DE102021132299A1

DE102021132299A1 - Optoelektronisches halbleiterbauelement und verfahren zur herstellung einer mehrzahl von optoelektronischen halbleiterbauelementen

Info

Publication number: DE102021132299A1
Application number: DE102021132299.5A
Authority: DE
Inventors: Stephan Berghofer; Jan Seidenfaden; Markus Richter; Nicole Berner
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2021-12-08
Filing date: 2021-12-08
Publication date: 2023-06-15
Also published as: CN118369600A; DE112022004714A5; WO2023104454A1

Abstract

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) angegeben, das einen zumindest bereichsweise strahlungsdurchlässigen Rahmenkörper (20) und zumindest einen ersten Halbleiterchip (11), der zur Emission einer ersten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist, umfasst. Der Rahmenkörper (20) weist eine Aussparung (210) auf. Zumindest ein erster Wellenleiter (31) ist in dem Rahmenkörper (20) ausgebildet. Eine erste Einkoppelfläche (31A) des ersten Wellenleiters (31) ist an einer dem ersten Halbleiterchip (11) zugewandten Seitenfläche der Aussparung (210) ausgebildet. Eine Auskoppelfläche (20B) ist auf einer Außenfläche des Rahmenkörpers (20) ausgebildet. Der erste Halbleiterchip (10) ist derart in der Aussparung (210) angeordnet, dass zumindest ein Teil der ersten elektromagnetischen Strahlung in den ersten Wellenleiter (31) eintritt. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) angegeben.

Description

Es werden ein optoelektronisches Halbleiterbauelement und ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen angegeben.
Das optoelektronische Halbleiterbauelement ist insbesondere zur Erzeugung und/oder Detektion von elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise im infraroten oder ultravioletten Spektralbereich und bevorzugt von für das menschliche Auge wahrnehmbarem Licht, eingerichtet.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauelement anzugeben, das eine vereinfachte Herstellung ermöglicht.
Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur vereinfachten Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen anzugeben.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch ein optoelektronisches Halbleiterbauelement sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Das Halbleiterbauelement ist insbesondere zur Emission von kohärenter elektromagnetischer Strahlung vorgesehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement einen zumindest bereichsweise strahlungsdurchlässigen Rahmenkörper und zumindest einen ersten Halbleiterchip, der zur Emission einer ersten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist. Beispielsweise umfasst der Halbleiterchip einen aktiven Bereich. Der aktive Bereich weist insbesondere einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfachquantentopfstruktur (SQW, single quantum well) oder eine Mehrfachquantentopfstruktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung oder zur Strahlungsdetektion auf. Bei dem Halbleiterchip handelt es sich beispielsweise um eine Photodiode oder eine Lumineszenzdiode, insbesondere eine Leuchtdiode. Bevorzugt handelt es sich bei dem Halbleiterchip um eine Laserdiode. Der Halbleiterchip ist insbesondere zur Erzeugung von kohärenter Strahlung eingerichtet. Eine Laserdiode weist vorteilhaft eine hohe Leuchtdichte auf.
Bevorzugt ist der Rahmenkörper zumindest bereichsweise durchlässig, insbesondere transparent für eine im Betrieb des Halbleiterchips erzeugte oder zu detektierende elektromagnetische Strahlung. Der Rahmenkörper ist beispielsweise zumindest bereichsweise mit einem der folgenden Materialien gebildet: Si, SiO₂, Polymer. Weiter kann der Rahmenkörper zumindest bereichsweise ein opakes, insbesondere ein strahlungsundurchlässiges Material umfassen.
Der Rahmenkörper dient beispielsweise zum Schutz des Halbleiterchips vor äußeren Umwelteinflüssen. Insbesondere ist der Rahmenkörper mechanisch selbsttragend und verleiht dem optoelektronischen Halbleiterbauelement mechanische Stabilität. Der Rahmenkörper weist beispielsweise Spuren eines Vereinzelungsprozesses auf.
Insbesondere weist der Rahmenkörper eine Oberseite und eine der Oberseite gegenüberliegende Unterseite auf. Die Oberseite ist insbesondere über mehrere Seitenflächen mit der Unterseite verbunden. Eine Haupterstreckungsebene des Rahmenkörpers verläuft bevorzugt parallel zu der Oberseite und/oder der Unterseite des Rahmenkörpers. Insbesondere sind die Spuren eines Vereinzelungsprozesses, beispielswiese eines Sägeprozesses oder eines Stealth-Dicing Prozesses, an den Seitenflächen des Rahmenkörpers erkennbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist der Rahmenkörper eine Aussparung auf. Die Aussparung erstreckt sich beispielsweise von der Oberseite des Rahmenkörpers in den Rahmenkörper. Die Aussparung weist insbesondere Seitenflächen auf. Weiterhin kann die Aussparung eine Bodenfläche aufweisen. Die Seitenflächen der Aussparung sind vorteilhaft quer, insbesondere senkrecht zu der Bodenfläche der Aussparung und/oder der Unterseite des Rahmenkörpers ausgerichtet. Beispielsweise sind die Seitenflächen schräg zu der Bodenfläche ausgerichtet. Vorteilhaft ermöglicht dies eine besonders einfache Herstellung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist zumindest ein erster Wellenleiter in dem Rahmenkörper ausgebildet. Der Wellenleiter umfasst insbesondere einen Kernbereich, der einen höheren Brechungsindex aufweist, als ein den Kernbereich umgebendes Material. Beispielsweise ist der erste Wellenleiter ein Hohlkernwellenleiter. Ferner umfasst der erste Wellenleiter eine erste Einkoppelfläche und eine Auskoppelfläche. Über die erste Einkoppelfläche tritt beispielsweise elektromagnetische Strahlung in den Wellenleiter ein. Über die Auskoppelfläche tritt beispielsweise elektromagnetische Strahlung aus dem Wellenleiter aus. Eine elektromagnetische Strahlung breitet sich bevorzugt längs einer Haupterstreckungsrichtung des Wellenleiters aus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist eine erste Einkoppelfläche des ersten Wellenleiters an einer dem Halbleiterchip zugewandten Seitenfläche der Aussparung ausgebildet. Insbesondere ermöglicht die Einkoppelfläche einer in der Aussparung erzeugten elektromagnetischen Strahlung, in den Wellenleiter einzutreten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist eine Auskoppelfläche auf einer Außenfläche des Rahmenkörpers ausgebildet. Bevorzugt ist die Außenfläche eine Fläche, die eine laterale Erstreckung des Rahmenkörpers begrenzt. Die Außenfläche des Rahmenkörpers umfasst unter anderem die Oberseite, die Unterseite und die Seitenflächen des Rahmenkörpers. Über die Auskoppelfläche kann insbesondere eine elektromagnetische Strahlung aus dem Rahmenkörper austreten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist der erste Halbleiterchip derart in der Aussparung angeordnet, dass zumindest ein Teil der ersten elektromagnetischen Strahlung in den ersten Wellenleiter eintritt. Mit anderen Worten, die Strahlungsaustrittsfläche des ersten Halbleiterchips ist auf die Einkoppelfläche des ersten Wellenleiters ausgerichtet. Vorteilhaft kann so eine elektromagnetische Strahlung des ersten Halbleiterchips über den ersten Wellenleiter zu einer Außenfläche des Rahmenkörpers geführt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement,

- einen zumindest bereichsweise strahlungsdurchlässigen Rahmenkörper und zumindest einen ersten Halbleiterchip, der zur Emission einer ersten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist, wobei
- der Rahmenkörper eine Aussparung aufweist,
- zumindest ein erster Wellenleiter in dem Rahmenkörper ausgebildet ist,
- eine erste Einkoppelfläche des ersten Wellenleiters an einer dem Halbleiterchip zugewandten Seitenfläche der Aussparung ausgebildet ist,
- eine Auskoppelfläche auf einer Außenfläche des Rahmenkörpers ausgebildet ist,
- der erste Halbleiterchip derart in der Aussparung angeordnet ist, dass zumindest ein Teil der ersten elektromagnetischen Strahlung in den ersten Wellenleiter eintritt.

