DE102022202204A1 - Process for manufacturing a semiconductor device and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils (100) einen Schritt A), in dem ein Träger (1) mit einem darauf angeordneten Halbleiterchip (2) bereitgestellt wird. In einem Schritt B) wird ein Formkörper (3, 4) auf dem Träger seitlich neben dem Halbleiterchip mittels eines additiven Verfahrens erzeugt.In at least one embodiment, the method for producing a semiconductor component (100) comprises a step A), in which a carrier (1) with a semiconductor chip (2) arranged thereon is provided. In a step B), a shaped body (3, 4) is produced on the carrier laterally next to the semiconductor chip by means of an additive method.
Description
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils angegeben. Darüber hinaus wird ein Halbleiterbauteil angegeben.A method for producing a semiconductor component is specified. In addition, a semiconductor component is specified.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils anzugeben, zum Beispiel ein Verfahren, mit dem ein kompakteres Halbleiterbauteil herstellbar ist. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Halbleiterbauteil anzugeben, das mit einem solchen Verfahren herstellbar ist.A problem to be solved is to provide an improved method for manufacturing a semiconductor device, for example a method with which a more compact semiconductor device can be manufactured. A further problem to be solved consists in specifying a semiconductor component which can be produced using such a method.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch die Gegenstände der Patentansprüche 1 und 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen abhängigen Patentansprüche und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren hervor.These objects are achieved, inter alia, by the subject matter of
Zunächst wird das Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils angegeben.First, the method for manufacturing a semiconductor device is given.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt A), in dem ein Träger mit einem darauf angeordneten Halbleiterchip bereitgestellt wird. Zum Beispiel ist der Halbleiterchip auf einer Oberseite des Trägers angeordnet und befestigt. Laterale Ausdehnungen des Trägers sind beispielsweise größer als die Dicke des Trägers. Die lateralen Ausdehnungen des Trägers sind beispielsweise größer als die lateralen Ausdehnungen des Halbleiterchips. Der Träger kann in alle lateralen Richtungen über den Halbleiterchip hinausragen.In accordance with at least one embodiment, the method comprises a step A), in which a carrier with a semiconductor chip arranged thereon is provided. For example, the semiconductor chip is arranged and fixed on a top side of the carrier. For example, lateral extents of the carrier are greater than the thickness of the carrier. The lateral dimensions of the carrier are, for example, larger than the lateral dimensions of the semiconductor chip. The carrier can protrude beyond the semiconductor chip in all lateral directions.
Eine laterale Richtung, entlang der eine laterale Ausdehnung gemessen wird, ist vorliegend eine Richtung parallel zur Oberseite des Trägers und/oder zur Haupterstreckungsebene des Trägers und/oder zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips. Die Dicke des Trägers und eine Dicke des Halbleiterchips werden senkrecht zur Oberseite des Trägers beziehungsweise den genannten Haupterstreckungsebenen gemessen. Die Oberseite des Trägers ist zum Beispiel parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers. Die Haupterstreckungsebenen des Halbleiterchips und des Trägers können parallel zueinander sein.A lateral direction along which a lateral extent is measured is presently a direction parallel to the top side of the carrier and/or to the main plane of extent of the carrier and/or to the main plane of extent of the semiconductor chip. The thickness of the carrier and a thickness of the semiconductor chip are measured perpendicular to the top side of the carrier or the main extension planes mentioned. The upper side of the carrier is, for example, parallel to the main extension plane of the carrier. The main extension planes of the semiconductor chip and of the carrier can be parallel to one another.
Bei dem Träger kann es sich um ein im fertigen Halbleiterbauteil verbleibenden Träger handeln, beispielsweise um einen Anschlussträger, auf dem der Halbleiterchip elektrisch angeschlossen ist. Zum Beispiel ist der Träger ein QFN-Träger oder ein Keramikträger mit integrierten Kontaktstrukturen oder eine Metallkernplatine (Englisch: Metal Core Board) oder ähnliches. Alternativ kann es sich bei dem Träger auch um einen temporären Träger beziehungsweise Hilfsträger handeln, der nicht im fertigen Halbleiterbauteil verbleibt, sondern vor Fertigstellung des Halbleiterbauteils abgelöst wird. Zum Beispiel ist der Träger Teil einer Spannvorrichtung, Englisch: Chuck.The carrier can be a carrier that remains in the finished semiconductor component, for example a connection carrier to which the semiconductor chip is electrically connected. For example, the carrier is a QFN carrier or a ceramic carrier with integrated contact structures or a metal core board or the like. Alternatively, the carrier can also be a temporary carrier or auxiliary carrier which does not remain in the finished semiconductor component but is detached before the semiconductor component is completed. For example, the carrier is part of a clamping device, English: Chuck.
Der Halbleiterchip kann auf dem Träger elektrisch angeschlossen sein, zum Beispiel über Lötverbindungen. Der Halbleiterchip kann ein oberflächenmontierbarer Halbleiterchip sein, bei dem alle für die elektrische Kontaktierung notwendigen Kontaktstellen an einer dem Träger zugewandten Unterseite des Halbleiterchips angeordnet sind. Alternativ kann der Halbleiterchip auch über einen oder mehrere Kontaktdrähte auf dem Träger elektrisch angeschlossen sein. Zum Beispiel ist dann zumindest eine Kontaktstelle des Halbleiterchips an einer dem Träger abgewandten Oberseite des Halbleiterchips angeordnet. Die Oberseite und die Unterseite des Halbleiterchips sind beispielsweise parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips.The semiconductor chip can be electrically connected to the carrier, for example via soldered connections. The semiconductor chip can be a surface-mountable semiconductor chip in which all the contact points required for electrical contacting are arranged on an underside of the semiconductor chip facing the carrier. Alternatively, the semiconductor chip can also be electrically connected to the carrier via one or more contact wires. For example, at least one contact point of the semiconductor chip is then arranged on a top side of the semiconductor chip facing away from the carrier. The upper side and the lower side of the semiconductor chip are, for example, parallel to the main extension plane of the semiconductor chip.
Bei dem Halbleiterchip kann es sich um einen optoelektronischen Halbleiterchip zur Erzeugung oder zur Absorption von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere UV-Strahlung oder sichtbarem Licht oder IR-Strahlung, handeln. Zum Beispiel basiert eine Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips dann auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial, wie AlInGaN. Die Oberseite des Halbleiterchips kann eine Hauptabstrahlfläche des Halbleiterchips sein.The semiconductor chip can be an optoelectronic semiconductor chip for generating or absorbing electromagnetic radiation, in particular UV radiation or visible light or IR radiation. For example, a semiconductor layer sequence of the semiconductor chip is then based on a III-V compound semiconductor material, such as AlInGaN. The top side of the semiconductor chip can be a main emission area of the semiconductor chip.
