DE102022102367A1 - Zielträger, halbleiteranordnung und verfahren zum transferieren eines halbleiterbauelements und haltestruktur - Google Patents

Zielträger, halbleiteranordnung und verfahren zum transferieren eines halbleiterbauelements und haltestruktur Download PDF

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semiconductor
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Tobias Berthold
Markus Boss
Thomas Schwarz
Sebastian Wittmann
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Ams Osram International GmbH
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zielträger für ein Transferieren von Halbleiterbauelementen (3), bei dem die Halbleiterbauelemente (3) wenigstens ein Kontaktpad (31, 31') aufweisen. Der Zielträger (1) umfasst ein Zielsubstrat (10) mit wenigstens zwei Kontaktbereichen (11, 11') und eine schrumpfbare Auffangschicht (20), die um jeden der wenigstens zwei Kontaktbereiche (11, 11') angeordnet ist und die wenigstens zwei Kontaktbereiche (11, 11') überragt. Ein lateraler Abstand zwischen Material der schrumpfbaren Auffangschicht (20) um jeden der wenigstens zwei Kontaktbereiche (11, 11') ist kleiner als eine laterale Abmessung des wenigstens einen Kontaktpads (31, 31').

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement sowie ein Verfahren zum Transferieren eines Halbleiterbauelements.
  • HINTERGRUND
  • Halbleiterbauelemente, darunter auch sogenannte µLEDs müssen von einem Quellträger- bzw. Ausgangssubstrat auf ein Zielträger übertragen werden. Unter dem Begriff „Zielträger“ wird dabei zum einen ein weiterer temporärer Träger verstanden, aber auch eine Platine, ein PCB, ein Backplane oder ähnliches. Bei einem Transfer von Bauelementen mittels eines sogenannten Laser-Induced Forward Transfer (LIFT-Off Prozesses), werden Bauelemente durch einen Laserimpuls von dem Quellträger abgelöst, um anschließend auf den Zielträger transferiert zu werden. In einem zweiten Schritt wird dann das Bauelement auf dem Zielträger befestigt. Zweckmäßigerweise wird hierzu ein Verfahren verwendet, welches eine große Anzahl von Bauelementen in sehr kurzer Zeit übertragen kann. Schwierig ist ein derartiger Transfer vor allem bei kleinen Bauelementen, den oben erwähnten µLEDs, da deren laterale Abmessungen lediglich im Bereich weniger um liegen.
  • Bekannt ist hierbei, einen Transfer auf eine Zieloberfläche mittels einer flächig aufgebrachten Auffangschicht zu realisieren. Dazu gibt es verschiedene Ansätze von Materialien, die für den Transfer geeignet sind. Allerdings erfordert ein derartiger Transfer oftmals einen oder mehrere Zwischenschritte, bis zu einem Transfer auf einen Zielträger, an dem die Bauelemente durch ein Lotmaterial endgültig befestigt werden.
  • Daher besteht das Bedürfnis, einen entsprechenden Transferprozess vorzusehen, bei dem der Aufwand für den Transfer reduziert wird. Gleichzeitig wäre es zweckmäßig, einen Transferprozess nicht nur für sehr kleine Bauelemente, sondern auch einen Transfer für größere Bauelemente bzw. komplexere Bauformen mit mehreren Anschlusskontakten zu ermöglichen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Diesem Bedürfnis wird mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche Rechnung getragen. Weiterbildungen und Ausgestaltungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfinder schlagen vor, eine strukturierte Auffangschicht direkt auf einem Zielträger zu verwenden, sodass bei einem Transfer der Bauelemente diese auf dem Zielträger mittels der schrumpfbaren Auffangschicht aufgefangen und dort gehalten werden. Dies ermöglicht einen zuverlässigen Transfer auf eine nicht leitende Klebeschicht bei einer gleichzeitigen Implementierung einer zuverlässigen elektrischen Verbindung. Durch eine Verwendung eines geeigneten Materials, welches mittels eines Schrumpfprozesses sein Volumen verändert, ist zudem möglich, eine Verbesserung des elektrischen Kontaktes durch den Transferprozess zu erreichen. Auf diese Weise lassen sich Bauteile direkt auf eine fertige Backplane, einen Träger, ein Interconnect Layer oder ein anderes Bauelement setzen, ohne dass eine zusätzliche Zwischenschritt insbesondere ein zusätzlicher Transferschritt notwendig ist.
  • Eine Strukturierung einer derartigen Auffangschicht kann mittels Lithographieprozesse für sehr kleine Bauelemente oder ein örtlich begrenztes Aufbringen des Materials der schrumpfbaren Auffangschicht bei großen Bauelementen realisiert werden. Insbesondere ist es möglich, bekannte lithografische Prozesse, beispielsweise zur Erzeugung einer strukturierten Fotolackschicht auch für die Strukturierung einer derartigen Auffangschicht zu benutzen. Als mögliche Materialien können Materialien mit einem sehr hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zum Einsatz kommen, bzw. auch Materialien, die beim Erwärmen aushärten oder durch eine andere Parameterveränderung eine Volumenänderung erfahren. Diese erfolgt dergestalt, dass die schrumpfbare Auffangschicht schrumpft, d.h. ihr Volumen reduziert.
  • Dadurch wird eine Zugkraft auf das Bauelement ausgeübt, wodurch eine verbesserte mechanische und elektrische Kontaktierung auch ohne einen Lotprozess erreicht wird. Durch einen anschließenden Kontaktierungsprozess erfolgt eine verbesserte Kontaktierung des Bauelements, da dieses bereits unter einer gewissen Zugkraft steht. Zusätzlich können Verklebungen oder Verschiebungen durch geeignete Maßnahmen auf einfache Weise kompensiert werden, sodass eine verbesserte Positionierung des Bauelements auf dem Träger erreicht wird.
  • In einem Aspekt des vorgeschlagenen Prinzips wird daher ein Zielträger bereitgestellt, der für ein Transferieren von Halbleiterbauelement ausgebildet ist. Die Halbleiterbauelemente umfassen hierzu zumindest ein Kontaktpad. Der Zielträger weist wenigstens zwei Kontaktbereiche auf, die beabstandet von einer Auffangschicht umgeben sind. Die schrumpfbare Auffangschicht ist somit um jeden der wenigstens zwei Kontaktbereiche angeordnet und überragt diese zusätzlich. Der Abstand um jeden der wenigstens zwei Kontaktbereiche ist dabei kleiner als eine laterale Abmessung des wenigstens einen Kontaktpads des zu transferierenden Halbleiterbauelements. Dies bedeutet, dass bei einem Transfer ein Kontaktpad des Halbleiterbauelements über den Kontaktbereich hinausragt und somit auf der schrumpfbaren Auffangschicht zumindest teilweise zu liegen kommt. Da die schrumpfbare Auffangschicht zudem die beiden Kontaktbereiche leicht überragt, ergibt sich ein geringfügiger Spalt zwischen der Unterseite des Kontaktpads und der Oberseite des korrespondierenden Kontaktbereichs.
  • Der zusätzliche Luftspalt wird durch die schrumpfbare Auffangschicht bei einem Schrumpfen, d. h. einem weiteren Prozessschritt verringert, bis er vollständig verschwindet und das Kontaktpad in direktem Kontakt mit dem Kontaktbereich kommt. Darüber hinaus kann die schrumpfbare Auffangschicht auf diese Weise während des Schrumpfprozesses eine Zugkraft auf das Halbleiterbauelement ausüben und dieses mit dem Kontaktpad an den jeweiligen Kontaktbereich „anziehen“.
  • In einem Aspekt des vorgeschlagenen Prinzips ist eine von Material der schrumpfbaren Auffangschicht ausgesparte Deckfläche um jede der wenigstens zwei Kontaktbereiche kleiner als eine Fläche des wenigstens einen Kontaktpads. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass bei einer korrekten Ausrichtung und Positionierung des Halbleiterbauelements nach einem Transfer des Bauelements auf den Zielträger der Kontaktpad zumindest teilweise auf der Oberfläche der schrumpfbaren Auffangschicht zu liegen kommt.
  • Die schrumpfbare Auffangschicht erfährt durch den Schrumpfprozess eine Volumenänderung, wobei es in einigen Aspekten möglich ist, dass die schrumpfbare Auffangschicht nicht nur hinsichtlich ihrer Höhe das Volumen ändert, sondern auch in ihren lateralen Dimensionen. In diesem Zusammenhang wird unter den Begriffen „Auffangschicht“, wenn nicht anders genannt stets eine schrumpfbare Auffangschicht verstanden. Eine charakteristische Eigenschaft dieser Auffangschicht besteht in einer gewünschten und ausreichend großen Volumenreduzierung unter Einfluss einer externen Einwirkung. Ausgenommen sollen daher Materialien sein, die zwar während der Verarbeitung ebenfalls eine Volumenänderung erfahren, diese aber nicht gewünscht ist oder die nicht wie in dem vorgeschlagenen Prinzip verwendet wird, nämlich mittels der schrumpfbaren Auffangschicht durch den Schrumpfprozess eine Zugkraft zu erzeugen.
  • Um gegebenenfalls bei einem zusätzlichen Andrücken während des Schrumpfprozesses ein Fließen der schrumpfbaren Auffangschicht auf die Kontaktbereiche wirksam zu verhindern, kann in einigen Aspekten vorgesehen sein, das Material der schrumpfbaren Auffangschicht in einem Abstand um die wenigstens zwei Kontaktbereiche anzuordnen. Dabei ist es möglich, den Abstand weniger als 25 % und insbesondere weniger als 15 % einer lateralen Abmessung des wenigstens einen Kontaktpads oder eines der wenigstens zwei Kontaktbereiche zu wählen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Material der schrumpfbaren Auffangschicht in einem ausreichenden Abstand zu den zwei Kontaktbereichen steht, sodass bei einem späteren Schrumpfprozess das Material der schrumpfbaren Auffangschicht nicht unbeabsichtigt auf die Oberseite der Kontaktbereiche gelangt und so eine mögliche elektrische Kontaktierung verhindert.