Einem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelement liegen unter anderem die folgenden Überlegungen zu Grunde: Zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen ist es vorteilhaft, mehrere Halbleiterbauelemente parallel zu bearbeiten. Dies umfasst sowohl Schritte zur Herstellung und Bearbeitung der Halbleiterbauelemente als auch Schritte zu ihrer elektrooptischen Charakterisierung.
Das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauelement macht unter anderem von der Idee Gebrauch, optoelektronische Halbleiterbauelemente derart in einem zumindest bereichsweise strahlungsdurchlässigen Substrat auszubilden, dass eine Mehrzahl von Halbleiterbauelementen parallel hergestellt und anschließend elektrooptisch charakterisiert werden können. Insbesondere ist dazu ein Hauptwellenleiter in dem Substrat vorgesehen, der die von mehreren einzelnen Halbleiterbauelementen emittierte elektromagnetische Strahlung an einer einzigen Auskoppelfläche aus dem Substrat austreten lässt. Vorteilhaft kann so eine elektrooptische Charakterisierung einer Mehrzahl von Halbleiterbauelementen an einer einzigen Auskoppelfläche erfolgen. Eine wiederholte Ausrichtung eines Detektors für jedes Halbleiterbauelement kann so vorteilhaft vermieden werden. Anschließend kann das Substrat in eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen mit je einem Rahmenkörper vereinzelt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst der Rahmenkörper einen Transmissionsbereich und einen opaken Bereich. Insbesondere ist der Transmissionsbereich mit einem von dem opaken Bereich unterschiedlichen Material gebildet. Der Transmissionsbereich ist transluzent, insbesondere transparent für eine im Betrieb in dem optoelektronischen Halbleiterbauelement erzeugte elektromagnetische Strahlung. Der opake Bereich ist opak, insbesondere undurchlässig für eine im Betrieb in dem optoelektronischen Halbleiterbauelement erzeugte elektromagnetische Strahlung.
Bevorzugt erstreckt sich der Transmissionsbereich in einer lateralen Richtung ausgehend von der Aussparung bis zu einer Seitenfläche des Rahmenkörpers. Beispielsweise erstreckt sich der Transmissionsbereich von einer ersten Seitenfläche des Rahmenkörpers bis zu einer der ersten Seitenfläche gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche des Rahmenkörpers. Bevorzugt ist der Transmissionsbereich auf einer der Einkoppelfläche des ersten Wellenleiters zugewandten Seite des Rahmenkörpers angeordnet. Der opake Bereich ist insbesondere auf einer quer zur Einkoppelfläche des ersten Wellenleiters verlaufenden Seite des Rahmenkörpers und auf einer der Einkoppelfläche des ersten Wellenleiters gegenüberliegenden Seite des Rahmenkörpers angeordnet. Der opake Bereich vermindert oder unterbindet dadurch beispielsweise eine unerwünschte Auskopplung von elektromagnetischer Strahlung in einer Richtung entgegen der Auskoppelrichtung des Halbleiterchips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist der Rahmenkörper vollständig mit einem strahlungsdurchlässigen Material gebildet. Dies vereinfacht eine Herstellung, da der gesamte Rahmenkörper vorteilhaft mit dem gleichen Material gebildet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements erstreckt sich der erste Wellenleiter vollständig innerhalb des Rahmenkörpers. Mit anderen Worten, der erste Wellenleiter ist entlang seiner Haupterstreckungsrichtung in dem Material des Rahmenkörpers eingebettet. Vorteilhaft ist der erste Wellenleiter so besonders gut vor äußeren Umwelteinflüssen, wie beispielsweise mechanischen Beschädigungen, geschützt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umgibt der Rahmenkörper den zumindest einen Halbleiterchip lateral vollständig. Bevorzugt umgibt der Rahmenkörper alle Halbleiterchips lateral vollständig. Der Rahmenkörper schützt die Halbleiterchips insbesondere vor mechanischen Beschädigungen und verleiht dem optoelektronischen Halbleiterbauelement eine größere mechanische Stabilität.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements überragt der Rahmenkörper den zumindest einen Halbleiterchip vertikal. Bevorzugt überragt der Rahmenkörper alle Halbleiterchips vertikal. Dies ermöglicht eine besonders einfache Montage eines Deckelelements. Beispielsweise verschließt das Deckelelement die Aussparung vollständig. Vorteilhaft kann in der Aussparung so eine Schutzatmosphäre eingerichtet werden, die die Halbleiterchips vor schädlichen Gasen schützt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements durchdringt die Aussparung den Rahmenkörper vollständig. Bevorzugt ist so eine Montage eines Halbleiterchips durch die Aussparung, beispielsweise auf einem darunter angeordneten Träger, vereinfacht. Mit anderen Worten, die Aussparung des Rahmenkörpers weist insbesondere keine Bodenfläche auf. Eine Bodenfläche der Aussparung wird beispielsweise durch den Träger gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement einen zweiten Halbleiterchip und einen zweiten Wellenleiter, wobei der zweite Halbleiterchip eine zweite elektromagnetische Strahlung emittiert und derart in der Aussparung angeordnet ist, dass zumindest ein Teil der zweiten elektromagnetischen Strahlung in den zweiten Wellenleiter eintritt. Bevorzugt werden der erste Wellenleiter und der zweite Wellenleiter an ihren Auskoppelflächen eng zusammengeführt. Mit anderen Worten, die Auskoppelfläche des ersten Wellenleiters ist insbesondere unmittelbar neben der Auskoppelfläche des zweiten Wellenleiters angeordnet. Die Auskoppelflächen der Wellenleiter sind insbesondere in einem Abstand zwischen 50 pm und 5 um, bevorzugt zwischen 25 pm und 10 µm zueinander angeordnet.
