JP2018518049A - 光電子半導体構成部品および光電子半導体構成部品を製造する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、光電子半導体構成部品（１００）であって、−光電子半導体チップ（２）を備え、該光電子半導体チップ（２）の側面（２ｃ）と下面（２ｂ）とが、成形体（３）によって少なくとも部分的に覆われており、該成形体（３）は導電性であり、かつ前記光電子半導体チップ（２）の電気的接続のために構成されており、−少なくとも１つのスルーコンタクト（６）を備え、該スルーコンタクト（６）は、導電性の材料を含み、かつ前記光電子半導体チップ（２）に対して横方向で間隔を置いて配置されており、前記スルーコンタクト（６）は、前記成形体（３）を完全に貫通しており、前記スルーコンタクト（６）は、前記成形体（３）の上面（３ａ）から前記成形体（３）の下面（３ｂ）にまで延びており、−少なくとも１つの絶縁エレメント（９）を備え、該絶縁エレメント（９）は、前記スルーコンタクト（６）と前記光電子半導体チップ（２）との間で前記成形体（３）の内部に配置されていて、前記成形体（３）の上面（３ａ）から前記成形体（３）の下面（３ｂ）にまで延びており、−導電性の接続部（７）を備え、該導電性の接続部（７）は、前記光電子半導体チップ（２）と前記スルーコンタクト（６）とに導電接続されている、光電子半導体構成部品（１００）に関する。

Description

本発明は、光電子半導体構成部品に関する。さらに本発明は、光電子半導体構成部品を製造する方法に関する。

光電子半導体構成部品は、半導体チップを有していてよく、この半導体チップは成形体内に埋め込まれていてよい。プロセスフローにおいて、この成形体は、半導体チップの裏側を露出させて接続できるようにするために、半導体チップの典型的な厚さにまで研削されなければならない。その結果、半導体チップおよび／または光電子半導体構成部品の、たとえば１００μｍ〜１２０μｍの小さな厚さが得られる。この小さな厚さは、光電子半導体チップのハンドリングの際や、あとからの個別化の際に、困難を招く。さらに、このような光電子半導体チップおよび／または光電子半導体構成部品は、その小さな厚さに基づき、容易に破損してしまうおそれがある。

本発明の課題は、機械的に安定した光電子半導体構成部品を提供することである。特に本発明の課題は、破損に対して安定的である光電子半導体構成部品を提供することである。

上記課題は、独立形式の請求項１に記載の光電子半導体構成部品により解決される。本発明の好適な実施態様および改良形は、従属形式の各請求項の対象である。さらに、上記課題は、独立形式の請求項１３に記載の、光電子半導体構成部品を製造する方法により解決される。この方法の好適な実施態様および改良形は、従属形式の請求項１４および請求項１５の対象である。

少なくとも１つの実施態様では、光電子半導体構成部品が、少なくとも１つの光電子半導体チップ、特にちょうど１つの光電子半導体チップを含む。光電子半導体チップは、複数の側面と１つの下面とを有する。これらの側面および下面は、１つの成形体によって少なくとも部分的に覆われている。成形体は導電性であり、かつ光電子半導体チップの電気的接続のために構成されている。光電子半導体構成部品は、少なくとも１つのスルーコンタクト（貫通接続部）を有する。このスルーコンタクトは、導電性の材料を有するか、または導電性の材料を含む。スルーコンタクトは、光電子半導体チップに対して横方向で間隔を置いて配置されている。スルーコンタクトは、成形体を完全に貫通しており、この場合、スルーコンタクトは、成形体の上面から成形体の下面にまで延びている。光電子半導体構成部品は、絶縁エレメントを含む。この絶縁エレメントは、スルーコンタクトと光電子半導体チップとの間で、特に成形体の内部に配置されている。絶縁エレメントは、成形体の上面から成形体の下面にまで延びている。特に、絶縁エレメントは、光電子半導体チップとスルーコンタクトとの間に電流が直接に流れることを阻止している。光電子半導体構成部品は、導電性の接続部を有する。この導電性の接続部は、光電子半導体チップとスルーコンタクトとに導電接続されている。

少なくとも１つの実施態様では、光電子半導体チップが半導体層列を含む。光電子半導体チップの半導体層列は、好適にはＩＩＩ−Ｖ−化合物半導体材料を主体としている。半導体材料は、好適には窒化物系化合物半導体材料を主体としていてよい。「窒化物系化合物半導体材料を主体とする」とは、これに関連して、半導体層列または半導体層列の少なくとも１つの層が、ＩＩＩ−窒化物−化合物半導体材料、好ましくはＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_ｌ-ｘ-ｙＮを含むことを意味し、この場合、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１およびｘ＋ｙ≦１である。この材料は、必ずしも上記式に基づいた、数学的に正確な組成を有している必要はない。それどころか、この材料は１種または数種のドーピング剤ならびにＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_ｌ-ｘ-ｙＮ−材料の特徴的な物理的な性質を実質的に変化させない付加的な成分を有していてよい。しかし、分かり易くする目的で、上記式には、結晶格子の主要な成分（Ｉｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｎ）しか含まれていない。もちろん、これらの成分は、部分的に、少量の別の物質により代えられていてもよい。

半導体層列は、少なくとも１つのｐｎ接合および／または１つまたは複数の量子井戸構造を備えたアクティブな層を含む。光電子半導体チップの動作中、このアクティブな層では、電磁的な放射線が発生させられる。放射線の波長は、好適には紫外線スペクトル領域および／または可視スペクトル領域にあり、特に４２０ｎｍ〜６８０ｎｍ（４２０ｎｍおよび６８０ｎｍを含める）の波長、たとえば４４０ｎｍ〜４８０ｎｍ（４４０ｎｍおよび４８０ｎｍを含める）の波長にある。

少なくとも１つの実施態様では、光電子半導体チップが、発光ダイオード、短縮してＬＥＤ、である。特に光電子半導体チップは、薄膜ＬＥＤである。その場合、光電子半導体チップは、好適には、青色光線を発するように調整されている。特に光電子半導体構成部品は、青色光線、赤色光線、緑色光線および／または白色光線を発するように調整されている。

少なくとも１つの実施態様では、光電子半導体チップが、基板を含む。特に、この基板は、シリコン基板、ゲルマニウム基板またはサファイア基板であってよい。択一的には、この基板は、たとえばＳｉＣまたはＧａＮを有していてよい。

