WO2014095923A1 - Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauteils und optoelektronisches halbleiterbauteil - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauteils und optoelektronisches halbleiterbauteil Download PDF

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WO2014095923A1
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semiconductor chips
carrier
semiconductor chip
optoelectronic
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Stephan Preuss
Michael Zitzlsperger
Caroline Kistner
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for
  • An object to be solved is to specify a simplified method for producing an optoelectronic semiconductor component.
  • a further object to be achieved is to specify an optoelectronic semiconductor component which is particularly efficient and can be produced particularly easily.
  • a proposed method comprises the steps of
  • the method comprises arranging the conductor structure on an upper side of the carrier, wherein the upper side is exposed in the openings of the conductor structure. Furthermore, the method comprises providing a plurality of optoelectronic
  • each optoelectronic semiconductor chip at least on an upper side of the respective semiconductor chip includes a layer.
  • the layer may be a phosphor layer.
  • the layer may be one for the respective semiconductor chip
  • the layer is preferably not part of one
  • the method comprises the arrangement of a plurality of optoelectronic semiconductor chips on the upper side of the carrier, in the openings of the conductor structure.
  • Conductor structure may for example be designed as an electrically conductive lead frame or include such.
  • the optoelectronic semiconductor chips in each of the breaks can be next to or between
  • Optoelectronic semiconductor chip can be arranged in a breakthrough of the conductor structure.
  • the method further comprises forming an electrical connection between a junction of each
  • the method comprises removing the carrier and singulating at least the shaped body to produce optoelectronic semiconductor components, wherein each optoelectronic semiconductor component comprises at least one optoelectronic semiconductor chip.
  • Optoelectronic semiconductor component may have a part of the molded body after singulation.
  • the optoelectronic semiconductor components are, for example, each a light-emitting diode which is provided for the emission of radiation.
  • the optoelectronic semiconductor components may also be a radiation detector or a photodiode.
  • the optoelectronic semiconductor chips are, for example, a radiation emitting device
  • Semiconductor chip for example, a light-emitting diode chip, a photodiode chip or a laser diode chip.
  • radiation in the present invention relates in particular to electromagnetic radiation, for example visible, preferably mixed-color, in particular white, light.
  • the carrier is a temporary carrier which is removed, for example, before separating.
  • the carrier may be, for example, a foil, or in general a plate, which with a
  • Plastic material, a metal, a ceramic material or a semiconductor material is formed.
  • the conductor structure and the optoelectronic semiconductor chips are preferably fastened to the carrier such that a mechanical connection between the optoelectronic Semiconductor chips and the carrier results, which can be solved later without damage to the conductor structure and the optoelectronic semiconductor chips.
  • an adhesive or sacrificial layer could be arranged between the conductor structure or the optoelectronic semiconductor chips and the carrier.
  • the attachment to the top of the carrier can also be done by other means.
  • Phosphor layer it may for example consist of a luminescence conversion material or contain such. This luminescence conversion material can
  • the luminescence conversion material is a cerium-doped yttrium aluminum garnet, YAG for short, and / or a luthetium aluminum garnet, LuAG for short, and / or a
  • the luminescence conversion material may also comprise a correspondingly doped semiconductor material, for example a II-VI compound semiconductor material such as ZnSe or a III-V compound semiconductor material such as AlInGaN.
  • the luminescence conversion material may be a doped silicon nitride or silicon oxynitride or silicate or aluminate. For example, that is
  • alkaline earth metal is barium or calcium or strontium.
  • radiation generated by the optoelectronic semiconductor chips during operation can be generated by the
  • Wavelength range be re-emitted which differs from the wavelength range in which the opto-electronic
  • Semiconductor chips emit differs. For example, short-wave radiation, which is emitted by the optoelectronic semiconductor chips, can be converted into longer-wave radiation by means of absorption in the luminescence conversion material and subsequent reemission.
  • the optoelectronic semiconductor chips can emit blue light during operation. After a corresponding conversion, yellow light can then be re-emitted from the phosphor layer, so that mixed-color, in particular white, light is produced.
  • the phosphor particles may be incorporated in a matrix material such as silicone or ceramic.
  • the shaped body reshapes or envelops the optoelectronic semiconductor chips without protruding beyond their upper side facing away from the carrier.
  • the upper side of the optoelectronic semiconductor chips is preferably the upper side of the optoelectronic layer comprising or formed by the layer
  • the shaped body on the upper side of the optoelectronic semiconductor chips terminates flush with the optoelectronic semiconductor chips or the shaped body transforms or only partially encloses the optoelectronic semiconductor chips on the side surfaces of the optoelectronic semiconductor chips.
  • the shaped body preferably encloses the optoelectronic semiconductor chips in a form-fitting manner.
  • connection points are each adjacent to the layers on the upper side of the semiconductor body
  • the electrical connections are completely deformed or enveloped by the shaped body, such that the electrical
  • connections do not protrude from the molding.
  • the molded body protects the electrical connections with advantage against external influences against fractures or cracks.
  • the molded body can additionally insulate the electrical connections with advantage.
  • the removal of the carrier can be carried out, for example, by heating or by stepwise thinning of the carrier.
  • the heating can, for example, by means of a laser beam respectively.
  • the thinning can, for example, by
  • the removal takes place by chemical detachment of the carrier or of the sacrificial layer or adhesive layer optionally present on the carrier.
  • the undersides originally facing the carrier are optoelectronic
  • Optoelectronic semiconductor device is not greater than the height of the optoelectronic semiconductor chips
  • Semiconductor chip may have on its underside a contact, for example made of an electrically conductive material, such as a metal, preferably gold or silver.
  • the contact may be exposed after removal of the carrier.
  • Processed optoelectronic semiconductor devices can be a major part of the optoelectronic
  • the respective electrical connection comprises a contact wire which connects the connection point of the optoelectronic semiconductor chip to the conductor structure.
  • the contact wires can by a suitable bonding method with the connection point or with the
  • the contact wires are bonded by an ultrasonic bonding process.
  • An advantage of said design is that chip bonding processes are not required during the manufacturing process. In such a process, the chip is stably mounted on a conductor part and electrically conductively connected thereto. A waiver of such chip bond
  • processes offer the advantage that copper migration, which originates from the copper of a chip bond solder and can ultimately render the chip unusable, can be avoided during the production of the optoelectronic semiconductor components.
  • Such a copper migration can lead to a significant loss of brightness, especially in the case of light-emitting diode chips which are based on the InGaAlP material system.
  • wire bonding a strong heat transfer when forming the electrical connection to the optoelectronic semiconductor chips are avoided, since the contact wires - in contrast to chip-bonding processes - have only a relatively small contact surface and beyond usually not so high temperatures are required in wire bonding.
  • thermosensitive plastics or adhesives are used.
  • the production is simplified by contacting by means of contact wires to the effect that during the contacting in the production of the optoelectronic semiconductor components, the heating and
  • Semiconductor chips and conductor structure can be kept low. As a result, the method can be accelerated or simplified.
  • the molded article is radiation-permeable. This makes it possible for radiation, which is formed in the optoelectronic semiconductor chips in the case where the optoelectronic semiconductor chips are designed to generate radiation, not only respectively via the top sides but also via the top side
  • the tops of the optoelectronic semiconductor chips may be a
  • the shaped body closes at the top of the optoelectronic
  • the shaped body stabilizes the optoelectronic semiconductor chips as reliably as possible prior to singulation of the shaped body, wherein at the same time a small component height of the optoelectronic semiconductor components is achieved.
  • the optoelectronic semiconductor chips project beyond the shaped body in a direction away from the upper side of the carrier.
  • Shaped another material such as a
  • the optoelectronic semiconductor chips Formed or deposited on the side surfaces of the optoelectronic semiconductor chips without the said material, the optoelectronic
  • the upper side of the shaped body is a side of the shaped body facing away from the carrier, which is in front of the body
  • a reflective sheath is applied to the side facing away from the carrier of the shaped body prior to removal of the carrier, wherein the reflective sheath the optoelectronic Semiconductor chips on their upper side facing away from the carrier not surmounted.