  • Einige Aspekte beschäftigen sich mit der Volumenänderung der schrumpfbaren Auffangschicht. Beispielsweise kann diese ausgestaltet sein, unter einer Hitzeeinwirkung zu schrumpfen. Dies bedeutet, dass bei einem Erwärmen der schrumpfbaren Auffangschicht über eine Schwelltemperatur hinaus diese zu schrumpfen beginnt, bis die Volumenänderung abgeschlossen ist. Alternativ kann die schrumpfbare Auffangschicht auch durch eine Krafteinwirkung, die im Wesentlichen senkrecht auf die Kontaktbereiche steht, eine Volumenänderung erfahren. Hierbei ist es in einigen Ausgestaltungen zweckmäßig, wenn die schrumpfbare Auffangschicht in einem ausreichenden Abstand zu den Kontaktbereichen angeordnet ist, um bei einer derartigen Krafteinwirkung einen Materialfluss auf die Oberseite der Kontaktbereiche wirksam zu verhindern. In einem weiteren Aspekt ist die schrumpfbare Auffangschicht mit einer zusätzlichen Flüssigkeitskomponente versehen, die während des Prozesses verdampft, wodurch die schrumpfbare Auffangschicht ihr Volumen ändert. Das Verdampfen der Flüssigkeitskomponente führt in diesem Aspekt zu einem Schrumpfen des Volumens der schrumpfbaren Auffangschicht. In einer weiteren alternativen Ausgestaltung erfolgt ein Schrumpfprozess durch einen chemischen Prozess, insbesondere durch eine Vernetzung. Diese ändert die Struktur und das Material der schrumpfbaren Auffangschicht derart, dass es während des chemischen Prozesses in seinem Volumen reduziert wird.
  • In diesem Zusammenhang ist es in einigen Aspekten zweckmäßig auf den wenigstens zwei Kontaktbereichen eine dünne Schicht aus einem Lotmaterial aufzubringen. Diese kann derart ausgestaltet sein, dass sie mindestens bis zu einer Oberfläche der schrumpfbaren Auffangschicht ragt. In einigen Aspekten ist die Lotschicht dünner, und sollte jedoch nicht über die Oberfläche der schrumpfbaren Auffangschicht hinausragen, um bei einem Transferprozess ein Auffangen des Bauelements auf der schrumpfbaren Auffangschicht zu gewährleisten.
  • Das Lotmaterial kann ein niedrig schmelzendes Lot, insbesondere auch eine Metalllotverbindung wie beispielsweise AuSn oder auch AuIn umfassen. In einigen Aspekten ist der Schmelzpunkt dieser Lotverbindung höher als die für den Schrumpfprozess der schrumpfbaren Auffangschicht erforderliche Temperatur. Einige weitere Aspekte beschäftigen sich mit den lateralen Dimensionen bei komplexeren Halbleiterbauelementen, die insbesondere zwei oder mehr Kontaktpads umfassen. In diesen Aspekten ist ein Abstand zwischen Mittelpunkten der wenigstens zwei Kontaktbereiche auf dem Zielträger so gewählt, dass er mit einem Abstand zwischen Mittelpunkten von zwei oder mehr Kontaktpads der Halbleiterbauelemente übereinstimmt. Bei einer korrekten zentrierten Ausrichtung ist somit gewährleistet, dass die größere Fläche der Kontaktpads der Halbleiterbauelemente über der Fläche der Kontaktbereiche auf dem Zielträger zentriert ausgerichtet ist.
  • In einigen Aspekten mag es vorteilhaft sein, zusätzlich ein Ausrichtelement vorzusehen, welches für eine Ausrichtung und eine bessere Arretierung bzw. Positionierung geeignet ist. In einigen Ausgestaltungsformen kann dieses Ausrichtelement auf dem Kontaktpad bzw. auf dem Kontaktbereichen ausgebildet sein. In einigen anderen Aspekten befindet sich ein Ausrichtelement auf wenigstens einem der Kontaktpads, welches zu einem entsprechenden Ausrichtelement auf einem der Kontaktbereiche des Zielträgers korrespondiert. Bei einem Ausrichten und einem späteren Schrumpfprozess können diese beiden Ausrichtelemente ineinandergreifen und eine exakte Positionierung des Halbleiterbauelements in den Kontaktbereichen bewirken.
  • In einem anderen Aspekt umfasst der Zielträger ein Ausrichtelement, welches die schrumpfbare Auffangschicht überragt und zu einem Ausrichtelement des Halbleiterbauelements derart korrespondiert, dass das Ausrichtelement des Zielträgers zu dem Ausrichtelement des Halbleiterbauelements ausgerichtet ist. Derartige Ausrichtelemente auch als Alignmentstrukturen bezeichnet, können in unterschiedlicher Form, Höhe und Größe vorgesehen sein. Bei der Strukturierung des Zielträgers mit der schrumpfbaren Auffangschicht können auch die Ausrichtelemente in einem geringfügigen Abstand von Material der schrumpfbaren Auffangschicht umgeben sein, sodass bei einem späteren Schrumpfprozess die Ausrichtelemente nicht beschädigt, verformt oder anderweitig verschoben werden. Mit den Ausrichtelementen kann insbesondere eine Verkippung aber auch eine falsche Positionierung des Halbleiterbauelements auf der Oberfläche des Zielträgers vermieden werden.
  • In einigen Aspekten umfasst die schrumpfbare Auffangschicht ein Fotolackmaterial mit einem Epoxid. In diesem Zusammenhang dient das Material zum einen der Strukturierung der schrumpfbaren Auffangschicht und zum anderen besitzt das Fotolackmaterial eine klebrige Oberfläche, sodass das Halbleiterbauelement während des Transferprozesses gut anhaftet. Im Gegensatz dazu kann die Epoxidkomponente innerhalb der schrumpfbaren Auffangschicht für die Volumenänderung verwendet werden. In einem anderen Aspekt ist ein Material aus einem Silikon mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten vorgesehen. In einigen Aspekten wird eine Materialkomposition, welche die verschiedenen notwendigen Eigenschaften miteinander kombiniert. So spielt nicht nur der Wärmeausdehnungskoeffizient eine Rolle, sondern auch der chemische Schrumpf beim Härten. Silikone haben einen hohen Ausdehnungskoeffizienten, der typischerweise grob zwischen 100 bis 400 ppm/K liegt. Gleichzeitig beträgt der chemische Schrumpf in etwa 12% bis 20% liegt aber in einigen Ausführungen auch etwas höher. Im Allgemeinen beträgt er jedoch 30% oder weniger, also insbesondere weniger als 25%.
  • Einige weitere Aspekte beschäftigen sich mit der unterschiedlichen Höhe zwischen der schrumpfbaren Auffangschicht und dem Kontaktbereich. Einerseits muss dieser Höhenunterschied durch den späteren Schrumpfprozess ausreichend kompensiert werden, sodass das Bauelement mit seinen Kontaktpads direkt mit den Kontaktbereichen in Verbindung steht. Andererseits sollte diese Differenz nicht zu gering sein, um während des Schrumpfprozesses nicht ein Ablösen der schrumpfbaren Auffangschicht von den Kontaktbereichen des Halbleiterbauelements zu bewirken. In einem Aspekt liegt daher eine Differenz zwischen einer Höhe der wenigstens zwei Kontaktbereiche und einer Oberfläche der schrumpfbaren Auffangschicht im Bereich von weniger als 25 % einer Dicke der schrumpfbaren Auffangschicht. Die Dicke der schrumpfbaren Auffangschicht kann dabei zwischen 300 nm bis 2,5 um betragen und insbesondere im Bereich von 800 nm bis 1,5 um liegen.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft eine Halbleiteranordnung mit einem Zielträger nach dem oben offenbarten vorgeschlagenen Prinzip und mit den bereits erwähnten Aspekten. Die Halbleiteranordnung umfasst weiterhin ein Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper und wenigstens einem Kontaktpad. Das Kontaktpad ist an einem der wenigstens zwei Kontaktbereiche mechanisch und elektrisch befestigt, insbesondere beispielsweise über ein Lot. Das Kontaktpad ragt dabei über die Fläche des Kontaktbereichs hinaus. Ein hinausragender Teil ist dabei zumindest teilweise mit der schrumpfbaren Auffangschicht, insbesondere mechanisch verbunden.
  • In einem Aspekt erstreckt sich das Material der schrumpfbaren Auffangschicht zumindest teilweise entlang eines Randes des Kontaktpads der schrumpfbaren Auffangschicht in Richtung auf den Körper. Dieses Material am Rand des Kontaktpads wird in einigen Aspekten durch einen Kapillareffekt gebildet. In einem weiteren Aspekt umfasst das Kontaktpad oder auch der Kontaktbereich eine Strukturierung. Im Fall einer Strukturierung auf dem Kontaktpad kann dieses ausgebildet sein, in eine dem wenigstens einen der wenigstens zwei Kontaktbereiche benachbarte Oberfläche der schrumpfbaren Auffangschicht einzudringen. Alternativ ist es auch möglich, dass die Strukturierung dem einen der wenigstens zwei Kontaktbereiche gegenüberliegend positioniert ist. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dass eine Strukturierung auf einem Kontaktpad und eine Strukturierung auf dem einen der wenigstens zwei Kontaktbereiche vorgesehen ist, sodass diese bei einem Transferprozess und einem anschließenden Schrumpfprozess ineinandergreifen.
  • In einem weiteren Aspekt kann der Halbleiterkörper wenigstens ein über das Kontaktpad hinausragendes Arretierungs- und Ausrichtelement umfassen. Dieses kann in die schrumpfbare Auffangschicht eingreifen und dient beispielsweise dazu, während des Transferprozesses ein Verrutschen oder Verschieben des Halbleiterbauelements zu verhindern. Darüber hinaus bedingen Kapillareffekte während des Schrumpfprozesses eine zusätzliche Zugkraft an dem Arretierungselement in Richtung auf die Kontaktbereiche, wodurch eine verbesserte mechanische Kontaktierung zwischen Kontaktpad und Kontaktbereich erreicht wird.
  • In einem weiteren Aspekt umfasst der Halbleiterkörpers ein Ausrichtelement, das mit dem Ausrichtelement des Zielträgers so zusammenwirkt, dass ein Verrutschen oder Verschieben des Halbleiterkörpers während oder nach dem Transferprozess vermieden wird.
  • In einem weiteren Aspekt umfasst die Halbleiteranordnung ein Lotmaterial, welches zwischen Kontaktpad und dem einen der wenigstens zwei Kontaktbereiche vorgesehen ist. Die Dicke dieses Lotmaterials kann im Wesentlichen einem Abstand der Oberfläche des Kontaktbereichs von der Oberfläche der schrumpfbaren Auffangschicht entsprechen oder auch kleiner als diese ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise wird das Lotmaterial während des Herstellungsprozesses des Zielträgers auf die Kontaktbereiche aufgebracht. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Kontaktpads des Halbleiterkörpers mit einem derartigen Lotmaterial auszugestalten.
  • In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Transferieren eines Bauelements von einem Quellträger auf einen Zielträger vorgeschlagen. Hierzu wird in einem ersten Schritt wenigstens eines Halbleiterbauelements mit wenigstens einem Kontaktpad bereitgestellt. Das Halbleiterbauelement kann ein optoelektronischen Bauelement, ein Speicherbaustein, eine Logikbaustein, ein ASIC oder ganz allgemein integrierter Schaltkreis sein.