少なくとも１つの実施態様では、半導体層列が、基板の上に、特に直接に機械的に接触して配置されている。半導体層列は、全面にわたって基板の上に配置されていてよい。

この場合および以下において、１つの層または１つのエレメントが、別の層または別のエレメントの「上に」、または別の層または別のエレメントの「上方に」、配置されているか、または被着されていることは、一方の層または一方のエレメントが、直接に他方の層または他方のエレメントの上に機械的および／または電気的に接触して配置されていることを意味し得る。さらに、このことは、一方の層または一方のエレメントが、間接的に他方の層または他方のエレメントの上に、もしくは間接的に他方の層または他方のエレメントの上方に、配置されていることをも意味し得る。その場合、一方の層と他方の層との間もしくは一方のエレメントと他方のエレメントとの間に、別の層および／または別のエレメントが配置されていてよい。

少なくとも１つの実施態様では、光電子半導体チップが、少なくとも１つの放射線主面を有する。特に、放射線主面は、光電子半導体チップの半導体層列の成長方向に対して直角に向けられている。特に、放射線主面は、光電子半導体チップの上面を形成している。特に、アクティブな層で発生される放射線が、放射線主面を介して発せられる。光電子半導体チップは、複数の側面と１つの下面とを有する。これらの側面は、特に放射線主面に対して直角に配置されている。下面は、特に光電子半導体チップの、放射線主面とは反対の側の面である。

少なくとも１つの実施態様では、光電子半導体チップが、たとえばｎ型コンタクトとして加工成形された第１のコンタクト層と、たとえばｐ型コンタクトとして加工成形された第２のコンタクト層とを有する。特に、第１のコンタクト層は、光電子半導体チップの基板の下方に、特に機械的に直接接触して配置されている。第２のコンタクト層は、基板上に配置されていてよい。これらのコンタクト層は、特に光電子半導体チップの電気的接続のために構成されている。

少なくとも１つの実施態様では、光電子半導体構成部品が、成形体を有する。この成形体は、少なくとも部分的に光電子半導体チップを覆っており、特に光電子半導体チップの側面および下面を覆っている。特に、成形体は、光電子半導体チップの下面を完全に覆っており、かつ／または側面を少なくとも部分的に覆っている。この場合、「少なくとも部分的に」とは、たとえば、少なくとも基板の側面および／または第１のコンタクト層の側面が、成形体により完全に覆われていて、半導体層列の側面は成形体によって覆われていないことを意味し得る。

少なくとも１つの実施態様では、成形体が、光電子半導体チップの側面と下面とを完全に覆っている。言い換えれば、光電子半導体チップは成形体内に埋め込まれているので、光電子半導体チップの放射線主面だけが成形体によって覆われていない。

少なくとも１つの実施態様では、成形体が導電性である。特に、成形体は付加的に熱伝導性である。これによって、導電性と熱伝導性との双方を有する成形体が提供され得る。これにより、第１に、成形体は光電子半導体チップの電気的な接続のために使用され、第２に、光電子半導体チップの放熱のためにも使用され得る。

少なくとも１つの実施態様では、成形体が、導電性のポリマーから形成されている。この場合および以下において、「導電性のポリマー」とは、導電性の特性および／または熱伝導性の特性を有する、構成上の反復単位または繰返し単位を備えた化学的な物質を意味する。

少なくとも１つの実施態様では、導電性のポリマーが、ポリピロール、ポリチオフェンおよびポリアニリンを含むグループから選択されている。

少なくとも１つの実施態様では、導電性のポリマーが、熱可塑性の特性を有しない。この場合および以下において、このことは、導電性のポリマーが、特定の温度範囲では変形され得ないことを意味している。変形とは、特に可逆的な変形である。すなわち、導電性のポリマーの過剰加熱が行われない限りは、冷却と再加熱とによって変形を任意の回数だけ繰り返すことができる。

少なくとも１つの実施態様では、成形体が、少なくとも光電子半導体チップの下方に、単一の厚さを有する。厚さは、少なくとも１５０μｍ、１７０μｍ、１８０μｍ、１９０μｍまたは２００μｍである。択一的または付加的に、最大厚さは、７ｍｍ、６ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍ、２ｍｍ、１０００μｍ、８００μｍまたは７００μｍである。成形体は、特に、少なくとも光電子半導体チップの下方で電流の流れを発生させるように調整されている。言い換えれば、導電性の成形体は、光電子半導体チップのための電気的な接続部として使用される。特に、成形体は、成形体の下方に配置されている別のコンタクト部と、光電子半導体チップの第１のコンタクト層との間に電流が流れることを可能にする。この別のコンタクト部は、たとえば導体プレート、金属プレートまたはコンタクト材料であってよい。さらに、成形体の厚さに基づき、光電子半導体構成部品の十分な機械的安定性が生ぜしめられており、この場合、光電子半導体構成部品は、高い破壊強さを有し、この高い破壊強さは、特に光電子半導体チップ縁部に沿って、かつ成形体への移行部において、達成される。

少なくとも１つの実施態様では、成形体が、少なくとも、機械的な安定性を付与する非導電性の成形材料と、導電性の充てん材とから形成されている。

少なくとも１つの実施態様では、非導電性の成形材料が、エポキシ樹脂、シリコーン、エポキシ−シリコーンハイブリッド、ポリアミド６、ガラスおよびガラスセラミックスを包含するグループから選択されている。成形体は、特に光電子半導体チップの全ての側面と下面とを覆っている。言い換えれば、前記少なくとも１つの光電子半導体チップは成形体によってくるまれるように被覆される。光電子半導体チップをくるむような成形体の成形または被覆は、たとえば射出成形、流し込み成形、印刷、フィルムの貼付けまたはこれに類するものによって行なわれ得る。成形体は、機械的な安定性を付与する材料、たとえばプラスチック、低融点ガラスまたは低融点ガラスセラミックスから形成されていてよい。特に、機械的な安定性を付与する成形材料は、非導電性であり、すなわち電気的な接続のためには働かない。機械的な安定性を付与する成形材料が非導電性である場合、導電性の充てん材だけが、電気的な接続のために働く。

少なくとも１つの実施態様では、導電性の充てん材が、安定性を付与する非導電性の成形材料内に埋め込まれている。特に、導電性の充てん材は、アルミニウム、金、銀、銅、スズ、炭素またはこれらの組合せから成る材料を有する。

