EP2614537A1 - Verfahren zum aufbringen eines konversionsmittels auf einen optoelektronischen halbleiterchip und optoelektronisches bauteil - Google Patents

Verfahren zum aufbringen eines konversionsmittels auf einen optoelektronischen halbleiterchip und optoelektronisches bauteil

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Publication number
EP2614537A1
EP2614537A1 EP11755053.3A EP11755053A EP2614537A1 EP 2614537 A1 EP2614537 A1 EP 2614537A1 EP 11755053 A EP11755053 A EP 11755053A EP 2614537 A1 EP2614537 A1 EP 2614537A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
semiconductor chip
conversion means
radiation
layers
conversion
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11755053.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralph Wagner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Publication of EP2614537A1 publication Critical patent/EP2614537A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a method for applying a conversion agent to an optoelectronic semiconductor chip
  • optoelectronic component In addition, a corresponding optoelectronic component is specified.
  • a conversion means in a predetermined color location corresponding total thickness can be applied to an optoelectronic semiconductor chip, as well as an optoelectronic component produced therewith.
  • this method serves for applying a conversion agent to an optoelectronic semiconductor chip.
  • the conversion means comprises a conversion substance which is set up to partially or completely convert a radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip into a radiation of a different wavelength.
  • the conversion agent comprises a matrix material into which the
  • the matrix material is preferably a polymer or at least one starting material for a polymer.
  • the conversion substance comprises or consists in particular of a rare earth-doped garnet such as Ce: YAG or Eu: YAG.
  • this method comprises the step of providing the optoelectronic semiconductor chip, wherein the semiconductor chip has a
  • the main radiation side is such a boundary surface of the semiconductor chip, via which a radiation generated in the semiconductor chip the
  • Semiconductor chip predominantly leaves. In particular, predominantly means a proportion of more than 50% or more than 75%.
  • the main radiation side is preferably oriented perpendicular to a growth direction of the epitaxially produced semiconductor chip, for example.
  • the semiconductor chip may be mounted on a chip substrate, wherein the chip substrate is a growth substrate of the chip
  • Then can act different carrier substrate.
  • the method comprises the step of providing the conversion means.
  • the conversion means is at least indirectly attached to a carrier main side of a carrier in at least one layer.
  • the carrier can be mechanically flexible or
  • the carrier is in
  • this method comprises the step of arranging the conversion means.
  • the conversion means on the carrier is arranged so as to face the radiation main side of the semiconductor chip.
  • the layer of the conversion means on the carrier is arranged so as to face the radiation main side of the semiconductor chip.
  • An area between the conversion agent and the main radiation side may be evacuated or filled with a gas.
  • Radiationsteilseite facing conversion means main side of the conversion means is oriented parallel to the main radiation side of the semiconductor chip.
  • a radiation side of the semiconductor chip Preferably, a
  • this includes the step of detaching the
  • Conversion agent from the carrier takes place by heating an absorber component of the conversion agent and / or by heating a release layer located between the conversion agent and the carrier.
  • the absorber constituent or the absorber constituent immediately adjacent regions of the conversion agent or a release material of the peel layer at least partially passes into the gas phase.
  • the gas phase passing material is located near the carrier and thus at one of
  • Conversion agent is detached from the carrier.
  • the detachment is in particular directed in a direction perpendicular to the main carrier side, for example with a tolerance of at most 30 ° or with a tolerance of at most 15 °.
  • the conversion agent is applied to the main radiation side.
  • the absorber component of the conversion agent is of the
  • Absorber component of the conversion agent not to a wavelength conversion. Preferably absorbs the
  • Absorber component no or substantially no radiation generated by the semiconductor chip and / or the conversion means in operation.
  • the detachment and the application of the conversion agent are carried out with a pulsed laser radiation.
  • the laser radiation is carried out with a pulsed laser radiation.
  • Transparent means that the carrier, for example, absorbs less than 10% or less than 1% of the laser radiation.
  • the laser radiation is absorbed by the absorber component or by the release layer, whereby the heating of the absorber component or the
  • the laser radiation preferably has a wavelength which is smaller than a wavelength of the radiation emitted by the semiconductor chip during operation.
  • the main radiation side is at a distance from the conversion agent main side during the detachment and the application of the conversion agent. In other words, the conversion means and the main radiation side do not touch each other.
  • this method is used to apply a conversion agent to a optoelectronic semiconductor chip.
  • the method comprises at least the following steps, in particular in the order given:
  • Conversion agent is attached to a carrier main side of a carrier
  • the conversion agent can be applied in layers in a plurality of successive layers on the main radiation side of the semiconductor chip.
  • a number of the layers is a thickness of the on the
  • the conversion medium comprises or consists of a matrix material as a silicone, an epoxide and / or a silicone-epoxy hybrid material.
  • the preferably particulate conversion substance is embedded in the matrix material.
  • the matrix material of the conversion agent is incompletely crosslinked and / or incompletely cured on the carrier. In other words, a hardness of the matrix material on the support can be increased, for example, by exposure or heat. Complete curing and / or crosslinking of the matrix material continues to take place only after the
  • Matrix material incompletely crosslinked and / or cured is applied to the semiconductor chip, is a mechanically reliable connection of the conversion means with the
  • the conversion means is applied successively to the semiconductor chip in a plurality of successive layers.
  • the individual layers applied to the semiconductor chip may have a thickness which corresponds to a layer thickness of the layer of the conversion agent on the carrier, for example with a tolerance of at most 30% or with a tolerance of at most 15%. It is possible that a small part of the conversion agent remains on the carrier during detachment.
  • Each of the layers thus represents a dissolved out portion of the layer of the conversion agent on the carrier
  • a color locus of the determined by the semiconductor chip together with the already applied to the semiconductor chip conversion means emitted radiation is done for example by
  • one or more layers of the conversion agent are applied to the semiconductor chip.
  • fluctuations in the concentration of the conversion substance in the layer of the conversion agent on the support or variations in the thickness of the layer of the conversion agent are suppressed.
  • the release layer between the carrier and the layer of the conversion agent on the carrier has the release material which at least partially passes into a gas phase as a result of the laser radiation upon detachment of the conversion agent. Furthermore, the release material, which is in the gas phase
  • the Release layer is a component of the conversion agent on the semiconductor chip.
  • the release material is embedded in boundary regions between two successive layers of the conversion means on the semiconductor chip.
  • the laser radiation has a wavelength of at most 410 nm, in particular of at most 370 nm, and is in the ultraviolet spectral range.
  • the wavelength of the laser radiation is in particular at least 220 nm.
  • Absorber component of the conversion agent act at the wavelength of the laser radiation absorbing.
  • Conversion agent can be heated by the laser radiation or thermally or photochemically decomposable.
  • the release layer comprises between the carrier and the carrier
  • Conversion agent is or consists of a plastic or a polymer. In particular, it includes or consists of
  • ZnO absorbs at wavelengths below about 365 nm to 387 nm.
  • ZnO can thus be decomposed by a frequency-tripled Nd: YAG laser at 355 nm.
  • metallic zinc in particular forms, which can be finely dispersed upon decomposition. Exposed to atmospheric oxygen, this zinc can oxidize to ZnO and thus becomes transparent or translucent again. It is also possible that the zinc reacts with a constituent of the conversion agent, for example with a silicone.
  • ZnO can be deposited on the support by physical or chemical vapor deposition, PVD or CVD for short, in thin layers.
  • the release layer has a thickness of between 10 nm and 75 nm inclusive, in particular between 20 nm and 50 nm inclusive.
  • An optical density of the release layer for the Laser radiation is at least 0.5 or at least 0.65. In particular, the optical density of the release layer is between 0.75 and 1.0 or between
  • the optical density of the release layer is at least 2.0.
  • the release layer can transmit a comparatively large portion of the laser radiation. This ensures complete or almost complete dissolution or evaporation of the release layer.
  • the release layer completely or substantially completely absorbs the laser radiation so that no laser radiation or substantially no laser radiation reaches the conversion means.
  • Conversion agent which is applied to the semiconductor chip, can remain.
  • an area of the laser beam irradiated by the laser radiation is
  • Conversion agent on the main carrier side formed linear.
  • a quotient of a length and a width of the laser radiation at the conversion means, seen in plan view of the carrier main side, is for example at least 5 or at least 10 or at least 20.
  • the conversion agent is applied line by line to the main radiation side.
