WO2016050903A1 - Verfahren zur herstellung von optoelektronischen halbleiterbauelementen und optoelektronisches halbleiterbauelement - Google Patents

Verfahren zur herstellung von optoelektronischen halbleiterbauelementen und optoelektronisches halbleiterbauelement Download PDF

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conversion
semiconductor
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Frank Singer
Britta GÖÖTZ
David Racz
Matthias Sperl
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the housing body composite can be produced for example by means of a casting process.
  • the housing body composite is separated into a multiplicity of optoelectronic semiconductor components, so that each individual semiconductor component has at least one semiconductor chip and a part of the housing body assembly as housing body.
  • the semiconductor components thus produced often comprise conversion elements of one
  • a method for producing a multiplicity of optoelectronic semiconductor components is specified.
  • the method has a step in which a multiplicity of semiconductor chips provided for generating electromagnetic radiation are provided.
  • the semiconductor chips have a semiconductor body with an active region provided for generating electromagnetic radiation.
  • the semiconductor body, in particular the active region contains, for example, a III-V compound semiconductor material.
  • Semiconductor body is arranged.
  • the semiconductor body is arranged.
  • the semiconductor body is arranged.
  • Carrier a growth substrate for the semiconductor layers of the semiconductor body.
  • the carrier is one
  • a semiconductor chip in which the Growth substrate is removed is also referred to as a thin-film semiconductor chip.
  • a layer or an element is arranged or applied "on” or “above” another layer or another element can mean here and below that the one layer or the one element is directly in direct mechanical and / or electrical contact is arranged on the other layer or the other element.
  • the one layer or the one element is arranged indirectly on or above the other layer or the other element.
  • the method has a step in which the multiplicity of semiconductor chips is arranged in one plane.
  • the semiconductor chips are spaced apart in a lateral direction.
  • a lateral direction is understood here and below to mean a direction parallel to the plane in which the semiconductor chips are arranged.
  • a vertical direction is understood to mean a direction perpendicular to said plane.
  • the method comprises a step in which a housing body composite is formed which is arranged at least in regions between the semiconductor chips.
  • the housing body composite can be produced in particular by means of a casting process.
  • casting process in which a molding material in a predetermined shape is introduced and in particular subsequently hardened.
  • casting process includes casting, injection molding (injection
  • the housing body composite is by compression molding or by a
  • the housing body composite can be any material that can be film assisted transfer molding.
  • filled or unfilled casting resins e.g., epoxy resins
  • Housing body composite may have a thickness between 50 ym and 500 ym, preferably between 100 ym and 200 ym, typically around 150 ym.
  • the housing body composite is formed by a white material.
  • a forming material used in the formation of the housing body composite is applied so that it the side surfaces of the semiconductor chips and / or the back sides of the
  • Casing body composite are thinned below, so that the semiconductor chips are partially exposed.
  • the method has a step in which a multiplicity of conversion elements are formed.
  • Conversion element comprises a wavelength-converting conversion material and is arranged on one of the semiconductor chips.
  • the conversion elements can already be arranged on the semiconductor chips before the
  • Housing body composite is formed and optionally even before the time they are arranged in a plane, for example on a subcarrier or a
  • the conversion element is thereby configured to generate primary radiation generated in the semiconductor chips having a first wavelength in secondary radiation with a longer wavelength different from the first wavelength
  • the semiconductor device for generating mixed light in particular of the
  • a blue electromagnetic radiation through the conversion element at least partially or
  • the conversion element comprises a sensitive wavelength-converting conversion material.
  • the conversion material can be destroyed and / or damaged by contact with, for example, oxygen and / or water by, for example, oxidation.
  • the sensitive conversion material can be sensitive to temperature fluctuations and by such temperature fluctuations, for example in his
  • the method comprises a step in which the plurality of Conversion elements is encapsulated at least at the lateral edges with an encapsulation material, which differs from the conversion material.
  • Encapsulation material is adapted to the
  • Conversion element to protect against the effects of moisture and oxygen. For example, that can be
  • Encapsulating material have a water vapor transmission rate which is at most 1 ⁇ 10 -3 g / m 2 / day, for example at most 3 ⁇ 10 -4 g / m 2 / day, preferably at most 1 ⁇ 10 -6 g / m 2 / day, especially preferably at most 1 x 10 ⁇ 8 g / m 2 / day.
  • the method comprises a step in which the housing body assembly is divided into a plurality of optoelectronic
  • Semiconductor component has at least one semiconductor chip, a conversion element and a part of the housing body composite as a housing body.
  • the housing body arise from the housing body composite thus only when singulating and thus at a time when the semiconductor chips are already in the housing body. Consequence of the separation of the
  • Housing body composite is that side surfaces of the
  • the conversion material comprises wavelength-converting
  • the conversion element comprises a matrix material, wherein the wavelength-converting quantum dots are introduced into the matrix material.
  • Conversion material is sometimes achieved a good color rendering, since the converted electromagnetic radiation is relatively narrow band and therefore no mixture
  • the spectrum of converted radiation has a
  • Wavelength width of at least 20 nm to at most 60 nm. This allows the generation of light whose color can be very accurately assigned to a spectral range.
  • the quantum dots are preferably around
  • Nanoparticles that is particles with a size in the
  • the quantum dots include one
  • the semiconductor core may, for example, be formed with CdSe, CdS, InAs, CuInS 2 , ZnSe (for example Mn doped) and / or InP and be doped, for example.
  • CdSe CdS
  • CdS CdS
  • InAs CuInS 2
  • ZnSe for example Mn doped
  • InP InP
  • Infrared radiation applications may be formed by the semiconductor core using, for example, CdTe, PbS, PbSe, and / or GaAs and also be doped, for example.
  • CdTe CdTe
  • PbS PbSe
  • GaAs GaAs
  • Semiconductor core can be covered by several layers. In other words, the semiconductor core can at its
  • a first encapsulating layer of a quantum dot is, for example, an inorganic material such as
  • the first overcladding layer and the semiconductor core are exposed by at least one second cladding layer at the exposed ones
  • the layer may be formed with an organic material such as cystamine or cysteine, and sometimes serves to improve the solubility of the material
  • Quantum dots in, for example, a matrix material and / or a solvent it is also possible to use amines, sulfur-containing or phosphorus-containing organic compounds. In this case, it is possible that due to the second covering layer a spatially uniform distribution of the quantum dots in a matrix material is improved.