  • the reflective cladding can have side surfaces of all optoelectronic
  • the reflective sheath is configured to reflect into this incoming radiation. Radiation which emits via the side surfaces of the optoelectronic semiconductor chips or via side surfaces of the layers of the optoelectronic semiconductor chips and / or the layers or
  • reflective envelope are reflected such that the proportion of emitted via the surfaces or main emission surfaces of the optoelectronic semiconductor devices
  • the shaped body, the optoelectronic semiconductor chips up to a height of the layers, in particular form-fitting, reshape or
  • the shaped body may encase or reshape the optoelectronic semiconductor chips such that the
  • Optoelectronic semiconductor chips are wrapped or transformed only up to a height below the layers of the molding.
  • the reflective sheath terminates flush with the layers of the optoelectronic semiconductor chips.
  • at least one contact wire is arranged in places in the molded body and in places in the reflective envelope.
  • the reflective envelope transforms, encases or encapsulates the optoelectronic
  • an optoelectronic semiconductor component is specified.
  • the optoelectronic semiconductor component is preferably producible or manufactured by means of one of the methods described here, in particular all the features disclosed for the method are also for the method
  • the optoelectronic semiconductor component has
  • this includes
  • Optoelectronic semiconductor device an optoelectronic semiconductor chip, which comprises a layer on an upper side and a conductor structure, which is formed with an electrically conductive material and at least one opening
  • the optoelectronic semiconductor chip in which the optoelectronic semiconductor chip is arranged. Furthermore, the optoelectronic includes
  • Connection point of the optoelectronic semiconductor chip connects to the conductor structure. Furthermore, this includes
  • Optoelectronic semiconductor device a molded body, wherein the side surfaces of the optoelectronic semiconductor chip and the contact wire are at least partially covered by the shaped body, and a reflective sheath, which covers the optoelectronic semiconductor chip in one over the
  • Optoelectronic semiconductor chip the shaped body, wherein the reflective envelope the optoelectronic
  • the optoelectronic semiconductor chip can be arranged in the rupture next to or between one or more frame elements of the leadframe, in particular without the optoelectronic semiconductor chip being partially deposited on the leadframe
  • Ladder structure is arranged.
  • the optoelectronic semiconductor component of the contact wire is placed in places in the molding and in places in the reflective sheath. This allows the contact wire through the
  • Semiconductor chips and the conductor structure are achieved by the molding that a significant proportion of radiation from the reflective sheath is reflected such that the proportion of the over the surfaces or
  • the reflective covering comprises a silicone or a mixture of a silicone and a silicone
  • Matrix material for additional radiation-reflecting or radiation-scattering components of the reflective sheath are provided.
  • the reflective envelope comprises
  • Radiation-reflecting particles which consist of at least one of the materials Ti0 2 , BaS0 4 , ZnO, Al x O y and Zr0 2 or contain at least one of said materials.
  • Optoelectronic semiconductor device in particular of the shaped body traces of material removal, in particular
  • Material removal can result from the separation of the molding.
  • the traces of material removal mean one Roughening of the side surfaces of the optoelectronic semiconductor component or the molding.
  • Roughening can be achieved with advantage that radiation, which over the side surfaces of the optoelectronic
  • Semiconductor chips emitted or emitted can be more easily decoupled from the optoelectronic semiconductor device or emitted from this, since a total reflection of radiation at the side surfaces through the tracks of the
  • Material removal can be reduced.
  • Design can be achieved with advantage a small component height of the optoelectronic semiconductor device.
  • optoelectronic semiconductor device necessary contacts on the same side of the optoelectronic
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows partial steps of a second one
  • FIG. 2B shows a schematic sectional view
  • FIG. 1A shows first method steps with reference to FIG
  • a carrier 1 and a conductor pattern 2 is provided with openings 3.
  • Conductor structure 2 may be designed as a metal conductor frame.
  • the conductor structure 2 is furthermore arranged on an upper side 4 of the carrier 1, the upper side 4 being flat and being exposed in the openings 3 of the conductor structure 2.
  • Conductor structure 2 for example, as electrical
  • conductive lead frame in particular be designed as a metal conductor frame, which preferably comprises copper with a gold or silver coating or consists thereof.
  • Each optoelectronic semiconductor chip 5 has an upper surface 6 at which each one Optoelectronic semiconductor chip 5 each comprises a layer 7.
  • the layer 7 may have a thickness of 80 to 300 ym.
  • the layer 7 is arranged exclusively on the respective upper side 6 of the semiconductor chip 5 and does not project beyond the semiconductor chip 5 in a direction parallel to the upper side 6 of the semiconductor chip 5.
  • the layer 7 is preferably a phosphor layer.
  • the layer 7 may be another layer, for example a layer which is permeable to radiation emitted by the respective optoelectronic semiconductor chip 5, in particular a transparent layer, in particular a coupling or coupling-in layer.
  • the layer may comprise a glass or a silicone.
  • the layer 7 is preferably not part of a
  • Each semiconductor body can form the respective optoelectronic semiconductor chip 5 together with the respective layer 7 arranged thereon.
  • the optoelectronic semiconductor chips 5 are preferably LED chips which are arranged on the upper side 4 of the carrier 1 in the openings 3 of the conductor structure 2. However, it is also possible to use photodiode or laser diode chips as optoelectronic semiconductor chips.
  • the optoelectronic semiconductor chips 5 are in one
  • the conductor structure 2 and the optoelectronic semiconductor chips 5 are fastened to the carrier 1 in such a way that a mechanical connection is produced between the optoelectronic semiconductor chips 5 and the carrier 1, which is later used for the conductor structure 2 and the
  • Optoelectronic semiconductor chips 5 can be solved without destruction again.
  • an adhesive or sacrificial layer are arranged.
  • the conductor structure 2 and the optoelectronic Semiconductor chips 5 and the carrier 1 an adhesive or sacrificial layer are arranged.
  • Conductor 2 and the optoelectronic semiconductor chips 5 glued to the top 4 of the carrier 1.
  • the attachment to the top 4 of the carrier 1 can also be done by other means.
  • Optoelectronic semiconductor chips or semiconductor components are arranged two-dimensionally on the upper side 4 of the carrier 1.
  • FIG. 1B shows a schematic sectional view of the optoelectronic semiconductor component 100 as another
  • the electrical connections 8 comprise contact wires 10, which are the connection points 9 of the optoelectronic
  • the electrical connections with the contact wires 10 may, for example, by means of a suitable Drahtbond- or
  • FIG. 1C shows, on the basis of a schematic sectional view of the optoelectronic semiconductor component 100, a further method step in which the optoelectronic
  • the molded body 11 covers side surfaces 12 of all optoelectronic semiconductor chips 5 at least in places.
  • the side surfaces 12 connect the upper sides 6 of the optoelectronic semiconductor chips 5 with the lower sides 13 of the upper sides 6 facing away from the upper sides 6
  • Optoelectronic semiconductor chip 5 The molded body 11 terminates flush with the layers 7 of the optoelectronic semiconductor chips 5, so that the optoelectronic
  • the shaped body 11 converts, encases or encapsulates the side surfaces 12 of the optoelectronic semiconductor chips 5 and also the electrical connections 8.
  • the shaped body 11 can be in direct contact with the side surfaces 12 and completely cover the side surfaces 12.
  • the molded body 11 has the optoelectronic semiconductor device 100
  • the molding 11 is a mechanically stabilizing material, such as a plastic, a low-melting glass, a low-melting glass ceramic, an epoxy resin, silicone, an epoxy-silicone hybrid material, glass or contains a glass ceramic or is formed from one of these materials.
  • a mechanically stabilizing material such as a plastic, a low-melting glass, a low-melting glass ceramic, an epoxy resin, silicone, an epoxy-silicone hybrid material, glass or contains a glass ceramic or is formed from one of these materials.
  • FIG. 1D shows the removal of the carrier 1 on the basis of a schematic sectional view of the optoelectronic semiconductor component 100.
  • the removal of the carrier can be carried out, for example, by heating or stepwise thinning of the carrier
  • the carrier may preferably be complete
  • the height of the optoelectronic semiconductor device 100 corresponds to the height of the optoelectronic in FIG. 1D
  • Top 4 of the carrier 1 no part of the carrier 1 and / or the shaped body 11 and / or the contact wires 10 the
  • the optoelectronic semiconductor chips 5 on the lower sides 13 an electrical contact, for example in the form of a contact layer (not shown), preferably made of gold or silver.