Alternativ oder zusätzlich kann der Halbleiterchip auch einen oder mehrere Transistoren, zum Beispiel MOSFETs, aufweisen. Der Halbleiterchip ist dann beispielsweise ein IC-Chip.Alternatively or additionally, the semiconductor chip can also have one or more transistors, for example MOSFETs. The semiconductor chip is then an IC chip, for example.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in einem Schritt B) des Verfahrens ein Formkörper auf dem Träger seitlich, also lateral, neben dem Halbleiterchip erzeugt. Insbesondere wird der Formkörper auf der Oberseite des Trägers erzeugt. Der Formkörper kann den Halbleiterchip in Richtung weg vom Träger überragen oder bündig mit dem Halbleiterchip abschließen oder der Halbleiterchip kann den Formkörper in Richtung weg vom Träger überragen. Der Formkörper wird beispielsweise aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt. Das elektrisch isolierende Material kann ein Polymer oder einen Kunststoff aufweisen oder daraus bestehen. Alternativ kann der Formkörper aber auch aus einem Metall erzeugt werden.According to at least one embodiment, in a step B) of the method, a shaped body is produced on the carrier laterally, ie laterally, next to the semiconductor chip. In particular, the shaped body is produced on the upper side of the carrier. The molded body can protrude beyond the semiconductor chip in the direction away from the carrier or can be flush with the semiconductor chip, or the semiconductor chip can protrude beyond the molded body in the direction away from the carrier. The molded body is made from an electrically insulating material, for example. The electrically insulating material can include or consist of a polymer or a plastic. Alternatively, the shaped body can also be produced from a metal.
Der Formkörper kann direkt auf dem Träger erzeugt werden. Beispielsweise ist der Formkörper dann stoffschlüssig mit dem Träger verbunden. Der Formkörper wird beispielsweise so erzeugt, dass er in lateraler Richtung teilweise oder vollständig um den Halbleiterchip herum verläuft. In Draufsicht auf die Oberseite des Trägers ist der Halbleiterchip dann aus einer durch den Formkörper gebildeten, zusammenhängenden Bahn ohne Unterbrechungen größtenteils oder vollständig umgeben. Der Formkörper kann rahmenartig um den Halbleiterchip verlaufen.The shaped body can be produced directly on the carrier. For example, the shaped body is then integrally connected to the carrier. The shaped body is produced, for example, in such a way that it runs partially or completely around the semiconductor chip in the lateral direction. The semiconductor chip is in a plan view of the top side of the carrier then largely or completely surrounded by a continuous web formed by the shaped body without interruptions. The shaped body can run like a frame around the semiconductor chip.
Unter einem Formkörper wird hier insbesondere ein Körper mit vorgegebener geometrischer Form verstanden. Bei dem erzeugten Formkörper handelt es sich insbesondere um einen Festkörper. Zum Beispiel trägt der Formkörper zur Stabilität des fertigen Halbleiterbauteils bei. Der erzeugte Formkörper ist zum Beispiel selbsttragend.A molded body is understood here to mean, in particular, a body with a predetermined geometric shape. The shaped body produced is in particular a solid body. For example, the shaped body contributes to the stability of the finished semiconductor component. The shaped body produced is, for example, self-supporting.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Formkörper mittels eines additiven Verfahrens, auch als 3D-Druck bezeichnet, erzeugt. Insbesondere wird der Formkörper mit Hilfe einer Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Bauteils erzeugt.According to at least one embodiment, the shaped body is produced by means of an additive process, also referred to as 3D printing. In particular, the shaped body is produced with the aid of a device for the additive manufacturing of a component.
Unter additiven Verfahren werden insbesondere Verfahren verstanden, bei denen ein Ausgangsmaterial bereitgestellt wird und durch ein gezieltes, lokales, chemisches und/oder physikalisches Einwirken auf das Ausgangsmaterial dieses in vorgegebenen Bereichen stoffschlüssig verbunden (gehärtet) wird und so zu einem Formkörper aufgebaut wird. Das Einwirken kann insbesondere eine gezielte, lokale Einstrahlung von elektromagnetischer Strahlung, zum Beispiel UV-Strahlung oder Laserlicht, sein. Das Ausgangsmaterial liegt beispielsweise in flüssiger Form oder Pulverform vor.Additive methods are understood in particular to mean methods in which a starting material is provided and through a targeted, local, chemical and/or physical action on the starting material, this is cohesively connected (hardened) in predetermined areas and is thus built up into a shaped body. The effect can be, in particular, a targeted, local irradiation of electromagnetic radiation, for example UV radiation or laser light. The starting material is in liquid form or powder form, for example.
Bei einem additiven Verfahren kann ein Träger, beispielsweise der oben genannte Träger, mit einem Überangebot des Ausgangsmaterials in Kontakt gebracht werden. Nur ein Teil dieses Ausgangsmaterials wird dann durch lokales Einwirken ausgehärtet, insbesondere im Bereich des Trägers. Das Ausgangsmaterial kann in einer Form mit dem Träger in Kontakt gebracht werden, die hinsichtlich Volumen und Geometrie von dem Volumen und der Geometrie des erzeugten Formkörpers deutlich abweicht.In an additive process, a carrier, for example the carrier mentioned above, can be brought into contact with an oversupply of the starting material. Only part of this starting material is then cured by local action, particularly in the region of the support. The starting material can be brought into contact with the carrier in a form which, in terms of volume and geometry, differs significantly from the volume and geometry of the shaped body produced.
Gieß- und Pressverfahren, wie Vergießen (Englisch: Casting), Spritzpressen (Englisch: Transfer molding) und foliengestütztes Spritzpressen (Englisch: Film assisted transfer molding), werden nicht als additive Verfahren verstanden. Im Unterschied zu additiven Verfahren wird hier das gesamte mit dem Träger in Kontakt gebrachte Ausgangsmaterial ausgehärtet und nicht nur bereichsweise. Die Form, in der das Ausgangsmaterial bereitgestellt, also mit dem Träger in Kontakt gebracht wird, ist ähnlich oder identisch zu der Form des fertigen Formkörpers.Casting and compression molding processes, such as casting, transfer molding and film-assisted transfer molding, are not understood as additive processes. In contrast to additive processes, the entire starting material that comes into contact with the carrier is cured here and not just in certain areas. The form in which the starting material is provided, ie brought into contact with the support, is similar or identical to the form of the finished shaped body.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils einen Schritt A), in dem ein Träger mit einem darauf angeordneten Halbleiterchip bereitgestellt wird. In einem Schritt B) wird ein Formkörper auf dem Träger seitlich neben dem Halbleiterchip mittels eines additiven Verfahrens erzeugt.In at least one embodiment, the method for producing a semiconductor component comprises a step A), in which a carrier with a semiconductor chip arranged thereon is provided. In a step B), a shaped body is produced on the carrier laterally next to the semiconductor chip by means of an additive method.