  • the multiplicity of conversion elements are produced by singulation from a conversion film which comprises the conversion material.
  • the conversion film preferably comprises two
  • Conversion elements at their lateral edges ie in the areas in which the conversion foil cuts through (and opened) and in which the conversion material is exposed unprotected to provide an encapsulation, through which together with the barrier layers
  • the conversion film may be adhered using a silicone or a hybrid polymer, or alternatively laminated. Only after the attachment is the conversion foil for the formation of the
  • Severed conversion elements This can be done by introducing trenches into the conversion foil which define the conversion elements that are formed on the semiconductor chips. Below are the conversion elements, for example, at least in the region of the trenches, ie at lateral edges of the through
  • Encapsulated encapsulating material Preferably, the
  • Encapsulated coating process The encapsulation can take place, for example, with atomic layer deposition (ALD) and / or chemical vapor deposition (CVD) and / or sputtering.
  • ALD atomic layer deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • sputtering The application of chemical vapor deposition can also be plasma assisted.
  • Encapsulating material can be used, for example, Al 2 O 3, SiO 2, ZrC> 2, 1O 2, S 13 N 4, siloxane and / or SiO x N y. Furthermore, the use of a parylene is possible. Other organic or inorganic materials or combinations thereof may also be used.
  • the encapsulating material may be a reflective, preferably a non-metallic,
  • specular material e.g. be a white plastic such as white epoxy or include any of the materials mentioned.
  • Conversion elements are formed on the semiconductor chips. The separation of the conversion foil in
  • Conversion elements can be done either before or after the attachment of the conversion foil / conversion elements on the semiconductor chips. Only below is the
  • Housing body composite formed. It is preferred that the housing body composite, the plurality of Conversion elements encapsulated at least at the lateral edges. The encapsulation thus takes place during the
  • the encapsulation material here preferably comprises an epoxy resin.
  • the method has a step in which an auxiliary carrier is provided.
  • the subcarrier can be flexible,
  • the method has a step in which the multiplicity of semiconductor chips are mounted on the auxiliary carrier.
  • the optoelectronic semiconductor chips are in this case spaced apart in a lateral direction.
  • the lateral direction in this case coincides with a
  • the subcarrier as an adhesive film
  • Subcarrier covered are arranged so that they are at least indirectly attached to the subcarrier.
  • the method comprises a step in which the auxiliary carrier is removed, for example by being delaminated. This is preferably done directly after the formation of the Gescouse stresses, but can also be done later.
  • the conversion film is fastened to the housing body composite and the semiconductor chips.
  • the conversion film is preferably on one side of the
  • Conversion film essentially takes the place of the subcarrier.
  • the method has a step in which the multiplicity of semiconductor chips are fastened on a structured metal composite.
  • the optoelectronic semiconductor chips are in this case spaced apart in a lateral direction.
  • the lateral direction in this case coincides with a
  • each semiconductor component After the separation of the housing body assembly into the multiplicity of optoelectronic semiconductor components, each semiconductor component then has at least one part of the structured metal composite as a conductor frame.
  • the conversion elements are further encapsulated on the front side thereof with the encapsulation material, wherein the
  • Encapsulation material is transparent.
  • Conversion element understood that side which faces away from the semiconductor chip connected to the conversion element. Under the back of a semiconductor chip is analog understood the side of the semiconductor chip, which faces away from the conversion element.
  • An optoelectronic semiconductor component has, according to at least one embodiment, a semiconductorchi provided for generating electromagnetic radiation.
  • the semiconductor component has a housing body, which surrounds the semiconductor chip in a lateral direction.
  • At least at one lateral edge of the conversion element is an encapsulation of an encapsulation material
  • the encapsulation may comprise a metal layer, in particular a reflective metal layer, an absorbent or a non-metallic reflective layer.
  • side surfaces of the housing body have separating tracks.
  • At least one side surface of the encapsulation and at least one side surface of the encapsulation enclose
  • the semiconductor component has two contacts on a rear side for contacting the semiconductor chip.
  • the rear side of the semiconductor component is understood to mean the side of the semiconductor component which is the side of the semiconductor component
  • Back side of the semiconductor chip corresponds.
  • the semiconductor component further has a leadframe.
  • the two contacts on the back of the semiconductor device are by parts of
  • the leadframe is partially exposed on at least one side surface of the semiconductor component.
  • Semiconductor device can be used or vice versa.
  • 5A to 5E each show an exemplary embodiment of a method for producing optoelectronic semiconductor components based on intermediate steps respectively shown in schematic sectional view.
  • FIGS. 1A to II show a first exemplary embodiment of a method for producing a multiplicity of
  • a subcarrier 2 is initially provided.
  • the subcarrier 2 is suitable
  • a plurality of semiconductor chips 4 is mounted directly on the subcarrier 2.
  • Semiconductor chips 4 are arranged in a matrix-like manner and are spaced apart in a lateral direction, that is to say in a direction parallel to the main extension plane of the auxiliary carrier 2.
  • the following description is given for electromagnetic radiation emitting
  • the semiconductor chips are for example, luminescence diode semiconductor chips, such as
  • semiconductor chips 4 between a front side 42 and a rear side 44. In addition, the semiconductor chips 4
  • the semiconductor chips 4 are arranged on the auxiliary carrier 2 such that the front side 42 faces the auxiliary carrier 2.
  • Forming presses creates the areas between
  • Subcarrier 2 removed by delamination, so that the front sides 42 of the semiconductor chips are exposed.
  • Front side contacts 52 and rear side contacts 54 which can supply the semiconductor chips 4 with electric current, are shown by way of example in FIG. 1D.
  • FIG. 1D the structure shown in Figure 1C has been rotated 180 ° in Figure 1D.
  • Both the front side contacts 52 and the rear side contacts 54 are in the later resulting Semiconductor component accessible from the rear side for contacting.
  • a conversion foil 10 which uses an existing in the present case of silicone adhesive 6 on the front sides 42 of the semiconductor chips and the
  • Housing body composite 8 is glued.
  • the conversion foil 10 may in turn comprise an adhesive layer and thereby be fixed on the front sides 42 of the semiconductor chips and the housing body composite 8 (not
  • Conversion elements 12 is severed by trenches 14 are introduced into the conversion foil 10, which the
  • the trenches 14 extend through the conversion film 10 and the silicone adhesive 6 into the housing body composite 8, thus completely severing the conversion film 10.