特に、導電性の充てん材として、銅、特に銅繊維が、低融点の金属と共に使用される。特に、低融点の金属は、スズ合金である。特に、非導電性の成形材料は、ポリアミド６である。特に、シュールマン社（Schulman GmbH）のＳＣＨＵＬＡＴＥＣ（登録商標）ＴｉｎＣｏが、導電性の充てん材として使用される。ＳＣＨＵＬＡＴＥＣ（登録商標）ＴｉｎＣｏは、成形材料としてポリアミド６を有する材料であり、ポリアミド６には、銅繊維と低融点のスズ合金とが添加される。

少なくとも１つの実施態様では、導電性の充てん材が、粒子またはナノチューブとして形成されていて、非導電性の成形材料内に埋め込まれている。特に、導電性の充てん材は、アルミニウムフロック、カーボンブラックおよび／またはカーボンナノチューブから加工成形されている。

アルミニウムフロックはこの場合、粒子であってよく、この場合、個々の粒子は、おおむね互いに異なっている外側形状を有する。

カーボンブラックとは、品質や用途に応じて炭素８０〜９９.５％から成る黒色の粉末状の固形物を意味している。

カーボンナノチューブとは、微視的な小ささの、炭素から成るチューブ状の形成物である。カーボンナノチューブの壁は、特に炭素からのみ成り、この場合、炭素原子は、六角形と、それぞれ３つの結合相手とを備えたハニカム状の構造を取る（ｓｐ^２−ハイブリッド化）。特に、カーボンナノチューブは、１〜５０ｎｍの領域の直径、たとえば５ｎｍの直径を有する。カーボンナノチューブの長さは、カーボンナノ束につき、数ミリメートルから２０ｃｍまでであってよい。成形体の非導電性の成形材料内での粒子またはナノチューブとしての導電性の充てん材の使用は、光電子半導体チップの電気的な接続を生ぜしめる。

これによって、光電子半導体チップを、たとえば光電子半導体チップの下面に設けられた別のコンタクト部と直接に接続することは必要でなくなる。さらに、導電性の成形体により、構成部品の厚さは、導電性の成形体を有しない光電子半導体構成部品に比べて増大される。これにより、より高い機械的安定性を有し、かつ／または自己支持性を有する光電子半導体構成部品が形成され得る。

少なくとも１つの実施態様では、導電性の充てん材が、安定性を付与する非導電性の成形材料内に均質に埋め込まれている。これによって、均一な熱伝導性および／または均一な導電性を生ぜしめることができる。

択一的な実施態様では、導電性の充てん材が、安定性を付与する非導電性の成形材料内に、濃度勾配を持って埋め込まれていてよい。これによって、たとえば、高められた発熱を有する領域において、この領域における導電性の充てん材の濃度を高めることによって、増幅された排熱を生ぜしめることができる。

成形体は、製造時に、成形体が少なくとも所定の領域で支持体の表面を覆い、かつこの表面と直接に接触するように、支持体に被着される。特に、支持体の、光電子半導体チップおよび／またはスルーコンタクトおよび／または絶縁エレメントとは接触を有しない表面が覆われる。さらに、成形体は、たとえば支持体の表面に対して直交する方向または直角の方向に延びていてよい側面と、下面とに、少なくとも所定の個所で直接に接触している。この場合、前記少なくとも１つの光電子半導体チップの全ての側面が完全に成形体によって覆われていることが可能である。特に、光電子半導体チップの下面が、成形体によって覆われている。しかし、光電子半導体チップが、成形体内に規定の高さまでしか埋め込まれておらず、前記少なくとも１つの光電子半導体チップの所定領域が成形体から突出していて、前記少なくとも１つの光電子半導体チップの側面が、所定の個所にわたって成形体により覆われていないことも可能である。さらに、成形体が、少なくとも製造の間、光電子半導体チップの露出している面を完全に覆っていることも可能である。

本発明者は、導電性の成形体の使用により、光電子半導体構成部品の全厚さを、特に製造中に、著しく増大させることができることを認識した。さらに、光電子半導体チップを接続するために、もはや光電子半導体チップのところまで研削加工を実施する必要はない。光電子半導体チップはこの場合、特に全ての側面、つまり特に４つの側面と、付加的に下面とにおいて成形体によって覆われている。特に、このように覆うことは、直接的な、機械的および／または電気的な接触により行われる。

少なくとも１つの実施態様では、光電子半導体構成部品が、スルーコンタクト（貫通接続部）を有する。このスルーコンタクトは、導電性の材料を含む。スルーコンタクトは、対応する光電子半導体チップに対して横方向で間隔を置いて配置されている。すなわち、たとえば、光電子半導体チップに対応する支持体の表面に対して平行に延びる方向において、光電子半導体チップに対して間隔を置いてスルーコンタクトが形成される。スルーコンタクトは、このときに成形体を完全に貫通し、成形体の上面から成形体の下面にまで延びる。すなわち、スルーコンタクトは、少なくとも成形体の下側において露出しているので、このスルーコンタクトへ自由に接近することができる。成形体の上側では、付加的にスルーコンタクトが、蛍光層によって覆われていてよい。

光電子半導体チップを取り囲むように成形体を成形する前に、スルーコンタクトは、たとえば、光電子半導体チップを取り囲むように成形体を成形する前に支持体の上側と光電子半導体チップとの間に配置されるコンタクトピンによって形成され得る。これらのコンタクトピンは、導電性の材料、たとえば銅から形成されている。コンタクトピンは、支持体と一体に形成されていてもよい。すなわち、支持体として、存在するスルーコンタクトを備えた基板が使用され得る。さらに、支持体は打抜き格子であってよい。

択一的には、光電子半導体チップを取り囲むように成形体を成形した後に、この成形体に切欠きを形成することにより、スルーコンタクトを形成することが可能である。たとえば、レーザ穿孔または別の材料除去手段により、成形体を完全に貫通し、かつ成形体の上面から下面にまで延びる複数の孔を成形体に形成することができる。これらの孔は次いで、導電性の材料で充てんされる。この導電性の材料は、たとえば電気メッキ、ろう接材料または導電性接着剤であってよい。択一的または付加的に、導電性の材料は、付加的なメタライジング部を有していてよい。特に、メタライジング部は、導電性の材料の表面に配置されている。特に、メタライジング部はスルーコンタクトを完全に被覆する。

