WO2012130643A1 - Verfahren zum vereinzeln eines bauelementverbunds - Google Patents
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Definitions
- a semiconductor layer sequence is generally understood to mean a sequence of preferably epitaxial semiconductor layers, which may be unstructured or structured along a main extension plane of the semiconductor layer sequence.
- the semiconductor layer sequence may already have a structuring that includes the
- Subcarrier be removed while others
- a sacrificial layer is applied to the subcarrier prior to attaching the component composite. Upon removal of the device regions from the submount, the sacrificial layer may at least partially
- Victim layer find application, for example, an oxide, such as silica, or an oxynitride, for example
- the carrier may be a growth substrate for the
- LED semiconductor chips for example LED semiconductor chips
- a component composite 10 having a semiconductor layer sequence 2 is provided.
- Semiconductor bodies 25 are formed from the semiconductor layer sequence 2. Between two adjacent semiconductor bodies in each case a separating trench 26 is formed, which is the
- Mirror layer 4 preferably contains a metal
- a rigid subcarrier 6 is provided.
- the subcarrier 6 is so thick that it is cantilevered, so can carry its own weight.
- a radiation-permeable material is suitable for the auxiliary carrier 6,
- the component composite 1 and the subcarrier 6 are positioned to each other such that the first
- Metallization layer 722 is a second contact layer 72 shows that serve in the finished semiconductor chip for the external electrical contacting of the semiconductor chip can ( Figure IC).
- the metallization layers 721, 722 preferably contain Au, Ti, Pt, Pd, Ag or Sn, or a metallic alloy with at least one of these materials.
- a separating trench 8 is formed, which completely cuts through the composite element 1 in the vertical direction. The separation trench runs in a view of the component composite along the separation trench 26. Die
- the sacrificial layer 61 may be unstructured, ie continuous, or unstructured after being severed.
- the singulation trench can also be in the
- a laser-detaching process is a particularly efficient and reliable way of removing the subcarrier 6.
- the subcarrier mechanically, for example by means of grinding, lapping or polishing and / or chemical, for example by means
- the Component regions 10 are, as shown in FIG. 1H, available for further processing, for example for mounting in a housing or on a connection carrier, for example a printed circuit board, on the further auxiliary carrier 9. On the further subcarrier 9, the component regions 10 are arranged with the first contact 71 side facing.
- the mirror layer 4 can be embodied as a mirror layer integrated in the semiconductor layer sequence 2, for example in the form of a mirror layer distributed Bragg reflector (Distributed Bragg Reflector, DBR) be formed or be omitted.
- DBR distributed Bragg Reflector
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Vereinzeln eines Bauelementverbunds (1) in eine Mehrzahl von Bauelementbereichen (10) angegeben, bei dem ein Bauelementverbund mit einer Halbleiterschichtenfolge (2), die einen zur Erzeugung oder zum Empfangen von elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen Bereich aufweist, bereitgestellt wird. Der Bauelementverbund wird an einem starren Hilfsträger (6) befestigt. Der Bauelementverbund wird in die Mehrzahl von Bauelementbereichen vereinzelt, wobei für jeden Bauelementbereich jeweils ein Halbleiterkörper (25) aus der Halbleiterschichtenfolge hervorgeht. Die Bauelementbereiche werden von dem Hilfsträger entfernt.
Description
Beschreibung
Verfahren zum Vereinzeln eines Bauelementverbunds
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum
Vereinzeln eines Bauelementverbunds in eine Mehrzahl von Bauelementbereichen .
Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen,
beispielsweise optoelektronischen Halbleiterchips, können di zu vereinzelnden Halbleiterscheiben auf einer Trägerfolie angeordnet und anschließend einem Vereinzelungsprozess , beispielsweise Sägen oder Lasertrennen, ausgesetzt werden. Für Herstellungsprozesse, die eine hohe chemische
Belastbarkeit und/oder eine hohe Temperaturbelastbarkeit von beispielsweise 250 °C oder mehr, erfordern, sind solche Folien jedoch nicht oder zumindest nur bedingt geeignet.
Eine Aufgabe ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine Vereinzelung verbessert und zuverlässig erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
In einer Aus führungs form wird bei einem Verfahren zum
Vereinzeln eines Bauelementverbunds in eine Mehrzahl von Bauelementbereichen ein Bauelementverbund mit einer
Halbleiterschichtenfolge bereitgestellt, wobei die
Halbleiterschichtenfolge vorzugsweise einen zur Erzeugung oder zum Empfangen von elektromagnetischer Strahlung
vorgesehenen aktiven Bereich aufweist. Der Bauelementverbund wird an einem starren Hilfsträger befestigt. Der
Bauelementverbund wird in die Mehrzahl von
Bauelementbereichen vereinzelt, wobei für jeden
Bauelementbereich jeweils ein Halbleiterkörper aus der
Halbleiterschichtenfolge hervorgeht. Die Bauelementbereiche werden von dem Hilfsträger entfernt.