  • Ebenso wird ein Zielträger mit wenigstens zwei Kontaktbereichen und einer schrumpfbaren Auffangschicht bereitgestellt. Dabei ist die schrumpfbare Auffangschicht um jeden der wenigstens zwei Kontaktbereiche angeordnet ist und überragt die wenigstens zwei Kontaktbereiche um einen kleinen Bereich. Ebenso ist ein lateraler Abstand zwischen Material der schrumpfbaren Auffangschicht um jeden der wenigstens zwei Kontaktbereiche kleiner als eine laterale Abmessung des wenigstens einen Kontaktpads. Verschiedene Aspekte, um einen derartigen Zielträger zu erzeugen sind weiter unten offenbart.
  • Das wenigstens eine Halbleiterbauelement wird über dem Zielträger derart positioniert, so dass des wenigstens eine Kontaktpad über dem Kontaktbereich liegt. Insbesondere kann es zentriert sein. Anschließend wird das wenigstens einen Kontaktpads auf einen Rand der schrumpfbaren Auffangschicht über einem der wenigstens zwei Kontaktbereiche aufgesetzt. Dann wird ein Schrumpfprozesses durchgeführt, so dass das wenigstens eine Kontaktpad an den einen der wenigstens zwei Kontaktbereiche gezogen wird. Der Schrumpfprozess kann auf verschiedene Weisen durchgeführt werden. Das Halbleiterbauelement wird während dieses Vorgangs durch die ausgeübte Zugkraft an dem Zielträger gehalten und das Kontaktpad ist in Verbindung mit den Kontaktbereichen. Dadurch lässt sich das Kontaktpad an den einen der wenigstens zwei Kontaktbereiche mechanisch und elektrisch Befestigen.
  • In einigen Aspekten wird ein Zielträger bereitgestellt. Dieser kann unabhängig von dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt werden und erst anschließend für den Transferprozess weiterverwendet werden. Entsprechend wird hierfür ein Träger bereitgestellt und auf dessen Oberfläche Leitungsstrukturen ausgebildet. Die Leitungsstrukturen umfassen wenigstens zwei Kontaktbereiche. Anschließend wird eine strukturierte schrumpfbare Auffangschicht auf dem Träger ausgebildet. Dieser kann zum einen durch einen Schablonenprozess gebildet werden. Dies ist vor allem bei größerflächigen Strukturen zweckmäßig. Bei kleineren Strukturen wird eine flächige schrumpfbare Auffangschicht auf der Oberfläche des Trägers aufgebracht, beispielsweise durch Spincoating, Aufschleudern, Sputtern oder andere Verfahren. Insbesondere können hierfür Verfahren eingesetzt werden, wie sie auch für die Beschichtung mit Fotolack benutzt werden. In einem nachfolgenden Schritt wird die aufgebrachte Auffangschicht strukturiert und Material der schrumpfbaren Auffangschicht entfernt, so dass die Kontaktbereiche sowie ein Bereich um die Kontaktbereiche freigelegt werden.
  • Als Material für eine derartige Auffangschicht kann ein fotolackmaterial mit einem Epoxid verwendet werden. Fotolackmaterial zeichnet sich selbst durch eine gewisse Klebrigkeit aus, das Epoxid erzeugt bei einem Erwärmungsvorgang das erforderliche Schrumpfen. Bei der Verwendung von Fotolack oder einem dazu ähnlichen Material können mit Vorteil Verfahren verwendet werden, wie sie auch zur Bearbeitung von Fotolackmaterial zum Einsatz kommen.
  • Ein anderer Aspekt beschäftigt sich mit dem Lotmaterial, welches für ein mechanische und elektrische Befestigung benötigt wird. In einem Aspekt wird Lotmaterial auf die wenigstens zwei Kontaktbereiche vor dem Ausbilden einer strukturierten schrumpfbaren Auffangschicht aufgebracht. Dies kann eine gleichmäßige Fläche aber auch ein kleiner Tropfen oder eine Lotpaste sein. Dann kann das Material der Auffangschicht aufgebracht werden, bis es die Kontaktbereiche vollständig bedeckt. In einer alternativen Ausgestaltung wird ein Lotmaterial in Öffnungen der schrumpfbaren Auffangschicht eingerakelt, in denen die Kontaktbereiche freigelegt sind. Überschüssiges Lotmaterial, das noch auf der Oberfläche der schrumpfbaren Auffangschicht ist kann anschließend entfernt werden, so dass sich im Wesentlichen eine gleichmäßige Oberfläche bildet.
  • In einem weiteren Aspekt ist auf dem Zielträger wenigstens ein Ausrichtelement vorgesehen, das während des Positionierens des wenigstens einen Halbleiterbauelements zu wenigstens einem korrespondierenden Ausrichtelement des Halbleiterbauelements ausgerichtet wird, so dass diese während des Schrumpfprozesses ineinandergreifen. Dieses Ausrichtelement kann ein ungewünschtes Abprallen oder Wegspringen während des Aufsetzens vermeiden, insbesondere dann, wenn ein Laser Induced Forward Transfer (LIFT) Prozess für den Transfervorgang verwendet wird und dass fallende Bauelement eine höhere Geschwindigkeit hat.
  • In einem weiteren Aspekt kann auch das wenigstens eine Kontaktpad zumindest in seinem Randbereich eine Strukturierung aufweisen, die in die Oberfläche des Materials der schrumpfbaren Auffangschicht während des Aufsetzens des Halbleiterbauelements eingreift. Dies kann eine zufällige Aufrauhung sein, aber auch eine periodische Struktur, Noppen, Spitzen oder andere Elemente, die in die Oberfläche des Materials der Auffangschicht eingreifen. Eine derartiges Element, auch als Arretierungselement bezeichnet kann in einigen Aspekten auch auf dem Halbleiterkörper aufgebracht sein. In diesen Fällen kann das Arretierungselement über das oder die Kontaktpads hinausragen, so dass es beim Aufsetzen der Kontaktpads auf die Oberfläche der schrumpfbaren Auffangschicht in das Material der schrumpfbaren Auffangschicht eingreift. Wie oben bereits angedeutet kann die schrumpfbare Auffangschicht verschiedene Materialien umfassen. Darunter sind ein Fotolackmaterial mit einem Epoxid; und ein Silikon mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten. In einigen Aspekten ist das Material der Auffangschicht eine Kombination aus verschiedenen Komponenten, die ihrerseits verschiedene Funktionalitäten unter anderem eine Volumenänderung oder auch eine Klebrigkeit besitzen.
  • Der Schrumpfprozess lässt sich auf verschiedene Weisen auslösen und durchführen. Generell lässt sich dieser Prozess auch unterstützen, indem zusätzlich ein Druck auf den Halbleiterkörper ausgeübt wird. In einem Aspekt wird nach dem Aufsetzen die Auffangschicht über eine Schwelltemperatur erwärmt. Durch die zugeführte Energie schrumpft die Auffangschicht. In einem alternativen Aspekt kann auf die schrumpfbare Auffangschicht auch eine im Wesentlichen senkrecht auf die Kontaktbereiche stehende Kraft ausgeübt werden. Dies ist dann zweckmäßig sein, wenn die Auffangschicht keine größere Klebrigkeit oder keinen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. In einem anderen Aspekt lässt sich die Auffangschicht dadurch schrumpfen, indem ein Lösungsmittel oder eine andere Flüssigkeit in der Auffangschicht verdampft. In wieder einem anderen Aspekt erfolgt eine Volumenänderung durch eine chemische Vernetzung von Komponenten in der schrumpfbaren Auffangschicht.
  • Figurenliste
  • Weitere Aspekte und Ausführungsformen nach dem vorgeschlagenen Prinzip werden sich in Bezug auf die verschiedenen Ausführungsformen und Beispiele offenbaren, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben werden.
    • 1A und 1B zeigen in schematischer Darstellung ein konventionelles Verfahren zum Transferieren von Bauelementen;
    • 2A bis 2I) zeigen eine erste Ausgestaltung eines Verfahrens zum Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen nach dem vorgeschlagenen Prinzip sowie einen Zielträger und eine Halbleiteranordnung;
    • 3A bis 3F stellen eine zweite Ausgestaltung eines Verfahrens zum Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen sowie einen Zielträger und eine Halbleiteranordnung mit einigen Aspekten nach dem vorgeschlagenen Prinzip dar;
    • 4A bis 4E zeigen eine dritte Ausgestaltung eines Verfahrens zum Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen sowie einen Zielträger und eine Halbleiteranordnung mit einigen Aspekten nach dem vorgeschlagenen Prinzip;
    • 5A bis 5H stellen eine weitere Ausführung eines Verfahrens zum Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen sowie einen Zielträger und eine Halbleiteranordnung mit einigen Aspekten nach dem vorgeschlagenen Prinzip dar;
    • 6A bis 6D zeigen eine weitere Ausgestaltung eines Verfahrens zum Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen sowie einen Zielträger und eine Halbleiteranordnung mit einigen Aspekten nach dem vorgeschlagenen Prinzip;
    • 7A bis 7F sind ein weiteres Beispiel eines Verfahrens zum Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen sowie einen Zielträger und eine Halbleiteranordnung mit einigen Aspekten nach dem vorgeschlagenen Prinzip;
    • 8A bis 8H zeigen eine weitere Ausgestaltung eines Verfahrens zum Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen sowie einen Zielträger und eine Halbleiteranordnung mit einigen Aspekten nach dem vorgeschlagenen Prinzip;
    • 9A bis 9H stellen eine Ausgestaltung eines Verfahrens zum Transferieren von optoelektronischen Halbleiterbauelementen sowie einen Zielträger und eine Halbleiteranordnung mit einigen Aspekten nach dem vorgeschlagenen Prinzip dar.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die folgenden Ausführungsformen und Beispiele zeigen verschiedene Aspekte und ihre Kombinationen nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Ausführungsformen und Beispiele sind nicht immer maßstabsgetreu. Ebenso können verschiedene Elemente vergrößert oder verkleinert dargestellt werden, um einzelne Aspekte hervorzuheben. Es versteht sich von selbst, dass die einzelnen Aspekte und Merkmale der in den Abbildungen gezeigten Ausführungsformen und Beispiele ohne weiteres miteinander kombiniert werden können, ohne dass dadurch das erfindungsgemäße Prinzip beeinträchtigt wird. Einige Aspekte weisen eine regelmäßige Struktur oder Form auf. Es ist zu beachten, dass in der Praxis geringfügige Abweichungen von der idealen Form auftreten können, ohne jedoch der erfinderischen Idee zu widersprechen.