Die vorliegende Erfindung beruht unter anderem auf der Erkenntnis, dass bei vielen Herstellungsverfahren für Formkörper um einen Halbleiterchip, zum Beispiel bei der Herstellung von Gehäusen, die Gesamtgröße des entstehenden Halbleiterbauteils (Packages) durch einzuhaltende Toleranzen beeinflusst wird. Beispielsweise werden Halbleiterchips in der Regel in eine vorhandene Kavität eines spritzgegossenen Gehäuses gesetzt. Die Platzierungsgenauigkeit erfordert, dass die Kavität größer als der Halbleiterchip ist, was die Gesamtgröße des Halbleiterbauteils erhöht. Beim Überformen von Halbleiterchips, zum Beispiel beim Vergießen oder foliengestützten Spritzpressen, müssen die erzeugten Formkörper häufig abgeschliffen werden, beispielsweise um Kontakte freizulegen. Außerdem können wenig präzise oder individualisierbare Strukturen hergestellt werden.The present invention is based, inter alia, on the finding that in many production processes for molded bodies around a semiconductor chip, for example in the production of housings, the overall size of the resulting semiconductor component (packages) is influenced by tolerances to be observed. For example, semiconductor chips are typically placed into an existing cavity of an injection molded package. The placement accuracy requires the cavity to be larger than the semiconductor die, which increases the overall size of the semiconductor device. When overmolding semiconductor chips, for example when potting or film-supported transfer molding, the molded bodies produced often have to be ground down, for example to expose contacts. In addition, less precise or individualizable structures can be produced.
Durch Verwendung eines additiven Verfahrens kann der Formkörper, beispielsweise in Form eines Gehäuses, wesentlich näher am Halbleiterchip erzeugt werden. Dadurch können kleinere Halbleiterbauteile realisiert werden. Außerdem sind bei additiven Verfahren die kurzen Design-Anpassungszyklen, die Flexibilität in den Formen der Formkörper und die Möglichkeit der Individualisierung, zum Beispiel ein spezielles Kunden-Branding, von Vorteil.By using an additive method, the shaped body, for example in the form of a housing, can be produced much closer to the semiconductor chip. As a result, smaller semiconductor components can be realized. In addition, the short design adaptation cycles, the flexibility in the shapes of the molded bodies and the possibility of individualization, for example special customer branding, are advantageous with additive processes.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Formkörper mithilfe einer Digital-Light-Processing-(DLP-)Vorrichtung erzeugt. Der Formkörper kann also mittels eines DLP-Verfahrens hergestellt werden. DLP-Verfahren sind additive Verfahren, bei denen mithilfe eines Projektors Strahlung auf die Oberfläche eines Ausgangsmaterials pixelfein projiziert wird. Das Ausgangsmaterial erstarrt dann in den bestrahlten Bereichen. Der Projektor weist eine Strahlungsquelle, zum Beispiel einen Laser oder einer Bogenlampe, und einen Modulator, zum Beispiel in Form eines Flüssigkristalldisplays oder einer digitalen Spiegeleinheit, auf. Strahlung aus der Strahlungsquelle wird auf den Modulator eingestrahlt und dieser moduliert der Strahlung ein digitales Bild auf. Mit diesem Bild wird dann das Ausgangsmaterial bestrahlt und pixelfein, lokal ausgehärtet.In accordance with at least one embodiment, the shaped body is produced using a digital light processing (DLP) device. The shaped body can therefore be produced by means of a DLP process. DLP processes are additive processes in which radiation is projected pixel-fine onto the surface of a source material using a projector. The starting material then solidifies in the irradiated areas. The projector has a radiation source, for example a laser or an arc lamp, and a modulator, for example in the form of a liquid crystal display or a digital mirror unit. Radiation from the radiation source is radiated onto the modulator, which modulates a digital image onto the radiation. The starting material is then irradiated with this image and hardened locally, pixel-by-pixel.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Formkörper unmittelbar an zumindest eine Seitenfläche des Halbleiterchips angrenzend erzeugt. Das heißt, der Formkörper steht nach dessen Erzeugung in unmittelbar mechanischem Kontakt zu der Seitenfläche. Der Formkörper kann die Seitenfläche teilweise oder vollständig konform nachformen. Beispielsweise wird der Formkörper angrenzend an alle Seitenflächen des Halbleiterchips erzeugt.In accordance with at least one embodiment, the shaped body is produced directly adjoining at least one side area of the semiconductor chip. This means that the shaped body is in direct mechanical contact with the side surface after it has been produced. The shaped body can partially or fully conform to the side surface reshape. For example, the shaped body is produced adjacent to all side areas of the semiconductor chip.
Unter einer Seitenfläche des Halbleiterchips wird hier eine den Halbleiterchip in lateraler Richtung begrenzende Fläche des Halbleiterchips verstanden. Zum Beispiel weist der Halbleiterchip vier Seitenflächen auf. Eine Seitenfläche des Halbleiterchips verläuft quer oder senkrecht zur Oberseite beziehungsweise Unterseite des Halbleiterchips beziehungsweise quer oder senkrecht zur Oberseite des Trägers.A side face of the semiconductor chip is understood here to mean a face of the semiconductor chip that delimits the semiconductor chip in the lateral direction. For example, the semiconductor chip has four side surfaces. A side surface of the semiconductor chip runs transversely or perpendicularly to the top or bottom of the semiconductor chip or transversely or perpendicularly to the top of the carrier.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Formkörper mit einer sich in Richtung weg vom Träger beziehungsweise weg von der Oberseite des Trägers verjüngenden Form erzeugt. Beispielsweise ist eine Breite des Formkörpers, gemessen in einer lateralen Richtung, in einem dem Träger am nächsten liegenden Bereich zumindest 1,5-mal oder zumindest zweimal so groß wie in einem am weitesten vom Träger entfernt liegenden Bereich.According to at least one embodiment, the shaped body is produced with a shape that tapers in the direction away from the carrier or away from the top side of the carrier. For example, a width of the shaped body, measured in a lateral direction, in an area closest to the wearer is at least 1.5 times or at least twice as large as in an area furthest away from the wearer.