Unter einer Halbleiterschichtenfolge wird allgemein eine Abfolge von vorzugsweise epitaktischen Halbleiterschichten verstanden, die entlang einer Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichtenfolge unstrukturiert oder strukturiert sein kann. Beispielsweise kann die Halbleiterschichtenfolge bereits eine Strukturierung aufweisen, die die
Halbleiterschichtenfolge in die Halbleiterkörper unterteilt. Alternativ oder ergänzend kann die Halbleiterschichtenfolge eine Strukturierung, beispielsweise Ausnehmungen für die externe elektrische Kontaktierung einer oder mehrerer
Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge aufweisen. Weiterhin kann auf der Halbleiterschichtenfolge auch
zumindest eine strukturierte oder unstrukturierte
Kontaktschicht ausgebildet sein, die für die externe
elektrische Kontaktierung der Halbleiterkörper vorgesehen ist .
Unter einem starren Hilfsträger wird insbesondere allgemein ein Hilfsträger verstanden, der so dick ausgebildet ist, dass er sein Eigengewicht und bevorzugt auch das Gewicht des
Bauelementverbunds trägt. Die Gewichtskraft des Hilfsträgers allein bewirkt also keine signifikante Deformation des
Hilfsträgers. Eine flexible Folie, die vor dem Befestigen des Bauelementverbunds gespannt wird, beispielsweise mittels einer Befestigung an einem spannbaren Rahmen, ist dagegen nicht als ein starrer Hilfsträger anzusehen.
Im Unterschied zu einer flexiblen Folie kann sich der starre Hilfsträger weiterhin durch eine hohe Temperaturstabilität und/oder eine hohe chemische Stabilität gegenüber
Ätzprozessen auszeichnen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Bauelementverbund mittels einer metallischen Verbindung auf dem Hilfsträger befestigt. Dies kann beispielsweise mittels Lötens,
eutektischen Bondens, Fügens über isotherme Erstarrung
(transient liquid phase bonding) oder mittels eines
Thermokompressionsverfahrens erfolgen. Eine solche
metallische Verbindung kann sich auch bei vergleichsweise hohen Temperaturen von beispielsweise 200 °C oder mehr durch eine hohe Stabilität auszeichnen.
Nach dem Vereinzeln werden die Bauelementbereiche von dem Hilfsträger vorzugsweise mittels eines Laserablöseverfahrens (Laser-Lift-Off) entfernt. Das Entfernen der Bauelementbereiche kann derart erfolgen, dass die Bauelementbereiche selektiv von dem Hilfsträger entfernt werden. Das heißt, bei dem Verfahren können die Bauelementbereiche auch einzeln oder in Gruppen von dem
Hilfsträger entfernt werden, während andere
Bauelementbereiche auf dem Hilfsträger zumindest zunächst verbleiben können. Für ein derartiges selektives Entfernen von Bauelementbereichen ist ein Laserablöseverfahren
besonders geeignet. In einer bevorzugten Ausgestaltung werden vor dem Entfernen der Bauelementbereiche vom Hilfsträger Seitenflächen der Bauelementbereiche mittels eines Plasmaverfahrens
ausgebildet. Im Unterschied zu einem flexiblen Träger kann
der starre Hilfsträger den bei einem solchen Plasmaverfahren auftretenden vergleichsweise hohen Temperaturen standhalten. Die Seitenflächen begrenzen die Bauelementbereiche nach dem vollständigen Abschluss des Vereinzelungsschritts in einer entlang einer Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers verlaufenden lateralen Richtung. In Aufsicht auf die Bauelementbereiche erstreckt sich also kein Bereich der Bauelementbereiche, insbesondere kein Bereich der Halbleiterschichtenfolge über eine der Seitenflächen hinaus.
In einer Ausgestaltungsvariante wird der Bauelementverbund beim Vereinzeln mittels des Plasmaverfahrens durchtrennt. Im Unterschied zu einem mechanischen Verfahren wie Sägen oder Spalten erfordert ein Plasmaverfahren bei der Vereinzelung keine Einschränkungen auf gerade verlaufende
Vereinzelungsrichtungen. Eine Geometrie der
Bauelementbereiche ist in vergleichsweise weiten Grenzen frei wählbar. Beispielsweise können die Bauelementbereiche in Aufsicht eine mehreckige Grundform mit mehr als vier Ecken, beispielsweise eine hexagonale Grundform und/oder abgerundete Ecken, aufweisen. Mittels abgerundeter Ecken kann zur Senkung des Bruchrisikos eine Spannungskonzentration vermieden oder zumindest verringert werden.