  • FIG. 1C shows, on the basis of a schematic sectional view of the optoelectronic semiconductor component 100, the singulation of the molded body 11 for the production of optoelectronic
  • FIG. 2A shows a method step of a further exemplary embodiment of the described method on the basis of a schematic sectional view. This process step corresponds to that shown in FIG. 1C, wherein the molded body 11 however, the optoelectronic semiconductor chips 5 are shaped in such a way that the optoelectronic semiconductor chips 5 project beyond the molded body 11 in a direction away from the upper side 4 of the carrier 1.
  • a reflective envelope 14 is applied to the side facing away from the carrier 1 of the molded body 11, wherein the reflective envelope 14, the optoelectronic semiconductor chips 5 on its top 6, not surmounted.
  • the reflective sheath 14 is flush with the layers 7 of the semiconductor chips 5 along the upper side 6 of the semiconductor chips 5
  • the reflective sheath 14 may comprise a silicone or a mixture of a silicone and an epoxy, as well as
  • Contain radiation-reflecting particles may consist of one of the materials Ti0 2 , BaS0 4 , ZnO, Al x O y and Zr0 2 or contain at least one of the materials mentioned.
  • Reflective in this context may mean that the reflective envelope 14 for out of the
  • the carrier 1 is first removed analogously to the method step shown in FIG. 1D. After removing the carrier 1 are the
  • the height of the optoelectronic semiconductor component 200 corresponds to the height of the optoelectronic semiconductor chip 5 without the carrier 1, but including the layers. 7
  • FIG. 2B shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor component 201 according to the invention or a multiplicity thereof. This variety is made by the
  • the singulation takes place here analogously to the method step shown in FIG. 1C, wherein in addition to the shaped body 11, the reflective envelope 14 is additionally singulated, so that a multiplicity of optoelectronic semiconductor components 201 are produced. These each comprise the shaped body 11 and the reflective envelope 14.
  • Shaped body 11 protruding areas
  • Optoelectronic semiconductor chips 5 project beyond the molded body 11 and the reflective sheath 14 the
  • Optoelectronic semiconductor chips 5 do not project beyond their topsides 6.
  • a contact for the operation of the optoelectronic semiconductor devices 101 and 201 may, according to the shown
  • an optoelectronic semiconductor component may also comprise a plurality of optoelectronic semiconductor chips, each optoelectronic semiconductor chip being connected via an electrical Connection is connected to a separate or common conductor structure.
  • Material removal 15 can depending on the separation method

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Dünnfilmchip-Halbleiterbauteils (200) angegeben bei dem eine Leiterstruktur (2) auf einem Träger (1) aufgebracht wird und zwischen den Leiterstrukturen eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterchips (5) angeordnet wird, die jeweils an einer Oberseite (6) eine Schicht (7) umfassen, im besonderen eine Lumineszenzkonversionsschicht. Weiterhin werden elektrische Verbindungen (8) zwischen Halbleiterchip (5) und der Leiterstruktur (2) erstellt etwa mittels eies Bonddrahtes (10) und die Halbleiterchips (5) und die Leiterstruktur mit einem Formkörper (11) umgeben, wobei der Formkörper (11) die optoelektronischen Halbleiterchips (5) an ihrer dem Träger (1) abgewandten Oberseite (4) nicht überragt. Außerdem der Träger (1) entfernt und die umformten Halbleiterchips vereinzelt. In einer besonderen Ausformung ist auf dem Formkörper eine weitere, die Chips umformende Schicht angeordnet wie etwa eine Reflexionsschicht.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauteils und optoelektronisches Halbleiterbauteil
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils und ein optoelektronisches Halbleiterbauteil. Eine zu lösende Aufgabe ist es, ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil anzugeben, welches besonders effizient ist und besonders einfach hergestellt werden kann.
Eine Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe wird durch das optoelektronische Halbleiterbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen
Patentansprüche .
Ein vorgeschlagenes Verfahrens umfasst die Schritte des
Bereitstellens eines Trägers und einer Leiterstruktur, die mit einem elektrisch leitenden Material gebildet ist und eine Vielzahl von Durchbrüchen aufweist. Außerdem umfasst das Verfahren das Anordnen der Leiterstruktur an einer Oberseite des Trägers, wobei die Oberseite in den Durchbrüchen der Leiterstruktur freiliegt. Weiterhin umfasst das Verfahren das Bereitstellen einer Vielzahl von optoelektronischen
Halbleiterchips, wobei jeder optoelektronische Halbleiterchip zumindest an einer Oberseite des jeweiligen Halbleiterchips eine Schicht umfasst. Bei der Schicht kann es sich um eine LeuchtstoffSchicht handeln. Alternativ kann es sich bei der Schicht um eine für von dem jeweiligen Halbleiterchip
emittierte Strahlung durchlässige, insbesondere transparente, Schicht, insbesondere um eine Aus- oder Einkoppelschicht, handeln. Die Schicht ist vorzugsweise nicht Teil eines
Halbleiterkörpers eines jeden optoelektronischen
Halbleiterchips . Weiterhin umfasst das Verfahren das Anordnen einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterchips an der Oberseite des Trägers, in den Durchbrüchen der Leiterstruktur. Die
Leiterstruktur kann beispielsweise als elektrisch leitfähiger Leiterrahmen ausgeführt sein oder einen solchen umfassen. Mit anderen Worten können die optoelektronischen Halbleiterchips in den Duchbrüchen jeweils neben oder zwischen
Rahmenelementen des Leiterrahmens angeordnet werden,
insbesondere ohne dass die optoelektronischen Halbleiterchips teilweise oder vollständig auf der Leiterstruktur und/oder auf einem anderen leitfähigen Element angeordnet werden.
Dabei kann jeweils mindestens oder genau ein
optoelektronischer Halbleiterchip in einem Durchbruch der Leiterstruktur angeordnet werden. Das Verfahren umfasst weiterhin das Bilden einer elektrischen Verbindung zwischen einer Anschlussstelle eines jeden
optoelektronischen Halbleiterchips und der Leiterstruktur sowie das Umformen eines jeden optoelektronischen
Halbleiterchips und der elektrischen Verbindung mit einem Formkörper, wobei der Formkörper die Seitenflächen aller optoelektronischen Halbleiterchips zumindest stellenweise bedeckt und der Formkörper die optoelektronischen
Halbleiterchips an ihrer dem Träger abgewandten Oberseite nicht überragt. Außerdem umfasst das Verfahren das Entfernen des Trägers und das Vereinzeln zumindest des Formkörpers zur Erzeugung von optoelektronischen Halbleiterbauteilen, wobei jedes optoelektronische Halbleiterbauteil wenigstens einen optoelektronischen Halbleiterchip umfasst. Jedes
optoelektronische Halbleiterbauteil kann nach dem Vereinzeln einen Teil des Formkörpers aufweisen.
Bei den optoelektronischen Halbleiterbauteilen handelt es sich beispielsweise jeweils um eine Leuchtdiode, die zur Emission von Strahlung vorgesehen ist. Alternativ kann es sich bei den optoelektronischen Halbleiterbauteilen auch um einen Strahlungsdetektor oder eine Photodiode handeln. Bei den optoelektronischen Halbleiterchips handelt es sich beispielsweise um einen Strahlungsemittierenden
Halbleiterchip, beispielsweise einen Leuchtdiodenchip, einen Photodiodenchip oder auch um einen Laserdiodenchip.
Der Begriff "Strahlung" bezieht sich bei der vorliegenden Erfindung insbesondere auf elektromagnetische Strahlung, beispielsweise sichtbares, vorzugsweise mischfarbiges, insbesondere weißes, Licht.
Bei dem Träger handelt es sich um einen temporären Träger, der beispielsweise vor dem Vereinzeln wieder entfernt wird. Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um eine Folie, oder allgemein um eine Platte handeln, die mit einem
Kunststoffmaterial , einem Metall, einem keramischen Material oder einem Halbleitermaterial gebildet ist.
