DE10339985B4 - Optoelectronic component with a transparent contact layer and method for its production - Google Patents
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Abstract
Optoelektronisches Bauelement mit einem Halbleiterchip (1), der eine erste Hauptfläche (2), eine erste Kontaktfläche (4), und eine der ersten Hauptfläche (2) gegenüberliegende zweite Hauptfläche (5) mit einer zweiten Kontaktfläche (6) aufweist, sowie mit einem Trägerkörper (10), der zwei voneinander isolierte elektrische Anschlußbereiche (7, 8) aufweist, wobei der Halbleiterchip (1) mit der ersten Hauptfläche (2) auf dem Trägerkörper (10) befestigt ist und die erste Kontaktfläche (4) mit dem ersten Anschlußbereich (7) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kontaktfläche (6) mit einer leitfähigen, transparenten Schicht (14), die auf eine Trägerfolie (15) aufgebracht ist, mit dem zweiten elektrischen Anschlußbereich (8) des Trägerkörpers (10) verbunden ist.The optoelectronic Component with a semiconductor chip (1) having a first main surface (2), a first contact surface (4), and one of the first major surface (2) opposite second main surface (5) with a second contact surface (6), and with a carrier body (10), the two insulated electrical connection areas (7, 8), wherein the semiconductor chip (1) with the first main surface (2) on the carrier body (10) is attached and the first contact surface (4) with the first terminal area (7), characterized in that the second contact surface (6) with a conductive, transparent layer (14), which is applied to a carrier film (15), with the second electrical connection region (8) of the carrier body (10) connected is.
Description
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.The The invention relates to an optoelectronic component according to the preamble of claim 1 and a method for its production.
Optoelektronische Bauelemente der genannten Art wie zum Beispiel lichtemittierende Dioden (LEDs) weisen zwei gegenüberliegende Kontaktflächen auf, wobei oftmals die erste Kontaktfläche auf einen elektrisch leitfähigen Träger, beispielsweise auf einen mit einer Metallisierungsschicht versehenen Bereich eines Chipgehäuses, montiert wird. Diese Montage kann beispielsweise mit einer Lötverbindung oder mit einem elektrisch leitfähigen Kleber erfolgen.Optoelectronic Components of the type mentioned, such as light-emitting Diodes (LEDs) have two opposite ones contact surfaces often with the first contact surface on an electrically conductive support, for example on a provided with a metallization region of a Chip package is mounted. This assembly can, for example, with a solder joint or with an electrically conductive Glue done.
Die elektrische Kontaktierung einer gegenüberliegenden zweiten Kontaktfläche eines Halbleiterchips gestaltet sich üblicherweise schwieriger, da diese in der Regel nicht an den vorgesehenen zweiten Anschlußbereich des Trägerkörpers angrenzt. Diese zweite Kontaktierung wird herkömmlicherweise mit einem Bonddraht hergestellt. Zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Bonddraht und der zur kontaktierenden Chipoberfläche wird ein Bereich der Chipoberfläche mit einer metallischen Schicht, dem sogenannten Bondpad versehen. Diese Metallschicht hat aber den Nachteil, daß sie optisch nicht transparent ist und dadurch ein erheblicher Anteil des im Chip generierten Lichts abgeschattet wird.The electrical contacting of an opposite second contact surface of a Semiconductor chips are usually designed more difficult as these are usually not at the intended second terminal region adjacent the carrier body. These second contact is conventionally made with a bonding wire. For making an electric conductive connection between the bonding wire and the one to be contacted chip surface becomes an area of the chip surface provided with a metallic layer, the so-called bond pad. However, this metal layer has the disadvantage that it is not optically transparent is and therefore a significant proportion of the light generated in the chip is shadowed.
Insbesondere durch Fortschritte bei der Steigerung der internen Konversionseffizienz wird die Herstellung von LEDs mit immer kleineren Halbleiterchips möglich. Eine Reduzierung der Fläche des Bondpads ist jedoch technisch nur beschränkt möglich und erhöht den Herstellungsaufwand. Der relative Anteil der durch die Abschattung des Bondpads nicht effektiv nutzbaren Chipfläche nimmt aber bei unverminderter Fläche des Bondpads unvorteilhaft zu.Especially through advances in increasing internal conversion efficiency is the production of LEDs with smaller and smaller semiconductor chips possible. A reduction of the area However, the bond pad is technically possible only limited and increases the production cost. The relative proportion of the shading of the bondpad is not effectively usable chip area but takes on undiminished area the Bondpads unfavorable.