Die zweite elektromagnetische Strahlung weist beispielsweise eine Hauptwellenlänge auf, die sich von einer Hauptwellenlänge der ersten elektromagnetischen Strahlung unterscheidet. Eine Hauptwellenlänge ist hier und im Folgenden zu verstehen als eine Wellenlänge, bei der ein Spektrum einer elektromagnetischen Strahlung ein globales Maximum aufweist. Mit anderen Worten, die erste elektromagnetische Strahlung weist insbesondere eine andere Farbe auf als die zweite elektromagnetische Strahlung.
Der zweite Wellenleiter erstreckt sich bevorzugt vollständig innerhalb des Rahmenkörpers. Mit anderen Worten, der zweite Wellenleiter ist entlang seiner Haupterstreckungsrichtung in dem Material des Rahmenkörpers eingebettet. Vorteilhaft ist der zweite Wellenleiter so besonders gut vor äußeren Umwelteinflüssen, wie beispielsweise mechanischen Beschädigungen, geschützt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement einen Hauptwellenleiter, in dem sich die erste elektromagnetische Strahlung und die zweite elektromagnetische Strahlung miteinander überlagern. Der Hauptwellenleiter erstreckt sich bevorzugt vollständig innerhalb des Rahmenkörpers. Mit anderen Worten, der Hauptwellenleiter ist entlang seiner Haupterstreckungsrichtung in dem Material des Rahmenkörpers eingebettet. Vorteilhaft ist der Hauptwellenleiter so besonders gut vor äußeren Umwelteinflüssen, wie beispielsweise mechanischen Beschädigungen, geschützt. Insbesondere umfasst der Hauptwellenleiter eine Auskoppelfläche.
Die Auskoppelfläche des Hauptwellenleiters ist beispielsweise an einer Außenfläche des Rahmenkörpers ausgebildet. Bevorzugt ist die Auskoppelfläche an einer Seitenfläche oder einer Oberseite des Rahmenkörpers ausgebildet. Alternativ kann die Auskoppelfläche des Hauptwellenleiters auch innerhalb des Rahmenkörpers ausgebildet sein. Die erste elektromagnetische Strahlung und die zweite elektromagnetische Strahlung überlagern in dem Hauptwellenleiter miteinander und werden so besonders gut durchmischt. Insbesondere werden die erste elektromagnetische Strahlung und die zweite elektromagnetische Strahlung gemeinsam durch die Auskoppelfläche des Hauptwellenleiters aus dem optoelektronischen Halbleiterbauelement ausgekoppelt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements endet der Hauptwellenleiter an einer Seitenfläche des Rahmenkörpers. Folglich ist die Auskoppelfläche des Hauptwellenleiters an einer Seitenfläche des Rahmenkörpers ausgebildet. Vorteilhaft kann so eine in den Hauptwellenleiter eingekoppelte elektromagnetische Strahlung zur Seite des Rahmenkörpers ausgekoppelt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements erstreckt sich der Hauptwellenleiter von einer ersten Seite des Rahmenkörpers bis zu einer gegenüberliegenden zweiten Seite des Rahmenkörpers. Der Hauptwellenleiter verläuft insbesondere quer, bevorzugt senkrecht zu der ersten und zweiten Seite des Rahmenkörpers. Der Hauptwellenleiter weist folglich zwei Flächen auf, die an eine Seitenfläche des Rahmenkörpers angrenzen. Bevorzugt wird nur eine dieser Flächen als eine Auskoppelfläche verwendet. Eine derartige Ausgestaltung des Hauptwellenleiters erleichtert seine Herstellung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements endet der Hauptwellenleiter an einer Oberseite des Rahmenkörpers. Vorteilhaft ermöglicht eine derartige Ausrichtung des Hauptwellenleiters eine Ausbildung der Auskoppelfläche auf der Oberseite des Rahmenkörpers.
Es wird weiter ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen angegeben. Das optoelektronische Bauelement kann insbesondere mittels eines hier beschriebenen Verfahrens hergestellt werden. Das heißt, sämtliche im Zusammenhang mit dem Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen offenbarten Merkmale sind auch für das optoelektronische Halbleiterbauelement offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Einbringen einer Mehrzahl von Aussparungen in ein zumindest bereichsweise strahlungsdurchlässiges Substrat. Das zumindest bereichsweise strahlungsdurchlässige Substrat ist bevorzugt mit einem Glas gebildet. Insbesondere umfasst das Substrat auch opake, insbesondere strahlungsundurchlässige Bereiche. Bevorzugt schirmen die opaken Bereiche eine unerwünschte Streustrahlung ab. Die Aussparungen werden beispielsweise mit einem Ätzverfahren hergestellt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Ausbilden einer Mehrzahl von ersten Wellenleitern und eines Hauptwellenleiters in dem Substrat, wobei jeweils eine Einkoppelfläche eines ersten Wellenleiters an einer Seitenfläche einer Aussparung ausgebildet ist und elektromagnetische Strahlung aus dem Hauptwellenleiter in Richtung einer Außenfläche des Substrats austritt. Insbesondere sind die Wellenleiter in einem Transmissionsbereich des Substrats ausgebildet. Beispielsweise werden die ersten Wellenleiter mittels einer fokussierten Laserstrahlung in dem Substrat ausgebildet. Alternativ können die Wellenleiter mittels Ionenimplantation ausgebildet werden. Die aus einer Außenfläche des Substrats austretende elektromagnetische Strahlung kann beispielsweise für eine elektrooptische Charakterisierung von innerhalb des Substrats angeordneter Halbleiterchips detektiert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Anordnen von jeweils einem ersten Halbleiterchip, der zur Emission einer ersten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist, in jeweils einer Aussparung, wobei jeder erste Halbleiterchip derart in seiner zugeordneten Aussparung angeordnet wird, dass zumindest ein Teil der ersten elektromagnetischen Strahlung in den ersten Wellenleiter eintritt. Eine Strahlungsaustrittsfläche der ersten Halbleiterchips ist folglich jeweils auf eine Einkoppelfläche eines ersten Wellenleiters ausgerichtet. Insbesondere durchdringen die Aussparungen das Substrat vollständig. Beispielsweise werden die Halbleiterchips auf einem unter dem Substrat angeordneten Träger in den Aussparungen des Substrats angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Vereinzeln des Substrats zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen. Beispielsweise wird das Substrat jeweils zwischen zwei Aussparungen durchtrennt. Durch die Vereinzelung des Substrats entsteht insbesondere eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen mit jeweils einem zumindest bereichsweise strahlungsdurchlässigen Rahmenkörper.