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Formkörper mit einer Ausnehmung erzeugt, in der ein Anschlussbereich des Trägers freigelegt ist. Die Ausnehmung kann in lateraler Richtung vollständig von dem Formkörper umgeben und begrenzt sein. Die Ausnehmung kann also ein Loch in dem Formkörper sein, das sich in Richtung des Trägers bis hin zum Träger erstreckt. Bei dem Anschlussbereich handelt es sich beispielsweise um einen metallischen Bereich des Trägers. Beispielsweise ist ein Teil des Formkörpers in lateraler Richtung zwischen dem Anschlussbereich und dem Halbleiterchip angeordnet.According to at least one embodiment, the shaped body is produced with a recess in which a connection area of the carrier is exposed. The recess can be completely surrounded and delimited by the shaped body in the lateral direction. The recess can therefore be a hole in the shaped body, which extends in the direction of the carrier up to the carrier. The connection area is, for example, a metallic area of the carrier. For example, part of the molded body is arranged in the lateral direction between the connection area and the semiconductor chip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird nach dem Schritt B) eine elektrische Verbindung zwischen dem Halbleiterchip und dem Anschlussbereich hergestellt. Die elektrische Verbindung erstreckt sich dabei durch die Ausnehmung. Zum Beispiel verbindet die elektrische Verbindung die Kontaktstelle auf der Oberseite des Halbleiterchips elektrisch leitend mit dem Anschlussbereich auf der Oberseite des Trägers. Die elektrische Verbindung kann konform, also nachformend, auf dem Anschlussbereich, der Kontaktstelle und dem dazwischen liegenden Formkörper aufliegen. Im Bereich der Ausnehmung kann die elektrische Verbindung konform auf einer durch den Formkörper gebildeten Grenzfläche der Ausnehmung liegen.According to at least one embodiment, after step B), an electrical connection is established between the semiconductor chip and the connection area. The electrical connection extends through the recess. For example, the electrical connection electrically conductively connects the contact point on the top side of the semiconductor chip to the connection area on the top side of the carrier. The electrical connection can be conformal, ie post-forming, resting on the connection area, the contact point and the shaped body lying between them. In the area of the recess, the electrical connection can lie conformingly on a boundary surface of the recess formed by the shaped body.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird im Schritt B) der Halbleiterchip in ein Ausgangsmaterial eingebettet. Das Ausgangsmaterial liegt zum Beispiel in flüssiger Form oder als Pulver vor.According to at least one embodiment, the semiconductor chip is embedded in a starting material in step B). The starting material is, for example, in liquid form or as a powder.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird im Schritt B), nach dem Einbetten des Halbleiterchips in dem Ausgangsmaterial, der Formkörper durch Bestrahlung vorgegebener Bereiche des Ausgangsmaterials erzeugt. Die bestrahlten Bereiche werden beispielsweise mit Hilfe eines wie oben beschriebenen Projektors pixelfein bestrahlt.According to at least one embodiment, in step B), after embedding the semiconductor chip in the starting material, the shaped body is produced by irradiating predetermined areas of the starting material. The irradiated areas are irradiated pixel by pixel, for example with the aid of a projector as described above.
Nach Bestrahlung mit einer vorgegebenen Strahlung, zum Beispiel UV-Strahlung oder Laserstrahlung, härten die bestrahlten Bereiche aus. Zum Beispiel erstarren die bestrahlten Bereiche eines flüssigen Ausgangsmaterials. Bei pulverförmigen Ausgangsmaterialien kann das Pulver in den bestrahlten Bereichen zunächst schmelzen und dann aushärten. Zum Beispiel handelt es sich bei dem Ausgangsmaterial um ein flüssiges Polymer, beispielsweise um ein Harz. Das Ausgangsmaterial ist zum Beispiel ausgewählt aus: Epoxy-Verbindungen, ABS, TPU. Das Ausgangsmaterial kann entsprechende Additive aufweisen, um eine schnelle UV- oder Lichthärtung zu erreichen. Das Ausgangsmaterial kann auch zusätzlich Füllpartikel aufweisen, zum Beispiel um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern und/oder um die thermische Leitfähigkeit anzupassen.After irradiation with a predetermined radiation, for example UV radiation or laser radiation, the irradiated areas harden. For example, the irradiated areas of a liquid starting material solidify. In the case of powdery starting materials, the powder can first melt in the irradiated areas and then harden. For example, the starting material is a liquid polymer, such as a resin. The starting material is selected for example from: epoxy compounds, ABS, TPU. The starting material can contain appropriate additives in order to achieve rapid UV or light curing. The starting material can also have additional filler particles, for example to improve the mechanical properties and/or to adjust the thermal conductivity.
Bei dem Einbetten des Halbleiterchips in dem Ausgangsmaterial wird der Halbleiterchip beispielsweise an seinen Seitenwänden konform von dem Ausgangsmaterial nachgeformt. Zum Beispiel wird im Schritt B) der Halbleiterchip in ein Bad aus dem Ausgangsmaterial eingetaucht.When embedding the semiconductor chip in the starting material, the side walls of the semiconductor chip, for example, are reshaped to conform to the starting material. For example, in step B) the semiconductor chip is immersed in a bath of the starting material.
Im Schritt B) befindet sich das Ausgangsmaterial beispielsweise in einem Behälter und reicht bis zu einer Bodenfläche in dem Behälter. Die Bodenfläche kann durch den Behälter selbst oder durch eine in den Behälter eingelegte Struktur, wie eine Vet-Folie, gebildet sein. Das Ausgangsmaterial wird zum Beispiel von außerhalb des Behälters durch die Bodenfläche hindurch bestrahlt werden. Im Bereich der Bodenfläche ist der Behälter und gegebenenfalls die eingelegte Struktur bevorzugt transparent für die verwendete Strahlung, sodass eine Bestrahlung von außerhalb möglich ist.In step B), the starting material is, for example, in a container and extends to a bottom surface in the container. The bottom surface can be formed by the container itself or by a structure placed in the container, such as a Vet foil. For example, the starting material will be irradiated from outside the container through the bottom surface. In the area of the bottom surface, the container and optionally the structure inserted is preferably transparent for the radiation used, so that irradiation from outside is possible.
Der Halbleiterchip kann im Schritt B) beispielsweise so in dem Behälter platziert werden, dass dessen Oberseite auf der Bodenfläche aufliegt und so frei von dem Ausgangsmaterial bleibt. Alternativ kann der Halbleiterchip auch so in dem Behälter platziert werden, dass die Oberseite des Halbleiterchips beabstandet von der Bodenfläche ist und die Oberseite des Halbleiterchips von dem Ausgangsmaterial bedeckt wird.In step B), the semiconductor chip can, for example, be placed in the container in such a way that its top side rests on the bottom surface and thus remains free of the starting material. Alternatively, the semiconductor chip can also be placed in the container in such a way that the top side of the semiconductor chip is at a distance from the bottom surface and the top side of the semiconductor chip is covered by the starting material.