  • Radiation main side is thus preferably formed by a plurality of individually, successively applied strips. According to at least one embodiment of the method, the area irradiated by the laser radiation at the
  • Carrier side with a tolerance of at most 25% or at most 10% of lateral dimensions of the
  • Radiation main page are therefore approximately congruent. This makes it possible, by a single pulse of laser radiation, the entire main radiation side with a single, in particular contiguous position of
  • an optoelectronic component with an optoelectronic semiconductor chip and a conversion agent applied thereto is specified.
  • the component is made by a method as in connection with one or more of the above
  • Optoelectronic component are therefore also disclosed for the method described here and vice versa.
  • the conversion means has an additional constituent which does not have an absorbing effect on the radiation generated during operation of the semiconductor chip.
  • the additional constituent is, in particular, the absorber constituent and / or the absorber material.
  • the additional constituent is present in at least one wavelength range
  • the semiconductor chip in Operation generates radiation, transmissive and / or reflective.
  • the latter has at least two successive and at least partially overlapping, preferably similar layers on the main radiation side.
  • Overlapping means that
  • the layers of the conversion agent in a direction perpendicular to the main radiation side are superimposed.
  • the layers are preferably in direct, direct contact with each other.
  • the fact that the layers are identical may mean that the conversion agent in the layers has in each case a same average composition.
  • a concentration of the additional constituent in the boundary regions between two adjacent layers is, in comparison to
  • the border regions have a smaller average thickness than the core regions, for example an average thickness which is at least a factor of 2 or at least a factor of 5 or at least a factor of 15 lower. In other words, neighboring situations are due to a change in concentration of the
  • a concentration profile of the additional constituent can be repeated periodically, wherein a period length is preferably given by a thickness of the layers.
  • this includes an optoelectronic component Semiconductor chip with a radiation main side. Furthermore, the component includes a conversion agent that in
  • the conversion means has an additional constituent that does not have an absorbing effect on a radiation generated during operation of the semiconductor chip. Seen in one direction away from the
  • Main radiation side is in each case in boundary areas of two adjacent layers, in comparison to the core areas of the layers, an altered concentration of the additional constituent.
  • the individual layers each have an average thickness of at least 1 ⁇ or of at least 2 ⁇ .
  • the average thickness of the layers is at most 15 ⁇ or at most 10 ⁇ or at most 8 ⁇ or at most 6 ⁇ .
  • the conversion means which comprises a plurality of layers, has on the
  • Main radiation side an average thickness of at least 15 ⁇ or at least 40 ⁇ on.
  • the average thickness of the conversion agent is at most 200 ⁇ or at most 150 ⁇ or at most 100 ⁇ .
  • the boundary regions between the adjacent layers have an average thickness of between 10 nm and 500 nm inclusive, in particular between 15 nm and 250 nm or between 20 nm and 100 nm inclusive.
  • the boundary regions of the layers are therefore comparatively thin in comparison to the core regions of the layers.
  • a concentration of the additional constituent in relation to the core regions is increased in the boundary regions. Alternatively, it is possible that the concentration of the additional component in the core regions is lowered.
  • the concentration of the additional constituent in the boundary regions the concentration of the additional constituent, in a direction away from the main radiation side, has a sigmoidal course. So it decreases in the border areas, the concentration of the additional ingredient only and then increases again or vice versa.
  • At least two of the layers of the conversion means overlap both in the lateral direction and in a direction perpendicular to the main radiation side.
  • At least one of the layers may have a convex curved, the radiation main side facing away
  • At least one of the layers is shaped similar to a converging lens, on an edge remote from the radiation main side.
  • Figures 1 to 3 are schematic representations of
  • FIGS 4 to 5 are schematic sectional views of
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a method for producing an optoelectronic component 1 in FIG.
  • FIG. 1A a chip substrate 8 having a plurality of optoelectronic semiconductor chips 2 arranged thereon, in particular emitting LEDs in operation in the blue spectral range, is provided. Furthermore, a mechanically rigid support 4 with a carrier main side 40 is provided. Electrical connection means of the carrier 4 are not shown in the figures. On the main carrier side 40 is a layer of a conversion agent 3. A
  • Converter main side 30 faces main radiation sides 20 of semiconductor chips 2.
  • a distance D between the conversion means 3 and the semiconductor chips 2 is in particular between 1 ⁇ and 500 ⁇ , preferably between 2 ⁇ ⁇ and 50 ⁇ or between including 5 ⁇ and 50 ⁇ .
  • a space between the conversion means 3 and the semiconductor chips 2 can with a Be filled with gas such as nitrogen or air or be evacuated.
  • a region of the conversion means 3 is irradiated with a laser radiation 6.
  • the laser radiation 6 is a pulsed laser radiation, in particular with pulses having a duration of at most 50 ns or at most 10 ns.
  • the laser radiation 6 passes through the carrier 4 transparent to the laser radiation 6
  • the carrier 4 is, for example, a mechanically rigid plate of quartz glass.
  • the laser radiation 6 is generated in particular by an eximer laser and can have a wavelength of approximately 248 nm.
  • An energy density of the laser radiation 6 is between, for example
  • the irradiated area of the conversion means 3 has a contour of
  • a further layer 7 of the conversion means 3 is applied to the semiconductor chip 2.
  • the two layers 7 are in direct contact with each other and overlap, seen in plan view of the main radiation side 2.
  • the layer 7 applied according to FIGS. IE and 1F is in particular the same
  • Example is set up to emit radiation in another wavelength range.
  • Semiconductor chip 2 optionally be operated briefly to a color location of the emitted radiation during operation
  • the conversion medium 3 on the carrier 4 preferably has a matrix material such as a silicone, which is present on the carrier 4 and during application to the semiconductor chip 2 in an incompletely cured and / or crosslinked state.
  • the conversion means 3 applied to the semiconductor chip 2, ie all the layers 7, are completely crosslinked or cured together.
  • the complete crosslinking and / or curing thus takes place only when all the layers 7 of the conversion means 3 are applied to the semiconductor chip 2, so that the layers 7 are also connected to one another and to the semiconductor chip 2.
  • the curing and / or crosslinking can be effected by the action of heat, through
  • the chip substrate 8 can be separated into parts, each with a semiconductor chip 2.
  • the chip substrate 8 is located between the conversion means 3 and the carrier 4 a
  • the peel-off layer 5 absorbs the
  • a release material 56 from the release layer 5 is partially or completely transferred to the gas phase.
  • a part of the conversion means 3 is detached from the release layer 5 and from the carrier 4 and moves in the direction of the main radiation side 20 of the semiconductor chip 2.
  • the laser radiation 6 illuminates, viewed in plan view on the carrier 4, a strip of the Conversion agent 3,
  • the individual layers 7 are shaped as strips. Furthermore, the individual layers 7 are applied one after the other and spatially next to one another on the main radiation side 20, cf. FIG. 2B.
  • the detachment of the conversion agent 3 from the carrier 4 in individual strips can also be carried out in the method according to FIG. 1 without the use of a release layer. Unlike in Figures 1 and 2, the carrier 4 at
  • the laser radiation 6 is generated for example with a YAG laser and has a
  • the carrier 4 it is possible for the carrier 4 to have a curved surface facing the semiconductor chip 2.
  • the distance D between the Conversion means 3 and the semiconductor chip 2 can thus vary over the carrier 4 of time.
  • Semiconductor chip 2 a diaphragm 9 attached. Via the aperture 9, which has an opening for the area of the conversion means 3 detached from the laser radiation 6, it is possible to capture a portion of the release material of the release layer 5 which has passed into the gas phase and to prevent these parts of the release material from reaching the semiconductor chip 2 arrive and be stored in the conversion means 3 to the semiconductor chip 2.
  • FIGS. 4A to 4C are sectional views of FIG.
  • a plurality of layers 7a, 7b, 7c are applied on the main radiation side 20, which lie approximately congruently one above the other and form the conversion means 3 on the semiconductor chip 2.
  • a thickness T7 of the individual layers 7a, 7b, 7c is, for example, between 2 ⁇ and 5 ⁇ .
  • the conversion means 3 comprises at least at
  • Radiation main page 20 between two layers and 50 layers, especially between three layers and 25 layers, or between ten layers and 25 layers.