Mit anderen Worten, die Rahmenkörper der optoelektronischen Halbleiterbauelemente sind vor dem Vereinzelungsschritt beispielsweise als Teil des strahlungsdurchlässigen Substrats zusammenhängend ausgebildet. Nach dem Vereinzelungsschritt in eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen entlang von ersten Trennlinien ergibt sich insbesondere eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen mit jeweils einem Rahmenkörper. Die Rahmenkörper sind folglich bevorzugt mit dem Material des Substrats gebildet. Insbesondere weisen die fertiggestellten optoelektronischen Halbleiterbauelemente Spuren eines Vereinzelungsprozesses auf. Beispielsweise sind an Seitenflächen der optoelektronischen Halbleiterbauelemente Spuren eines Vereinzelungsprozesses, insbesondere eines Sägeprozesses oder eines Stealth-Dicing-Prozesses, sichtbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:

A) Einbringen einer Mehrzahl von Aussparungen in ein zumindest bereichsweise strahlungsdurchlässiges Substrat,
B) Ausbilden einer Mehrzahl von ersten Wellenleitern in dem Substrat, wobei
- - jeweils eine Einkoppelfläche eines ersten Wellenleiters an einer Seitenfläche einer Aussparung ausgebildet ist,
- - elektromagnetische Strahlung aus den ersten Wellenleitern in Richtung einer Außenfläche des Substrats austritt,
C) Anordnen von jeweils einem ersten Halbleiterchip, der zur Emission einer ersten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist, in jeweils einer Aussparung, wobei
- - jeder erste Halbleiterchip derart in seiner zugeordneten Aussparung angeordnet wird, dass zumindest ein Teil der ersten elektromagnetischen Strahlung in den ersten Wellenleiter eintritt, und
D) Vereinzeln des Substrats zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen.

Bevorzugt werden die Verfahrensschritte in ihrer alphabetischen Reihenfolge ausgeführt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine elektrooptische Charakterisierung der ersten Halbleiterchips ausgeführt. Für eine elektrooptische Charakterisierung und/oder eine aktive Justage der Halbleiterchips wird die von den ersten Halbleiterchips emittierte erste elektromagnetische Strahlung beispielsweise von einem Detektor detektiert und analysiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine elektrooptische Charakterisierung von allen ersten Halbleiterchips vor dem Vereinzelungsschritt ausgeführt. Vorteilhaft kann die elektrooptische Charakterisierung somit noch im Verbund der Halbleiterbauelemente ausgeführt werden. Dadurch ist eine Positionierung eines Detektors vereinfacht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Mehrzahl von ersten Wellenleitern in einem Hauptwellenleiter zusammengeführt. Insbesondere wird der Hauptwellenleiter in Schritt B) in dem Substrat ausgebildet. Bevorzugt tritt elektromagnetische Strahlung in Richtung einer Außenfläche des Substrats aus dem Hauptwellenleiter aus.
Der Hauptwellenleiter erstreckt sich vorteilhaft bis zu einer Seitenfläche des Substrats. Vorteilhaft kann eine elektrooptische Charakterisierung von mehreren ersten Halbleiterchips mit einer einmaligen Positionierung eines Detektors an einer Auskoppelfläche des Hautwellenleiters erfolgen. Eine erneute Positionierung des Detektors für jeden ersten Halbleiterchip kann somit vorteilhaft entfallen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird jeweils ein zweiter Halbleiterchip, der zur Emission einer zweiten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist, in jeweils einer Aussparung angeordnet, wobei jeder zweite Halbleiterchip derart in seiner zugeordneten Aussparung angeordnet wird, dass zumindest ein Teil der zweiten elektromagnetischen Strahlung in einen zweiten Wellenleiter eintritt. Bevorzugt erfolgt eine Ausrichtung der ersten und zweiten Halbleiterchips in Abhängigkeit der Positionen der ersten und zweiten Wellenleiter.
Alternativ kann auch eine Montage der ersten und/oder zweiten Halbleiterchips vor einem Einbringen der ersten und/oder zweiten Wellenleiter erfolgen, sodass eine Ausrichtung der ersten und/oder zweiten Wellenleiter entsprechend der Positionen der ersten und/oder zweiten Halbleiterchips erfolgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine elektrooptische Charakterisierung der ersten Halbleiterchips und der zweiten Halbleiterchips anhand der an der Auskoppelfläche austretenden elektromagnetischen Strahlung ausgeführt. Vorteilhaft kann so eine elektrooptische Charakterisierung einer Mehrzahl von ersten und zweiten Halbleiterchips erfolgen, wobei ein Detektor nur einmal an der Auskoppelfläche positioniert werden muss.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Auskoppelfläche des Substrats auf einer Seitenfläche des Substrats ausgebildet. Vorteilhaft kann so eine in den Hauptwellenleiter eingekoppelte elektromagnetische Strahlung zur Seite des Substrats ausgekoppelt werden. Dies ermöglicht eine besonders einfache Erfassung der elektromagnetischen Strahlung von einem Detektor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Schritt A) ein erster Teil des Substrats bereitgestellt, die ersten Wellenleiter und die zweiten Wellenleiter in dem Schritt A) auf einer Oberfläche des ersten Teils des Substrats aufgebracht, und anschließend ein zweiter Teil des Substrats auf den ersten Teil des Substrats angeordnet. Bevorzugt entspricht eine gedachte Trennebene zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil des Substrats einer Ebene parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung des Substrats. Beispielsweise werden die Wellenleiter auf den ersten Teil des Substrats aufgedampft und insbesondere mit einer weiteren Schutzschicht versehen, bevor der zweite Teil des Substrats aufgebracht wird.