In einer alternativen Ausgestaltungsvariante werden die
Seitenflächen der Bauelementbereiche nach dem Vereinzeln des Bauelementverbunds mittels des Plasmaverfahrens ausgebildet. Das Vereinzeln des Bauelementverbunds kann beispielsweise mechanisch, etwa mittels Sägens, chemisch, etwa mittels
Ätzens, oder mittels kohärenter Strahlung, insbesondere mittels eines Lasertrennverfahrens, erfolgen. In diesem Fall können mittels des Plasmaverfahrens beim Vereinzeln
auftretende Schädigungen entfernt werden. Die Ausbildung der
Seitenflächen der Bauelementbereiche erfolgt in diesem Fall also zweistufig.
In einer bevorzugten Ausgestaltung werden die
Bauelementbereiche vor dem Entfernen des Hilfsträgers auf einen weiteren Hilfsträger aufgebracht. Beispielsweise kann der weitere Hilfsträger eine Folie sein. Eine vorzugsweise dehnbare Folie eignet sich besonders für das temporäre
Bereitstellen der Bauelementbereiche für die weitere
Verarbeitung, beispielsweise für die Platzierung der
Bauelementbereiche in einem Gehäuse oder auf einem
Anschlussträger. Davon abweichend ist auch die Verwendung eines weiteren starren Trägers als weiterer Hilfsträger denkbar. Auf dem weiteren Hilfsträger können gegebenenfalls weitere Fertigungsschritte durchgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird auf den Hilfsträger vor dem Befestigen des Bauelementverbunds eine Opferschicht aufgebracht. Beim Entfernen der Bauelementbereiche von dem Hilfsträger kann die Opferschicht zumindest teilweise
zersetzt werden. Dies kann beispielsweise durch das
Laserablöseverfahren erzielt werden. Auch ein chemisches Zersetzen der Opferschicht kann Anwendung finden. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung enthält der
Hilfsträger Saphir. Weiterhin bevorzugt besteht der
Hilfsträger oder zumindest eine Schicht des Hilfsträgers aus Saphir . Saphir zeichnet sich durch eine hohe optische Transparenz im sichtbaren Spektralbereich aus, sodass bei einem
Laserablöseverfahren die Laserstrahlung durch den Hilfsträger hindurch eingestrahlt werden kann. Bei Verwendung eines
Laserablöseverfahrens ist die Opferschicht zweckmäßigerweise für die verwendete Laserstrahlung absorbierend ausgebildet. Beispielsweise kann die Opferschicht Siliziumnitrid enthalten oder aus einem solchen Material bestehen. Auch ein anderes, insbesondere dielektrisches Material kann für die
Opferschicht Anwendung finden, beispielsweise ein Oxid, etwa Siliziumoxid, oder ein Oxinitrid, beispielsweise
Siliziumoxinitrid .
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Bauelementverbund mittels der metallischen Verbindung auf dem Hilfsträger befestigt. Vor dem Entfernen der Bauelementbereiche werden Seitenflächen der Bauelementbereiche mittels eines
Plasmaverfahrens ausgebildet und die Bauelementbereiche werden von dem Hilfsträger mittels eines
Laserablöseverfahrens entfernt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die
Halbleiterschichtenfolge auf einem Träger bereitgestellt. Beim Befestigen des Bauelementverbunds an dem starren
Hilfsträger ist die Halbleiterschichtenfolge vorzugsweise auf der vom Hilfsträger abgewandten Seite angeordnet. Der Träger wird vorzugsweise beim Vereinzeln des Bauelementverbunds durchtrennt. Die durch das Vereinzeln entstehenden
Bauelementbereiche weisen somit jeweils einen Teil des
Trägers und einen Teil der Halbleiterschichtenfolge auf. Nach dem Vereinzeln sind die Bauelementbereiche voneinander beabstandet und nur noch über den Hilfsträger mechanisch miteinander verbunden.
Der Hilfsträger wird dagegen vorzugsweise beim Vereinzeln des Bauelementverbunds nicht durchtrennt. Er kann so in einem
weiteren Verfahrensschritt erneut als Hilfsträger für einen Bauelementverbund verwendet werden.
Der Träger kann ein Aufwachssubstrat für die
Halbleiterschichtenfolge sein. Alternativ kann der Träger vom Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge verschieden sein, wobei das Aufwachssubstrat vorzugsweise entfernt ist. In diesem Fall ist das Aufwachssubstrat bereits entfernt, wenn der Bauelementverbund an dem Hilfsträger befestigt wird.
Weitere Merkmale, Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der
Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.