  • the layers 7a, 7b, 7c extend over both
  • the layers 7a, 7b, 7c are respectively continuous layers that extend over the entire length of the layers
  • FIG. 4C shows that the individual layers 7a, 7b, 7c are not
  • Such formation of the layers may be the case if an irradiated region of the conversion means 3 on the carrier 4 on the way from the carrier 4 to the main radiation side 20 fragmented and not as a continuous layer on the
  • Radiation main page 20 impinges or disintegrates when hitting the main radiation side 20 into several parts.
  • FIGS. 5A and 5B show exemplary embodiments of the invention
  • the semiconductor chip 2 facing away from the interfaces 78 of at least some of the layers 7 have a convex shape.
  • the strip-shaped layers 7a, 7b, 7c are arranged laterally offset from one another.
  • the layers 7a located in one layer each have a lateral distance from one another. Gaps between the layers 7a are closed by the layers 7b, gaps between the layers 7b are closed by the layers 7c and so on.
  • FIG. 6A illustrates a further exemplary embodiment of the component 1 and in FIG. 7B a profile of a concentration c of the release material 56 from the release layer 5.
  • the component 1 according to FIG. 6A is produced by a method according to FIG. 2 using a release layer 5.
  • Boundary regions 70 with a thickness T6 is the concentration c of the release material 56 from the release layer 5 or a decomposition product by the laser radiation 6 from the
  • Release layer 5 increased. In central regions 75, there is no or substantially no release material 56.
  • the concentration curve c along a direction z perpendicular to the main radiation side 20 is therefore periodic with a period length which corresponds to the thickness T7 of the layers 7.
  • a thickness T7 of the layers as a whole is significantly greater than a thickness T6 of only the boundary regions 70.
  • the conversion means 3 is directly on the carrier 4 in a method approximately according to FIG. 1 without
  • the conversion means 3 comprises a matrix material in which conversion substance particles 33 and particles of the absorber component 36 are evenly distributed.
  • the absorber component 36 has a
  • Absorption coefficient for radiation generated in the semiconductor chip 2 in operation preferably at most 20% or 10% or 5%.
  • Such an absorber component 36 may optionally be added to the conversion agent 3 in a method as in FIG. 2 with a release layer in order to prevent the
  • the conversion substance particles 33 are
  • Nanoparticles with diameters between 1 nm and 100 nm for example, formed with or from zinc selenide.
  • the absorber component 36 is preferably present with a higher particle density. Preferably, by the
  • Laser radiation 6 to such a high optical density that the laser radiation 6 is completely or almost completely absorbed in a thin region near the carrier main side 40.
  • This area has a thickness of, for example, between 20 nm and 200 nm inclusive.
  • the absorber component 36 comprises or consists of, for example, zinc oxide or ZnO for short, which has a band gap in the range of about 3.2 eV to 3.4 eV. If the absorber component 36 is particulate, the particles preferably have a mean diameter of at most 100 nm, in particular between 5 nm and 20 nm inclusive.
  • Conversion agent 3 is preferably between 5% by weight and 35% by weight, in particular between 10% by weight and 10% by weight
  • FIG. 8 shows further courses of the concentration c of the additional constituent along the z-direction away from the Radiation main page 20 shown. All concentration gradients have a repetitive, for each of the layers
  • Absorber component 36 is decomposed by the laser radiation or more strongly passes into the gas phase than the matrix material of the conversion means. 3
  • Absorber component 36 in the border areas 70 increases. This can occur in particular if the
  • Absorber component 36 absorbs the laser radiation 6, converted into heat and this heat to the matrix material passes. Afterwards, essentially the vapor evaporates
  • Conversion 3 on the semiconductor chip 2 can thus be lost a part of the matrix material of the conversion means 3.
  • Absorber component 36 in the boundary regions 70 on a sigmoidal course Such a course occurs

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
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Abstract

In mindestens einer Aus führungs form des Verfahrens dient dieses zum Aufbringen eines Konversionsmittels (3) auf einen optoelektronischen Halbleiterchip (2). Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen des optoelektronischen Halbleiterchips (2), Bereitstellen des Konversionsmittels (3), wobei das Konversionsmittel (2) an einem Träger (4) angebracht ist, Anordnen des Konversionsmittels (3) derart, dass es einen Abstand (D) > 0 zum Halbleiterchip (2) aufweist, und Ablösen des Konversionsmittels (3) von dem Träger (4) und Aufbringen auf den Halbleiterchip (2) mittels Bestrahlen und Erhitzen eines Absorberbestandteils (36) des Konversionsmittels (3) und/oder einer zwischen dem Konversionsmittel (3) und dem Träger (4) befindlichen Ablöseschicht (56) mit einer gepulsten Laserstrahlung (6), die den Träger (4) durchstrahlt.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Aufbringen eines Konversionsmittels auf einen optoelektronischen Halbleiterchip und optoelektronisches Bauteil
Es wird ein Verfahren zum Aufbringen eines Konversionsmittel auf einen optoelektronischen Halbleiterchip eines
optoelektronischen Bauteils angegeben. Darüber hinaus wird ein entsprechendes optoelektronisches Bauteil angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren
anzugeben, mit dem ein Konversionsmittel in einer einem vorgebbaren Farbort entsprechenden Gesamtdicke auf einen optoelektronischen Halbleiterchip aufbringbar ist, sowie ein damit hergestelltes optoelektronisches Bauteil anzugeben.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens dient dieses zum Aufbringen eines Konversionsmittels auf einen optoelektronischen Halbleiterchip. Das Konversionsmittel umfasst einen Konversionsstoff, der dazu eingerichtet ist, eine von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittierte Strahlung teilweise oder vollständig in eine Strahlung einer anderen Wellenlänge umzuwandeln. Zum Beispiel weist das Konversionsmittel ein Matrixmaterial auf, in das der
Konversionsstoff eingebettet ist. Bei dem Matrixmaterial handelt es sich bevorzugt um ein Polymer oder um mindestens ein Ausgangsmaterial für ein Polymer. Der Konversionsstoff umfasst oder besteht insbesondere aus einem mit Seltene Erde dotierten Granat wie Ce:YAG oder Eu:YAG. Bei dem
Halbleiterchip handelt es sich bevorzugt um eine Leuchtdiode Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens umfasst dieses den Schritt des Bereitstellens des optoelektronischen Halbleiterchips, wobei der Halbleiterchip eine
Strahlungshauptseite aufweist. Die Strahlungshauptseite ist eine solche Begrenzungsfläche des Halbleiterchips, über die eine in dem Halbleiterchip erzeugte Strahlung den
Halbleiterchip überwiegend verlässt. Überwiegend bedeutet insbesondere einen Anteil von mehr als 50 % oder von mehr al 75 %. Die Strahlungshauptseite ist bevorzugt senkrecht zu einer Wachstumsrichtung des beispielsweise epitaktisch hergestellten Halbleiterchips orientiert. Der Halbleiterchip kann auf einem Chipsubstrat angebracht sein, wobei es sich bei dem Chipsubstrat um ein Aufwachssubstrat des
Halbleiterchips oder um ein von dem Aufwachssubstrat
verschiedenes Trägersubstrat handeln kann. Die
Strahlungshauptseite ist dem Chipsubstrat bevorzugt
abgewandt .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens umfasst dieses den Schritt des Bereitstellens des Konversionsmittels Das Konversionsmittel ist in mindestens einer Schicht zumindest mittelbar an einer Trägerhauptseite eines Trägers angebracht. Der Träger kann mechanisch flexibel oder
mechanisch starr ausgebildet sein. Der Träger ist in
mindestens einem spektralen Teilbereich im Ultravioletten und/oder im Sichtbaren transparent.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens weist dieses den Schritt des Anordnens des Konversionsmittels auf. Das Konversionsmittel auf dem Träger wird so angeordnet, das es der Strahlungshauptseite des Halbleiterchips zugewandt ist. Mit anderen Worten befindet sich die Schicht des
Konversionsmittels zwischen der Strahlungshauptseite und dem Träger. Ein Bereich zwischen dem Konversionsmittel und der Strahlungshauptseite kann evakuiert oder mit einem Gas gefüllt sein. Bevorzugt wird die Schicht des
Konversionsmittels so ausgerichtet, dass eine der
Strahlungshauptseite zugewandte Konversionsmittelhauptseite des Konversionsmittels parallel zu der Strahlungshauptseite des Halbleiterchips orientiert ist. Bevorzugt weist ein
Normalenvektor der Strahlungshauptseite, zum Beispiel mit einer Toleranz von höchstens 15°, vertikal nach oben und der Konversionsmittelhauptseite vertikal nach unten. Vertikal nach oben heißt hierbei entgegen einer Richtung der
Gravitationskraft und nach unten heißt in Richtung der
Gravitationskraft .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens
beinhaltet dieses den Schritt des Ablösens des
