DE19916572A1 - Optisches Halbleiterbauelement mit optisch transparenter Schutzschicht - Google Patents

Optisches Halbleiterbauelement mit optisch transparenter Schutzschicht

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Abstract

Beschrieben wird ein optisches Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper (1), der im Bereich einer ersten Oberfläche (6) einen aktiven Bereich (2) sowie im Bereich einer zweiten Oberfläche (7) einen passiven Bereich (3) aufweist, wobei eine optisch transparente Schicht (4) zumindest an den optisch aktiven Bereich (2) angrenzt und sich Leitungspfade (5) vom aktiven Bereich (2) durch den Halbleiterkörper (1) zu Kontaktierungsstellen (8) im Bereich der zweiten Oberfläche (7) erstrecken.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Halbleiter­ bauelement mit einer optisch transparenten Schutzschicht, wo­ bei das Halbleiterbauelement einen Halbleiterkörper aufweist, der im Bereich einer ersten Oberfläche einen aktiven Bereich sowie im Bereich einer zweiten Oberfläche einen passiven Be­ reich besitzt. Solche optischen Halbleiterbauelemente sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik beispielsweise aus A. Badihi, "A CSP Optoelectronic Package For Imaging And Light Detection Applications", June 1996, http://www.shellcase.co.il/csp.htm bekannt und finden beispielsweise Anwendung in optischen Sensoren, LEDs, Laaser- Dioden, Foto-Dioden oder auch optisch beeinflußbaren Spei­ chern.
Um eine Zerstörung solcher Halbleiterbauelemente vermeiden zu können, muß ein Schutz des Bauelements vor schädlichen äuße­ ren Einflüssen gewährleistet werden. Eine übliche Maßnahme hierzu ist es, das Halbleiterbauelement in ein Gehäuse zu verpacken, wobei das Gehäuse einen optisch transparenten Be­ reich aufweist, der die Durchlässigkeit für optische Strah­ lung garantiert. Zwischen diesem transparenten Bereich und dem Halbleiterkörper befindet sich in der Regel ein Hohlraum, d. h. dieser Gehäusebereich ist in einem gewissen Abstand vom optisch aktiven Bereich des Halbleiterbauelements angeordnet. Solche Gehäuse vergrößern jedoch die Ausmaße dieser optischen Halbleiterbauelemente wesentlich und stehen somit einer weitergehenden Miniaturisierung dieser Halbleiterbauelemente, wie beispielsweise für den Einsatz in mobilen Telekommunikationsgeräten, Kameras oder ähnlichen Anwendungs­ gebieten, die möglichst kleine Bauteile erfordern, im Wege. Andererseits stellen auch die üblichen Kontaktierungsweisen optischer Halbleiterbauelemente ein Hemmnis für eine weiter­ gehende Miniaturisierung dieser Bauelemente dar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein opti­ sches Halbleiterbauelement bereitzustellen, das eine mög­ lichst weitgehende Miniaturisierung erlaubt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des vorliegenden Anspruchs 1.
Bei dem erfindungsgemäßen optischen Halbleiterbauelement ist eine optisch transparente Schicht so angeordnet, daß sie zu­ mindest direkt an den optisch aktiven Bereich des Bauelements angrenzt. Es wird somit der geringstmögliche Abstand der transparenten Schicht, die als Schutzschicht für das Halblei­ terbauelement ausgelegt wird, zu dem aktiven Bereich des Halbleiterbauelements garantiert. Somit erzielt man eine mög­ lichst geringe Bauhöhe des Halbleiterbauelements. Die trans­ parente Schicht kann dabei nur den aktiven Bereich des Halb­ leiterkörpers bedecken, idealerweise bedeckt sie jedoch die gesamte erste Oberfläche des Halbleiterkörpers, in deren Be­ reich der aktive Bereich des Bauelements angeordnet ist. So­ mit kann die gesamte erste Oberfläche vor schädlichen Einwir­ kungen geschützt werden.
Die transparente Schicht kann beispielsweise aus einer Glasplatte, z. B. aus Quarzglas, bestehen, wobei die Glasplatte mittels einem transparenten Kleber auf der ersten Oberfläche befestigt werden kann. Es kann jedoch auch eine transparente Schicht aus Kunststoff vorgesehen werden, welche ebenfalls mit einem transparenten Kleber auf der ersten Ober­ fläche befestigt wird, oder es wird die transparente Kunst­ stoffschicht direkt auf der ersten Oberfläche abgeschieden, beispielsweise durch Aufspritzen und Aushärten, so daß auto­ matisch eine haftende Verbindung der transparenten Schicht zur ersten Oberfläche entsteht. Ein transparenter Kleber wird in diesem zweiten Fall entbehrlich.
Erfindungsgemäß ist bei dem optischen Halbleiterbauelement weiterhin vorgesehen, daß sich Leitungspfade vom aktiven Be­ reich durch den Halbleiterkörper zu Kontaktierungsstellen im Bereich der zweiten Oberfläche des Halbleiterbauelements er­ strecken. Somit werden jegliche Kontaktierungen entbehrlich, die seitlich über die Ausmaße des Halbleiterkörpers hinausragen. Die Ausdehnung es Halbleiterkörpers samt seiner Kontaktierung beschränkt sich somit auf die Ausmaße des Halbleiterkörpers selbst. Somit kann auch die Breite des Halbleiterbauelements weitestgehend reduziert werden.
