bestehen.
Es ist möglich, dass die Chipoberseite einzelner optisch aktiver Chips oder auch die Moduloberseite, also die Lichtaustrittsseite 10, aufgeraut ist. Insbesondere kann das als Chip Sized Package gestaltete Halbleiterbauteil 1 zusätzliche elektrisch nichtleitende Schichten auf der Oberseite beinhalten. Diese können übereinander, nebeneinander, überlappend oder in einer Kombination daraus angeordnet sein. Solche Schichten sind zum Beispiel aus zumindest einem Silikon, Epoxid, Glas und/oder Polysiloxan, wobei Lichtkonverterstoffe, Füllstoffe, Diffusoren, Filter, Absorber, Reflektoren, Farbstoffen oder Mischungen aus diesen angereichert sein können. Dies ist insbesondere in 134 illustriert.
Die Halbleiterbauteile 1, die insbesondere Narrow Pixel Pitch-Module sind, weisen üblicherweise eine Fläche von einigen Zentimetern mal einigen Zentimetern auf. Sie sollten deshalb eine Dicke aufweisen, die das Halbleiterbauteil 1 in der Zielgröße ausreichend mechanisch stabilisiert. Solche Halbleiterbauteile 1 können sehr dünn hergestellt werden.
Zur Vereinfachung der Darstellung umfassen die Halbleiterbauteile 1 der 129 bis 134 je nur einen Bildpunkt 11. Bevorzugt ist jedoch eine Vielzahl der Bildpunkte 11 vorhanden.
135 bis 152 sind Draufsichten, also mit Blick auf die Lichtaustrittsseite 10 eines Halbleiterbauteils 1.
In den 135 bis 143 sind Halbleiterbauteile 1 mit unterschiedlicher Anordnung und Geometrie von Bildpunkten 11 gezeigt, teilweise mit Zusatzchips 7. Ein Display wird aus einem oder mehreren Halbleiterbauteilen 1 zusammengesetzt. Die Anordnung der Bildpunkte im Bauteil und im Display erfolgt üblicherweise in einem regelmäßigem Raster.
In den 144 bis 152 ist jeweils der Aufbau eines Bildpunktes 11 aus Halbleiterchips 2 gezeigt, teilweise mit Zusatzchips 7.
Gemäß 135 ist um die Halbleiterchips 2 herum kein dezidierter Randbereich vorhanden. Damit können mehrere der Halbleiterbauteile 1 so nebeneinander angebracht werden, sodass alle Bildpunkte 11 im gleichen Raster angeordnet sind.
Im Ausführungsbespiel der 136 weist das Halbleiterbauteil 1 demgegenüber an einer Seite einen Rand des Grundkörpers 5 auf. In 137 ist ringsum allseitig ein solcher Rand vorhanden.
In 138 ist ein Feld mit mehreren Bildpunkten 11 gezeigt. Ein Rand des Halbleiterbauteils 1 um die Bildpunkte 11 herum kann sehr schmal gestaltet sein oder auch gänzlich wegfallen, damit die Bildpunkte 11 mit dem gleichen Rastermaß bauteileübergreifend angeordnet werden können. Entsprechendes gilt für alle anderen Ausführungsbeispiele.
Gemäß 139 ist das Halbleiterbauteil 1 als geteiltes Bildpunktefeld gestaltet. Zwischen den beiden Teilfeldern befindet sich ein Bereich des Grundkörpers 5, der frei von Chips ist.
Gemäß 140 weist das Bildpunktefeld eine Fehlstelle auf, die frei von einem der Bildpunkte 11 ist. Optional kann an einer solchen Fehlstelle eine elektrische Durchkontaktierung oder ein Zusatzchip angebracht sein. Dies ist in 141 veranschaulicht, wobei außerdem ein Rand des Grundkörpers 5 mit Zusatzchips 7 versehen sein kann. Die Zusatzchips 7 sind bevorzugt auf Modulebene, nicht aber auf Bildpunkteebene vorhanden. Das heißt, die Zusatzchips 7 sind nicht unbedingt einzelnen Bildpunkten 11 zugeordnet.
In 142 ist illustriert, dass die Bildpunkte 11 nicht zwingend in einem quadratischen oder rechteckigen Raster vorliegen müssen, sondern zum Beispiel auch in einem hexagonalen oder trigonalen Raster vorliegen können. Dabei können die Bildpunkte 11 in Draufsicht gesehen auch dreieckig geformt sein, wobei auch andere Grundformen wie sechseckige Bildpunkte, in Draufsicht gesehen, möglich sind.
144 illustriert ein Beispiel, in dem ein Bildpunkt 11 nicht wie bei Videowalls üblich durch rot/grün/blau-Farbmischung den vom Menschen sichtbaren Farbbereich nahezu komplett darstellen kann, sondern nur einen deutlich reduzierten Teilbereich davon. Zum Beispiel enthält ein Bildpunkt 11 zwei konvertierte Chips 2w, die weißes Licht unterschiedlicher Farbtemperaturen emittieren, geeignet zum Beispiel für eine Videowall, die nur Helligkeiten, aber keine Farben, darstellen kann, sich aber in hinsichtlich der Farbtemperatur dem Umgebungslicht angleichen kann.
Die 145 bis 147 stellen weitere Konfigurationen von Bildpunkten 11 zum Beispiel in Videowalls dar.
Der Bildpunkt 11 in 145 ist rechteckig langgezogen und enthält drei zum Beispiel quadratische Halbleiterchips 2r, 2g und 2g in den Emissionsfarben rot, grün und blau. Dahingegen ist der Bildpunkt 11 der 146 in Draufsicht rechteckig und enthält drei rechteckig langgezogene Halbleiterchips 2r, 2g, 2b in den Emissionsfarben rot, grün und blau. Der Bildpunkt 11 in 147 ist quadratisch und enthält auch quadratische Halbleiterchips 2r, 2g, 2b, insbesondere vier Stück, zum Beispiel in den Emissionsfarben rot, zweimal grün und blau. Je nach Chiptechnologie können auch rechteckig langgezogene oder in Draufsicht anders gestaltete Halbleiterchips vorteilhaft sein.
Anstatt zweier gleichfarbig emittierender Halbleiterchips kann auch ein Halbleiterchip mit einer vierten Emissionsfarbe herangezogen werden, siehe zum Beispiel den gelb emittierenden Halbleiterchip 2y in 148. Alternativ oder zusätzlich zu einem gelb emittierenden Halbleiterchip kann auch ein cyanfarbig emittierender Halbleiterchip vorhanden sein.
Beim rechteckig langgezogen Bildpunkt 11 der 149 sind sechs zum Beispiel quadratische Halbleiterchips vorhanden. So können zum Beispiel die Emissionsfarben rot, grün und blau je zweimal vertreten sein. Auch hier kann anstatt jeweils zweier gleichfarbig emittierender Halbleiterchips eine zusätzliche Emissionsfarbe herangezogen werden.
150 ist illustriert, dass ein Bildpunkt 11 zusätzlich zu den Halbleiterchips 2r, 2g, 2b auch einen oder mehrere Zusatzchips 7 enthalten kann. Die Zusatzchips 7 sind zum Beispiel drei Fotosensoren mit unterschiedlichen Farbfiltern, um Umgebungslicht und Emissionslicht des Bildpunkts 11 in Helligkeit und Farbe zu detektieren und mit dieser Information den Bildpunkt 11 zu steuern. Die Zusatzchips 7 können also auf Bauteilebene, auf Bildpunktebene oder auch auf beiden Ebenen integriert werden.
Die 151 und 152 zeigen Ausführungsbeispiele von Bildpunkten 11, die in Draufsicht gesehen weder quadratisch noch rechteckig sind, sondern zum Beispiel dreieckig oder sechseckig, wahlweise mit oder ohne Zusatzchips. Solche Bildpunkte können verwendet werden, um trigonale oder hexagonale Bildpunktraster im Halbleiterbauteil 1 zu erzeugen.
In 153 ist eine Ansteuerung eines Ausführungsbeispiels eines Halbleiterbauteils 1 gezeigt. Ein Dateneingangsstrom 13a der darzustellenden Bildpunkte, auch als Pixel bezeichnet, gelangt zu einer Recheneinheit 12, der einen Datenausgangsstrom 13b hin zu dem als Display gestalteten Halbleiterbauteil 1 generiert. Die Recheneinheit 12 kann als separate Komponente ausgeführt sein oder aber auch in dem Halbleiterbauteil 1 integriert sein.
Mit einer solchen Anordnung lässt sich zum Beispiel ein sogenanntes Downsampling realisieren: Hierbei ist die Anzahl der darzustellenden Bildpunkte größer als die darstellbare Bildpunkteanzahl des Displays. Es wird also rechnerisch zuerst auf eine geringere Bildpunkteanzahl heruntergerechnet, welche dann dargestellt wird. Zum Beispiel erfolgt eine Herunterrechnung von 1920 x 1080 Bildpunkte auf 1280 x 720 Bildpunkte.
Die Recheneinheit 12 kann als separate Komponente ausgeführt sein oder aber auch in dem Halbleiterbauteil 1 integriert sein.
Für eine regelmäßige Anordnung nicht nur aller Bildpunkte 11, sondern aller Halbleiterchips 2 im kompletten Display, optional zusammen mit einer Ansteuerung gemäß 153, lässt sich ein spezielle und besonders effektive Form des Downsamplings realisieren. Dabei werden die Bildpunkte dem Raster an Halbleiterchips nicht klassisch nebeneinanderliegend, sondern überlappend, zugeordnet. Die Downsamplingrate ist dabei durch das Design des Displays fixiert, wodurch eine einfachere Recheneinheit ausreicht.
Auf diese Art kann bei gleichbleibender Bildschärfe mit einer gegebenen oder beschränkten Anzahl an Halbleiterchips die Anzahl der darstellbaren Bildpunkte deutlich erhöht werden und/oder bei einer gegeben Anzahl an darzustellenden Bildpunkten, zum Beispiel 1920 x 1080, die Anzahl der dazu benötigten Halbleiterchips deutlich reduziert werden.
Die 154 bis 157 zeigen je eine regelmäßige Anordnung von Halbleiterchips 2r, 2g, 2b im Display. Die 156 und 157 betreffen eine 1 x 3-Anordnung, die 154 und 155 je einer 2 x 2-Anordnung. Dargestellt ist jeweils nur ein kleiner Ausschnitt des kompletten Displays.
Die 154 und 156 zeigen eine nichtüberlappende Zuordnung von Bildpunkten und Halbleiterchips. Jedem Bildpunkt sind dabei 4 oder 3 Halbleiterchips zugeordnet und jedem Halbleiterchip genau ein Bildpunkt.
Die 155 und 157 zeigen dahingegen die jeweils passende überlappende Zuordnung von Bildpunkten und Halbleiterchips. Jedem Bildpunkt sind dabei 4 oder 3 Halbleiterchips zugeordnet, aber jedem Halbleiterchip auch 4 oder 3 Bildpunkte. Dies ist zusätzlich in den 158 und 159 illustriert.
In einer Anordnung gemäß 156 lassen sich somit klassisch n x m Bildpunkte mit darstellen und mit sogenanntem Subsampling und der Ansteuerung gemäß 157 n x 3 x (m - 2) Bildpunkte. Dazu werden insgesamt jeweils 3 x n x m Chips benötigt.
In einer 2 x 2-Anordnung, siehe 154, lassen sich somit klassisch n x m Bildpunkte darstellen und mit Subsampling gemäß 155 dagegen 2 x (n - 1) x 2 x (m - 1) Bildpunkte. Dazu zu werden insgesamt jeweils 2 x 2 x n x m Chips benötigt.
Für große Displays ist das Verhältnis von benötigten Halbleiterchips als erheblicher Kostenfaktor zu darstellbaren Bildpunkten, also dem erzielbaren Nutzen, wie folgt, Anordnung; Bildpunkte; Kosten/Nutzen-Verhältnis:

1 x 3; nebeneinanderliegend; 3
1 x 3; überlappend; 1
2 x 2; nebeneinanderliegend; 4
2 x 2; überlappend; 1

Die übliche Form des Downsampling mit variabler Downsamplingrate und die hier illustrierte spezielle Form mit durch das Display vorgegebener fixer Downsamplingrate lassen sich kombinieren.
Downsampling kann auf Bauteilebene, auf Modulebene oder auf Displayebene erfolgen. Die benötigte Recheneinheit kann auf Displayebene monolithisch integriert werden oder auf Bauteilebene oder Modulebene verteilt integriert werden. Insbesondere und vorteilhafterweise kann Downsampling auf Displayebene erfolgen, aber die Recheneinheit ist verteilt auf Bauteilebene und/oder Modulebene realisiert, sodass sich benachbarte Module in ihrem Bildpunkt-Überlappungsbereich jeweils entsprechend abstimmen.
Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen, sofern nicht anders kenntlich gemacht, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge jeweils unmittelbar aufeinander. Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind bevorzugt voneinander beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen bevorzugt ebenso parallel zueinander ausgerichtet. Ebenfalls, soweit nicht anders kenntlich gemacht, sind die relativen Positionen der gezeichneten Komponenten zueinander in den Figuren korrekt wiedergegeben.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele 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: optoelektronisches Halbleiterbauteil
10: Lichtaustrittsseite
2: lichtemittierende Halbleiterchip
20: Halbleiterschichtenfolge
22: Pixel
23: elektrische Kontaktfläche
24: elektrisch leitende Schicht
25: elektrisch isolierende Schicht
26: Metallisierung
27: Befestigungsschicht
28: Wafer
29: Aufwachssubstrat
3: elektrische Auffächerungsschicht
33: elektrische Leiterbahn
35: elektrische Durchkontaktierung
38: planare elektrische Verbindungsleitung
39: Kontaktkugel
4: elektrische Anschlussstelle
5: lichtundurchlässiger Grundkörper
6: Einbettkörper
61: Beimengung
62: Chipverguss
66: Teilschicht des Einbettkörpers
68: Passivierung
69: elektrisches Verbindungsmittel
7: Zusatzchip
8: optische Beschichtung
9: Hilfsträger
11: Bildpunkt
12: Recheneinheit
13: Datenstrom

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2010/0193819 A1 [0002]
US 2008/0308917 A1 [0003]
US 2017/0141066 A1 [0004]
DE 102016121099 A1 [0005]

Claims

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1), das oberflächenmontierbar ist, mit - mindestens einem im Betrieb lichtemittierenden Halbleiterchip (2), der elektrische Kontaktflächen (23) umfasst, - einem lichtundurchlässigen Grundkörper (5), der den mindestens einen Halbleiterchip (2) seitlich umgibt, - mindestens einer elektrischen Auffächerungsschicht (3) mit elektrischen Leiterbahnen (33), und - elektrischen Anschlussstellen (4) zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterbauteils (1), wobei - die Kontaktflächen (23) und die Anschlussstellen (4) auf unterschiedlichen Seiten der Auffächerungsschicht (3) liegen, - die Kontaktflächen (23) mittels der Auffächerungsschicht (3) mit den zugehörigen Anschlussstellen (4) elektrisch verbunden sind, und - die Anschlussstellen (4) gegenüber den Kontaktflächen (23) expandiert sind.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei - die Anschlussstellen (4) gegenüber den zugehörigen Kontaktflächen (3) vergrößert sind und/oder einen größeren Abstand zueinander aufweisen, - der Halbleiterchip (2) ein Flip-Chip ist, - die Leiterbahnen (33) der Auffächerungsschicht (3) und die Anschlussstellen (4) in wenigstens einem Einbettkörper (6) eingebettet sind, der direkt an den Grundkörper (5) anschließt, - sich eine Halbleiterschichtenfolge (20) des Halbleiterchips (2) an einer der Auffächerungsschicht (3) abgewandten Seite der Kontaktflächen (3) befindet, und - eine den Kontaktflächen (3) abgewandte Hauptseite des Halbleiterchips (2) frei von dem Grundkörper (5) ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterchip (2) in mehrere Pixel (22) unterteilt ist und die Pixel (22) unabhängig voneinander elektrisch ansteuerbar sind.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mehrere der lichtemittierenden Halbleiterchips (2), wobei die Halbleiterchips (2) gemeinsam in den Grundkörper (5) eingebettet sind, und wobei insgesamt weniger Anschlussstellen (4) als Kontaktflächen (23) vorhanden sind.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mehrere der Auffächerungsschichten (3), wobei die Leiterbahnen (33) in den unterschiedlichen Auffächerungsschichten (3) mindestens zum Teil verschieden voneinander verlaufen, und wobei pro Auffächerungsschicht (3) mindestens eine Teilschicht (66) des Einbettkörpers (6) vorhanden ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei benachbarte Auffächerungsschichten (3) über elektrische Durchkontaktierungen (35) elektrisch miteinander verbunden sind.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Auffächerungsschicht (3) oder jede der Auffächerungsschichten (3) zusammen mit den zugehörigen Durchkontaktierungen (35) eine Dicke von höchstens 20 µm und/oder von höchstens 50 % einer mittleren Dicke des mindestens einen Halbleiterchips (2) aufweist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mindestens einen Zusatzchip (7), wobei der Zusatzchip (7) aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Fotodiode, Fototransistor, IC-Chip, IC-Chip mit integrierter Fotodiode, temperaturabhängiger Widerstand, Schutzdiode gegen Schäden durch elektrostatische Entladungen, Speicherchip, Adresschip, Platzhalterchip, und wobei der Zusatzchip (7) oder einer der Zusatzchips (7) seitlich neben dem zumindest einen Halbleiterchip (2) angeordnet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, umfassend mehrere der Zusatzchips (7), wobei mindestens einer der Zusatzchips (7) und der Halbleiterchip (2) oder mindestens einer der Halbleiterchips (2) an unterschiedlichen Seiten der Auffächerungsschicht (3) angebracht sind.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mindestens eine planare elektrische Verbindungsleitung (38), die sich nur an einer der Auffächerungsschicht (3) abgewandten Seite des Halbleiterchips (2) oder mindestens einer der Halbleiterchips (2) an dem Grundkörper (5) befindet, wobei mindestens eine Verbindungsleitung (38) elektrisch direkt mit der Auffächerungsschicht (3) verbunden ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anschlussstellen (4) und der Einbettkörper (6) in Richtung weg von dem zumindest einen Halbleiterchip (2) bündig miteinander abschließen, und wobei der Grundkörper (5), die Auffächerungsschicht (3) und der Einbettkörper (6) in seitlicher Richtung bündig miteinander enden.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mindestens eine optische Beschichtung (8) an dem Grundkörper (5), wobei die Beschichtung (8) aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Leuchtstoffschicht, organische oder anorganische Schutzschicht, Farbfilterschicht, Diffusorschicht, Farbgebungsschicht, Antireflexschicht, dichroitische Schicht, wobei die Beschichtung (8) den Halbleiterchip (2) oder mindestens einen der Halbleiterchips (2) überdeckt.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei in Draufsicht gesehen eine Grundfläche des Halbleiterbauteils (1) um höchstens einen Faktor drei größer ist als eine Grundfläche des mindestens einen Halbleiterchips (2) , wobei die Beschichtung (8) eine Leuchtstoffschicht ist, und wobei der mindestens eine Halbleiterchip (2) oder die Beschichtung (8) in Richtung weg von den Anschlussstellen (4) bündig mit dem Grundkörper (5) abschließt.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mehrere Bildpunkte (11) zur Abstrahlung von Licht einer einstellbaren Farbe, wobei jeder Bildpunkt (11) mehrere der Halbleiterchips (2) aufweist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein Abstand zwischen benachbarten Halbleiterchips (2) innerhalb der Bildpunkte (11) gleich einem Abstand benachbarter Bildpunkte (11) zueinander ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein äußerer Rand des Grundkörpers (5) in Draufsicht auf die Lichtaustrittsseite (10) gesehen schmaler ist als ein Abstand zwischen benachbarten Bildpunkten (11), sodass mehrere der Halbleiterbauteile (1) dazu eingerichtet sind, nebeneinander angeordnet zu werden, um bauteilübergreifend die Bildpunkte (11) in einem gleichmäßigen Raster anzuordnen.
Herstellungsverfahren für optoelektronische Halbleiterbauteile (1) nach einem der vorherigen Ansprüche mit den nachfolgenden Schritten in der angegebenen Reihenfolge: A) Bereitstellen der Halbleiterchips (2), B) Einbetten der Halbleiterchips (2) in den Grundkörper (5), D) Erzeugen der Auffächerungsschicht (3), E) Aufbringen der Anschlussstellen (4) an der fertigen Auffächerungsschicht (3), F) Erstellen des lichtundurchlässigen Einbettkörpers (6) mittels Gießen, Spritzen oder Pressen, und G) Vereinzeln zu den Halbleiterbauteilen (1).
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zumindest die Schritte A) bis F) an einem zeitweiligen Hilfsträger (9) durchgeführt werden, wobei der Hilfsträger (9) in den vereinzelten Halbleiterbauteilen (1) nicht mehr vorhanden ist.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen den Schritten B) und D) in einem Schritt C) ein Planarisieren erfolgt, währenddessen der Grundkörper (2) und die Halbleiterchips (2) in ihrer Dicke reduziert werden.
Verfahren nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei im Schritt B) je mindestens eine Hauptfläche der Halbleiterchips (2) frei von dem Grundkörper (5) bleibt und Seitenflächen der Halbleiterchips (2) je unmittelbar und ganzflächig von dem Grundkörper (5) bedeckt werden.