Aus
den Druckschriften
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optoelektronisches Bauelement mit einer verbesserten Kontaktierung mittels einer elektrisch leitfähigen Schicht und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.Of the Invention is based on the object, an optoelectronic component with an improved contacting by means of an electrically conductive layer and to specify a method for its production.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein optoelektronisches Bauelement nach Patentanspruch 1 oder Patentanspruch 4 beziehungsweise durch ein Verfahren nach Patentanspruch 15 oder Patentanspruch 19 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These The object is achieved by a Optoelectronic component according to claim 1 or claim 4 or by a method according to claim 15 or claim 19 solved. Advantageous embodiments and further developments of the invention are Subject of the dependent Claims.
Bei einem optoelektronischen Bauelement mit einem Halbleiterchip, der eine erste Hauptfläche, eine erste Kontaktfläche, und eine der ersten Hauptfläche gegenüberliegende zweite Hauptfläche mit einer zweiten Kontaktfläche aufweist, sowie mit einem Trägerkörper, der zwei voneinander isolierte elektrische Anschlußbereiche aufweist, wobei der Halbleiterchip mit der ersten Hauptfläche auf dem Trägerkörper befestigt ist und die erste Kontaktfläche mit dem ersten Anschlußbereich verbunden ist, ist gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß die zweite Kontaktfläche mit einer leitfähigen, transparenten Schicht, die auf eine Trägerfolie aufgebracht ist, mit dem zweiten Anschlußbereich des Trägerkörpers verbunden ist.at an optoelectronic component with a semiconductor chip, the a first main surface, one first contact area, and one of the first major surfaces opposing second main surface with a second contact surface has, as well as with a carrier body, the has two mutually insulated electrical connection areas, wherein the Semiconductor chip with the first main surface attached to the carrier body is and the first contact surface connected to the first connection area is, is according to one first embodiment the invention provides that the second contact surface with a conductive, transparent layer, which is applied to a carrier foil, with the second connection area connected to the carrier body is.
Aufgrund der Transparenz der zur Kontaktierung vorgesehenen leitfähigen Schicht kann die zweite Kontaktfläche effektiv zur Ein- beziehungsweise Auskopplung elektromagnetischer Strahlung, die das optoelektronische Bauelement aussendet beziehungsweise empfängt, genutzt werden. Die Abschattung eines Teilbereichs der Chipoberfläche wird vermieden und somit werden Absorptionsverluste im Bereich des Kontakts vorteilhaft reduziert.by virtue of the transparency of the intended for contacting conductive layer can the second contact surface effective for coupling or decoupling electromagnetic Radiation that emits or the optoelectronic component receives be used. The shading of a portion of the chip surface is avoided and thus absorption losses in the contact area advantageously reduced.
Die erste Kontaktfläche des Halbleiterchips kann auf der ersten Hauptfläche angeordnet sein und der Halbleiterchip an dieser Kontaktfläche auf dem ersten Anschlußbereich befestigt sein. Beispielsweise kann die erste Kontaktfläche die Rückseite eines Substrats sein, die bevorzugt mit einer Metallisierung versehen ist und die elektrische Verbindung zum ersten Anschlußbereich des Trägerkörpers mit einer Lötverbindung oder einem elektrisch leitfähigen Kleber erfolgen. Es ist aber auch denkbar, daß sich sowohl die erste als auch die zweite Kontaktfläche auf der zweiten Hauptfläche befinden und beide Kontaktflächen mit voneinander isolierten transparenten Schichten mit jeweils einem Anschlußbereich des Trägerkörpers verbunden sind.The first contact surface of the semiconductor chip may be arranged on the first main surface and the Semiconductor chip at this contact surface on the first connection area be attached. For example, the first contact surface the back a substrate, which preferably provided with a metallization is and the electrical connection to the first connection area of the carrier body with a solder joint or an electrically conductive Glue done. But it is also conceivable that both the first and also the second contact surface on the second main surface located and both contact surfaces with transparent layers isolated from each other with one each terminal region connected to the carrier body are.