Es zeigen:
Die Figuren 1A bis II ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Vereinzeln eines Bauelementverbunds anhand von schematisch in Schnittansicht dargestellten Zwischenschritten; und die Figuren 2A bis 2C ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Vereinzeln eines Bauelementsverbunds anhand von schematisch in Schnittansicht dargestellten Zwischenschritten .
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente
zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Anhand der Figuren 1A bis II wird exemplarisch ein
Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Vereinzeln
beschrieben, bei dem ein Bauelementverbund 1 in eine Mehrzahl von Bauelementbereichen 10 vereinzelt wird. Zur vereinfachten Darstellung ist lediglich ein Ausschnitt des
Bauelementverbunds gezeigt, aus dem zwei Bauelementbereiche hervorgehen. Die vereinzelten Bauelementbereiche sind in diesem Ausführungsbeispiel jeweils optoelektronische
Halbleiterchips, beispielsweise LED-Halbleiterchips,
Halbleiterlaserchips oder Strahlungsempfänger.
Wie in Figur 1A dargestellt, wird ein Bauelementverbund 10 mit einer Halbleiterschichtenfolge 2 bereitgestellt. Die
Halbleiterschichtenfolge 2 weist einen zur Erzeugung oder zum Empfangen von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich 20 auf, der zwischen einer ersten Halbleiterschicht 21 und einer zweiten Halbleiterschicht 22 angeordnet ist.
Die Halbleiterschichtenfolge ist auf einem Träger 3
angeordnet. Der Träger 3 enthält vorzugsweise ein
Halbleitermaterial, beispielsweise Germanium, Silizium oder Galliumarsenid . Auch ein metallischer Träger kann Anwendung finden.
Die Halbleiterschichtenfolge 2 ist mittels einer
Verbindungsschicht 5, beispielsweise einer Lotschicht oder einer elektrisch leitfähigen Klebeschicht an dem Träger 3 befestigt. Der Träger 3 ist von einem Aufwachssubstrat für die vorzugsweise epitaktisch abgeschiedene
Halbleiterschichtenfolge 2 verschieden und dient in den fertig gestellten Halbleiterchips der mechanischen
Stabilisierung der Halbleiterschichtenfolge 2. Das
Aufwachssubstrat ist hierfür nicht mehr erforderlich und daher entfernt. Die Halbleiterschichtenfolge 2, insbesondere der aktive Bereich 20 enthält vorzugsweise ein I I I-V-Verbindungs- Halbleitermaterial .
I I I-V-Verbindungshalbleitermaterialien sind zur
Strahlungserzeugung im ultravioletten (Alx Iny Gai-x-y N) über den sichtbaren (Alx Iny Gai-x-y N, insbesondere für blaue bis grüne Strahlung, oder Alx Iny Gai-x-y P, insbesondere für gelbe bis rote Strahlung) bis in den infraroten (Alx Iny Gai-x-y As ) Spektralbereich besonders geeignet. Hierbei gilt jeweils 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x + y < 1, insbesondere mit x Φ 1, y Φ 1, x Φ 0 und/oder y Φ 0. Mit III-V- Verbindungshalbleitermaterialien, insbesondere aus den genannten Materialsystemen, können weiterhin bei der
Strahlungserzeugung hohe interne Quanteneffizienzen erzielt werden.
Aus der Halbleiterschichtenfolge 2 sind Halbleiterkörper 25 gebildet. Zwischen zwei benachbarten Halbleiterkörpern ist jeweils ein Trenngraben 26 ausgebildet, der die
Halbleiterschichtenfolge in einer vertikalen Richtung, also in einer senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge 2
verlaufenden Richtung, zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig durchtrennt. Zweckmäßigerweise ist mittels des Trenngrabens zumindest der aktive Bereich 20 durchtrennt.
Zwischen der Halbleiterschichtenfolge 2, insbesondere zwischen der dem Träger 3 zugewandten ersten
Halbleiterschicht 21 und der Verbindungsschicht 5 ist eine Spiegelschicht 4 angeordnet, die dafür vorgesehen ist, im Betrieb im aktiven Bereich 20 erzeugte und in Richtung des Trägers 3 abgestrahlte Strahlung zu reflektieren. Die
Spiegelschicht 4 enthält vorzugsweise ein Metall,
beispielsweise Silber, Aluminium, Nickel, Rhodium oder
Palladium, oder eine metallische Legierung mit zumindest einem der genannten Materialien. Insbesondere Silber und Aluminium zeichnen sich durch eine hohe Reflektivität im sichtbaren Spektralbereich aus.
Auf der dem Träger 3 abgewandten Seite der
Halbleiterschichtenfolge 2 ist, zweckmäßigerweise auf jedem Halbleiterkörper 25, ein erster Kontakt 71 angeordnet, der im fertig gestellten Halbleiterbauelementbereich zur externen elektrischen Kontaktierung vorgesehen ist.