  • Außerdem sind die einzelnen Figuren, Merkmale und Aspekte nicht unbedingt in der richtigen Größe dargestellt, und auch die Proportionen zwischen den einzelnen Elementen müssen nicht grundsätzlich richtig sein. Einige Aspekte und Merkmale werden hervorgehoben, indem sie vergrößert dargestellt werden. Begriffe wie „oben“, „oberhalb“, „unten“, „unterhalb“, „größer“, „kleiner“ und dergleichen werden jedoch in Bezug auf die Elemente in den Figuren korrekt dargestellt. So ist es möglich, solche Beziehungen zwischen den Elementen anhand der Abbildungen abzuleiten.
  • Bei einem Transferprozess ist die schrumpfbare Auffangschicht und die dortige Empfängeroberfläche ein wichtiger Parameter für den zuverlässigen Prozess. Basierend hier drauf wird in konventionellen Techniken ein Verfahren verwendet, bei dem die Bauteile erst auf einen Zwischenträger und von diesem aus dann auf den Zielträger transferiert werden. Die 1A und 1B zeigen ein derartiges konventionelles Verfahren in einer schematischen Darstellung.
  • Dabei sind die Halbleiterbauelemente 30 an einem Quellträger 90' über eine entsprechende Haftschicht 99' befestigt. Jedes der Halbleiterbauelemente umfasst einen Halbleiterkörper 30 sowie zwei an seiner Oberfläche vorhandene Kontaktpads 31 und 31' . Die Kontaktpads 31 und 31' sind mit der schrumpfbaren Ablöseschicht 99' verbunden. Die den Kontaktpads abgewandte Seite des Halbleiterkörpers 30 ist dem Zielträger 9 zugewandt. Auch dieser Zielträger 9 umfasst ein Substrat 90 sowie eine darauf angeordnete und strukturierte klebrige und flächige Auffangschicht 99.
  • Für einen Massentransfer wird nun ein Laserlichtpuls auf die schrumpfbare Ablöseschicht 99' gegeben, der zu einer deutlichen Verringerung der Haftkraft zwischen dem Halbleiterbauelement 3 und der Haftschicht 99' führt. Die Bauteile fallen durch einen übertragenen Impuls und Schwerkraft bedingt nach unten und haften an der Schicht 99. Dieser erste Vorgang transferiert somit die Bauelemente auf einen Zwischenträger, der auch im weiteren Verlauf als Quellträger 9 fungiert. Der nächste Transferschritt auf den eigentlichen Zielträger 1 ist in 1B dargestellt. In ähnlicher Weise wie in der 1A werden die Halbleiterbauelemente 3 mit ihren Kontaktpads 30 bzw. 31 so ausgerichtet, dass ihre Kontaktpads über Kontaktbereichen 11 und 11' des Zielträgers positioniert sind. Anschließend wird beispielsweise erneut durch einen Laserlichtpuls (ein weiterer Lasertransfer) das Interface zwischen dem Halbleiterkörper 30 und der schrumpfbaren Auffangschicht 99 verändert, sodass deren Haftkraft deutlich reduziert wird und das Bauelement in Richtung auf die Kontaktbereiche 11 und 11' fällt.
  • Bei diesem konventionellen Ansatz erfolgt der Transfer auf die Zieloberfläche generell mittels einer flächig aufgebrachten Auffangschicht, die aufgrund ihrer Klebrigkeit das Bauteil in Position hält. Die schrumpfbare Auffangschicht kann in einem weiteren Transferschritt dann wiederum die schrumpfbare Auffangschicht bilden. Alternativ dazu gibt es für den letzten Transferschritt auf einen endgültigen Zielträger auch die Möglichkeit, spezielle Lotpasten als Auffangschicht zu benutzen. Hierbei ist jedoch die Materialauswahl sehr begrenzt, da die Pasten spezielle mechanische Eigenschaften benötigen, um ein Abprallen von Bauelementen während des Transferprozesses zu minimieren. Darüber hinaus bilden gerade bei kleinen Bauelementen die korrekte Positionierung und Ausrichtung sowie auch die Zuführung entsprechender geeigneter Lotpasten aufgrund der begrenzten Materialauswahl und kleiner Dimensionen eine zusätzliche Schwierigkeit.
  • Bei einem Verfahren nach dem vorgeschlagenen Prinzip ergeben sich deutlich mehr Freiheitsgrade für die verschiedenen Materialien, insbesondere der zu verwendeten Lote. Darüber hinaus erlaubt die Erfindung eine gewisse Flexibilität hinsichtlich des Auffangens und Festhaltens der Halbleiterkörper, da dieser Vorgang und die spätere elektrische Kontaktierung voneinander weiterhin getrennt aber dennoch ohne zusätzliche Schritte in einem gemeinsamen Prozess ausgeführt werden können.
  • Die folgenden Figuren zeigen hierzu verschiedene Ausführungsbeispiele zum einen für einen Zielträger, für eine fertige Halbleiteranordnung sowie für das Verfahren zum Transferieren fertiger Bauelemente auf den Zielträger. Unter dem Begriff „Zielträger“ wird hierbei der Träger verstanden, an dem das Bauelement endgültig mechanisch und elektrisch kontaktiert wird. Dabei ist das erfindungsgemäße Konzept nicht auf die in den Ausführungsbeispiel gezeigten optoelektronischen Bauelemente beschränkt, sondern lässt es sich generell für jede Art von Halbleiterbauelementen unabhängig von der Anzahl ihrer Kontaktpads realisieren.
  • 2A bis 2I zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Transferieren derartiger Bauelemente. In 2A wird der Zielträger entsprechend vorbereitet. Der Zielträger umfasst ein Basissubstrat 10 auf dem eine Vielzahl von Leitungsstrukturen 110 aufgebracht sind. Das Basissubstrat 10 kann durch einen Glasträger, einen Keramikträger aber auch ein PCB Bord, ein Interconnect Layer oder ein weiteres Halbleiterbauelement gebildet sein. Insofern besteht daher die Möglichkeit, den Träger 10 auch als integrierten Schaltkreis bzw. mit einem oder mehreren integrierten Schaltkreisen auszubilden. Auf der Oberfläche des Trägers 10 ist eine Vielzahl von Leitungsstrukturen 110 aufgebracht. Diese können einerseits zu anderen Bauelementen auf dem Träger 10 führen, zu integrierten Schaltkreisen innerhalb des Trägers 10, aber auch zusätzliche Kontaktfahnen für eine weitere externe Kontaktierung bilden. Die Leitungsstrukturen 110 besitzen jeweils zueinander ausgerichtete Kontaktbereiche 11 und 11', die sich über die Oberfläche des Trägers 10 hinweg erheben. Die Kontaktbereiche 11 und 11' sind zueinander derart positioniert, dass die Abstände ihrer jeweiligen Mittelpunkte den Abständen von Mittelpunkten von Kontaktpads für die zu transferierenden Halbleiterbauelemente entsprechen.
  • Träger 10 ist aus verschiedenen Materialien gefertigt, die Leitungsstrukturen 110 aus einem leitenden Material, wobei auf der Oberfläche der Kontaktbereiche 11 zusätzlich ein Lot aufgebracht ist. Alternativ können auch die Kontaktpads des zu transferierenden Halbleiterbauelements mit Lotmaterial bedeckt sein. In einer weiteren Ausführung ist es auch möglich, dass die Kontaktbereiche gleich mit einem Lotmaterial gebildet werden.
  • Auf den Zielträger 1 wird in einem folgenden Schritt eine flächige schrumpfbare Auffangschicht 20 aufgebracht, die die Leitungsstrukturen 110 einschließlich der Kontaktbereiche 11 umschließt und wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt mit einer dünnen Materialschicht der schrumpfbaren Auffangschicht bedeckt.
  • In diesem Zusammenhang können als Lotmaterial konventionelle Materialien aber auch Metallverbindungen zum Beispiel auf Gold-Zinn oder Gold-Indium Basis aufgebracht werden. Zusätzliche Lötpasten sind nicht erforderlich, lassen sich aber ebenfalls auf der Oberfläche der Kontaktbereiche 11 und 11' anordnen.
  • Das Auffangmaterial besteht aus einem strukturierbaren Fotolack, in dem zusätzlich ein Epoxid eingebracht ist. Alternativ lässt sich auch ein Silikon mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten oder auch ein Kunststoff verwenden, der unter Hitzeeinwirkung oder unter einer anderen Parameterveränderung zu einer Vernetzungsschrumpfung führt. In einigen Aspekten ist die aufgebrachte Auffangschicht zusätzlich mit einem Lösungsmittel versehen, sodass das Volumen der schrumpfbaren Auffangschicht gegenüber der schrumpfbaren Auffangschicht ohne das Lösungsmittel deutlich vergrößert ist. Bei einem Verdampfen des Lösungsmittels schrumpft dann die schrumpfbare Auffangschicht.
  • Die schrumpfbare Auffangschicht 20 wird mittels Spincoatings auf die Oberfläche aufgebracht, sodass sich eine möglichst gleichmäßige Oberfläche einstellt, deren Dicke wie dargestellt so groß ist, dass das Material die Leitungsstrukturen 110 geringfügig bedeckt.
  • In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird die Oberfläche strukturiert und Teilbereiche der schrumpfbaren Auffangschicht 20 wieder entfernt. Im Einzelnen sind dies die Bereiche oberhalb der Kontaktbereiche 11 und 11', wobei zusätzlich auch das Material der schrumpfbaren Auffangschicht 20 benachbart zu den Rändern der Kontaktbereiche 11 und 11' entfernt wird. Dadurch ergibt sich die in 2C) dargestellte Form, bei der die Oberfläche der Kontaktbereiche 11 und 11' freiliegt und das Material der schrumpfbaren Auffangschicht leicht von den Kontaktbereichen beabstandet ist. Mit anderen Worten ist ein geringer Zwischenraum um die Kontaktbereiche zwischen den Bereichen 11 und 11' und der schrumpfbaren Auffangschicht 20 vorhanden. Die Dicke oder lateralen Abmessung dieses Zwischenraums liegt im Bereich weniger nm bis Bruchteile von um bei kleinen Ausführungsformen und kann bei größeren Ausgestaltungen im Bereich einiger Mikrometer liegen.
  • Bei einer Verwendung einer Fotolackschicht für die Schicht 20 lässt sich diese direkt durch eine geeignete Belichtung und anschließenden Ätzprozess strukturieren. Alternativ ist es auch möglich, auf die schrumpfbare Auffangschicht 20 eine zusätzliche Fotomaskierung aufzubringen, diese zu strukturieren und anschließend in geeigneter Weise das Material der schrumpfbaren Auffangschicht 20 um die Kontaktbereiche 11 zu entfernen.