Die leitfähige transparente Schicht ist auf eine Trägerfolie, beispielsweise aus Kunststoff, aufgebracht. In diesem Fall dient die Folie als Trägermedium der leitfähigen transparenten Schicht und muß daher selbst nicht elektrisch leitfähig sein. Zum Beispiel kann die leitfähige transparente Schicht mit einem PVD-Beschichtungsverfahren, beispielsweise Sputtern oder Aufdampfen, auf die Trägerfolie aufgebracht sein.The conductive transparent layer is on a carrier foil, for example Plastic, applied. In this case, the film serves as a carrier medium the conductive one transparent layer and therefore must itself not be electrically conductive. For example, the conductive transparent layer with a PVD coating process, such as sputtering or vapor deposition, on the carrier film be upset.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die leitfähige transparente Schicht mittels eines PVD-Beschichtungsverfahrens, beispielsweise Sputtern oder Aufdampfen, zur Herstellung des Kontakts auf eine auf das optoelektronische Bauelement auflaminierte und strukturierte isolierende Kunststofffolie aufgebracht wird.In another embodiment of the invention it is provided that the conductive transparent Layer is applied by means of a PVD coating process, such as sputtering or vapor deposition, for the production of the contact on a laminated on the optoelectronic component and structured insulating plastic film.
Die leitfähige transparente Schicht enthält bevorzugt ein transparentes leitfähiges Oxid (TCO – transparent conductive Oxide), beispielsweise Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder ein anderes dotiertes Oxid wie zum Beispiel ZnO:Al oder SnO:Sb. Vorzugsweise mit Sputtertechnologie kann mit einem solchen Material sowohl eine zur Kontaktierung vorgesehene Trägerfolie als auch eine auf das optoelektronische Bauelement auflaminierte und strukturierte isolierende Kunststofffolie beschichtet werden.The conductive transparent layer preferably contains a transparent conductive Oxide (TCO - transparent conductive oxides), for example indium tin oxide (ITO) or a another doped oxide such as ZnO: Al or SnO: Sb. Preferably with Sputtering technology can be used with such a material both for a Contacting provided carrier film as well as a laminated on the optoelectronic device and textured insulating plastic film to be coated.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die leitfähige transparente Schicht eine Kunststofffolie, die ein Polymer mit einer ausreichenden elektrischen Leitfähigkeit enthält. In diesem Fall ist eine Beschichtung der Kunststofffolie mit einer leitfähigen Schicht nicht erforderlich.at a further embodiment The invention is the conductive transparent layer of a plastic film containing a polymer with a sufficient electrical conductivity contains. In this case, a coating of the plastic film with a conductive Layer not required.
Neben ihrer Funktion als elektrisch leitfähige Schicht oder als Trägermedium der elektrisch leitfähigen Schicht kann die Trägerfolie auch Partikel zur Konversion der Wellenlänge elektromagnetischer Strahlung enthalten.Next their function as an electrically conductive layer or as a carrier medium the electrically conductive Layer can be the carrier film also particles for the conversion of the wavelength of electromagnetic radiation contain.
Solche Partikel können beispielsweise auch oder alternativ in einer Vergußmasse enthalten sein, in die der Halbleiterchip vorzugsweise eingebettet ist. Die Vergußmasse schützt den Halbleiterchip vorteilhaft vor Berührungen und vor Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Schmutz oder Feuchtigkeit.Such Particles can for example, or alternatively included in a potting compound be, in which the semiconductor chip is preferably embedded. The sealing compound protects the semiconductor chip advantageous against touching and against environmental influences, such as Dirt or moisture.
Als Alternative zur Einbettung in eine Vergußmasse kann auch eine Barrierenschicht zum Schutz vor Umwelteinflüssen auf die Trägerfolie aufgebracht sein. Die Barrierenschicht kann dabei sowohl auf der dem Halbleiterchip abgewandten Seite der Trägerfolie als auch auf der dem Halbleiterchip zugewandten Seite, beispielsweise zwischen der leitfähigen transparenten Schicht und der Trägerfolie, angeordnet sein.When Alternative to embedding in a potting compound may also be a barrier layer for protection against environmental influences on the carrier film be upset. The barrier layer can be used both on the the semiconductor chip side facing away from the carrier film as well as on the Semiconductor chip side facing, for example, between the conductive transparent Layer and the carrier film, arranged be.