Es kann dabei vorgesehen werden, daß sich die Leitungspfade durch Öffnungen im Halbleiterkörper von der ersten zur zweiten Oberfläche erstrecken, wobei diese Öffnungen jeweils mit einem Metallkörper ausgekleidet sind. Dieser. Metallkörper kann beispielsweise durch eine Metallschicht, z. B. aus Aluminium oder Kupfer, gebildet werden, wobei die Metallschicht entweder nur die Innenseiten der Öffnungen bedeckt oder die gesamte Öffnung ausfüllt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß der Metallkörper durch einen Metallstöpsel, z. B. aus Wolfram gebildet wird.
Die Öffnungen im Halbleiterkörper können beispielsweise mit einem Laser erzeugt werden, vorzugsweise von der Rückseite des Halbleiterkörpers aus. Ein solches Verfahren ist prinzi­ piell aus R.H. Livengood, V.R. Rao, "FIB Techniques to De­ bug Flip-Chip Integrated Circuits", March 1998, Semiconductor International, p. 111-116 bekannt.
Die Leitungspfade können im Bereich des Halbleiterkörpers je­ doch auch durch dotierte Halbleiterbereiche gebildet werden, welche sich von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche des Halbleiterkörpers erstrecken. Diese dotierten Halbleiter­ bereiche können beispielsweise durch Implantation von Dotier­ material in den Halbleiterkörper gebildet werden. Es kann je­ doch auch vorgesehen werden, daß Gräben in den Halbleiterkör­ per strukturiert werden, die mit einem dotierten Halbleiter­ material aufgefüllt werden. Um dieses Verfahren zu beschleu­ nigen, kann beispielsweise vorgesehen werden, daß zunächst nur dotierte Halbleiterbereiche erzeugt werden, die sich von der ersten Oberfläche aus eine gewisse Tiefe in den Halblei­ terkörper erstrecken. Anschließend erfolgt ein Abschleifen des Halbleiterkörpers von der zweiten Oberfläche aus, bis die dotierten Gebiete erreicht werden und somit an die Oberfläche dringen. Somit ist es nicht mehr erforderlich, daß eine durchgehende Implantation oder Strukturierung von Gräben durch den gesamten Halbleiterkörper vorgesehen wird.
Bevorzugt wird vorgesehen, daß die Leitungspfade im Bereich der zweiten Oberfläche in leitenden Erhebungen, sogenannten "Bumps" enden. Diese erheben sich über die zweite Oberfläche und bilden somit hervorstehende Kontaktierungsstellen. Das optische Halbleiterbauelement kann dann über diese Kontaktie­ rungsstellen mit einem Zwischenträger oder einer Platine ver­ bunden werden.
Ein spezielles Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 Optisches Halbleiterbauelement mit transparenter Schutzschicht auf dem Halbleiterkörper und Leitungs­ pfaden durch den Halbleiterkörper.
Wie in Fig. 1 dargestellt, besitzt das optische Halbleiter­ bauelement einen Halbleiterkörper 1, der im Bereich seiner ersten Oberfläche 6 einen aktiven Bereich 2 aufweist, sowie im Bereich seiner zweiten Oberfläche 7 auf der Rückseite ei­ nen passiven Bereich 3. Auf die gesamte erste Oberfläche 6 ist eine transparente Schutzschicht 4, beispielsweise aus Quarzglas oder Kunststoff aufgebracht. Diese Schicht kann entweder durch einen transparenten Kleber befestigt sein, oder im Falle einer Kunststoffschicht durch Aufspritzen auf die Oberfläche aufgetragen worden sein.
Die leitende Verbindung vom aktiven Bereich 2 zu einem Zwi­ schenträger oder einer Platine 9 wird durch Leitungspfade 5 hergestellt, die sich durch den Halbleiterkörper 1 erstrec­ ken. Es werden dabei kurze Leitungswege vom aktiven Bereich 2 zu Kontaktierungsstellen 11 im Bereich der ersten Oberfläche 6 vorgesehen. Von diesen Kontaktierungsstellen 11 erstreckt sich eine leitende Verbindung 5 durch den Halbleiterkörper 1 bis zu Erhebungen 8 auf der Rückseite 7 des Halbleiterkör­ pers, die dort Kontaktierungsstellen zur Platine oder zum Zwischenträger 9 bilden. Unter dem Halbleiterbauelement kann optional eine mechanische Zusatzbefestigung 10, eine sogenannte Unterfüllung, vorgesehen werden, um die Stabilität des Bauelementes auf der Platine oder dem Zwischenträger 9 zu erhöhen.
Die Leitungspfade 5 im Halbleiterkörper 1 bestehen entweder aus Metall oder aus einem dotierten Halbleiterbereich. Die dotierten Halbleiterbereiche können durch Implantation oder Auffüllen von Gräben, ggf. mit nachfolgendem Abschleifen des Halbleiterkörpers, gebildet werden. Werden metallische Lei­ tungspfade vorgesehen, so kann von der zweiten Oberfläche 7 des Halbleiterkörpers aus die Bildung von Öffnungen durch den Halbleiterkörper mittels eines Lasers vorgesehen werden. An­ schließend erfolgt eine Metallisierung des Halbleiterkörpers von der zweiten Oberfläche 7 aus, wobei die Öffnungen mit ei­ ner Metallschicht ausgekleidet oder vollständig mit Metall aufgefüllt werden. Anschließend erfolgt die Bildung der Erhe­ bungen 8 auf dem Metallkörper in den Öffnungen, wodurch Kon­ taktierungsstellen zur Kontaktierung des Zwischenträgers oder der Platine 9 gebildet werden.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein optisches Halbleiterbauelement bereitgestellt, das auf seine kleinstmögliche Ausmaße reduziert werden kann. Darüber hinaus können alle Schritte zur Herstellung dieses Bauelement es direkt am Halbleiterwafer erzeugt werden. Es sind somit keine weiteren Verarbeitungsschritte für eine Gehäusemontage erforderlich, was die Herstellung solcher Bauelemente wesentlich vereinfacht.