  • a metal coating 16 is formed, which covers the conversion elements 12 and the trenches 14, wherein previously a photoresist 22 on the areas of
  • Radiation exit surfaces are applied, is applied (see Figure IG).
  • the metal coating 16 forms in the region of the trenches 14, ie at lateral edges 20 of the
  • the formation of the metal coating 16 is timely (for example, within one hour, preferably within 30 minutes) after the formation of the trenches 14 to prevent excessive damage of the conversion material.
  • the partially applied photoresist 22 is subsequently removed using a suitable solvent so that the metal coating 16 is retained only in those areas in which it is desired as the encapsulation 18 (see FIG. 1H).
  • the package body assembly 8 is severed along singulation lines 24. This can, for example, mechanically, for example by means of sawing, chemically, for example by means of etching and / or by means of coherent radiation, such as by
  • Each of the resulting semiconductor devices 100 has at least one semiconductor chip 4, a conversion element 12 with lateral encapsulation 18 and a part of the semiconductor device
  • Semiconductor device 100 on its back two contacts 52, 54 for contacting the semiconductor chip 4 on.
  • FIG. 2A corresponds to FIG. 1F. All
  • Process step is in this case a transparent
  • Conversion elements 12 and the trenches 14 covered (see Figure 2B).
  • the coating of parylene 28 forms not only in the region of the trenches 14, ie at lateral edges 20 of the conversion elements 12, but also on the entire
  • a coating of other materials may also be formed, e.g. through ALD or CVD.
  • Semiconductor device 100 singulation tracks on (see Figure 2C). Furthermore, the side surfaces 26 close the
  • FIGS. 3A to 3C likewise essentially corresponds to the exemplary embodiment described in connection with FIGS. 1A to II.
  • FIG. 3A corresponds to FIG. 1F. All Process steps that are performed prior to the step shown in Figure 1F correspond in the two
  • Process step are presently the trenches 14 shed with the same material, which in the earlier
  • Formation of the housing body composite 8 was used in the process step shown in Figure 1B (see Figure 3B). That is, the housing body composite 8 is extended so that it now extends through the trenches 14 to the front of the entire composite shown in Figure 3B.
  • the housing body composite 8 and subsequently also the housing body 82 of the singulated semiconductor component 100 forms in the region of the trenches 14, that is to say on the side
  • Edges 20 of the conversion elements 12 an encapsulation 18, which protects them from the action of air and moisture.
  • the side surfaces 24 of the housing body 82 in turn have singulation tracks (see FIG. 3C).
  • FIGS. 4A to 4G show a further exemplary embodiment of a method for producing a multiplicity of
  • a multiplicity of semiconductor chips 4 are fastened on a structured metal composite 32.
  • the structured metal composite 32 is formed from a metal layer, which is severed in certain areas, so that a multiplicity of insefile metal structures are formed.
  • the semiconductor chips 4 are preferably mounted on the structured metal composite 32 in such a way that they are each adjacent to two
  • a housing body composite 8 is generated, which covers the areas between adjacent
  • Housing body composite 8 thinned so that the front sides 42 of the semiconductor chips 4 are exposed.
  • Process step is analogous to the figure IE a
  • FIGS. 4D to 4F essentially correspond to the steps shown in FIGS. 1F to 1H.
  • Conversion elements 12 is severed by trenches 14 are introduced into the conversion foil 10, which the
  • the metal coating 16 forms in the region of the trenches 14, that is to say on lateral edges 20 of the conversion elements 12, an encapsulation 18 which protects them from the action of air and moisture.
  • the partially applied photoresist 22 is again subsequently removed using a suitable solvent, so that the metal coating 16 only in the
  • the housing body composite 8 is severed along singulation lines 24.
  • Each of the resulting semiconductor devices 100 has at least one semiconductor chip 4, a conversion element 12 with lateral encapsulation 18 and a part of the semiconductor device
  • Semiconductor device 100 has two lead frames 34, 36, which are suitable for contacting the semiconductor chip 4 from a back side of the semiconductor device ago and which arise through the separation of the structured metal composite 32 in the singulation.
  • the consequence of the separation of the housing body assembly is that side surfaces 24 of the housing body 82 and side surfaces 26 of the encapsulation 18 and, in the present exemplary embodiment, also side surfaces 38 of the two lead frames 34, 36 Have singling tracks.
  • the side surfaces 26 of the encapsulation 18, the side surfaces 24 of the housing body 82 and the side surfaces 38 of the two close
  • Lead frame 34, 36 flush with each other.
  • a plurality of semiconductor chips 4 is again formed directly on an auxiliary carrier 2
  • Embodiments first, a conversion film, not shown, isolated in conversion elements 12, which are mounted on the semiconductor chip 4 (see Figure 5B).
  • the singling of the conversion foil in conversion elements 12 can take place here either before or after the attachment of the conversion foil / conversion elements to the semiconductor chip 4.
  • a housing body composite 8 is generated, which not only the areas between adjacent
  • Conversion elements 12 are already free and are from
  • Each of the resulting semiconductor components 100 has at least one semiconductor chip 4, a conversion element 12 and a part of the housing body composite as the housing body 82, which at the same time has a lateral encapsulation 18 of FIG
  • Conversion elements 12 forms (see Figure 5E). As a result of the separation of the housing body assembly, it is again the case that side faces 24 of the housing body 82 have singling tracks.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (100) angegeben, das folgende Schritte aufweist: a) Bereitstellen einer Vielzahl von zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen Halbleiterchips (4), b) Anordnen der Vielzahl von Halbleiterchips (4) in einer Ebene; c) Ausbilden eines Gehäusekörperverbunds (8), der zumindest bereichsweise zwischen den Halbleiterchips (4) angeordnet ist; d) Ausbilden einer Vielzahl von Konversionselementen (12), wobei jedes Konversionselement ein wellenlängenkonvertierendes Konversionsmaterial umfasst und auf einem der Halbleiterchips (4) angeordnet wird; e) Verkapseln der Vielzahl von Konversionselementen (12) zumindest an deren seitlichen Rändern (20) mit einem Verkapselungsmaterial; und f) Vereinzeln des Gehäusekörperverbunds (8) in eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (100). Weiterhin wird ein Halbleiterbauelement (100) angegeben.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen
Halbleiterbauelementen und optoelektronisches
Halbleiterbauelement
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 102014114372.8, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Für Halbleiterbauelemente wie Leuchtdioden sind Bauformen bekannt, bei denen die zur Erzeugung von Strahlung
vorgesehenen Halbleiterchips in vorgefertigte Gehäuse
montiert werden. Solche Bauformen sind zur Herstellung besonders kompakter Leuchtdioden nur schwer miniaturisierbar.
