DE102019108701A1 - Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauteilen, Bauteil und Bauteilverbund aus Bauteilen - Google Patents

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Andreas Biebersdorf
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Abstract

Es wird ein Bauteilverbund (100) aus einer Mehrzahl von Bauteilen (10), einer modifizierten Opferschicht (4) und einem gemeinsamen Zwischenträger (90) angegeben, bei dem die Bauteile jeweils einen Halbleiterkörper (2) mit einer aktiven Zone (23) aufweisen, wobei die Halbleiterkörper auf dem Zwischenträger angeordnet und durch Trenngräben (4T) voneinander lateral beabstandet sind. Die Opferschicht in vertikaler Richtung zwischen dem Zwischenträger und den Halbleiterkörpern angeordnet, wobei die Opferschicht mehrere Halteelemente (3) zwischen den Halbleiterkörpern und dem gemeinsamen Zwischenträger aufweist, und wobei die Halbleiterkörper ausschließlich über die Halteelemente mit dem Zwischenträger mechanisch verbunden sind. Die Halteelemente sind in lateralen Richtungen von Hohlräumen (4H) umgeben. Die Halbleiterkörper sind von dem Zwischenträger ablösbar ausgeführt, wobei die Halteelemente die Halbleiterkörper unter mechanischer Belastung oder durch Bestrahlung oder durch Ätzung von dem Zwischenträger freigeben.Des Weiteren werden ein Bauteil (10) mit einem Halbleiterkörper (2), der aus einem solchen Bauteilverbund (100) abgelöst ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von solchen Bauteilen angegeben.

Description

  • Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauteilen, insbesondere von transferierbaren und somit druckbaren Bauteilen angegeben. Des Weiteren werden ein Bauteil und ein Bauteilverbund aus einer Mehrzahl von Bauteilen angegeben.
  • Bei der Übertragung von Bauteilen werden bevorzugt Strukturen benötigt, mit denen die Bauteile auf einem Zwischenträger geordnet und stabil gehalten werden, bevor sie etwa unter Verwendung eines anhaftenden Stempels gezielt und sicher vom Zwischenträger abgenommen und auf eine Montagefläche aufgebracht werden. Hierfür können Ankerstrukturen gebildet werden, die die Bauteile mit dem Zwischenträger temporär befestigen. Es hat sich herausgestellt, dass die Bildung solcher Ankerstrukturen und ein sicheres Ablösen der Bauteile von dem Zwischenträger mit großem Aufwand und mit großer Sorgfalt verbunden sind. Die Montage einer großen Anzahl von Bauteilen ist daher zeitaufwendig und kostenintensiv.
  • Eine Aufgabe ist es, ein zuverlässiges und kosteneffizientes Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauteilen oder zur Herstellung eines Bauteilverbunds aus Bauteilen anzugeben, die auf einer vorgegebenen Zielfläche schnell und vereinfacht montierbar sind. Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen solchen Bauteilverbund oder ein aus dem Bauteilverbund abgelöstes Bauteil anzugeben.
  • Diese Aufgaben werden durch den Bauteilverbund, das Bauteil und das Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauteilen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens oder des Bauteilverbunds oder des Bauteils sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauteilen, insbesondere für optoelektronische Bauelemente, wird ein eine Halbleiterstruktur auf einem Zwischenträger bereitgestellt. Insbesondere ist eine Opferschicht in vertikaler Richtung zwischen der Halbleiterstruktur und dem Zwischenträger angeordnet. Zum Beispiel basiert die Halbleiterstruktur auf einem III-V- oder II-VI-Verbindungshalbleitermaterial. Die Halbleiterstruktur kann eine erste Halbleiterschicht eines ersten Ladungsträgertyps und eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Ladungsträgertyps aufweisen. Insbesondere weist die Halbleiterstruktur eine optisch aktive Zone auf, die zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht angeordnet und zum Beispiel zur Erzeugung oder zur Detektion elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist. Die Halbleiterstruktur kann in eine Mehrzahl von lateral beabstandeten Halbleiterkörpern zerteilt werden, die jeweils Teilbereiche der ersten Halbleiterschicht, der zweiten Halbleiterschicht und der optisch aktiven Zone der Halbleiterstruktur aufweisen.
  • Der Zwischenträger kann ein Aufwachssubstrat sein, auf dem die Halbleiterstruktur epitaktisch aufgewachsen ist. Die Halbleiterstruktur und die Opferschicht können auf demselben Halbleitermaterialsystem basieren. Zum Beispiel ist die Opferschicht eine Pufferschicht zwischen der Halbleiterstruktur und dem Zwischenträger, wobei die Halbleiterstruktur, die Opferschicht und der Zwischenträger auf demselben III-V- oder II-VI-Verbindungshalbleitermaterial basieren können. Basieren die Halbleiterstruktur, die Opferschicht und der Zwischenträger auf demselben III-V-Verbindungshalbleitermaterial, weisen die Halbleiterstruktur, die Opferschicht und der Zwischenträger ein gleiches Element aus der dritten Hauptgruppe, zum Beispiel B, Al, Ga oder In, und ein gleiches Element aus der fünften Hauptgruppe, zum Beispiel N, P oder As, auf.
  • Der Begriff III-V-Verbindungshalbleitermaterial umfasst insbesondere die Gruppe der binären, ternären oder quaternären Verbindungen, die wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der fünften Hauptgruppe enthalten, beispielsweise Nitrid- oder Phosphid-Verbindungshalbleiter. Eine solche binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung kann zudem Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Zum Beispiel ist der Zwischenträger ein GaAs-Aufwachssubstrat und die Opferschicht eine AlGaAs-Schicht. Die Halbleiterstruktur kann eine Schichtenfolge aus GaAs-Verbindungshalbleitermaterialien sein, insbesondere aus binären, ternären oder quaternären GaAs-Verbindungen.
  • Es ist möglich, dass der Zwischenträger verschieden von einem Aufwachssubstrat ist. Zum Beispiel ist der Zwischenträger aus einem Verbindungshalbleitermaterial, Silizium, Germanium, Keramik, Glas oder aus einem Kunststoff. In diesem Fall kann die Opferschicht weiterhin eine Halbleiterschicht oder auch verschieden von einer Halbleiterschicht sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Mehrzahl von Trenngräben durch die Halbleiterstruktur hindurch zur Ausbildung einer Mehrzahl von lateral beabstandeten Halbleiterkörpern gebildet, wobei die Halbleiterkörper jeweils einen Teilbereich der aktiven Zone der Halbleiterstruktur aufweisen. Insbesondere erstrecken sich die Trenngräben entlang der vertikalen Richtung durch die Halbleiterstruktur hindurch. In den Trenngräben kann die Opferschicht freigelegt, teilweise entfernt oder vollständig entfernt sein. Durch die Bildung der Trenngräben durch kann die Opferschicht eine Mehrzahl von Halteelementen bilden. Ist die Opferschicht in den Trenngräben vollständig entfernt, kann eine Oberfläche des Zwischenträgers teilweise freigelegt sein.
  • Unter einer lateralen Richtung wird eine Richtung verstanden, die insbesondere parallel zu einer Haupterstreckungsfläche des Zwischenträgers und/oder des Bauteils verläuft. Zum Beispiel verläuft die laterale Richtung parallel zu der Opferschicht. Unter einer vertikalen Richtung wird eine Richtung verstanden, die insbesondere senkrecht zu der Haupterstreckungsfläche des Zwischenträgers und/oder des Bauteils gerichtet ist. Die vertikale Richtung und die laterale Richtung sind etwa orthogonal zueinander.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Opferschicht derart teilweise entfernt, dass in vertikaler Richtung Hohlräume zwischen dem Zwischenträger und den Halbleiterkörpern gebildet sind. Diese Hohlräume können direkt mit den Trenngräben verbunden sein. In Draufsicht auf den Zwischenträger können die Hohlräume zumindest teilweise oder vollständig von den Halbleiterkörpern überdeckt sein. Zum Beispiel werden die Hohlräume mittels eines Ätzverfahrens erzeugt. Die dafür benötigten Ätzmittel können in die Trenngräben oder in weitere Einfuhrkanäle zur Erzielung einer lateralen lokalen Ätzung der Opferschicht zugeführt werden. Insbesondere bilden verbleibende Teilbereiche der Opferschicht Halteelemente, die weiterhin eine mechanische Verbindung zwischen dem Zwischenträger und den Halbleiterkörpern vermitteln. Es ist möglich, dass die einzelnen lateral beabstandeten Halbleiterkörper ausschließlich durch die Halteelemente mit dem Zwischenträger mechanisch verbunden sind. In Draufsicht auf den Zwischenträger können die Halbleiterkörper sowohl mit den Halteelementen als auch mit den Hohlräumen überlappen.