Die verwendete Strahlung hat eine begrenzte Eindringtiefe in das Ausgangsmaterial. Folglich wird das Ausgangsmaterial üblicherweise nur im Bereich der bestrahlten Fläche, zum Beispiel im Bereich der Bodenfläche, ausgehärtet. Beispielsweise ist die Eindringtiefe der Strahlung höchstens 100 um. In einem einzelnen Bestrahlungsschritt wird also nur eine Schicht des Formkörpers mit maximal dieser Eindringtiefe hergestellt. Soll der Formkörper dicker werden, kann er mehrschichtig aufgebaut werden. Die in einem einzelnen Bestrahlungsschritt erzeugte Schicht wird dafür beispielsweise von der Bodenfläche entfernt, sodass sich wieder Ausgangsmaterial zwischen der erzeugten Schicht und der Bodenfläche sammelt, das in einem weiteren Bestrahlungsschritt zu einer weiteren Schicht ausgehärtet werden kann.The radiation used has a limited penetration depth into the source material. Consequently, the starting material is usually only in the area of the irradiated area, for example in the area of the floor surface. For example, the penetration depth of the radiation is at most 100 µm. In a single irradiation step, therefore, only one layer of the molding is produced with a maximum of this penetration depth. If the molding is to be thicker, it can be built up in several layers. For this purpose, the layer produced in a single irradiation step is removed from the bottom surface, for example, so that starting material again collects between the produced layer and the bottom surface, which can be cured in a further irradiation step to form a further layer.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Formkörper als Einzelschicht in einem einzigen Bestrahlungsschritt erzeugt. Beispielsweise wird der gesamte Formkörper bei konstant gehaltenem Abstand zwischen dem Träger und der Bodenfläche des Behälters durch Bestrahlung erzeugt. Wie oben erläutert, wird bei Bestrahlung nur eine Schicht mit in etwa der Eindringtiefe an der Bodenfläche erzeugt. Der Träger muss also im Schritt B) nahe genug an der Bodenfläche sein, damit die erzeugte Einzelschicht auch auf dem Träger erzeugt wird. Die Dicke des resultierenden Formkörpers, gemessen senkrecht zur Oberseite des Trägers, entspricht dann maximal oder etwa der Eindringtiefe der Strahlung in das Ausgangsmaterial. Beispielsweise beträgt die Dicke des Formkörpers nach dessen Erzeugung höchstens 100 um.In accordance with at least one embodiment, the shaped body is produced as a single layer in a single irradiation step. For example, the entire shaped body is produced by irradiation while the distance between the carrier and the bottom surface of the container is kept constant. As explained above, only a layer with approximately the penetration depth at the bottom surface is produced upon irradiation. The carrier must therefore be close enough to the bottom surface in step B) so that the individual layer produced is also produced on the carrier. The thickness of the resulting shaped body, measured perpendicularly to the upper side of the carrier, then corresponds at most or approximately to the depth of penetration of the radiation into the starting material. For example, the thickness of the molded article after it is produced is 100 µm at most.
Die Dicke des Halbleiterchips kann an die Eindringtiefe der Strahlung angepasst sein, zum Beispiel so, dass der erzeugte einschichtige Formkörper in etwa so dick ist wie der Halbleiterchip und/oder den Halbleiterchip überragt. „In etwa“ meint hier zum Beispiel eine maximale Abweichung von 5 %.The thickness of the semiconductor chip can be adapted to the penetration depth of the radiation, for example in such a way that the single-layer molded body produced is approximately as thick as the semiconductor chip and/or protrudes beyond the semiconductor chip. “Roughly” here means, for example, a maximum deviation of 5%.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Formkörper schichtweise in mehreren Bestrahlungsschritten erzeugt. Dabei wird zum Beispiel jede Schicht des Formkörpers in einem Bestrahlungsschritt bei konstant gehaltenem Abstand zwischen dem Träger und der Bodenfläche des Behälters erzeugt. Für das Ausbilden jeder nachfolgenden Schicht wird der Abstand zwischen dem Träger und der Bodenfläche des Behälters erhöht, zum Beispiel um höchstens oder in etwa die Eindringtiefe. So kann der Formkörper schichtweise erzeugt werden.In accordance with at least one embodiment, the shaped body is produced in layers in a plurality of irradiation steps. In this case, for example, each layer of the shaped body is produced in one irradiation step with the distance between the carrier and the bottom surface of the container being kept constant. For the formation of each subsequent layer, the distance between the carrier and the bottom surface of the container is increased, for example by at most or about the penetration depth. In this way, the molding can be produced in layers.
Für die Veränderung des Abstandes zwischen Träger und der Bodenfläche weist die Vorrichtung, mit der das Verfahren durchgeführt wird, zum Beispiel einen Motor auf, mit dem entweder der Träger mit dem Halbleiterchip oder der Behälter schrittweise oder kontinuierlich verfahren werden kann.To change the distance between the carrier and the bottom surface, the device with which the method is carried out has, for example, a motor with which either the carrier with the semiconductor chip or the container can be moved stepwise or continuously.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Halbleiterchip im Schritt B) in eine Ausnehmung einer formgebenden Struktur eingebracht. Die formgebende Struktur kann zumindest teilweise, also teilweise oder vollständig, die Bodenfläche im Behälter bilden. Im Bereich der Ausnehmung liegt die Bodenfläche dann auf einer anderen Ebene als im Bereich neben der Ausnehmung. Die Ausnehmung hat zum Beispiel eine kleinere laterale Ausdehnung als der Träger und/oder eine größere laterale Ausdehnung als der Halbleiterchip.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor chip is introduced into a recess of a shaping structure in step B). The shaping structure can at least partially, ie partially or completely, form the bottom surface in the container. In the area of the recess, the bottom surface is then on a different level than in the area next to the recess. The recess has, for example, a smaller lateral extent than the carrier and/or a larger lateral extent than the semiconductor chip.