Zwischen der zweiten Kontaktfläche des Halbleiterchips und der transparenten leitfähigen Schicht ist gegebenenfalls eine Metallschicht angeordnet, die vorteilhaft weniger als 10 nm dick ist. Eine solch dünne Metallschicht ist dazu geeignet, den elektrischen Kontakt zu verbessern, aber noch ausreichend dünn, daß sie elektromagnetische Strahlung nur geringfügig absorbiert.Between the second contact surface the semiconductor chip and the transparent conductive layer is optional arranged a metal layer, which is advantageously less than 10 nm is thick. Such a thin one Metal layer is suitable for improving the electrical contact, but still thin enough, that she electromagnetic radiation absorbed only slightly.
Die leitfähige transparente Schicht sollte nur mit der zweiten Kontaktfläche des Halbleiterchips und mit dem zweiten Anschlußbereich des Trägerkörpers elektrisch leitend verbunden sein, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Dazu werden die nicht zur Kontaktierung mit der leitfähigen transparenten Schicht vorgesehenen Bereiche, insbesondere die Seitenflanken des Halbleiterchips und die Bereiche des ersten Anschlußbereichs, vorteilhaft mit einer isolierenden Schicht versehen. Die isolierende Schicht kann beispielsweise eine Kunststoffschicht sein. Insbesondere kann es sich auch um eine photostrukturierbare Kunststoffschicht (Trockenresist) handeln. Alterna tiv kann die isolierende Schicht auch ein Siliziumoxid oder ein Siliziumnitrid aufweisen.The conductive transparent layer should only be with the second contact surface of the Semiconductor chips and with the second connection region of the carrier body electrically be conductively connected to avoid short circuits. To do this not for contacting with the conductive transparent layer provided areas, in particular the side edges of the semiconductor chip and the areas of the first terminal area, advantageously with provided an insulating layer. The insulating layer can for example, be a plastic layer. In particular, it can also be a photostructurable plastic layer (dry resist). Alternatively, the insulating layer may also be a silicon oxide or have a silicon nitride.
Das optoelektronische Bauelement kann beispielsweise eine strahlungserzeugende, aktive Schicht enthalten. Die aktive Schicht kann dabei sowohl ein organisches als auch ein anorganisches Halbleitermaterial aufweisen. Im Falle eines anorganischen Halbleitermaterials kann es sich insbesondere um ein III-V-Verbindungshalbleitermaterial wie zum Beispiel GaAs, GaAlAs, GaP, GaAlP, InGaAs, InGaAlP, GaN oder InGaN handeln.The Optoelectronic component can be, for example, a radiation-generating, active layer included. The active layer can be both a having organic and an inorganic semiconductor material. In the case of an inorganic semiconductor material may be in particular a III-V compound semiconductor material such as GaAs, GaAlAs, GaP, GaAlP, InGaAs, InGaAlP, GaN or InGaN act.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist vorgesehen, daß der Halbleiterchip mit der ersten Hauptfläche auf dem Trägerkörper montiert wird, eine isolierende Schicht aufgebracht wird, die isolierende Schicht strukturiert wird, und eine transparente, elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht wird. Bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens befindet sich die elektrisch leitfähige, transparente Schicht auf einer Trägerfolie, vorzugsweise auf einer Kunststofffolie.at a method according to the invention for producing an optoelectronic component according to the preamble of the patent claim 1 is provided that the semiconductor chip with the first major surface mounted on the carrier body Is, an insulating layer is applied, the insulating Layer is structured, and a transparent, electrically conductive layer is applied. In a first embodiment of the method according to the invention is the electrically conductive, transparent layer on a carrier foil, preferably on a plastic film.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist die isolierende Schicht vorzugsweise eine Kunststoffschicht, die zum Beispiel durch das Aufsprühen einer Polymerlösung aufgebracht wird.at this embodiment invention, the insulating layer is preferably a plastic layer, which is applied, for example, by spraying a polymer solution becomes.