  • Auch ist es möglich, dass die Hohlräume ausschließlich durch die Trenngräben gebildet sind. In diesem Fall befinden sich die Hohlräume seitlich der Halbleiterkörper und weisen in Draufsicht keine Überlappungen mit den Halbleiterkörpern auf.
  • In Draufsicht kann jeder einzelne Halbleiterkörper ein einziges Halteelement oder mehrere Haltelemente teilweise oder vollständig bedecken. Auch ist es möglich, dass in Draufsicht auf den Zwischenträger mehrere benachbarte Halbleiterkörper ein gemeinsames Halteelement bedecken. In diesem Fall kann das gemeinsame Halteelement zumindest einen Trenngraben teilweise oder vollständig bedecken. Über das gemeinsame Halteelement sind die lateral beabstandeten Halbleiterkörper miteinander mechanisch verbunden.
  • Die Halbleiterkörper weisen jeweils eine dem Zwischenträger zugewandte Hauptfläche auf, die bereichsweise von dem Halteelement oder von den Halteelementen bedeckt ist und bereichsweise frei von der Bedeckung durch das Halteelement oder durch die Halteelemente ist. Zum Beispiel sind höchstens 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 % oder höchstens 80 % der Hauptfläche des Halbleiterkörpers von dem Halteelement oder von den Halteelementen bedeckt. Andererseits können mindestens 10 %, 20 %, 30 % oder mindestens 33 % der Hauptfläche des Halbleiterkörpers von dem Halteelement oder von den Halteelementen bedeckt sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die verbleibende Opferschicht modifiziert. Zum Beispiel werden die Halteelemente oxidiert. Aufgrund der Oxidation kann die dadurch hervorgerufene Änderung der Porosität oder Struktur des Materials der Halteelemente zur Reduzierung der mechanischen Haftung zwischen den Halbleiterkörpern und dem Zwischenträger führen. Unter mechanischer Belastung können die Halteelemente mechanisch gebrochen oder von den Halbleiterkörpern oder von dem Zwischenträger abgelöst werden, wodurch die Halbleiterkörper von dem Zwischenträger freigegeben werden. Die Halbleiterkörper können somit von dem Zwischenträger ablösbar ausgeführt sein, wobei die Halteelemente die Halbleiterkörper unter mechanischer Belastung von dem Zwischenträger freigeben. Dabei öffnet sich entweder die Grenzfläche zwischen diesen beiden Schichten, oder das Material der Haltestruktur bricht in sich auf.
  • Die Halteelemente können somit aus einem porösen Material gebildet sein. Die Porosität des Materials der Halteelemente kann zwischen 1 % und 50 % sein, zum Beispiel zwischen einschließlich 1 % und 40 %, 1 % und 30 %, 1 % und 20 %, 1 % und 10 % oder zwischen einschließlich 10 % und 50 %, 15 % und 50 % oder zwischen einschließlich 20 % und 50 %. Im Zweifel ist unter der Porosität eine mittlere Porosität zu verstehen, die ein Verhältnis von Hohlraumvolumen zu Gesamtvolumen des betreffenden Halteelements oder der betreffenden Opferschicht darstellt. Weiterhin kann die Haftkraft dadurch reduziert werden, dass die Modifikation, insbesondere die Oxidation keine Porosität erzeugt, sondern die Gitterstruktur des Halbleitermaterials verändert, z.B. aus einem kristallinen Halbleitermaterial in ein amorphes, polykristallines oder glasartiges Material.
  • Es ist auch möglich, dass die Modifikation durch chemische Veränderung, mechanische Veränderung oder kristallographische Veränderung der Halteelemente beziehungsweise des Materials der Haltelemente erfolgt. Mit anderen Worten kann die Modifikation der Halteelemente Modifikation kristallographischer und/oder chemischer Art sein, die zum Beispiel durch Temperaturänderung, Druckänderung, Anwendung von Lösemitteln und/oder durch andere chemische oder mechanische Einflüsse erzeugbar ist.
  • In mindestens einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauteilen, die jeweils einen Halbleiterkörper mit einer aktiven Zone aufweisen, wird eine Halbleiterstruktur auf einem Zwischenträger bereitgestellt, wobei eine Opferschicht in vertikaler Richtung zwischen der Halbleiterstruktur und dem Zwischenträger angeordnet ist. Eine Mehrzahl von Trenngräben wird durch die Halbleiterstruktur hindurch zur Ausbildung einer Mehrzahl von lateral beabstandeten Halbleiterkörpern gebildet. Die Opferschicht bildet insbesondere Halteelemente. Zur Reduzierung der mechanischen Haftung zwischen den Halbleiterkörpern und dem Zwischenträger werden die Halteelemente modifiziert, insbesondere oxidiert, sodass die Halbleiterkörper von dem Zwischenträger ablösbar ausgeführt sind. Zum Beispiel können die Halteelemente die Halbleiterkörper unter mechanischer Belastung von dem Zwischenträger freigeben. Auch ist es möglich, dass die Halbleiterkörper durch Bestrahlung oder durch Ätzung der Halteelemente von dem Zwischenträger freigelöst werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Opferschicht nach der Bildung der Trenngräben derart teilweise entfernt, dass in vertikaler Richtung Hohlräume zwischen dem Zwischenträger und den Halbleiterkörpern gebildet sind, wobei verbleibende Teilbereiche der Opferschicht die Halteelemente bilden. In Draufsicht auf den Zwischenträger können die Halbleiterkörper sowohl mit den Halteelementen als auch mit den Hohlräumen überlappen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind die Halbleiterkörper nach der Modifikation, zum Beispiel nach dem Oxidieren, der Halteelemente ausschließlich über die modifizierten, insbesondere oxidierten Halteelemente mit dem Zwischenträger mechanisch verbunden, wobei die Bauteile von dem Zwischenträger ablösbar und somit transferierbar ausgeführt sind. Die Halbleiterkörper können unter mechanischer Belastung, durch Bestrahlung oder durch Ätzung der Halteelemente von dem Zwischenträger freigelöst werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Halbleiterkörper einzeln oder gruppenweise insbesondere mit Hilfe eines oder einer Mehrzahl von Stempeln von dem Zwischenträger abgenommen. Unter mechanischer Belastung des Stempels oder der Stempel lösen die Halteelemente die Halbleiterkörper von dem Zwischenträger frei. Dabei können die Halteelemente mechanisch gebrochen oder von dem Zwischenträger beziehungsweise von den Halbleiterkörpern abgelöst werden. Es ist möglich, dass Reste oder Überbleibsel der Halteelemente an dem Halbleiterkörper oder an den Halbleiterkörpern verbleiben. Vor dem Ablösen von dem Stempel oder von den Stempeln können die Halbleiterkörper auf einem Träger oder auf mehreren Trägern befestigt werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Halbleiterkörper einzeln oder gruppenweise von dem Zwischenträger abgenommen. Zum Freilösen der Halbleiterkörper vom Zwischenträger kann eine Absorptionsschicht bestrahlt werden, wobei die Absorptionsschicht insbesondere Teil der Halteelemente ist. Zum Beispiel ist die Absorptionsschicht mitten in den Halteelementen eingebettet. Alternativ kann die Absorptionsschicht dem Zwischenträger zugewandt oder den Halbleiterkörpern zugewandt angeordnet sein. Die Absorptionsschicht kann eine äußere Schicht der Halteelemente sein, die die Halteelemente in einer vertikalen Richtung begrenzt.
  • Durch Bestrahlung kann die Absorptionsschicht zersetzt werden, wodurch die Halbleiterkörper von dem Zwischenträger freigelöst werden. Zum Beispiel wird die Absorptionsschicht mit Laserlicht oder UV-Licht bestrahlt. Insbesondere weist die Absorptionsschicht, insbesondere das Material der Absorptionsschicht, eine Bandlücke auf, die kleiner ist als die Photonenenergie des absorbierten Lichts. Die Bandlücke der Absorptionsschicht kann kleiner als eine Bandlücke des Zwischenträgers sein.