Zum Schutz der Halbleiterkörper kann auf den
Halbleiterkörpern, insbesondere an den den aktiven Bereich begrenzenden Seitenflächen der Halbleiterkörper, eine
Passivierungsschicht ausgebildet sein (nicht explizit dargestellt) .
Weiterhin wird ein starrer Hilfsträger 6 bereitgestellt. Der Hilfsträger 6 ist so dick, dass er freitragend ist, also sein Eigengewicht tragen kann. Für den Hilfsträger 6 eignet sich insbesondere ein strahlungsdurchlässiges Material,
beispielsweise Saphir. Auf dem Hilfsträger 6 wird eine Opferschicht 61 ausgebildet. Die Opferschicht ist vorzugsweise strahlungsabsorbierend ausgebildet. Beispielsweise eignet sich für die Opferschicht
ein Nitrid, etwa Siliziumnitrid oder ein Oxinitrid, etwa Siliziumoxinitrid .
Wie in Figur 1B dargestellt, wird auf einer der
Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandten Seite des Trägers 3 eine erste Metallisierungsschicht 721 aufgebracht. Auf dem Hilfsträger 6, insbesondere auf der dem Hilfsträger
abgewandten Seite der Opferschicht 61, wird eine zweite
Metallisierungsschicht 722 aufgebracht. Für das Aufbringen der Metallisierungsschichten 721, 722 eignet sich
beispielsweise ein PVD (Physical Vapor Deposition) -Verfahren, beispielsweise Sputtern, oder ein Aufdampf-Verfahren .
Die Opferschicht 61 kann mittels eines Aufdampf-Verfahrens , beispielsweise eines PECVD ( Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) -Verfahrens oder mittels eines PVD-Verfahrens aufgebracht werden.
Der Bauelementverbund 1 und der Hilfsträger 6 werden derart zueinander positioniert, dass die erste
Metallisierungsschicht 721 und die zweite
Metallisierungsschicht 722 unmittelbar aneinander angrenzen. Mittels dieser Metallisierungsschichten wird eine mechanisch stabile metallische Verbindung zwischen dem Hilfsträger 6 und dem Bauelementverbund 1 ausgebildet. Für das Herstellen der metallischen Verbindung eignet sich beispielsweise ein Löt- Verfahren, eutektisches Bonden, Fügen über isotherme
Erstarrung oder ein Thermokompressionsverfahren . Aus der ersten Metallisierungsschicht 721 und der zweiten
Metallisierungsschicht 722 geht eine zweite Kontaktschicht 72 hervor, die im fertig gestellten Halbleiterchip für die externe elektrische Kontaktierung des Halbleiterchips dienen
kann (Figur IC) . Die Metallisierungsschichten 721, 722 enthalten vorzugsweise Au, Ti, Pt, Pd, Ag oder Sn, oder eine metallische Legierung mit zumindest einem dieser Materialien. Nach der Verbindung mit dem Hilfsträger 6 wird, wie in Figur 1D dargestellt, ein Vereinzelungsgraben 8 ausgebildet, der den Bauelementverbund 1 in vertikaler Richtung vollständig durchtrennt. Der Vereinzelungsgraben verläuft in Aufsicht auf den Bauelementverbund entlang des Trenngrabens 26. Die
Bauelementbereiche 10 sind somit nach dem Vereinzeln
lediglich über den Hilfsträger 6 mechanisch miteinander verbunden. Die Opferschicht 61 kann nach dem Durchtrennen unstrukturiert, also durchgängig, oder unstrukturiert sein. Der Vereinzelungsgraben kann sich also auch in die
Opferschicht hineinstrecken.
Das Ausbilden des Vereinzelungsgrabens 8 erfolgt vorzugsweise mittels eines Laser-Trennverfahrens. Alternativ kann auch ein mechanisches Verfahren, beispielsweise Sägen, Anwendung finden.
Beim Vereinzeln wird der Träger 3 durchtrennt. Es hat sich herausgestellt, dass nicht nur der Halbleiterkörper 25, der den aktiven Bereich 20 aufweist, sondern auch die
Seitenflächen des Trägers des vereinzelten Bauelementbereichs 10 von großer Bedeutung für die Qualität des vereinzelten Bauelementbereichs sind. Schädigungen im Material des
Trägers, die durch das Vereinzeln entstehen können, können die mechanische Stabilität des Trägers erheblich
beeinträchtigen. Nach dem Ausbilden der Vereinzelungsgräben 8 werden durch das Vereinzeln entstandene Schäden am Träger 3 in dem an die Vereinzelungsgräben 8 angrenzenden Bereich entfernt. Dies erfolgt vorzugsweise mittels eines
Plasmaverfahrens, insbesondere mittels isotropen Plasmaätzens. Durch das Entfernen des Trägermaterials mittels des Plasmaverfahrens werden Seitenflächen 81 ausgebildet, die die fertig gestellten Bauelementbereiche 10, insbesondere den Träger 3, in lateraler Richtung, also entlang einer
Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichten der
Halbleiterschichtenfolge 2, begrenzen.