Claims (10)

1. Optisches Halbleiterbauelement mit
einem Halbleiterkörper (1), der im Bereich einer ersten Ober­ fläche (6) einen aktiven Bereich (2) sowie im Bereich einer zweiten Oberfläche (7) einen passiven Bereich (3) aufweist, wobei eine optisch transparente Schicht (4) zumindest an den optisch aktiven Bereich (2) angrenzt und
sich Leitungspfade (5) vom aktiven Bereich (2) durch den Halbleiterkörper (1) zu Kontaktierungsstellen (8) im Bereich der zweiten Oberfläche (7) erstrecken.
2. Optisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die transparente Schicht (4) aus einer Glasplatte be­ steht, die mittels einem transparenten Kleber auf der ersten Oberfläche (6) befestigt ist.
3. Optisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die transparente Schicht (4) aus einer Kunststoff­ schicht besteht, die auf der ersten Oberfläche (7) abgeschie­ den oder aufgeklebt wurde.
4. Optisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die Leitungspfade (5) durch Öffnungen im Halblei­ terkörper erstrecken, die jeweils mit einem Metallkörper aus­ gekleidet sind.
5. Optisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, wobei der Metallkörper durch eine Aluminium- oder Kupfer­ schicht gebildet wird.
6. Optisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, wobei der Metallkörper durch einen Wolframstöpsel gebildet wird.
7. Optisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Leitungspfade (5) im Halbleiterkörper durch do­ tierte Halbleiterbereiche gebildet werden, die sich von der ersten Oberfläche (6) zur zweiten Oberfläche (7) erstrecken.
8. Optisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, wobei die dotierten Halbleiterbereiche durch Implantation ge­ bildet wurden.
9. Optisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, wobei die dotierten Halbleiterbereiche durch Auffüllen von Gräben mit dotiertem Halbleitermaterial gebildet wurden, wel­ che sich von der ersten Oberfläche (6) zur zweiten Oberfläche (7) erstrecken.
10. Optisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Leitungspfade (5) im Bereich der zweiten Oberfläche (7) in leitenden Erhebungen (8) enden, die sich über die zweite Oberfläche (7) erheben und Kontaktierungsstellen (8) bilden.
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