Die Leiterstruktur und die optoelektronischen Halbleiterchips werden vorzugsweise so an dem Träger befestigt, dass sich eine mechanische Verbindung zwischen den optoelektronischen Halbleiterchips und dem Träger ergibt, die später für die Leiterstruktur und die optoelektronischen Halbleiterchips zerstörungsfrei wieder gelöst werden kann. Dafür könnte zusätzlich oder alternativ zwischen der Leiterstruktur bzw. den optoelektronischen Halbleiterchips und dem Träger eine Haft- oder Opferschicht angeordnet werden. Vorzugsweise werden die Leiterstruktur und die optoelektronischen
Halbleiterchips auf die Oberseite des Trägers geklebt.
Alternativ kann die Befestigung an der Oberseite des Trägers auch mit anderen Mitteln erfolgen.
Für den Fall, dass die oben genannte Schicht eine
Leuchtstoffschicht ist, kann diese beispielsweise aus einem Lumineszenzkonversionsmaterial bestehen oder ein solches enthalten. Dieses Lumineszenzkonversionsmaterial kann
Leuchtstoffpartikel enthalten. Zum Beispiel handelt es sich bei dem Lumineszenzkonversionsmaterial um ein mit Cer dotiertes Yttriumaluminiumgranat, kurz YAG, und/oder ein Luthetiumaluminiumgranat , kurz LuAG, und/oder ein
Luthetiumyttriumaluminiumgranat , kurz LuYAG. Beispielsweise kann das Lumineszenzkonversionsmaterial auch ein entsprechend dotiertes Halbleitermaterial, zum Beispiel ein II-VI- Verbindungshalbleitermaterial wie ZnSe oder ein III-V- Verbindungshalbleitermaterial wie AlInGaN, aufweisen. Ebenso kann es sich bei dem Lumineszenzkonversionsmaterial um ein dotiertes Siliziumnitrid oder Siliziumoxinitrid oder Silikat oder Aluminat handeln. Zum Beispiel ist das
Lumineszenzkonversionsmaterial ein mit Eu^ " dotiertes
Erdalkalisiliziumnitrid und/oder ein
Erdalkalialuminiumsiliziumnitrid, wobei es sich bei dem
Erdalkalimetall zum Beispiel um Barium oder Kalzium oder Strontium handelt. Weiterhin kann von den optoelektronischen Halbleiterchips im Betrieb erzeugte Strahlung von dem
Lumineszenzkonversionsmaterial absorbiert und in einem
Wellenlängenbereich reemittiert werden, der sich von dem Wellenlängenbereich in welchem die optoelektronischen
Halbleiterchips emittieren, unterscheidet. Beispielsweise kann kurzwellige Strahlung, welche von den optoelektronischen Halbleiterchips emittiert wird mittels Absorption in dem Lumineszenzkonversionsmaterial und anschließender Reemission in längerwellige Strahlung konvertiert werden. Beispielsweise können die optoelektronischen Halbleiterchips im Betrieb blaues Licht emittieren. Von der LeuchtstoffSchicht kann dann nach einer entsprechenden Konversion gelbes Licht reemittiert werden, so dass mischfarbiges, insbesondere weißes Licht, entsteht. Die Leuchtstoffpartikel können dabei in einem Matrixmaterial wie beispielsweise Silikon oder Keramik eingebracht sein.
Für den Fall, dass die oben genannte Schicht eine
transparente Schicht und/oder eine Aus- oder Einkoppelschicht ist, kann durch diese mit Vorteil der jeweilige
optoelektronische Halbleiterchip gegen äußere Einflüsse geschützt bzw. von diesem emittierte oder zu detektierende Strahlung aus- oder eingekoppelt werden.
Der Formkörper umformt oder umhüllt die optoelektronischen Halbleiterchips, ohne sie an ihrer dem Träger abgewandten Oberseite, zu überragen. Bei der dem Träger abgewandten
Oberseite der optoelektronischen Halbleiterchips handelt es sich vorzugsweise um die die Schicht umfassende oder durch diese gebildete Oberseite der optoelektronischen
Halbleiterchips . Mit anderen Worten schließt der Formkörper an der Oberseite der optoelektronischen Halbleiterchips bündig mit den optoelektronischen Halbleiterchips ab oder der Formkörper umformt oder umhüllt die optoelektronischen Halbleiterchips an den Seitenflächen der optoelektronischen Halbleiterchips nur teilweise. Der Formkörper umhüllt die optoelektronischen Halbleiterchips dabei vorzugsweise formschlüssig.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens sind die Anschlussstellen der optoelektronischen Halbleiterchips für die elektrischen Verbindungen der optoelektronischen
Halbleiterchips mit der Leiterstruktur jeweils an der
Oberseite der optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet. Vorzugsweise sind die Anschlussstellen jeweils neben den Schichten an der Oberseite der Halbleiterkörper der
optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden die elektrischen Verbindungen vollständig von dem Formkörper umformt oder umhüllt, derart, dass die elektrischen
Verbindungen nicht aus dem Formkörper herausragen. Dabei schützt der Formkörper die elektrischen Verbindungen mit Vorteil vor äußeren Einflüssen gegen Brüche oder Risse. Der Formkörper kann die elektrischen Verbindungen mit Vorteil zusätzlich isolieren.
Es können auch mehrere optoelektronische Halbleiterchips durch eine elektrische Verbindung mit der Leiterstruktur verbunden sein.
Das Entfernen des Trägers kann beispielsweise durch Erwärmen oder durch schrittweises Dünnen des Trägers erfolgen. Das Erwärmen kann beispielsweise mittels eines Laserstrahls erfolgen. Das Dünnen kann beispielsweise durch
Zurückschleifen des Trägers erfolgen. Es ist außerdem
möglich, dass das Entfernen durch chemisches Ablösen des Trägers beziehungsweise der gegebenenfalls auf dem Träger vorhandenen Opferschicht oder Haftschicht erfolgt. Nach dem Entfernen des Trägers sind die ursprünglich dem Träger zugewandten Unterseiten der optoelektronischen
Halbleiterchips vorzugsweise frei zugänglich oder freigelegt. Ein Vorteil des vorgestellten Verfahrens betrifft die
Möglichkeit, kompakte optoelektronische Halbleiterbauteile herzustellen, deren Bauhöhe möglichst gering ist.
Vorzugsweise kann mit dem vorgestellten Verfahren eine
Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauteilen
hergestellt werden, wobei die Höhe eines jeden
optoelektronischen Halbleiterbauteils nicht größer ist als die Höhe der optoelektronischen Halbleiterchips
einschließlich der Schichten. Jeder optoelektronische
Halbleiterchip kann an seiner Unterseite einen Kontakt, beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, etwa einem Metall, vorzugsweise Gold oder Silber, aufweisen. Der Kontakt kann nach dem Entfernen des Trägers freiliegen.
Durch die geringe Bauteilhöhe der durch das vorliegende
Verfahren hergestellten optoelektronischen Halbleiterbauteile kann ein Großteil der in den optoelektronischen
Halbleiterbauteilen entstehenden Wärme mit Vorteil schnell über beispielsweise die Unterseiten der optoelektronischen Halbleiterbauteile abgeführt werden. Mit anderen Worten ist durch die geringe Bauteilhöhe ein Wärmetransportweg
vergleichsweise kurz. Durch diese optimierte Wärmeabfuhr resultiert eine geringere Erwärmung im Betrieb und damit - im Falle von Strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteilen - ein höherer Lichtstrom und damit eine höhere Effizienz und eine längere Lebensdauer. Durch die geringere Erwärmung unterliegt weiterhin die Effizienz eines jeden optoelektronischen Halbleiterbauteils geringeren
Schwankungen im Betrieb. Im Fall von Photodioden als
optoelektronische Halbleiterbauteile verringert eine
optimierte Wärmeabfuhr mit Vorteil die Wahrscheinlichkeit für das Entstehen thermisch erzeugter Ladungsträger bzw. einen durch diese hervorgerufenen Dunkelstrom.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens umfasst die jeweilige elektrische Verbindung einen Kontaktdraht, der die Anschlussstelle des optoelektronischen Halbleiterchips mit der Leiterstruktur verbindet.