  • In einem weiteren bzw. gleichzeitig durchgeführten Strukturierungsprozess werden in Schritt 2D) die Leitungsstrukturen 110 auf der Oberfläche des Trägers freigelegt, sodass sich im Wesentlichen 3 voneinander separierte Auffangschichtelemente ausbilden. Die in den 2C) bzw. 2D) dargestellte Ausführungsform bilden Ausführungen von Zielträgern, auf denen in einem folgenden Verfahrensschritte die Halbleiterbauelemente mittels eines Laser-Lift-Off Verfahrens übertragen werden. Die in der 2D) dargestellte Struktur erlaubt es, den später auf die Kontaktbereiche aufgesetzten Halbleiterkörper über die Leitungsstrukturen 110 mittels eines Bond Verfahrens oder einer anderen Maßnahme elektrisch zu kontaktieren. Insofern werden vor allen die Bestandteile des Materials der schrumpfbaren Auffangschicht entfernt, bei den später ein Zugang zu den Leitungsstrukturen 110 bzw. zu dem Träger 10 erfolgen soll. Bei dem Zielträger der 2C) muss ein derartiger Schritt nach Abschluss des Transferprozesses erfolgen.
  • Der Transferprozess ist in 2E) dargestellt. Ein Quellträger 9 mit einem Träger 90 und einer daran befindlichen Schicht 99 wird gemeinsam mit einem Bauelement 3 über den Kontaktbereichen 11 und 11' positioniert. Das Bauelement 3 umfasst einen Halbleiterkörper 30 und im Ausführungsbeispiel zwei Kontaktpads 31 und 31'. Die Abstände der Mittelpunkte der beiden Kontaktpads 31, 31' korrespondieren zu den Abständen der beiden Mittelpunkte der Kontaktbereiche 11 und 11'. Hingegen ist wie bereits in 2 dargestellt die Fläche bzw. der laterale Abstand eines jeden Kontaktpads 31, 31' größer als die korrespondierende Fläche auf den Kontaktbereichen 11 bzw. 11'.
  • Auf diese Weise ist die Oberfläche der Kontaktbereiche 11 und 11' leicht von der Oberfläche der schrumpfbaren Auffangschicht 20 zurückgesetzt. Die Differenz beträgt Bruchteile von Mikrometern, erzeugt aber beim späteren Aufsetzen eines Halbleiterkörpers auf die schrumpfbare Auffangschicht einen kleinen Zwischenraum, der durch einen nachfolgenden noch gezeigten Schrumpfprozess der schrumpfbaren Auffangschicht 20 wieder kompensiert wird.
  • Ein nun eingestrahlter Laserstrahl verdampft einen Teil der Schicht 99, sodass das Bauelement 3 in Richtung auf die schrumpfbare Auffangschicht und die Kontaktbereiche 11, 11' fällt. Bei Erreichen der schrumpfbaren Auffangschicht 20 werden die Kontaktpads 31 und 31' durch ein leichtes Anhaften an der schrumpfbaren Auffangschicht 20 festgehalten. Da die laterale Abmessung der Kontaktpads 31 und 31' größer ist als die korrespondierende Abmessung der Kontaktbereiche 11 und 11' überlappen die Kontaktpads 31 und 31' und liegen auf einem die Kontaktbereiche umlaufenden Rand der schrumpfbaren Auffangschicht 20 auf. Zwischen der Oberfläche der Kontaktpads und der Oberfläche der Kontaktbereiche ist der durch die Höhe h definierte kleine Luftspalt vorhanden.
  • In einem nachfolgenden Schritt, dargestellt in 2G) wird die so hergestellte Anordnung einem Erwärmungsprozess unterworfen. Dadurch erwärmt sich auch die schrumpfbare Auffangschicht 20, die unter Hitzeeinwirkung anfängt zu schrumpfen. Gleichzeitig wird ein Material der schrumpfbaren Auffangschicht an den Seitenwänden der Kontaktpads durch eine kapillare Wirkung leicht nach oben gezogen, sodass sich Material nun auf der Unterseite der Kontaktpads als auch entlang der Seitenwände der Kontaktpads in Richtung auf den Halbleiterkörper 30 erstreckt. Durch den Schrumpfprozess wird eine Zugkraft auf das Halbleiterbauelement 3 ausgeübt und die Kontaktpads 31, 31' auf die Kontaktbereiche 11 und 11' gezogen. Diese Zugkraft sollte ausreichend groß sein, um einen zumindest jetzt schon elektrisch leitenden Kontakt zwischen den Bereichen 11, 11' und den Kontaktpads 31 und 31' zu ermöglichen; andererseits aber nicht zu groß, dass das Material der schrumpfbaren Auffangschicht während des Schrumpfungsvorgangs von den Kontaktpads erneut abreißt.
  • In einem weiteren nachfolgenden Erhitzungsprozess wird die Temperatur so weit erhöht, dass das auf den Kontaktpads oder den Kontaktbereichen vorhandene Lotmaterial aufschmilzt und auf der Fläche der Kontaktbereiche mit der korrespondierenden Fläche der Kontaktpads eine metallische Verbindung ausformt. Dadurch wird das Bauelement nicht nur elektrisch, sondern auch mechanisch an den Kontaktbereichen 11 und 11' befestigt. Der Schrumpfprozess der schrumpfbaren Auffangschicht ist während des Prozesses bereits abgeschlossen, kann sich jedoch auch weiter fortsetzen, sodass auch während des Aufschmelzens des Lotmaterials eine ausreichende Zugkraft auf das Bauelement in Richtung auf die Kontaktbereiche 11 und 11' ausgeübt wird. Alternativ kann wie auch in weiteren Ausführungsformen dargestellt ein zusätzliches Druckelement vorgesehen sein, welches das Halbleiterbauelement leicht gegen die Kontaktbereiche 11 drückt. In den 2G) und 2H) ist der Lotschmelzprozess und das Resultat dargestellt.
  • In einem letzten Schritt in 2I) wird nun ein Teil des Materials der schrumpfbaren Auffangschicht entfernt, sodass dieses lediglich im Randbereich der Kontaktpads vorhanden bleibt. Das Material der schrumpfbaren Auffangschicht bildet einen natürlichen Schutz gegen mögliche Korrosion oder andere Verschmutzungseffekte, sodass sich neben der Unterstützung während des Transferprozesses auch die Lebensdauer des Bauelements erhöhen lässt. Alternativ kann das Auffangmaterial auch vollständig entfernt werden, sodass das Bauelement lediglich durch das auf geschmolzene Lotmaterial an den Kontaktbereichen 11 und 11' mechanisch gehalten wird.
  • Die 3A) bis 3F) zeigen eine weitere Ausgestaltung eines Verfahrens zum Transfer von Bauelementen nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Wirkungs- bzw. funktionsgleiche Bauelemente tragen die gleichen Bezugszeichen. 3A) stellt den Transfervorgang dar, wobei der Zieleträger 1 bereits wie im vorangegangenen Ausführungsbeispiel fertig prozessiert worden ist. Er umfasst neben dem Träger 10 und den Kontaktbereichen 11 und 11' auch die die Kontaktbereiche überragende Auffangschicht 20, wobei die schrumpfbare Auffangschicht 20 über den Kontaktbereichen 11 und 11' entfernt und von diesen leicht beabstandet ist.
  • Das Halbleiterbauelement ist auch hier als optoelektronisches Bauelement in Form einer horizontalen µ-LED ausgeführt. Daneben umfasst jedoch der Halbleiterkörper 30 zwischen den beiden Kontaktpads 31, 31' auch zwei Arretierungselemente 35 in Form von pyramidenförmigen Spitzen, deren Abmessung zumindest der Dicke der Kontaktpads 31 und 31' entspricht. Diese als Spitzen 35 ausgebildeten Arretierungselemente können alternativ auch über die Kontaktpads hinausragen. Bei einem Laser-Lift-Off Prozess wie in 3A) dargestellt wird das Bauelement in Richtung auf den Zielträger 1 beschleunigt und trifft wie in 3B) gezeigt, auf dessen Oberfläche und insbesondere die Randbereiche der schrumpfbaren Auffangschicht 20.
  • Gleichzeitig berühren die Arretierungselemente 35 die Oberfläche der schrumpfbaren Auffangschicht bzw. dringen auch geringfügig in dieser ein. Bei einem nachfolgenden thermischen Schrumpfprozess in 3C) wird das Material der schrumpfbaren Auffangschicht aufgrund verschiedener Kapillareffekte zum einen an den Randbereich der Kontaktpads 31 und 31' als auch entlang der pyramidenförmigen Arretierungselemente 35 in Richtung auf den Halbleiterkörper 3 gezogen. Mit den zusätzlichen Arretierungselementen 35 wird während des Schrumpfprozesses verhindert, dass das Bauelement in eine laterale Richtung verrutschen kann. Die in den 3A bis 3C vorhandenen pyramidenförmigen Spitzen an dem Halbleiterkörpers verbessern neben den Auffangeigenschaften auch die Zugkraft während des Schrumpfprozesses des Auffangmaterials. Dies wird durch erhöhte Kapillarkräfte des Materials an den pyramidenförmigen Stufen erzeugt, die während des Schrumpfprozesses nach oben wandern und so das Halbleiterbauelement stärker auf die Kontaktflächen des Zielträgers ziehen.
  • Der Schrumpfprozess kann zusätzlich wie in 3D dargestellt durch ein extern angeordnetes Element unterstützt werden, dass als Druckplatte 80 ausgebildet ist. Die Druckplatte 80 ist dabei auf die den Kontaktpads abgewandten Seite des Halbleiterkörpers 30 aufgebracht und drückt das Bauelement während des Schrumpfprozesses und des späteren Schmelzvorgangs für das Lot nach unten. Dadurch ergibt sich auch das größere Material am Rand der Kontaktpads und der Spitze der Arretierungselemente in 3E) .
  • In einem weiteren nachfolgenden Prozess in Schritt der 3E) wird das auf den Kontaktflächen bzw. auf den Kontaktpads aufgebrachte Lotmaterial erwärmt und bildet so eine mechanisch stabile und elektrisch leitende Verbindung aus.
  • In einem letzten nachfolgenden Prozessschritt der 3F) wird wie im vorangegangenen Beispiel Material der schrumpfbaren Auffangschicht 20 in Bereichen der Leitungsstruktur 110 entfernt, sodass diese einer weiteren Prozessführung zugänglich sind. Das Material der schrumpfbaren Auffangschicht 20 verbleibt lediglich im Randbereich der Kontaktpads 11, 11' sowie unterhalb der Kontaktpads 31 und 31'.
  • In den 4A) bis 4E) ist ein Verfahren dargestellt, bei dem eine zusätzliche Struktur auf den Kontaktpads 31 und 31' des Halbleiterbauelements 3 aufgebracht ist. Die zusätzlichen Strukturen sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel als kleine Erhebungen ausgeführt, die beim Ablegen des Halbleiterkörpers durch den eingestrahlten Laserstrahl, siehe 4A), in die oberste Lage der schrumpfbaren Auffangschicht 20, um die Kontaktbereiche 11 und 11' herum eingreifen. Die Strukturierung liegt im Bereich weniger Nanometer und maximal wenige Mikrometer. Wie in 4B dargestellt sind die Strukturen auf den Kontaktpads derart ausgeführt, dass sie die Kontaktbereiche 11 und 11' bei Auflegen des Halbleiterkörpers auf die schrumpfbare Auffangschicht erst mal nicht berühren. Hingegen greifen die Erhebungen leicht in den Rand der schrumpfbaren Auffangschicht 20 ein.