  • Die Absorptionsschicht kann eine äußere Schicht der Halteelemente sein, die dem Zwischenträger zugewandt ist. Auch kann Absorptionsschicht eine äußere Schicht der Halteelemente sein, die den Halbleiterkörpern zugewandt ist. Es ist auch möglich, dass die Absorptionsschicht eine innere Schicht der Halteelemente ist. Die Absorptionsschicht kann vollständig in den jeweiligen Halteelementen eingebettet sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Zwischenträger ein Aufwachssubstrat, wobei die Opferschicht eine auf dem Zwischenträger epitaktisch aufgebrachte Halbleiterschicht ist. Das Aufwachssubstrat kann aus einem Halbleitermaterial gebildet sein. Die Halbleiterstruktur ist insbesondere eine auf der Opferschicht aufgebrachte Halbleiterschichtenfolge aus Halbleiterschichten.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Halbleiterstruktur eine auf einem Aufwachssubstrat epitaktisch aufgebrachte Schichtenfolge, wobei die Halbleiterstruktur und die Opferschicht in vertikaler Richtung zwischen dem Aufwachssubstrat und dem Zwischenträger angeordnet sind. Die Opferschicht kann eine auf der Halbleiterstruktur epitaktisch aufgebrachte Halbleiterschicht sein. Alternativ ist es möglich, dass die Opferschicht eine Befestigungsschicht ist, die insbesondere verschieden von einer Halbleiterschicht ist. Das Aufwachssubstrat kann in einem nachfolgenden Verfahrensschritt entfernt werden, insbesondere nach dem Befestigen der Halbleiterstruktur an dem Zwischenträger. Der Zwischenträger ist insbesondere verschieden von einem Aufwachssubstrat sein und kann aus einem Material gebildet sein, das verschieden von einem Halbleitermaterial ist.
  • Es wird ein Bauteilverbund aus einer Mehrzahl von Bauteilen und einem gemeinsamen Zwischenträger angegeben, wobei eine Opferschicht in vertikaler Richtung zwischen dem gemeinsamen Zwischenträger und den Halbleiterkörpern der Bauteile angeordnet ist. Insbesondere weist die Opferschicht eine Mehrzahl von lateral beabstandeten Teilbereiche auf, die Halteelemente zwischen dem Zwischenträger und den Halbleiterkörpern bilden. Das oben beschriebene Verfahren ist für die Herstellung eines hier beschriebenen Bauteilverbunds besonders geeignet. Die im Zusammenhang mit dem Bauteil und Bauteilverbund beschriebenen Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.
  • In mindestens einer Ausführungsform eines Bauteilverbunds enthält dieser eine Mehrzahl von Bauteilen, eine modifizierte, insbesondere oxidierte Opferschicht und einen gemeinsamen Zwischenträger. Die Bauteile jeweils einen Halbleiterkörper mit einer aktiven Zone auf, wobei die Halbleiterkörper auf dem Zwischenträger angeordnet und durch Trenngräben voneinander lateral beabstandet sind. Die Opferschicht ist in vertikaler Richtung zwischen dem Zwischenträger und den Halbleiterkörpern angeordnet, wobei die Opferschicht mehrere modifizierte, insbesondere oxidierte Halteelemente zwischen den Halbleiterkörpern und dem gemeinsamen Zwischenträger aufweist. Bevorzugt sind die Halbleiterkörper ausschließlich über die Halteelemente mit dem Zwischenträger mechanisch verbunden. Die Halteelemente sind in lateralen Richtungen von Hohlräumen umgeben. Zum Beispiel überlappen die Halbleiterkörper in Draufsicht auf den Zwischenträger sowohl mit den Halteelementen als auch mit den Hohlräumen. Die Halbleiterkörper sind von dem Zwischenträger ablösbar ausgeführt, wobei die Halteelemente die Halbleiterkörper insbesondere unter mechanischer Belastung oder durch Bestrahlung oder durch Ätzung von dem Zwischenträger freigeben.
  • Durch die Halteelemente sind die Bauteile geordnet und ausreichend stabil auf dem Zwischenträger gehalten, bevor sie einzeln oder gruppenweise für weitere Verarbeitungsschritte gezielt und sicher von dem Zwischenträger abgenommen werden können. Die Bauteile sind somit einzeln oder gruppenweise transferierbar und somit druckbar ausgeführt. Die Bauteile oder die Halbleiterkörper der Bauteile können somit einzeln oder gruppenweise zum Beispiel durch Brechen und/oder durch Ablösen der Halteelemente von dem Zwischenträger abgenommen. In demselben Produktionsprozeß, etwa in demselben sogenannten „Pick-and-Place“-Prozess, können die Halbleiterkörper zum Beispiel mit Hilfe eines Stempels oder mehrerer Stempel auf eine Zielmontagefläche transferiert und darauf mechanisch befestigt und/oder elektrisch kontaktiert werden.
  • Die Zielmontagefläche kann eine Leiterplatte oder ein Träger eines elektronischen Geräts sein. Solche Bauteile können als Lichtquellen in der Allgemeinbeleuchtung oder in einem Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Auch ist es denkbar, dass die Bauteile in elektronischen Geräten, Handys, Touchpads, Laserdrucker, Kameras, Erkennungskameras, Gesichtserkennungskameras, Displays oder in Systemen aus LEDs, Sensoren, Laserdioden und/oder Detektoren Anwendung finden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens oder des Bauteilverbunds sind die Halteelemente ausschließlich unterhalb der Halbleiterkörper angeordnet. In Draufsicht auf den Zwischenträger können die Halbleiterkörper die Halteelemente vollständig bedecken. Jedes der Halteelemente kann einem einzigen Halbleiterkörper eineindeutig zugeordnet sein, und umgekehrt. Es ist auch möglich, dass mehrere Halteelemente demselben Halbleiterkörper zugeordnet und in Draufsicht von diesem Halbleiterkörper vollständig bedeckt sind. Beim Transferieren eines einzelnen Halbleiterkörpers können die benachbarten Halbleiterkörper von diesem Vorgang unberührt bleiben, sodass der Transfervorgang besonders präzise durchgeführt werden kann.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens oder des Bauteilverbunds ist zumindest eines der Halteelemente sowohl unterhalb der Halbleiterkörper als auch seitlich der Halbleiterkörper in den Trenngräben angeordnet. Das Halteelement kann gleichzeitig mehreren Halbleiterkörpern zugeordnet und so gleichzeitig von mehreren Halbleiterkörpern überdeckt sein. Es ist möglich, dass mehrere solche Halteelemente demselben Halbleiterkörper zugeordnet sind. In diesem Fall kann ein Halbleiterkörper in Draufsicht mehrere Halteelemente teilweise bedecken. Benachbarte Halbleiterkörper können ein gemeinsames Halteelement oder mehrere gemeinsame Halteelemente teilen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens oder des Bauteilverbunds sind die Halteelemente beim Abnehmen der Bauteile unter mechanischer Belastung brechbar oder ablösbar ausgeführt. Mit anderen Worten sind die Halteelemente derart ausgebildet, dass sie beim Abnehmen des zugehörigen Bauteils oder des zugehörigen Halbleiterkörpers abbrechen oder abreißen. Ein mechanischer Bruch findet insbesondere innerhalb einer Schicht desselben Materials statt. Ist das Halteelement ablösbar ausgebildet, findet das Ablösen des Halteelements insbesondere an einer Grenzfläche zwischen zwei Schichten verschiedener Materialien statt, zum Beispiel an einer Grenzfläche zwischen zwei Teilschichten der Opferschicht oder des Halteelements, oder an einer Grenzfläche zwischen dem Halteelement und dem Bauteil oder an einer Grenzfläche zwischen dem Halteelement und dem Zwischenträger.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens oder des Bauteilverbunds ist die Opferschicht eine aluminiumhaltige Halbleiterschicht. Die Modifikation, insbesondere die Oxidation einer solchen Halbleiterschicht kann auf besonders vereinfachte Art und Weise durchgeführt werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens oder des Bauteilverbunds basieren die Halbleiterkörper auf GaAs oder auf GaP, wobei die Opferschicht eine aluminiumhaltige GaAs- oder GaP-Schicht ist. Die Opferschicht kann eine AlGaAs-Schicht oder eine AlGaP-Schicht sein. Der Halbleiterkörper kann indiumhaltige Halbleiterschichten aufweisen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens oder des Bauteilverbunds weist die Opferschicht mehrere Teilschichten, zum Beispiel mindestens zwei Teilschichten auf, wobei die Teilschichten unterschiedliche Modifikationsraten aufweisen. Es ist möglich, dass die Teilschichten auf demselben Materialsystem basieren, wobei die Teilschichten unterschiedliche Konzentrationen an Aluminium oder unterschiedliche Dotierungen aufweisen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens oder des Bauteilverbunds weist die Opferschicht eine erste Teilschicht und eine zwischen der ersten Teilschicht und den Halbleiterkörpern angeordnete zweite Teilschicht auf. Das entsprechende Halteelement kann somit ebenfalls eine erste Teilschicht und eine zweite Teilschicht aufweisen. Die erste Teilschicht und die zweite Teilschicht können unterschiedliche Materialzusammensetzungen und/oder unterschiedliche Aluminiumanteile aufweisen.