Eine aus dem Stand der Technik bekannte Lösung dieses
Problems besteht darin, einen Gehäusekörperverbund
auszubilden, welcher zwischen matrixartig angeordneten
Halbleiterchips angeordnet ist. Der Gehäusekörperverbund kann beispielsweise mittels eines Gießverfahrens hergestellt werden. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird der Gehäusekörperverbund in eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen vereinzelt, sodass jedes vereinzelte Halbleiterbauelement zumindest einen Halbleiterchip und einen Teil des Gehäusekörperverbunds als Gehäusekörper aufweist. Außerdem umfassen die so hergestellten Halbleiterbauelemente oftmals Konversionselemente aus einem
wellenlängenkonvertierenden Konversionsmaterial .
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements mit einem Konversionselement aus empfindlichen Konversionsmaterial anzugeben, das gleichzeitig eine flache Bauform aufweist. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauelement mit einem Konversionselement aus empfindlichen Konversionsmaterial anzugeben, das eine erhöhte Lebensdauer aufweist.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch ein Verfahren beziehungsweise ein Halbleiterbauelement gemäß den
unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten sind Gegenstand der abhängigen
Patentansprüche .
Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen angegeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren einen Schritt auf, in dem eine Vielzahl von zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen Halbleiterchips bereitgestellt wird. Die Halbleiterchips weisen insbesondere einen Halbleiterkörper mit einem zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich auf. Der Halbleiterkörper, insbesondere der aktive Bereich, enthält beispielsweise ein III-V- Verbindungshalbleitermaterial . Weiterhin umfasst der
Halbleiterchip insbesondere einen Träger, auf dem der
Halbleiterkörper angeordnet ist. Beispielsweise ist der
Träger ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers. Alternativ ist der Träger von einem
Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichten des
Halbleiterkörpers verschieden. In diesem Fall dient der
Träger der mechanischen Stabilisierung des Halbleiterkörpers, sodass das Aufwachssubstrat hierfür nicht erforderlich ist und entfernt werden kann. Ein Halbleiterchip, bei dem das Aufwachssubstrat entfernt ist, wird auch als Dünnfilm- Halbleiterchip bezeichnet.
Dass eine Schicht oder ein Element „auf" oder „über" einer anderen Schicht oder einem anderen Element angeordnet oder aufgebracht ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar im direkten mechanischen und/oder elektrischen Kontakt auf der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist.
Weiterhin kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element mittelbar auf beziehungsweise über der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist.
Dabei können dann weitere Schichten und/oder Elemente
zwischen der einen und der anderen Schicht angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren einen Schritt auf, in dem die Vielzahl von Halbleiterchips in einer Ebene angeordnet wird. Hierbei sind die Halbleiterchips in einer lateralen Richtung voneinander beabstandet. Unter einer lateralen Richtung wird hier und im Folgenden eine Richtung parallel zu der Ebene verstanden, in welcher die Halbleiterchips angeordnet werden. Analog wird unter einer vertikalen Richtung eine Richtung senkrecht zur genannten Ebene verstanden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem ein Gehäusekörperverbund ausgebildet wird, der zumindest bereichsweise zwischen den Halbleiterchips angeordnet ist. Der Gehäusekörperverbund kann insbesondere mittels eines Gießverfahrens hergestellt werden.
Unter dem Begriff Gießverfahren fallen hierbei alle
Herstellungsverfahren, bei denen eine Formmasse in eine vorgegebene Form eingebracht wird und insbesondere nachfolgend gehärtet wird. Insbesondere umfasst der Begriff Gießverfahren Gießen (Casting) , Spritzgießen (Injection
Molding) , Spritzpressen (Transfer Molding) , Formpressen
(Compression Molding) und Dispensen. Bevorzugt wird der Gehäusekörperverbund durch Formpressen oder durch ein
folienassistiertes Gießverfahren (Film Assisted Transfer Molding) ausgebildet. Der Gehäusekörperverbund kann
beispielsweise gefüllte oder ungefüllte Gießharze (z. B.
Epoxydharze oder Silikone) aufweisen. Der
Gehäusekörperverbund kann eine Dicke zwischen 50 ym und 500 ym, bevorzugt zwischen 100 ym und 200 ym, typischerweise um die 150 ym aufweisen. Bevorzugt wird der Gehäusekörperverbund durch ein weißes Material gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein bei der Ausbildung des Gehäusekörperverbunds verwendetes Umformungsmaterial so aufgebracht, dass es die Seitenflächen der Halbleiterchips und/oder die Rückseiten der
Halbleiterchips jeweils zumindest teilweise, bevorzugt vollständig bedeckt. Beispielsweise können die
Halbleiterchips hierbei überformt werden und der
Gehäusekörperverbund nachfolgend gedünnt werden, so dass die Halbleiterchips bereichsweise freiliegen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren einen Schritt auf, in dem eine Vielzahl von Konversionselementen ausgebildet wird. Jedes
Konversionselement umfasst ein wellenlängenkonvertierendes Konversionsmaterial und wird auf einem der Halbleiterchips angeordnet. Die Konversionselemente können bereits auf den Halbleiterchips angeordnet werden, bevor der
Gehäusekörperverbund ausgebildet wird und optional sogar noch vor dem Zeitpunkt, an dem sie in einer Ebene angeordnet, beispielsweise auf einem Hilfsträger oder einem
strukturierten Metallverbund befestigt werden. Hierbei zeichnet sich ein wellenlängenkonvertierendes
Konversionsmaterial dadurch aus, dass die Wellenlänge einer von dem Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen
Strahlung an dem Konversionsmaterial konvertiert wird. Das Konversionselement ist hierdurch dazu ausgebildet, in den Halbleiterchips erzeugte Primärstrahlung mit einer ersten Wellenlänge in Sekundärstrahlung mit einer von der ersten Wellenlänge verschiedenen längeren Wellenlänge zu
konvertieren. Beispielsweise ist das Halbleiterbauelement zur Erzeugung von Mischlicht, insbesondere von für das
menschliche Auge weiß erscheinendem Mischlicht, vorgesehen. Beispielsweise wird eine blaue elektromagnetische Strahlung durch das Konversionselement zumindest teilweise oder
vollständig in eine rote und/oder eine grüne Strahlung konvertiert .