Konversionsmittels von dem Träger. Das Ablösen erfolgt durch Erhitzen eines Absorberbestandteils des Konversionsmittels und/oder durch Erhitzen einer zwischen dem Konversionsmittel und dem Träger befindlichen Ablöseschicht. Durch das Erhitzen geht der Absorberbestandteil oder den Absorberbestandteil unmittelbar umgebende Bereiche des Konversionsmittels oder ein Ablösematerial der Ablöseschicht mindestens teilweise in die Gasphase über. Das in die Gasphase übergehende Material befindet sich nahe dem Träger und somit an einer der
Strahlungshauptseite des Halbleiterchips abgewandten Seite des Konversionsmittels. Durch den Übergang in die Gasphase erfolgt eine Volumenvergrößerung, wodurch das
Konversionsmittel von dem Träger abgelöst wird. Das Ablösen erfolgt insbesondere gerichtet in eine Richtung senkrecht zu der Trägerhauptseite, zum Beispiel mit einer Toleranz von höchstens 30° oder mit einer Toleranz von höchstens 15°. Durch das gerichtete Ablösen wird das Konversionsmittel auf die Strahlungshauptseite aufgebracht.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens ist der Absorberbestandteil des Konversionsmittels von dem
Konversionsstoff verschieden. Insbesondere wirkt der
Absorberbestandteil des Konversionsmittels nicht zu einer Wellenlängenkonversion. Bevorzugt absorbiert der
Absorberbestandteil keine oder im Wesentlichen keine von dem Halbleiterchip und/oder von dem Konversionsmittel im Betrieb erzeugte Strahlung.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens erfolgt das Ablösen sowie das Aufbringen des Konversionsmittels mit einer gepulsten Laserstrahlung. Die Laserstrahlung
durchstrahlt den Träger, der für die Laserstrahlung
transparent ausgebildet ist. Transparent bedeutet, dass der Träger zum Beispiel weniger als 10 % oder weniger als 1 % der Laserstrahlung absorbiert. Die Laserstrahlung wird von dem Absorberbestandteil oder von der Ablöseschicht absorbiert, wodurch das Erhitzen des Absorberbestandteils oder der
Ablöseschicht erfolgt. Die Laserstrahlung weist bevorzugt eine Wellenlänge auf, die kleiner ist als eine Wellenlänge der von dem Halbleiterchip im Betrieb emittierten Strahlung.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens befindet sich die Strahlungshauptseite während des Ablösens und des Aufbringens des Konversionsmittels in einem Abstand von der Konversionsmittelhauptseite . Mit anderen Worten berühren sich das Konversionsmittel und die Strahlungshauptseite nicht.
In mindestens einer Aus führungs form des Verfahrens dient dieses zum Aufbringen eines Konversionsmittels auf einen optoelektronischen Halbleiterchip. Das Verfahren umfasst mindestens die folgenden Schritte, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge:
- Bereitstellen des eine Strahlungshauptseite aufweisenden optoelektronischen Halbleiterchips ,
- Bereitstellen des Konversionsmittels, wobei das
Konversionsmittel an einer Trägerhauptseite eines Trägers angebracht ist,
- Anordnen des Konversionsmittels derart, dass es der
Strahlungshauptseite zugewandt ist und einen Abstand > 0 zur Strahlungshauptseite aufweist, und
- Ablösen des Konversionsmittels von dem Träger und
Aufbringen auf die Strahlungshauptseite mittels Bestrahlen und Erhitzen eines Absorberbestandteils des
Konversionsmittels und/oder einer zwischen dem
Konversionsmittel und dem Träger befindlichen Ablöseschicht mit einer gepulsten Laserstrahlung, die den Träger
durchstrahlt .
Mittels eines solchen Verfahrens ist das Konversionsmittel schichtweise in mehreren aufeinander folgenden Lagen auf der Strahlungshauptseite des Halbleiterchips aufbringbar. Durch eine Anzahl der Lagen ist eine Dicke des auf den
Halbleiterchip aufzubringenden Konversionsmittels
einstellbar, wodurch auch ein Farbort der von dem
Halbleiterchip zusammen mit dem Konversionsmittel im Betrieb erzeugten Strahlung gezielt einstellbar ist.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens weist das Konversionsmittel als Matrixmaterial ein Silikon, ein Epoxid und/oder ein Silikon-Epoxid-Hybridmaterial auf oder besteht hieraus. In das Matrixmaterial ist der bevorzugt partikelförmige Konversionsstoff eingebettet. Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens liegt das Matrixmaterial des Konversionsmittels an dem Träger unvollständig vernetzt und/oder unvollständig ausgehärtet vor. Mit anderen Worten ist eine Härte des Matrixmaterials an dem Träger zum Beispiel durch Belichten oder Wärmeeinwirkung steigerbar. Ein vollständiges Aushärten und/oder Vernetzen des Matrixmaterials erfolgt weiterhin erst nach dem
Aufbringen auf den Halbleiterchip. Dadurch, dass das
Matrixmaterial unvollständig vernetzt und/oder ausgehärtet auf den Halbleiterchip aufgebracht wird, ist eine mechanisch zuverlässige Verbindung des Konversionsmittels mit dem
Halbleiterchip und der Lagen des Konversionsmittels auf dem Halbleiterchip untereinander erreichbar.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens wird das Konversionsmittel nacheinander in mehreren, aufeinander folgenden Lagen auf den Halbleiterchip aufgebracht. Die einzelnen auf den Halbleiterchip aufgebrachten Lagen können eine Dicke aufweisen, die einer Schichtdicke der Schicht des Konversionsmittels an dem Träger entspricht, beispielsweise mit einer Toleranz von höchstens 30 % oder mit einer Toleranz von höchstens 15 %. Es ist möglich, dass ein kleiner Teil des Konversionsmittels beim Ablösen an dem Träger verbleibt. Jede der Lagen stellt also einen heraus gelösten Teilbereich der Schicht des Konversionsmittels an dem Träger dar. In
Grenzbereichen zwischen benachbarten Lagen weist insbesondere der Absorberbestandteil oder das Absorbermaterial aus der Ablöseschicht eine veränderte Konzentration auf, im Vergleich zu Zentralbereichen der einzelnen Lagen.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens wird nach dem Aufbringen zumindest einer der Lagen ein Farbort der von dem Halbleiterchip zusammen mit dem bereits auf den Halbleiterchip aufgebrachten Konversionsmittel emittierten Strahlung ermittelt. Dies erfolgt zum Beispiel durch
zeitweises elektrisches Betreiben des Halbleiterchips oder durch Anregung des bereits aufgebrachten Konversionsmittels mit einer externen Lichtquelle.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens wird, abhängig von dem ermittelten Farbort, eine oder werden mehrere Lagen des Konversionsmittels auf den Halbleiterchip aufgebracht. Hierdurch sind Schwankungen der Konzentration des Konversionsstoffes in der Schicht des Konversionsmittels an dem Träger oder Dickenschwankungen der Schicht des
Konversionsmittels ausgleichbar und es ist mit hoher
Präzision ein Farbort des fertig hergestellten
Halbleiterbauteils einstellbar.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens weist die Ablöseschicht zwischen dem Träger und der Schicht des Konversionsmittels an dem Träger das Ablösematerial auf, das durch die Laserstrahlung beim Ablösen des Konversionsmittels mindestens teilweise in eine Gasphase übergeht. Weiterhin schlägt sich das Ablösematerial, das in die Gasphase
übergegangen ist, mindestens zum Teil auf dem
Konversionsmittel auf dem Halbleiterchip nieder und/oder win in das Konversionsmittel auf dem Halbleiterchip eingelagert. Mit anderen Worten wird das Ablösematerial aus der
Ablöseschicht ein Bestandteil des Konversionsmittels auf dem Halbleiterchip. Insbesondere wird das Ablösematerial in Grenzbereichen zwischen zwei aufeinander folgenden Lagen des Konversionsmittels auf dem Halbleiterchip eingebettet. Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens weist die Laserstrahlung eine Wellenlänge von höchstens 410 nm auf, insbesondere von höchstens 370 nm und liegt im ultravioletten Spektralbereich. Die Wellenlänge der Laserstrahlung beträgt insbesondere mindestens 220 nm. Die Ablöseschicht und/oder das Ablösematerial der Ablöseschicht und/oder der
Absorberbestandteil des Konversionsmittels wirken bei der Wellenlänge der Laserstrahlung absorbierend. Die
Ablöseschicht oder der Absorberbestandteil des
Konversionsmittels sind durch die Laserstrahlung aufheizbar oder thermisch oder photochemisch zersetzbar.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens umfasst die Ablöseschicht zwischen dem Träger und dem
Konversionsmittel einen Kunststoff oder ein Polymer oder besteht hieraus. Insbesondere umfasst oder besteht die
Ablöseschicht aus ZnO. ZnO absorbiert bei Wellenlängen unterhalb von zirka 365 nm bis 387 nm. Eine Zersetzung von ZnO kann somit durch einen frequenzverdreifachten Nd:YAG- Laser bei 355 nm erfolgen. Beim Zersetzen des ZnO entsteht insbesondere metallisches Zink, das beim Zersetzen fein verteilt werden kann. Luftsauerstoff ausgesetzt, kann dieses Zink zu ZnO oxidieren und wird dadurch wieder transparent oder transluzent. Ebenso ist es möglich, dass das Zink mit einem Bestandteil des Konversionsmittels, zum Beispiel mit einem Silikon, reagiert. Zudem ist ZnO an dem Träger durch physikalische oder chemische Gasphasenabscheidung, kurz PVD oder CVD, in dünnen Schichten abscheidbar.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens weist die Ablöseschicht eine Dicke zwischen einschließlich 10 nm und 75 nm, insbesondere zwischen einschließlich 20 nm und 50 nm auf. Eine optische Dichte der Ablöseschicht für die Laserstrahlung beträgt mindestens 0,5 oder mindestens 0,65. Insbesondere liegt die optische Dichte der Ablöseschicht zwischen einschließlich 0,75 und 1,0 oder zwischen
einschließlich 1,50 und 4,0. Alternativ oder zusätzlich beträgt die optische Dichte der Ablöseschicht mindestens 2,0.