Im Unterschied zu einer Folie als Hilfsträger hält der starre Hilfsträger 6 den vergleichsweise hohen Temperaturen bei einem Plasmaverfahren, beispielsweise 200 °C oder mehr, stand. Beim Vereinzeln auftretende Schädigungen, die
ansonsten zu einer erheblichen Beeinträchtigung der
mechanischen Stabilität der Bauelementbereiche 10 führen könnten, können aufgrund der Verwendung des starren
Hilfsträgers also mittels eines Plasmaverfahrens, entfernt werden .
Nach dem Vereinzeln des Bauelementverbunds wird auf der dem Hilfsträger 6 abgewandten Seite des Bauelementverbunds 1 ein weiterer Hilfsträger 9 aufgebracht. Das Aufbringen des
Hilfsträgers 9 erfolgt zweckmäßigerweise, nachdem sämtliche Herstellungsschritte, bei denen vergleichsweise hohe
Temperaturen und/oder eine hohe, beispielsweise chemische, Beanspruchung auftreten kann, bereits durchgeführt sind.
Der weitere Hilfsträger 9 muss somit keine besonderen
Anforderungen an die Temperaturbelastbarkeit und/oder an die chemische Stabilität erfüllen, sodass für den weiteren
Hilfsträger 9 auch eine Folie Anwendung finden kann.
Nachfolgend werden die Bauelementbereiche 10 von dem
Hilfsträger 6 entfernt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
erfolgt dies mittels eines Laser-Ablöseverfahrens, bei dem Laserstrahlung durch den Hilfsträger 6 hindurch eingestrahlt wird. Die Laserstrahlung 6 ist in der Figur IG durch die Pfeile 91 illustriert.
Die durch den Hilfsträger 6 hindurchtretende Laserstrahlung wird in der Opferschicht 61 absorbiert, was an der
Grenzfläche zum Hilfsträger 6 zu einer Zersetzung der
Opferschicht 61 führt. Ein Pfeil 95 veranschaulicht das Ablösen des Hilfsträgers 6 von den Bauelementbereichen 10.
Ein Laser-Ablöseverfahren stellt eine besonders effiziente und zuverlässige Art des Entfernens des Hilfsträgers 6 dar. Davon abweichend ist aber auch denkbar, den Hilfsträger mechanisch, beispielsweise mittels Schleifens, Läppens oder Polierens und/oder chemisch, beispielsweise mittels
nasschemischen oder trockenchemischen Ätzens, zu entfernen. Beispielsweise kann die Opferschicht 61 mittels eines nasschemischen Ätzverfahrens zersetzt werden. Bei einem chemischen oder mechanischen Ablösen des Hilfsträgers 6 muss dieser nicht notwendigerweise strahlungsdurchlässig
ausgebildet sein. Für den Hilfsträger 6 kann in diesem Fall beispielsweise auch ein Halbleitermaterial, etwa Silizium, Germanium oder Galliumarsenid, Anwendung finden.
Weiterhin kann abhängig von dem gewählten Verfahren für das Ablösen der Bauelementbereiche vom Hilfsträger 6,
beispielsweise bei einem mechanischen Verfahren, auf die Opferschicht 61 auch verzichtet werden.
Der an den Bauelementbereichen 10 verbliebene Teil der
Opferschicht 61 kann beispielsweise mittels eines
nasschemischen Ätzverfahrens entfernt werden. Die
Bauelementbereiche 10 stehen, wie in Figur 1H dargestellt, für die weitere Verarbeitung, beispielsweise für die Montage in einem Gehäuse oder auf einem Anschlussträger, etwa einer Leiterplatte, auf dem weiteren Hilfsträger 9 zur Verfügung. Auf dem weiteren Hilfsträger 9 sind die Bauelementbereiche 10 mit der dem ersten Kontakt 71 zugewandten Seite angeordnet.