Die Bereitstellung des Substrats erfolgt insbesondere in zwei voneinander getrennten Schritten. Die Wellenleiter werden beispielsweise mit einem photolithographischen Verfahren auf dem ersten Teil des Substrats aufgebracht. Alternativ können die Wellenleiter auf den ersten Teil des Substrats aufgedampft werden und anschließend mit einer Schutzschicht versehen werden. Durch die Anordnung des zweiten Teils des Substrats werden die Wellenleiter in dem Substrat eingebettet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird zumindest eine Auskoppelfläche des Substrats auf einer Oberseite des Substrats ausgebildet. Vorteilhaft ermöglicht eine derartige Anordnung eine Auskopplung in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des Substrats. Ein Detektor zur elektrooptischen Charakterisierung der Halbleiterchips kann so parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Substrats positioniert und verfahren werden, um jeden Halbleiterchip zu charakterisieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine elektrooptische Charakterisierung aller Halbleiterchips vor dem Vereinzelungsschritt ausgeführt. Vorteilhaft können so alle Halbleiterchips von allen späteren Halbleiterbauelementen auf einem Substrat noch vor dem Vereinzeln elektrooptisch charakterisiert werden. Durch das zusammenhängende Substrat ist die Mehrzahl von Halbleiterchips in den Aussparungen einfach handhabbar und eine Positionierung eines Detektors zur elektrooptischen Charakterisierung ist vereinfacht.
Ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement eignet sich insbesondere zum Einsatz als Hochleistungslichtquelle zur Anwendung in Kraftfahrzeugscheinwerfern oder Projektionsbeleuchtungen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des optoelektronischen Halbleiterbauelements ergeben sich aus den folgenden, im Zusammenhang mit den in den Figuren dargestellten, Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:

1 eine schematische Draufsicht auf ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Draufsicht auf ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
3 eine schematische Draufsicht auf ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
4 eine schematische Draufsicht auf eine Mehrzahl von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelementen gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel vor einem Schritt zu ihrer Vereinzelung,
5 eine schematische Draufsicht auf eine Mehrzahl von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelementen gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel vor einem Schritt zu ihrer Vereinzelung,
6A eine schematische Draufsicht auf ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel,
6B eine schematische Schnittansicht des hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel entlang einem Schnitt an der in der 6A gezeigten ersten Schnittlinie AA,
7A eine schematische Draufsicht auf ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel,
7B eine schematische Schnittansicht des hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel entlang einem Schnitt an der in der 7A gezeigten zweiten Schnittlinie BB,
8 eine schematische Draufsicht auf eine Mehrzahl von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelementen gemäß einem achten Ausführungsbeispiel vor einem Schritt zu ihrer Vereinzelung, und
9 eine schematische Draufsicht auf ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
Das optoelektronische Halbleiterbauelement 1 umfasst einen Rahmenkörper 20, der mit einem strahlungsdurchlässigen Material gebildet ist. Der Rahmenkörper 20 ist in seiner lateralen Ausdehnung durch Seitenflächen begrenzt. Die laterale Ausdehnung ist hier und in den folgenden Figuren zu verstehen als eine Ausdehnung in der ersten lateralen Richtung X und der zweite lateralen Richtung Y.
Der Rahmenkörper 20 umfasst eine erste Seitenfläche 20X und ein der ersten Seitenfläche 20X gegenüberliegende zweite Seitenfläche 20Y. Ferner ist der Rahmenkörper in seiner vertikalen Erstreckung durch eine Unterseite und eine Oberseite begrenzt. Eine vertikale Ausdehnung ist hier und in den folgenden Figuren zu verstehen als eine Ausdehnung in der vertikalen Richtung Z. Die Seitenflächen des Rahmenkörpers 20 weisen Spuren eines Vereinzelungsprozesses auf.
Der Rahmenkörper 20 umfasst eine Aussparung 210, die den Rahmenkörper in einer vertikalen Richtung Z vollständig durchdringt. In dem Rahmenkörper 20 sind ein erster Wellenleiter 31 und ein Hauptwellenleiter 40 eingebettet. Ferner ist in der Aussparung 210 des Rahmenkörpers 20 ein erster Halbleiterchip 11 angeordnet, der zur Emission einer ersten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem ersten Halbleiterchip 11 um eine Leuchtdiode oder einen zur Emission von kohärenter elektromagnetischer Strahlung eingerichteten Laserchip.
Der erste Wellenleiter 31 hat eine Einkoppelfläche auf einer Seitenfläche der Aussparung 210. Der erste Halbleiterchip 11 ist derart in der Aussparung 210 angeordnet, dass zumindest ein Teil der ersten elektromagnetischen Strahlung in den ersten Wellenleiter 31 eintritt.
Der erste Wellenleiter 31 ist an den Hauptwellenleiter 40 gekoppelt. Die in den ersten Wellenleiter 31 eingekoppelte elektromagnetische Strahlung wird folglich in den Hauptwellenleiter 40 eingekoppelt. Der Hauptwellenleiter 40 verläuft bis zu einer Außenfläche des Rahmenkörpers 20. Auf einer Seitenfläche des Rahmenkörpers 20 bildet der Hauptwellenleiter 40 eine Auskoppelfläche 20B aus.
Die in den ersten Wellenleiter 31 eingekoppelte erste elektromagnetische Strahlung tritt folglich aus der Auskoppelfläche 20B aus dem Rahmenkörper 20 aus. Dort kann die erste elektromagnetische Strahlung beispielsweise durch einen Detektor erfasst werden. Der Detektor ist hier und in den folgenden Figuren jeweils durch ein Symbol in der Form eines Auges dargestellt.
2 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das in der 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel.
Im Unterscheid zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Hauptwellenleiter 40 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zu einer Oberseite des Rahmenkörpers 20 ausgerichtet. Die Auskoppelfläche 20B ist folglich auf der Oberseite des Rahmenkörpers 20 angeordnet.
3 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Das in der 3 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel.
Im Unterscheid zu dem ersten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Hauptwellenleiter 40 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ausgehend von der ersten Seitenfläche 20X bis zur zweiten Seitenfläche 20Y des Rahmenkörpers 20. Eine Auskoppelfläche 20B ist auf der zweiten Seitenfläche 20Y angeordnet. Eine derartige Ausführung des Hauptwellenleiters 40 ermöglicht insbesondere eine vereinfachte Herstellung des Hauptwellenleiters 40.