少なくとも１つの実施態様では、光電子半導体構成部品が絶縁エレメントを有する。この絶縁エレメントは、側方から見て少なくともスルーコンタクトと光電子半導体チップとの間で、少なくとも成形体の下方に配置されている。特に、絶縁エレメントは、成形体の上面から成形体の下面にまで延びている。絶縁エレメントは、成形体を、特にこの場合には完全に貫通している。

絶縁エレメントは、少なくとも成形体の下側において露出しているので、この絶縁エレメントへ自由に接近することができる。成形体の上側では、絶縁エレメントが、蛍光層によって覆われていてよい。

少なくとも１つの実施態様では、絶縁エレメントが、光電子半導体チップとスルーコンタクトとの間に直接に電流が流れることを阻止するように調整されている。特に、このことは、スルーコンタクトから成形体を介して光電子半導体チップへ、あるいは光電子半導体チップから成形体を介してスルーコンタクトへ、電流が直接には流れないことを意味する。電流は、光電子半導体チップとスルーコンタクトとに導電接続されている導電性の接続部を介して流れる。特に、この導電性の接続部は、光電子半導体チップの上面に導電接続されていて、成形体の上面に沿って延びている。導電性の接続部は、たとえば対応する光電子半導体チップの上側に設けられたボンディングワイヤに導電接触していて、スルーコンタクトにまで延びている。導電性の接続部はこの場合、成形体の上側において、成形体の外側に沿って延びているか、または成形体の外側のすぐ下方に延びている。導電性の接続部は、スパッタリング、フォトリソグラフィ、電気メッキおよび／またはエッチバックによって形成され得る。さらに、導電性の接続部を形成するために、絶縁性の材料と金属とを刷り込むことが可能である。このことは、たとえば焼結法によって行なわれ得る。そこで、たとえば導電性の接続部を射出成形法によって被着させることも可能である。すなわち、導電性の接続部は、その場合、「モールデッド インターコネクテッド デバイス（ＭＩＤ）」（ドイツ語：spritzgegossene Schaltungstraeger；射出形成された回路支持体）の形式で被着される。

光電子半導体チップの上面と、上面とは反対の側の下面とが、導電性のコンタクト部を有していると、スルーコンタクトおよび対応する導電性の接続部の形成が有利となる。択一的には、フリップチップ半導体チップの使用が可能である。このフリップチップ半導体チップは、片側にのみ、つまり下面か、または上面のいずれかにのみ、電気的なコンタクト部を有する。この場合には、成形体を貫くスルーコンタクトは不要となり得る。

少なくとも１つの実施態様では、絶縁エレメントが、少なくともスルーコンタクトの側面を直接に覆っており、すなわち機械的および／または電気的に直接に接触して覆っている。絶縁エレメントはこの場合、光電子半導体チップとスルーコンタクトとの間に、特に成形体の下方において、電流が直接に流れることを阻止する。

少なくとも１つの実施態様では、絶縁エレメントが、スルーコンタクトの側面と、光電子半導体チップの側面とから、特に横方向で間隔を置いて配置されている。特に、絶縁エレメントは、少なくとも成形体の上面から下面にまで延びている。絶縁エレメントは、光電子半導体チップとスルーコンタクトとの間に直接に電流が流れることを阻止する。言い換えれば、絶縁エレメントは、スルーコンタクトと光電子半導体チップとの間に、成形体の下方で、電気的に絶縁性のバリアを形成する。これにより、成形体を介した直接的な電流の流れ、つまり光電子半導体チップとスルーコンタクトとの間の電流の流れが阻止される。

さらに、光電子半導体構成部品を製造する方法が提供される。光電子半導体構成部品を製造する方法は、好ましくは、前記光電子半導体構成部品を製造する。すなわち、当該方法のために開示される全ての特徴は、光電子半導体構成部品についても当てはまり、逆に、光電子半導体構成部品のために開示されている全ての特徴は、当該方法についても当てはまる。

少なくとも１つの実施態様では、この方法は、以下のステップを有する：
Ａ）支持体を準備するステップと、
Ｂ）該支持体の上面に少なくとも１つの光電子半導体チップを配置するステップと、
Ｃ）前記少なくとも１つの光電子半導体チップを取り囲むように成形体を成形するステップであって、該成形体は、前記少なくとも１つの光電子半導体チップの全ての側面と下面とを、少なくとも部分的に覆い、前記成形体は導電性であり、かつ前記少なくとも１つの光電子半導体チップの電気的接続のために構成されているステップ。特に、前記少なくとも１つの光電子半導体チップの上面および／または下面は、前記成形体によって覆われておらず、特に前記上面および／または下面は露出される。特に、当該方法は、前記支持体を除去するステップＤ）を有する。

前記方法の少なくとも１つの実施態様では、まず支持体が準備される。支持体は、最終的な方法ステップにおいて再び除去される一時的な支持体である。支持体は、たとえばフィルム（英語：foil）、導体プレートまたは一般に、プラスチック材料、金属、セラミック材料または半導体材料を用いて形成されているプレートであってよい。

前記方法の少なくとも１つの実施態様では、少なくとも１つの光電子半導体チップが、支持体の上側で支持体の上に配置される。光電子半導体チップは、たとえば発光ダイオードチップ（ＬＥＤ）またはフォトダイオードチップである。さらに、光電子半導体チップは、レーザダイオードチップである。前記少なくとも１つの光電子半導体チップは、好ましくは、光電子半導体チップと支持体との間に、あとで光電子半導体チップのために破壊なしに解離され得る機械的な結合が生ぜしめられるように支持体上に取り付けられる。言い換えれば、光電子半導体チップと支持体との間に犠牲層が配置される。光電子半導体チップは、たとえば接着剤によって支持体に取り付けられ得る。

好適には、多数の光電子半導体チップが、支持体上に取り付けられる。その場合、支持体と、多数の光電子半導体チップとのアッセンブリは、いわゆる合成ウェーハであり、このような合成ウェーハでは、好ましくは同種の多数の光電子半導体チップが、１つの共通の支持体上に配置されている。