Nachfolgend können die Bauelementbereiche 10 optional, wie in Figur II dargestellt, auf der dem weiteren Hilfsträger 9 abgewandten Seite auf einen dritten Hilfsträger 99 übertragen werden, so dass die Bauelementbereiche für die weitere
Verarbeitung, beispielsweise für die Montage in einem Gehäuse oder auf einem Anschlussträger, mit der dem dritten
Hilfsträger zugewandten Seite auf dem dritten Hilfsträger angeordnet sind. Der weitere Hilfsträger 9 kann entfernt werden. Insbesondere bei Verwendung einer Folie als dritten Hilfsträger erfordert das beschriebene Verfahren also keine Modifikation der nachfolgenden Fertigungsschritte. Der Hilfsträger 6 wird beim Vereinzeln nicht durchtrennt und kann nach dem Ablösen der Bauelementbereiche 10 von dem
Hilfsträger 6 für einen weiteren Vereinzelungsschritt
wiederverwendet werden. Das beschriebene Verfahren wurde lediglich exemplarisch für die Herstellung von Dünnfilm-Halbleiterchips gezeigt, bei denen das Aufwachssubstrat entfernt ist. Davon abweichend kann der Träger 3 auch das Aufwachssubstrat für die
Halbleiterschichtenfolge 2 sein. In diesem Fall ist keine Verbindungsschicht zwischen der Halbleiterschichtenfolge 2 und dem Träger 3 vorhanden. Die Spiegelschicht 4 kann in diesem Fall als eine in die Halbleiterschichtenfolge 2 integrierte Spiegelschicht, beispielsweise in Form eines
verteilten Bragg-Spiegels (Distributed Bragg Reflector, DBR) ausgebildet sein oder auch weggelassen werden.
Weiterhin kann das Ausbilden der Halbleiterkörper 25 aus der Halbleiterschichtenfolge auch erst beim Vereinzeln mittels der Vereinzelungsgräben 8 erfolgen. In diesem Fall
durchtrennen die Vereinzelungsgräben 8 also die
Halbleiterschichtenfolge 2 und den Träger 3. Weiterhin ist das beschriebene Verfahren weitgehend
unabhängig von der Art der Kontaktierung der
Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge 2.
Beispielsweise eignet sich das Verfahren auch für die
Vereinzelung eines Bauelementverbunds, bei dem die erste Halbleiterschicht 21 und die zweite Halbleiterschicht 22 von der dem Träger 3 zugewandten Seite her elektrisch
kontaktierbar sind, sodass eine vom Träger 3 abgewandte Oberseite der Halbleiterschichtenfolge 2 frei von einem externen elektrischen Kontakt ist.
Das anhand der Figuren 2A bis 2C dargestellte zweite
Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Vereinzelung eines Bauelementverbunds entspricht im Wesentlichen dem im
Zusammenhang mit den Figuren 1A bis II beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Insbesondere kann der Bauelement- Trägerverbund 1 wie im Zusammenhang mit den Figuren 1A bis IC beschrieben ausgeführt sein und an dem Hilfsträger 6
befestigt werden. Der in Figur 2A dargestellte
Bauelementverbund 1 unterscheidet sich von dem in Figur IC dargestellten Bauelementverbund lediglich dadurch, dass die Trenngräben 26 zwischen den Halbleiterkörpern 25 quer zu einer Haupterstreckungsrichtung der Trenngräben eine
geringere laterale Ausdehnung aufweisen.
Die in Figur 2B dargestellte Vereinzelung erfolgt im
Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel unmittelbar mittels eines Plasmaverfahrens, insbesondere eines
anisotropen Plasmaätzverfahrens. Die Seitenflächen 81 der Bauelementbereiche 10 entstehen also direkt beim Vereinzeln des Bauelementverbunds 1. Derartig hergestellte
Vereinzelungsgräben 8 können sich durch eine geringere laterale Ausdehnung auszeichnen als Vereinzelungsgräben, die durch ein Lasertrennverfahren oder ein mechanisches Verfahren hergestellt werden. Die für die Bauelementbereiche 10 nutzbare Fläche kann also bei einem gleichgroßen
Bauelementverbund erhöht werden. Weiterhin ist die Geometrie der Vereinzelungsgräben 8 in weiten Grenzen frei wählbar, sodass auf einfache Weise auch Bauelementbereiche 10 mit einer in Aufsicht von einer quadratischen oder rechteckigen Form abweichenden Grundform, beispielsweise mit einer hexagonalen Grundform, hergestellt werden können. Alternativ oder ergänzend können die Bauelementbereiche 10 in Aufsicht auch abgerundete Ecken aufweisen, wodurch die Stabilität der Bauelementbereiche weitergehend erhöht wird.
