WO2015036231A1 - Optoelektronisches halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauteils - Google Patents

Optoelektronisches halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauteils Download PDF

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translucent
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Ion Stoll
Thomas Schwarz
Frank Singer
Georg DIRSCHERL
Lutz Höppel
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Definitions

  • An object to be solved is to specify an optoelectronic semiconductor component which is particularly simple
  • Semiconductor component is, for example, a light emitting diode that emits light during operation. This one
  • SMD surface mountable device
  • the optoelectronic component comprises
  • the optoelectronic semiconductor chip is, for example, a light-emitting diode chip.
  • Optoelectronic semiconductor chip comprises in particular a transparent carrier, a semiconductor layer sequence on the transparent carrier and electrical Connection points on the underside of the semiconductor layer sequence facing away from the transparent carrier.
  • the translucent carrier of the optoelectronic semiconductor chip may in particular be a
  • the translucent carrier can then be formed, for example, with glass, sapphire or SiC or consist of one of these materials.
  • the semiconductor layer sequence is epitaxially grown on the transparent carrier and comprises at least one active region which belongs to the
  • Semiconductor chip comprises electrical connection points on the underside of the semiconductor layer sequence facing away from the transparent carrier.
  • the optoelectronic semiconductor chip it is possible for the optoelectronic semiconductor chip to be electrical only at the bottom
  • Optoelectronic semiconductor chip is preferably free of a particular metallic reflector layer, for example, on the light-transmissive support
  • the optoelectronic semiconductor chip comprises no particular metallic mirror, with the electromagnetic radiation in
  • the optoelectronic semiconductor chip is therefore free of a particular metallic reflector and therefore particularly easy and inexpensive to produce. It is possible, however, that at the bottom of the
  • Semiconductor layer sequence is arranged in regions a dielectric mirror.
  • optoelectronic semiconductor chip generated light, if it is in the optoelectronic semiconductor chip
  • Optoelectronic semiconductor chip is then a so-called volume emitter in contrast to a
  • the electrical connection points of the optoelectronic semiconductor chip may be formed with a radiation-transmissive material such as, for example, a TCO (Transparent Conductive Oxide), ie a transparent oxide.
  • a radiation-transmissive material such as, for example, a TCO (Transparent Conductive Oxide), ie a transparent oxide.
  • the electrical connection points are formed with or from ITO, so that also to the electrical
  • the optoelectronic component comprises
  • the translucent wrapping material is For example, formed with a silicone, an epoxy resin or a silicone-Epoxidhybridmaterial.
  • Translucent wrapping material surrounds the
  • Optoelectronic semiconductor chip preferably such that only the bottom of the semiconductor layer sequence, which faces away from the optoelectronic semiconductor chip, as well as the electrical connection points at the bottom of the
  • Covering material is not covered or enclosed. Except for these areas of the optoelectronic semiconductor chip, the optoelectronic semiconductor chip can then be completely surrounded by the transparent covering material, wherein the translucent covering material does not have to directly adjoin the optoelectronic semiconductor chip.
  • Conversion layers may be arranged with one or more phosphors and / or passivation layers between the semiconductor chip and the translucent wrapping material.
  • the translucent wrapping material may further be coated with particles such as particles of a
  • the translucent wrapping material forms during
  • the translucent wrapping material constitutes the mechanically supporting and supporting component of the optoelectronic semiconductor device
  • Enveloping material and at least partially side surfaces which extend transversely to the light exit surface at the top of the translucent wrapping material may be freely accessible from the outside and are not by a
  • the optoelectronic component comprises
  • Semiconductor component Particles of a light-scattering and / or light-reflecting material.
  • light diffusing and / or reflecting material forms a layer disposed on an outer surface of the translucent wrapping material.
  • the particles are provided, impinging electromagnetic radiation or incident light of the
  • the particles at least partially replace a reflector that lacks the optoelectronic semiconductor chip.
  • the particles are preferably on the outer surface of the surface facing the underside of the semiconductor layer sequence
  • the particles may, for example, be particles which are formed by T1O2, Al x O y , where x is, for example, 2 and y 3, ZnO, ZrO 2, BaSO 4, HfO 2 or consist of one of these materials.
  • the particles may also comprise colored inorganic pigments such as oxides, sulfides, cyanides, hydroxides of transition metals or other inorganic pigments. In this way, a color impression of the finished optoelectronic semiconductor device can be achieved, which is not white but colored.
  • Lumineszenzkonversionsmaterial such as YAG, LuAG, nitridic converters or the like are formed. In this way, the particles can also be radiation-converting.
  • the underside of the optoelectronic semiconductor component the underside of the optoelectronic semiconductor component
  • Covering material are covered.
  • the particles of the light-scattering and / or light-reflecting material cover the underside of the Semiconductor layer sequence and an outer surface of the
  • Sheathing material in places.
  • the particles are applied there, for example, in a layer which
  • the layer has a thickness of at least 500 nm and at most 5 pm.
  • the particles are applied in high density, so that in the layer a weight fraction of
  • the optoelectronic component comprises
  • Translucent carrier opposite bottom of the
  • Optoelectronic semiconductor device of this embodiment a translucent wrapping material
  • Optoelectronic semiconductor chip encloses in places and particles of a light-scattering and / or light-reflecting material.
  • the underside of the semiconductor layer sequence is free of light transmissive
  • the cladding material and the particles cover the underside of the semiconductor layer sequence and an outer surface of the substrate
  • optoelectronic semiconductor device can be produced. That is, all for the optoelectronic semiconductor device disclosed features are also disclosed for the method and vice versa.
  • the described method is first the optoelectronic semiconductor chip with the transparent carrier, the
  • Translucent carrier opposite bottom of the
  • Optoelectronic semiconductor chip applied to a subcarrier.
  • the subcarrier can be, for example, the part of a casting tool or a
  • the auxiliary carrier is preferably rigid and can be designed as a flat plate. Furthermore, it is possible that the auxiliary carrier cavities
  • Subcarrier comprises at its the optoelectronic
  • Semiconductor chip-facing top further preferably a releasable connection means with which the optoelectronic semiconductor chip may be temporarily attached to a main body of the subcarrier.
  • the releasable connection means may be, for example, a Revalpha film, silicone as a temporary adhesive or sucrose as a temporary adhesive.
  • the translucent wrapping material is at its underside facing the subcarrier except for the locations of the releasable connecting means, the
  • optoelectronic semiconductor chip are covered completely covered with the releasable connection means and can be in direct contact with this.
  • the particles of the light-scattering and / or light-reflecting material are applied to the uncovered underside of the semiconductor layer sequence and of the cladding material.
  • Particles preferably take place via a process with which the particles are packed in a particularly dense pack onto the
  • Enveloping material can be applied.
  • the particles can be applied via electrophoretic deposition (EPD).
  • EPD electrophoretic deposition
  • the method comprises the following steps, which can be carried out in particular in the order indicated:
  • an optoelectronic semiconductor chip comprising a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent carrier, a transparent
  • Translucent carrier opposite bottom of the
  • a volume-emitting optoelectronic semiconductor chip for example an optoelectronic semiconductor chip with a sapphire growth substrate, is flipped surrounded by and embedded in the translucent wrapping material.
  • the missing reflector of the optoelectronic semiconductor chip is at least partially through the particles of the
  • the particles which may consist in particular of titanium dioxide or another of the abovementioned materials, are given a high content
  • Reflectances can be achieved at relatively low layer thickness.
  • an optoelectronic semiconductor component is produced with a mirror which is at least partially formed by the particles.
  • Such a mirror is characterized not only by its high reflectivity but also by its very favorable
  • Embodiments relate to here, respectively
  • the particles are formed by a gap-passing material at the bottom of the particles
  • the gap-passing material may in places be in direct contact with at least some of the particles and the wrapping material.
  • the particles are formed by applying a gap-passing material to the underside of the
  • the gap-passing material may be, for example, an organic substance such as parylene. Further, it may be at least one of the following materials: silicone, epoxy resin, inorganic matrix materials such as alumina or silica.
  • the gap-entangled material can be applied by an application method such as atomic layer deposition or a sol-gel method.
  • the gap-passing material it is possible for the gap-passing material to be a metallic layer, which then serves for contacting the optoelectronic semiconductor chip and for fixing the particles.
  • a metallic layer can be applied, for example, by means of a gas-phase process, which is distinguished by a good fissuring property.
  • a gap-passing material is used, which can penetrate into the spaces between adjacent particles and in places even to the bottom of the semiconductor layer sequence and / or the bottom of the
  • the gap-passing material ensures that the particles adhere firmly to the remaining components of the optoelectronic semiconductor chip.
  • the gap-passing material can itself as well
  • the particles form a layer, wherein the gap-passing material is the layer of the particles
  • the particles are arranged in one or more layers and thus form a layer which covers the underside of the
  • the gap-passing material completely penetrates this layer at least in places from its side facing away from the underside of the semiconductor layer sequence and the outer surface of the cladding material to the underside of the semiconductor layer sequence and to the outer surface of the cladding material. That is, there are paths of fissile material which cross the layer or
  • the layer may at its the bottom of the semiconductor layer sequence and the outer surface of the
  • the particles adhere particularly well to the cladding material and the semiconductor layer sequence.
  • Envelope material and the gap-like material are not the same materials, but from each other
  • Material a material can be selected that the layer of the particles penetrates particularly well and which adheres particularly well to the particles.
  • the optoelectronic semiconductor component is at the optoelectronic Semiconductor chip side facing away from the particles and / or the gap-passing material arranged an electrically conductive material, wherein the electrically conductive material in electrically conductive contact with the electrical
  • connection points of the optoelectronic semiconductor chip is.
  • the electrically conductive material is structured accordingly, so that at least two connection points are formed by the electrically conductive material on the underside of the optoelectronic semiconductor component, via which the optoelectronic semiconductor chip of the optoelectronic semiconductor component can be contacted from the outside.
  • electrically conductive material can also serve to fix the particles on the undersides of semiconductor layer sequence and wrapping material.