Das Konversionselement umfasst insbesondere ein empfindliches wellenlängenkonvertierendes Konversionsmaterial. Ein
empfindliches Konversionsmaterial zeichnet sich
beispielsweise dadurch aus, dass das Konversionsmaterial bei Kontakt mit beispielsweise Sauerstoff und/oder Wasser durch beispielsweise Oxidation zerstört und/oder beschädigt werden kann. Ferner kann das empfindliche Konversionsmaterial empfindlich auf Temperaturschwankungen reagieren und durch solche Temperaturschwankungen beispielsweise in seiner
Funktionalität beeinträchtigt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren einen Schritt auf, in dem die Vielzahl von Konversionselementen zumindest an deren seitlichen Rändern mit einem Verkapselungsmaterial verkapselt wird, welches sich von dem Konversionsmaterial unterscheidet. Das
Verkapselungsmaterial ist dazu ausgebildet, das
Konversionselement vor der Einwirkung von Feuchtigkeit und Sauerstoff zu schützen. Beispielsweise kann das
Verkapselungsmaterial eine Wasserdampf-Transmissionsrate aufweisen, die höchstens 1 x 10~3 g/m2/Tag, beispielsweise höchstens 3 x 10"4 g/m2/Tag, bevorzugt höchstens 1 x 10"6 g/m2/Tag, besonders bevorzugt höchstens 1 x 10~8 g/m2/Tag beträgt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem der Gehäusekörperverbund in eine Vielzahl von optoelektronischen
Halbleiterbauelementen vereinzelt wird, wobei jedes
Halbleiterbauelement zumindest einen Halbleiterchip, ein Konversionselement und einen Teil des Gehäusekörperverbunds als Gehäusekörper aufweist. Die Gehäusekörper entstehen aus dem Gehäusekörperverbund also erst beim Vereinzeln und somit zu einem Zeitpunkt, zudem sich die Halbleiterchips bereits in dem Gehäusekörper befinden. Folge der Vereinzelung des
Gehäusekörperverbunds ist es, dass Seitenflächen der
entstehenden optoelektronischen Halbleiterbauelemente im Bereich des Gehäusekörpers Vereinzelungsspuren aufweisen.
Vorteilhaft wird eine dichte und vollständige Verkapselung der Konversionselemente in den entstehenden
optoelektronischen Halbleiterbauelemente erreicht, während sämtliche oder zumindest die meisten Herstellungsschritte auf Verbundebene erfolgen, was eine besonders rationelle
Fertigung der optoelektronischen Halbleiterbauelemente erlaubt. Gleichzeitig weisen die entstehenden optoelektronischen Halbleiterbauelemente eine besonders flache und kompakte Bauform auf, wodurch sie sich
beispielsweise für den Einsatz in
Hinterleuchtungseinrichtungen eignen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Konversionsmaterial wellenlängenkonvertierende
Quantenpunkte. Beispielsweise umfasst das Konversionselement ein Matrixmaterial, wobei die wellenlängenkonvertierenden Quantenpunkte in das Matrixmaterial eingebracht sind.
Durch die Verwendung von Quantenpunkten als
Konversionsmaterial wird mitunter eine gute Farbwiedergabe erreicht, da die konvertierte elektromagnetische Strahlung relativ schmalbandig ist und somit keine Mischung
unterschiedlicher Spektralfarben erzeugt wird. Beispielsweise weist das Spektrum der konvertierten Strahlung eine
Wellenlängen-Breite von wenigstens 20 nm bis höchstens 60 nm auf. Dies ermöglicht die Erzeugung von Licht, dessen Farbe einem Spektralbereich sehr genau zugeordnet werden kann.
Hierdurch kann bei einem Einsatz des optoelektronischen
Halbleiterbauelements in einer Hinterleuchtungseinrichtung ein großer Farbgamut erreicht werden. Bei den Quantenpunkten handelt es sich bevorzugt um
Nanopartikel , das heißt Teilchen mit einer Größe im
Nanometer-Bereich . Die Quantenpunkte umfassen einen
Halbleiterkern, der wellenlängenkonvertierende Eigenschaften aufweist. Der Halbleiterkern kann beispielsweise mit CdSe, CdS, InAs, CuInS2, ZnSe (beispielsweise Mn dotiert) und/oder InP gebildet sein und beispielsweise dotiert sein. Für
Anwendungen mit infraroter Strahlung kann der Halbleiterkern beispielsweise mit CdTe, PbS, PbSe und/oder GaAs gebildet sein und ebenfalls beispielsweise dotiert sein. Der
Halbleiterkern kann von mehreren Schichten ummantelt sein. Mit anderen Worten, der Halbleiterkern kann an dessen
Außenflächen vollständig oder nahezu vollständig von weiteren Schichten bedeckt sein.