Die formgebende Struktur kann eine Folie oder eine Glasplatte sein, die zum Beispiel in den Behälter eingelegt ist. Es kann aber auch der Behälter selbst die formgebende Struktur bilden.The shaping structure can be a foil or a glass plate, which is inserted into the container, for example. However, the container itself can also form the shaping structure.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist oder wird im Schritt B) die Ausnehmung teilweise mit dem Ausgangsmaterial gefüllt. Insbesondere sind oder werden alle Bereiche der Ausnehmung mit dem Ausgangsmaterial gefüllt, die nicht durch den Halbleiterchip oder andere Komponenten des Halbleiterbauteils eingenommen sind.According to at least one embodiment, the recess is or will be partially filled with the starting material in step B). In particular, all areas of the recess that are not occupied by the semiconductor chip or other components of the semiconductor device are or will be filled with the starting material.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Formkörper durch Bestrahlung des Ausgangsmaterials im Bereich der Ausnehmung erzeugt. Dabei kann die Form der Ausnehmung zumindest teilweise die Form des Formkörpers bestimmen. Zum Beispiel werden zumindest Grenzflächen der formgebenden Struktur, die die Ausnehmung in laterale Richtung begrenzen, bestrahlt. Der dadurch erzeugte Formkörper weist dann beispielsweise die Formen der bestrahlten Bereiche der Grenzflächen der Ausnehmung auf.According to at least one embodiment, the shaped body is produced by irradiating the starting material in the area of the recess. The shape of the recess can at least partially determine the shape of the shaped body. For example, at least boundary surfaces of the shaping structure that delimit the recess in the lateral direction are irradiated. The shaped body produced in this way then has, for example, the shapes of the irradiated areas of the boundary surfaces of the recess.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Formkörper ein Gehäuse für den Halbleiterchip. Zum Beispiel ist das Gehäuse zum Schutz des Halbleiterchips eingerichtet. Das Gehäuse kann zum Beispiel undurchlässig für UV-Strahlung und/oder sichtbares Licht und/oder Flüssigkeiten und/oder Gase sein.In accordance with at least one embodiment, the molded body is a housing for the semiconductor chip. For example, the housing is designed to protect the semiconductor chip. For example, the housing can be opaque to UV radiation and/or visible light and/or liquids and/or gases.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip ein optoelektronischer Halbleiterchip zur Erzeugung einer Primärstrahlung. Bei der Primärstrahlung handelt es sich beispielsweise um UV-Strahlung und/oder um sichtbares Licht und/oder um IR-Strahlung.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor chip is an optoelectronic semiconductor chip for generating a primary radiation. The primary radiation is, for example, UV radiation and/or visible light and/or IR radiation.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Formkörper ein Konversionselement zur Konversion der Primärstrahlung. Das Konversionselement weist beispielsweise ein Matrixmaterial, zum Beispiel aus Polymer, auf, in dem Leuchtstoffpartikel, zum Beispiel anorganische oder organische Leuchtstoffpartikel, eingebettet sind.In accordance with at least one embodiment, the shaped body is a conversion element for converting the primary radiation. The conversion element has, for example, a matrix material, for example made of polymer, in which phosphor particles, for example inorganic or organic phosphor particles, are embedded.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird im Schritt B) ein Formkörper seitlich, also lateral, beabstandet zum Halbleiterchip und mittels eines additiven Verfahrens erzeugt. Der Formkörper ist zum Beispiel ein Gehäuse, wie das oben beschriebene Gehäuse. Beispielsweise ist der Formkörper in allen lateralen Richtungen vom Halbleiterchip beabstandet. Insbesondere sind dann also alle Seitenflächen des Halbleiterchips frei von dem Formkörper.In accordance with at least one embodiment, in step B), a shaped body is produced laterally, ie laterally, at a distance from the semiconductor chip and by means of an additive method. The shaped body is, for example, a housing such as the housing described above. For example, the shaped body is spaced apart from the semiconductor chip in all lateral directions. In particular, all side areas of the semiconductor chip are then free of the molded body.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in einem Schritt C) ein weiterer Formkörper unmittelbar an eine Seitenfläche des Halbleiterchips angrenzend erzeugt. Der weitere Formkörper kann zum Beispiel seitlich vollständig um den Halbleiterchip herum erzeugt werden und/oder an alle Seitenflächen des Halbleiterchips angrenzend erzeugt werden. Der weitere Formkörper kann zum Beispiel ein Konversionselement oder ein Schutzelement sein.In accordance with at least one embodiment, in a step C), a further molded body is produced directly adjoining a side face of the semiconductor chip. The further shaped body can, for example, be produced laterally completely around the semiconductor chip and/or be produced adjoining all side surfaces of the semiconductor chip. The further shaped body can be a conversion element or a protective element, for example.
Der Schritt B) kann vor dem Schritt C) ausgeführt werden. Alternativ wird der Schritt C) vor dem Schritt B) ausgeführt oder es werden die Schritte B) und C) gleichzeitig ausgeführt.Step B) can be carried out before step C). Alternatively, step C) is carried out before step B) or steps B) and C) are carried out simultaneously.
Nach Erzeugung des Formkörpers und des weiteren Formkörpers ist der weitere Formkörper beispielsweise lateral zwischen dem Halbleiterchip und dem Formkörper angeordnet. Der weitere Formkörper kann dann an Seitenflächen des Formkörpers, die dem Halbleiterchip zugewandt sind, angrenzen. Zum Beispiel füllt der weitere Formkörper den Bereich zwischen dem Formkörper und dem Halbleiterchip vollständig auf.After the production of the shaped body and the further shaped body, the further shaped body is arranged, for example, laterally between the semiconductor chip and the shaped body. The further shaped body can then border on side areas of the shaped body which face the semiconductor chip. For example, the additional molded body completely fills the area between the molded body and the semiconductor chip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der weitere Formkörper mittels eines additiven Verfahrens hergestellt. Beispielsweise wird der weitere Formkörper mit dem gleichen additiven Verfahren wie der Formkörper hergestellt. Alle im Zusammenhang mit dem Formkörper offenbarten Merkmale, insbesondere bezüglich dessen Herstellung, sind auch für den weiteren Formkörper offenbart.According to at least one embodiment, the further shaped body is produced by means of an additive method. For example, the further molded body is produced using the same additive process as the molded body. All features disclosed in connection with the shaped body, in particular with regard to its production, are also disclosed for the further shaped body.
Alternativ kann der weitere Formkörper aber auch mittels eines anderen Verfahrens, beispielsweise durch Vergießen oder foliengestütztes Spritzpressen, hergestellt werden.Alternatively, however, the further shaped body can also be produced by means of a different method, for example by casting or film-supported transfer molding.
Als nächstes wird das Halbleiterbauteil angegeben. Das Halbleiterbauteil kann insbesondere mit dem hier beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Alle im Zusammenhang mit dem Verfahren offenbarten Merkmale sind daher auch für das Halbleiterbauteil offenbart und umgekehrt.Next, the semiconductor component is specified. The semiconductor component can be produced in particular using the method described here. All features disclosed in connection with the method are therefore also disclosed for the semiconductor component and vice versa.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Halbleiterbauteil einen Halbleiterchip und einen Formkörper seitlich um den Halbleiterchip herum auf. Der Halbleiterchip und/oder der Formkörper können auf einem Träger des Halbleiterbauteils angeordnet sein.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor component has a semiconductor chip and a molded body laterally around the semiconductor chip. The semiconductor chip and/or the molded body can be arranged on a carrier of the semiconductor component.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Formkörper mittels eines additiven Verfahrens erzeugt. Der Fachmann erkennt, wenn es sich um einen mittels eines additiven Verfahrens hergestellten Formkörper handelt. Insbesondere kann ein solcher Formkörper mehrere übereinander gestapelte Schichten aufweisen, die zum Beispiel unter einem Mikroskop erkennbar sind. Mittels additiver Verfahren hergestellte Formkörper können darüber hinaus besonders scharfe Kanten und/oder glatte Flächen und/oder präzise Strukturen aufweisen, die mit anderen Herstellungsverfahren nicht erzeugbar sind.According to at least one embodiment, the shaped body is produced by means of an additive method. The person skilled in the art recognizes when the molded body is produced by means of an additive process. In particular, such a shaped body can have a plurality of layers stacked on top of one another, which can be seen, for example, under a microscope. In addition, shaped bodies produced by means of additive processes can have particularly sharp edges and/or smooth surfaces and/or precise structures that cannot be produced with other production processes.