前記方法の少なくとも１つの実施態様では、前記少なくとも１つの光電子半導体チップ、好ましくは多数の光電子半導体チップを取り囲むように１つの成形体が成形される（ステップＣ）。特に成形体は、前記少なくとも１つの光電子半導体チップの全ての側面を少なくとも部分的にまたは完全に取り囲み、かつ光電子半導体チップの下面を取り囲む。言い換えれば、前記少なくとも１つの光電子半導体チップは、成形体によって完全にくるまれるように被覆され得る。特に全ての側面、特に４つの側面および下面が、つまり５つの面が、成形体によって形状結合式に、つまり係合に基づいた嵌合により、くるまれる。光電子半導体チップをくるむような成形体の成形または被覆は、たとえば射出成形、流し込み成形、フィルムの貼付けまたはこれに類するものによって行なわれ得る。

光電子半導体チップは、特に光電子半導体チップの放射線主面が直接に支持体上に配置されるように、つまり機械的または電気的に直接に支持体と接触するように、支持体に被着される。

少なくとも１つの実施態様では、支持体が除去される。すなわち、前記少なくとも１つの光電子半導体チップを取り囲むように成形体を成形した後に、支持体は、成形体と光電子半導体チップとから成るアッセンブリから除去される。除去は、たとえば支持体の加熱または薄化により行われ得る。さらに、支持体または存在する付着層の化学的な剥離により除去を行うことが可能である。支持体の除去後に、前記少なくとも１つの光電子半導体チップの、最初に支持体に面していた下面は、自由に露出している。この下面は、光電子半導体チップの放射線主面であってよく、この放射線主面を通じて、光電子半導体チップの作動中にこの光電子半導体チップから放射線が出射する。言い換えれば、光電子半導体チップは、その場合、フェイスダウン式に支持体に被着される。

少なくとも１つの実施態様では、多数の光電子半導体チップが、支持体の上側に配置され、この場合、光電子半導体チップはそれぞれ作動中に、光電子半導体チップに対応するピーク波長を有する波長範囲の電磁的な放射線を発生させるように規定されている。すなわち、各光電子半導体チップは、それぞれ電磁的な放射線を発生させるために適している。光電子半導体チップは作動中に、規定の波長範囲の電磁的な放射線を発生させる。発生された電磁的な放射線は、波長範囲内でピーク波長の規定の波長において最大値を有する。言い換えれば、ピーク波長は、光電子半導体チップによって作動中に発生された電磁的な放射線の主波長である。それぞれ１つの光電子半導体チップのピーク波長は、全ての光電子半導体チップのピーク波長の平均値から最大＋／−２％または＋／−１％偏倚し得る。すなわち、光電子半導体チップは、同じまたは類似の波長で電磁的な放射線を発する光電子半導体チップである。特に、光電子半導体チップは、同一構造を有する。

択一的には、多数の光電子半導体チップが、支持体の上側に配置され得る。この場合、各光電子半導体チップは、作動中に、種々異なるピーク波長を有する電磁的な放射線を発生させるように規定されている。たとえば、赤色、緑色および青色の範囲（ＲＧＢ）からの電磁的な放射線を発する少なくとも３つの光電子半導体チップが配置され得る。

少なくとも１つの実施態様では、ステップＣ）において、少なくとも前記少なくとも１つの光電子半導体チップの下方に、少なくとも２００μｍの厚さを有する成形体が形成される。

少なくとも１つの実施態様では、光電子半導体チップを取り囲む成形体の成形の前または後に、各光電子半導体チップに対して、導電性の材料を備えた少なくとも１つのスルーコンタクトが形成される。特に、スルーコンタクトは、対応する光電子半導体チップに対して横方向に配置されている。スルーコンタクトは、成形体を、少なくとも、製造の完了した構成部品において完全に貫通している。スルーコンタクトと、対応する光電子半導体チップとの間には、絶縁エレメントが配置されており、この絶縁エレメントは、対応する光電子半導体チップに対して横方向で間隔を置いて配置されていて、成形体を、少なくとも、製造の完了した構成部品において完全に貫通している。絶縁エレメントは、成形体の内部に配置されている。言い換えれば、絶縁エレメントは成形体によって埋め込まれていて、完成した光電子半導体構成部品において、成形体の上面から下面にまで延びている。製造の間、絶縁エレメントは、完全に成形体を貫いて延びていなくてもよい。たとえば、絶縁エレメントは、成形体の高さの最大２／３のところまで延びている。

引き続き行われる方法プロセスにおいて、成形体は研削除去され得る。成形体はこの場合、前記少なくとも１つのスルーコンタクトおよび／または絶縁エレメントが、成形体の上面から成形体の下面にまで延びる程度にまで研削除去される。言い換えれば、成形体および／または絶縁エレメントは、成形体および／または絶縁エレメントが、この領域において成形体の高さを有するように研削除去される。スルーコンタクトと、対応する光電子半導体チップとの間に、導電性の接続部が形成される。この導電性の接続部は、光電子半導体チップの上側で、支持体とは反対の側の表面に導電接続されていて、成形体の上面に延びている。

本発明者は、導電性の成形体の使用により、光電子半導体チップが、成形体内に完全に埋め込まれ得る、つまり光電子半導体チップの側面と下面とが、成形体内に埋め込まれ得るので、放射線主面だけが成形体により覆われないことを認識した。特に、電気的な成形体は、接続のために使用される。さらに、成形体は、成形体内に埋め込まれている絶縁エレメントを含む。絶縁エレメントは、特にアノードとカソードとの間に配置されている。これによって、特に光電子半導体チップ縁部に沿った目標破断個所が回避され得るとともに、光電子半導体構成部品のための十分にまとまった土台が提供され得る。特に、著しく湾曲されたウェーハはもはや生じなくなり、形成された光電子半導体構成部品は、ハンドリングが容易となり、そして破損に対して極めて安定的でもある。個別化された光電子半導体構成部品は、さらに、「ピック・アンド・プレイス・プロセス」において容易にハンドリングされ得る。さらに、光電子半導体チップを接続するためには、これまで公知先行技術において知られているように光電子半導体チップ高さにまで研削を実施する必要がない。

少なくとも１つの実施態様では、ＳＣＨＵＬＡＴＥＣ（登録商標）ＴｉｎＣｏが成形体として使用され、Ｔｉ、Ｐｔおよび／または金が、導電性の接続部および／またはコンタクト部として使用される。