Eine erste ummantelnde Schicht eines Quantenpunkts ist beispielsweise mit einem anorganischen Material, wie
beispielsweise ZnS, CdS und/oder CdSe, gebildet und dient der Erzeugung des Quantenpunkt-Potentials. Die erste ummantelnde Schicht und der Halbleiterkern werden von zumindest einer zweiten ummantelnden Schicht an den freiliegenden
Außenflächen nahezu vollständig umschlossen. Die zweite
Schicht kann beispielsweise mit einem organischen Material, wie beispielsweise Cystamin oder Cystein, gebildet sein und dient mitunter der Verbesserung der Löslichkeit der
Quantenpunkte in beispielsweise einem Matrixmaterial und/oder einem Lösungsmittel (es können auch Amine, schwefelhaltige oder phosphorhaltige organische Verbindungen verwendet werden) . Hierbei ist es möglich, dass aufgrund der zweiten ummantelnden Schicht eine räumlich gleichmäßige Verteilung der Quantenpunkte in einem Matrixmaterial verbessert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens entsteht die Vielzahl von Konversionselementen durch Vereinzelung aus einer Konversionsfolie, die das Konversionsmaterial umfasst. Bevorzugt umfasst die Konversionsfolie zwei
Barriereschichten, zwischen denen das Konversionsmaterial angeordnet ist und welche für einen Schutz vor der Einwirkung von Feuchtigkeit und Sauerstoff sorgen. In diesem Fall ist es ausreichend, die durch Vereinzelung entstehenden
Konversionselemente an ihren seitlichen Rändern, d.h. in den Bereichen, in denen die Konversionsfolie durchtrennt (und dadurch geöffnet) wurde und in denen das Konversionsmaterial ungeschützt freiliegt, mit einer Verkapselung zu versehen, durch welche zusammen mit den Barriereschichten ein
ausreichender Schutz des Konversionsmaterials von allen
Seiten her gewährleistet wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Konversionsfolie auf dem
Gehäusekörperverbund und den Halbleiterchips befestigt wird. Beispielsweise kann die Konversionsfolie unter Verwendung eines Silikons oder eines Hybridpolymers aufgeklebt oder alternativ auflaminiert werden. Erst nach der Befestigung wird die Konversionsfolie zur Ausbildung der
Konversionselemente durchtrennt. Dies kann dadurch geschehen, dass Gräben in die Konversionsfolie eingebracht werden, welche die Konversionselemente definieren, die hierbei auf den Halbleiterchips ausgebildet werden. Nachfolgend werden die Konversionselemente beispielsweise zumindest im Bereich der Gräben, also an seitlichen Rändern der durch die
Vereinzelung entstehenden Konversionselemente, mit dem
Verkapselungsmaterial verkapselt. Bevorzugt erfolgt die
Verkapselung zeitnah (beispielsweise innerhalb einer Stunde, bevorzugt innerhalb 30 Minuten) nach der Ausbildung der
Gräben, um eine zu starke Beschädigung des
Konversionsmaterials zu verhindern.
Die Ausbildung der Konversionselemente durch das Einbringen von Gräben in die Konversionsfolie hat zum Ziel, die
Strahlungsaustrittsfläche im später hergestellten
Halbleiterbauelement geeignet zu begrenzen und die Effizienz des Bauelements zu steigern. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Konversionselemente durch ein
Beschichtungsverfahren verkapselt werden. Das Verkapseln kann beispielsweise mit Atomlagenabscheidung (ALD) und/oder chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) und/oder Sputtern erfolgen. Die Anwendung von chemischer Gasphasenabscheidung kann auch plasmaunterstützt erfolgen. Als
Verkapselungsmaterial kann beispielsweise AI2O3, S1O2, ZrC>2, 1O2, S13N4, Siloxan und/oder SiOxNy verwendet werden. Ferner ist die Verwendung eines Parylens möglich. Auch andere organische oder anorganische Materialien oder Kombinationen davon können verwendet werden. Das Verkapselungsmaterial kann ein spiegelndes, bevorzugt ein nicht-metallisches,
spiegelndes Material, z.B. ein weißer Kunststoff wie weißes Epoxid sein oder eines der genannten Materialien umfassen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Konversionselemente durch ein
Gießverfahren verkapselt werden. Unter dem Begriff
Gießverfahren fallen hierbei alle oben genannten
Herstellungsverfahren, bei denen eine Formmasse in eine vorgegebene Form eingebracht wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass zunächst die Konversionsfolie in
Konversionselemente vereinzelt wird und die
Konversionselemente auf den Halbleiterchips ausgebildet werden. Die Vereinzelung der Konversionsfolie in
Konversionselemente kann hierbei entweder vor oder nach der Befestigung der Konversionsfolie/Konversionselemente auf den Halbleiterchips erfolgen. Erst nachfolgend wird der
Gehäusekörperverbund ausgebildet. Hierbei ist bevorzugt, dass der Gehäusekörperverbund die Vielzahl von Konversionselementen zumindest an deren seitlichen Rändern verkapselt. Die Verkapselung erfolgt somit während die
Ausbildung des Gehäusekörperverbunds, beispielsweise während des hierzu verwendeten (bevorzugt folienassistierten)
Gießverfahrens. Das Verkapselungsmaterial umfasst hierbei bevorzugt ein Epoxydharz.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren einen Schritt auf, in dem ein Hilfsträger bereitgestellt wird. Der Hilfsträger kann flexibel,
beispielsweise als Folie, oder starr ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren einen Schritt auf, in dem die Vielzahl von Halbleiterchips auf dem Hilfsträger befestigt wird. Die optoelektronischen Halbleiterchips sind dabei in einer lateralen Richtung voneinander beabstandet. Die laterale Richtung fällt in diesem Fall mit einer
Haupterstreckungsebene des Hilfsträgers zusammen.
Beispielsweise kann der Hilfsträger als Klebefolie
ausgebildet sein, auf welcher die Halbleiterchips haften. Die Vielzahl von Halbleiterchips muss allerdings nicht
notwendigerweise unmittelbar auf dem Hilfsträger angeordnet sein. Es ist ausreichend, dass die Halbleiterchips
beispielsweise auf einer haftenden Schicht, welche den
Hilfsträger bedeckt, angeordnet sind, sodass sie zumindest mittelbar auf dem Hilfsträger befestigt sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem der Hilfsträger entfernt wird, beispielsweise indem er delaminiert wird. Dies erfolgt bevorzugt direkt nach dem Ausbilden des Gehäusekörperverbunds, kann allerdings auch zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Konversionsfolie nach dem Entfernen des Hilfsträgers auf dem Gehäusekörperverbund und den Halbleiterchips befestigt. Die Konversionsfolie wird bevorzugt auf einer Seite des
Gehäusekörperverbunds ausgebildet, an der der Hilfsträger vor seiner Entfernung angeordnet war. Das heißt, die
Konversionsfolie tritt im Wesentlichen an die Stelle des Hilfsträgers .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren einen Schritt auf, in dem die Vielzahl von Halbleiterchips auf einem strukturierten Metallverbund befestigt wird. Die optoelektronischen Halbleiterchips sind dabei in einer lateralen Richtung voneinander beabstandet. Die laterale Richtung fällt in diesem Fall mit einer
Haupterstreckungsebene des strukturierten Metallverbunds zusammen. Nach der Vereinzelung des Gehäusekörperverbunds in die Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen weist dann jedes Halbleiterbauelement zumindest einen Teil des strukturierten Metallverbunds als Leiterrahmen auf. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Konversionselemente ferner auf deren Vorderseite mit dem Verkapselungsmaterial verkapselt, wobei das
Verkapselungsmaterial transparent ausgebildet ist.