4 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Mehrzahl von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel vor einem Schritt zu ihrer Vereinzelung. Die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 sind in einem zusammenhängenden, strahlungsdurchlässigen Substrat 200 dargestellt. Die späteren Trennlinien sind durch gestrichelte erste Trennlinien C1 dargestellt.
Die Halbleiterbauelemente 1 entsprechen im Wesentlichen jeweils dem in der 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel. Zusätzlich umfassen die Halbleiterbauelemente 1 jeweils einen zweiten Halbleiterchip 12 und einen dritten Halbleiterchip 13. Der zweite Halbleiterchip 12 ist zur Emission einer zweiten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet und der dritte Halbleiterchip 13 ist zur Erzeugung einer dritten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet. Bevorzugt ist die erste elektromagnetische Strahlung eine Hauptwellenlänge im roten Spektralbereich, die zweite elektromagnetische Strahlung eine Hauptwellenlänge im grünen Spektralbereich und die dritte elektromagnetische Strahlung eine Hauptwellenlänge im blauen Spektralbereich.
Jedes optoelektronische Halbleiterbauelement 1 umfasst einen ersten Wellenleiter 31 mit einer ersten Einkoppelfläche 31A, einen zweiten Wellenleiter 32 mit einer zweiten Einkoppelfläche 32A und einen dritten Wellenleiter 33 mit einer dritten Einkoppelfläche 33A. Die erste elektromagnetische Strahlung wird über die erste Einkoppelfläche 31A in den ersten Wellenleiter 31 eingekoppelt, die zweite elektromagnetische Strahlung wird über die zweite Einkoppelfläche 32A in den zweiten Wellenleiter 32 eingekoppelt und die dritte elektromagnetische Strahlung wird über die dritte Einkoppelfläche 33A in den dritten Wellenleiter 33 eingekoppelt.
Die Rahmenkörper 20 der optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 sind vor dem Vereinzelungsschritt als Teil des strahlungsdurchlässigen Substrats 200 zusammenhängend ausgebildet. Nach dem Vereinzelungsschritt in eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 entlang der gestrichelten ersten Trennlinien C1 ergibt sich eine Mehrzahl von optoelektronischer Halbleiterbauelemente 1 mit jeweils einem Rahmenkörper 20. Die Rahmenkörper 20 sind folglich mit dem Material des Substrats 200 gebildet. Insbesondere weisen die fertiggestellten optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 Spuren eines Vereinzelungsprozesses auf. Beispielsweise sind an Seitenflächen der optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 Spuren eines Vereinzelungsprozesses, insbesondere eines Sägeprozesses oder eines Stealth-Dicing-Prozesses, sichtbar.
Die ersten Wellenleiter 31, die zweiten Wellenleiter 32 und die dritten Wellenleiter 33 sind mit einem Hauptwellenleiter 40 verbunden. Der Hauptwellenleiter 40 erstreckt sich beispielsweise lateral vollständig über das Substrat 200 von einer ersten Seitenfläche 20X zu einer Auskoppelfläche 20B auf einer der ersten Seitenfläche 20X gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche 20Y, wie in der unteren Zeile der Halbleiterbauelemente 1 in 4 dargestellt. Der Hauptwellenleiter 40 erstreckt sich alternativ lediglich innerhalb des Substrats 200 und endet noch innerhalb der lateralen Erstreckung des Substrats 200, wie in der oberen Zeile der Halbleiterbauelemente 1 in 4 dargestellt.
Die in den Hauptwellenleiter 40 eingekoppelte elektromagnetische Strahlung verlässt das Substrat 200 durch eine Auskoppelfläche 20B an einer Außenfläche des Substrats 200.
An der Auskoppelfläche 20B kann mittels eines Detektors die erste, die zweite und die dritte elektromagnetische Strahlung von allen ersten, zweiten und dritten Halbleiterchips 11, 12, 13 aller optoelektronischer Halbleiterbauelemente 1 einer Zeile detektiert werden. Vorteilhaft können so alle ersten, zweiten und dritten Halbleiterchips 11, 12, 13 von allen optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1, die nebeneinander in einer Zeile angeordnet sind, elektrooptisch charakterisiert werden, ohne eine Position des Detektors zu verändern.
5 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Mehrzahl von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelementen gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel vor einem Schritt zu ihrer Vereinzelung. Das in der 5 dargestellte fünfte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 4 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel.
Im Unterscheid zu dem vierten Ausführungsbeispiel sind die Hauptwellenleiter 40 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel jeweils zu einer Oberseite des Substrats 200 ausgerichtet. Die Auskoppelflächen 20B sind folglich auf der Oberseite des Substrats 200 angeordnet. Die ersten Wellenleiter 31, die zweiten Wellenleiter 32 und die dritten Wellenleiter 33 jedes späteren Halbleiterbauelements 1 sind jeweils in einem Hauptwellenleiter 40 kombiniert. So kann jeder erste Halbleiterchip 11, jeder zweite Halbleiterchip 12 und jeder dritte Halbleiterchip 13 jedes Halbleiterbauelements 1 von jeweils einer Position an der Oberseite des Substrats 200 elektrooptisch charakterisiert werden.
Bevorzugt erfolgt eine elektrooptische Charakterisierung der Halbleiterchips 11, 12, 13 während die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 1 in dem Substrat 200 miteinander verbunden sind. Dies erleichtert eine Positionierung eines Detektors.
6A zeigt eine schematische Draufsicht auf ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. Das in der 6A dargestellte sechste Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel.
Im Unterscheid zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind neben einem ersten Halbleiterchip 11 auch ein zweiter Halbleiterchip 12 und ein dritter Halbleiterchip 13 in der Aussparung 210 des Rahmenkörpers 20 angeordnet. Der erste Halbleiterchip 11 emittiert eine erste elektromagnetische Strahlung, der zweite Halbleiterchip 12 emittiert eine zweite elektromagnetische Strahlung und der dritte Halbleiterchip 13 emittiert eine dritte elektromagnetische Strahlung. Die erste elektromagnetische Strahlung hat eine Hauptwellenlänge im roten Spektralbereich, die zweite elektromagnetische Strahlung hat eine Hauptwellenlänge im grünen Spektralbereich und die dritte elektromagnetische Strahlung hat eine Hauptwellenlänge im blauen Spektralbereich.