Mit anderen Worten kann in einem Fall die Ablöseschicht einen vergleichsweise großen Teil der Laserstrahlung durchlassen. Hierdurch wird ein vollständiges oder nahezu vollständiges Auflösen oder Verdampfen der Ablöseschicht gewährleistet. Alternativ hierzu ist es möglich, dass die Ablöseschicht die Laserstrahlung vollständig oder im Wesentlichen vollständig absorbiert, sodass keine Laserstrahlung oder im Wesentlichen keine Laserstrahlung zu dem Konversionsmittel gelangt.
Hierdurch ist das Konversionsmittel und speziell der
Konversionsstoff vor der Laserstrahlung schützbar, wobei in diesem Fall Teilbereiche der Ablöseschicht an dem
Konversionsmittel, das auf den Halbleiterchip aufgebracht ist, verbleiben können.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens ist ein durch die Laserstrahlung bestrahlter Bereich des
Konversionsmittels an der Trägerhauptseite linienförmig ausgebildet. Ein Quotient aus einer Länge und einer Breite der Laserstrahlung an dem Konversionsmittel, in Draufsicht auf die Trägerhauptseite gesehen, beträgt beispielsweise mindestens 5 oder mindestens 10 oder mindestens 20.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens wird das Konversionsmittel zeilenweise auf die Strahlungshauptseite aufgebracht. Das Konversionsmittel an der
Strahlungshauptseite ist somit bevorzugt durch eine Vielzahl von einzeln, nacheinander aufgebrachten Streifen gebildet. Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens weist der durch die Laserstrahlung bestrahlte Bereich an der
Trägerhauptseite, mit einer Toleranz von höchstens 25 % oder höchstens 10 % von lateralen Ausdehnungen des
Halbleiterchips, eine Form der Strahlungshauptseite des
Halbleiterchips auf. Der bestrahlte Bereich sowie die
Strahlungshauptseite sind also näherungsweise deckungsgleich. Hierdurch ist es möglich, durch einen einzelnen Impuls der Laserstrahlung die gesamte Strahlungshauptseite mit einer einzigen, insbesondere zusammenhängenden Lage des
Konversionsmittels zu bedecken.
Es wird darüber hinaus ein optoelektronisches Bauteil mit einem optoelektronischen Halbleiterchip und einem darauf aufgebrachten Konversionsmittel angegeben. Beispielsweise ist das Bauteil mittels eines Verfahrens hergestellt, wie in Verbindung mit einer oder mehreren der oben genannten
Aus führungs formen beschrieben. Merkmale des
optoelektronischen Bauteils sind daher auch für das hier beschriebene Verfahren offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Bauteils weist das Konversionsmittel einen Zusatzbestandteil auf, der für die im Betrieb des Halbleiterchips erzeugte Strahlung nicht absorbierend wirkt. Bei dem Zusatzbestandteil handelt es sich insbesondere um den Absorberbestandteil und/oder um das Absorbermaterial. Der Zusatzbestandteil ist in mindestens einem Wellenlängenbereich zwischen
einschließlich 220 nm und 410 nm absorbierend und
insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen einschließlich 420 nm und 490 nm, in dem bevorzugt der Halbleiterchip im Betrieb Strahlung erzeugt, strahlungsdurchlässig und/oder reflektierend .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Bauteils weist dieses mindestens zwei aufeinander folgende und mindestens teilweise überlappende, bevorzugt gleichartige Lagen auf der Strahlungshauptseite auf. Überlappend bedeutet, dass
mindestens zwei der Lagen des Konversionsmittels in eine Richtung senkrecht zu der Strahlungshauptseite übereinander liegen. Die Lagen stehen bevorzugt in unmittelbarem, direktem Kontakt zueinander. Dass die Lagen gleichartig sind, kann bedeuten, dass das Konversionsmittel in den Lagen jeweils eine gleiche mittlere Zusammensetzung aufweist. Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Bauteils ist eine Konzentration des Zusatzbestandteils in den Grenzbereichen zwischen zwei benachbarten Lagen, im Vergleich zu
Kernbereichen der Lagen, jeweils verändert. Innerhalb der Kernbereiche ist die Konzentration des Zusatzbestandteils jeweils näherungsweise konstant. Die Grenzbereiche weisen eine kleinere mittlere Dicke auf als die Kernbereiche, beispielsweise eine um mindestens einen Faktor 2 oder um mindestens einen Faktor 5 oder um mindestens einen Faktor 15 geringere mittlere Dicke. Mit anderen Worte sind benachbarte Lagen durch eine Konzentrationsänderung des
Zusatzbestandteils voneinander abgegrenzt. In einem Schnitt durch die Lagen senkrecht zur Strahlungshauptseite kann sich ein Konzentrationsprofil des Zusatzbestandteils periodisch wiederholen, wobei eine Periodenlänge bevorzugt durch eine Dicke der Lagen gegeben ist.