Die weiteren Verfahrensschritte können wie im Zusammenhang mit Figur 1F bis II beschrieben durchgeführt werden. Alternativ zu einem Transfer aller Bauelementbereiche 10 auf den weiteren Hilfsträger 9 kann der Transfer, wie in Figur 2C dargestellt, auch nur selektiv für einen Teil der
Bauelementbereiche erfolgen. Wie in Figur 2C dargestellt, wird also ein Bauelementbereich 10a auf den weiteren
Hilfsträger 9 übertragen, während ein Bauelementbereich 10b auf dem Hilfsträger 6 zunächst verbleibt. Für ein derartig selektives Transferieren auf den weiteren Hilfsträger 9 eignet sich insbesondere das im Zusammenhang mit Figur IG
beschriebene Laser-Ablöseverfahren. Beispielsweise können die zu transferierenden Bauelementbereiche 10a und die nicht zu transferierenden Bauelementbereiche 10b zeilenweise,
spaltenweise oder schachbrettartig angeordnet sein, sodass ein Mittenabstand zwischen zwei benachbarten
Bauelementbereichen auf dem weiteren Hilfsträger 9 zumindest entlang einer lateralen Richtung größer ist als der
ursprüngliche Mittenabstand benachbarter Bauelementbereiche 10 auf dem Hilfsträger 6 vor dem teilweisen Transfer.
Dieses anhand von Figur 2C beschriebene selektive
Transferieren einzelner Bauelementbereiche 10 kann
selbstverständlich auch für das im Zusammenhang mit den
Figuren 1A bis II beschriebene erste Ausführungsbeispiel Anwendung finden.
Es hat sich herausgestellt, dass mit dem beschriebenen
Herstellungsverfahren durch die Verwendung eines
Plasmaverfahrens bei der Vereinzelung auf einem starren
Hilfsträger Bauelementbereiche hergestellt werden können, die sich durch eine besonders hohe mechanische Stabilität
auszeichnen. Trotz des im Vergleich zur Verwendung einer flexiblen Folie als Hilfsträger aufwändigeren Transfers des Bauelementverbunds kann das Vereinzelungsverfahren mittels des starren Hilfsträgers also insgesamt verbessert werden. Weiterhin können die für die metallische Verbindung
verwendeten Metallisierungsschichten 721, 722 im fertig gestellten Bauelementbereich verbleiben und zur
trägerseitigen elektrischen Kontaktierung der
Bauelementbereiche dienen. Auf einen zusätzlichen
Herstellungsschritt für die Ausbildung des trägerseitigen Kontakt, also des zweiten Kontakts 72, kann also verzichtet werden .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2011 015 725.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Claims
1. Verfahren zum Vereinzeln eines Bauelementverbunds (1) in eine Mehrzahl von Bauelementbereichen (10) mit den Schritten: a) Bereitstellen eines Bauelementverbunds (1) mit einer
Halbleiterschichtenfolge (2), die einen zur Erzeugung oder zum Empfangen von elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (20) aufweist;
b) Befestigen des Bauelementverbunds an einem starren
Hilfsträger (6);
c) Vereinzeln des Bauelementverbunds in die Mehrzahl von Bauelementbereichen, wobei für jeden Bauelementbereich jeweils ein Halbleiterkörper (25) aus der
Halbleiterschichtenfolge hervorgeht; und
d) Entfernen der Bauelementbereiche von dem Hilfsträger.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem der Bauelementverbund mittels einer metallischen Verbindung auf dem Hilfsträger befestigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem die Bauelementbereiche von dem Hilfsträger mittels eines Laserablöseverfahrens entfernt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem vor Schritt d) Seitenflächen (81) der
Bauelementbereiche mittels eines Plasmaverfahrens ausgebildet werden .
5. Verfahren nach Anspruch 4,
bei dem der Bauelementverbund in Schritt c) mittels des
Plasmaverfahrens durchtrennt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4,
bei dem die Seitenflächen der Bauelementbereiche nach dem Vereinzeln des Bauelementverbunds mittels des
Plasmaverfahrens ausgebildet werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Bauelementverbund mittels eines
Lasertrennverfahrens vereinzelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bauelementbereiche in Schritt d) selektiv von dem Hilfsträger entfernt werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bauelementbereiche vor Schritt d) auf einen weiteren Hilfsträger (9) aufgebracht werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
bei dem der weitere Hilfsträger eine Folie ist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem vor Schritt b) auf den Hilfsträger eine Opferschicht (61) aufgebracht wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
bei dem die Opferschicht in Schritt d) zumindest teilweise zersetzt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Hilfsträger Saphir enthält.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Halbleiterschichtenfolge auf einem Träger (3) bereitgestellt wird, wobei die Halbleiterschichtenfolge in Schritt b) auf der vom Hilfsträger abgewandten Seite
angeordnet ist und der Träger in Schritt c) durchtrennt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem
- der Bauelementverbund mittels einer metallischen Verbindung auf dem Hilfsträger befestigt wird;
- vor Schritt d) Seitenflächen (81) der Bauelementbereiche mittels eines Plasmaverfahrens ausgebildet werden; und
- die Bauelementbereiche mittels eines Laserablöseverfahrens vom Hilfsträger entfernt werden.
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