Zum Beispiel ist der Formkörper frei von Spuren eines physikalischen und/oder chemischen Abtrageverfahrens. Solche Spuren können auf ein subtraktives Verfahren hinweisen, das bei additiv hergestellten Formkörpern bevorzugt nicht eingesetzt ist.For example, the shaped body is free from traces of a physical and/or chemical removal process. Traces of this kind can indicate a subtractive process, which is preferably not used in the case of additively manufactured shaped bodies.
Der Formkörper ist bevorzugt frei von etwaigen Spuren, die auf die Verwendung eines Gusswerkzeuges hinweisen. Solche Spuren können Narben oder Nähte oder Nasen sein.The shaped body is preferably free of any traces that indicate the use of a casting tool. Such marks can be scars or sutures or noses.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Halbleiterbauteil mit einem Verfahren gemäß einer der hier beschriebenen Ausführungsformen hergestellt.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor component is produced using a method in accordance with one of the embodiments described here.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Formkörper ein Gehäuse. Das Gehäuse liegt zum Beispiel unmittelbar an Seitenflächen des Halbleiterchips an. Beispielsweise formt das Gehäuse alle Seitenflächen des Halbleiterchips konform nach.According to at least one embodiment, the shaped body is a housing. For example, the housing is in direct contact with side faces of the semiconductor chip. For example, the housing conforms to all side surfaces of the semiconductor chip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Gehäuse zumindest eine vom Halbleiterchip abgewandte Seitenfläche und eine Oberseite auf. Die Oberseite verläuft insbesondere quer zu der oder den Seitenflächen. Die Oberseite des Gehäuses ist zum Beispiel eine vom Träger des Halbleiterbauteils abgewandte Seite. Die Seitenfläche des Gehäuses kann sich dann zwischen dem Träger und der Oberseite erstrecken.In accordance with at least one embodiment, the housing has at least one side surface facing away from the semiconductor chip and a top side. In particular, the upper side runs transversely to the side surface or surfaces. The top of the housing is, for example, a side facing away from the carrier of the semiconductor component. The side surface of the housing can then extend between the carrier and the top.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform schließt die Oberseite des Gehäuses bündig mit einer Oberseite des Halbleiterchips ab. Zum Beispiel hat eine Stufe zwischen der Oberseite des Halbleiterchips und der Oberseite des Gehäuses eine Höhe von höchstens 15 um oder höchstens 10 µm oder höchstens 1 µm oder höchstens 100 nm.In accordance with at least one embodiment, the top side of the housing is flush with a top side of the semiconductor chip. For example, a step between the top of the semiconductor chip and the top of the package has a height of at most 15 µm, or at most 10 µm, or at most 1 µm, or at most 100 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine Kante zwischen der Seitenfläche des Gehäuses und der Oberseite des Gehäuses einen Krümmungsradius von höchstens 500 nm oder höchstens 100 nm auf.According to at least one embodiment, an edge between the side surface of the housing and the top of the housing has a radius of curvature of at most 500 nm or at most 100 nm.
Sowohl das bündige Abschließen zwischen den Oberseiten des Gehäuses und des Halbleiterchips als auch der geringe Krümmungsradius der Kante zwischen Seitenfläche und Oberseite des Gehäuses sind eindeutige Merkmale, die auf eine Herstellung mittels eines additiven Verfahrens hinweisen. Solche besonders bündigen Abschlüsse und besonders scharfe Kanten sind mit anderen Verfahren nicht realisierbar.Both the flush termination between the upper sides of the housing and the semiconductor chip and the small radius of curvature of the edge between the side surface and the upper side of the housing are clear features that indicate production using an additive method. Such particularly flush finishes and particularly sharp edges cannot be achieved with other methods.
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils sowie ein hier beschriebenes Halbleiterbauteil unter Bezugnahme auf Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Soweit Elemente in den verschiedenen Figuren in ihrer Funktion übereinstimmen, wird ihre Beschreibung nicht für jede der folgenden Figuren wiederholt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind Elemente möglicherweise nicht in allen Abbildungen mit entsprechenden Bezugszeichen versehen.A method described here for producing a semiconductor component and a semiconductor component described here are explained in more detail below with reference to drawings using exemplary embodiments. The same reference symbols indicate the same, similar or identically acting elements in the individual figures. However, no references to scale are shown here; on the contrary, individual elements may be shown in exaggerated size for better understanding. To the extent that elements in the various figures have the same function, their description is not repeated for each of the following figures. For the sake of clarity, elements may not have corresponding reference numbers in all figures.
Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel einer DLP-Vorrichtung, -
2 bis 6 ein erstes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils in verschiedenen Positionen sowie ein erstes Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauteils, -
7 bis9 ein zweites Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils in verschiedenen Positionen sowie ein zweites Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauteils, -
10 bis14 ein drittes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils in verschiedenen Positionen sowie ein drittes Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauteils, -
15 bis17 ein viertes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils in verschiedenen Positionen sowie ein viertes Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauteils, -
18 bis20 ein fünftes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils in verschiedenen Positionen sowie ein fünftes Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauteils, -
21 bis24 ein sechstes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils in verschiedenen Positionen sowie ein sechstes Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauteils.
-
1 an embodiment of a DLP device, -
2 until6 a first exemplary embodiment of the method for producing a semiconductor component in different positions and a first exemplary embodiment of the semiconductor component, -
7 until9 a second exemplary embodiment of the method for producing a semiconductor component in different positions and a second exemplary embodiment of the semiconductor component, -
10 until14 a third exemplary embodiment of the method for producing a semiconductor component in different positions and a third exemplary embodiment of the semiconductor component, -
15 until17 a fourth exemplary embodiment of the method for producing a semiconductor component in different positions and a fourth exemplary embodiment of the semiconductor component, -
18 until20 a fifth exemplary embodiment of the method for producing a semiconductor component in different positions and a fifth exemplary embodiment of the semiconductor component, -
21 until24 a sixth exemplary embodiment of the method for producing a semiconductor device in different positions, and a sixth exemplary embodiment of the semiconductor device.