  • the electrically conductive material is, for example, a well-reflecting metal such as
  • the electrically conductive material can be formed for example by a layer sequence of aluminum, NiV and gold, wherein the aluminum the
  • the electrically conductive material can in particular also for heat dissipation during operation of the optoelectronic
  • conductive material can be applied, for example, galvanically or by sputtering.
  • the particles of the light-scattering and / or light-reflecting material are electrophoresed in an electrophoresis bath
  • the particles can be deposited particularly dense.
  • an electrically conductive auxiliary layer is applied to the exposed underside of the semiconductor layer sequence and the cladding material prior to the deposition of the particles, wherein the auxiliary layer is suitable for at least partially forming a salt with a protic reactant.
  • the electrically conductive auxiliary layer becomes electrically conductive
  • At least the electrically conductive auxiliary layer is introduced into the protic reactant in a next process step, so that the electrically conductive auxiliary layer at least partially forms a salt with the protic reactant.
  • the salt can be at least partially washed out by the completion of the process, for example, before applying the gap-passing material for fixing the particles by means of a solvent.
  • the electrically conductive auxiliary layer may be applied by a method such as sputtering or molecular beam epitaxy.
  • the electrical connection points of the optoelectronic semiconductor chip may be covered by a photoresist or the layer is intentionally not connected to the electrical
  • the electrically conductive auxiliary layer may have a thickness between at least 50 nm and at most 1 pm, in particular between at least 150 nm and at most 500 nm, for example of 200 nm.
  • the electrically conductive auxiliary layer can with a
  • electrically conductive material such as a doped
  • Semiconductor material or a metal may be formed.
  • the electrically conductive auxiliary layer may comprise one of the following materials or consist of one of the following materials: Si, Al, Ti, Ca, ZnO, GaN, wherein said materials may also be doped.
  • photoresist may be removed prior to electrophoretic deposition with the overlying material using a lift-off technique.
  • the electrical connection points can be exposed by etching.
  • the electrical connection points of the optoelectronic semiconductor chip can be covered again with a photoresist. Subsequently, the fixation of the particles can be carried out by means of the gap-passing material.
  • a method in which an electrically conductive auxiliary layer is used, which is then at least partially converted into a salt via the introduction into a protic reactant, is described in another context in the document PCT / EP2013 / 062618, whose
  • the ESD protective layer may be formed for example by a varistor paste containing semiconducting particles such as SiC or ZnO particles, the at her
  • Breakdown voltage of the ESD protective layer can be adjusted.
  • an ESD protection diode can be dispensed with, which reduces the material costs and the manufacturing costs as well as absorption losses due to absorption of
  • Electromagnetic radiation is reduced by an ESD protection zdiode.
  • a varistor paste is described in another context, for example in the publication DE 102012207772, the disclosure of which is hereby expressly incorporated by reference.
  • the optoelectronic semiconductor component may comprise an ESD protection element which is applied to the auxiliary carrier before being enveloped by the light-permeable wrapping material.
  • the ESD protective element can be, for example, an ESD protection diode such as a Zener diode or a varistor.
  • the ESD protection element can be parallel or
  • the ESD protection element can be electrically connected to the optoelectronic semiconductor chip before wrapping with the translucent wrapping material.
  • an interconnection between the optoelectronic semiconductor chip and the ESD protection element preferably takes place via the electrically conductive material.
  • the ESD protective element can alternatively or additionally be used in conjunction with the ESD protection layer, wherein in the case of
  • the light-permeable component In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, the light-permeable
  • Separation traces may be, for example, traces of a sawing process or a cutting process.
  • a multiplicity of optoelectronic semiconductor chips can be used simultaneously with the translucent one
  • Envelope material to be wrapped.
  • the production of individual optoelectronic semiconductor components can then be produced.
  • each optoelectronic semiconductor device at least one optoelectronic
  • the auxiliary carrier has at least one cavity and at least one cavity is at least one optoelectronic semiconductor chip
  • the side surfaces of the cavity define the shape for the translucent wrapping material.
  • the wrapping material may have a bottom surface that is parallel to a main extension plane of the semiconductor chip and side surfaces that vary depending on
  • the emission characteristic of the optoelectronic semiconductor device can be adjusted.
  • the ESD protection zelement can also in the cavity of the
  • Subcarrier be incorporated with, for each
  • Optoelectronic semiconductor chip at least one ESD Schut zelement in the same cavity as the
  • Optoelectronic semiconductor chip can be introduced.
  • the conductive layer may be, for example, the
  • the conductive layer can be contacted electrically before applying the translucent wrapping material.
  • the optoelectronic semiconductor chip can be electrically short-circuited via the needles. In this arrangement, it is then possible, via electrophoretic deposition, to convert a luminescence conversion material containing one or more
  • Phosphors may include, on the optoelectronic
  • the conductive layer is removed by conversion into a salt, as described above, and the optoelectronic semiconductor chip with the radiation-permeable covering material, for
  • Embodiment of the method it is thus possible, even a luminescence conversion material electrophoretically
  • a photoresist can be applied in a structured manner and luminescence conversion material can be deposited there by means of electrophoresis, where the photoresist is opened. Subsequently, photoresist and electrically conductive layer are removed. Furthermore, it is possible that a
  • Phosphors on the optoelectronic semiconductor chip for example, electrophoretically deposited and other luminescence conversion materials of one or more
  • Enveloping material are introduced into the light path of the optoelectronic semiconductor chip.
  • Phosphors are applied in different layers successively on the optoelectronic semiconductor chip.
  • this includes
  • Translucent wrapping material Particles of at least one filler, which are introduced into the refractive index, the optical behavior and / or the thermal behavior of the translucent wrapping material in order to adjust the refractive index.
  • Percent by weight be introduced into the translucent wrapping material.
  • the following describes the optoelectronic semiconductor component described here and the method described here for producing an optoelectronic semiconductor component based on embodiments and the associated
  • FIGS. 3 and 4 show exemplary embodiments of optoelectronic devices described here
  • FIGS. 1A to 1F An exemplary embodiment of a method described here is explained in more detail with reference to the schematic sectional views of FIGS. 1A to 1F.
  • the subcarrier 2 comprises a base body 21, which is formed with a rigid material such as a metal or a plastic, and a releasable connecting means 22, the base body 21 at its
  • the releasable connection means is, for example, a Revalpha film. This is shown in FIG. 1A.
  • the subcarrier 2 has cavities, wherein an optoelectronic semiconductor chip 1 is set in each cavity.
  • the optoelectronic semiconductor chip 1 is a semiconductor chip with a radiation-transmissive carrier 10, on which a semiconductor layer sequence 11 is epitaxially applied, for example.
  • the translucent carrier 10 may be made of sapphire, for example.
  • electrical connection points 12 are arranged for electrical contacting of the optoelectronic semiconductor chip. For example, via the electrical connection points 12 an active
  • the cavities of the auxiliary carrier 2 are filled with a translucent wrapping material 3, wherein the translucent wrapping material 3 is spread over all the cavities of the substrate
  • Subcarrier 2 is related.
  • the translucent wrapping material 3 is, for example, a highly filled silicone, which is introduced around the semiconductor chip 1 via a potting process, in which the auxiliary carrier 2 forms part of the mold.
  • the translucent wrapping material 3 may be, for example, with luminescence conversion material of one or more
  • the luminescence conversion material may be provided, for example, from
  • the light-transmissive carrier 10 facing away from underside of the semiconductor layer sequence 11 and in particular the connection points 12 are uncovered from the wrapping material 3.
  • particles 41 of a light-scattering and / or light-reflecting material such as titanium dioxide are deposited as a layer on the undersides of the substrate
  • Semiconductor layer sequence 11 applied The application of the particles takes place, for example, electrophoretically.
  • Particles 41 are introduced in the light-reflecting layer 4, for example, with a weight fraction between 50 and 80 percent, wherein the thickness of the layer
  • Terminals 12 of the chip may be kept clear or they will be exposed after completion of the process.
  • the application of the particles 41 takes place, for example, as described above electrophoretically.
  • the particles 41 are first fixed by means of a gap-passing material 42.
  • the gap-passing material 42 penetrates into gaps between the particles 41 and surrounds them. It may be in direct contact with the translucent wrapping material 3 and the semiconductor layer sequence 11 in places. The following is at the optoelectronic
  • Each semiconductor chip 1 is brought into contact.
  • the layer stack of particles 41, gap-conducting material 42 and electrically conductive material 5 has a reflectivity of> 95 percent.
  • the electrically conductive material contains, for example, aluminum. It can, for example, with a layer structure of aluminum, nickel-valadium and gold
  • the particles 41 are arranged in a layer which in the present case comprises a layer of particles 41.
  • the layer is completely from the gap
  • Material 42 penetrated and is in direct contact with the wrapping material 3 and at least in places the
  • the gap-passing material 41 may differ in particular from the wrapping material 3.
  • Layer applied which may be a solder resist 7 or a varistor layer 8. Subsequently, a dicing along the separation regions 6, wherein after dicing optoelectronic semiconductor devices result, each of which at least one
  • the translucent wrapping material 3 therefore has in the region of the separating regions 6 on the finished semiconductor component
  • traces of the separation process for example traces of a sawing process on.
  • a low-cost sapphire chip can be used, the
  • connection points 12 could be mounted, for example, with the translucent support 10 pointing to the mounting surface, the connection points 12 then to
  • Example can be contacted via wire contacts.
  • the optoelectronic semiconductor chip 1 is mounted inverted and the electrical connection points are contacted directly via the electrically conductive material 5, whose underside facing away from the semiconductor chip 1 serves as a contact point for contacting the optoelectronic semiconductor component. In this way, the optoelectronic
  • Heat generated semiconductor chip can be dissipated particularly efficient, since no heat conduction through the transparent carrier 10 is necessary therethrough.
  • the reflective layer 4 can advantageously be used
  • Processing except for the introduction of the translucent wrapping material 3, can be carried out completely from the bottom of the semiconductor components ago.
  • Optoelectronic semiconductor chips are introduced during introduction of the translucent wrapping material. This structure of the optoelectronic semiconductor components proves to be particularly suitable for surface mounting
  • the electrical connection points 12 are formed at least in places with a radiation-transmissive material such as a TCO, it may happen that light generated in the optoelectronic semiconductor chip has to pass through the TCO material twice before it is decoupled. This can be at least low
  • FIGS. 2A to 2F are respectively in FIGS.
  • Sub-figures a, b and c divided.
  • the subfigures a show a plan view
  • the subfigures b show a
  • Sectional view along the dashed line shown in the plan view a and the figures c show a view from below.
  • an ESD protective element 9 is inserted into the common cavity of the auxiliary carrier 2 in addition to the optoelectronic
  • Optoelectronic semiconductor chip 1 by the electrically conductive material 5 takes place.
  • solder stop paste 7 is introduced between the mutually separate regions of the electrically conductive material 5.
  • Semiconductor component may be square or almost square.
  • the length 1 is 1.9 mm and the width b is 2 mm.
  • an exemplary embodiment of the optoelectronic semiconductor component is shown in which two identical optoelectronic semiconductor chips 1 per
  • Optoelectronic semiconductor device are installed. This can be realized a chip area of 1 mm 2.
  • the Optoelectronic semiconductor device has, for example, a length 1 of 1.9 mm and a width b of 2.6 mm.
  • the semiconductor chip 1 has a height of 0.15 mm, and the translucent wrapping material 3 has a maximum thickness of 0.4 mm.
  • the semiconductor chip 1 it is possible for the semiconductor chip 1 to be surrounded by the cladding material 3 in a uniform thickness within the scope of the manufacturing tolerance. In this way, if that
  • Wrapping material 3 comprises a conversion material, a particularly uniform conversion in all
  • ESD protection element is also possible in this embodiment, but not mandatory

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Abstract

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben, mit - einem optoelektronischen Halbleiterchip (1) umfassend einen lichtdurchlässigen Träger (10), eine Halbleiterschichtenfolge (11) auf dem lichtdurchlässigen Träger (10) und elektrische Anschlussstellen (12) an der dem lichtdurchlässigen Träger (10) abgewandten Unterseite der Halbleiterschichtenfolge (11), - einem lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterial (3), das den optoelektronischen Halbleiterchip (1) stellenweise umschließt, und - Partikeln (41) eines lichtstreuenden und/oder lichtreflektierenden Materials, wobei - die Unterseite der Halbleiterschichtenfolge (11) frei vom lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterial (3) ist, und - die Partikel (41) die Unterseite der Halbleiterschichtenfolge (11) und eine Außenfläche des Umhüllungsmaterials (3) stellenweise bedecken.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Halbleiterbauteil und Verfahren zur
Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils
Es werden ein optoelektronisches Halbleiterbauteil sowie ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauteils angegeben. Die Druckschrift US 7,271,425 beschreibt ein
optoelektronisches Halbleiterbauteil .
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil anzugeben, das besonders einfach
herstellbar ist.
Bei einem hier beschriebenen optoelektronischen
Halbleiterbauteil handelt es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode, die im Betrieb Licht abstrahlt. Das hier
beschriebene optoelektronische Halbleiterbauteil kann
insbesondere zur Oberflächenmontage vorgesehen sein und es kann sich bei dem optoelektronischen Halbleiterbauteil dann insbesondere um ein oberflächenmontierbares Bauteil (SMD: Surface-Mounted-Device ) handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das optoelektronische
Halbleiterbauteil einen optoelektronischen Halbleiterchip. Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip handelt es sich beispielsweise um einen Leuchtdiodenchip. Der
optoelektronische Halbleiterchip umfasst insbesondere einen lichtdurchlässigen Träger, eine Halbleiterschichtenfolge auf dem lichtdurchlässigen Träger und elektrische Anschlussstellen an der dem lichtdurchlässigen Träger abgewandten Unterseite der Halbleiterschichtenfolge.
Bei dem lichtdurchlässigen Träger des optoelektronischen Halbleiterchips kann es sich insbesondere um ein
Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge handeln. Der lichtdurchlässige Träger kann dann beispielsweise mit Glas, Saphir oder SiC gebildet sein oder aus einem dieser Materialien bestehen. Die Halbleiterschichtenfolge ist epitaktisch auf den lichtdurchlässigen Träger aufgewachsen und umfasst wenigstens einen aktiven Bereich, der zur
Erzeugung oder zur Detektion von elektromagnetischer
Strahlung vorgesehen ist. Der optoelektronische
Halbleiterchip umfasst elektrische Anschlussstellen an der dem lichtdurchlässigen Träger abgewandten Unterseite der Halbleiterschichtenfolge .
Insbesondere ist es möglich, dass der optoelektronische Halbleiterchip lediglich an der Unterseite elektrische
Anschlussstellen aufweist. Der optoelektronische
Halbleiterchip kann dann beispielsweise nach Art eines sogenannten „Flip-Chips" montiert werden. Der
optoelektronische Halbleiterchip ist vorzugsweise frei von einer insbesondere metallischen Reflektorschicht, die beispielsweise an der dem lichtdurchlässigen Träger
abgewandten Unterseite der Halbleiterschichtenfolge
angeordnet sein könnte. Das heißt, der optoelektronische Halbleiterchip umfasst keinen insbesondere metallischen Spiegel, mit dem elektromagnetische Strahlung, die in
Richtung der Unterseite der Halbleiterschichtenfolge
abgestrahlt wird, in Richtung des durchlässigen Trägers reflektiert werden kann. Der optoelektronische Halbleiterchip ist also frei von einem insbesondere metallischen Reflektor und daher besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Es ist jedoch möglich, dass an der Unterseite der
Halbleiterschichtenfolge bereichsweise ein dielektrischer Spiegel angeordnet ist.
Die im optoelektronischen Halbleiterchip erzeugte
elektromagnetische Strahlung, beziehungsweise das im
optoelektronischen Halbleiterchip erzeugte Licht tritt, falls es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip
beispielsweise um eine Leuchtdiode handelt, durch den
lichtdurchlässigen Träger aus. Die elektromagnetische
Strahlung beziehungsweise das Licht kann durch die der
Halbleiterschichtenfolge abgewandte Oberseite des
lichtdurchlässigen Trägers und durch Seitenflächen des lichtdurchlässigen Trägers austreten. Bei dem
optoelektronischen Halbleiterchip handelt es sich dann um einen sogenannten Volumenemitter im Gegensatz zu einem
Oberflächenemitter . Die elektrischen Anschlussstellen des optoelektronischen Halbleiterchips können mit einem strahlungsdurchlässigen Material wie beispielsweise einem TCO (Transparent Conductive Oxide), also einem lichtdurchlässigen Oxid, gebildet sein. Beispielsweise sind die elektrischen Anschlussstellen mit oder aus ITO gebildet, so dass auch an den elektrischen
Anschlussstellen keine oder kaum Reflexion von Licht in
Richtung des lichtdurchlässigen Trägers erfolgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das optoelektronische
Halbleiterbauteil ein lichtdurchlässiges Umhüllungsmaterial, das den optoelektronischen Halbleiterchip stellenweise umschließt. Das lichtdurchlässige Umhüllungsmaterial ist beispielsweise mit einem Silikon, einem Epoxid-Harz oder einem Silikon-Epoxidhybridmaterial gebildet. Das
lichtdurchlässige Umhüllungsmaterial umgibt den
optoelektronischen Halbleiterchip vorzugsweise derart, dass lediglich die Unterseite der Halbleiterschichtenfolge, die dem optoelektronischen Halbleiterchip abgewandt ist, sowie die elektrischen Anschlussstellen an der Unterseite der
Halbleiterschichtenfolge vom lichtdurchlässigen
Umhüllungsmaterial nicht überdeckt oder umschlossen sind. Bis auf diese Bereiche des optoelektronischen Halbleiterchips kann der optoelektronische Halbleiterchip dann vollständig vom lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterial umschlossen sein, wobei das lichtdurchlässige Umhüllungsmaterial nicht direkt an den optoelektronischen Halbleiterchip grenzen muss.
Vielmehr können weitere Schichten wie beispielsweise
Konversionsschichten mit einem oder mehreren Leuchtstoffen und/oder Passivierungsschichten zwischen dem Halbleiterchip und dem lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterial angeordnet sein .
Das lichtdurchlässige Umhüllungsmaterial kann ferner mit Partikeln wie beispielsweise Partikeln eines
Konversionsmaterials und/oder Partikeln eines Materials, das den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des
Umhüllungsmaterials absenkt, gefüllt sein.
Das lichtdurchlässige Umhüllungsmaterial bildet beim
optoelektronischen Halbleiterbauteil insbesondere das Gehäuse aus. Das heißt, das lichtdurchlässige Umhüllungsmaterial stellt die mechanisch tragende und stützende Komponente des optoelektronischen Halbleiterbauteils dar. Das
lichtdurchlässige Umhüllungsmaterial grenzt an kein Gehäuse, das beispielsweise mit einem Kunststoff gebildet wäre. Insbesondere die dem optoelektronischen Halbleiterchip abgewandte Oberseite des lichtdurchlässigen
Umhüllungsmaterials und zumindest teilweise Seitenflächen, die quer zur Lichtaustrittsfläche an der Oberseite des lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterials verlaufen, können von außen frei zugänglich sein und sind nicht durch ein
Gehäusematerial bedeckt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das optoelektronische
Halbleiterbauteil Partikel eines lichtstreuenden und/oder lichtreflektierenden Materials. Die Partikel des
lichtstreuenden und/oder -reflektierenden Materials bilden beispielsweise eine Schicht aus, die an einer Außenfläche des lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterials angeordnet ist. Die Partikel sind vorgesehen, auftreffende elektromagnetische Strahlung beziehungsweise auftreffendes Licht des
optoelektronischen Halbleiterchips zu streuen oder zu
reflektieren. Die Partikel ersetzen zumindest teilweise einen Reflektor, der dem optoelektronischen Halbleiterchip fehlt.
Die Partikel sind dazu vorzugsweise an der der Unterseite der Halbleiterschichtenfolge zugewandten Außenfläche des
lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterials angeordnet. Bei den Partikeln kann es sich beispielsweise um Partikel handeln, die mit T1O2, AlxOy, wobei x beispielsweise 2 und y 3 ist, ZnO, ZrÜ2, BaS04, Hf02 gebildet sind oder aus einem dieser Materialien bestehen. Die Partikel weisen
beispielsweise einen Durchmesser von wenigstens 50 nm und höchstens 5 pm, insbesondere höchsten 300 nm auf.
Ferner können die lichtreflektierenden und/oder
lichtstreuenden Partikel das auftreffende Licht auch farbig reflektieren und/oder streuen. Die Partikel können dazu auch farbige anorganische Pigmente wie Oxide, Sulfide, Cyanide, Hydroxide von Übergangsmetallen oder andere anorganische Pigmente umfassen. Auf diese Weise kann ein Farbeindruck des fertigen optoelektronischen Halbleiterbauteils erreicht werden, der nicht weiß, sondern farbig ist.
Weiter ist es möglich, dass die lichtstreuenden und/oder lichtreflektierenden Partikel mit einem
Lumineszenzkonversionsmaterial wie YAG, LuAG, nitridischen Konvertern oder ähnlichem gebildet sind. Auf diese Weise können die Partikel auch Strahlungskonvertierend sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die Unterseite der
Halbleiterschichtenfolge stellenweise frei vom
lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterial. An dieser Stelle sind die Halbleiterschichtenfolge sowie die an der
Halbleiterschichtenfolge ausgebildeten elektrischen
Anschlussstellen nicht vom lichtdurchlässigen
Umhüllungsmaterial bedeckt. Es können jedoch auch Stellen der Unterseite vorhanden sein, die vom lichtdurchlässigen
Umhüllungsmaterial bedeckt sind. Zum Beispiel kann
lichtdurchlässiges Umhüllungsmaterial nach einem Umhüllen zwischen den Halbleiterchip und einem Hilfsträger gelangen oder kriechen und dort als Rückstand verbleiben (so genannter „Flash"). Falls dieser Rückstand entfernt wird (so genanntes „deflashing" ) , dann kann die Unterseite auch vollständig frei vom Unhüllungsmaterial sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils bedecken die Partikel des lichtstreuenden und/oder lichtreflektierenden Materials die Unterseite der Halbleiterschichtenfolge sowie eine Außenfläche des
Umhüllungsmaterials stellenweise. Die Partikel sind dort beispielsweise in einer Schicht aufgebracht, die
beispielsweise eine Dicke von wenigstens 500 nm und höchstens 5 pm aufweist. Die Partikel sind in hoher Dichte aufgebracht, so dass sie in der Schicht einen Gewichtsanteil von
wenigstens 70 Prozent, zum Beispiel 80 Prozent und einen Volumenanteil von wenigstens 45 Prozent, beispielsweise 50 Prozent aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das optoelektronische
Halbleiterbauteil einen optoelektronischen Halbleiterchip mit einem lichtdurchlässigen Träger, einer
Halbleiterschichtenfolge auf dem lichtdurchlässigen Träger und elektrischen Anschlussstellen an der dem
lichtdurchlässigen Träger abgewandten Unterseite der
Halbleiterschichtenfolge. Weiter umfasst das
optoelektronische Halbleiterbauteil dieser Ausführungsform ein lichtdurchlässiges Umhüllungsmaterial, das den
optoelektronischen Halbleiterchip stellenweise umschließt und Partikel eines lichtstreuenden und/oder lichtreflektierenden Materials. In dieser Ausführungsform ist die Unterseite der Halbleiterschichtenfolge frei vom lichtdurchlässigen
Umhüllungsmaterial und die Partikel bedecken die Unterseite der Halbleiterschichtenfolge und eine Außenfläche des
Umhüllungsmaterials stellenweise .
Es wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Halbleiterbauteils angegeben. Mit dem Verfahren kann insbesondere ein hier beschriebenes
optoelektronisches Halbleiterbauteil hergestellt werden. Das heißt, sämtliche für das optoelektronische Halbleiterbauteil offenbarten Merkmale sind auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines hier
beschriebenen Verfahrens wird zunächst der optoelektronische Halbleiterchip mit dem lichtdurchlässigen Träger, der
Halbleiterschichtenfolge auf dem lichtdurchlässigen Träger und den elektrischen Anschlussstellen an der dem
lichtdurchlässigen Träger abgewandten Unterseite der
Halbleiterschichtenfolge bereitgestellt.
In einem nächsten Verfahrensschritt wird der
optoelektronische Halbleiterchip auf einen Hilfsträger aufgebracht. Bei dem Hilfsträger kann es sich beispielsweise um den Teil eines Vergusswerkzeuges oder eines
Spritzwerkzeuges handeln. Der Hilfsträger ist vorzugsweise starr ausgebildet und kann als ebene Platte ausgeführt sein. Ferner ist es möglich, dass der Hilfsträger Kavitäten
aufweist, die zur Aufnahme von jeweils wenigstens einem optoelektronischen Halbleiterchip vorgesehen sind. Der
Hilfsträger umfasst an seiner dem optoelektronischen
Halbleiterchip zugewandten Oberseite ferner vorzugsweise ein lösbares Verbindungsmittel, mit dem der optoelektronische Halbleiterchip temporär an einem Grundkörper des Hilfsträgers befestigt sein kann. Bei dem lösbaren Verbindungsmittel kann es sich beispielsweise um eine Revalpha-Folie, Silikon als temporärem Klebstoff oder Sacharose als temporärem Klebstoff handeln . In einem nächsten Verfahrensschritt erfolgt ein Umhüllen des optoelektronischen Halbleiterchips mit dem lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterial, wobei das lichtdurchlässige
Umhüllungsmaterial an seiner Unterseite an den Hilfsträger und damit an das lösbare Verbindungsmittel grenzt.
Beispielsweise ist das lichtdurchlässige Umhüllungsmaterial an seiner dem Hilfsträger zugewandten Unterseite bis auf die Stellen des lösbaren Verbindungsmittels, die vom
optoelektronischen Halbleiterchip bedeckt sind, vollständig mit dem lösbaren Verbindungsmittel bedeckt und kann mit diesem in direktem Kontakt stehen.
In einem nächsten Verfahrensschritt folgt das Ablösen des Hilfsträgers durch Entfernen des lösbaren Verbindungsmittels und ein Freilegen der Unterseite der Halbleiterschichtenfolge und des lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterials.
In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Partikel des lichtstreuenden und/oder lichtreflektierenden Materials an der freigelegten Unterseite der Halbleiterschichtenfolge und des Umhüllungsmaterials aufgebracht. Das Aufbringen der
Partikel erfolgt vorzugsweise über ein Verfahren, mit dem die Partikel in besonders dichter Packung auf das
Umhüllungsmaterial aufgebracht werden können. Beispielsweise können die Partikel über ein elektrophoretisches Abscheiden (EPD - Electro Phoretic Deposition) aufgebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren die folgenden Schritte, die insbesondere in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden können:
- Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips umfassend einen lichtdurchlässigen Träger, eine
Halbleiterschichtenfolge auf dem lichtdurchlässigen Träger und elektrische Anschlussstellen an der dem
lichtdurchlässigen Träger abgewandten Unterseite der
Halbleiterschichtenfolge, - Aufbringen des optoelektronischen Halbleiterchips auf einen Hilfsträger, derart dass die elektrischen Anschlussstellen dem Hilfsträger zugewandt sind,
- Umhüllen des optoelektronischen Halbleiterchips mit einem lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterial, wobei das
lichtdurchlässige Umhüllungsmaterial an seiner Unterseite an den Hilfsträger grenzt,
- Ablösen des Hilfsträgers und Freilegen der Unterseite der Halbleiterschichtenfolge und des lichtdurchlässigen
Umhüllungsmaterials,
- Aufbringen von Partikeln eines lichtstreunenden und/oder lichtreflektierenden Materials an der freigelegten Unterseite der Halbleiterschichtenfolge und des Umhüllungsmaterials. Das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauteil ist durch das hier beschriebene Verfahren besonders einfach herstellbar. Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird ein volumenemittierender optoelektronischer Halbleiterchip, beispielsweise ein optoelektronischer Halbleiterchip mit einem Saphiraufwachssubstrat , geflippt vom lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterial umgeben und in dieses eingebettet. Der fehlende Reflektor des optoelektronischen Halbleiterchips wird zumindest teilweise durch die Partikel des
lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterials ersetzt. Die Partikel, die insbesondere aus Titandioxid oder einem anderen der oben genannten Materialen bestehen können, werden mit hohem
Gewichtsanteil auf den optoelektronischen Halbleiterchip und das lichtdurchlässige Umhüllungsmaterial aufgebracht, wobei durch die hohe Konzentration an Partikeln hohe
Reflektivitäten bei relativ geringer Schichtdicke erreicht werden. Dazu kommen Verfahren zum Aufbringen der Partikel zur Verwendung, mit denen eine besonders hohe Packungsdichte der Partikel erreicht werden kann. Mit Vorteil entsteht ein optoelektronisches Halbleiterbauteil mit einem Spiegel, der zumindest teilweise durch die Partikel gebildet ist. Ein solcher Spiegel zeichnet sich neben seiner hohen Reflektivität auch durch sein sehr günstiges
Alterungsverhalten aus. Im Gegensatz beispielsweise zu einem metallischen Spiegel, der mit Silber gebildet sein könnte, erfährt ein Spiegel aus Partikeln des lichtstreuenden oder lichtreflektierenden Materials keine oder kaum Korrosion. Ferner ist die Herstellung des optoelektronischen
Halbleiterbauteils besonders einfach, da der Anschluss des optoelektronischen Halbleiterchips lediglich von der
Unterseite des optoelektronischen Halbleiterbauteils her erfolgt und auf die Bildung von Durchkontaktierungen sowie von Drahtkontaktierung verzichtet werden kann. Die
verwendbaren optoelektronischen Halbleiterchips sowie die Abscheideverfahren zum Aufbringen der Partikel sind
kostengünstig, wodurch ein besonders kostengünstiges
optoelektronisches Halbleiterbauteil ermöglicht wird.
Die folgenden Erläuterungen zu Ausführungsformen und
Ausführungsbeispielen beziehen sich jeweils auf hier
beschriebene optoelektronische Halbleiterbauteile sowie auf hier beschriebene Verfahren zur Herstellung von
optoelektronischen Halbleiterbauteilen. Die beschriebenen
Merkmale und Merkmalskombinationen sind daher sowohl für den Gegenstand, das optoelektronische Halbleiterbauteil, als auch für das Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauteils offenbart.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Partikel durch ein spaltgängiges Material an der Unterseite der
Halbleiterschichtenfolge und der Außenfläche des Umhüllungsmaterials fixiert. Das spaltgängige Material kann stellenweise in direktem Kontakt mit zumindest manchen der Partikeln und dem Umhüllungsmaterial stehen. Mit anderen Worten werden die Partikel durch Aufbringen eines spaltgängigen Materials an der Unterseite der
Halbleiterschichtenfolge und des Umhüllungsmaterials fixiert. Bei dem spaltgängigen Material kann es sich beispielsweise um eine organische Substanz wie Parylen handeln. Ferner kann es sich um zumindest eines der folgenden Materialien handeln: Silikon, Epoxid-Harz, anorganische Matrixmaterialien wie Aluminiumoxid oder Siliziumdioxid. Das spaltgängige Material kann über ein Aufbringverfahren wie Atomlagenabscheidung oder ein Sol-Gelverfahren aufgebracht werden. Ferner ist es möglich, dass es sich bei dem spaltgängigen Material um eine metallische Schicht handelt, die dann zur Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips und zur Fixierung der Partikel dient. Eine derartige metallische Schicht kann beispielsweise über einen Gasphasenprozess , der sich durch eine gute Spaltgängigkeit auszeichnet, aufgebracht werden.
In jedem Fall findet ein spaltgängiges Material Verwendung, das in die Zwischenräume zwischen benachbarten Partikeln eindringen kann und stellenweise auch bis zur Unterseite der Halbleiterschichtenfolge und/oder der Unterseite des
Umhüllungsmaterials vordringt. Mit dem spaltgängigen Material wird sichergestellt, dass die Partikel fest an den übrigen Komponenten des optoelektronischen Halbleiterchips haften. Das spaltgängige Material kann selbst ebenfalls
reflektierende Eigenschaften aufweisen und so die
Reflektivität an den Unterseiten von Halbleiterschichtenfolge und Umhüllungsmaterial weiter erhöhen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils bilden die Partikel eine Schicht, wobei das spaltgängige Material die Schicht der Partikel
vollständig durchdringt und das Umhüllungsmaterial vom spaltgängigen Material verschieden ist. Die Partikel sind in einer oder mehreren Lagen angeordnet und bilden auf diese Weise eine Schicht aus, welche die Unterseite der
Halbleiterschichtenfolge sowie eine Außenfläche des
Umhüllungsmaterials stellenweise bedeckt. Das spaltgängige Material durchdringt diese Schicht zumindest stellenweise von ihrer der Unterseite der Halbleiterschichtenfolge und der Außenfläche des Umhüllungsmaterials abgewandten Seite hin zur Unterseite der Halbleiterschichtenfolge und zur Außenfläche des Umhüllungsmaterial vollständig. D.h., es gibt Pfade von spaltgängigem Material, welche die Schicht quer oder
senkrecht zu ihrer Haupterstreckungsrichtung vollständig durchdringen. Die Schicht kann an ihrer der Unterseite der Halbleiterschichtenfolge und der Außenfläche des
Umhüllungsmaterials abgewandten Seite vollständig vom
spaltgängigem Material bedeckt sein. Auf diese Weise haften die Partikel besonders gut am Umhüllungsmaterial und der Halbleiterschichtenfolge .
Insbesondere ist es dabei auch möglich, dass das
Umhüllungsmaterial und das spaltsgängige Material nicht gleiche Materialien sind, sondern sich voneinander
unterscheiden. Diese Weise kann für das spaltsgängige
Material ein Material ausgewählt werden, dass die Schicht der Partikel besonders gut durchdringt und das besonders gut an den Partikeln haftet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist an der dem optoelektronischen Halbleiterchip abgewandten Seite der Partikel und/oder des spaltgängigen Materials ein elektrisch leitendes Material angeordnet, wobei das elektrisch leitende Material in elektrisch leitendem Kontakt zu den elektrischen
Anschlussstellen des optoelektronischen Halbleiterchips steht. Das elektrisch leitende Material ist entsprechend strukturiert, so dass durch das elektrisch leitende Material an der Unterseite des optoelektronischen Halbleiterbauteils zumindest zwei Anschlussstellen gebildet sind, über die der optoelektronische Halbleiterchip des optoelektronischen Halbleiterbauteils von außen kontaktierbar ist. Das
elektrisch leitende Material kann auch zur Fixierung der Partikel an den Unterseiten von Halbleiterschichtenfolge und Umhüllungsmaterial dienen.
Damit das elektrisch leitende Material mit den elektrischen Anschlussstellen des optoelektronischen Halbleiterchips in Kontakt treten kann, werden diese beim Aufbringen der
Partikel und/oder des spaltgängigen Materials freigehalten und/oder nach dem Aufbringen freigelegt.
Bei dem elektrisch leitenden Material handelt es sich beispielsweise um ein gut reflektierendes Metall wie
Aluminium oder Silber. Das elektrisch leitende Material kann beispielsweise durch eine Schichtabfolge aus Aluminium, NiV und Gold gebildet sein, wobei das Aluminium dem
Halbleiterchip zugewandt ist. Durch die Verwendung eines gut reflektierenden Materials ist es möglich, dass die
Schichtabfolge aus dem elektrisch leitenden Material, den Partikeln gegebenenfalls dem spaltgängigen Material eine
Reflektivität für Licht von wenigstens 95 Prozent aufweist. Das elektrisch leitende Material kann insbesondere auch zur Wärmeableitung der im Betrieb vom optoelektronischen
Halbleiterchip erzeugten Wärme dienen. Das elektrisch
leitende Material kann beispielsweise galvanisch oder mittels Sputtern aufgebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Partikel des lichtstreuenden und/oder lichtreflektierenden Materials mittels Elektrophorese in einem Elektrophoresebad
abgeschieden. Mittels Elektrophorese können die Partikel besonders dicht abgeschieden werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird vor dem Abscheiden der Partikel eine elektrisch leitende Hilfsschicht an der freigelegten Unterseite der Halbleiterschichtenfolge und des Umhüllungsmaterials aufgebracht, wobei die Hilfsschicht dazu geeignet ist, mit einem protischen Reaktionspartner zumindest teilweise ein Salz auszubilden. Zum Abscheiden der Partikel wird die elektrisch leitende Hilfsschicht elektrisch
kontaktiert, so dass während der Elektrophorese geladene oder polarisierte Partikel des lichtstreuenden und/oder
lichtreflektierenden Materials sich an der Hilfsschicht abscheiden. Zumindest die elektrisch leitende Hilfsschicht wird in einem nächsten Verfahrensschritt in den protischen Reaktionspartner eingebracht, so dass die elektrisch leitende Hilfsschicht zumindest teilweise ein Salz mit dem protischen Reaktionspartner ausbildet.
Das Salz kann zum Abschluss des Verfahrens, beispielsweise vor dem Aufbringen des spaltgängigen Materials zur Fixierung der Partikel mittels eines Lösungsmittels zumindest teilweise ausgewaschen werden. Die elektrisch leitende Hilfsschicht kann durch ein Verfahren wie Sputtern oder Molekularstrahlepitaxie aufgebracht werden. Die elektrischen Anschlussstellen des optoelektronischen Halbleiterchips können durch einen Fotolack bedeckt sein oder die Schicht wird gezielt nicht an den elektrischen
Anschlussstellen abgeschieden.
Die elektrisch leitende Hilfsschicht kann eine Dicke zwischen wenigstens 50 nm und höchstens 1 pm, insbesondere zwischen wenigstens 150 nm und höchstens 500 nm, zum Beispiel von 200 nm aufweisen.
Die elektrisch leitende Hilfsschicht kann mit einem
elektrisch leitenden Material wie einem dotierten
Halbleitermaterial oder einem Metall gebildet sein. Zum
Beispiel kann die elektrisch leitende Hilfsschicht eines der folgenden Materialien enthalten oder aus einem der folgenden Materialien bestehen: Si, AI, Ti, Ca, ZnO, GaN, wobei die genannten Materialien auch dotiert sein können.
Der über den elektrischen Anschlussstellen aufgebrachte
Fotolack kann beispielsweise vor dem elektrophoretischen Abscheiden mit dem darüberliegenden Material entfernt werden, wobei eine Abhebetechnik zum Einsatz kommt. Alternativ kann nach dem Abscheiden des leitfähigen Materials eine Freilegung der elektrischen Anschlussstellen durch Ätzen erfolgen.
Nach dem Abscheiden der Partikel können die elektrischen Anschlussstellen des optoelektronischen Halbleiterchips erneut mit einem Fotolack bedeckt werden. Anschließend kann die Fixierung der Partikel mittels dem spaltgängigen Material erfolgen . Ein Verfahren, bei dem eine elektrisch leitende Hilfsschicht zum Einsatz kommt, die anschließend über das Einbringen in einen protischen Reaktionspartner zumindest teilweise in ein Salz umgewandelt wird, ist in einem anderen Zusammenhang in der Druckschrift PCT/EP2013/062618 beschrieben, deren
Offenbarungsgehalt hiermit ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist an der dem
optoelektronischen Halbleiterchip abgewandten Unterseite des elektrisch leitenden Materials eine ESD-Schut zschicht angeordnet, die in elektrisch leitendem Kontakt mit dem elektrisch leitenden Material steht. Die ESD-Schutzschicht steht mit den elektrischen Anschlussstellen des
optoelektronischen Halbleiterchips in elektrisch leitendem Kontakt und stellt einen ESD-Schutz des optoelektronischen Halbleiterchips, also einen Schutz gegen elektrostatische Entladung, dar. Die ESD-Schutzschicht kann beispielsweise durch eine Varistor-Paste gebildet sein, die halbleitende Partikel wie SiC oder ZnO-Partikel enthält, die an ihren
Stoßpunkten einen pn-Übergang bilden. Durch die Dichte der halbleitenden Partikel in der Varistor-Paste kann die
Durchbruchspannung der ESD-Schutzschicht angepasst werden. Mit Vorteil kann bei der Verwendung der ESD-Schutzschicht gegebenenfalls auf eine ESD-Schut zdiode verzichtet werden, was die Materialkosten und die Herstellungskosten sowie Absorptionsverluste aufgrund von Absorption von
elektromagnetischer Strahlung durch eine ESD-Schut zdiode verringert. Eine derartige Varistor-Paste ist in einem anderen Zusammenhang beispielsweise in der Druckschrift DE 102012207772 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hiermit ausdrücklich der Rückbezug aufgenommen wird. Alternativ oder zusätzlich zur ESD-Schut zschicht kann das optoelektronische Halbleiterbauteil ein ESD-Schut zelement umfassen, das vor dem Umhüllen mit dem lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterial auf den Hilfsträger aufgebracht wird. Bei dem ESD-Schut zelement kann es sich beispielsweise um eine ESD-Schut zdiode wie eine Zener-Diode oder um einen Varistor handeln. Das ESD-Schut zelement kann parallel oder
antiparallel mit dem optoelektronischen Halbleiterchip elektrisch verschaltet sein, wobei das ESD-Schut zelement vor dem Umhüllen mit dem lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterial elektrisch leitend mit dem optoelektronischen Halbleiterchip verbunden werden kann. Bevorzugt erfolgt eine Verschaltung zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem ESD- Schut zelement jedoch über das elektrisch leitende Material. Das ESD-Schut zelement kann alternativ oder zusätzlich zur ESD-Schut zschicht Verwendung finden, wobei bei der
zusätzlichen Verwendung einer ESD-Schut zschicht mit Vorteil ein hinsichtlich der Schutzwirkung kleiner dimensioniertes ESD-Schut zelement als ansonsten notwendig Verwendung finden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist das lichtdurchlässige
Umhüllungsmaterial an seiner Außenfläche zumindest
stellenweise Vereinzelungsspuren auf. Bei den
Vereinzelungsspuren kann es sich beispielsweise um Spuren eines Sägeprozesses oder eines Schnittverfahrens handeln. Bei der Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauteils kann beispielsweise eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterchips gleichzeitig mit dem lichtdurchlässigen
Umhüllungsmaterial umhüllt werden. Die Herstellung einzelner optoelektronischer Halbleiterbauteile kann dann
beispielsweise nach dem Aufbringen des elektrisch leitenden Materials durch Vereinzelung in optoelektronische Halbleiterbauteile erfolgen, wobei jedes optoelektronische Halbleiterbauteil wenigstens einen optoelektronischen
Halbleiterchip aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Hilfsträger zumindest eine Kavität auf und in die zumindest eine Kavität wird zumindest ein optoelektronischer Halbleiterchip
eingebracht. Die Seitenflächen der Kavität geben die Form für das lichtdurchlässige Umhüllungsmaterial vor. Auf diese Weise kann das Umhüllungsmaterial beispielsweise eine Bodenfläche aufweisen, die parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips verläuft und Seitenflächen, die je nach
Ausformung der Kavität schräg zur Bodenfläche verlaufen. Die mit den Partikeln beschichteten Seitenflächen bilden dann einen schräg zur Bodenfläche verlaufenden Reflektor aus.
Durch den Winkel zwischen Bodenfläche und Seitenfläche des Umhüllungsmaterials kann die Abstrahlcharakteristik des optoelektronischen Halbleiterbauteils eingestellt werden. Das ESD-Schut zelement kann ebenfalls in die Kavität des
Hilfsträgers mit eingebracht werden, wobei für jeden
optoelektronischen Halbleiterchip wenigstens ein ESD- Schut zelement in die gleiche Kavität wie der
optoelektronische Halbleiterchip eingebracht werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist auf der
freiliegenden Außenfläche des optoelektronischen
Halbleiterchips eine leitfähige Schicht ausgebildet, die vor oder nach dem Aufbringen auf den Hilfsträger aufgebracht wird. Die leitfähige Schicht kann beispielsweise die
freiliegende Außenfläche des strahlungsdurchlässigen Trägers des Halbleiterchips vollständig bedecken. Ferner kann ein Kontakt der leitfähigen Schicht mit der Halbleiterschichtenfolge bestehen. Beispielsweise über elektrisch leitende Nadeln, die von der dem Halbleiterchip abgewandten Unterseite des Hilfsträgers durch den Hilfsträger bis zu den elektrischen Anschlussstellen des
optoelektronischen Halbleiterchips geführt werden, kann die leitfähige Schicht vor dem Aufbringen des lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterials elektrisch kontaktiert werden.
Über die Nadeln kann der optoelektronische Halbleiterchip elektrisch kurzgeschlossen werden. In dieser Anordnung ist es dann möglich, über ein elektrophoretisches Abscheiden ein Lumineszenzkonversionsmaterial, das einen oder mehrere
Leuchtstoffe umfassen kann, auf den optoelektronischen
Halbleiterchip abzuscheiden. Nach beendeter Abscheidung wird die leitfähige Schicht wie oben beschrieben durch Umwandlung in ein Salz entfernt und der optoelektronische Halbleiterchip mit dem strahlungsdurchlässigen Umhüllungsmaterial, zum
Beispiel einem klaren Silikon, ohne weiteres
Lumineszenzkonversionsmaterial, umhüllt. Bei dieser
Ausgestaltung des Verfahrens ist es also möglich, auch ein Lumineszenzkonversionsmaterial elektrophoretisch
abzuscheiden .
Alternativ ist es gemäß zumindest einer Ausführungsform möglich, nach dem Aufbringen des optoelektronischen
Halbleiterchips auf den Hilfsträger den gesamten Hilfsträger zusammen mit dem darauf befestigten optoelektronischen
Halbleiterchip mit der elektrisch leitenden Schicht zu überziehen. Nachfolgend kann ein Fotolack strukturiert aufgebracht werden und Lumineszenzkonversionsmaterial dort mittels Elektrophorese abgeschieden werden, wo der Fotolack geöffnet ist. Anschließend werden Fotolack und elektrisch leitfähige Schicht entfernt. Ferner ist es möglich, dass ein
Lumineszenzkonversionsmaterial mit einem oder mehreren
Leuchtstoffen auf den optoelektronischen Halbleiterchip, zum Beispiel elektrophoretisch, abgeschieden ist und weitere Lumineszenzkonversionsmaterialien eines oder mehrerer
Leuchtstoffe innerhalb des strahlungsdurchlässigen
Umhüllungsmaterials in den Lichtweg des optoelektronischen Halbleiterchips eingebracht werden.
Bei der elektrophoretischen Beschichtung des
optoelektronischen Halbleiterchips mit einem
Lumineszenzkonversionsmaterial ist es ferner möglich, dass Lumines zenzkonversionsmaterialien unterschiedlicher
Leuchtstoffe in unterschiedlichen Schichten nacheinander auf dem optoelektronischen Halbleiterchip aufgebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
lichtdurchlässige Umhüllungsmaterial Partikel zumindest eines Füllstoffes, die zur Anpassung des Brechungsindex, des optischen Verhaltens und/oder des thermischen Verhaltens des lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterials in dieses eingebracht sind. Beispielsweise können Partikel aus amorphem
Siliziumdioxid mit Partikelgrößen von höchstens 100 pm, vorzugsweise von höchstens 50 pm in einem Füllstoffgehalt von bis zu 90 Gewichtsprozent, bevorzugt bis zu 80
Gewichtsprozent in das lichtdurchlässige Umhüllungsmaterial eingebracht sein. Im Folgenden werden das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauteil sowie das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen
Figuren näher erläutert.
In Verbindung mit den Figuren 1A bis 1F ist ein erstes
Ausführungsbeispiel des hier beschriebenen
Verfahrens näher erläutert.
Verbindung mit den Figuren 2A bis 2F ist ein weiteres
Ausführungsbeispiel des hier beschriebenen
Verfahrens näher erläutert.
Die Figuren 3 und 4 zeigen Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen optoelektronischen
Halbleiterbauteilen .
In Verbindung mit den Figuren 5A bis 5F ist ein weiteres
Ausführungsbeispiel des hier beschriebenen
Verfahrens näher erläutert. Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 1A bis 1F ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert.
Bei dem Verfahren wird zunächst ein Hilfsträger 2
bereitgestellt. Der Hilfsträger 2 umfasst einen Grundkörper 21, der mit einem starren Material wie beispielsweise einem Metall oder einem Kunststoff gebildet ist, und ein lösbares Verbindungsmittel 22, das den Grundkörper 21 an seiner
Oberseite völlig bedeckt. Bei dem lösbaren Verbindungsmittel handelt es sich beispielsweise um eine Revalpha-Folie . Dies ist in der Figur 1A gezeigt.
Der Hilfsträger 2 weist Kavitäten auf, wobei in jede Kavität ein optoelektronischer Halbleiterchip 1 gesetzt wird. Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip 1 handelt es sich um einen Halbleiterchip mit strahlungsdurchlässigem Träger 10, auf dem eine Halbleiterschichtenfolge 11 beispielsweise epitaktisch aufgebracht ist. Der lichtdurchlässige Träger 10 kann zum Beispiel aus Saphir bestehen.
An der dem lichtdurchlässigen Träger 10 abgewandten
Unterseite der Halbleiterschichtenfolge 11 sind elektrische Anschlussstellen 12 zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet. Beispielsweise kann über die elektrischen Anschlussstellen 12 ein aktiver
Bereich in der Halbleiterschichtenfolge 11 zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung beziehungsweise Licht angeregt werden . In einem nächsten Verfahrensschritt, Figur 1B, werden die Kavitäten des Hilfsträgers 2 mit einem lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterial 3 befüllt, wobei das lichtdurchlässige Umhüllungsmaterial 3 über sämtliche Kavitäten des
Hilfsträgers 2 zusammenhängt. Bei dem lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterial 3 handelt es sich beispielsweise um ein hochgefülltes Silikon, das über einen Vergussprozess, bei dem der Hilfsträger 2 einen Teil der Vergussform bildet, um den Halbleiterchip 1 herum eingebracht wird. Das lichtdurchlässige Umhüllungsmaterial 3 kann beispielsweise mit Lumineszenzkonversionsmaterial eines oder mehrerer
Leuchtstoffe gefüllt sein. Das Lumineszenzkonversionsmaterial kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, vom
optoelektronischen Halbleiterchip im Betrieb erzeugte
elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise zu
absorbieren und in elektromagnetische Strahlung höherer
Wellenlänge zu konvertieren. Im nächsten Verfahrensschritt, Figur IC, wird der Hilfsträger 2 abgelöst. Es verbleiben die vom Umhüllungsmaterial 3 umhüllten optoelektronischen Halbleiterchips 1, wobei
zumindest ein Teil der dem lichtdurchlässigen Träger 10 abgewandten Unterseite der Halbleiterschichtenfolge 11 und insbesondere die Anschlussstellen 12 vom Umhüllungsmaterial 3 unbedeckt sind.
Im nächsten Verfahrensschritt, Figur 1D, werden Partikel 41 eines lichtstreuenden und/oder lichtreflektierenden Materials wie Titandioxid als Schicht an den Unterseiten des
lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterials 3 und der
Halbleiterschichtenfolge 11 aufgebracht. Das Aufbringen der Partikel erfolgt beispielsweise elektrophoretisch . Die
Partikel 41 werden in der lichtreflektierenden Schicht 4 beispielsweise mit einem Gewichtsanteil zwischen 50 und 80 Prozent eingebracht, wobei die Dicke der Schicht
beispielsweise 10 pm beträgt. Die elektrischen
Anschlussstellen 12 des Chips können freigehalten werden oder sie werden nach Abschluss des Verfahrens freigelegt. Das Aufbringen der Partikel 41 erfolgt beispielsweise wie oben beschrieben elektrophoretisch . In einem nächsten Verfahrensschritt, Figur IE, werden die Partikel 41 zunächst mittels eines spaltgängigen Materials 42 fixiert. Das spaltgängige Material 42 dringt in Spalten zwischen den Partikeln 41 ein und umgibt diese. Es kann stellenweise in direktem Kontakt mit dem lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterial 3 sowie der Halbleiterschichtenfolge 11 stehen. Nachfolgend wird an der dem optoelektronischen
Halbleiterchip 1 abgewandten Unterseite eine elektrisch leitende Schicht 5 strukturiert aufgebracht, die mit den elektrischen Anschlussstellen 12 der optoelektronischen
Halbleiterchips 1 jeweils in Kontakt gebracht wird.
Gemeinsam mit dem elektrisch leitenden Material 5 weist der SchichtStapel aus Partikeln 41, spaltgängigem Material 42 und elektrisch leitendem Material 5 eine Reflektivität von > 95 Prozent auf. Das elektrisch leitende Material enthält dazu zum Beispiel Aluminium. Es kann beispielsweise mit einem Schichtaufbau aus Aluminium, Nickel-Valadium und Gold
gebildet sein. Wie insbesondere der Ausschnittsvergrößerung der Figur IE zu entnehmen ist, sind die Partikel 41 in einer Schicht angeordnet, die vorliegend eine Lage von Partikeln 41 umfasst. Die Schicht ist vollständig vom spaltgängigen
Material 42 durchdrungen und steht in direktem Kontakt mit dem Umhüllungsmaterial 3 und zumindest stellenweise dem
Halbleiterkörper. Das spaltgängige Material 41 kann sich dabei insbesondere vom Umhüllungsmaterial 3 unterscheiden.
Im abschließenden Verfahrensschritt, Figur 1F, wird auf die den Halbleiterchips abgewandte Seite des elektrisch leitenden Materials 5 zwischen den Anschlussstellen 12 jeweils eine
Schicht aufgebracht, bei der es sich um einen Lötstopplack 7 oder um eine Varistor-Schicht 8 handeln kann. Nachfolgend erfolgt ein Zertrennen entlang der Trennbereiche 6, wobei nach dem Zertrennen optoelektronische Halbleiterbauteile resultieren, von denen jedes wenigstens einen
optoelektronischen Halbleiterchip aufweist. Das lichtdurchlässige Umhüllungsmaterial 3 weist am fertigen Halbleiterbauteil daher im Bereich der Trennbereiche 6
Vereinzelungsspuren vom Trennverfahren, zum Beispiel Spuren eines Sägeverfahrens, auf. Mit Vorteil kann bei einem hier beschriebenen Verfahren ein kostengünstiger Saphirchip Verwendung finden, der
insbesondere frei von einem Reflektor oder einer
Spiegelschicht an der dem Aufwachssubstrat abgewandten
Unterseite der Halbleiterschichtenfolge 11 ist. Ein
kostengünstiger Saphirchip könnte beispielsweise auch mit dem lichtdurchlässigen Träger 10 zur Montagefläche zeigend montiert werden, wobei die Anschlussstellen 12 dann zum
Beispiel über Drahtkontakte kontaktiert werden. Vorliegend wird der optoelektronische Halbleiterchip 1 jedoch umgedreht montiert und die elektrischen Anschlussstellen werden direkt über das elektrisch leitende Material 5 kontaktiert, dessen dem Halbleiterchip 1 abgewandte Unterseite als Kontaktstelle zur Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterbauteils dient. Auf diese Weise kann die im optoelektronischen
Halbleiterchip erzeugte Wärme besonders effizient abgeführt werden, da keine Wärmeleitung durch den lichtdurchlässigen Träger 10 hindurch notwendig ist.
Ferner kann mit Vorteil die reflektierende Schicht 4
besonders kostengünstig durch das elektrophoretische
Abscheiden von den Partikeln 41, die auf diese Weise mit hoher Packungsdichte aufgebracht werden können, erfolgen. Ferner kann mit Vorteil eine Vielzahl optoelektronischer Halbleiterbauteile parallel gefertigt werden, wobei die
Prozessierung, bis auf das Einbringen des lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterials 3, vollständig von der Unterseite der Halbleiterbauteile her erfolgen kann.
Weiter können mit dem Verfahren vorteilhaft optoelektronische Halbleiterbauteile erzeugt werden, die sich von ihrer
Strahlungsaustrittsseite hin zu ihrer Montageseite verjüngen. Dies ist durch die Kavitäten ermöglicht, in die die
optoelektronischen Halbleiterchips beim Einbringen des lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterials eingebracht werden. Diese Struktur der optoelektronischen Halbleiterbauteile erweist sich bei der Oberflächenmontage als besonders
vorteilhaft, da auf diese Weise nicht nur ein Reflektor für das von den optoelektronischen Halbleiterchips im Betrieb zur Seite hin emittierte Licht erzeugt ist, sondern die Form dient auch als Zentrierhilfe bei der Oberflächenmontage, beispielsweise beim SMD-Löten, da das optoelektronische
Bauteil aufgrund dieser Struktur leichter einschwimmt. Damit erhöht sich die Genauigkeit bei der Lötmontage.
Schließlich können kostengünstige und erprobte Verfahren zur Aufbringung von Lumineszenzkonversionsmaterial einer oder mehrerer Leuchtstoffe Verwendung finden.
Da die elektrischen Anschlussstellen 12 jedoch zumindest stellenweise mit einem strahlungsdurchlässigen Material wie einem TCO ausgebildet sind, kann es vorkommen, dass im optoelektronischen Halbleiterchip erzeugtes Licht zwei Mal durch das TCO-Material treten muss, bevor es ausgekoppelt wird. Dadurch können sich zumindest geringe
Absorptionsverluste aufgrund des gewählten Designs ergeben. In Verbindung mit den Figuren 2A bis 2F ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. Die Figuren 2A bis 2F sind jeweils in die
Unterfiguren a, b und c aufgeteilt. Die Unterfiguren a zeigen eine Draufsicht, die Unterfiguren b zeigen eine
Schnittdarstellung entlang der in der Draufsicht a gezeigten gestrichelten Linie und die Figuren c zeigen eine Ansicht von unten .
Im Unterschied zum in Verbindung mit den Figuren 1A bis 1F beschriebenen Verfahren wird beim Verfahren der Figuren 2A bis 2F ein ESD-Schut zelement 9 in die gemeinsame Kavität des Hilfsträgers 2 zusätzlich zum optoelektronischen
Halbleiterchip 1 eingebracht. Dies ist in der Figur 2A dargestellt .
Im nächsten Verfahrensschritt, Figur 2B, erfolgt das Umhüllen mit dem lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterial 3. Sowohl der optoelektronische Halbleiterchip 1 als auch das ESD- Schut zelement 9 werden an ihren freiliegenden Außenflächen vollständig vom lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterial 3 umhüllt. Dabei bleiben zumindest die elektrischen
Anschlussstellen 12 des optoelektronischen Halbleiterchips 1 und die elektrischen Anschlussstellen 91 des ESD- Schut zelements 9 frei vom Umhüllungsmaterial 3.
Im nächsten Verfahrensschritt, Figur 2C, wird der Hilfsträger 2 abgelöst.
Im folgenden Verfahrensschritt, Figur 2D, wird die
reflektierende Schicht 4 mit den Partikeln 41 an der
Unterseite von lichtdurchlässigem Umhüllungsmaterial 3, ESD- Schutzelement 9 und optoelektronischem Halbleiterchip 1 aufgebracht. Die reflektierende Schicht kann an den zur
Bodenfläche des Umhüllungsmaterials 3 quer verlaufenden
Seitenflächen unterschiedlich weit hochgezogen werden. Damit kann der Anteil der Seitenemission des optoelektronischen Halbleiterbauteils eingestellt werden.