本発明者は、導電性の成形体の使用により、構成部品厚さを著しく増大させることができ、かつそれにもかかわらず十分な電気的な接続を達成することができることを認識した。このことは、撓みや破損を減少させるので、硬い付加的な支持体を不要にすることができる。このことは、プロセスコストおよび材料を節約する。さらに、電気的な成形体を備えた光電子半導体構成部品は簡単に加工可能となり、かつ高い信頼性および生産時における極めて高い歩溜まりを示す。

さらに別の利点、有利な実施態様および改良形は、以下に図面につき説明する実施形態から明らかとなる。

１実施形態によるスルーコンタクトを製造する方法を概略的に示す図である。 １実施形態による光電子半導体構成部品の概略的な側面図である。 １実施形態による光電子半導体構成部品をそれぞれ概略的に平面図ＡおよびＢで示す図である。 １実施形態による光電子半導体構成部品を製造する方法を示す図である。 １実施形態による光電子半導体構成部品を概略的に示す側面図である。 １実施形態による光電子半導体構成部品を概略的に示す平面図である。 １実施形態による光電子半導体構成部品を製造する方法を概略的に示す図である。

実施形態および図面において、同一の構成要素、同一種類の構成要素または同一作用の構成要素には、それぞれ同じ符号が付与されている場合がある。図示の構成要素およびその相互サイズ比は、縮尺通りであるとは云えない。それどころか、個々の構成要素、たとえば層、構成部品、構成エレメントおよび領域は、図面を見易くするために、かつ／または理解し易くするために、誇張した大きさで図示され得る。

図１には、少なくとも１つのスルーコンタクト６を製造する方法を示す概略図が図示されている。図１Ａには、導電性の材料を含む６つのスルーコンタクト６を同時に製造することが例示的に示されている。導電性の材料は、パターン化可能な導電性の材料、たとえば金または銀のような金属、またはドーピングされたシリコンであってよい。パターン化は、たとえばエッチングプロセスによって行なわれ得る。引き続き、導電性の材料の、パターン化された表面には、選択的に金属被覆が行われてメタライジング部５が形成され得る。メタライジング部５としては、たとえば可能となるあらゆる導電性の金属、たとえば金が挙げられる（図１Ｂ）。引き続き、このパターン化された導電性の材料は、絶縁エレメント９の流し込み成形により、この絶縁エレメント９内に埋め込まれ得る（図１Ｃ）。絶縁エレメント９は、たとえば二酸化ケイ素であってよい。絶縁エレメント９はこの場合、形状接続式に、つまり形状同士の係合により、スルーコンタクト６を覆っている。引き続き、絶縁エレメント９で覆われたスルーコンタクト６を形成するための個別化が行われ得る（図１Ｄ）。

図２には、１実施形態による光電子半導体構成部品１００の側面図が概略的に図示されている。光電子半導体構成部品１００は、光電子半導体チップ２を有する。光電子半導体チップ２は、複数の側面２ｃと、１つの下面２ｂとを有し、これらの側面２ｃおよび下面２ｂは、１つの成形体３によって少なくとも部分的に覆われている。特に、光電子半導体チップ２は、半導体層列２１と、基板２２と、第１のコンタクト層２３とを有する。第１のコンタクト層２３は、特にｎ型コンタクト、すなわち、半導体層列２１の少なくとも１つのｎ型半導体層に対する電気的な接続部である。さらに、光電子半導体構成部品１００は、第２のコンタクト層２４を有することができる。この第２のコンタクト層２４は、特に半導体層列２１の少なくとも１つのｐ型半導体層の接続のためのｐ型コンタクトとして調整されている。特に、成形体３は光電子半導体チップ２の基板２２の側面と、第１のコンタクト層２３の側面とを覆っている。成形体３は導電性である。特に、成形体３は、導電性のポリマーから成る材料を有する。付加的に、この導電性のポリマーは、熱伝導性であってもよい。特に、この導電性のポリマーは、熱可塑性樹脂の成分を有しない。光電子半導体構成部品１００は、導電性の材料を含むスルーコンタクト６を有する。このスルーコンタクト６は、光電子半導体チップに対して横方向に間隔を置いて配置されている。図２には、スルーコンタクト６が絶縁エレメント９内に埋め込まれていることが示されている。絶縁エレメント９は、電流が成形体３を介して光電子半導体チップ２へ直接流れることを阻止する。光電子半導体構成部品１００は、さらに、導電性の接続部７を有する。この導電性の接続部７は、光電子半導体チップ２とスルーコンタクト６とを互いに導電接続している。導電性の接続部７の下方には、導電性の成形体３に対する電気的な絶縁のために、絶縁性の材料１０が被着されている。この絶縁性の材料１０は、たとえば二酸化ケイ素であってよい。さらに、光電子半導体構成部品１００は、少なくとも１つの別のコンタクト部８を有していてよい。この別のコンタクト部８は、電流が成形体３を介して鉛直方向で光電子半導体チップ２へ流れることを可能にする。この別のコンタクト部８は、導体プレートまたは金属プレートであってよい。

図３Ａおよび図３Ｂには、それぞれ、本実施形態に記載の光電子半導体構成部品１００が概略的な斜視図で示されている。図３Ａには、光電子半導体チップ２の上面２ａから見た光電子半導体構成部品１００が示されている。光電子半導体構成部品１００は、ちょうど１つの光電子半導体チップ２を有し、この光電子半導体チップ２の側面２ｃは、成形体３によって完全に取り囲まれている。成形体３を貫いて、スルーコンタクト６が貫通案内されており、このスルーコンタクト６は、導電性の接続部７によって、光電子半導体チップの上面２ａに設けられたコンタクト部４ｃに接続されている。光電子半導体構成部品の下側には（図３Ｂ参照）、コンタクト部４ａが形成されており、このコンタクト部４ａによって、光電子半導体チップ２は、たとえばｐ側に接続される。ｎ側の接続は、スルーコンタクト６によって形成されているコンタクト部４ｂによって行われる。スルーコンタクト６と光電子半導体チップ２との間には、同じく成形体３が配置されている。さらに、光電子半導体構成部品１００は、絶縁エレメント９を有する。この絶縁エレメント９は、スルーコンタクト６と光電子半導体チップとを電気的に絶縁するので、電流が導電性の成形体３を介して直接流れることはない。