Hier und im Folgenden wird unter der Vorderseite eines
Konversionselements diejenige Seite verstanden, welche von dem mit dem Konversionselement verbundenen Halbleiterchip abgewandt ist. Unter der Rückseite eines Halbleiterchips wird analog die Seite des Halbleiterchips verstanden, welche von dem Konversionselement abgewandt ist.
Em optoelektronisches Halbleiterbauelement weist gemäß zumindest einer Ausführungsform einen zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen Halbleiterchi auf .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement einen Gehäusekörper auf, der den Halbleiterchip in einer lateralen Richtung umgibt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist auf dem Halbleiterchip ein
Konversionselement angeordnet, welches ein
wellenlängenkonvertierendes Konversionsmaterial umfasst.
Zumindest an einem seitlichen Rand des Konversionselements ist eine Verkapselung aus einem Verkapselungsmaterial
vorgesehen ist, welches sich von dem Konversionsmaterial unterscheidet. Beispielsweise kann die Verkapselung eine Metallschicht, insbesondere eine spiegelnde Metallschicht, eine absorbierende oder eine nicht-metallische spiegelnde Schicht umfassen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weisen Seitenflächen des Gehäusekörpers Vereinzelungsspuren auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements schließen mindestens eine Seitenfläche der Verkapselung und mindestens eine Seitenfläche des
Gehäusekörpers bündig miteinander ab. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement an einer Rückseite zwei Kontakte zur Kontaktierung des Halbleiterchips auf. Unter der Rückseite des Halbleiterbauelements wird die Seite des Halbleiterbauelements verstanden, welche der
Rückseite des Halbleiterchips entspricht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement ferner einen Leiterrahmen auf. Bevorzugt sind die zwei Kontakte an der Rückseite des Halbleiterbauelements durch Teile des
Leiterrahmens gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements liegt der Leiterrahmen an mindestens einer Seitenfläche des Halbleiterbauelements bereichsweise frei .
Das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauelementen ist für die
Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauelements besonders geeignet. Im Zusammenhang mit dem Verfahren
angeführte Merkmale können daher auch für das
Halbleiterbauelement herangezogen werden oder umgekehrt.
Weitere Merkmale, Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der
Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.
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 und insbesondere Schichtdicken zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß
dargestellt sein.
Es zeigen: Die Figuren 1A bis II, 2A bis 2C, 3A bis 3C, 4A bis 4G und
5A bis 5E jeweils ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauelementen anhand von jeweils in schematischer Schnittansicht dargestellten Zwischenschritten.
In den Figuren 1A bis II ist ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl von
optoelektronischen Halbleiterbauelementen gezeigt.
Wie in Figur 1A dargestellt, wird zunächst ein Hilfsträger 2 bereitgestellt. Für den Hilfsträger 2 eignet sich
beispielsweise eine selbsthaftende Folie. Alternativ kann die Befestigung der Halbleiterchips auch mittels eines temporären Klebstoffs erfolgen. In dem in Figur 1A dargestellten
Verfahrensschritt wird eine Vielzahl von Halbleiterchips 4 unmittelbar auf dem Hilfsträger 2 befestigt. Die
Halbleiterchips 4 sind matrixartig angeordnet und in einer lateralen Richtung, das heißt in einer Richtung parallel zur Haupterstreckungsebene des Hilfsträgers 2 voneinander beabstandet. Die nachfolgende Beschreibung erfolgt für elektromagnetische Strahlung emittierende
Halbleiterbauelemente. Die Halbleiterchips sind beispielsweise Lumineszenzdiodenhalbleiterchips, etwa
Leuchtdiodenhalbleiterchips .
In einer vertikalen Richtung erstrecken sich die
Halbleiterchips 4 zwischen einer Vorderseite 42 und einer Rückseite 44. Außerdem weisen die Halbleiterchips 4
Seitenflächen 46 auf. Die Halbleiterchips 4 sind derart auf dem Hilfsträger 2 angeordnet, dass die Vorderseite 42 dem Hilfsträger 2 zugewandt ist.
In dem nachfolgenden, in Figur 1B dargestellten
Verfahrensschritt wird ein Gehäusekörperverbund 8 durch
Formpressen erzeugt, welcher die Bereiche zwischen
benachbarten Halbleiterchips 4 ausfüllt.
In dem nachfolgenden, in Figur IC gezeigten Verfahrensschritt wird der Gehäusekörperverbund 8 von der dem Hilfsträger 2 abgewandten Seite her gedünnt, beispielsweise mittels eines mechanischen Verfahrens wie Schleifens, sodass die Rückseiten 44 der Halbleiterchips freiliegen. Des Weiteren wird der
Hilfsträger 2 durch Delaminieren entfernt, sodass auch die Vorderseiten 42 der Halbleiterchips freiliegen.
Dadurch, dass die Halbleiterchips 4 in den Bereichen der Rückseiten 44 freiliegen, ist es möglich, die Halbleiterchips von ihrer Rückseite her zu kontaktieren. In der Figur 1D sind exemplarisch Vorderseitenkontakte 52 und Rückseitenkontakte 54 gezeigt, welche die Halbleiterchips 4 mit elektrischem Strom versorgen können. Der besseren grafischen Darstellung wegen wurde die in Figur IC dargestellte Struktur in Figur 1D um 180° gedreht. Sowohl die Vorderseitenkontakte 52, als auch die Rückseitenkontakte 54 sind in dem später entstehenden Halbleiterbauelement von dessen Rückseite her zur Kontaktierung zugänglich.
An die Stelle des entfernten Hilfsträgers tritt in Figur IE eine Konversionsfolie 10, die unter Verwendung eines im vorliegenden Fall aus Silikon bestehenden Klebers 6 auf die Vorderseiten 42 der Halbleiterchips sowie den
Gehäusekörperverbund 8 aufgeklebt wird. Alternativ kann die Konversionsfolie 10 ihrerseits eine Klebeschicht umfassen und hierdurch auf den Vorderseiten 42 der Halbleiterchips sowie den Gehäusekörperverbund 8 befestigt werden (nicht
dargestellt) .