Die Kontaktdrähte können durch ein geeignetes Bondverfahren mit der Anschlussstelle beziehungsweise mit der
Leiterstruktur verbunden werden. Vorzugsweise werden die Kontaktdrähte mit einem Ultraschallbondverfahren gebondet. Ein Vorteil der genannten Ausgestaltung besteht darin, dass Chip-Bond-Prozesse während des Herstellungsverfahrens, nicht erforderlich sind. In einem solchen Prozess wird der Chip stabil auf einem Leiterteil befestigt und elektrisch leitend mit diesem verbunden. Ein Verzicht auf solche Chip-Bond
Prozesse bietet zudem den Vorteil, dass Kupfermigration, die von dem Kupfer eines Chip-Bond-Lots ausgehen und den Chip letztlich unbrauchbar machen kann, während der Herstellung der optoelektronischen Halbleiterbauteile vermieden werden kann. Durch eine solche Kupfermigration kann insbesondere bei Leuchtdiodenchips, welche auf dem Materialsystem InGaAlP basieren, ein signifikanter Helligkeitsverlust auftreten. Außerdem kann durch das Drahtbonden ein starker Wärmeübertrag beim Bilden der elektrischen Verbindung auf die optoelektronischen Halbleiterchips vermieden werden, da die Kontaktdrähte - im Gegensatz zu Chip-Bond-Prozesseen - nur eine verhältnismäßig kleine Kontaktfläche aufweisen und darüber hinaus beim Drahtbonden gewöhnlich keine so hohen Temperaturen benötigt werden.
Weiterhin können durch den geringen Wärmeübertrag auf die optoelektronischen Halbleiterchips während des Bildens der elektrischen Verbindungen mit Kontaktdrähten, bei der
Herstellung der optoelektronischen Halbleiterbauteile
beispielsweise temperaturempfindliche Kunststoffe oder Kleber eingesetzt werden. Weiterhin wird die Herstellung durch die Kontaktierung mittels Kontaktdrähten dahingehend vereinfacht, dass während des Kontaktierens bei der Herstellung der optoelektronischen Halbleiterbauteile die Aufheiz- und
Abkühlzeit des Verbunds von Träger, optoelektronischen
Halbleiterchips und Leiterstruktur gering gehalten werden kann. Dadurch kann das Verfahren beschleunigt durchgeführt bzw. vereinfacht werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist der Formköper strahlungsdurchlässig ausgebildet. Dies ermöglicht, dass Strahlung, welche im Fall, dass die optoelektronischen Halbleiterchips zur Strahlungserzeugung ausgebildet sind, in den optoelektronischen Halbleiterchips entsteht, nicht nur jeweils über die Oberseiten, sondern auch über die
Seitenflächen der optoelektronischen Halbleiterchips
emittiert werden und die optoelektronischen
Halbleiterbauteile auch verlassen kann. Dadurch wird die Effizienz der optoelektronischen Halbleiterbauteile mit
Vorteil erhöht, da an den Seitenflächen der
optoelektronischen Halbleiterchips keine oder weniger
Strahlung absorbiert wird, als dies bei einem absorbierenden Formkörper der Fall wäre. Bei den Oberseiten der optoelektronischen Halbleiterchips kann es sich um eine
Hauptemissionsfläche der optoelektronischen Halbleiterchips handeln .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens schließt der Formkörper an der Oberseite der optoelektronischen
Halbleiterchips bündig mit den optoelektronischen
Halbleiterchips ab. Dadurch kann mit Vorteil erreicht werden, dass der Formkörper die optoelektronischen Halbleiterchips vor der Vereinzelung des Formkörpers möglichst zuverlässig stabilisiert, wobei gleichzeitig eine geringe Bauteilhöhe der optoelektronischen Halbleiterbauteile erzielt wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens überragen die optoelektronischen Halbleiterchips den Formkörper in eine Richtung weg von der Oberseite des Trägers. Diese
Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass zusätzlich zum
Formkörper ein weiteres Material, beispielsweise ein
Strahlungsreflektierendes Material an einer Oberseite des
Formkörpers bzw. an den Seitenflächen der optoelektronischen Halbleiterchips aufgebracht oder abgeschieden werden kann, ohne dass das genannte Material die optoelektronischen
Halbleiterchips an ihrer dem Träger abgewandten Oberseite überragt. Die Oberseite des Formkörpers ist dabei eine dem Träger abgewandte Seite des Formkörpers, die vor dem
Aufbringen des Strahlungsreflektierenden Materials
beispielsweise frei liegen kann. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird vor dem Entfernen des Trägers eine reflektierende Umhüllung auf die dem Träger abgewandte Seite des Formkörpers aufgebracht, wobei die reflektierende Umhüllung die optoelektronischen Halbleiterchips an ihrer dem Träger abgewandten Oberseite nicht überragt. Mit anderen Worten kann die reflektierende Umhüllung Seitenflächen aller optoelektronischen
Halbleiterchips zumindest stellenweise bedecken. Durch diese Ausgestaltung kann mit Vorteil die Bauteilhöhe der
optoelektronischen Halbleiterbauteile gering gehalten werden. Die reflektierende Umhüllung ist ausgebildet, in diese eintretende Strahlung zu reflektieren. Strahlung, welche über die Seitenflächen der optoelektronischen Halbleiterchips bzw. über Seitenflächen der Schichten von den optoelektronischen Halbleiterchips und/oder den Schichten emittiert oder
ausgekoppelt wird, kann so mit Vorteil von der
reflektierenden Umhüllung derart reflektiert werden, dass der Anteil der über die Oberflächen bzw. Hauptemissionsflächen der optoelektronischen Halbleiterbauteile emittierten
Strahlung erhöht wird. Somit kann ebenfalls die Effizienz der optoelektronischen Halbleiterbauteile erhöht werden.
Vorzugsweise kann gemäß dieser Ausgestaltung der Formkörper die optoelektronischen Halbleiterchips bis zu einer Höhe der Schichten, insbesondere formschlüssig, umformen oder
umhüllen, so dass die Seitenflächen der optoelektronischen Halbleiterchips bis zu den Schichten vom Formkörper bedeckt sind. Alternativ kann der Formkörper die optoelektronischen Halbleiterchips derart umhüllen oder umformen, dass die
Seitenflächen der Schichten teilweise vom Formkörper umhüllt oder umformt werden oder dass die Seitenflächen der
optoelektronischen Halbleiterchips nur bis zu einer Höhe unterhalb der Schichten vom Formkörper umhüllt oder umformt werden.
Vorzugsweise schließt die reflektierende Umhüllung bündig mit den Schichten der optoelektronischen Halbleiterchips ab. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist zumindest ein Kontaktdraht stellenweise im Formkörper und stellenweise in der reflektierenden Umhüllung angeordnet. Gemäß dieser Ausgestaltung umformt, umhüllt oder verkapselt die reflektierende Umhüllung die optoelektronischen
Halbleiterchips und die elektrischen Verbindungen
formschlüssig .
Weiterhin wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben. Das optoelektronische Halbleiterbauteil ist vorzugsweise mittels einem der hier beschriebenen Verfahren herstellbar oder hergestellt, insbesondere sind sämtliche für das Verfahren offenbarte Merkmale auch für das
optoelektronische Halbleiterbauteil offenbart und umgekehrt. Das optoelektronische Halbleiterbauteil weist dabei
vorzugsweise eine Mehrzahl von optoelektronischen
Halbleiterchips auf, so dass insbesondere Merkmale, die sich bei dem Verfahren beispielsweise auf eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterchips beziehen, sich auch bei dem optoelektronischen Halbleiterbauteil auf eines der entsprechenden Elemente beziehen können.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das
optoelektronische Halbleiterbauteil einen optoelektronischen Halbleiterchip, der an einer Oberseite eine Schicht umfasst und eine Leiterstruktur, die mit einem elektrisch leitenden Material gebildet ist und zumindest einen Durchbruch
aufweist, in welchem der optoelektronische Halbleiterchip angeordnet ist. Weiterhin umfasst das optoelektronische
Halbleiterbauteil einen Kontaktdraht, welcher eine
Anschlussstelle des optoelektronischen Halbleiterchips mit der Leiterstruktur verbindet. Ferner umfasst das
optoelektronische Halbleiterbauteil einen Formkörper, wobei die Seitenflächen des optoelektronischen Halbleiterchips und der Kontaktdraht von dem Formkörper zumindest stellenweise bedeckt sind, und eine reflektierende Umhüllung, die den optoelektronischen Halbleiterchip in einem über den
Formkörper hinausragenden Bereich umformt. Bei dem
optoelektronischen Halbleiterbauteil überragt der
optoelektronische Halbleiterchip den Formkörper, wobei die reflektierende Umhüllung den optoelektronischen
Halbleiterchip an seiner Oberseite nicht überragt.