In mindestens einer Aus führungs form des optoelektronischen Bauteils umfasst dieses einen optoelektronischen Halbleiterchip mit einer Strahlungshauptseite. Weiterhin beinhaltet das Bauteil ein Konversionsmittel, das in
mindestens zwei aufeinander folgenden und mindestens
teilweise überlappenden, gleichartigen Lagen auf der
Strahlungshauptseite aufgebracht ist. Das Konversionsmittel weist einen Zusatzbestandteil auf, der für eine im Betrieb des Halbleiterchips erzeugte Strahlung nicht absorbierend wirkt. Gesehen in einer Richtung weg von der
Strahlungshauptseite liegt jeweils in Grenzbereichen zweier benachbarter Lagen, im Vergleich zu Kernbereichen der Lagen, eine veränderte Konzentration des Zusatzbestandteils vor.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Bauteils weisen die einzelnen Lagen jeweils eine mittlere Dicke von mindestens 1 μπι oder von mindestens 2 μπι auf. Alternativ oder zusätzlich beträgt die mittlere Dicke der Lagen höchstens 15 μπι oder höchstens 10 μπι oder höchstens 8 μπι oder höchstens 6 μπι.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Bauteils weist das Konversionsmittel, das mehrere Lagen umfasst, auf der
Strahlungshauptseite eine mittlere Dicke von insgesamt mindestens 15 μπι oder mindestens 40 μπι auf. Alternativ oder zusätzlich beträgt die mittlere Dicke des Konversionsmittels höchstens 200 μπι oder höchstens 150 μπι oder höchstens 100 μπι.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Bauteils weisen die Grenzbereiche zwischen den benachbarten Lagen eine mittlere Dicke zwischen einschließlich 10 nm und 500 nm, insbesondere zwischen einschließlich 15 nm und 250 nm oder zwischen einschließlich 20 nm und 100 nm auf. Die Grenzbereiche der Lagen sind also im Vergleich zu den Kernbereichen der Lagen vergleichsweise dünn. Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Bauteils ist in den Grenzbereichen eine Konzentration des Zusatzbestandteils gegenüber den Kernbereichen erhöht. Alternativ ist es möglich, dass die Konzentration des Zusatzbestandteils in den Kernbereichen erniedrigt ist.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Bauteils weist in den Grenzbereichen die Konzentration des Zusatzbestandteils, in eine Richtung weg von der Strahlungshauptseite, einen sigmoidalen Verlauf auf. Es nimmt also in den Grenzbereichen die Konzentration des Zusatzbestandteils erst ab und nimmt dann wieder zu oder umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Bauteils überlappen mindestens zwei der Lagen des Konversionsmittels sowohl in lateraler Richtung als auch in einer Richtung senkrecht zu der Strahlungshauptseite. Mindestens eine der Lagen kann eine konvex gekrümmte, der Strahlungshauptseite abgewandte
Grenzfläche aufweisen. Mit anderen Worten ist mindestens eine der Lagen ähnlich einer Sammellinse geformt, an einer der Strahlungshauptseite abgewandten Grenzfläche.
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauteil sowie ein hier beschriebenes Verfahren unter
Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche 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.
Es zeigen: Figuren 1 bis 3 schematische Darstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen
Verfahren zur Herstellung von hier beschriebenen optoelektronischen Bauteilen,
Figuren 4 bis 5 schematische Schnittdarstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Bauteilen, und Figuren 6 bis 8 schematische Darstellungen von
Konzentrationsverläufen eines Zusatzbestandteils in einem Konversionsmittel von hier beschriebenen optoelektronischen Bauteilen. In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils 1 in
schematischen Schnittdarstellungen illustriert. Gemäß Figur 1A wird ein Chipsubstrat 8 mit mehreren darauf befindlichen optoelektronischen Halbleiterchips 2, insbesondere im blauen Spektralbereich im Betrieb emittierende Leuchtdioden, bereitgestellt. Ferner wird ein mechanisch starrer Träger 4 mit einer Trägerhauptseite 40 bereitgestellt. Elektrische Verbindungsmittel des Trägers 4 sind in den Figuren nicht gezeichnet. An der Trägerhauptseite 40 befindet sich eine Schicht eines Konversionsmittels 3. Eine
Konversionsmittelhauptseite 30 ist Strahlungshauptseiten 20 der Halbleiterchips 2 zugewandt. Ein Abstand D zwischen dem Konversionsmittel 3 und den Halbleiterchips 2 beträgt insbesondere zwischen einschließlich 1 μπι und 500 μπι, bevorzugt zwischen einschließlich 2 μπι und 50 μπι oder zwischen einschließlich 5 μπι und 50 μπι. Ein Raum zwischen dem Konversionsmittel 3 und den Halbleiterchips 2 kann mit einem Gas wie Stickstoff oder Luft gefüllt sein oder auch evakuiert sein .
Gemäß Figur 1B wird ein Bereich des Konversionsmittels 3 mit einer Laserstrahlung 6 bestrahlt. Bei der Laserstrahlung 6 handelt es sich um eine gepulste Laserstrahlung, insbesondere mit Impulsen mit einer Dauer von höchstens 50 ns oder von höchstens 10 ns . Die Laserstrahlung 6 durchläuft den für die Laserstrahlung 6 transparenten Träger 4. Durch die
Laserstrahlung 6 wird ein Absorberbestandteil, in Figur 1 nicht gezeichnet, der von dem Konversionsmittel 3 umfasst ist, erhitzt. Durch die Absorption der Laserstrahlung 6 geht mittels des Absorberbestandteils also das Konversionsmittel 3 teilweise in die Gasphase über, wodurch der bestrahlte
Bereich des Konversionsmittels 3 sich von dem Träger 4 löst.
Bei dem Träger 4 handelt es sich beispielsweise um eine mechanisch starre Platte aus Quarzglas. Die Laserstrahlung 6 ist insbesondere von einem Eximerlaser erzeugt und kann eine Wellenlänge von zirka 248 nm aufweisen. Eine Energiedichte der Laserstrahlung 6 beträgt zum Beispiel zwischen
einschließlich 0,2 J/cm2 und 5 J/cm2. Der bestrahlte Bereich des Konversionsmittels 3 weist eine Kontur der
Strahlungshauptseite 20 des Halbleiterchips 2 auf. Wie in Figur IC dargestellt, löst sich aus der Schicht des
Konversionsmittels 3 an dem Träger 4 ein Teil 3 heraus, der unmittelbar auf die Strahlungshauptseite 20 aufgebracht wird und dort eine Lage 7 des Konversionsmittels ausbildet, vergleiche Figur ID.
Gemäß den Figuren IE und 1F wird eine weitere Lage 7 des Konversionsmittels 3 auf dem Halbleiterchip 2 aufgebracht. Die beiden Lagen 7 stehen in unmittelbarem Kontakt zueinander und überlappen, m Draufsicht auf die Strahlungshauptseite 2 gesehen. Bei der gemäß den Figuren IE und 1F aufgebrachten Lage 7 handelt es sich insbesondere um das gleiche
Konversionsmittel 3, das gemäß den Figuren 1A bis 1D
aufgebracht ist. Alternativ ist es ebenso möglich, dass es sich um ein anderes Konversionsmittel handelt, das zum
Beispiel zur Abstrahlung von Strahlung in einem anderen Wellenlängenbereich eingerichtet ist.
Zwischen dem Aufbringen der beiden Lagen 7 kann der
Halbleiterchip 2 optional kurzzeitig betrieben werden, um einen Farbort der im Betrieb emittierten Strahlung
festzustellen. Anhand dieses festgestellten Farborts ist insbesondere eine Anzahl der weiteren, aufzubringenden Lagen ermittelbar .
Es weist das Konversionsmittel 3 an dem Träger 4 bevorzugt ein Matrixmaterial wie ein Silikon auf, das an dem Träger 4 und während des Aufbringens auf den Halbleiterchip 2 in noch unvollständig ausgehärtetem und/oder vernetztem Zustand vorliegt. Gemäß Figur IG wird das auf den Halbleiterchip 2 aufgebrachte Konversionsmittel 3, also alle Lagen 7 zusammen vollständig vernetzt oder ausgehärtet. Das vollständige Vernetzen und/oder Aushärten erfolgt somit erst, wenn alle Lagen 7 des Konversionsmittels 3 an dem Halbleiterchip 2 aufgebracht sind, sodass die Lagen 7 auch untereinander und mit dem Halbeiterchip 2 verbunden werden. Das Aushärten und/oder Vernetzen kann durch Wärmeeinwirkung, durch
Bestrahlung oder durch Kontakt mit einem gasförmigen Härter erfolgen .
Anders als dargestellt ist es möglich, dass auf dem Träger 8 nur ein einziger der Halbleiterchips 2 aufgebracht ist oder dass die mehreren Halbleiterchips 2 in lateraler Richtung unmittelbar aneinander stoßen. Optional kann das Chipsubstrat 8 zu Teilen mit je einem Halbleiterchip 2 vereinzelt werden. Beim Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 2 befindet sich zwischen dem Konversionsmittel 3 und dem Träger 4 eine
Ablöseschicht 5. Die Ablöseschicht 5 absorbiert die
Laserstrahlung 6. Ein Ablösematerial 56 aus der Ablöseschicht 5 geht teilweise oder vollständig in die Gasphase über. Durch die hieraus resultierende Volumenvergrößerung wird ein Teil des Konversionsmittels 3 von der Ablöseschicht 5 sowie von dem Träger 4 abgelöst und bewegt sich in Richtung hin zur Strahlungshauptseite 20 des Halbleiterchips 2. Die Laserstrahlung 6 belichtet, in Draufsicht auf den Träger 4 gesehen, einen Streifen des Konversionsmittels 3,
vergleiche die Draufsicht gemäß Figur 2C. Die einzelnen Lagen 7 sind als Streifen geformt. Weiterhin werden die einzelnen Lagen 7 zeitlich nacheinander und räumlich nebeneinander auf die Strahlungshauptseite 20 aufgebracht, vergleiche Figur 2B. Das Ablösen des Konversionsmittels 3 von dem Träger 4 in einzelnen Streifen kann ebenso beim Verfahren gemäß Figur 1, ohne Verwendung einer Ablöseschicht, erfolgen. Anders als in den Figuren 1 und 2 ist der Träger 4 beim
Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß Figur 3 ein
flexibler Träger, zum Beispiel eine für die Laserstrahlung 6 transparente Kunststofffolie . Die Laserstrahlung 6 ist zum Beispiel mit einem YAG-Laser erzeugt und weist eine
Wellenlänge von zirka 355 nm auf. Es ist hierbei möglich, dass der Träger 4 eine dem Halbleiterchip 2 zugewandte, gekrümmte Fläche aufweist. Der Abstand D zwischen dem Konversionsmittel 3 und dem Halbleiterchip 2 kann also über den Träger 4 hinweg variieren.