In dem Rahmenkörper 20 sind ein erster Wellenleiter 31, ein zweiter Wellenleiter 32, ein dritter Wellenleiter 33 und ein Hauptwellenleiter 40 eingebettet. Der erste, zweite und dritte Wellenleiter 31, 32, 33 werden in dem Hauptwellenleiter 40 miteinander überlagert. Der Hauptwellenleiter 40 verläuft bis zu einer Seitenfläche des Rahmenkörpers 20. Die erste, zweite und dritte elektromagnetische Strahlung tritt aus einer Auskoppelfläche 20B aus dem Rahmenkörper 20 aus.
6B zeigt eine schematische Schnittansicht des hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel entlang einem Schnitt an der in der 6A gezeigten ersten Schnittlinie AA. In der Schnittansicht ist erkennbar, dass die Halbleiterchips 11, 12, 13 jeweils auf einem Montagekörper 50 angeordnet sind. Der Montagekörper 50 ist beispielsweise mit einem elektrisch und thermisch leitfähigen Material gebildet. Bevorzugt dienen die Montagekörper 50 jeweils zum elektrischen Anschluss und zur Entwärmung eines Halbleiterchips 11, 12, 13. Der Rahmenkörper 20 und der erste, zweite und dritte Halbleiterchip 11, 12, 13 sind auf einem gemeinsamen Träger 60 angeordnet. Der gemeinsame Träger 60 ist mechanisch selbsttragend ausgebildet. Die Ausdehnung des Rahmenkörpers 20 in der vertikalen Richtung Z ist größer, als die Ausdehnung der ersten, zweiten und dritten Halbleiterchips 11, 12, 13 in der vertikalen Richtung Z. Mit anderen Worten, der Rahmenkörper 20 überragt die Halbleiterchips 11, 12, 13 in der vertikalen Richtung Z.
7A zeigt eine schematische Draufsicht auf ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel. Das in der 7A dargestellte siebte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 6A dargestellten sechsten Ausführungsbeispiel.
Im Unterscheid zu dem sechsten Ausführungsbeispiel ist der Hauptwellenleiter 40 zu einer Oberseite des Rahmenkörpers 20 ausgerichtet. Die Auskoppelfläche 20B ist folglich auf der Oberseite des Rahmenkörpers 20 angeordnet. Die ersten Wellenleiter 31, zweiten Wellenleiter 32 und dritten Wellenleiter 33 des Halbleiterbauelements 1 sind in dem Hauptwellenleiter 40 kombiniert. So können der erste Halbleiterchip 11, der zweite Halbleiterchip 12 und der dritte Halbleiterchip 13 des Halbleiterbauelements 1 von einer Position an der Oberseite des Rahmenkörpers 20 elektrooptisch charakterisiert werden.
7B zeigt eine schematische Schnittansicht des hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel entlang einem Schnitt an der in der 7A gezeigten zweiten Schnittlinie BB. In der Schnittansicht ist der Verlauf des zweiten Wellenleiters 32 und des Hauptwellenleiters 40 in der vertikalen Richtung Z erkennbar. Der zweite Wellenleiter 32 weist eine Krümmung auf, wodurch eine Umlenkung der zweiten elektromagnetischen Strahlung erzielt werden kann. Nach einer elektrooptischen Charakterisierung der Halbleiterchips 11, 12, 13 mittels eines Detektors an der Auskoppelfläche 20B kann der Rahmenkörper 20 zugeschnitten werden.
Beispielsweise kann der Rahmenkörper 20 an der ersten Trennlinie C1 geschnitten werden, wodurch die Krümmung der Wellenleiter 31, 32, 33 und der Hauptwellenleiter 40 mit der Auskoppelfläche 20B an der Oberseite des Rahmenkörpers 20 erhalten bleiben. Alternativ kann der Rahmenkörper 20 an einer zweiten Trennlinie C2 geschnitten werden, wodurch der zur Oberseite des Rahmenkörpers 20 gekrümmte Teil der Wellenleiter 31, 32, 33 sowie der Hauptwellenleiter 40 abgetrennt werden und eine Auskopplung der ersten, zweiten und dritten elektromagnetischen Strahlung zu einer Seitenfläche des Rahmenkörpers 20 erfolgt. Ebenso sind weitere Positionen einer Trennlinie und Formen der ersten, zweiten und dritten Wellenleiter 31, 32, 33 denkbar, um eine gewünschte Auskoppelrichtung in dem fertiggestellten optoelektronischen Halbleiterbauelement 1 zu erzielen.
Bevorzugt werden der erste, zweite, dritte und der Hauptwellenleiter mit einer derartigen Form von einem Laserstrahl in dem Rahmenkörper 20 erzeugt.
8 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Mehrzahl von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel vor einem Schritt zu ihrer Vereinzelung. Das in der 8 dargestellte achte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 4 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel.
Im Unterscheid zu dem vierten Ausführungsbeispiel ist das Substrat 200 mit strahlungsdurchlässigem Material und mit opakem, insbesondere strahlungsundurchlässigem Material gebildet. Aus dem opaken Material werden nach der Vereinzelung opake Bereiche 22 der Rahmenkörper 20 gebildet und aus dem strahlungsdurchlässigen Material werden nach der Vereinzelung Transmissionsbereiche 21 der Rahmenkörper 20 gebildet. Das strahlungsdurchlässige Material ist beispielsweise mit einem Glas gebildet. Das opake Material ist beispielsweise mit einem dunklen Moldmaterial, insbesondere einem Polymer gebildet. Bevorzugt ist das Substrat 200 zusammenhängend ausgeführt. Die Wellenleiter 31, 32, 33 sind in dem strahlungsdurchlässigen Material ausgebildet, das die Transmissionsbereiche 21 bildet.
9 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement 1 gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel. Das in der 9 dargestellte neunte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 6A dargestellten sechsten Ausführungsbeispiel.
Im Unterscheid zu dem sechsten Ausführungsbeispiel sind die ersten, zweiten und dritten Wellenleiter 31, 32, 33 einzeln bis zu einer Seitenfläche des Rahmenkörpers 20 geführt. Auf der Seitenfläche des Rahmenkörpers 20 sind Auskoppelflächen 20B für jeden der ersten, zweiten und dritten Wellenleiter 31, 32, 33 ausgebildet. Die Auskoppelflächen 20B der Wellenleiter 31, 32, 33 sind insbesondere in einem Abstand zwischen 50 pm und 5 µm, bevorzugt zwischen 25 pm und 10 µm zueinander angeordnet. Vorteilhaft kann so auf einen Hauptwellenleiter 40 verzichtet werden. Weiter umfasst der Rahmenkörper 20 einen strahlungsdurchlässigen Transmissionsbereich 21 und einen strahlungsundurchlässigen opaken Bereich 22. Der Transmissionsbereich 21 erstreckt sich ausgehend von der Aussparung 210 bis zu einer Seitenfläche des Rahmenkörpers 20. Ferner erstreckt sich der Transmissionsbereich 21 von einer ersten Seitenfläche 20X des Rahmenkörpers 20 bis zu einer der ersten Seitenfläche 20X gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche 20Y. Die Wellenleiter 31, 32, 33 sind in dem strahlungsdurchlässigen Material ausgebildet, das den Transmissionsbereich 21 bildet.