Der optoelektronische Halbleiterchip kann in dem Duchbruch neben oder zwischen einem oder mehreren Rahmenelementen des Leiterrahmens angeordnet sein, insbesondere ohne dass der optoelektronische Halbleiterchip teilweise auf der
Leiterstruktur angeordnet ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist der Kontaktdraht stellenweise im Formkörper und stellenweise in der reflektierenden Umhüllung angeordnet. Dadurch kann der Kontaktdraht durch die
reflektierenden Umhüllung mit Vorteil in Bereichen vor äußeren Einflüssen, beispielsweise gegen Brüche oder Risse, geschützt oder isoliert werden, an denen der Formkörper den Kontaktdraht nicht umformt oder umhüllt. Weiterhin kann so bei gleichzeitiger Stabilisierung des optoelektronischen
Halbleiterchips und der Leiterstruktur durch den Formkörper erreicht werden, dass ein maßgeblicher Strahlungsanteil von der reflektierenden Umhüllung derart reflektiert wird, dass der Anteil der über die Oberflächen bzw.
Hauptemissionsflächen der optoelektronischen
Halbleiterbauteile emittierten Strahlung erhöht wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die Anschlussstelle auf der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips bzw. eines
Halbleiterkörpers des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet. Dadurch kann mit Vorteil erreicht werden, dass an der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips, zum Beispiel der p- oder der n-Kontakt einer Diode, über die elektrische Verbindung mit der Leiterstruktur verbunden ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst die reflektierende Umhüllung ein Silikon oder eine Mischung aus einem Silikon und einem
Epoxid. Durch diese Materialien kann mit Vorteil ein
Matrixmaterial für zusätzliche Strahlungsreflektierende oder strahlungsstreuende Komponenten der reflektierenden Umhüllung zur Verfügung gestellt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst die reflektierende Umhüllung
Strahlungsreflektierende Partikel, welche zumindest aus einem der Materialien Ti02, BaS04, ZnO, AlxOy und Zr02 bestehen oder zumindest eines der genannten Materialien enthalten. Durch diese Ausgestaltung kann mit Vorteil Strahlung von den genannten Partikeln der reflektierenden Umhüllung gestreut oder reflektiert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des optoelektronischen Halbleiterbauteils weisen Seitenflächen des
optoelektronischen Halbleiterbauteils, insbesondere des Formkörpers Spuren eines Materialabtrags, insbesondere
Sägerillen oder Schleifspuren auf. Diese Spuren des
Materialabtrags können von der Vereinzelung des Formkörpers herrühren. Die Spuren des Materialabtrags bedeuten eine Aufrauung der Seitenflächen des optoelektronischen Halbleiterbauteils bzw. des Formkörpers. Durch diese
Aufrauung kann mit Vorteil erreicht werden, dass Strahlung, welche über die Seitenflächen des optoelektronischen
Halbleiterchips emittiert oder abgestrahlt wird, leichter aus dem optoelektronischen Halbleiterbauteil ausgekoppelt oder von diesem abgestrahlt werden kann, da eine Totalreflektion von Strahlung an den Seitenflächen durch die Spuren des
Materialabtrags verringert werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des optoelektronischen Halbleiterbauteils liegt eine Unterseite des
optoelektronischen Halbleiterchips frei. Durch diese
Ausgestaltung kann mit Vorteil eine geringe Bauteilhöhe des optoelektronischen Halbleiterbauteils erzielt werden.
Weiterhin ist hierdurch eine Kontaktstelle an der Unterseite des optoelektronischen Halbleiterbauteils zugänglich.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des optoelektronischen Halbleiterbauteils liegt auch die Unterseite der
Leiterstruktur frei, so dass beide zum Betrieb des
optoelektronischen Halbleiterbauteils notwendigen Kontakte auf der gleichen Seite des optoelektronischen
Halbleiterbauteils frei liegen. Insbesondere können so mit Vorteil oberflächenmontierbare optoelektronische
Halbleiterbauteile hergestellt werden.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausgestaltungen und
Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren . Die Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des
beschriebenen Verfahrens anhand schematischer
Schnittdarstellungen . Die Figur 2 zeigt Teilschritte eines zweiten
Ausführungsbeispiel des beschriebenen Verfahrens anhand schematischer Schnittdarstellungen. Die Figur 2B zeigt anhand schematischer Schnittdarstellungen beschriebene
optoelektronische Halbleiterbauteile .
Gleiche, gleichartige und gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse 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.
Figur 1A zeigt erste Verfahrensschritte anhand einer
schematischen Schnittansicht eines optoelektronischen
Halbleiterbauteils 100. Zunächst wird ein Träger 1 und eine Leiterstruktur 2 mit Durchbrüchen 3 bereitgestellt. Die
Leiterstruktur 2 kann als Metallleiterrahmen ausgeführt sein. Die Leiterstruktur 2 wird weiterhin an einer Oberseite 4 des Trägers 1 angeordnet, wobei die Oberseite 4 eben ist und in den Durchbrüchen 3 der Leiterstruktur 2 freiliegt. Die
Leiterstruktur 2 kann beispielsweise als elektrisch
leitfähiger Leiterrahmen, insbesondere als Metallleiterrahmen ausgeführt sein, welcher vorzugsweise Kupfer mit einer Gold- oder Silberbeschichtung umfasst oder daraus besteht.
Weiterhin wird eine Vielzahl von optoelektronischen
Halbleiterchips 5 bereitgestellt. Jeder optoelektronische Halbleiterchip 5 hat eine Oberseite 6, an welcher jeder optoelektronische Halbleiterchip 5 jeweils eine Schicht 7 umfasst. Die Schicht 7 kann eine Dicke von 80 bis 300 ym haben. Bevorzugt ist die Schicht 7 ausschließlich auf der jeweiligen Oberseite 6 des Halbleiterchips 5 angeordnet und überragt den Halbleiterchip 5 nicht in eine Richtung parallel zur Oberseite 6 des Halbleiterchips 5. Die Schicht 7 ist vorzugsweise eine LeuchtstoffSchicht . Alternativ kann die Schicht 7 eine andere Schicht, beispielsweise eine für von dem jeweiligen optoelektronischen Halbleiterchip 5 emittierte Strahlung durchlässige, insbesondere transparente, Schicht, insbesondere eine Aus- oder Einkoppelschicht, sein. In diesem Fall kann die Schicht ein Glas oder ein Silikon aufweisen. Die Schicht 7 ist vorzugsweise nicht Teil eines
Halbleiterkörpers eines jeden optoelektronischen
Halbleiterchips 5. Jeder Halbleiterkörper kann zusammen mit der jeweils darauf angeordneten Schicht 7 den jeweiligen optoelektronschen Halbleiterchip 5 bilden.
In den hier gezeigten Ausführungsbeispielen handelt es sich bei den optoelektronischen Halbleiterchips 5 vorzugsweise um LED-Chips, welche an der Oberseite 4 des Trägers 1 in den Durchbrüchen 3 der Leiterstruktur 2 angeordnet sind. Es können aber auch Photodioden- oder Laserdiodenchips als optoelektronische Halbleiterchips eingesetzt werden. Die optoelektronischen Halbleiterchips 5 sind dabei in einer
Ebene angeordnet. Zum Beispiel sind die Leiterstruktur 2 und die optoelektronischen Halbleiterchips 5 so an dem Träger 1 befestigt, dass sich eine mechanische Verbindung zwischen den optoelektronischen Halbleiterchips 5 und dem Träger 1 ergibt, die später für die Leiterstruktur 2 und die
optoelektronischen Halbleiterchips 5 zerstörungsfrei wieder gelöst werden kann. Dafür könnte zusätzlich oder alternativ zwischen der Leiterstruktur 2 bzw. den optoelektronischen Halbleiterchips 5 und dem Träger 1 eine Haft- oder Opferschicht angeordnet werden. Vorzugsweise werden die
Leiterstruktur 2 und die optoelektronischen Halbleiterchips 5 auf die Oberseite 4 des Trägers 1 geklebt. Alternativ kann die Befestigung an der Oberseite 4 des Trägers 1 auch mit anderen Mitteln erfolgen.