Optional ist zwischen dem Konversionsmittel 3 und dem
Halbleiterchip 2 eine Blende 9 angebracht. Über die Blende 9, die eine Öffnung für den von der Laserstrahlung 6 abgelösten Bereich des Konversionsmittels 3 aufweist, ist es möglich, einen Teil des in die Gasphase übergegangenen Ablösematerials der Ablöseschicht 5 aufzufangen und zu verhindern, dass diese Teile des Ablösematerials zu dem Halbleiterchip 2 gelangen und in das Konversionsmittel 3 an dem Halbleiterchip 2 eingelagert werden.
In den Figuren 4A bis 4C sind Schnittdarstellungen von
Ausführungsbeispielen des optoelektronischen Bauteils 1 dargestellt. Gemäß Figur 4A sind auf der Strahlungshauptseite 20 mehrere Lagen 7a, 7b, 7c aufgebracht, die näherungsweise deckungsgleich übereinander liegen und das Konversionsmittel 3 auf dem Halbleiterchip 2 ausbilden. Eine Dicke T7 der einzelnen Lagen 7a, 7b, 7c liegt zum Beispiel zwischen einschließlich 2 μπι und 5 μπι. Eine Gesamtdicke T3 des
Konversionsmittels 3 beträgt beispielsweise zwischen
einschließlich 15 μπι und 200 μπι. Die Anzahl der Lagen 7a, 7b, 7c ist in Figur 4 jeweils nur schematisch gezeigt.
Beispielsweise umfasst das Konversionsmittel 3 an der
Strahlungshauptseite 20 zwischen einschließlich zwei Lagen und 50 Lagen, insbesondere zwischen einschließlich drei Lagen und 25 Lagen oder zwischen einschließlich zehn Lagen und 25 Lagen .
Beim Ausführungsbeispiel des Bauteils 1 gemäß Figur 4B erstrecken sich die Lagen 7a, 7b, 7c sowohl über die
Strahlungshauptseite 20 als auch über laterale Begrenzungsflächen des Halbleiterchips 2. Der Halbleiterchip
2 ist also von dem Chipsubstrat 8 sowie dem Konversionsmittel
3 vollständig oder im Wesentlichen vollständig umschlossen. Die Lagen 7a, 7b, 7c sind gemäß den Figuren 4A und 4B jeweils durchgängige Lagen, die sich über die gesamte
Strahlungshauptseite 20 erstrecken. In Figur 4C ist hingegen gezeigt, dass die einzelnen Lagen 7a, 7b, 7c nicht
zusammenhängend ausgebildet sein können und sich gegenseitig durchdringen und/oder überlappen. Eine solche Ausbildung der Lagen kann dann der Fall sein, falls ein bestrahlter Bereich des Konversionsmittels 3 an dem Träger 4 auf dem Weg von dem Träger 4 zu der Strahlungshauptseite 20 fragmentiert und nicht als zusammenhängende Schicht auf die
Strahlungshauptseite 20 auftrifft oder beim Auftreffen auf die Strahlungshauptseite 20 in mehrere Teile zerfällt.
In den Figuren 5A und 5B sind Ausführungsbeispiele des
Bauteils 1 dargestellt, in denen die einzelnen Lagen 7 streifenförmig aufgebracht sind, vergleiche Figur 2C. Gemäß Figur 5A überlappen die einzelnen Lagen 7 in lateraler
Richtung nur geringfügig und sind in Richtung senkrecht zur Strahlungshauptseite 20 regelmäßig übereinander gestapelt. Dem Halbleiterchip 2 abgewandte Grenzflächen 78 von zumindest einigen der Lagen 7 weisen eine konvexe Form auf.
Gemäß Figur 5B sind die streifenförmigen Lagen 7a, 7b, 7c lateral versetzt zueinander angeordnet. Beispielsweise die in einer Schicht befindlichen Lagen 7a weisen jeweils einen lateralen Abstand zueinander auf. Lücken zwischen den Lagen 7a werden durch die Lagen 7b geschlossen, Lücken zwischen den Lagen 7b durch die Lagen 7c und so weiter. In Figur 6A ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Bauteils 1 illustriert und in Figur 7B ein Verlauf einer Konzentration c des Ablösematerials 56 aus der Ablöseschicht 5. Das Bauteil 1 gemäß Figur 6A ist mit einem Verfahren gemäß Figur 2 unter Verwendung einer Ablöseschicht 5 hergestellt. In
Grenzbereichen 70 mit einer Dicke T6 ist die Konzentration c des Ablösematerials 56 aus der Ablöseschicht 5 oder eines Zersetzungsprodukts durch die Laserstrahlung 6 aus der
Ablöseschicht 5 erhöht. In Zentralbereichen 75 liegt kein oder im Wesentlichen kein Ablösematerial 56 vor. Die
einzelnen Lagen 7 weisen also jeweils einen vergleichbaren Verlauf der Konzentration c des Ablösematerials 56 auf. Der Konzentrationsverlauf c entlang einer Richtung z senkrecht zu der Strahlungshauptseite 20 ist also periodisch mit einer Periodenlänge, die der Dicke T7 der Lagen 7 entspricht. Eine Dicke T7 der Lagen insgesamt ist deutlich größer als eine Dicke T6 nur der Grenzbereiche 70.
In Figur 7 ist das Konversionsmittel 3 unmittelbar an dem Träger 4 bei einem Verfahren etwa gemäß Figur 1 ohne
Ablöseschicht illustriert. Das Konversionsmittel 3 weist ein Matrixmaterial auf, in das Konversionsstoffpartikel 33 und Partikel des Absorberbestandteils 36 gleichmäßig verteilt sind. Der Absorberbestandteil 36 weist einen
Absorptionskoeffizienten für im Halbleiterchip 2 im Betrieb erzeugte Strahlung von bevorzugt höchstens 20 % oder 10 % oder 5 % auf. Ein solcher Absorberbestandteil 36 kann dem Konversionsmittel 3 optional auch bei einem Verfahren wie in Figur 2 mit einer Ablöseschicht beigegeben sein, um die
Konversionsstoffpartikel 33 vor der Laserstrahlung 6 zu schützen . Bei den Konversionsstoffpartikeln 33 handelt es sich
beispielsweise um Ce : YAG-Partikel mit einem Durchmesser zwischen einschließlich 1 μπι und 5 μπι oder auch um
Nanopartikel mit Durchmessern zwischen einschließlich 1 nm und 100 nm, die zum Beispiel mit oder aus Zinkselenid gebildet sind.
Der Absorberbestandteil 36 liegt bevorzugt mit einer höheren Partikeldichte vor. Bevorzugt weist durch den
Absorberbestandteil 36 das Konversionsmittel 3 für die
Laserstrahlung 6 eine derart hohe optische Dichte auf, dass die Laserstrahlung 6 vollständig oder nahezu vollständig in einem dünnen Bereich nahe der Trägerhauptseite 40 absorbiert wird. Dieser Bereich weist eine Dicke von beispielsweise zwischen einschließlich 20 nm und 200 nm auf. Die
Laserstrahlung 6 wird hierdurch von den
Konversionsstoffpartikeln 33 effizient fern gehalten.
Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen umfasst der Absorberbestandteil 36 zum Beispiel Zinkoxid oder kurz ZnO, das eine Bandlücke im Bereich von zirka 3,2 eV bis 3,4 eV aufweist, oder besteht hieraus. Ist der Absorberbestandteil 36 partikelförmig, so weisen die Partikel bevorzugt einen mittleren Durchmesser von höchstens 100 nm, insbesondere zwischen einschließlich 5 nm und 20 nm, auf. Ein
Gewichtsanteil des Absorberbestandteils 36 an dem
Konversionsmittel 3 liegt bevorzugt zwischen einschließlich 5 Gewichtsprozent und 35 Gewichtsprozent, insbesondere zwischen einschließlich 10 Gewichtsprozent und
20 Gewichtsprozent.
In Figur 8 sind weitere Verläufe der Konzentration c des Zusatzbestandteils entlang der z-Richtung weg von der Strahlungshauptseite 20 gezeigt. Alle Konzentrationsverläufe weisen für jede der Lagen einen sich wiederholenden,
periodischen Verlauf auf, vergleiche auch Figur 6B . Die in Figur 8 dargestellten Konzentrationsverläufe können
insbesondere bei einem Verfahren gemäß Figur 1 ohne
Verwendung einer Absorberschicht auftreten, vergleiche auch Figur 7.
Gemäß Figur 8A nimmt die Konzentration c des
Zusatzbestandteils in den Grenzbereichen 70 jeweils ab. Die Abnahme kann dadurch verursacht sein, dass der
Absorberbestandteil 36 durch die Laserstrahlung zersetzt wird oder stärker in die Gasphase übergeht als das Matrixmaterial des Konversionsmittels 3.
Gemäß Figur 8B ist die Konzentration c des
Absorberbestandteil 36 in den Grenzbereichen 70 erhöht. Dies kann insbesondere dann eintreten, falls der
Absorberbestandteil 36 die Laserstrahlung 6 absorbiert, in Wärme umwandelt und diese Wärme an das Matrixmaterial weitergibt. Anschließend verdampft im Wesentlichen das
Matrixmaterial und nicht oder weniger stark der
Absorberbestandteil 36. Beim Transferieren des
Konversionsmittels 3 auf den Halbleiterchip 2 kann also ein Teil des Matrixmaterials des Konversionsmittels 3 verloren gehen .
Gemäß Figur 8C weist die Konzentration c des
Absorberbestandteils 36 in den Grenzbereichen 70 einen sigmoidalen Verlauf auf. Ein solcher Verlauf tritt
beispielsweise dann auf, falls der Absorberbestandteil 36 beim Ablösen von dem Träger 4 vergleichsweise stark verdampft und somit aus einer Schicht des Konversionsmittels 3 zu einem vergleichsweise hohen Anteil verschwindet und sich anschließend wieder auf dem Konversionsmittel 3
niederschlägt . Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2010 044 985.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Aufbringen eines Konversionsmittels (3) auf einen optoelektronischen Halbleiterchip (2) mit den Schritten :
- Bereitstellen des eine Strahlungshauptseite (20) aufweisenden optoelektronischen Halbleiterchips (2),
- Bereitstellen des Konversionsmittels (3), wobei das Konversionsmittel (3) an einer Trägerhauptseite (40) eines Trägers (4) angebracht ist,
- Anordnen des Konversionsmittels (3) derart, dass es der Strahlungshauptseite (20) zugewandt ist und einen Abstand (D) zu der Strahlungshauptseite (20) aufweist, und
- Ablösen des Konversionsmittel (3) von dem Träger (4) und Aufbringen auf die Strahlungshauptseite (20) mittels Bestrahlen und Erhitzen eines
Absorberbestandteils (36) des Konversionsmittels (3) und/oder einer zwischen dem Konversionsmittel (3) und dem Träger (4) befindlichen Ablöseschicht (5) mit einer gepulsten Laserstrahlung (6), die den Träger (4) durchstrahlt .
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem das Konversionsmittel (4) als Matrixmaterial ein Silikon umfasst,
wobei das Silikon an dem Träger (4) unvollständig vernetzt und/oder ausgehärtet vorliegt und ein
vollständiges Aushärten und/oder Vernetzen erst nach dem Aufbringen auf den Halbleiterchip (2) erfolgt. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem das Konversionsmittel (3) nacheinander in mehreren, aufeinander folgenden Lagen (7) auf dem
Halbleiterchip (2) aufgebracht wird,
wobei nach dem Aufbringen von zumindest einer der Lagen (7) ein Farbort der von dem Halbleiterchip (2) zusammen mit dem bereits auf dem Halbleiterchip (2)
aufgebrachten Konversionsmittel (3) emittierten
Strahlung ermittelt wird und, abhängig von dem Farbort, weitere Lagen (7) des Konversionsmittels (3) auf den Halbleiterchip (2) aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Ablösematerial (56) der Ablöseschicht (5) durch die Laserstrahlung (6) beim Ablösen des
Konversionsmittels (3) mindestens teilweise in eine Gasphase übergeht, und
bei dem das Ablösematerial (56) sich zumindest zum Teil auf dem Konversionsmittel (3) auf dem Halbleiterchip
(2) niederschlägt oder in das Konversionsmittel (3) auf dem Halbleiterchips (2) eingelagert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Laserstrahlung (6) eine Wellenlänge von höchstens 410 nm aufweist, und
bei dem die Ablöseschicht (5), das Konversionsmittel
(3) oder wenigstens der Absorberbestandteil (36) des Konversionsmittels (3) bei der Wellenlänge der
Laserstrahlung (6) absorbierend wirkt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ablöseschicht (5) einen Kunststoff umfasst oder hieraus besteht,
wobei eine Dicke der Ablöseschicht (5) zwischen
einschließlich 10 nm und 75 nm beträgt und eine optische Dichte der Ablöseschicht (5) für die
Laserstrahlung (6) mindestens 0,5 beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein durch die Laserstrahlung (6) bestrahlter Bereich, in Draufsicht auf die Trägerhauptseite (40) gesehen, linienförmig ausgebildet ist und das
Konversionsmittel (3) zeilenweise auf die
Strahlungshauptseite (20) aufgebracht wird.
Optoelektronisches Bauteil (1) mit
- einem optoelektronischen Halbleiterchip (2) mit einer Strahlungshauptseite (20),
- einem Konversionsmittel (3), das in mindestens zwei aufeinander folgenden und mindestens teilweise
überlappenden, gleichartigen Lagen (7) auf der
Strahlungshauptseite (20) aufgebracht ist, und
- einem Zusatzbestandteil (36, 56) in dem
Konversionsmittel (3), der für eine im Betrieb des Halbleiterchips (2) erzeugte Strahlung nicht
absorbierend wirkt,
wobei gesehen in einer Richtung weg von der
Strahlungshauptseite (20) in Grenzbereichen (70) zweier benachbarter Lagen (7), im Vergleich zu Kernbereichen (75) der Lagen (7), eine Konzentration des
Zusatzbestandteils (36, 56) jeweils verändert ist.
Optoelektronisches Bauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die einzelnen Lagen (7) eine Dicke (T7) zwischen einschließlich 1 μπι und 10 μπι aufweisen und eine Dicke (T3) des Konversionsmittels (3) insgesamt zwischen einschließlich 15 μπι und 200 μπι beträgt.
10. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9,
bei dem die Grenzbereiche (70) eine Dicke (T6) zwischen einschließlich 10 nm und 250 nm aufweisen. 11. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche
8 bis 10,
bei dem der Zusatzbestandteil (36, 56) in den
Grenzbereichen (70) eine gegenüber den Kernbereichen (75) erhöhte mittlere Konzentration aufweist.
12. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
bei dem der Zusatzbestandteil (36) zumindest in den Kernbereichen (75) der Lagen (7) vorhanden ist und gleichmäßig in jedem der Kernbereiche (75) verteilt vorliegt,
wobei der Zusatzbestandteil (36) von einem
Konversionsstoff zu einer Wellenlängenänderung der von dem Halbleiterchip (2) im Betrieb erzeugten Strahlung verschieden ist. 13. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche
8 bis 12,
bei dem in lateraler Richtung als auch in Richtung senkrecht zu der Strahlungshauptseite (20) mindestens zwei der Lagen (7) aufeinander folgen und überlappen, wobei zumindest eine der Lagen (7) eine konvexe, der
Strahlungshauptseite (20) abgewandte Grenzfläche (78) aufweist .
14. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, das mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 7 hergestellt ist.
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