  • Bevorzugt weist die erste Teilschicht eine geringere Modifikationsrate oder Oxidationsrate auf als die zweite Teilschicht. Bei der Modifikation kann die zweite Teilschicht vollständig modifiziert werden, während die erste Teilschicht nur in ihren äußeren Regionen modifiziert ist. Zum Beispiel bei der Oxidation kann die zweite Teilschicht vollständig oxidiert werden, während die erste Teilschicht nur in ihren äußeren Regionen oxidiert ist. Das Halteelement ist somit insbesondere in den Bereichen der zweiten Teilschicht brechbar oder ablösbar ausgeführt. Nach dem Abtrennen des Bauteils oder des Halbleiterkörpers von dem Zwischenträger verbleibt die erste Teilschicht eher an dem Zwischenträger, sodass der abgetrennte Halbleiterkörper frei von der ersten Teilschicht, insbesondere frei von Resten der ersten Teilschicht ist. Durch die Verwendung von mindestens zwei Teilschichten mit unterschiedlichen Modifikationsraten, insbesondere Oxidationsraten können Sollbruchstellen in vorgegebenen Regionen der Halteelemente oder der Opferschicht gezielt gebildet werden. Je nach Anwendungen ist es ebenfalls denkbar, dass die zweite Teilschicht eine geringere Modifikationsrate, etwa eine geringere Oxidationsrate aufweist als die erste Teilschicht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens oder des Bauteilverbunds basieren die erste Teilschicht und die zweite Teilschicht auf demselben Materialsystem, wobei die erste Teilschicht eine geringe Konzentration an Aluminium als die zweite Teilschicht aufweist, oder umgekehrt. Es ist auch möglich, dass die eine Teilschicht aluminiumhaltig ist und die andere Teilschicht frei von Aluminium ist. Weiterhin ist es möglich, dass die unterschiedliche Modifikationsrate oder Oxidationsrate durch eine unterschiedliche Dotierung erzeugt wird, z.B. durch unterschiedlich starke positive oder negative Dotierung, oder durch positive und negative Dotierung.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens oder des Bauteilverbunds sind jedem Halbleiterkörper eine Kontaktschicht und eine weitere Kontaktschicht zugeordnet, wobei die Kontaktschicht und die weitere Kontaktschicht zur elektrischen Kontaktierung des zugehörigen Halbleiterkörpers eingerichtet sind.
  • Die Kontaktschicht kann seitlich des Halteelements auf einer ersten Hauptfläche des Halbleiterkörpers angeordnet sein und die erste Hauptfläche teilweise bedecken. Zum Beispiel ist die Kontaktschicht zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht des Halbleiterkörpers eingerichtet. Die weitere Kontaktschicht kann auf einer der ersten Hauptfläche abgewandten zweiten Hauptfläche des Halbleiterkörpers angeordnet sein und die zweite Hauptfläche vollständig bedecken. Die weitere Kontaktschicht kann zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht des Halbleiterkörpers eingerichtet sein. Die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht können n-leitend beziehungsweise p-leitend ausgeführt sein, oder umgekehrt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens oder des Bauteilverbunds sind/ist die Kontaktschicht und/oder die weitere Kontaktschicht aus einem transparenten elektrisch leitfähigen Oxid (TCO) gebildet, zum Beispiel aus Indiumzinnoxid (ITO). Die Kontaktschicht und die weitere Kontaktschicht sind insbesondere auf gegenüberliegenden Seiten des Halbleiterkörpers angeordnet. Zum Beispiel ist eine dem Halteelement abgewandte Hauptfläche des Halbleiterkörpers oder des Bauteils als Strahlungsdurchtrittsfläche ausgeführt. Die Hauptfläche kann von einer transparenten elektrisch leitfähigen Kontaktschicht bedeckt, insbesondere vollständig bedeckt sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens oder des Bauteilverbunds sind jedem Halbleiterkörper eine Kontaktschicht und eine weitere Kontaktschicht zugeordnet, wobei die Kontaktschicht und die weitere Kontaktschicht auf derselben Seite des zugehörigen Halbleiterkörpers angeordnet und zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers eingerichtet sind. Insbesondere ist eine der Kontaktschichten mit einer Durchkontaktierung elektrisch leitend verbunden ist, wobei sich die Durchkontaktierung in vertikaler Richtung durch die aktive Zone hindurch zur elektrischen Kontaktierung einer Halbleiterschicht des Halbleiterkörpers erstreckt.
  • Die Kontaktschicht und die weitere Kontaktschicht sind insbesondere auf einer Rückseite des Halbleiterkörpers oder des Bauteils angeordnet. Das Bauteil kann als oberflächenmontierbares Bauteil ausgeführt sein. Die der Rückseite abgewandte Vorderseite des Halbleiterkörpers oder des Bauteils kann als Strahlungsdurchtrittsfläche ausgeführt sein. Es ist möglich, dass die Strahlungsdurchtrittsfläche mit einer Schutzschicht bedeckt, insbesondere vollständig bedeckt ist. Die Schutzschicht kann elektrisch isolierend ausgebildet sein. Es ist jedoch möglich, dass die Schutzschicht aus einem transparenten elektrisch leitfähigen Material gebildet ist und in diesem Fall zusätzlich als Stromaufweitungsschicht für die Halbleiterschicht dient.
  • Es wird ein Bauteil angegeben, das insbesondere nach einem hier beschriebenen Verfahren hergestellt ist. Insbesondere weist das Bauteil einen Halbleiterkörper auf, der von dem Zwischenträger des Bauteilverbunds abgelöst ist. Das Bauteil kann Reste oder Überbleibsel von dem Halteelement oder von den Halteelementen aufweisen. Die im Zusammenhang mit dem Verfahren und dem Bauteilverbund beschriebenen Merkmale können für das Bauteil herangezogen werden und umgekehrt.
  • In mindestens einer Ausführungsform eines Bauteils weist dieses einen Halbleiterkörper auf, der insbesondere aus dem hier beschriebenen Bauteilverbund abgelöst ist. Die aktive Zone ist zur Erzeugung oder zur Detektion elektromagnetischer Strahlung eingerichtet. Der Halbleiterkörper weist eine Hauptfläche auf, die bereichsweise von Resten beziehungsweise von Überbleibseln des Halteelements bedeckt ist. Die Reste oder die Überbleibsel des Halteelements sind insbesondere aus einem modifizierten, insbesondere oxidierten Material gebildet und wirken reflektierend oder streuend für die im Betrieb des Bauteils zu emittierende oder zu detektierende elektromagnetische Strahlung.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils weist dieses einen Träger und eine Verbindungsschicht auf, wobei der Halbleiterkörper durch die Verbindungsschicht auf dem Träger befestigt ist. Insbesondere sind die Reste oder Überbleibsel des Halteelements zumindest teilweise in der Verbindungsschicht eingebettet. Die Verbindungsschicht kann eine Haftvermittlerschicht sein, zum Beispiel eine Klebeschicht.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Bauteils, des Bauteilverbunds sowie des Verfahrens ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1A bis 5C erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
    • 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G und 1H schematische Darstellungen von Prozessabfolgen zur Herstellung eines Bauteilverbunds oder eines Bauteils,
    • 2A, 2B, 2C und 2D schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsbeispiele eines Bauteilverbunds, und
    • 3A, 3B, 3C, 4A, 4B, 4C, 5A, 5B und 5C schematische Darstellungen verschiedener Verfahrensschritte weiterer Ausführungsbeispiele eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauteilverbunds oder eines Bauteils.
  • Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt werden.
  • In 1A wird ein Verfahrensschritt zur Herstellung eines Bauteilverbunds 100 beziehungsweise zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauteilen 10 schematisch dargestellt.