In den hier dargestellten Ausführungsbeispielen sind
exemplarisch für eine Vielzahl von optoelektronischen
Halbleiterchips 5 drei optoelektronische Halbleiterchips bzw. Halbleiterbauteile im Querschnitt gezeigt. Die gezeigten Figuren sind weiterhin so zu interpretieren, dass die
optoelektronischen Halbleiterchips bzw. Halbleiterbauteile zweidimensional auf der Oberseite 4 des Trägers 1 angeordnet sind.
Figur 1B zeigt anhand einer schematischen Schnittansicht des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100 als weiteren
Verfahrensschritt das Bilden einer elektrischen Verbindung 8 zwischen einer Anschlussstelle 9 eines jeden
optoelektronischen Halbleiterchips 5 und der Leiterstruktur 2. Die elektrischen Verbindungen 8 umfassen Kontaktdrähte 10, welche die Anschlussstellen 9 der optoelektronischen
Halbleiterchips 5 mit der Leiterstruktur 2 verbinden. Die elektrischen Verbindungen mit den Kontaktdrähten 10 können beispielsweise mittels eines geeigneten Drahtbond- oder
Ultraschallbondverfahrens gebildet werden. Vorzugsweise bestehen die Kontaktdrähte 10 aus Gold. Figur IC zeigt anhand einer schematischen Schnittansicht des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100 einen weiteren Verfahrensschritt, in dem die optoelektronischen
Halbleiterchips 5 und die elektrischen Verbindungen 8 mit einem Formkörper 11 umformt werden. Der Formkörper 11 bedeckt Seitenflächen 12 aller optoelektronischen Halbleiterchips 5 zumindest stellenweise. Die Seitenflächen 12 verbinden die Oberseiten 6 der optoelektronischen Halbleiterchips 5 mit den den Oberseiten 6 abgewandten Unterseiten 13 der
optoelektronischen Halbleiterchips 5. Der Formkörper 11 schließt bündig mit den Schichten 7 der optoelektronischen Halbleiterchips 5 ab, so dass die optoelektronischen
Halbleiterchips 5 von dem Formkörper 11 an ihrer dem Träger 1 abgewandten Oberseite 6 nicht überragt werden. Dabei umformt, umhüllt oder verkapselt der Formkörper 11 die Seitenflächen 12 der optoelektronischen Halbleiterchips 5 und außerdem die elektrischen Verbindungen 8. Zum Beispiel kann der Formkörper 11 mit den Seitenflächen 12 in direktem Kontakt stehen und die Seitenflächen 12 vollständig bedecken. Der Formkörper 11 hat für das optoelektronische Halbleiterbauteil 100
zusätzlich eine mechanisch stabilisierende Eigenschaft.
Das Umformen oder Umhüllen kann beispielsweise mittels
Spritzguss, Spritzens, Gießens, Druckens, Auflaminierens einer Folie oder ähnlichen Verfahren erfolgen, wobei der Formkörper 11 ein mechanisch stabilisierenden Material, wie beispielsweise einen Kunststoff, ein niederschmelzendes Glas, eine niederschmelzende Glaskeramik, ein Epoxidharz, Silikon, ein Epoxid-Silikonhybridmaterial , Glas oder eine Glaskeramik enthält oder aus einem dieser Materialien gebildet ist.
Figur 1D zeigt anhand einer schematischen Schnittansicht des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100 das Entfernen des Trägers 1. Das Entfernen des Trägers kann beispielsweise durch Erwärmen oder schrittweises Dünnen des Trägers
erfolgen. Dabei kann der Träger bevorzugt vollständig
entfernt werden. Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung außerdem
vorgesehen, dass das Entfernen des Trägers durch chemisches Ablösen oder durch chemisches Ablösen einer zwischen dem Träger und den optoelektronischen Halbleiterchips
angeordneten Opfer- oder Haftschicht (nicht dargestellt) erfolgt. Nach dem Entfernen des Trägers 1 sind die
ursprünglich dem Träger 1 zugewandten Unterseiten 13 der optoelektronischen Halbleiterchips 5 frei zugänglich oder freigelegt .
Die Höhe des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100 entspricht in Figur 1D der Höhe der optoelektronischen
Halbleiterchips 5 (einschließlich der Schichten 7).
Insbesondere überragt also in eine Richtung weg von der
Oberseite 4 des Trägers 1 kein Teil des Trägers 1 und/oder des Formkörpers 11 und/oder der Kontaktdrähte 10 die
Halbleiterchips 5. Es ist im Rahmen der vorliegenden
Erfindung weiterhin vorgesehen, dass die optoelektronischen Halbleiterchips 5 an den Unterseiten 13 einen elektrischen Kontakt, beispielsweise in Form einer Kontaktschicht (nicht dargestellt), vorzugsweise aus Gold oder Silber, aufweisen.
Figur IE zeigt anhand einer schematischen Schnittansicht des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100 das Vereinzeln des Formkörpers 11 zur Erzeugung von optoelektronischen
Halbleiterbauteilen 101, die jeweils einen optoelektronischen Halbleiterchip 5, der über eine elektrische Verbindung 8 mit der Leiterstruktur 2 verbunden ist, umfassen. Figur 2A zeigt anhand einer schematischen Schnittansicht einen Verfahrensschritt eines weiteren Ausführungsbeispiels des beschriebenen Verfahrens. Dieser Verfahrensschritt entspricht dem in Figur IC gezeigten, wobei der Formkörper 11 jedoch die optoelektronischen Halbleiterchips 5 derart umformt, dass die optoelektronischen Halbleiterchips 5 den Formkörper 11 in eine Richtung weg von der Oberseite 4 des Trägers 1 überragen. Weiterhin wird hier, vor dem Entfernen des Trägers 1 eine reflektierende Umhüllung 14 auf die dem Träger 1 abgewandte Seite des Formkörpers 11 aufgebracht, wobei die reflektierende Umhüllung 14 die optoelektronischen Halbleiterchips 5 an ihrer Oberseite 6, nicht überragt. Die reflektierende Umhüllung 14 schließt entlang der Oberseite 6 der Halbleiterchips 5 bündig mit den Schichten 7 der
optoelektronischen Halbleiterchips 5 ab. Die reflektierende Umhüllung 14 kann ein Silikon oder eine Mischung aus einem Silikon und einem Epoxid umfassen und außerdem
Strahlungsreflektierende Partikel enthalten. Diese Partikel können aus einem der Materialien Ti02, BaS04, ZnO, AlxOy und Zr02 bestehen oder zumindest eines der genannten Materialien enthalten .
"Reflektierend" kann in diesem Zusammenhang bedeuten, dass die reflektierende Umhüllung 14 für aus den
optoelektronischen Halbleiterchips 5 und/oder den
Leuchstoffschichten 7 auf sie auftreffende Strahlung
zumindest eine Reflektivität von 80 %, bevorzugt von mehr als 90 %, aufweist.
In dem Ausführungsbeispiel aus Figur 2A wird der Träger 1 nach dem Aufbringen der reflektierenden Umhüllung 14 analog zu dem in Figur 1D gezeigten Verfahrensschritt zunächst entfernt. Nach dem Entfernen des Trägers 1 sind die
ursprünglich dem Träger 1 zugewandten Unterseiten 13 der optoelektronischen Halbleiterchips 5 frei zugänglich oder freigelegt (vgl. Figur 2B) . Die Höhe des optoelektronischen Halbleiterbauteils 200 entspricht der Höhe der optoelektronischen Halbleiterchips 5 ohne den Träger 1, aber einschließlich der Schichten 7.