Die Vorrichtung 200 umfasst einen Projektor 203, 204, 205 mit einer Strahlungsquelle 205, beispielsweise einer Bogenlampe. Der Projektor 203, 204, 205 weist weiter einen Modulator 203 in Form eines Flüssigkristalldisplays oder einer digitalen Spiegeleinheit auf. Der Modulator 203 moduliert auf die Strahlung aus der Strahlungsquelle 205 ein digitales Bild auf. Die modulierte Strahlung wird dann optional über eine Linse 204 des Projektors durch den Boden des Behälters 202 hindurch auf das flüssige Polymer 30 gerichtet. In den pixelfein bestrahlten Bereichen nahe der Bodenfläche härtet das Polymer 30 aus.The
Um einen Körper mit einer nahezu beliebigen Form (Formkörper) herzustellen, wird zunächst die Spannvorrichtung 201 in das flüssige Polymer 30 eingetaucht, bis zwischen der Spannvorrichtung 201 und dem Boden des Behälters 202 nur noch ein kleiner Abstand ist. Mittels des Projektors 203, 204, 205 wird dann die Schicht aus flüssigem Polymer 30 zwischen der Spannvorrichtung 201 und der Bodenfläche im Behälter 202 bereichsweise aus gehärtet. So entsteht eine erste Schicht eines zu erzeugenden Formkörpers 3. Anschließend wird die Spannvorrichtung 201 eine Stufe hochgefahren, wodurch der Abstand zur Bodenfläche vergrößert wird und sich zwischen der ersten ausgehärteten Schicht und der Bodenfläche flüssiges Polymer 30 ansammelt. Auch diese wird dann durch Bestrahlung mittels des Projektors 203, 204, 205 bereichsweise ausgehärtet, wodurch eine mit der ersten Schicht verbundene zweite Schicht des zu erzeugenden Formkörpers entsteht. Diese Schritte werden solange wiederholt, bis der Formkörper 3 fertig gestellt ist. Im Fall der
Eine solche DLP-Vorrichtung 200 kann also verwendet werden, um Formkörper für ein Halbleiterbauteil um einen Halbleiterchip herum herzustellen. Dies wird in den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen weiter erläutert.Such a
In der
Der Halbleiterchip 2 ist vorliegend beispielsweise ein optoelektronischer Halbleiterchip. Der Halbleiterchip 2 erzeugt im Betrieb Primärstrahlung, zum Beispiel im UV-Bereich oder im sichtbaren Spektralbereich. Der Halbleiterchip 2 ist ein oberflächenmontierbarer Halbleiterchip, zum Beispiel ein Flip-Chip. Kontaktstellen des Halbleiterchips 2 sind an einer Unterseite des Halbleiterchips 2 angeordnet, die dem Träger 1 zugewandt ist.In the present case, the
Eine dem Träger 1 abgewandte Oberseite 22 des Halbleiterchips 2 ist dem Behälter 202 mit dem darin befindlichen flüssigen Polymer 30 zugewandt. Seitenflächen 21 des Halbleiterchips 2 verbinden die Oberseite 22 des Halbleiterchips mit einer Unterseite des Halbleiterchips 2.A
In der
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Halbleiterchip 2 dünner als die Eindringtiefe der Strahlung des Projektors in das Polymer 30. Das heißt, durch die in
Mit dem hier beschriebenen Verfahren kann vorteilhaft das Gehäuse 3 sehr präzise und unmittelbar an den Halbleiterchip 2 angrenzend hergestellt werden. Auch kann die Form des Gehäuses 3 sehr individuell gestaltet werden und beispielsweise mit einem Kunden-Branding, wie einem Schriftzug oder einem Logo, versehen werden.With the method described here, the
In der
Mithilfe des Projektors 203, 204, 205 werden Bereiche des Polymers 30 seitlich neben dem Halbleiterchip 2 und beabstandet vom Halbleiterchip 2 bestrahlt. Der Anschlussbereich für den Kontaktdraht 6 wird nicht bestrahlt und liegt zwischen den bestrahlten Bereichen des Polymers 30 und dem Halbleiterchip 2.The
Die Dicke des Gehäuses 3 ist vorliegend so gewählt, dass der Kontaktdraht 6 das Gehäuse 3 in Richtung vom Träger nicht überragt. So kann der Kontaktdraht 6 vor mechanischen Einflüssen geschützt werden.In the present case, the thickness of the
In der
Mithilfe des Projektors 203, 204, 205 wird dann der gesamte Bereich der von dem Gehäuse 3 gebildeten Kavität bestrahlt und dadurch das dort befindliche Polymer 40 zu einem Konversionselement ausgehärtet. Hier wird also im Unterschied zur
In der
Die formgebenden Strukturen in den
In den
In den
In den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde zur Herstellung des Gehäuses 3 beziehungsweise des Konversionselements 4 stets ein einziger Bestrahlungsschritt durchgeführt, so dass das Gehäuse 3 beziehungsweise das Konversionselement 4 als Einzelschichten realisiert wurden.In the exemplary embodiments described so far, a single irradiation step was always carried out to produce the
In den
In der
In einem ersten Bestrahlungsschritt werden nun verschiedene Bereiche des Polymers 30 mithilfe des Projektors 203, 204, 205 bestrahlt. Insbesondere werden Bereiche neben dem Halbleiterchip 1 und zwischen der Oberseite 22 des Halbleiterchips 2 und der Bodenfläche bestrahlt, sodass eine erste Schicht eines Gehäuses entsteht.In a first irradiation step, different areas of the
In der Position der
In der
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn diese Merkmale oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The invention is not limited to these by the description based on the exemplary embodiments. Rather, the invention includes every new feature and every combination of features, which in particular includes every combination of features in the patent claims, even if these features or this combination themselves are not explicitly specified in the patent claims or exemplary embodiments.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Trägercarrier
- 22
- Halbleiterchipsemiconductor chip
- 33
- GehäuseHousing
- 44
- Konversionselementconversion element
- 55
- elektrische Verbindungelectrical connection
- 66
- Kontaktdrahtcontact wire
- 1010
- Anschlussbereichconnection area
- 2121
- Seitenflächenside faces
- 2222
- Oberseitetop
- 3030
- Polymerpolymer
- 3131
- Seitenflächenside faces
- 3232
- Oberseitetop
- 3333
- Kanteedge
- 3434
- Ausnehmungrecess
- 4040
- Polymerpolymer
- 6060
- Ausnehmungrecess
- 100100
- Halbleiterbauteilsemiconductor device
- 200200
- DLP-VorrichtungDLP device
- 201201
- Spannvorrichtungclamping device
- 202202
- Behältercontainer
- 203203
- Modulatormodulator
- 204204
- Linselens
- 205205
- Strahlungsquelleradiation source
- 206206
- Motorengine
Claims (16)
Priority Applications (2)
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DE102022202204.1A DE102022202204A1 (en) | 2022-03-03 | 2022-03-03 | Process for manufacturing a semiconductor device and semiconductor device |
PCT/EP2023/054505 WO2023165883A1 (en) | 2022-03-03 | 2023-02-23 | Method for producing a semiconductor component, and semiconductor component |
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---|---|---|---|
DE102022202204.1A DE102022202204A1 (en) | 2022-03-03 | 2022-03-03 | Process for manufacturing a semiconductor device and semiconductor device |
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US10910465B2 (en) * | 2018-12-28 | 2021-02-02 | Texas Instruments Incorporated | 3D printed semiconductor package |
-
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- 2022-03-03 DE DE102022202204.1A patent/DE102022202204A1/en active Pending
-
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Patent Citations (1)
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Also Published As
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |