WO2014114407A1 - Verfahren zur herstellung einer vielzahl optoelektronischer bauelemente und optoelektronisches bauelement - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer vielzahl optoelektronischer bauelemente und optoelektronisches bauelement Download PDF

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WO2014114407A1
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semiconductor
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Tony Albrecht
Thomas Schlereth
Albert Schneider
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • Optoelectronic components and an optoelectronic component are, for example, in the following
  • a subcarrier wafer is provided with contact structures.
  • the subcarrier wafer preferably comprises glass, sapphire or a semiconductor material, such as silicon.
  • the subcarrier wafer can also be made of glass, sapphire or a semiconductor material, such as For example, silicon exist.
  • Radiation-emitting semiconductor bodies is on the
  • the radiation-emitting semiconductor bodies are suitable for electromagnetic
  • Emitting radiation exit surface At least the
  • Contact structures are encapsulated with a potting.
  • the subcarrier wafer is preferably removed from the resulting composite.
  • the auxiliary carrier wafer is completely derived from the composite of the later components
  • an auxiliary carrier wafer is used.
  • the subcarrier wafer is usually no longer included in the finished device later.
  • Subcarrier wafer is used for mechanical stabilization of the semiconductor body during the production of
  • a compact design leads with advantage to a very good heat dissipation from the semiconductor body in
  • Semiconductor body can be omitted.
  • the use of plated-through silicon panels is also advantageously not necessary in the proposed method.
  • the finished component is particularly preferably free of a conventional housing.
  • the contact structures are particularly preferably used for subsequent electrical contacting of the semiconductor body.
  • each semiconductor body is assigned two contact structure elements.
  • each one is unique
  • Semiconductor body preferably assigned exactly two contact structure elements.
  • each semiconductor body with a mounting surface, the radiation exit surface
  • Radiation exit surface of the semiconductor body is in this case usually part of a front side of the semiconductor body, which, however, may have subregions, such as a bonding pad, from which no radiation can escape.
  • the front side faces the mounting surface.
  • the contact structures have a first metallic layer and a second metallic layer, wherein the second metallic layer is deposited galvanically on the first metallic layer.
  • the first metallic layer particularly preferably has a thickness of between 50 nanometers and 500 nanometers inclusive.
  • the first metallic layer can
  • the first metallic layer is also known as the seed layer (“seed layer”), it does not have to
  • the first metallic layer is a layer sequence of several of each other
  • the first metallic layer may comprise a single gold layer and a single nickel layer, or may consist of a single gold layer and a single nickel layer.
  • the second metallic layer is particularly preferably thicker than the first metallic layer.
  • the second metallic layer particularly preferably has a thickness between
  • the second metallic layer has a thickness of about 60 microns.
  • the second metallic layer particularly preferably comprises one of the following materials or is formed from one of the following materials: silver, gold, nickel, copper.
  • the second metallic layer does not necessarily consist of a single layer. Rather, it is also possible that the second metallic layer a Layer sequence of several different ones
  • Single-layer nickel or consist of a single silver layer and a single nickel layer.
  • the second metallic layer comprises a single gold layer and a single nickel layer or consists of a single gold layer and a single nickel layer.
  • the second metallic layer may be a single nickel layer, a single copper layer, another
  • the second metallic layer preferably has these individual layers in the order listed above, that is to say in the order nickel-copper-nickel-silver.
  • the silver single layer can also be replaced by a gold single layer.
  • the second metallic layer has side flanks with an undercut.
  • the side flanks of the second metallic layer are oblique to one over a portion or over its entire length
  • Normal forms a major surface of the second metallic layer, wherein the cross-sectional area of the second metallic layer of a the semiconductor body
  • the potting surrounds both the semiconductor body and the
  • the potting particularly preferably forms a common interface with the Semiconductor bodies and the contact structures.
  • the auxiliary carrier wafer is next to the radiation-emitting
  • ESD electrostatic diode chips
  • each subsequent component can have an ESD diode chip which can be used for this purpose
  • the encapsulation is designed to be reflective and / or wavelength-converting.
  • the potting compound particularly preferably comprises a matrix material, such as, for example, an epoxide, a silicone, a polyphthalocyanine (PPA), a polycyclohexylenedimethylene terephthalate (PCT) or a mixture of at least two of these materials.
  • a matrix material such as, for example, an epoxide, a silicone, a polyphthalocyanine (PPA), a polycyclohexylenedimethylene terephthalate (PCT) or a mixture of at least two of these materials.
  • PPA polyphthalocyanine
  • PCT polycyclohexylenedimethylene terephthalate
  • Matrix material for example, reflective particles
  • the reflective particles can be any reflective particles embedded.
  • the reflective particles can be any reflective particles.
  • titanium oxide For example, contain one of the following materials or consist of one of the following materials: titanium oxide,
  • Zinc white for example zinc oxide
  • lead white for example lead carbonate
  • the potting may additionally or alternatively to the reflective properties also be formed wavelength converting.
  • the wavelength-converting encapsulation is preferably suitable for electromagnetic radiation of the first wavelength range into electromagnetic radiation a second wavelength range to convert.
  • the matrix material of the potting for example, in the matrix material of the potting
  • the phosphor particles impart to the potting the wavelength-converting properties.
  • wavelength conversion is present in particular the conversion of radiated electromagnetic
  • Wavelength range converted and sent out again Wavelength range converted and sent out again.
  • pure scattering or pure absorption of electromagnetic radiation is not present here
  • the phosphor particles may include any of the following materials, or may be made of any of the following materials: rare earth doped garnets, rare earth doped alkaline earth sulfides, rare earth doped thiogallates, rare earth doped ones
  • the potting can be done, for example, with one of the following
  • Procedures are processed: potting, dispensing, jetting, Molden.
  • the subcarrier wafer can be removed, for example, by one of the following methods: laser lift-off, etching,
  • the auxiliary carrier wafer is in this case removed from an interface which is formed in part by a surface of the contact structures and partly by a surface of the encapsulation.
  • the subcarrier wafer usually forms a common interface with the contact structures and with the encapsulation, which is freely accessible after removal of the subcarrier wafer.
  • the particular advantage here is that the subcarrier wafer is essentially not destroyed in the laser lift-off process, so that the subcarrier wafer can optionally be reused after appropriate conditioning.
  • a laser lift-off process is described for example in one of the following documents whose
  • a support comprising sapphire or glass or made of sapphire or glass is preferably removed by a laser lift-off process.
  • An auxiliary carrier wafer comprising a semiconductor material, such as
  • silicon or consists of this material is, however, usually by means of etching or
  • the auxiliary carrier wafer is usually destroyed and can not be used further.
  • the resulting composite of optoelectronic components is usually singulated and the color locus of the components
  • the semiconductor body in a light path the semiconductor body becomes a
  • Wavelength-converting layer arranged.
  • the wavelength-converting layer may be provided in addition to a reflective encapsulation.
  • the wavelength-converting layer is applied over the entire surface of the reflective potting.
  • Wavelength-converting layer has
  • the wavelength-converting layer usually contains
  • the wavelength-converting layer may be formed, for example, as a layer-shaped wavelength-converting encapsulation.
  • wavelength converting layer for example Have matrix material, in the phosphor particles
  • Phosphor particles can be formed, for example, by casting or printing in the form of a wavelength-converting layer.
  • the wavelength-converting layer For example, the
  • Sedimentation is generated, in particular on the casting.
  • phosphor particles are introduced into a matrix material.
  • the to be coated In a sedimentation process, phosphor particles are introduced into a matrix material.
  • the to be coated In a sedimentation process, phosphor particles are introduced into a matrix material.
  • the to be coated In a sedimentation process, phosphor particles are introduced into a matrix material.
  • the to be coated In a sedimentation process, phosphor particles are introduced into a matrix material.
  • Sedimentation process usually. After the phosphor particles have dropped, the matrix material is cured.
  • a feature of a wavelength-converting layer deposited by a sedimentation process is that all surfaces on which the particles can settle by gravity are coated with the wavelength-converting layer.
  • the phosphor particles are sedimented Wavelength-converting layer usually in direct contact with each other.
  • the wavelength converting layer may further comprise
  • Phosphor particles are printed in the form of a layer on a foil and then cured, leaving a
  • Wavelength-converting layer is formed.
  • Wavelength-converting layer can then by means of a pick-and-place method in the light path of the
  • the wavelength-converting layer can be placed on the potting.
  • an optical element is arranged in the light path of each semiconductor body. For example, about everyone
  • the optical element can be molded, for example, over the semiconductor body, that is to say produced with the aid of a cavity.
  • the optical element can be molded, for example, over the semiconductor body, that is to say produced with the aid of a cavity.
  • the semiconductor bodies may be formed, for example, as flip-chips.
  • a flip chip has two electrical contacts on a mounting surface of the
  • flip-chips Semiconductor body, while a radiation-emitting front of the flip-chip free of electrical contacts is.
  • flip-chips generally do not require a bonding wire for making electrical contact.
  • the electrical contacts of the flip-chip are generally provided for mounting the flip-chip on contact structures.
  • Such semiconductor bodies may for example comprise a sapphire substrate on which a radiation-emitting
  • semiconductor layer sequence of the semiconductor body epitaxially grown Such semiconductor bodies are also referred to as "sapphire chips.” Sapphire is usually a
  • the semiconductor body therefore has a growth substrate which has sapphire or consists of sapphire, then at least two electrical contacts are usually used for electrical contacting
  • Mounting surface is usually formed by an outer surface of the growth substrate.
  • semiconductor bodies are also suitable which have only a single electrical contact on their front side.
  • the second electrical contact is arranged, for example, on the mounting surface of the semiconductor body or formed by the mounting surface.
  • Such semiconductor bodies are also referred to as "vertical" semiconductor bodies, since the current flow during operation through the semiconductor body runs in the vertical direction parallel to a stacking direction of the semiconductor layer sequence.
  • a vertical semiconductor body may be
  • a thin-film semiconductor body is usually a
  • Thin film semiconductor bodies typically include a for mechanical stabilization
  • the carrier material is usually designed to be electrically conductive, so that a vertical current flow from the front to the mounting surface of the semiconductor body is possible.
  • Thin-film semiconductor bodies are described, for example, in the publication I. Schnitzer et al. , Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18 October 1993, 2174 - 2176, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.
  • semiconductor bodies are also formed as vertical semiconductor bodies which form a
  • the vertical semiconductor body is in this case usually with his
  • the rear electrical contacts are generally electrically conductively connected to a contact structure element in each case.
  • Contact structure element be electrically conductively connected.
  • an upper edge of the potting reaches to an upper edge of the second metallic layer.
  • the second metallic layer particularly preferably forms an outer side of the contact structures. Particularly preferably closes the
  • the potting particularly preferably covers the side surfaces of the second metallic layer, while the side surfaces of the semiconductor body are free of the potting.
  • the application of the potting can take place before or after the application of the semiconductor body to the auxiliary carrier wafer.
  • the upper edge of the casting extends to an upper edge of the
  • the potting particularly preferably ends flush with the front side of the semiconductor body.
  • the potting covers the Side surfaces of the semiconductor body in each case completely, but does not protrude beyond the front of the semiconductor body.
  • Embodiment of the method the potting after the application of the semiconductor body is applied to the subcarrier wafer.
  • the side surfaces of the semiconductor body are particularly preferably arranged at a distance from the encapsulation or free from the encapsulation, if radiation of the semiconductor body can also be emitted via the side surfaces of the semiconductor body, as is
  • the contact structures are formed with a mechanically stabilizing material.
  • the mechanically stabilizing material particularly preferably serves to stabilize the finished optoelectronic component and, for example, fulfills the function of a housing. Unlike one
  • the mechanically stabilizing material is not formed as a separate element on or in which the semiconductor body is mounted.
  • the contact structures are formed with the mechanically stabilizing material before the
  • the mechanically stabilizing material is, for example, a highly stable housing material, such as highly stable polyphthalamide (PPA) or highly stable epoxide.
  • PPA polyphthalamide
  • epoxide highly stable epoxide
  • the mechanically stabilizing material forms a common with the contact structures
  • an upper edge of the mechanically stabilizing material terminates laterally flush with an upper edge of the contact structures.
  • the potting material is subsequently applied to the mechanically stabilizing material, which transforms the semiconductor bodies.
  • each subsequent component has a plurality of semiconductor bodies.
  • the semiconductor body can do so
  • each component generally comprises a wavelength-converting element, such as a wavelength-converting layer or a wavelength-converting encapsulation.
  • the wavelength-converting element preferably converts a part of the emitted from the semiconductor body
  • the first wavelength range preferably comprises blue light and the second wavelength
  • Wavelength range preferably includes yellow light.
  • the component preferably emits mixed-colored white light, which consists of unconverted blue light and
  • FIG. 12 shows an electron microscopic example
  • a subcarrier wafer 1 is provided in a first step (FIG. 1).
  • the auxiliary carrier wafer 1 has, in particular, glass, sapphire or a semiconductor material, such as, for example, silicon.
  • a first metallic layer 2 is applied on the subcarrier wafer 1, a first metallic layer 2 is applied.
  • the first metallic layer 2 is structured. In other words, the first metallic layer 2
  • a second metallic layer 3 is electrodeposited onto the first metallic layer 2 (FIG. 2). Also the second metallic layer 3 is structured. In this case, the structuring of the second metallic layer 3 follows the structuring of the first metallic layer 2. Together, the first metallic layer 2 and the second metallic layer 3 form contact structures 4 with individual contact structure elements 41.
  • Radiation exit surface 6 emit, on the
  • Semiconductor body 5 is in this case applied with a mounting surface 7 on a contact structure element 41 electrically conductive, for example by gluing, soldering or die-bonding.
  • each semiconductor body 5 is now connected to its front side 9 by means of a bonding wire 8
  • a potting 10 is applied to the subcarrier wafer 1, so that the contact structures 4 and the semiconductor bodies 5 are encapsulated with the encapsulation 10 (FIG. 5).
  • the potting 10 encloses both the
  • the potting 10 is formed in layers.
  • the layer of the encapsulation 10 in this case has a substantially constant thickness.
  • the potting 10 in the present embodiment is formed wavelength converting.
  • the encapsulation 10 comprises a matrix material with phosphor particles 11, which are suitable for radiation of a first
  • the potting 10 is located in the light path 12 of the semiconductor body 5, the electromagnetic radiation of the first
  • the semiconductor bodies 5 particularly preferably emit blue light, which is partially converted by the phosphor particles 11 in the encapsulation 10 into yellow light.
  • the finished components send mixed white light in the present embodiment.
  • the subcarrier wafer 1 is detached from the composite of the later components comprising the contact structures 4, semiconductor body 5 and wavelength-converting encapsulation 10 (not shown). Subsequently, the later components, each a single
  • Semiconductor body 5 include, isolated (not shown).
  • the potting 10 is formed in the present embodiment reflective.
  • the encapsulation 10 comprises a matrix material in which the reflective particles 13, for example titanium oxide particles, are introduced.
  • Wavelength-converting layer 14 applied to the reflective potting 10 ( Figure 7).
  • Wavelength-converting layer 14 in this case surrounds the regions of the side surfaces of the semiconductor body 5 which are not surrounded by the reflective encapsulation 10. Furthermore, the wavelength-converting layer 14 projects over the
  • Semiconductor body 5 also so that they at least
  • the wavelength-converting layer 14 includes a
  • Matrix material are introduced into the phosphor particles 11.
  • the phosphor particles 11 impart the
  • Wavelength-converting layer 14 a plurality of optical elements 15 applied (Figure 8).
  • the optical elements 15 are each formed as a lens.
  • Each optical element 15 is respectively positioned over a semiconductor body 5 and is located in its light path 12.
  • the optical element 15 may, for example, to the wavelength-converting Layer 14 gemoldet, that is by means of a cavity
  • the subcarrier wafer 1 is completely removed from the composite of the later semiconductor components (FIG. 9). Is it the subcarrier wafer
  • auxiliary carrier wafer 1 around a sapphire substrate or a glass substrate, this can be removed by means of a laser lift-off process. If a silicon carrier is used as auxiliary carrier wafer 1, it usually becomes destructive, that is to say, for example by means of grinding or etching, of the composite of the later
  • FIG. 11 shows a
  • Semiconductor body 5 contains and corresponds to a finished component.
  • the contact structures 4 comprise several
  • the semiconductor body 5 is electrically conductively connected on the front side to a further contact structure element 41 with a bonding wire 8.
  • the contact structures 4 have a first metallic layer
  • the second metallic layer 2 has side edges with a
  • Each contact structure element 41 in this case has side edges which obliquely over a portion to a normal of the subcarrier wafer 1 run.
  • the contact structure element 41 tapers due to the oblique side edges of the second metallic layer 3 from an outer surface of the contact structure element 41 to
  • Metallic layer 3 is intended to anchor the casting 10 better.
  • the reflective potting 10 is applied up to an upper edge of the second metallic layer 2.
  • a surface of the reflective potting 10 is flush with a surface of the
  • FIG. 12 shows by way of example an electron micrograph of an undercut of a side flank of a second metallic layer 2.
  • the reflective encapsulation 10 is up to
  • the reflective encapsulation 10 is applied in such a way that the surface of the encapsulation 10 extends below the radiation exit surface 6 of FIG.
  • the encapsulation 10 encapsulates the metallic contact structures 4 over their entire height, so that the side edges of the contact structures 4 are completely surrounded by the encapsulation 10, between the Side surfaces of the semiconductor body 5 and the potting 10, however, an air gap is formed.
  • Contact structure element 41 and the front side with a second contact structure element 41 are electrically connected.
  • the electrically conductive connection of the front surface 9 of the semiconductor body 5, which is opposite the mounting surface 7, with the contact structure element 41 is effected via a bonding wire 8.
  • Semiconductor body 5 is used, in which two electrical
  • the semiconductor body 5 is, for example, a sapphire chip.
  • the semiconductor body 5 is conductively connected to the front side with two bonding wires 8 each having a contact structure element 41.
  • a flip-chip is used as the semiconductor body 5.
  • the flip-chip has on its mounting surface 7 on two electrical contacts, each with a contact structure element 41st
  • the mechanically stabilizing material 16 terminates flush with a surface of the contact structure elements 41. On the surface passing through the contact structure elements 41 and the surface of the
  • the reflective potting 10 is here in the form of a layer on the
  • Housing material 16 applied and closes with a
  • a later component is produced, which comprises a plurality of semiconductor bodies 5.
  • the semiconductor bodies 5 are particularly preferably provided to emit electromagnetic radiation of different wavelength ranges. Particularly preferably, the wavelength ranges are selected such that the finished component emits white light during operation.
  • Semiconductor body 5 are each back with their
  • Semiconductor body 5 each electrically contacted with a bonding wire 8, respectively.
  • the two semiconductor bodies 5 arranged on the edge side are also each
  • Contact structure element 41 electrically conductively connected. During operation of the later component, the semiconductor bodies 5 are supplied with current.
  • a device which has a plurality has on semiconductor bodies 5.
  • the semiconductor bodies 5 are electrically contacted in parallel.
  • the semiconductor bodies 5 are electrically connected in each case to the front side via a bonding wire 8 with a common further contact structure element 41.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Bauelemente mit den folgenden Schritten angegeben: - Bereitstellen eines Hilfsträgerwafers (1) mit Kontaktstrukturen (4), wobei der Hilfsträgerwafer Glas, Saphir oder ein Halbleitermaterial aufweist, - Aufbringen einer Vielzahl an strahlungsemittierenden Halbleiterkörpern (5) auf die Kontaktstrukturen (4), - Verkapseln zumindest der Kontaktstrukturen (4) mit einem Verguss (10), und - Entfernen des Hilfsträgerwafers (1). Weiterhin wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Bauelemente und optoelektronisches Bauelement
Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl
optoelektronischer Bauelemente sowie ein optoelektronisches Bauelement angegeben. Ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl
optoelektronischer Bauelemente und ein optoelektronisches Bauelement sind beispielsweise in den folgenden
Druckschriften beschrieben: WO 2007/025515, WO 2012/000943. Es soll ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelementes angegeben werden. Weiterhin soll ein optoelektronisches Bauelement mit einer kompakten Bauweise angegeben werden. Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruches 1 sowie durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Patentanspruches 18 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen des
Verfahrens sowie des optoelektronischen Bauelements sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl
optoelektronischer Bauelemente wird ein Hilfsträgerwafer mit Kontaktstrukturen bereitgestellt. Der Hilfsträgerwafer weist bevorzugt Glas, Saphir oder ein Halbleitermaterial, wie beispielsweise Silizium, auf. Der Hilfsträgerwafer kann auch aus Glas, Saphir oder einem Halbleitermaterial, wie beispielsweise Silizium, bestehen. Eine Vielzahl an
Strahlungsemittierenden Halbleiterkörpern wird auf die
Kontaktstrukturen aufgebracht. Die strahlungsemittierenden Halbleiterkörper sind dazu geeignet, elektromagnetische
Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs von einer
Strahlungsaustrittsfläche auszusenden. Zumindest die
Kontaktstrukturen werden mit einem Verguss verkapselt. Der Hilfsträgerwafer wird bevorzugt von dem entstandenen Verbund entfernt. Besonders bevorzugt wird der Hilfsträgerwafer vollständig von dem Verbund der späteren Bauelemente
entfernt .
Das Verfahren macht sich die Idee zu Nutze, dass zur
Herstellung der Vielzahl optoelektronischer Bauelemente statt eines vorgefertigten Gehäuses ein Hilfsträgerwafer eingesetzt wird. Der Hilfsträgerwafer ist hierbei in der Regel in dem fertigen Bauelement später nicht mehr enthalten. Der
Hilfsträgerwafer dient zur mechanischen Stabilisierung der Halbleiterkörper während der Herstellung der
optoelektronischen Bauelemente. Weiterhin können die
einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung der
optoelektronischen Bauelemente aufgrund des Hilfsträgerwafers einfach auf Waferebene stattfinden. Dadurch werden mit
Vorteil Material- und Prozesskosten eingespart und es ist eine Gesamtoptimierung der einzelnen Prozessschritte des
Herstellungsverfahrens möglich. Zudem können die einzelnen Fertigungseinheiten, wie beispielsweise der Hilfsträgerwafer, einfach skaliert werden. Weiterhin wird mit dem vorgeschlagenen Verfahren eine
besonders kompakte und/oder flache Bauweise der fertigen Bauelemente erzielt. Eine kompakte Bauweise führt mit Vorteil zu einer sehr guten Wärmeabfuhr vom Halbleiterkörper im
Betrieb des fertigen Bauelements.
Weiterhin kann bei dem vorgeschlagenen Verfahren mit Vorteil auf die Verwendung vorgefertigter Leiterrahmen oder
Keramikpanels zur mechanischen Stabilisierung der
Halbleiterkörper verzichtet werden. Auch die Verwendung durchkontaktierter Siliziumpanels ist bei dem vorgeschlagenen Verfahren mit Vorteil nicht notwendig. Das fertige Bauelement ist besonders bevorzugt frei von einem herkömmlichen Gehäuse.
Die Kontaktstrukturen dienen besonders bevorzugt zur späteren elektrischen Kontaktierung der Halbleiterkörper. Die
Kontaktstrukturen sind beispielsweise aus einzelnen
Kontaktstrukturelementen aufgebaut, die voneinander
elektrisch isoliert sind. Besonders bevorzugt sind jedem Halbleiterkörper zwei Kontaktstrukturelemente zugeordnet. Insbesondere, wenn jedes spätere Bauelement einen einzigen Halbleiterkörper aufweist, sind jedem einzelnen
Halbleiterkörper bevorzugt genau zwei Kontaktstrukturelemente zugeordnet .
Besonders bevorzugt ist jeder Halbleiterkörper mit einer Montagefläche, die seiner Strahlungsaustrittsfläche
gegenüberliegt, elektrisch leitend auf ein
Kontaktstrukturelement aufgebracht. Die
Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers ist hierbei in der Regel Teil einer Vorderseite des Halbleiterkörpers, die jedoch Teilbereiche aufweisen kann, wie beispielsweise ein Bondpad, aus denen keine Strahlung austreten kann. Die Vorderseite liegt der Montagefläche gegenüber. Beispielsweise weisen die Kontaktstrukturen eine erste metallische Schicht und eine zweite metallische Schicht auf, wobei die zweite metallische Schicht galvanisch auf der ersten metallischen Schicht abgeschieden wird. Die erste metallische Schicht weist besonders bevorzugt eine Dicke zwischen einschließlich 50 Nanometer und einschließlich 500 Nanometer auf. Die erste metallische Schicht kann
beispielsweise eines der folgenden Materialien aufweisen oder aus einem der folgenden Materialien bestehen: Gold, Nickel.
Die erste metallische Schicht wird auch als Anwachsschicht (englisch „Seed-Layer" ) bezeichnet. Sie muss nicht
notwendigerweise aus einer einzigen Schicht bestehen.
Vielmehr ist es auch möglich, dass die erste metallische Schicht eine Schichtenfolge aus mehreren von einander
verschiedenen Einzelschichten ist. Beispielsweise kann die erste metallische Schicht eine Gold-Einzelschicht und eine Nickel-Einzelschicht umfassen oder aus einer Gold- Einzelschicht und einer Nickel-Einzelschicht bestehen.
Die zweite metallische Schicht ist besonders bevorzugt dicker als die erste metallische Schicht. Die zweite metallische Schicht weist besonders bevorzugt eine Dicke zwischen
einschließlich 10 Mikrometer und einschließlich 100
Mikrometer auf. Beispielsweise weist die zweite metallische Schicht eine Dicke von etwa 60 Mikrometer auf. Die zweite metallische Schicht weist besonders bevorzugt eines der folgenden Materialien auf oder ist aus einem der folgenden Materialien gebildet: Silber, Gold, Nickel, Kupfer.
Die zweite metallische Schicht muss nicht notwendigerweise aus einer einzigen Schicht bestehen. Vielmehr ist es auch möglich, dass die zweite metallische Schicht eine Schichtenfolge aus mehreren von einander verschiedenen
Einzelschichten ist. Beispielsweise kann die zweite
metallische Schicht eine Silber-Einzelschicht und eine
Nickel-Einzelschicht umfassen oder aus einer Silber- Einzelschicht und einer Nickel-Einzelschicht bestehen.
Es ist auch möglich, dass die zweite metallische Schicht eine Gold-Einzelschicht und eine Nickel-Einzelschicht umfasst oder aus einer Gold-Einzelschicht und einer Nickel-Einzelschicht besteht.
Weiterhin kann die zweite metallische Schicht eine Nickel- Einzelschicht, eine Kupfer-Einzelschicht, eine weitere
Nickel-Einzelschicht und eine Silber-Einzelschicht umfassen oder aus diesen Einzelschichten bestehen. Bevorzugt weist die zweite metallische Schicht hierbei diese Einzelschichten in der Reihenfolge auf, wie oben angegeben, das heißt in der Reihenfolge Nickel-Kupfer-Nickel-Silber. Die Silber- Einzelschicht kann hierbei auch durch eine Gold-Einzelschicht ersetzt sein.
Besonders bevorzugt weist die zweite metallische Schicht Seitenflanken mit einem Unterschnitt auf. Beispielsweise sind die Seitenflanken der zweiten metallischen Schicht über einen Teilbereich oder über ihre gesamte Länge schräg zu einer
Normalen einer Hauptfläche der zweiten metallischen Schicht ausgebildet, wobei sich die Querschnittsfläche der zweiten metallischen Schicht von einer dem Halbleiterkörper
zugewandten Hauptfläche zu einer dem Halbleiterkörper
abgewandten Hauptfläche verjüngt. Besonders bevorzugt umgibt der Verguss sowohl die Halbleiterkörper als auch die
Kontaktstrukturen formschlüssig. Der Verguss bildet besonders bevorzugt eine gemeinsame Grenzfläche mit den Halbleiterkörpern und den Kontaktstrukturen aus. Mit Vorteil trägt eine zweite metallische Schicht mit Seitenflanken mit einem Unterschnitt zur besseren Fixierung des Vergusses innerhalb des späteren Bauelementes bei.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden auf den Hilfsträgerwafer neben den Strahlungsemittierenden
Halbleiterkörpern weitere aktive Elemente, wie beispielsweise ESD-Diodenchips (ESD steht hierbei für „electrostatic
discharge") aufgebracht. Beispielsweise kann jedes spätere Bauelement einen ESD-Diodenchip aufweisen, der dazu
vorgesehen ist, das Bauelement vor überhöhten elektrischen Spannungen zu schützen. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Verguss reflektierend und/oder wellenlängenkonvertierend ausgebildet. Der Verguss weist besonders bevorzugt ein Matrixmaterial, wie beispielsweise ein Epoxid, ein Silikon, ein Polyphtalanide (PPA) , ein Polycyclohexylendimethylenterephthalat (PCT) oder eine Mischung mindestens zweier dieser Materialien auf. Um den Verguss reflektierend auszubilden, sind in das
Matrixmaterial beispielsweise reflektierende Partikel
eingebettet. Die reflektierenden Partikel können
beispielsweise eines der folgenden Materialien enthalten oder aus einem der folgenden Materialien bestehen: Titanoxid,
Zinkweiß, beispielsweise Zinkoxid, Bleiweiß, beispielsweise Bleicarbonat .
Weiterhin kann der Verguss zusätzlich oder alternativ zu den reflektierenden Eigenschaften auch wellenlängenkonvertierend ausgebildet sein. Der wellenlängenkonvertierende Verguss ist bevorzugt dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln. Hierzu sind in das Matrixmaterial des Vergusses beispielsweise
Leuchtstoffpartikel eingebracht, die dazu geeignet sind, elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung des zweiten
Wellenlängenbereichs umzuwandeln. Mit anderen Worten
verleihen bevorzugt die Leuchtstoffpartikel dem Verguss die wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften . Unter „Wellenlängenkonversion" wird vorliegend insbesondere die Umwandlung von eingestrahlter elektromagnetischer
Strahlung eines bestimmten Wellenlängenbereichs in
elektromagnetische Strahlung eines anderen, bevorzugt längerwelligen, Wellenlängenbereichs verstanden. Insbesondere wird bei der Wellenlängenkonversion elektromagnetische
Strahlung eines eingestrahlten Wellenlängenbereiches durch das wellenlängenkonvertierende Element absorbiert, durch elektronische Vorgänge auf atomarer und/oder molekularer Ebene in elektromagnetische Strahlung eines anderen
Wellenlängenbereiches umgewandelt und wieder ausgesendet. Insbesondere ist reine Streuung oder reine Absorption von elektromagnetischer Strahlung vorliegend nicht mit dem
Begriff „Wellenlängenkonversion" gemeint. Die Leuchtstoffpartikel können beispielsweise eines der folgenden Materialien aufweisen oder aus einem der folgenden Materialien bestehen: mit seltenen Erden dotierte Granate, mit seltenen Erden dotierte Erdalkalisulfide, mit seltenen Erden dotierte Thiogallate, mit seltenen Erden dotierte
Aluminate, mit seltenen Erden dotierte Silikate, mit seltenen Erden dotierte Orthosilikate, mit seltenen Erden dotierte Chlorosilikate, mit seltenen Erden dotierte
Erdalkalisiliziumnitride, mit seltenen Erden dotierte Oxynitride, mit seltenen Erden dotierte Aluminiumoxinitride, mit seltenen Erden dotierte Siliziumnitride, mit seltenen Erden dotierte Sialone. Der Verguss kann beispielsweise mit einem der folgenden
Verfahren verarbeitet werden: Vergießen, Dispensen, Jetten, Molden .
Der Hilfsträgerwafer kann beispielsweise durch eines der folgenden Verfahren entfernt werden: Laser-Lift-Off, Ätzen,
Schleifen. In der Regel wird der Hilfsträgerwafer hierbei von einer Grenzfläche, die teilweise durch eine Oberfläche der Kontaktstrukturen und teilweise durch eine Oberfläche des Vergusses gebildet wird, entfernt. Mit anderen Worten bildet der Hilfsträgerwafer in der Regel mit den Kontaktstrukturen und mit dem Verguss eine gemeinsame Grenzfläche aus, die nach dem Entfernen des Hilfsträgerwafers frei zugänglich ist.
Besonders bevorzugt wird ein Hilfsträgerwafer, der
durchlässig ist für elektromagnetische Strahlung eines
Lasers, mittels eines Laser-Lift-Off-Prozesses entfernt. Der besondere Vorteil hierbei ist, dass der Hilfsträgerwafer bei dem Laser-Lift-Off-Prozess im Wesentlichen nicht zerstört wird, so dass der Hilfsträgerwafer gegebenenfalls nach einer entsprechenden Konditionierung wieder verwendet werden kann.
Ein Laser-Lift-Off-Prozess ist beispielsweise in einer der folgenden Druckschriften beschrieben, deren
Offenbarungsgehalt diesbezüglich hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird: WO 98/14986, WO 03/065420. Insbesondere wird ein Träger, der Saphir oder Glas aufweist oder aus Saphir oder Glas besteht, bevorzugt mit einem Laser- Lift-Off-Prozess entfernt. Ein Hilfsträgerwafer, der ein Halbleitermaterial, wie
beispielsweise Silizium, aufweist oder aus diesem Material besteht, wird hingegen in der Regel mittels Ätzen oder
Schleifen entfernt. Hierbei wird der Hilfsträgerwafer in der Regel zerstört und kann nicht weiter verwendet werden.
Nach dem Entfernen des Hilfsträgerwafers wird der entstandene Verbund aus optoelektronischen Bauelementen in der Regel vereinzelt und der Farbort des von den Bauelementen
ausgesandten Lichts vermessen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird in einem Lichtweg der Halbleiterkörper eine
wellenlängenkonvertierende Schicht angeordnet. Hierbei kann die wellenlängenkonvertierende Schicht zusätzlich zu einem reflektierenden Verguss vorgesehen sein. Beispielsweise wird die wellenlängenkonvertierende Schicht vollflächig auf den reflektierenden Verguss aufgebracht. Die
wellenlängenkonvertierende Schicht weist
wellenlängenkonvertierende Eigenschaften auf. Hierzu enthält die wellenlängenkonvertierende Schicht in der Regel
Leuchtstoffpartikel , die dazu geeignet sind, Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln. Die wellenlängenkonvertierende Schicht kann beispielsweise als schichtförmiger wellenlängenkonvertierender Verguss ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die
wellenlängenkonvertierende Schicht beispielsweise ein Matrixmaterial aufweisen, in das Leuchtstoffpartikel
eingebracht sind. Das Matrixmaterial mit den
LeuchtstoffPartikeln kann beispielsweise durch Gießen oder Drucken in Form einer wellenlängenkonvertierenden Schicht ausgebildet werden. Beispielsweise kann die
wellenlängenkonvertierende Schicht auf den Verguss
aufgedruckt oder aufgegossen werden.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die
wellenlängenkonvertierende Schicht durch ein
Sedimentationsverfahren erzeugt wird, insbesondere auf dem Verguss .
Bei einem Sedimentationsverfahren werden Leuchtstoffpartikel in ein Matrixmaterial eingebracht. Die zu beschichtende
Oberfläche wird in einem Volumen bereitgestellt, das mit dem Matrixmaterial mit den LeuchtstoffPartikeln befüllt wird. Anschließend setzen sich die Leuchtstoffpartikel in Form einer wellenlängenkonvertieren Schicht aufgrund der
Schwerkraft auf der zu beschichtenden Oberfläche ab. Das Absetzen der Leuchtstoffpartikel kann hierbei durch
Zentrifugieren beschleunigt werden. Auch die Verwendung eines verdünnten Matrixmaterials beschleunigt den
Sedimentationsprozess in der Regel. Nach dem Absinken der Leuchtstoffpartikel wird das Matrixmaterial ausgehärtet.
Ein Kennzeichen einer wellenlängenkonvertierenden Schicht, die mittels eines Sedimentationsverfahrens aufgebracht wurde, besteht darin, dass sämtliche Oberflächen, auf denen sich die Partikel aufgrund der Schwerkraft absetzen können, mit der wellenlängenkonvertierenden Schicht beschichtet sind.
Weiterhin stehen die Leuchtstoffpartikel einer sedimentierten wellenlängenkonvertierenden Schicht in der Regel in direktem Kontakt miteinander.
Die wellenlängenkonvertierende Schicht kann weiterhin
separat, das heißt räumlich entfernt, von dem Verbund aus späteren optoelektronischen Bauelementen erzeugt und dann in einen Lichtweg der Halbleiterkörper eingebracht werden.
Beispielsweise kann das Matrixmaterial mit den
LeuchtstoffPartikeln in Form einer Schicht auf eine Folie gedruckt und dann ausgehärtet werden, so dass eine
wellenlängenkonvertierende Schicht entsteht. Die
wellenlängenkonvertierende Schicht kann dann mittels eines Pick-and-Place-Verfahrens in den Lichtweg der
Halbleiterkörper eingebracht werden. Beispielsweise kann die wellenlängenkonvertierende Schicht auf den Verguss aufgesetzt werden .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird in dem Lichtweg jedes Halbleiterkörpers jeweils ein optisches Element angeordnet. Beispielsweise wird über jedem
Halbleiterkörper in dessen Abstrahlrichtung nachfolgend eine Linse positioniert. Das optische Element kann beispielsweise über die Halbleiterkörper gemoldet, also mit Hilfe einer Kavität erzeugt werden. Das optische Element kann
beispielsweise mit einem der folgenden Verfahren erzeugt werden: Spritzguss, Gießen, Transfer Molding, Compression Molding .
Die Halbleiterkörper können beispielsweise als Flip-Chips ausgebildet sein. Ein Flip-Chip weist insbesondere zwei elektrische Kontakte auf einer Montagefläche des
Halbleiterkörpers auf, während eine Strahlungsemittierende Vorderseite des Flip-Chips frei von elektrischen Kontakten ist. Insbesondere benötigen Flip-Chips in der Regel zur elektrischen Kontaktierung keinen Bonddraht. Die elektrischen Kontakte des Flip-Chips sind in der Regel zur Montage des Flip-Chips auf Kontaktstrukturen vorgesehen.
Weiterhin können jedoch auch Halbleiterkörper mit einem oder zwei elektrischen Kontakten auf der ihrer Montagefläche gegenüberliegenden Vorderseite verwendet werden. Derartige Halbleiterkörper können beispielsweise ein Saphirsubstrat aufweisen, auf dem eine Strahlungsemittierende
Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterkörpers epitaktisch aufgewachsen ist. Derartige Halbleiterkörper werden auch als „Saphirchips" bezeichnet. Saphir ist in der Regel ein
elektrisch isolierendes Material. Weist der Halbleiterkörper daher ein Aufwachssubstrat auf, das Saphir aufweist oder aus Saphir besteht, so sind zur elektrischen Kontaktierung in der Regel mindestens zwei elektrische Kontakte auf der
Vorderseite des Halbleiterkörpers angeordnet. Die
Montagefläche wird in der Regel durch eine Außenfläche des Aufwachssubstrates ausgebildet.
Weiterhin sind auch Halbleiterkörper geeignet, die lediglich einen einzigen elektrischen Kontakt auf ihrer Vorderseite aufweisen. Der zweite elektrische Kontakt ist beispielsweise auf der Montagefläche des Halbleiterkörpers angeordnet oder durch die Montagefläche gebildet. Derartige Halbleiterkörper werden auch als „vertikale" Halbleiterkörper bezeichnet, da der Stromfluss im Betrieb durch den Halbleiterkörper in vertikaler Richtung parallel zu einer Stapelrichtung der Halbleiterschichtenfolge verläuft.
Bei einem vertikalen Halbleiterkörper kann es sich
beispielsweise um einen Dünnfilmhalbleiterkörper handeln. Bei einem Dünnfilmhalbleiterkörper ist in der Regel ein
Aufwachssubstrat für die epitaktische
Halbleiterschichtenfolge entweder vollständig entfernt oder derartig gedünnt, dass es die epitaktische
Halbleiterschichtenfolge alleine nicht mehr ausreichend mechanisch stabilisiert. Dünnfilmhalbleiterkörper umfassen zur mechanischen Stabilisierung in der Regel ein
Trägermaterial, das an der epitaktischen
Halbleiterschichtenfolge befestigt ist. Das Trägermaterial ist in der Regel elektrisch leitend ausgebildet, so dass ein vertikaler Stromfluss von der Vorderseite zur Montagefläche des Halbleiterkörpers möglich ist. Dünnfilmhalbleiterkörper sind beispielsweise in der Druckschrift I. Schnitzer et al . , Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174 - 2176 offenbart, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Weiterhin sind in der Regel auch Halbleiterkörper als vertikale Halbleiterkörper ausgebildet, die ein
Aufwachssubstrat aufweisen, das aus Siliziumcarbid besteht oder Siliziumcarbid aufweist. Auch hierbei ist ein vertikaler Stromfluss möglich, da Siliziumcarbid elektrisch leitend ausgebildet ist. Derartige Halbleiterkörper sind
beispielsweise in der Druckschrift WO 01/61764 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird .
Spätere Bauelemente, die lediglich einen einzigen vertikalen Halbleiterkörper aufweisen, umfassen in der Regel
Kontaktstrukturen mit zwei Strukturelementen. Der vertikale Halbleiterkörper ist hierbei in der Regel mit seiner
Montagefläche auf ein erstes Kontaktstrukturelement
elektrisch leitend aufgebracht und über seine Vorderseite mit einem zweiten Kontaktstrukturelement mittels eines Bonddrahts elektrisch leitend verbunden.
Handelt es sich bei dem Halbleiterkörper um einen Flip-Chip, so sind die rückseitigen elektrischen Kontakte in der Regel jeweils mit einem Kontaktstrukturelement elektrisch leitend verbunden .
Weist der Halbleiterkörper mindestens zwei elektrische
Kontakte auf der Vorderseite auf, wobei die Montagefläche des Halbleiterkörpers frei ist von elektrischen Kontakten, so kann der Halbleiterkörper beispielsweise vorderseitig jeweils mit einem Bonddraht mit einem elektrischen
Kontaktstrukturelement elektrisch leitend verbunden sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens reicht eine Oberkante des Vergusses bis an eine Oberkante der zweiten metallischen Schicht. Besonders bevorzugt bildet hierbei die zweite metallische Schicht eine Außenseite der Kontaktstrukturen aus. Besonders bevorzugt schließt der
Verguss hierbei mit einer Oberseite der zweiten metallischen Schicht bündig ab. Der Verguss bedeckt besonders bevorzugt die Seitenflächen der zweiten metallischen Schicht, während die Seitenflächen des Halbleiterkörpers frei sind von dem Verguss. Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens kann das Aufbringen des Vergusses vor oder nach dem Aufbringen der Halbleiterkörper auf den Hilfsträgerwafer erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens reicht die Oberkante des Vergusses an eine Oberkante der
Halbleiterkörper. Hierbei schließt der Verguss besonders bevorzugt mit der Vorderseite der Halbleiterkörper bündig ab. Besonders bevorzugt bedeckt der Verguss hierbei die Seitenflächen der Halbleiterkörper jeweils vollständig, ragt jedoch nicht über die Vorderseite der Halbleiterkörper hinaus. Diese Ausführungsform ist bei Verwendung eines reflektierenden Vergusses insbesondere bei einem
Halbleiterkörper von Vorteil, der nicht dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung über seine Seitenflächen
auszusenden, wie beispielsweise ein Dünnfilmhalbleiterkörper mit einem Silizium- oder Germaniumträger. Bei dieser
Ausführungsform des Verfahrens wird der Verguss nach dem Aufbringen der Halbleiterkörper auf den Hilfsträgerwafer aufgebracht .
Weiterhin ist es auch möglich, dass die Oberkante des
Vergusses über die zweite metallische Schicht hinausragt, sich aber nicht bis zur Oberkante des Halbleiterkörpers erstreckt. Hierbei ist es auch möglich, dass der Verguss zwar die Seitenflanken der Kontaktstrukturen vollständig
umkapselt, aber die Seitenflächen des Halbleiterkörpers beabstandet von dem Verguss angeordnet sind. Bei dieser
Ausführungsform des Verfahrens kann das Aufbringen des
Vergusses ebenfalls vor oder nach dem Aufbringen der
Halbleiterkörper auf den Hilfsträgerwafer erfolgen.
Besonders bevorzugt sind bei Verwendung eines reflektierenden Vergusses die Seitenflächen des Halbleiterkörpers beabstandet von dem Verguss angeordnet oder frei von dem Verguss, wenn Strahlung des Halbleiterkörpers auch über die Seitenflächen des Halbleiterkörpers ausgesandt werden kann, wie es
insbesondere bei einem Halbleiterkörper mit einem
strahlungsdurchlässigen Aufwachssubstrat , wie Saphir oder Siliziumcarbid, der Fall ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Kontaktstrukturen mit einem mechanisch stabilisierenden Material umformt. Das mechanisch stabilisierende Material dient besonders bevorzugt der Stabilisierung des fertigen optoelektronischen Bauelementes und erfüllt beispielsweise die Funktion eines Gehäuses. Im Unterschied zu einem
herkömmlichen Gehäuse ist das mechanisch stabilisierende Material aber nicht als separates Element ausgebildet, auf oder in das der Halbleiterkörper montiert ist.
Besonders bevorzugt werden die Kontaktstrukturen mit dem mechanisch stabilisierenden Material umformt, bevor die
Vielzahl an Halbleiterkörpern mit dem Verguss verkapselt werden. Bei dem mechanisch stabilisierenden Material handelt es sich beispielsweise um ein hochstabiles Gehäusematerial, wie etwa hochstabiles Polyphtalamid (PPA) oder hochstabiles Epoxid .
Besonders bevorzugt bildet das mechanisch stabilisierende Material mit den Kontaktstrukturen eine gemeinsame
Grenzfläche aus. Besonders bevorzugt schließt eine Oberkante des mechanisch stabilisierenden Materials mit einer Oberkante der Kontaktstrukturen lateral bündig ab. Besonders bevorzugt wird nachfolgend auf das mechanisch stabilisierende Material das Vergussmaterial aufgebracht, das die Halbleiterkörper umformt.
Das mechanisch stabilisierende Material kann beispielsweise mittels Molden, das heißt mit der Hilfe eines Gusswerkzeuges, das besonders bevorzugt flach ausgebildet ist, umformend um die Kontaktstrukturen ausgebildet werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist jedes spätere Bauelement eine Vielzahl an Halbleiterkörpern auf. Beispielsweise können die Halbleiterkörper dazu
vorgesehen sein, Licht verschiedener Wellenlängen
auszusenden.
Bei den späteren optoelektronischen Bauelementen kann es sich beispielsweise um Leuchtdioden handeln. Gemäß einer Ausführungsform sind die fertigen Bauelemente dazu vorgesehen, weißes Licht auszusenden. Hierzu umfasst jedes Bauelement in der Regel ein wellenlängenkonvertierendes Element, wie beispielsweise eine wellenlängenkonvertierende Schicht oder einen wellenlängenkonvertierenden Verguss. Das wellenlängenkonvertierende Element wandelt bevorzugt einen Teil der von dem Halbleiterkörper ausgesandten
elektromagnetischen Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung des zweiten
Wellenlängenbereichs um. Der erste Wellenlängenbereich umfasst bevorzugt blaues Licht und der zweite
Wellenlängenbereich umfasst bevorzugt gelbes Licht. In diesem Fall sendet das Bauelement bevorzugt mischfarbiges weißes Licht aus, das aus unkonvertiertem blauen Licht und
konvertiertem gelben Licht gebildet ist.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen. Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 1 bis 5 wird ein erstes Ausführungsbeispiel des
Verfahrens beschrieben. Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 6 bis 10 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens beschrieben. Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 11 und 13 bis 19 wird jeweils ein weiteres
Ausführungsbeispiel des Verfahrens beschrieben.
Figur 12 zeigt exemplarisch eine elektronenmikroskopische
Aufnahme eines Unterschnitts einer zweiten metallischen Schicht.
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, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 5 wird in einem ersten Schritt ein Hilfsträgerwafer 1 bereitgestellt (Figur 1). Der Hilfsträgerwafer 1 weist insbesondere Glas, Saphir oder ein Halbleitermaterial, wie beispielsweise Silizium, auf. Auf den Hilfsträgerwafer 1 ist eine erste metallische Schicht 2 aufgebracht. Die erste metallische Schicht 2 ist strukturiert ausgebildet. Mit anderen Worten weist die erste metallische Schicht 2
verschiedene Strukturelemente auf.
In einem weiteren Schritt wird auf die erste metallische Schicht 2 eine zweite metallische Schicht 3 galvanisch abgeschieden (Figur 2) . Auch die zweite metallische Schicht 3 ist strukturiert ausgebildet. Die Strukturierung der zweiten metallischen Schicht 3 folgt hierbei der Strukturierung der ersten metallischen Schicht 2. Zusammen bilden die erste metallische Schicht 2 und die zweite metallische Schicht 3 Kontaktstrukturen 4 mit einzelnen Kontaktstrukturelementen 41 aus .
In einem weiteren Schritt wird nun eine Vielzahl an
Halbleiterkörpern 5, die dazu geeignet sind,
elektromagnetische Strahlung von ihrer
Strahlungsaustrittsfläche 6 auszusenden, auf die
Kontaktstrukturen 4 aufgebracht (Figur 3) . Jeder
Halbleiterkörper 5 wird hierbei mit einer Montagefläche 7 auf ein Kontaktstrukturelement 41 elektrisch leitend aufgebracht, beispielsweise durch Kleben, Löten oder Die-Bonden.
In einem nächsten Schritt wird nun jeder Halbleiterkörper 5 mit seiner Vorderseite 9 mittels eines Bonddrahtes 8
elektrisch leitend mit einem weiteren Kontaktstrukturelement 41 verbunden (Figur 4) .
In einem nächsten Schritt wird auf den Hilfsträgerwafer 1 ein Verguss 10 aufgebracht, so dass die Kontaktstrukturen 4 und die Halbleiterkörper 5 mit dem Verguss 10 verkapselt werden (Figur 5) . Der Verguss 10 umschließt hierbei sowohl die
Kontaktstrukturelemente 41 der Kontaktstrukturen 4 als auch die darauf aufgebrachten Halbleiterkörper 5 vollständig. Auch die Bonddrähte 9 sind vollständig von dem Verguss 10
umschlossen. Der Verguss 10 ragt über die
Strahlungsaustrittsflächen 6 der Halbleiterkörper 5 hinaus und befindet sich in einem Lichtweg 12 der Halbleiterkörper 5. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Verguss 10 schichtförmig ausgebildet. Die Schicht des Vergusses 10 weist hierbei eine im Wesentlichen konstante Dicke auf. Weiterhin ist der Verguss 10 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wellenlängenkonvertierend ausgebildet. Hierzu umfasst der Verguss 10 ein Matrixmaterial mit LeuchtstoffPartikeln 11, die dazu geeignet sind, Strahlung eines ersten
Wellenlängenbereichs, die von den Halbleiterkörpern 5
ausgesandt wird, in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln. Da sich der Verguss 10 in dem Lichtweg 12 der Halbleiterkörper 5 befindet, wird die elektromagnetische Strahlung des ersten
Wellenlängenbereichs, die von den Halbleiterkörpern 5
ausgesandt wird, teilweise in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umgewandelt. Vorliegend senden die Halbleiterkörper 5 besonders bevorzugt blaues Licht aus, das von den LeuchtstoffPartikeln 11 in dem Verguss 10 teilweise in gelbes Licht umgewandelt wird. Die fertigen Bauelemente senden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mischfarbiges weißes Licht aus.
In einem nächsten Schritt wird der Hilfsträgerwafer 1 von dem Verbund der späteren Bauelemente, der Kontaktstrukturen 4, Halbleiterkörper 5 und wellenlängenkonvertierenden Verguss 10 umfasst, abgelöst (nicht dargestellt) . Anschließend werden die späteren Bauteile, die jeweils einen einzigen
Halbleiterkörper 5 umfassen, vereinzelt (nicht dargestellt) .
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 6 bis 10 werden zunächst die Verfahrensschritte durchgeführt, die bereits anhand der Figuren 1 bis 4 beschrieben wurden. Dann wird ein Verguss 10 auf den Hilfsträgerwafer 1
aufgebracht, der die Kontaktstrukturen 4 vollständig und die Halbleiterkörper 5 teilweise verkapselt (Figur 6) . Ein
Teilbereich der Seitenflanken der Halbleiterkörper 5 sowie die Strahlungsaustrittsfläche 6 der Halbleiterkörper 5 bleiben frei von dem Verguss 10. Der Verguss 10 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel reflektierend ausgebildet. Hierzu umfasst der Verguss 10 ein Matrixmaterial in das reflektierende Partikel 13, beispielsweise Titanoxidpartikel, eingebracht sind. In einem nächsten Schritt wird eine
wellenlängenkonvertierende Schicht 14 auf den reflektierenden Verguss 10 aufgebracht (Figur 7) . Die
wellenlängenkonvertierende Schicht 14 umgibt hierbei die Bereiche der Seitenflächen des Halbleiterkörpers 5, die nicht von dem reflektierenden Verguss 10 umgeben sind. Weiterhin ragt die wellenlängenkonvertierende Schicht 14 über die
Halbleiterkörper 5 hinaus, so dass sie sich zumindest
teilweise im Lichtweg 12 der Halbleiterkörper 5 befindet. Die wellenlängenkonvertierende Schicht 14 umfasst ein
Matrixmaterial, in das Leuchtstoffpartikel 11 eingebracht sind. Die Leuchtstoffpartikel 11 verleihen der
wellenlängenkonvertierenden Schicht 14 ihre
wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften .
In einem nächsten Schritt wird auf die
wellenlängenkonvertierende Schicht 14 eine Vielzahl optischer Elemente 15 aufgebracht (Figur 8) . Die optischen Elemente 15 sind jeweils als Linse ausgebildet. Jedes optische Element 15 wird jeweils über einem Halbleiterkörper 5 positioniert und befindet sich in dessen Lichtweg 12. Das optische Element 15 kann beispielsweise auf die wellenlängenkonvertierende Schicht 14 gemoldet, das heißt mittels einer Kavität
ausgebildet werden.
In einem nächsten Schritt wird der Hilfsträgerwafer 1 von dem Verbund der späteren Halbleiterbauelemente vollständig entfernt (Figur 9) . Handelt es sich bei dem Hilfsträgerwafer
1 um ein Saphirsubstrat oder einen Glasträger, so kann dieser mittels eines Laser-Lift-Off-Prozesses entfernt werden. Wird ein Siliziumträger als Hilfsträgerwafer 1 verwendet, so wird er in der Regel destruktiv, das heißt, beispielsweise mittels Schleifen oder Ätzen, von dem Verbund der späteren
Bauelemente entfernt. In einem weiteren Schritt werden die Bauelemente vereinzelt (Figur 10). Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 11 wird wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen ein
Hilfsträgerwafer 1 bereitgestellt, auf den Kontaktstrukturen 4 aufgebracht sind. Die Figur 11 zeigt hierbei einen
Ausschnitt des Hilfsträgerwafers 1, der einen
Halbleiterkörper 5 enthält und einem fertigen Bauelement entspricht. Die Kontaktstrukturen 4 umfassen mehrere
Kontaktstrukturelemente 41, wobei ein strahlungsemittierender Halbleiterkörper 5 auf ein Kontaktstrukturelement 41
aufgebracht ist. Der Halbleiterkörper 5 ist vorderseitig mit einem weiteren Kontaktstrukturelement 41 mit einem Bonddraht 8 elektrisch leitend verbunden.
Die Kontaktstrukturen 4 weisen eine erste metallische Schicht
2 und eine zweite metallische Schicht 3 auf. Im Unterschied zu den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen weist die zweite metallische Schicht 2 Seitenflanken mit einem
Unterschnitt auf. Jedes Kontaktstrukturelement 41 weist hierbei Seitenflanken auf, die über einen Teilbereich schräg zu einer Normalen des Hilfsträgerwafers 1 verlaufen. Das Kontaktstrukturelement 41 verjüngt sich aufgrund der schrägen Seitenflanken der zweiten metallischen Schicht 3 von einer Außenfläche des Kontaktstrukturelements 41 zum
Hilfsträgerwafer 1 hin. Der Unterschnitt der zweiten
metallischen Schicht 3 ist dazu vorgesehen, den Verguss 10 besser zu verankern. Der reflektierende Verguss 10 ist vorliegend bis zu einer Oberkante der zweiten metallischen Schicht 2 aufgebracht. Eine Oberfläche des reflektierenden Vergusses 10 schließt bündig mit einer Oberfläche der
Kontaktstrukturen 4 ab.
Figur 12 zeigt exemplarisch eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines Unterschnitts einer Seitenflanke einer zweiten metallischen Schicht 2.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 13 wird im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 11 der reflektierende Verguss 10 bis zur
Strahlungsaustrittsfläche 6 des Halbleiterkörpers 5
aufgebracht. Die Oberfläche des Vergusses 10 schließt bündig mit der Strahlungsaustrittsfläche 6 des Halbleiterkörpers 5 ab . Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 14 wird der reflektierende Verguss 10 im Unterschied zu den Verfahren der Ausführungsbeispiele der Figuren 11 und 13 derart aufgebracht, dass sich die Oberfläche des Vergusses 10 unterhalb der Strahlungsaustrittsfläche 6 des
Halbleiterköpers 5 befindet. Der Verguss 10 verkapselt hierbei zwar die metallischen Kontaktstrukturen 4 über ihre gesamte Höhe, so dass die Seitenflanken der Kontaktstrukturen 4 vollständig von dem Verguss 10 umgeben sind, zwischen den Seitenflächen des Halbleiterkörpers 5 und dem Verguss 10 ist jedoch ein Luftspalt ausgebildet.
Bei den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen sind jeweils vertikale Halbleiterkörper 5 verwendet, die
rückseitig über eine Montagefläche 7 mit einem ersten
Kontaktstrukturelement 41 und vorderseitig mit einem zweiten Kontaktstrukturelement 41 elektrisch leitend verbunden sind. Die elektrisch leitende Verbindung von der der Montagefläche 7 gegenüberliege Vorderseite 9 des Halbleiterkörpers 5 mit dem Kontaktstrukturelement 41 erfolgt hierbei über einen Bonddraht 8.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der Figur 11 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 15 ein
Halbleiterkörper 5 verwendet, bei dem zwei elektrische
Kontakte auf seiner Vorderseite 9 angeordnet sind. Bei dem Halbleiterkörper 5 handelt es sich beispielsweise um einen Saphirchip. Der Halbleiterkörper 5 ist vorderseitig mit zwei Bonddrähten 8 jeweils mit einem Kontaktstrukturelement 41 leitend verbunden.
Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen der Figuren 11 und 15 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 16 ein Flip-Chip als Halbleiterkörper 5 verwendet. Der Flip-Chip weist auf seiner Montagefläche 7 zwei elektrische Kontakte auf, die jeweils mit einem Kontaktstrukturelement 41
elektrisch leitend verbunden sind, beispielsweise mittels Löten .
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 17 sind die
Kontaktstrukturelemente 41 im Unterschied zu den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen mit einem mechanisch stabilisierenden Material 16, beispielsweise mit einem
Gehäusematerial, umformt. Das mechanisch stabilisierende Material 16 schließt hierbei bündig mit einer Oberfläche der Kontaktstrukturelemente 41 ab. Auf die Oberfläche, die durch die Kontaktstrukturelemente 41 und die Oberfläche des
mechanisch stabilisierenden Materials 16 gebildet ist, ist weiterhin ein Verguss 10 aufgebracht, der vorliegend
reflektierend ausgebildet ist. Der reflektierende Verguss 10 ist hierbei in Form einer Schicht auf die
Kontaktstrukturelemente 41 beziehungsweise das
Gehäusematerial 16 aufgebracht und schließt mit einer
Vorderseite 9 des Halbleiterkörpers 5 bündig ab.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 18 wird ein späteres Bauelement erzeugt, das mehrere Halbleiterkörper 5 umfasst. Die Halbleiterkörper 5 sind besonders bevorzugt dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellenlängenbereiche auszusenden. Besonders bevorzugt sind die Wellenlängenbereiche derart ausgewählt, dass das fertige Bauelement im Betrieb weißes Licht aussendet. Die
Halbleiterkörper 5 sind jeweils rückseitig mit ihrer
Montagefläche 7 auf ein gemeinsames Kontaktstrukturelement 41 elektrisch leitend aufgebracht. Vorderseitig sind die
Halbleiterkörper 5 untereinander jeweils mit einem Bonddraht 8 elektrisch leitend kontaktiert. Die beiden randseitig angeordneten Halbleiterkörper 5 sind jeweils zudem
vorderseitig über einen Bonddraht 8 mit einem weiteren
Kontaktstrukturelement 41 elektrisch leitend verbunden. Im Betrieb des späteren Bauelements werden die Halbleiterkörper 5 seriell bestromt.
Auch bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 19 wird ein Bauelement hergestellt, das eine Vielzahl an Halbleiterkörpern 5 aufweist. Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel sind die Halbleiterkörper 5 jedoch parallel elektrisch kontaktiert. Hierzu sind die Halbleiterkörper 5 jeweils vorderseitig über einen Bonddraht 8 mit einem gemeinsamen weiteren Kontaktstrukturelement 41 elektrisch leitend verbunden.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Anmeldung DE 10 2013 100 711.2, 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

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl
optoelektronischer Bauelemente mit den Schritten:
- Bereitstellen eines Hilfsträgerwafers (1) mit
Kontaktstrukturen (4), wobei der Hilfsträgerwafer Glas, Saphir oder ein Halbleitermaterial aufweist,
- Aufbringen einer Vielzahl an Strahlungsemittierenden
Halbleiterkörpern (5) auf die Kontaktstrukturen (4),
- Verkapseln zumindest der Kontaktstrukturen (4) mit einem Verguss (10), und
- Entfernen des Hilfsträgerwafers (1) .
2. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem der Verguss (10) die Halbleiterkörper (5) und die Kontaktstrukturen (4) verkapselt.
3. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem die Kontaktstrukturen (4) eine erste metallische Schicht (2) und eine zweite metallische Schicht (3)
aufweisen, wobei die zweite metallische Schicht (3)
galvanisch auf der ersten metallischen Schicht (2)
abgeschieden wird.
4. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem die zweite metallische Schicht (3) Seitenflanken mit einem Unterschnitt aufweist.
5. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem der Verguss (10) reflektierend und/oder
wellenlängenkonvertierend ausgebildet ist.
6. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der Verguss (10) mit einem der folgenden Verfahren aufgebracht wird: Vergießen, Dispensen, Jetten, Molden.
7. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem der Hilfsträgerwafer (1) durch eines der folgenden Verfahren entfernt wird: Laser-Lift-Off, Ätzen, Schleifen.
8. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem in einem Lichtweg (12) der Halbleiterkörper (5) eine wellenlängenkonvertierende Schicht (14) angeordnet wird.
9. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem in dem Lichtweg (12) jedes Halbleiterkörpers (5) ein optisches Element (15) angeordnet wird.
10. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem die optischen Elemente (15) über die Halbleiterkörper (5) gemoldet werden.
11. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem die Halbleiterkörper (5) als Flip-Chip ausgebildet sind .
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
bei dem die Halbleiterkörper (5) einen elektrischen Kontakt oder mindestens zwei elektrische Kontakte auf ihrer
Vorderseite (9) aufweisen.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 12,
bei dem eine Oberkante des Vergusses (10) bis an eine
Oberkante der zweiten metallischen Schicht (3) reicht.
14. Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 12, bei dem eine Oberkante des Vergusses (10) bis an eine
Oberkante der Halbleiterkörper (5) reicht.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 12,
bei dem eine Oberkante des Vergusses (10) teilweise über die zweite metallische Schicht (3) reicht.
16. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem die Kontaktstrukturen (4) mit einem mechanisch stabilisierenden Material (16) umformt werden.
17. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem jedes spätere Bauelement eine Vielzahl an
Halbleiterkörpern (5) aufweist.
18. Optoelektronisches Bauelement,
das mit einem Verfahren gemäß einer der Ansprüche 1 bis 17 hergestellt ist.
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