Im nächsten Verfahrensschritt, Figur 2E, erfolgt das
Aufbringen des elektrisch leitenden Materials 5, wobei eine Verschaltung zwischen dem ESD-Schut zelement 9 und dem
optoelektronischen Halbleiterchip 1 durch das elektrisch leitende Material 5 erfolgt.
In Verbindung mit der Figur 2F ist gezeigt, wie abschließend beispielsweise eine LötStopppaste 7 zwischen den voneinander getrennten Bereichen des elektrisch leitenden Materials 5 eingebracht wird.
In Verbindung mit der Figur 3 ist ein entsprechend
hergestelltes optoelektronisches Halbleiterbauteil gezeigt, das beispielsweise insgesamt 0,5 mm2 Chipfläche, also Fläche der Strahlungsaustrittsfläche des optoelektronischen
Halbleiterchips 1, umfasst. Das optoelektronische
Halbleiterbauteil kann quadratisch oder fast quadratisch ausgebildet sein. Beispielsweise beträgt die Länge 1 1,9 mm und die Breite b beträgt 2 mm.
In Verbindung mit der Figur 4 ist ein Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Halbleiterbauteils gezeigt, bei dem zwei gleichartige optoelektronische Halbleiterchips 1 pro
optoelektronischem Halbleiterbauteil verbaut sind. Dadurch lässt sich eine Chipfläche von 1 mm2 realisieren. Das optoelektronische Halbleiterbauteil weist beispielsweise eine Länge 1 von 1,9 mm und eine Breite b von 2,6 mm auf.
In Verbindung mit den Figuren 5A bis 5F ist ein weiteres
Ausführungsbeispiel des hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figuren 1A bis 1F ist der Hilfsträger 2 in diesem Ausführungsbeispiel nicht strukturiert ausgebildet. Folglich ergibt sich im fertigen optoelektronischen Halbleiterbauteil anders als beispielsweise in der Figur 1F gezeigt keine Reflektor- Ausnehmung, in welcher der Halbleiterchip 1 angeordnet ist. Die Verfahrensschritte verlaufen analog zu den in Verbindung mit den Figuren 1A bis 1F beschriebenen Verfahrenschritten.
Hierdurch kann ein besonders flaches Bauteil angegeben werden. Beispielsweise weißt der Halbleiterchip 1 eine Höhe von 0,15 mm und das lichtdurchlässige Umhüllungsmaterial 3 weist eine maximale Dicke von 0,4 mm auf. Insbesondere ist es möglich, dass der Halbleiterchip 1 vom Umhüllungsmaterial 3 in einer im Rahmen der Herstellungstoleranz gleichmäßigen Dicke umgeben ist. Auf diese Weise kann, falls das
Umhüllungsmaterial 3 ein Konversionsmaterial umfasst, eine besonders gleichmäßige Konversion in sämtlichen
Abstrahlrichtung erfolgen.
Die Verwendung eines ESD-Schut zelements ist auch in diesem Ausführungsbeispiel möglich, aber nicht zwingend
erforderlich .
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.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102013110114.3, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
1 optoelektronischer Halbleiterchip 10 lichtdurchlässiger Träger
11 Halbleiterschichtenfolge
12 elektrische Anschlussstelle
2 Hilfsträger
21 Grundkörper des Hilfsträgers
22 lösbares Verbindungsmittel
3 lichtdurchlässiges Umhüllungsmaterial
4 reflektierende Schicht
41 Partikel
42 spaltgängiges Material
5 elektrisch leitendes Material
6 Trennbereich
7 Lötstopplack
8 ESD-Schutzschicht
9 ESD-Schutzelement
91 elektrische Anschlussstellen

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Halbleiterbauteil mit
- einem optoelektronischen Halbleiterchip (1) umfassend einen lichtdurchlässigen Träger (10), eine Halbleiterschichtenfolge
(11) auf dem lichtdurchlässigen Träger (10) und elektrische Anschlussstellen (12) an der dem lichtdurchlässigen Träger
(10) abgewandten Unterseite der Halbleiterschichtenfolge
(11) ,
- einem lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterial (3), das den optoelektronischen Halbleiterchip (1) stellenweise
umschließt, und
- Partikeln (41) eines lichtstreuenden und/oder
lichtreflektierenden Materials, wobei
- die Unterseite der Halbleiterschichtenfolge (11) zumindest stellenweise frei vom lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterial (3) ist, und
- die Partikel (41) die Unterseite der
Halbleiterschichtenfolge (11) und eine Außenfläche des
Umhüllungsmaterials (3) stellenweise bedecken.
2. Optoelektronisches Halbleiterbauteil nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem die Partikel (41) durch ein spaltgängiges Material (42) an der Unterseite der Halbleiterschichtenfolge (11) und der Außenfläche des Umhüllungsmaterials (3) fixiert sind, wobei das spaltgängige Material (42) stellenweise in direktem Kontakt mit zumindest manchen der Partikel (41) und dem
Umhüllungsmaterial (3) steht.
3. Optoelektronisches Halbleiterbauteil nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem die Partikel (41) eine Schicht bilden, wobei das spaltgängige Material (42) die Schicht der Partikel vollständig durchdringt und das Umhüllungsmaterial (3) vom spaltgängigen Material (42) verschieden ist.
4. Optoelektronisches Halbleiterbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem an der dem optoelektronischen Halbleiterchip (1) abgewandten Seite der Partikel (41) und/oder des
spaltgängigen Materials (42) ein elektrisch leitendes
Material (5) angeordnet ist, wobei das elektrisch leitende
Material in elektrisch leitendem Kontakt zu den elektrischen Anschlussstellen (12) des optoelektronischen Halbleiterchips steht .
5. Optoelektronisches Halbleiterbauteil nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem das elektrisch leitende Material lichtreflektierend ist und zusammen mit den Partikeln (41) und gegebenenfalls mit dem spaltgängigen Material (42) eine Reflektivität für Licht von wenigstens 95 % aufweist.
6. Optoelektronisches Halbleiterbauteil nach einem der beiden vorherigen Ansprüche,
bei dem eine ESD-Schut zschicht (8) an der dem
optoelektronischen Halbleiterchip (1) abgewandten Unterseite des elektrisch leitenden Materials (5) in elektrisch
leitendem Kontakt mit dem elektrisch leitenden Material (5) steht .
7. Optoelektronisches Halbleiterbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem das lichtdurchlässige Umhüllungsmaterial (3)
Vereinzelungsspuren aufweist.
8. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauteils mit den folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips umfassend einen lichtdurchlässigen Träger (10), eine
Halbleiterschichtenfolge (11) auf dem lichtdurchlässigen Träger (10) und elektrische Anschlussstellen (12) an der dem lichtdurchlässigen Träger (10) abgewandten Unterseite der Halbleiterschichtenfolge (11),
- Aufbringen des optoelektronischen Halbleiterchips auf einen Hilfsträger (2), derart, dass die elektrischen
Anschlussstellen (12) dem Hilfsträger (2) zugewandt sind,
- Umhüllen des optoelektronischen Halbleiterchips mit einem lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterial (3), wobei das
lichtdurchlässige Umhüllungsmaterial (3) an seiner Unterseite an den Hilfsträger (2) grenzt,
- Ablösen des Hilfsträgers (2) und Freilegen der Unterseite der Halbleiterschichtenfolge (11) und des lichtdurchlässigen Umhüllungsmaterials (3),
- Aufbringen von Partikeln (41) eines lichtstreuenden
und/oder lichtreflektierenden Materials an der freigelegten Unterseite der Halbleiterschichtenfolge (11) und des
Umhüllungsmaterials (3).
9. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
wobei die Partikel (41) durch Aufbringen eines spaltgängigen Materials an der Unterseite der Halbleiterschichtenfolge (11) und des Umhüllungsmaterials (3) fixiert werden.
10. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
wobei das spaltgängige Material stellenweise in direktem Kontakt mit zumindest manchen der Partikel (41) und dem
Umhüllungsmaterial (3) steht. - Sö ¬
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei nach dem Aufbringen der Partikel (41) oder nach dem Aufbringen des spaltgängigen Materials (42) ein elektrisch leitendes Material (5) auf die dem optoelektronischen
Halbleiterchip (1) abgewandte Unterseite der Partikel (41) und/oder des spaltgängigen Materials aufgebracht wird, wobei das elektrisch leitende Material in elektrisch leitendem Kontakt zu den elektrischen Anschlussstellen (12) des
optoelektronischen Halbleiterchips gebracht wird.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die Partikel (41) mittels Elektrophorese in einem
Elektrophoresebad abgeschieden werden.
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei
- vor dem Abscheiden der Partikel (41) eine elektrisch leitende Hilfsschicht an der freigelegten Unterseite der Halbleiterschichtenfolge (11) und des Umhüllungsmaterials (3) aufgebracht wird, wobei die Hilfsschicht dazu geeignet ist, mit einem protischen Reaktionspartner zumindest teilweise ein Salz auszubilden,
- zumindest die elektrisch leitende Hilfsschicht in den protischen Reaktionspartner eingebracht wird, so dass die elektrisch leitende Hilfsschicht zumindest teilweise ein Salz mit dem protischen Reaktionspartner ausbildet, und
- das Salz zumindest teilweise ausgewaschen wird.
14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei vor dem Umhüllen mit dem lichtdurchlässigen
Umhüllungsmaterial (3) ein ESD-Schut zelement für den optoelektronischen Halbleiterchip (1) auf dem Hilfsträger (2) aufgebracht wird.
15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei der Hilfsträger (2) zumindest eine Kavität aufweist und in die zumindest eine Kavität zumindest ein
optoelektronischer Halbleiterchip (1) eingebracht wird.
16. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
wobei in die Kavität zumindest ein ESD-Schut zelement
eingebracht wird.
17. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei eine ESD-Schut zschicht an der dem optoelektronischen Halbleiterchip (1) abgewandten Unterseite des elektrisch leitenden Materials in elektrisch leitendem Kontakt mit dem elektrisch leitenden Material aufgebracht wird.
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