  • Durch den in 4C dargestellten Erwärmungs- und Schrumpfprozess der schrumpfbaren Auffangschicht 20 erzeugt diese eine Zugkraft, die das Halbleiterbauelement und die beiden Kontaktpads 31 und 31' auf die Kontaktbereiche 11 und 11' zieht, sodass die Oberflächenstrukturen nun in die Kontaktbereiche eingreifen können. Dabei ist es denkbar, auf den Kontaktbereichen ein sehr weiches Material, beispielsweise in Form einer Lotpaste vorzusehen, sodass bei dem Schrumpfprozess die Oberflächenstrukturen leicht in die Lotpaste eindrücken und so schon ohne weitere Maßnahmen eine gute elektrische Verbindung bewirken. In einem nachgeschalteten Schritt, in 4D) dargestellt, wird die Paste nun erhitzt, schmilzt und verbindet somit die Kontaktpads 31 und 31' des Halbleiterkörpers mit den Kontaktbereichen 11 und 11'. Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird das Material der schrumpfbaren Auffangschicht 20 im Bereich der weiteren Leitungsstrukturen und insbesondere außerhalb des Halbleiterkörpers wieder entfernt, so dass sich die in 4E) dargestellte Figur ergibt.
  • In dem in den 4A) bis 4E) dargestellten Verfahren sind die zusätzlichen Strukturen zu einer verbesserten Halterung auf der schrumpfbaren Auffangschicht auf den Kontaktpads 31 und 31' des Halbleiterkörpers aufgebracht. In gleicher Weise können jedoch auch die Kontaktbereiche 11 und 11' ausgebildet und mit einer zusätzlichen Arretierung bzw. einer Aufrauhung versehen sein. Die dargestellte Topographie verbessern das Auffangverhalten des Bauteils im Bereich der Kontaktierung. Die Topographie an den Kontaktpads und/oder den Kontaktbereichen erzeugt beim Schrumpfen des Auffangmaterials der Schicht 20 eine hohe punktuelle Kontaktkraft, die dann beim Lotprozess zu einer zuverlässigeren Verbindung führt. Gegebenenfalls können die Strukturen im Bereich des Kontaktpads zudem zu einer gesteigerten Kapillarkraft führen, wodurch die Zugkraft während des Schrumpfprozesses vergrößert wird und dadurch die mechanische Kontaktierung zwischen Kontaktpad und Kontaktbereich verstärkt.
  • In einem weiteren Aspekt lässt sich eine derartige Topographie auch für eine verbesserte Ausrichtung und ein sogenanntes A-lignment während des Transferprozesses verwenden. Neben den Topographien für die Kontaktpads und die Kontaktbereiche können hierzu auch weitere Strukturen auf dem Halbleiterkörper bzw. dem Zielträger eingesetzt werden. Die Ausführungsformen in den Teilen 5A) bis 5H) zeigen ein derartiges Ausführungsbeispiel.
  • In 5A) ist ein Zielträger bereitgestellt, der neben den Leitungsstrukturen 110 und den damit verbundenen Kontaktbereichen 11 und 11' auch Ausrichtelemente 50 aufweist. Die Ausrichtelemente ragen im vorliegenden Ausführungsbeispiel über die Kontaktbereiche 11 und 11' hinaus und sind darüber hinaus auch unterschiedlich ausgeführt. Die unterschiedliche Ausgestaltung der Arretierung- und Ausrichtelemente 50 erlauben es, Halbleiterbauelemente verdrehsicher auf die Kontaktbereiche 11 und 11' abzulegen. Die Höhe der Arretierung und Ausrichtelemente 50 ist dabei derart gewählt, dass sie in einem fertigen Zustand von dem Zielträger in entsprechende Gegenstrukturen auf dem Halbleiterbauelement eingreifen und dieses in geeigneter Weise ausrichten.
  • In einem nachfolgenden Verarbeitungsschritt in 5B) wird das Material der schrumpfbaren Auffangschicht 20 aufgesponnen, gesputtert oder anderweitig aufgebracht, sodass es die Leitungsstrukturen 110 und die Kontaktpads 11 und 11' leicht überdeckt. Dieser Verfahrensschritt entspricht dem Herstellungsprozess in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen, wobei die Arretierung und Ausrichtelemente 50 über das Material der schrumpfbaren Auffangschicht hinausragen. Mit einem in 5C) durchgeführten Ätzprozess werden die Oberflächen der Kontaktbereiche 11 und 11' freigelegt und von übrig gebliebenem Material der schrumpfbaren Auffangschicht 20 befreit. Ebenso erfolgt durch den Ätzprozess, dass Material der schrumpfbaren Auffangschicht von den einzelnen Kontaktbereichen 11 und 11' leicht beabstandet ist. In gleicher Weise werden auch die Arretierung und Ausrichtelemente 50 prozessiert, sodass auch bei diesen das Material der schrumpfbaren Auffangschicht vom Rand der Arretierung und Ausrichtelemente leicht beabstandet ist. Dies hat den Vorteil, dass während des Schrumpfprozesses die Arretierung und Ausrichtelemente keinen lateralen Zug oder einen Druck verspüren, und so sich während des Schrumpfprozesses nicht verziehen bzw. verschieben können.
  • In 5D) ist der Transferprozess dargestellt. Der Halbleiterkörpers 30 des Halbleiterbauelements 3 weist hierzu ein zu den Arretierungs- und Ausrichtelementen 50 auf dem Zielträger entsprechende Arretierungs- und Ausrichtelemente 55 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind diese als Vertiefungen unterschiedlicher Größe ausgebildet, sodass die Ausrichtelemente 50 auf dem Zielträger passgenau in diese eingreifen können. Auf diese Weise wird zum einen ein falsches Aufsetzen des Halbleiterbauelements verhindert, zum anderen kann durch die in der 5D) dargestellte Öffnung in dem Halbleiterkörper 30 eine Selbstausrichtung zumindest in einem geringfügigen Bereich erfolgen.
  • Nach dem Aufsetzen des Halbleiterbauelements auf dem Material der schrumpfbaren Auffangschicht in 5E) sind die Arretierungs- und Ausrichtelemente 50 und 55 weiterhin ein Stückchen voneinander beabstandet. Insbesondere liegen sie nicht direkt an den jeweiligen Oberflächen an, da andernfalls der später erfolgende Schrumpfprozess nicht vollständig oder mit der notwendigen Zugkraft erfolgen kann. Im Einzelnen ist der Abstand zwischen der Grundfläche der Strukturen 55 auf dem Halbleiterkörper 30 und der oberen Oberfläche der Arretierungs- und Ausrichtelemente 50 auf dem Zielträger derart gewählt, dass er zumindest dem Abstand zwischen den Kontaktpads und den Kontaktbereichen entspricht. Vereinfacht ausgedrückt sind die Abstände der Arretierungs- und Ausrichtelemente zueinander in etwa identisch zum Spalt zwischen den Kontaktbereichen und den Kontaktflächen.
  • Durch den nachfolgenden Schrumpfprozess und die daraus resultierende Volumenänderung des Materials der schrumpfbaren Auffangschicht werden die Arretierung und Ausrichtelemente 50 und 55 zusammengeführt und es erfolgt gleichzeitig eine Zentrierung und gegebenenfalls eine Feinjustage des Bauelements. Dies ist möglich, da die schrumpfbare Auffangschicht im Gegensatz zu den Arretierungs- und Ausrichtelementen deutlich flexibler ausgestaltet ist. Mit den Elementen 50 und 55 kann zudem auch ein leichter Tilt, d. h. eine Verkippung des Bauelementes ausgeglichen werden.
  • In anschließenden Prozessschritten dargestellt in den 5G) und 5H) wird das Lotmaterial auf dem Kontaktbereich 11 du 11' bzw. Kontaktpads 31 und 31' erhitzt, sodass die Kontaktpads mit den Kontaktbereichen mechanisch, thermisch und elektrisch verbunden werden. Die Arretierungs- und Ausrichtelemente 50 und 55 bleiben dabei im Wesentlichen unverändert. In einem letzten Schritt in 5H wird überschüssiges Material der schrumpfbaren Auffangschicht 20 wieder entfernt.
  • Das hier dargestellte Verfahren benutzt eine Auffangschicht 20, die in einigen Ausführungsbeispielen aus einer Fotolackschicht mit zusätzlichen Materialien wie z.B. Epoxid besteht. Alternativ ist es hierzu jedoch auch möglich, ein anderes, insbesondere ein Kunststoffmaterial zu verwenden, welches für sich genommen nur eine geringere Klebefähigkeit besitzt, dafür jedoch besonders weiche bzw. viskos ist und thermoplastische Eigenschaften aufweist. Die Ausführungsformen der 6A) bis 6D) zeigt eine derartige Ausgestaltung, bei der des Auffangmaterial aus einem weichen Polymer besteht. Zielträger 1 wird dabei wie in den vorangegangenen Beispielen erzeugt, indem das Polymer großflächig auf die Leitungs- und Kontaktbereiche durch Spincoating, Sputtern oder ein ähnliches Verfahren abgeschieden und anschließend strukturiert wird. In einem Laser-Lift-Off Prozess der 6A) wird das Halbleiterbauelement 3 mit seinem Halbleiterkörper 30 von der oberen Klebeschicht 99 des Quellträgers 90 abgelöst und mit seinen Kontaktpads, 30 und 31' auf den Kontaktbereichen 11 und 11' abgelegt. Wie in den vorangegangenen Beispielen auch, -in 6B) dargestellt-, befindet sich ein kleiner Zwischenraum bzw. Spalt zwischen der Oberfläche der Kontaktpads und der Oberfläche der Kontaktbereiche.
  • In einem nachfolgenden Schritt, dargestellt in 6C wird nun ein weiteres Druckelement 80 aufgebracht und das Halbleiterbauelement 3 unter einer erhöhten Temperatur nach unten gedrückt. Dabei verformt sich das mit zunehmender Temperatur weicher werdende Polymermaterial der schrumpfbaren Auffangschicht 20 so lange, bis die Kontaktpads 31 direkt auf den Kontaktbereichen 11 des Zielträgers liegen. Durch einen weiteren Erwärmungsprozess verbindet sich das auf den Kontaktbereichen 11, 11' aufgebrachte Lotmaterial mit den Kontaktpads 31, 31', sodass eine entsprechende Verbindung entsteht.