Bei einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die isolierende Schicht eine Kunststoffschicht, die durch Laminieren aufgebracht wird.at a second embodiment the method according to the invention the insulating layer is a plastic layer applied by lamination becomes.
Die genannten Verfahrensschritte können in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung in unterschiedlicher Reihenfolge durchgeführt werden.The mentioned method steps can in different embodiments of the invention are carried out in different order.
Zur Strukturierung der isolierenden Schicht sind verschiedene Methoden geeignet. Beispielsweise kann die isolierende Schicht photolithographisch strukturiert werden. Weiterhin ist es möglich, die isolierende Schicht unter Verwendung eines Lasers, beispielsweise mit Laserablation, zu strukturieren. Ebenfalls kann die isolierende Schicht mit mechanischen Methoden oder durch eine Kombination aus mechanischen und thermischen Methoden strukturiert werden. Beispielsweise kann dies durch Fräsen, Stempeln, Walzen oder Prägen erfolgen, wobei die mechanische Bearbeitung insbesondere im Fall einer Kunststoffschicht durch eine Erhitzung der isolierenden Schicht vereinfacht werden kann.Various methods are suitable for structuring the insulating layer. For example, the insulating layer can be photolithographically patterned. Furthermore, it is possible to pattern the insulating layer using a laser, for example with laser ablation. Likewise, the insulating layer can be structured by mechanical methods or by a combination of mechanical and thermal methods. For example, this can be done by milling, stamping, rolling or embossing, the mechanical processing can be simplified in particular in the case of a plastic layer by heating the insulating layer.
Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung kann die leitfähige, transparente Schicht beispielsweise mit einem PVD-Verfahren direkt auf den Halbleiterchip und den Trägerkörper aufgebracht werden.at the second embodiment of the invention, the conductive, transparent layer, for example, with a PVD method directly be applied to the semiconductor chip and the carrier body.
Vorzugsweise befindet sich die leitfähige transparente Schicht auf einer Trägerfolie, die auf den Halbleiterchip und den Trägerkörper auflaminiert wird. Das Aufbringen der Trägerfolie mit der leitfähigen transparenten Schicht auf den Halbleiterchip und den Trägerkörper kann auch mit einem Tiefziehverfahren erfolgen.Preferably is the conductive transparent Layer on a carrier foil, which is laminated onto the semiconductor chip and the carrier body. The Applying the carrier film with the conductive transparent layer on the semiconductor chip and the carrier body can also done with a thermoforming process.
Vorteilhaft wird die Trägerfolie mit der leitfähigen transparenten Schicht vor dem Aufbringen auf den Halbleiterchip strukturiert. Dies kann insbesondere durch das Heraustrennen von Teilbereichen der Folie, beispielsweise durch Ausstanzen, oder durch eine Strukturierung der leitfähigen transparenten Schicht oder das Aufbringen von strukturierten Bereichen einer isolierenden Schicht auf die leitfähige Schicht erfolgen. Diese isolierende Schicht kann beispielsweise ein Siliziumoxid oder ein Siliziumnitrid enthalten. Durch die Verwendung einer derartig vorstrukturierten Folie kann das vorherige Aufbringen der isolierenden Schicht auf den Halbleiterchip entfallen.Advantageous becomes the carrier film with the conductive transparent layer before application to the semiconductor chip structured. This can in particular by the separation of Partial areas of the film, for example by punching, or by a Structuring the conductive transparent layer or the application of structured areas an insulating layer on the conductive layer. These insulating layer, for example, a silicon oxide or a Contain silicon nitride. By using such a prestructured Foil may be the previous application of the insulating layer the semiconductor chip omitted.
Die
Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang
mit den
Es zeigen:It demonstrate:
Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Same or equivalent elements are in the figures with the same Provided with reference numerals.
In
Der
Trägerkörper
In
dem in
In
dem in
Im
Rahmen der Erfindung ist es aber auch möglich, daß die transparente leitfähige Schicht
Nach
Durchführung
des in
Bei
dem in
Bei
dem in
In
Die
Kunststofffolie
Weiterhin
ist es auch möglich,
daß die
elektrisch leitfähige
Schicht
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