  • Gemäß 1A wird eine Halbleiterstruktur 20 auf einem Zwischenträger 90, insbesondere auf einem Aufwachssubstrat 9, bereitgestellt. Insbesondere ist der Zwischenträger 90 ein III-V- oder ein II-VI-Halbleitersubstrat. Zum Beispiel besteht der Zwischenträger aus Galliumarsenid oder basiert auf Galliumarsenid. Die Halbleiterstruktur 20 weist eine erste Halbleiterschicht 21, eine zweite Halbleiterschicht 22 und eine zwischen den Halbleiterschichten 21 und 22 angeordnete aktive Zone 23 auf. Die aktive Zone 23 ist insbesondere zur Emission oder zur Detektion elektromagnetischer Strahlung eingerichtet.
  • Die Halbleiterstruktur 20 kann auf einem III-V- oder auf einem II-VI-Halbleiterverbindungsmaterial basieren. Zum Beispiel basiert die Halbleiterstruktur 20 auf Galliumnitrid. Die erste Halbleiterschicht 21 ist insbesondere n-seitig angeordnet. Zum Beispiel ist die erste Halbleiterschicht 21 n-leitend oder n-dotiert ausgebildet. Die zweite Halbleiterschicht 22 ist insbesondere p-seitig angeordnet und kann p-leitend oder p-dotiert ausgeführt sein. Die aktive Zone 23 ist insbesondere eine pn-Übergangszone. Abweichend davon ist es möglich, dass die erste Halbleiterschicht 21 p-leitend oder p-dotiert und die zweite Halbleiterschicht 22 n-leitend oder n-dotiert ausgebildet ist.
  • Gemäß 1A ist eine Opferschicht 4 in der vertikalen Richtung zwischen der Halbleiterstruktur 20 und dem Zwischenträger 90 angeordnet. Die Opferschicht 4 dient insbesondere als Pufferschicht und kann eine auf dem Aufwachssubstrat 9 epitaktisch aufgebrachte Halbleiterschicht sein. Zum Beispiel ist die Opferschicht 4 eine aluminiumhaltige GaAs- oder GaP-Schicht.
  • Die Opferschicht 4 grenzt insbesondere an eine Hauptfläche 2R der Halbleiterstruktur 20 an, wobei die Hauptfläche 2R eine dem Zwischenträger 90 zugewandte Rückseite der Halbleiterstruktur 20 ist und durch eine Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 21 gebildet sein kann. Die Halbleiterstruktur 20 weist eine weitere der Rückseite abgewandte Hauptfläche 2V auf, die dem Zwischenträger 90 abgewandt ist und durch eine Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht 22 gebildet sein kann. Die weitere Hauptfläche 2V bildet eine Vorderseite 2V der Halbleiterstruktur 20.
  • Auf der Vorderseite 2V der Halbleiterstruktur 20 ist eine Kontaktschicht 62 angeordnet. Die Kontaktschicht 62 ist Teil einer Kontaktstruktur 6 und ist insbesondere zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 22 vorgesehen. Zum Beispiel ist die Kontaktschicht 62 aus einem transparenten elektrisch leitfähigen Material gebildet. Der Bauteilverbund 100 weist eine Vorderseite 10V auf, die insbesondere durch eine freiliegende Oberfläche der Kontaktschicht 62 gebildet ist. Die aus dem Bauteilverbund 100 hervorgehenden Bauteile 10 können jeweils eine Vorderseite 10V aufweisen, die insbesondere als Strahlungsdurchtrittsfläche, etwa als Strahlungseintrittsfläche oder als Strahlungsaustrittsfläche, ausgeführt ist.
  • Gemäß 1B wird die Halbleiterstruktur 20 in eine Mehrzahl von Halbleiterkörpern 2 vereinzelt. Dabei können mehrere Trenngräben 4T entlang der vertikalen Richtung durch die Kontaktschicht 62 und Halbleiterstruktur 20 hindurch erzeugt werden. Hierfür kann eine Maske 7, die zum Beispiel aus einem photostrukturierbaren Material gebildet ist, Anwendung finden. Durch geeignete Belichtung des photostrukturierbaren Materials können Öffnungen der Maske 7 gebildet werden, die die Positionen der Trenngräben 4T festlegen. Zur Bildung der Trenngräben 4T werden Materialien der Halbleiterstruktur 20 und/oder der Kontaktschicht 62 bereichsweise abgetragen, zum Beispiel mittels eines Ätzprozesses, etwa eines Plasmaätzprozesses. Bei der Erzeugung der Trenngräben 4T kann die Opferschicht 4 freigelegt oder zumindest in den Bereichen der Trenngräben 4T teilweise oder vollständig entfernt werden.
  • Die in der 1B dargestellten Trenngräben 4T weisen jeweils einen Querschnitt auf, der mit abnehmenden Abstand zum Zwischenträger 90 abnimmt. Die vereinzelten Halbleiterkörper 2 weisen somit Seitenflächen 2S auf, die schräg zu den Hauptflächen 2V und 2R gebildet sind. Die Halbleiterkörper 2 können Hauptkörper von Licht emittierenden Dioden (LED) bilden. Die LED sind zum Beispiel µLED. Das Bauteile 10 oder die Halbleiterkörper weisen eine laterale Ausdehnung auf, die zum Beispiel zwischen einschließlich 1 µm und 30 µm. Die laterale Ausdehnung kann auch zwischen einschließlich 1 µm und 5 mm sein, etwa zwischen einschließlich 10 µm und 5 mm, zwischen einschließlich 300 µm und 5 mm, zwischen einschließlich 300 µm und 3 mm oder zwischen einschließlich 100 µm und 1 mm.
  • Die vereinzelten Halbleiterkörper 2 sind in der lateralen Richtung zwar voneinander räumlich beabstandet, allerdings sind sie weiterhin über die Opferschicht 4, insbesondere über die strukturierte Opferschicht 4, mit dem Zwischenträger 9 mechanisch verbunden. Nach der Vereinzelung sind die Halbleiterkörper 2 insbesondere ausschließlich über die Opferschicht 4 mit dem Zwischenträger 90 mechanisch verbunden.
  • Nach der Vereinzelung weisen die Halbleiterkörper 2 rückseitige Hauptflächen 2R auf, die weiterhin von der Opferschicht 4 vollständig bedeckt sein können. In einem nachfolgenden Verfahrenschritt können Hohlräume 4H zwischen den Halbleiterkörpern 2 und dem Zwischenträger 90 gebildet, zum Beispiel mittels eines Ätzverfahrens, etwa mittels eines nasschemischen Ätzverfahrens. Dabei kann die Opferschicht 4 derart lokal entfernt werden, dass die rückseitigen Hauptflächen 2R, die in 1B Rückseiten 10R der Bauteile 10 bilden, nur noch teilweise von der Opferschicht 4 bedeckt sind. Die Halbleiterkörper 2 werden dadurch bereichsweise von dem Zwischenträger 90 abgelöst. Die verbleibenden Bereiche der Opferschicht 4 bilden mehrere Halteelemente 3, die weiterhin eine mechanische Verbindung zwischen den Halbleiterkörpern 2 und dem Zwischenträger 90 vermitteln.
  • Abweichend von der 1B ist es möglich, dass die Hohlräume 4H ausschließlich durch die Trenngräben 4T gebildet sind. In diesem Fall können die Halteelemente 3 jeweils eine rückseitige Hauptfläche 2R des zugehörigen Halbleiterkörpers 2 vollständig beziehungsweise bis auf Herstellungstoleranzen vollständig bedecken.
  • Die Halteelemente 3 können in Form von Haltesäulen ausgeführt sein, die in Draufsicht auf den Zwischenträger 90 von den Halbleiterkörpern vollständig bedeckt sind (1B). Es ist möglich, dass jeder Halbleiterkörper 2 ein einziges Halteelement 3 oder mehrere Halteelemente 3 aufweist. Die Trenngräben 4T können frei von den Halteelementen 3 oder frei von einem Material der Opferschicht 4 sein. Alternativ ist es möglich, dass sich Halteelemente 3 bereichsweise unterhalb der Halbleiterkörper 2 und bereichsweise in den Trenngräben befinden (2B, 2C und 2D).
  • Gemäß 1C werden die Halteelemente 3 modifiziert, insbesondere oxidiert. Durch die Modifikation wird die Haftung zwischen den Halbleiterkörpern 2 und dem Zwischenträger 90 reduziert. Dies ist insbesondere auf die Verschlechterung der Materialqualität, etwa auf die Verschlechterung der Kristallqualität der Halteelemente 3 zurückzuführen. Insbesondere werden durch die Modifikation Poren in den Halteelementen 3 gebildet. Die Halteelemente 3 werden dadurch poröser und sind daher leichter mechanisch zu brechen oder von den Halbleiterkörpern 2 beziehungsweise von dem Zwischenträger 90 abzulösen.
  • Gemäß 1D wird eine weitere Kontaktschicht 61 gebildet, die Teil der Kontaktstruktur 6 ist und insbesondere zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 21 eingerichtet ist. Insbesondere ganz analog zu der Kontaktschicht 62 kann die weitere Kontaktschicht 61 mittels eines Abscheidungsverfahrens auf die Halbleiterkörper 2 aufgebracht werden. In Draufsicht kann die weitere Kontaktschicht 61 die Maske 7, die Halbleiterkörper 2, die Seitenflächen 2S der Halbleiterkörper 2 und eine freiliegende Oberfläche des Zwischenträgers 90 vollständig bedecken. Temporär kann der Halbleiterkörper 2 elektrisch kurzgeschlossen sein. Insbesondere grenzt die weitere Kontaktschicht 61 an die erste Halbleiterschicht 21 an und bildet mit der ersten Halbleiterschicht 21 einen elektrischen Kontakt. Die Rückseite 2R des jeweiligen Halbleiterkörpers 2 ist bereichsweise von der weiteren Kontaktschicht 61 und bereichsweise von dem Haltelement 3 oder von den Halteelementen 3 bedeckt. Insbesondere kann das Halteelement 3 in lateralen Richtungen von der weiteren Kontaktschicht 61 umgeben sein. Das Halteelement 3 kann von der weiteren Kontaktschicht 61 lateral beabstandet sein.
  • Gemäß 1E wird die Maske 7 entfernt. Die weitere Kontaktschicht 61 wird auf den Seitenflächen 2S entfernt. Der temporäre elektrische Kurzschluss wird dadurch aufgehoben.
  • Der Halbleiterkörper 2 ist über die Kontaktschicht 62 und die weitere Kontaktschicht 61 extern elektrisch kontaktierbar.
  • In 1F wird schematisch dargestellt, dass ein individuelles Bauteil 10 oder ein individueller Halbleiterkörper 2 zum Beispiel mit Hilfe eines anhaftenden Stempels 7S selektiv von dem Zwischenträger 90 abgetrennt werden kann. Die Bauteile 10 oder die Halbleiterkörper 2 können jedoch individuell oder gruppenweise mit Hilfe des Stempels 7S oder mehrerer Stempel 7S von dem Zwischenträger 9 abgetrennt und im selben Verfahrensschritt auf eine Zielfläche aufgebracht und dort mechanisch fixiert und elektrisch kontaktiert werden. Dabei werden die Halbleiterkörper 2 selektiv durch lokales mechanisches Brechen oder durch Ablösen der Halteelemente 3 von dem Zwischenträger 90 entfernt.
  • Gemäß 1G kann der abgetrennte Halbleiterkörper 2 auf einem Träger 1 zum Beispiel mittels einer Verbindungsschicht 8 mechanisch fixiert werden. Die Reste 3R oder Überbleibsel 3R des Halteelements 3 können zumindest teilweise in der Verbindungsschicht 8 eingebettet sein. Der Träger 1 kann eine Anschlussschicht 11 aufweisen, die mit der Kontaktschicht 61 elektrisch leitend verbunden ist. Die Kontaktschicht 61 und die Anschlussschicht 11 können von der Verbindungsschicht 81 umgeben sein. Die Verbindungsschicht 81 kann eine Haftvermittlerschicht, etwa eine Klebeschicht, sein. Auch ist es möglich, dass die Verbindungsschicht 81 eine Lotschicht oder eine elektrisch leitfähige Klebeschicht ist.
  • Der Träger 1 weist eine weitere Anschlussschicht 12 auf. Gemäß 1H kann nach dem Entfernen des Stempels 7S eine elektrische Verbindung 13, etwa in Form eines Bonddrahts oder einer planaren Kontaktierung, zwischen der Anschlussschicht 12 und der Kontaktschicht 62 gebildet werden. Die Anschlussschichten 11 und 12 können als Anschlussflächen oder als Leiterbahnen auf dem Träger 1 gebildet sein. Der Träger 1 mit den Anschlussschichten 11 und 12 kann eine Leiterplatte oder eine Si-basierte Platte sein.
  • Gemäß 1H weist das Bauteil 10 somit einen Halbleiterkörper 2 auf einem Träger 1 auf, wobei der Halbleiterkörper 2 mittels einer Verbindungsschicht 8 auf dem Träger 1 mechanisch befestigt ist. Die Vorderseite 10V des Bauteils 10 ist durch eine freiliegende Oberfläche der Kontaktschicht 62 gebildet. Die Rückseite 10R des Bauteils 10 ist durch eine freiliegende Oberfläche des Trägers 1 gebildet. Die Kontaktschicht 61 und die Reste 3R des Halteelements bedecken die rückseitige Hauptfläche 2R des Halbleiterkörpers 2 lediglich teilweise. Abweichend von der 1H ist es möglich, dass mehrere solcher Halbleiterkörper 2 auf dem Träger 1 angeordnet sind.
  • Der Halbleiterkörper 2 weist Seitenflächen 2S auf, die mit der rückseitigen Hauptfläche 2R einen spitzen Winkel bilden, der zum Beispiel zwischen 20° und 80° ist, etwa zwischen einschließlich 30° und 70° oder zwischen 30° und 60°. Entsprechend bilden die Seitenflächen 2S mit der vorderseitigen Hauptfläche 2V einen stumpfen Winkel, der zum Beispiel zwischen 110° und 170° ist, etwa zwischen einschließlich 120° und 160° oder zwischen 120° und 150°. Abweichend davon ist es möglich, dass die Seitenflächen 2S mit den Hauptflächen 2V und 2R einen rechten Winkel oder einen im Wesentlichen rechten Winkel bilden.
  • In 2A ist ein Abschnitt des in der 1E dargestellten Ausführungsbeispiels in Schnittansicht und in Draufsicht dargestellt. Gemäß 2A ist das Halteelement 3 mittig unterhalb des Halbleiterkörpers 2 angeordnet. Insbesondere ist jedem Halbleiterkörper 2 ein einziges Halteelement eineindeutig zugeordnet, und umgekehrt. In Draufsicht auf den Zwischenträger 90 bedeckt der Halbleiterkörper 2 das ihm zugehörige Halteelement 3 vollständig.
  • In den 2B, 2C und 2D sind weitere beispielhafte Anordnungen der Halteelemente 3 schematisch dargestellt. Außerdem sind in diesen Figuren Einfuhrkanäle 4K gezeigt, die insbesondere zum Einführen vom Ätzmittel zur Erzeugung der Hohlräume 4H eingerichtet sind.
  • 2B, 2C und 2D teilen mehrere Halbleiterkörper 2 oder mehrere Bauteile 10 ein gemeinsames Halteelement 3. Das gemeinsame Halteelement 3 befindet sich teilweise in den Trenngräben 4T und teilweise unterhalb der Halbleiterkörper 2 der Bauteile 10. In diesem Fall kann das gemeinsame Halteelement einen Trenngraben 4T oder mehrere Trenngräben 4T lateral überbrücken.
  • Gemäß 2B teilen vier benachbarte Halbleiterkörper 2 oder Bauteile 10 ein gemeinsames Haltelement 3, das sich in den Eckbereichen der Halbleiterkörper 2 oder der Bauteile 10 und in einem Kreuzungspunkt der Trenngräben 4T befindet. Das gemeinsame Haltelement 3 bedeckt die Trenngräben 4T lediglich teilweise.
  • Gemäß 2C teilen zwei benachbarte Reihen der Halbleiterkörper 2 oder der Bauteile 10 ein gemeinsames Haltelement 3, das sich entlang eines Trenngrabens 4T zwischen den zwei benachbarten Reihen der Halbleiterkörper 2 erstreckt und in Draufsicht diesen Trenngraben 4T vollständig bedecken kann. Weitere Trenngräben zwischen den Halbleiterkörpern 2 können von dem gemeinsamen Halteelement teilweise bedeckt sein. In der 2C befinden sich die Einfuhrkanäle 4K in den Trenngräben 4T und erstrecken sich entlang der Reihen der Halbleiterkörper 2 beziehungsweise der Bauteile 10.
  • Das in der 2D dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 2B dargestellten Ausführungsbeispiel. Während die Einfuhrkanäle in der 2B die Bauteile 10 umrahmen, befinden sich die Einfuhrkanäle in der 2D in den Kreuzungspunkten der Trenngräben 4T. Zwei oder vier benachbarte Bauteile 10 können ein gemeinsames Halteelement 3 teilen. Das gemeinsame Halteelement 3 befindet sich insbesondere in einem Kreuzungspunkt der Trenngräben 4T.
  • Das in der 3A dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 1A dargestellten Ausführungsbeispiel eines Verfahrensschritts zur Herstellung eines Bauteilverbunds 100 oder einer Mehrzahl von Bauteilen 10. Im Unterschied hierzu weist die Opferschicht 4 eine erste Teilschicht 41 und eine zweite Teilschicht 42 auf. Die zweite Teilschicht 42 befindet sich in der vertikalen Richtung zwischen der ersten Teilschicht 41 und der Halbleiterstruktur 20. Insbesondere sind die Teilschichten 41 und 42 aus unterschiedlichen Materialien gebildet oder weisen unterschiedliche Materialienzusammensetzungen auf, sodass die Teilschichten 41 und 42 unterschiedliche Modifikationsraten, insbesondere unterschiedliche Oxidationsraten aufweisen. Zum Beispiel weisen die Teilschichten 41 und 42 unterschiedliche Konzentrationen an Aluminium auf.
  • Das in der 3B dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 1B dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Unterschied, dass die Halteelemente 3 jeweils eine erste Teilschicht 41 und eine zweite Teilschicht 42 aufweisen.
  • Das in der 3C dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 1E dargestellten Ausführungsbeispiel eines Verfahrensschritts zur Herstellung eines Bauteilverbunds 100 oder einer Mehrzahl von Bauteilen 10. Im Unterschied hierzu weist das Halteelement 3 eine erste Teilschicht 41 auf, die nur teilweise modifiziert oder oxidiert ist. Das Halteelement 3 weist eine zweite Teilschicht 42 auf, die insbesondere vollständig modifiziert oder vollständig oxidiert ist. Die Sollbruchstellen befinden sich in diesem Fall innerhalb der zweiten Teilschicht 42 oder an einer Grenzfläche zwischen der zweiten Teilschicht 42 und dem Halbleiterkörper 2 oder an einer Grenzfläche zwischen der zweiten Teilschicht 42 und der ersten Teilschicht 41.
  • Das in der 4A dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 1A dargestellten Ausführungsbeispiel eines Verfahrensschritts zur Herstellung eines Bauteilverbunds 100 oder einer Mehrzahl von Bauteilen 10. Im Unterschied hierzu befindet sich die Halbleiterstruktur 20 in vertikaler Richtung zwischen dem Aufwachssubstrat 9 und der Opferschicht 4. Die Opferschicht 4 kann eine auf der Halbleiterstruktur 20 epitaktisch aufgebrachte Halbleiterschicht sein. Auch ist es möglich, dass die Opferschicht 4 verschieden von einer Halbleiterschicht ist. Zum Beispiel kann die Opferschicht 4 eine Haftvermittlerschicht zwischen der Halbleiterstruktur 20 und dem Zwischenträger 90 sein, wie etwa in der 4B dargestellt ist.
  • Gemäß 4C wird das Aufwachssubstrat 9 von der Halbleiterstruktur 20 entfernt. Weitere anschließende Verfahrensschritte zur Herstellung des Bauteilverbunds 100 oder der Mehrzahl von Bauteilen 10 können durch die Verfahrensschritte gemäß den 1A bis 1H gegeben sein.
  • Die in den 5A, 5B und 5C dargestellten Ausführungsbeispiele entsprechen im Wesentlichen den in den 4A, 4B beziehungsweise 4C dargestellten Ausführungsbeispielen einiger Verfahrensschritte zur Herstellung eines Bauteilverbunds 100 oder einer Mehrzahl von Bauteilen 10. Im Unterschied hierzu wird vor dem Ausbilden der Opferschicht 4 eine Kontaktstruktur 6 auf der Halbleiterstruktur 20 gebildet.
  • Die Kontaktstruktur 6 umfasst insbesondere eine Kontaktschicht 62 zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterschicht 22. Des Weiteren enthält die Kontaktstruktur 6 eine Mehrzahl von Durchkontaktierungen 60, die sich durch die Halbleiterschicht 22 und die aktive Zone 23 hindurch in die Halbleiterschicht 21 hinein erstreckt. Die Kontaktstruktur 6 weist außerdem eine Mehrzahl von Kontaktschichten 61 auf, die jeweils mit einer Durchkontaktierung 60 oder mit mehreren Durchkontaktierungen 60 elektrisch leitend verbunden sind. Die Kontaktschichten 61 und die Durchkontaktierungen 60 sind zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterschicht 21 eingerichtet.
  • Für die elektrische Isolierung der Kontaktschichten 61 und der Durchkontaktierungen 60 von der aktiven Zone 23, der Halbleiterschicht 22 und von der weiteren Kontaktschicht 62 sorgt eine Isolierungsstruktur 5, die sich bereichsweise innerhalb der Halbleiterstruktur 20 und auf der Halbleiterstruktur 20 befindet. Insbesondere befinden sich die Kontaktschicht 61, die weitere Kontaktschicht 62 und die Isolierungsschicht 5 zumindest bereichsweise auf derselben Seite der Halbleiterstruktur.
  • Weitere anschließende Verfahrensschritte zur Herstellung des Bauteilverbunds 100 oder der Mehrzahl von Bauteilen 10 können durch die Verfahrensschritte gemäß den 1B, 1C und 1G gegeben sein. Im Vergleich mit den in den 1C, 1G und 1H dargestellten Ausführungsbeispielen, weist ein gemäß den 5A bis 5C hergestelltes Bauteil 10 oder Bauteilverbund 100 eine Kontaktstruktur 6 auf, die insbesondere ausschließlich auf der Rückseite 2R des Halbleiterkörpers 2 zugänglich ist.
  • Mit dem hier beschriebenen Verfahren können auf viele Zwischenschritte zum Beispiel bezüglich der Befestigung, elektrischen Kontaktierung oder Zwischenlagerung der Halbleiterkörper verzichtet werden. Außerdem können die Halbleiterkörper direkt auf einer Montagefläche eines Trägers, der insbesondere Leiterplatte ist, aufgebracht werden, sodass kein weiterer Zwischenträger zwischen dem Träger und dem Halbleiterkörper benötigt wird. Die inneren mechanischen Verspannungen können dadurch reduziert werden. Die Halbleiterkörper können außerdem kleiner und dünner ausgestaltet sein, da zum Beispiel die Maske und die Opferschicht auf vereinfachte Art und Weise entsprechend angepasst werden können. Eine Auskopplung der Strahlung über die Seitenflächen des Halbleiterkörpers kann ebenfalls erhöht werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass das Aufwachssubstrat wiederverwendet werden kann.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Die Erfindung umfasst vielmehr jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Ansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Bauteilverbund
    10
    Bauteil
    10R
    Rückseite des Bauteils
    10V
    Vorderseite des Bauteils/ Strahlungsdurchtrittsfläche
    1
    Träger
    11
    Anschlussschicht
    12
    Anschlussschicht
    13
    elektrische Verbindung
    2
    Halbleiterkörper
    20
    Halbleiterstruktur
    21
    erste Halbleiterschicht
    22
    zweite Halbleiterschicht
    23
    aktive Zone
    2R
    erste Hauptfläche des Halbleiterkörpers
    2S
    Seitenfläche des Halbleiterkörpers
    2V
    zweite Hauptfläche des Halbleiterkörpers
    3
    Halteelement
    3R
    Reste des Halteelements
    4
    Opferschicht
    41
    erste Teilschicht der Opferschicht
    42
    zweite Teilschicht der Opferschicht
    4K
    Einfuhrkanal
    4T
    Trenngraben
    4H
    Hohlraum
    5
    Isolierungsstruktur
    6
    Kontaktstruktur
    61
    Kontaktschicht
    60
    Durchkontaktierung
    62
    Kontaktschicht
    7
    Maske
    7S
    Stempel
    8
    Verbindungsschicht
    9
    Aufwachssubstrat
    90
    Zwischenträger

Claims (20)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauteilen (10), die jeweils einen Halbleiterkörper (2) mit einer optisch aktiven Zone (23) aufweisen, mit folgenden Schritten: - Bereitstellen einer Halbleiterstruktur (20) auf einem Zwischenträger (90), wobei eine Opferschicht (4) in vertikaler Richtung zwischen der Halbleiterstruktur und dem Zwischenträger angeordnet ist; - Ausbilden einer Mehrzahl von Trenngräben (4T) durch die Halbleiterstruktur hindurch zur Ausbildung einer Mehrzahl von lateral beabstandeten Halbleiterkörpern, wobei die Opferschicht Halteelemente (3) bildet; und - Modifikation der Halteelemente zur Reduzierung der mechanischen Haftung zwischen den Halbleiterkörpern und dem Zwischenträger, sodass die Halbleiterkörper von dem Zwischenträger ablösbar ausgeführt sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Opferschicht nach der Bildung der Trenngräben (4T) derart entfernt wird, dass in vertikaler Richtung Hohlräume (4H) zwischen dem Zwischenträger (90) und den Halbleiterkörpern (2) gebildet sind, wobei verbleibende Teilbereiche der Opferschicht die Halteelemente (3) bilden und die Halbleiterkörper in Draufsicht auf den Zwischenträger sowohl mit den Halteelementen als auch mit den Hohlräumen überlappen.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Modifikation durch Oxidation, chemische Veränderung, mechanische Veränderung oder kristallographische Veränderung der Halteelemente (3) erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem nach der Modifikation der Halteelemente (3) die Halbleiterkörper (2) ausschließlich über die modifizierten Halteelemente mit dem Zwischenträger (90) mechanisch verbunden sind, wobei - die Bauteile von dem Zwischenträger ablösbar und somit transferierbar ausgeführt sind, und - die Halbleiterkörper unter mechanischer Belastung, durch Bestrahlung oder durch Ätzung der Halteelemente von dem Zwischenträger freigelöst werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Halbleiterkörper (2) einzeln oder gruppenweise mit Hilfe eines oder einer Mehrzahl von Stempeln von dem Zwischenträger (90) abgenommen werden, wobei - die Halteelemente (3) unter mechanischer Belastung des Stempels oder der Stempel die Halbleiterkörper von dem Zwischenträger freilösen, und - die Halbleiterkörper vor dem Ablösen von dem Stempel oder von den Stempeln auf einem Träger (1) oder auf mehreren Trägern (1) befestigt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem - die Halbleiterkörper (2) einzeln oder gruppenweise von dem Zwischenträger (90) abgenommen werden, und - zum Freilösen der Halbleiterkörper vom Zwischenträger eine Absorptionsschicht bestrahlt wird, wobei die Absorptionsschicht Teil der Halteelemente (3) ist und - mitten in den Halteelementen (3) eingebettet ist, oder - dem Zwischenträger (90) zugewandt oder den Halbleiterkörpern zugewandt angeordnet ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Zwischenträger (90) ein Aufwachssubstrat ist und die Opferschicht (4) eine auf dem Zwischenträger epitaktisch aufgebrachte Halbleiterschicht ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Halbleiterstruktur (20) eine auf einem Aufwachssubstrat (9) epitaktisch aufgebrachte Schichtenfolge ist, wobei die Halbleiterstruktur und die Opferschicht (4) in vertikaler Richtung zwischen dem Aufwachssubstrat und dem Zwischenträger (90) angeordnet sind, und wobei das Aufwachssubstrat nach dem Befestigen der Halbleiterstruktur an dem Zwischenträger entfernt wird.
  9. Bauteilverbund (100) aus einer Mehrzahl von Bauteilen (10), einer modifizierten Opferschicht (4) und einem gemeinsamen Zwischenträger (90), bei dem - die Bauteile jeweils einen Halbleiterkörper (2) mit einer aktiven Zone (23) aufweisen, wobei die Halbleiterkörper auf dem Zwischenträger angeordnet und durch Trenngräben (4T) voneinander lateral beabstandet sind, - die Opferschicht in vertikaler Richtung zwischen dem Zwischenträger und den Halbleiterkörpern angeordnet ist, wobei die Opferschicht mehrere Halteelemente (3) zwischen den Halbleiterkörpern und dem gemeinsamen Zwischenträger aufweist, und wobei die Halbleiterkörper ausschließlich über die Halteelemente mit dem Zwischenträger mechanisch verbunden sind, - die Halteelemente in lateralen Richtungen von Hohlräumen (4H) umgeben sind, und - die Halbleiterkörper von dem Zwischenträger ablösbar ausgeführt sind, wobei die Halteelemente die Halbleiterkörper unter mechanischer Belastung oder durch Bestrahlung oder durch Ätzung von dem Zwischenträger freigeben.
  10. Verfahren oder Bauteilverbund (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Halteelemente (3) ausschließlich unterhalb der Halbleiterkörper (2) angeordnet sind und die Halbleiterkörper in Draufsicht auf den Zwischenträger (90) die Halteelemente vollständig bedecken.
  11. Verfahren oder Bauteilverbund (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem zumindest eines der Halteelemente (3) sowohl unterhalb der Halbleiterkörper (2) als auch seitlich der Halbleiterkörper in den Trenngräben (4T) angeordnet ist, wobei das zumindest eine Halteelement gleichzeitig mehreren Halbleiterkörpern zugeordnet und so gleichzeitig von mehreren Halbleiterkörpern überdeckt ist.
  12. Verfahren oder Bauteilverbund (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Halteelemente (3) beim Abnehmen der Bauteile (10) unter mechanischer Belastung brechbar oder ablösbar ausgeführt sind.
  13. Verfahren oder Bauteilverbund (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Halbleiterkörper (2) auf GaAs oder auf GaP basieren und die Opferschicht (4) eine aluminiumhaltige GaAs- oder GaP-Schicht ist.
  14. Verfahren oder Bauteilverbund (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Opferschicht (4) mehrere Teilschichten (41, 42) aufweist, wobei die Teilschichten unterschiedliche Modifikationsraten aufweisen.
  15. Verfahren oder Bauteilverbund (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Teilschichten (41, 42) auf demselben Materialsystem basieren, wobei die Teilschichten unterschiedliche Konzentrationen an Aluminium oder unterschiedliche Dotierungen aufweisen.
  16. Verfahren oder Bauteilverbund (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jedem Halbleiterkörper (2) eine Kontaktschicht (61) und eine weitere Kontaktschicht (62) zugeordnet sind, wobei - die Kontaktschicht und die weitere Kontaktschicht zur elektrischen Kontaktierung des zugehörigen Halbleiterkörpers eingerichtet sind, - die Kontaktschicht seitlich des Halteelements (3) auf einer ersten Hauptfläche (2R) des Halbleiterkörpers angeordnet ist und die erste Hauptfläche teilweise bedeckt, und - die weitere Kontaktschicht auf einer der ersten Hauptfläche abgewandten zweiten Hauptfläche (2V) des Halbleiterkörpers angeordnet ist und die zweite Hauptfläche vollständig bedeckt.
  17. Verfahren oder Bauteilverbund (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Kontaktschicht (61) und/oder die weitere Kontaktschicht (62) aus einem transparenten elektrisch leitfähigen Oxid gebildet sind/ist.
  18. Verfahren oder Bauteilverbund (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem jedem Halbleiterkörper (2) eine Kontaktschicht (61) und eine weitere Kontaktschicht (62) zugeordnet sind, wobei - die Kontaktschicht und die weitere Kontaktschicht auf derselben Seite des zugehörigen Halbleiterkörpers angeordnet und zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers eingerichtet sind, - eine der Kontaktschichten mit einer Durchkontaktierung (60) elektrisch leitend verbunden ist, und - sich die Durchkontaktierung in vertikaler Richtung durch die aktive Zone (23) hindurch zur elektrischen Kontaktierung einer Halbleiterschicht (21) des Halbleiterkörpers erstreckt.
  19. Bauteil (10) mit einem Halbleiterkörper (2), der aus dem Bauteilverbund (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 18 abgelöst ist, bei dem - die aktive Zone (23) zur Erzeugung oder zur Detektion elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist, - der Halbleiterkörper (2) eine Hauptfläche (2R) aufweist, die bereichsweise von Resten des Halteelements (3) bedeckt ist, und - die Reste des Halteelements aus einem modifizierten Material gebildet sind und für die im Betrieb des Bauteils zu emittierende oder zu detektierende elektromagnetische Strahlung reflektierend oder streuend wirken.
  20. Bauteil (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, das einen Träger (1) und eine Verbindungsschicht (8) aufweist, wobei der Halbleiterkörper (2) durch die Verbindungsschicht auf dem Träger befestigt ist, und die Reste des Halteelements (3) zumindest teilweise in der Verbindungsschicht eingebettet sind.
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