  • Diese ist in 6C) dargestellt. Die Verformung des weichen Polymermaterials der schrumpfbaren Auffangschicht erfolgt aufgrund des mechanischen Druckprozesses des Aufschmelzens des Lotmaterials. Insofern lässt sich das Polymer einfach unter einer erhöhten Temperatur komprimieren, während das Lot der Kontaktbereiche auf der Zieloberfläche aufgeschmolzen wird. Dabei erfolgt jedoch keine oder nur eine sehr geringe Kapillarwirkung, sodass das Material im Gegensatz zu den vorangegangenen Ausführungen nicht schrumpft, das Material der schrumpfbaren Auffangschicht also nicht entlang der Seitenwände der Kontaktpads emporkriecht. Nach Vollendung des Lötprozesses kann die schrumpfbare Auffangschicht 20, um die Leitungsstrukturen und Kontaktbereiche herum vollständig abgelöst werden, so dass sich die in 6D) dargestellte Struktur ergibt. Diese ist im Übrigen auch in den anderen Ausgestaltungen denkbar, wenn das Material der schrumpfbaren Auffangschicht vollständig entfernt wird.
  • Das vorgestellte Verfahren eignet sich unter anderem dazu Halbleiterbauelemente mit sehr kleinen lateralen Abmessungen in einfacher Weise zu transferieren. Dabei ist die Größe der Bauelemente nach unten nicht beschränkt, sondern kann im Bereich weniger 10 um oder sogar darunter liegen. Andererseits ist es auch möglich, größere Halbleiterbauelemente mit einer Kantenlänge von mehreren 100 um oder sogar Millimetern übertragen zu können. Ein derartiger Transfer großer Bauelemente besitzt den Vorteil, dass gegebenenfalls die schrumpfbare Auffangschicht nicht über Spincoating und eine anschließende Strukturierung, sondern beispielsweise über einen direkten Schablonendruck aufgebracht werden kann. Dadurch wird ein zusätzlicher Lithographie Schritt vermieden.
  • Die Ausgestaltungsform der 7A) bis 7F) zeigt ein Beispiel eines derartigen Verfahrens. Bei diesem wird wiederum ein Zielträger 1 bereitgestellt, der neben einem Träger auch mehrere auf diesem Träger befindliche Leitungsstrukturen 110 mit zugehörigen Kontaktbereichen 11, und 11' umfasst. Im Gegensatz zu den vorangegangenen Beispielen wird nun jedoch mittels Schablonendrucks die schrumpfbare Auffangschicht 20 direkt aufgebracht, wobei das Material der schrumpfbaren Auffangschicht einerseits die Oberfläche der Kontaktbereiche 11 und 11' leicht überragt und andererseits von diesen beabstandet ist. Auch hier ist die von dem Material der schrumpfbaren Auffangschicht 20 umschlossene Fläche der Kontaktbereiche so gewählt, dass sie kleiner ist als die entsprechende Fläche der Kontaktpads 31 und 31' .
  • In einem nachfolgenden Transferprozess wird das Halbleiterbauelement entsprechend positioniert und mittels eines Laser-Lift-Off Prozesses in 7C) von dem Quellträger 90 und 99 abgelöst und auf der schrumpfbaren Auffangschicht 20 platziert, siehe 7D). In einem nachfolgenden Schrumpfprozess in 7E), der in diesem Ausführungsbeispiel durch einen chemischen Vernetzungsprozess des aufgebrachten Materials der schrumpfbaren Auffangschicht erfolgt, wird der Halbleiterkörper mit seinen Kontaktpads nach unten in Richtung auf die Kontaktbereiche gezogen. Durch ein Druckelement 80 wird dieser Prozess und der spätere Lötprozess in 7F) unterstützt. Durch den Schablonendruck kann gegebenenfalls ein nachträgliches Entfernen von Auffangmaterial auf den Leitungsbereichen 110 entfallen.
  • Neben den hier dargestellten optoelektronischen Bauelementen bzw. Halbleiterbauelementen mit mehreren Kontakten auf einer Seite lässt sich das vorgeschlagene Verfahren auch dazu verwenden, vertikale Bauelemente, d. h. Bauelemente, mit Kontaktpads auf verschiedenen Seiten an dem Zielträger 1 anzubringen.
  • Die 8A) bis 8H) zeigen ein Ausführungsbeispiel eines derartigen Verfahrens. In den 8A) bis 8C) wird der Zielträger erzeugt, indem einzelne Kontaktbereiche 11 auf einem Träger 10 aufgebracht werden. Anschließend wird mittels Sputterns oder mittels Spin-Coatings das Material der schrumpfbaren Auffangschicht 20 aufgebracht und bedeckt die Kontaktbereiche 11 vollständig. Das Material der schrumpfbaren Auffangschicht umfasst neben einer klebrigen Komponente auch noch eine verdampfbare Komponente, die in einem anschließenden Schritt für den Schrumpfprozess sorgt. Nach einer Strukturierung in 8C) ist der Zielträger bereit für den Massentransfer. Wie in den vorangegangenen Ausführungsformen ebenfalls gezeigt, ist die Dicke der schrumpfbaren Auffangschicht 20 leicht größer als die Dicke der entsprechenden Kontaktbereiche 11, sodass die Oberfläche der schrumpfbaren Auffangschicht 20 über die Oberfläche der Kontaktbereiche 11 und 11' leicht hinausragt.
  • In 8D ist der Transferprozess dargestellt, bei der eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen mit ihrem Kontaktpads 31 über einen Laser-Lift-Off Prozess auf die Kontaktbereiche 11 fallen und entlang eines Randbereichs der schrumpfbaren Auffangschicht 20 um die Kontaktbereiche 11 in einem leichten Abstand zu liegen kommen. Anschließend erfolgt in 8F) ein Verdampfen des Lösungsmittels, sodass auch hier die klebrige Komponente der schrumpfbaren Auffangschicht 20 sich entlang des Randes der Kontaktpads aufgrund der Kapillarkräfte in Richtung auf den Halbleiterkörper erstreckt.
  • Die durch den Schrumpfungsprozess aufgrund des Verdampfens des Lösungsmittels ausgelöste Zugkraft, zieht wie in 8F) dargestellt, die einzelnen Halbleiterkörper in Richtung auf die Kontaktbereiche. In einem nachfolgenden Schritt in 8G) wird der Lötprozess durchgeführt, sodass die Kontaktbereiche 11 mit den Kontaktpads 31 mechanisch, thermisch und elektrisch verbunden werden. Anschließend kann die schrumpfbare Auffangschicht entfernt werden. Dies erfolgt wie in den vorangegangenen Beispielen entweder vollständig oder derart, dass ein kleiner Teil der schrumpfbaren Auffangschicht 20 um die einzelnen Kontaktbereiche 11 herum übrigbleibt. Dies erlaubt es, die Kontaktbereiche 11 und die Verbindung zwischen den Kontaktpads 31 und 11 zumindest teilweise durch das Material der schrumpfbaren Auffangschicht vor Korrosion oder anderen Beschädigungen zu schützen.
  • Eine weitere Ausführungsform zeigen die 9A) bis 9G) Bei diesem Ausführungsbeispiel steht im Vordergrund, dass sich nach einem Freilegen der Kontaktbereiche 11, 11' durch zusätzlichen Auftrag einer Lotpaste eine kontinuierliche und gleichmäßige Höhe einstellen lässt. In 9A) werden eine Vielzahl von Leitungsstrukturen 110 auf der Oberfläche des Trägers aufgebracht, und die Kontaktbereiche 11, 11' vorbereitet. Diese Kontaktbereiche 11 sind als einfache Kontakte vorhanden, d.h. ohne eine zusätzliche Erhebung oder eine sonstige Maßnahme ausgeführt. Anschließend wird das Material der schrumpfbaren Auffangschicht 20 in 9B) flächig aufgetragen und nachfolgend in 9C) strukturiert, sodass die Kontaktbereiche 11 und 11' auf den Leitungsstrukturen 110 freiliegen. In diesem Ausführungsbeispiel gezeigt, ist jedoch die Differenz zwischen der Oberfläche der schrumpfbaren Auffangschicht 20 und der Oberfläche der Kontaktbereiche 11 deutlich größer ausgestaltet als in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen. Der so entstandene Zwischenraum wird nun mit einer Lotpaste 70 durch Rakeln aufgefüllt und das überflüssige lotmaterial nachfolgend wieder entfernt. Die Lotpaste kann selbst auch leicht klebrige Eigenschaften aufweisen. Dadurch entsteht eine wie in 9D) dargestellt gleichmäßige und ebene Oberfläche.
  • Anschließend wird eine Laser-Lift-Off Prozess der 9E) durchgeführt und die Bauelemente mit ihren Kontaktpads 30 und 31 direkt auf der schrumpfbaren Auffangschicht 20 und über den Kontaktbereichen 11 und 11' sowie der Lotpaste 70 abgelegt. Auch hier ist die Fläche der Kontaktpads 31 größer ausgestaltet als die entsprechende Oberfläche der Lotpaste 70, sodass die Kontaktpads zumindest teilweise wie in 9F) gezeigt, über die Lotpaste 70 hinaus auf die Oberfläche der schrumpfbaren Auffangschicht 20 ragen.
  • Sodann wird ein Schrumpfprozess in 9G) durchgeführt, sodass die Halbleiterbauelemente durch die schrumpfende Auffangschicht leicht nach unten gezogen werden. Auch hier bewirken Kapillarkräfte, das Material der schrumpfbaren Auffangschicht entlang des Randes in Richtung auf den Halbleiterkörpers 30 fließt. Die viskose Lotpaste 70 kann dabei zum einen ebenfalls eine Volumenänderung zeigen zum anderen aber auch in die eventuell noch vorhandenen Hohlräume oder Zwischenräume gelangen. Ebenso ist es möglich, durch einen weiteren Erwärmungsprozess die Lotpaste zu schmelzen und so eine mechanische und leitfähige Verbindung zwischen den Kontaktbereichen 11 und dem Kontaktpads 31 zu erzeugen. In einem letzten Schritt wird überflüssiges Material der schrumpfbaren Auffangschicht wieder entfernt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Zielträger
    3
    Halbleiterbauelement
    9
    Quellträger
    10
    Träger
    11, 11'
    Kontaktbereich
    20
    Auffangschicht
    30
    Halbleiterkörper
    31, 31'
    Kontaktpads
    35
    Arretierungselement
    50
    Arretierungs- und Ausrichtelement
    70
    Lotpaste, Lotmaterial
    80
    Druckplatte
    90
    Quellträger
    99, 99`
    Auffangschicht
    110
    Leitungsstruktur

Claims (24)

  1. Zielträger für ein Transferieren von Halbleiterbauelementen (3), bei dem die Halbleiterbauelemente (3) wenigstens ein Kontaktpad (31, 31') aufweisen, der Zielträger (1) umfassend: - ein Zielsubstrat (10) mit wenigstens zwei Kontaktbereichen (11, 11'); - eine schrumpfbare Auffangschicht (20), die um jeden der wenigstens zwei Kontaktbereiche (11, 11') angeordnet ist und die wenigstens zwei Kontaktbereiche (11, 11') überragt; wobei ein lateraler Abstand zwischen Material der schrumpfbaren Auffangschicht (20) um jeden der wenigstens zwei Kontaktbereiche (11, 11') kleiner ist als eine laterale Abmessung des wenigstens einen Kontaktpads (31, 31').