この場合、上面２ａにコンタクト部４ａが存在し、下面２ｂにコンタクト部４ｂが存在することも可能である。さらに、両コンタクト部４ａ，４ｂが同じ側に存在することも可能である。さらに、下面２ｂまたは上面２ａが、光電子半導体チップ２の放射側または放射線主面であることが可能である。すなわち、光電子半導体チップ２の放射線主面は、側面２ｃと、上面２ａおよび／または下面２ｂにおける外面とを含むことができる。

図４には、１実施形態による光電子半導体構成部品１００を製造する方法が概略的に示されている。支持体１が準備される。この支持体１には、光電子半導体チップ２が載置される。さらに、たとえば付加的にメタライジング部５を有していてよいスルーコンタクト６が被着される。被着は、特にいわゆるピック・アンド・プレイス・プロセスで行われる。スルーコンタクト６は、絶縁エレメント９によって被覆されていてよい。絶縁エレメント９によって被覆されたスルーコンタクト６の製造については、図１につき説明した通りである。引き続き、この少なくとも１つの光電子半導体チップ２は成形体３の成形によって、この成形体３によって取り囲まれる。この場合、この成形体は、前記少なくとも１つの光電子半導体チップ２の全ての側面２ｃと下面２ｂとを覆っており、この成形体３は導電性である。成形体３は、前記少なくとも１つの光電子半導体チップ２を接続するように調整されている。引き続き、前記少なくとも１つの光電子半導体チップ２の上面２ａおよび／または下面２ｂから成形体が除去されるか、または上面２ａおよび／または下面２ｂが露出され得る。特に、光電子半導体チップ２の上面２ａの露出は、研削加工によって行われる。この場合、成形体３および少なくとも部分的に絶縁エレメント９は、特にスルーコンタクト６の高さにまで研削除去される。

引き続き、支持体１の除去が行われ得る。支持体１は、たとえばフィルムであってよい。支持体１の除去は、たとえばフィルムの引き剥がしによって行なわれ得る。択一的には、成形体３の成形による取り囲みの前でも、支持体の除去を行うことができる。

引き続き、導電性の接続部７が形成され得る。導電性の接続部７は、光電子半導体チップ２に導電接続されていて、成形体３の上面３ａに延びている。

図５には、１実施形態による光電子半導体構成部品１００の側面図が概略的に示されている。図５に示した光電子半導体構成部品１００は、絶縁エレメント９がスルーコンタクトから間隔を置いて配置されている点で、図２に示した光電子半導体構成部品１００とは異なっている。絶縁エレメント９は、スルーコンタクト６と光電子半導体チップ２との間に配置されている。絶縁エレメント９は、少なくともスルーコンタクト６の側面と光電子半導体チップ２の側面とから間隔を置いて配置されている。絶縁エレメント９は、光電子半導体チップ２とスルーコンタクト６との間の直接的な電流の流れを可能にしない。電流は、光電子半導体チップ２から導電性の接続部７を介してスルーコンタクト６へ流れる。

図６には、１実施形態による光電子半導体構成部品１００の平面図が概略的に示されている。スルーコンタクト６は、メタライジング部１２によって被覆されていてよく、これにより導電率の改善が得られる。絶縁エレメント９は、特に平面図で見て、成形体３を貫いて延びている。特に、絶縁エレメント９は、成形体３の上面３ａから成形体３の下面３ｂにまで延びている（図示しない）。これによって、絶縁エレメント９は、電流が導電性の成形体３を介してスルーコンタクト６から光電子半導体チップ２へ直接流れること、または光電子半導体チップ２からスルーコンタクト６へ直接流れることを阻止することができる。

図７には、１実施形態による光電子半導体構成部品１００を製造する方法が概略的に示されている。図７に示した方法は、図４に示した方法に比べて以下の点で異なっている。すなわち、図７に示した方法では、絶縁エレメント９が、スルーコンタクト６と一緒に支持体１に被着されるのではなく、別個のステップにおいて被着される。特に、少なくとも絶縁エレメント９とスルーコンタクト６とは、時間的に同時に支持体１に被着され得る。さらに、光電子半導体チップ２はピック・アンド・プレイス・プロセスによって支持体１に被着され得る。すなわち、３つの構成要素は、ピック・アンド・プレイス・プロセスによって支持体１上に配置される。引き続き、これら３つの構成要素６，９，２は、成形体３の成形によってこの成形体３によって取り囲まれる。成形体３は、特に導電性であり、かつ／または熱伝導性である。成形体３による取り囲みの後に、支持体１は再び除去され得る。

次いで、成形体３が、スルーコンタクト６のところまで研削除去され得る。この場合、スルーコンタクト６は、成形体３の上面３ａから成形体３の下面３ｂにまで延びている。別の方法ステップは、図４に示した方法と同様に実施され得る。

図面につき説明した実施形態およびその特徴は、さらに別の実施形態によれば、互いに組み合わせることもできるが、ただし、このような組合せは、図面には明示されていない。さらに、図面につき説明した実施形態は、明細書の一般的な部分に記載の付加的な特徴または択一的な特徴を有することができる。

上記実施形態につき本発明を説明したが、本発明は、これによって上記実施形態に限定されるものではない。それどころか、本発明は、あらゆる新しい特徴ならびにあらゆる特徴の組合せをも包含するものであり、このことは、特に、特許請求の範囲における特徴のあらゆる組合せを含むものであり、しかも、この特徴またはこの組合せがそれ自体、特許請求の範囲および実施形態に明記されていない場合でも、特許請求の範囲における特徴のあらゆる組合せを含むものである。

本特許出願は、独国特許出願第１０２０１５１０７５９１.１号の優先権を主張するものであり、これによって、該独国特許出願の開示内容は、援用により本明細書に組み込まれる。

１ 支持体
１ａ 支持体の上面
２ 光電子半導体チップ
２１ 半導体層列
２２ 基板
２３ 第１のコンタクト層（ｎ型コンタクト）
２４ 第２のコンタクト層（ｐ型コンタクト）
２ａ 光電子半導体チップの上面
２ｂ 光電子半導体チップの下面
２ｃ 光電子半導体チップの側面
３ 成形体
３１ 成形体の成形材料
３２ 成形体の充てん材
３ａ 成形体の上面
３ｂ 成形体の下面
４ コンタクト部
５ メタライジング部
６ スルーコンタクト
７ 導電性の接続部
８ 別のコンタクト部
９ 絶縁エレメント
１０ 絶縁性の材料