Die 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 Halbleiterbauelement
11: erster Halbleiterchip
12: zweiter Halbleiterchip
13: dritter Halbleiterchip
20: Rahmenkörper
21: Transmissionsbereich
22: opaker Bereich
20X: erste Seitenfläche
20Y: zweite Seitenfläche
20B: Auskoppelfläche
200: Substrat
210: Aussparung
31: erster Wellenleiter
32: zweiter Wellenleiter
33: dritter Wellenleiter
31A: erste Einkoppelfläche
32A: zweite Einkoppelfläche
33A: dritte Einkoppelfläche
40: Hauptwellenleiter
50: Montagekörper
60: Träger
X: erste laterale Richtung
Y: zweite laterale Richtung
Z: vertikale Richtung
AA: erste Schnittlinie
BB: zweite Schnittlinie
C1: erste Trennlinie
C2: zweite Trennlinie

Claims

Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) umfassend einen zumindest bereichsweise strahlungsdurchlässigen Rahmenkörper (20) und zumindest einen ersten Halbleiterchip (11), der zur Emission einer ersten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist, wobei - der Rahmenkörper (20) eine Aussparung (210) aufweist, - zumindest ein erster Wellenleiter (31) in dem Rahmenkörper (20) ausgebildet ist, - eine erste Einkoppelfläche (31A) des ersten Wellenleiters (31) an einer dem ersten Halbleiterchip (11) zugewandten Seitenfläche der Aussparung (210) ausgebildet ist, - eine Auskoppelfläche (20B) auf einer Außenfläche des Rahmenkörpers (20) ausgebildet ist, - der erste Halbleiterchip (10) derart in der Aussparung (210) angeordnet ist, dass zumindest ein Teil der ersten elektromagnetischen Strahlung in den ersten Wellenleiter (31) eintritt.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Rahmenkörper (20) einen Transmissionsbereich (21) und einen opaken Bereich (22) umfasst.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - sich der erste Wellenleiter (31) vollständig innerhalb des Rahmenkörpers (20) erstreckt.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - der Rahmenkörper (20) den zumindest einen Halbleiterchip (10) lateral vollständig umgibt.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - der Rahmenkörper (20) den zumindest einen Halbleiterchip (10) vertikal überragt.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - die Aussparung (210) den Rahmenkörper (20) vollständig durchdringt.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, das - einen zweiten Halbleiterchip (12) und einen zweiten Wellenleiter (32) umfasst, wobei - der zweite Halbleiterchip (12) eine zweite elektromagnetische Strahlung emittiert und derart in der Aussparung (210) angeordnet ist, dass zumindest ein Teil der zweiten elektromagnetischen Strahlung in den zweiten Wellenleiter (32) eintritt.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, das - einen Hauptwellenleiter (40) umfasst, in dem - sich die erste elektromagnetische Strahlung und die zweite elektromagnetische Strahlung miteinander überlagern.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, bei dem - der Hauptwellenleiter (40) an einer Seitenfläche des Rahmenkörpers (20) endet.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, bei dem - sich der Hauptwellenleiter (40) von einer ersten Seite (20X) des Rahmenkörpers (20) bis zu einer gegenüberliegenden zweiten Seite (20Y) des Rahmenkörpers (20) erstreckt.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, bei dem der Hauptwellenleiter (40) an einer Oberseite des Rahmenkörpers (20) endet.
Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) umfassend die Schritte: A) Einbringen einer Mehrzahl von Aussparungen (210) in ein zumindest bereichsweise strahlungsdurchlässiges Substrat (200) , B) Ausbilden einer Mehrzahl von ersten Wellenleitern (31) in dem Substrat (200), wobei - jeweils eine Einkoppelfläche (31A) eines ersten Wellenleiters (31) an einer Seitenfläche einer Aussparung (210) ausgebildet ist, - elektromagnetische Strahlung aus dem ersten Wellenleiter (31) in Richtung einer Außenfläche des Substrats (200) austritt, C) Anordnen von jeweils einem ersten Halbleiterchip (11), der zur Emission einer ersten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist, in jeweils einer Aussparung (210), wobei - jeder erste Halbleiterchip (11) derart in seiner zugeordneten Aussparung (210) angeordnet wird, dass zumindest ein Teil der ersten elektromagnetischen Strahlung in den ersten Wellenleiter (31) eintritt, und D) Vereinzeln des Substrats (200) zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1).
Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei - eine elektrooptische Charakterisierung der ersten Halbleiterchips (11) ausgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - eine elektrooptische Charakterisierung von allen ersten Halbleiterchips (11) vor dem Vereinzelungsschritt D) ausgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - eine Mehrzahl von ersten Wellenleitern (31) in einem Hauptwellenleiter (40) zusammengeführt werden.
Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - jeweils ein zweiter Halbleiterchip (12), der zur Emission einer zweiten elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist, in jeweils einer Aussparung (210) angeordnet wird, wobei - jeder zweite Halbleiterchip (11) derart in seiner zugeordneten Aussparung (210) angeordnet wird, dass zumindest ein Teil der zweiten elektromagnetischen Strahlung in einen zweiten Wellenleiter (32) eintritt.
Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei - eine elektrooptische Charakterisierung der ersten Halbleiterchips (11) und der zweiten Halbleiterchips (12) anhand der an der Auskoppelfläche (20B) austretenden elektromagnetischen Strahlung ausgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - eine Auskoppelfläche (20B) des Substrats (200) auf einer Seitenfläche des Substrats (200) ausgebildet wird.
Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 15 oder 16, wobei - vor dem Schritt A) ein erster Teil des Substrats (200) bereitgestellt wird, - die ersten Wellenleiter (31) und die zweiten Wellenleiter (32) in dem Schritt A) auf einer Oberfläche des ersten Teils des Substrats (200) aufgebracht werden, und - anschließend ein zweiter Teil des Substrats (200) auf den ersten Teil des Substrats (200) angeordnet wird.
Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (1) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei - zumindest eine Auskoppelfläche (20B) des Substrats (200) auf einer Oberseite des Substrats (200) ausgebildet wird.