Figur 2B zeigt anhand einer schematischen Schnittansicht ein erfindungsgemäßes optoelektronisches Halbleiterbauteil 201 bzw. eine Vielzahl davon. Diese Vielzahl wird durch die
Vereinzelung des Formkörpers 11 gemäß des in Figur 2A
dargestellten Ausführungsbeispiels nach dem Entfernen des Trägers 1 erzeugt. Die Vereinzelung erfolgt hier analog zu dem in Figur IE gezeigten Verfahrensschritt, wobei neben dem Formkörper 11 zusätzlich die reflektierende Umhüllung 14 vereinzelt wird, so dass eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauteilen 201 erzeugt wird. Diese umfassen jeweils den Formkörper 11 und die reflektierende Umhüllung 14.
Seitenflächen 12 der optoelektronischen Halbleiterchips 5 und der Kontaktdrähte 10 sind vom Formkörper 11 stellenweise bedeckt. Die reflektierende Umhüllung 14 umformt oder umhüllt die optoelektronischen Halbleiterchips 5 in über den
Formkörper 11 hinausragenden Bereichen, wobei die
optoelektronische Halbleiterchips 5 den Formkörper 11 überragen und die reflektierende Umhüllung 14 die
optoelektronischen Halbleiterchips 5 an ihren Oberseiten 6 nicht überragen. Eine Kontaktierung für den Betrieb der optoelektronischen Halbleiterbauteile 101 und 201 kann gemäß der gezeigten
Ausführungsbeispiele über die Unterseiten 13 der
optoelektronischen Halbleiterchips 5 sowie über die
Leiterstruktur 2 erfolgen.
Alternativ kann ein optoelektronisches Halbleiterbauteil auch mehrere optoelektronische Halbleiterchips umfassen, wobei jeder optoelektronischen Halbleiterchip über eine elektrische Verbindung mit einer gesonderten oder gemeinsamen Leiterstruktur verbunden ist.
Seitenflächen 12 der optoelektronischen Halbleiterbauteile 201, welche durch die Formkörper 11 gebildet werden, weisen Spuren eines Materialabtrags 15 auf. Der Materialabtrag kann von der Vereinzelung herrühren. Die Spuren des
Materialabtrags 15 können je nach Vereinzelungsmethode
Sägerillen oder Schleifspuren sein.
Die 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.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Anmeldung DE 10 2012 113 003.5, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
1 Träger
2 Leiterstruktur
3 Durchbruch
4 Oberseite des Trägers
5 Optoelektronischer Halbleiterchip
6 Oberseite des optoelektronischer Halbleiterchips
7 Schicht
8 Elektrische Verbindung
9 Anschlusssteile
10 Kontaktdraht
11 Formkörper
12 Seitenfläche
13 Unterseite
14 Reflektierende Umhüllung
15 Spuren des Materialabtrags
100, 101, 200, 201 Optoelektronisches Halbleiterbauteil

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauteils (100, 200) mit den folgenden
Schritten:
Bereitstellen eines Trägers (1),
Bereitstellen einer Leiterstruktur (2), die mit einem elektrisch leitenden Material gebildet ist und eine
Vielzahl von Durchbrüchen (3) aufweist,
- Anordnen der Leiterstruktur (2) an einer Oberseite (4) des Trägers (1), wobei die Oberseite (4) in den
Durchbrüchen (3) der Leiterstruktur (2) freiliegt,
Bereitstellen einer Vielzahl von optoelektronischen
Halbleiterchips (5), wobei jeder optoelektronische
Halbleiterchip (5) zumindest an einer Oberseite (6) des jeweiligen Halbleiterchips eine Schicht (7) umfasst, Anordnen der Vielzahl von optoelektronischen
Halbleiterchips (5) an der Oberseite (4) des Trägers (1), in den Durchbrüchen (3) der Leiterstruktur (2),
- Bilden einer elektrischen Verbindung (8) zwischen einer Anschlussstelle (9) eines jeden optoelektronischen
Halbleiterchips (5) und der Leiterstruktur (2),
Umformen eines jeden optoelektronischen Halbleiterchips (5) und der elektrischen Verbindung (8) mit einem
Formkörper (11), wobei der Formkörper (11) die
Seitenflächen (12) aller optoelektronischen
Halbleiterchips zumindest stellenweise bedeckt, und wobei der Formkörper (11) die optoelektronischen
Halbleiterchips (5) an ihrer dem Träger (1) abgewandten Oberseite (4) nicht überragt,
Entfernen des Trägers (1), und
Vereinzeln zumindest des Formkörpers (11) zur Erzeugung von optoelektronischen Halbleiterbauteilen (101, 201), wobei jedes optoelektronische Halbleiterbauteil (101, 201) wenigstens einen optoelektronischen Halbleiterchip (5) umfasst.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die optoelektronischen Halbleiterchips (5) den Formkörper (11) überragen und wobei die Höhe des optoelektronischen Halbleiterbauteils (100, 200) der Höhe der optoelektronischen
Halbleiterchips (5) entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei vor dem Entfernen des Trägers (1) eine reflektierende Umhüllung (14) auf die dem Träger (1) abgewandte Seite des Formkörpers (11) aufgebracht wird, wobei die reflektierende Umhüllung (14) die optoelektronischen Halbleiterchips (5) an ihrer dem Träger (1) abgewandten Oberseite (4) nicht überragt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die jeweilige elektrische Verbindung (8) einen
Kontaktdraht (10) umfasst, der die Anschlussstelle (9) des optoelektronischen Halbleiterchips (5) mit der
Leiterstruktur (2) verbindet.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formkörper (11) strahlungsdurchlässig ausgebildet ist .
6. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1, 4 und 5, wobei der Formkörper (11) an der Oberseite (6) der optoelektronischen Halbleiterchips (5) bündig mit den optoelektronischen Halbleiterchips (5) abschließt.
7. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 3, 4 und 5, wobei zumindest ein Kontaktdraht (10) stellenweise im Formkörper (11) und stellenweise in der reflektierenden Umhüllung (14) angeordnet ist.
8. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100, 200) umfassend einen optoelektronischen Halbleiterchip (5) , der an einer Oberseite (6) eine Schicht (7) umfasst,
eine Leiterstruktur (2), die mit einem elektrisch
leitenden Material gebildet ist und zumindest einen
Durchbruch (3) aufweist, in welchem der optoelektronische Halbleiterchip (5) angeordnet ist,
einen Kontaktdraht (10), welcher eine Anschlussstelle (9) des optoelektronischen Halbleiterchips (5) mit der
Leiterstruktur (2) verbindet,
einen Formkörper (11), wobei Seitenflächen (12) des optoelektronischen Halbleiterchips und der Kontaktdraht
(10) von dem Formkörper (11) zumindest stellenweise bedeckt sind,
eine reflektierende Umhüllung (14), die den
optoelektronischen Halbleiterchip (5) in einem über den Formkörper (11) hinausragenden Bereich umformt, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (5) den Formkörper
(11) überragt, und
die reflektierende Umhüllung (14) den optoelektronischen Halbleiterchip (5) an seiner Oberseite (6) nicht
überragt .
9. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100, 200) nach
Anspruch 8, wobei eine Unterseite (13) des
optoelektronischen Halbleiterchips (5) freiliegt.
10. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100, 200) nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Kontaktdraht (10)
stellenweise im Formkörper (11) und stellenweise in der reflektierenden Umhüllung (14) angeordnet ist.
11. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100, 200) nach
mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die
Anschlussstelle (9) auf der Oberseite (6) des
optoelektronischen Halbleiterchips (5) angeordnet ist.
12. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100, 200) nach
mindestens einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die reflektierende Umhüllung (14) ein Silikon oder eine Mischung aus einem Silikon und einem Epoxid umfasst.
13. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100, 200) nach
mindestens einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die reflektierende Umhüllung (14) Strahlungsreflektierende Partikel umfasst, welche aus zumindest einem der
Materialien Ti02, BaS04, ZnO, AlxOy und Zr02 bestehen oder zumindest eines der genannten Materialien enthalten.
14. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100, 200) nach
mindestens einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei
Seitenflächen (12) des optoelektronischen
Halbleiterbauteils (5) Spuren eines Materialabtrags, insbesondere Sägerillen (15) oder Schleifspuren
aufweisen .
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