Claims (15)

1. 光電子半導体構成部品（１００）であって、
   −光電子半導体チップ（２）を備え、該光電子半導体チップ（２）の側面（２ｃ）と下面（２ｂ）とが、成形体（３）によって少なくとも部分的に覆われており、該成形体（３）は導電性であり、かつ前記光電子半導体チップ（２）の電気的接続のために構成されており、
   −少なくとも１つのスルーコンタクト（６）を備え、該スルーコンタクト（６）は、導電性の材料を含み、かつ前記光電子半導体チップ（２）に対して横方向で間隔を置いて配置されており、前記スルーコンタクト（６）は、前記成形体（３）を完全に貫通しており、前記スルーコンタクト（６）は、前記成形体（３）の上面（３ａ）から前記成形体（３）の下面（３ｂ）にまで延びており、
   −少なくとも１つの絶縁エレメント（９）を備え、該絶縁エレメント（９）は、前記スルーコンタクト（６）と前記光電子半導体チップ（２）との間で前記成形体（３）の内部に配置されていて、前記成形体（３）の上面（３ａ）から前記成形体（３）の下面（３ｂ）にまで延びており、
   −導電性の接続部（７）を備え、該導電性の接続部（７）は、前記光電子半導体チップ（２）と前記スルーコンタクト（６）とに導電接続されている、
   光電子半導体構成部品（１００）。
2. 前記成形体（３）は、付加的に熱伝導性である、請求項１記載の光電子半導体構成部品（１００）。
3. 前記成形体（３）は、導電性のポリマーから形成されている、請求項１または２記載の光電子半導体構成部品（１００）。
4. 前記導電性のポリマーは、ポリピロール、ポリチオフェンおよびポリアニリンを包含するグループから選択されている、請求項３記載の光電子半導体構成部品（１００）。
5. 前記導電性のポリマーは、熱可塑性の特性を有しない、請求項３または４記載の光電子半導体構成部品（１００）。
6. 前記成形体（３）は、少なくとも前記光電子半導体チップ（２）の下方で、少なくとも２００μｍである単一の厚さを持って加工成形されており、少なくとも前記光電子半導体チップ（２）の下方で前記成形体（３）を通って電流が流れるようになっている、請求項１から５までのいずれか１項記載の光電子半導体構成部品（１００）。
7. 前記成形体（３）は、少なくとも、機械的な安定性を付与する非導電性の成形材料（３１）と、導電性の充てん材（３２）とから形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の光電子半導体構成部品（１００）。
8. 前記導電性の充てん材（３２）は、アルミニウム、金、銀、銅、スズ、炭素またはこれらの組合せから成る材料を有する、請求項７記載の光電子半導体構成部品（１００）。
9. 前記導電性の充てん材（３２）は、粒子またはナノチューブとして形成されていて、前記非導電性の成形材料（３１）内に埋め込まれている、請求項７または８記載の光電子半導体構成部品（１００）。
10. 前記非導電性の成形材料は、エポキシ樹脂、シリコーン、エポキシ−シリコーンハイブリッド、ポリアミド６、ガラスおよびガラスセラミックスを包含するグループから選択されている、請求項７から９までのいずれか１項記載の光電子半導体構成部品（１００）。
11. 前記絶縁エレメント（９）は、少なくとも前記スルーコンタクト（６）の側面を直接に覆っており、前記絶縁エレメント（９）は、前記光電子半導体チップ（２）と前記スルーコンタクト（６）との間に電流が直接に流れることを阻止している、請求項１から１０までのいずれか１項記載の光電子半導体構成部品（１００）。
12. 前記絶縁エレメント（９）は、少なくとも前記スルーコンタクト（６）の側面と、前記光電子半導体チップ（２）の側面とから間隔を置いて配置されており、前記絶縁エレメント（９）は、前記光電子半導体チップ（２）と前記スルーコンタクト（６）との間に電流が直接に流れることを阻止している、請求項１から１１までのいずれか１項記載の光電子半導体構成部品（１００）。
13. 光電子半導体構成部品を製造する方法であって、以下のステップ：
    Ａ）支持体（１）を準備するステップと、
    Ｂ）該支持体（１）の上面（１ａ）に少なくとも１つの光電子半導体チップ（２）を配置するステップと、
    Ｃ）前記少なくとも１つの光電子半導体チップ（２）を取り囲むように成形体（３）を成形するステップであって、該成形体（３）は、前記少なくとも１つの光電子半導体チップ（２）の全ての側面（２ｃ）と下面（２ｂ）とを、少なくとも部分的に覆い、前記成形体（３）は導電性であり、かつ前記少なくとも１つの光電子半導体チップ（２）の電気的接続のために構成されており、前記少なくとも１つの光電子半導体チップ（２）の上面（２ａ）または下面（２ｂ）は、前記成形体（３）によって覆われていないか、または露出されるステップと、
    Ｄ）前記支持体（１）を除去するステップと、
    を有する、光電子半導体構成部品を製造する方法。
14. 前記ステップＣ）において、少なくとも、前記少なくとも１つの光電子半導体チップ（２）の下方に、少なくとも２００μｍの厚さを有する成形体（３）を形成する、請求項１３記載の方法。
15. −前記光電子半導体チップ（２）を前記成形体によって取り囲む前または取り囲んだ後に、各光電子半導体チップ（２）に対して、導電性の材料を備えた少なくとも１つのスルーコンタクト（６）を形成し、
    −該スルーコンタクト（６）は、対応する前記光電子半導体チップ（２）に対して横方向で間隔を置いて配置されており、
    −前記スルーコンタクト（６）は、前記成形体（３）を完全に貫通しており、前記スルーコンタクト（６）と、対応する前記光電子半導体チップ（２）との間で、前記成形体（３）の内部に、絶縁エレメント（９）が配置されており、該絶縁エレメント（９）は、対応する前記光電子半導体チップ（２）に対して横方向で間隔を置いて配置されていて、前記成形体（３）を完全に貫通しており、前記スルーコンタクト（６）と、対応する前記光電子半導体チップ（２）との間に、導電性の接続部（７）が形成され、該導電性の接続部（７）は、前記光電子半導体チップ（２）に導電接続されていて、前記成形体（３）の上面（３ａ）に延びている、
    請求項１３または１４記載の方法。

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