  2. Zielträger nach Anspruch 1, bei dem eine von Material der schrumpfbaren Auffangschicht (20) ausgesparte Fläche um jede der wenigstens zwei Kontaktbereiche (11, 11') kleiner ist als eine Fläche des wenigstens einen Kontaktpads (31, 31').
  3. Zielträger nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei dem die schrumpfbare Auffangschicht (20) in einem Abstand um jeden der wenigstens zwei Kontaktbereiche (11, 11') angeordnet ist, wobei der Abstand optional weniger als 25%, insbesondere weniger als 15 % einer lateralen Abmessung des wenigstens einen Kontaktpads (31, 31') oder eines der wenigstens zwei Kontaktbereiche (11, 11') beträgt.
  4. Zielträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem auf den wenigstens zwei Kontaktbereichen (11, 11') ein Lotmaterial (70) aufgebracht ist, welches insbesondere mindestens bis zu einer Oberfläche der schrumpfbaren Auffangschicht (20) ragt.
  5. Zielträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Abstand zwischen Mittelpunkten der wenigstens zwei Kontaktbereichen im Wesentlichen mit einem Abstand zwischen Mittelpunkten von zwei Kontaktpads (31, 31') der Halbleiterbauelemente übereinstimmen.
  6. Zielträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend ein Ausrichtelement (50) welches die schrumpfbare Auffangschicht (20) überragt und zu einem Ausrichtelement (55) des Halbleiterbauelements (3) derart korrespondiert, dass, wenn das Ausrichtelement (50) zu dem Ausrichtelement (55) des Halbleiterbauelements (3) ausgerichtet ist, das wenigstens eine Kontaktpad (31, 31') zu einem der wenigstens zwei Kontaktbereiche (11, 11') ausgerichtet ist.
  7. Zielträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die schrumpfbare Auffangschicht (20) wenigstens eines der folgenden Materialien umfasst: - ein Fotolackmaterial; - ein Epoxid; und - ein Silikon mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten.
  8. Zielträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die schrumpfbare Auffangschicht (20) ausgestaltet ist; - unter Hitzeeinwirkung zu schrumpfen; oder - durch eine Krafteinwirkung, die im Wesentlichen senkrecht auf die Kontaktbereiche (11, 11') steht, zu schrumpfen; - durch Verdampfen einer in der schrumpfbaren Auffangschicht (20) gelösten Flüssigkeitskomponente zu schrumpfen; - durch einen chemischen Prozess, insbesondere eine Vernetzung zu schrumpfen.
  9. Zielträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Differenz zwischen einer Höhe der wenigstens zwei Kontaktbereiche und einer Oberfläche der schrumpfbaren Auffangschicht (20) weniger als 40% einer Dicke, insbesondere weniger als 25% einer dicke und insbesondere weniger als 17% einer Dicke der schrumpfbaren Auffangschicht (20) beträgt, wobei die Dicke im Bereich von 300 nm bis 2,5 um und insbesondere im Bereich von 800 nm bis 1,5 um liegt.
  10. Halbleiteranordnung umfassend: - einen Zielträger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; - ein Halbleiterbauelement (3), das einen Halbleiterkörper (30) und wenigstens ein Kontaktpad (31, 31') umfasst, welche mit dem wenigstens einem Kontaktpad (31, 31') an einem der wenigstens zwei Kontaktbereiche (11, 11') mechanisch und elektrisch befestigt ist, wobei das Kontaktpad (31, 31') über die Fläche des Kontaktbereichs (11, 11') hinausragt und ein hinausragender Teil zumindest teilweise mit der schrumpfbaren Auffangschicht (20), insbesondere mechanisch, verbunden ist.
  11. Halbleiteranordnung nach Anspruch 10, bei der ein Material der schrumpfbaren Auffangschicht (20) sich zumindest teilweise entlang eines Randes des Kontaktpads (31, 31') der schrumpfbaren Auffangschicht (20) in Richtung auf den Halbleiterkörper (30) erstreckt.
  12. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 11, bei der das Kontaktpad (31, 31') eine Strukturierung aufweist, welche ausgebildet ist: in eine um den einen der wenigstens zwei Kontaktbereiche (11, 11') umlaufenden Rand der schrumpfbaren Auffangschicht (20) einzudringen; und/oder dem einen der wenigstens zwei Kontaktbereiche (11, 11') gegenüberliegend positioniert zu sein.
  13. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der der Halbleiterkörper (30) wenigstens ein über das Kontaktpad (31, 31') hinausragende Arretierungselement (35) umfasst, welches in die schrumpfbare Auffangschicht (20) eingreift.
  14. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem der Halbleiterkörper ein Ausrichtelement (55) umfasst, das mit dem Ausrichtelement (50) des Zielträgers (1) korrespondiert, wobei optional ein Teil des Materials der schrumpfbaren Auffangschicht (20) sich über die Oberfläche der schrumpfbaren Auffangschicht (20) in Richtung auf den Halbleiterkörper (30) erstreckt.
  15. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, umfassend ein Lotmaterial (70) zwischen dem Kontaktpad (31, 31') und dem einen der wenigstens zwei Kontaktbereiche (11, 11'), wobei eine Dicke des Lotmaterials (70) im Wesentlichen einem Abstand der Oberfläche des Kontaktbereichs von der Oberfläche der schrumpfbaren Auffangschicht (20) entspricht oder kleiner als dieser ist.
  16. Verfahren zum Transferieren von Halbleiterbauelementen, umfassend die Schritte: Bereitstellen wenigstens eines Halbleiterbauelements mit wenigstens einem Kontaktpad (31, 31'); - Bereitstellen eines Zielträgers (1) mit wenigstens zwei Kontaktbereichen (11, 11') und einer schrumpfbaren Auffangschicht (20), die um jeden der wenigstens zwei Kontaktbereiche (11, 11') angeordnet ist und die wenigstens zwei Kontaktbereiche (11, 11') überragt; wobei ein lateraler Abstand zwischen Material der schrumpfbaren Auffangschicht (20) um jeden der wenigstens zwei Kontaktbereiche (11, 11') kleiner ist als eine laterale Abmessung des wenigstens einen Kontaktpads (31, 31'); - Positionieren des wenigstens einen Halbleiterbauelements über dem Zielträger derart, dass des wenigstens eine Kontaktpad (31, 31') über dem Kontaktbereich (11, 11'), insbesondere zentriert liegt; - Aufsetzen des wenigstens einen Kontaktpads (31, 31') auf einem Rand der schrumpfbaren Auffangschicht über einem der wenigstens zwei Kontaktbereiche (11, 11'); - Durchführen eines Schrumpfprozesses, so dass das wenigstens eine Kontaktpad (31, 31') an den einen der wenigstens zwei Kontaktbereiche (11, 11') gezogen wird; - Mechanisches und elektrisches Befestigen, insbesondere Löten des Kontaktpads (31, 31') an den einen der wenigstens zwei Kontaktbereiche (11,11');
  17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der Schritt eines Bereitstellens eines Zielträgers umfasst: - Bereitstellen eines Trägers (10); - Ausbilden von Leitungsstrukturen (110) auf einer Oberfläche des Trägers, wobei die Leitungsstrukturen (110) wenigstens zwei Kontaktbereiche umfasst; Ausbilden einer strukturierten schrumpfbaren Auffangschicht (20) auf dem Träger (10).
  18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Schritt des Ausbildens einer strukturierten schrumpfbaren Auffangschicht (20) umfasst: - Ausformen einer flächigen schrumpfbaren Auffangschicht (20) auf der Oberfläche des Trägers (10), welche die Leitungsstrukturen und die Kontaktbereiche bedeckt; - Strukturieren der flächigen schrumpfbaren Auffangschicht (20) und Entfernen von Material der schrumpfbaren Auffangschicht, so dass die Kontaktbereiche (11, 11') sowie ein Bereich um die Kontaktbereiche (11, 11') freigelegt wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, weiter umfassend ein: - Aufbringen eines Lotmaterials auf die wenigstens zwei Kontaktbereiche (11, 11') vor dem Ausbilden einer strukturierten schrumpfbaren Auffangschicht (20); oder - Aufrakeln von Lotmaterial in Öffnungen der schrumpfbaren Auffangschicht, in denen die Kontaktbereiche freigelegt sind, und entfernen überschüssigen Lotmaterial von der Oberfläche der schrumpfbaren Auffangschicht, so dass sich im Wesentlichen eine gleichmäßige Oberfläche bildet.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei dem der Zielträger wenigstens ein Ausrichtelement (50) umfasst, das während des Positionierens des wenigstens einen Halbleiterbauelements (3) zu wenigstens einem korrespondierenden Ausrichtelement (55) des Halbleiterbauelements (3) ausgerichtet wird, so dass diese während des Schrumpfprozesses ineinander greifen.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, bei dem das wenigstens eine Kontaktpad (31, 31') zumindest in seinem Randbereich eine Strukturierung aufweist, die in die Oberfläche des Materials der schrumpfbaren Auffangschicht (20) während des Aufsetzens des Halbleiterbauelements eingreift.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, bei dem das Halbleiterbauelement wenigstens ein über das Kontaktpad (31, 31') hinausragende Arretierungselement (35) umfasst, welches in die schrumpfbare Auffangschicht (20) eingreift.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, bei dem die schrumpfbare Auffangschicht (20) wenigstens eines der folgenden Materialien umfasst: - ein Fotolackmaterial mit einem Epoxid; und - ein Silikon mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, bei dem der Schritt des Durchführens eines Schrumpfprozesses erfolgt indem: - die schrumpfbare Auffangschicht (20) über eine Schwellentemperatur erwärmt wird; und/oder - auf die schrumpfbare Auffangschicht (20) eine im Wesentlichen senkrecht auf die Kontaktbereiche (11, 11') stehende Kraft ausgeübt wird; und/oder eine in der schrumpfbaren Auffangschicht (20) gelöste Flüssigkeitskomponente verdampft wird; und/oder eine chemische Vernetzung von Komponenten in der schrumpfbaren Auffangschicht (20) erfolgt.
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