In dem nachfolgenden, in Figur 1F gezeigten Verfahrensschritt wird die Konversionsfolie 10 zur Ausbildung von
Konversionselementen 12 durchtrennt, indem Gräben 14 in die Konversionsfolie 10 eingebracht werden, welche die
Konversionselemente 12 definieren. Die Gräben 14 erstrecken sich im vorliegenden Fall durch die Konversionsfolie 10 und den Silikonkleber 6 hindurch in den Gehäusekörperverbund 8 hinein und durchtrennen somit die Konversionsfolie 10 vollständig .
Nachfolgend wird eine Metallbeschichtung 16 ausgebildet, welche die Konversionselemente 12 und die Gräben 14 bedeckt, wobei vorangehend ein Fotolack 22 auf die Bereiche der
Konversionselemente 12, die in den fertigen
Halbleiterbauelementen freiliegen und als
Strahlungsaustrittsflächen dienen sollen, aufgebracht wird (siehe Figur IG) . Die Metallbeschichtung 16 bildet im Bereich der Gräben 14, also an seitlichen Rändern 20 der
Konversionselemente 12, eine Verkapselung 18, welche diese vor der Einwirkung von Luft und Feuchtigkeit schützt. Bevorzugt erfolgt die Ausbildung der Metallbeschichtung 16 zeitnah (beispielsweise innerhalb einer Stunde, bevorzugt innerhalb von 30 Minuten) nach der Ausbildung der Gräben 14, um eine zu starke Beschädigung des Konversionsmaterials zu verhindern.
Der bereichsweise aufgebrachte Fotolack 22 wird nachfolgend unter Verwendung eines geeigneten Lösungsmittels entfernt, so dass die Metallbeschichtung 16 nur in den Bereichen erhalten bleibt, in denen sie als Verkapselung 18 gewünscht ist (siehe Figur 1H) . Zum Vereinzeln in Halbleiterbauelemente 100 wird der Gehäusekörperverbund 8 entlang von Vereinzelungslinien 24 durchtrennt. Dies kann beispielsweise mechanisch, etwa mittels Sägens, chemisch, beispielsweise mittels Ätzens und/oder mittels kohärenter Strahlung, etwa durch
Laserablation, erfolgen.
Jedes der entstehenden Halbleiterbauelemente 100 weist zumindest einen Halbleiterchip 4, ein Konversionselement 12 mit seitlicher Verkapselung 18 und einen Teil des
Gehäusekörperverbunds als Gehäusekörper 82 auf (siehe Figur II) . Außerdem weist das optoelektronische
Halbleiterbauelement 100 an seiner Rückseite zwei Kontakte 52, 54 zur Kontaktierung des Halbleiterchips 4 auf.
Folge der Vereinzelung des Gehäusekörperverbunds ist es, dass Seitenflächen 24 des Gehäusekörpers 82 und Seitenflächen 26 der Verkapselung 18 Vereinzelungsspuren aufweisen. Des
Weiteren schließen die Seitenflächen 26 der Verkapselung 18 und die Seitenflächen 24 des Gehäusekörpers 82 bündig
miteinander ab. Das in den Figuren 2A bis 2C dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit den
Figuren 1A bis II beschriebenen Ausführungsbeispiel. Figur 2A entspricht hierbei der Figur 1F. Sämtliche
Verfahrensschritte, die vor dem in Figur 1F gezeigten Schritt ausgeführt werden, entsprechen sich in den beiden
Ausführungsbeispielen .
Im Unterschied zu dem in Figur IG dargestellten
Verfahrensschritt wird vorliegend eine transparente
Beschichtung aus Parylen 28 ausgebildet (beispielsweise durch radikalisch initiierte Polymerisation) , welche die
Konversionselemente 12 und die Gräben 14 bedeckt (siehe Figur 2B) . Die Beschichtung aus Parylen 28 bildet nicht nur im Bereich der Gräben 14, also an seitlichen Rändern 20 der Konversionselemente 12, sondern auch auf der gesamten
vorderseitigen Fläche 30 der Konversionselemente 12 eine Verkapselung 18, welche diese vor der Einwirkung von Luft und Feuchtigkeit schützt. Anstelle des Parylens kann auch eine Beschichtung aus anderen Materialien ausgebildet werden, z.B. durch ALD oder CVD.
Wiederum weisen Seitenflächen 24 des Gehäusekörpers 82 und Seitenflächen 26 der Verkapselung 18 im fertigen
Halbleiterbauelement 100 Vereinzelungsspuren auf (siehe Figur 2C) . Des Weiteren schließen die Seitenflächen 26 der
Verkapselung 18 und die Seitenflächen 24 des Gehäusekörpers 82 bündig miteinander ab. Das in den Figuren 3A bis 3C dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen ebenfalls dem im Zusammenhang mit den Figuren 1A bis II beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Figur 3A entspricht hierbei der Figur 1F. Sämtliche Verfahrensschritte, die vor dem in Figur 1F gezeigten Schritt ausgeführt werden, entsprechen sich in den beiden
Ausführungsbeispielen . Im Unterschied zu dem in Figur IG dargestellten
Verfahrensschritt werden vorliegend die Gräben 14 mit dem gleichen Material vergossen, welches bei der früheren
Ausbildung des Gehäusekörperverbunds 8 in dem in Figur 1B gezeigten Verfahrensschritt verwendet wurde (siehe Figur 3B) . Das heißt, der Gehäusekörperverbund 8 wird derart erweitert, dass er sich nunmehr durch die Gräben 14 hindurch bis zur Vorderseite des gesamten in Figur 3B gezeigten Verbundes erstreckt. Der Gehäusekörperverbund 8 und nachfolgend auch der Gehäusekörper 82 des vereinzelten Halbleiterbauelements 100 bildet im Bereich der Gräben 14, also an seitlichen
Rändern 20 der Konversionselemente 12 eine Verkapselung 18, welche diese vor der Einwirkung von Luft und Feuchtigkeit schützt. Die Seitenflächen 24 des Gehäusekörpers 82 weisen wiederum Vereinzelungsspuren auf (siehe Figur 3C) .
In den Figuren 4A bis 4G ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl von
optoelektronischen Halbleiterbauelementen gezeigt, welches im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit den Figuren 1A bis II beschriebenen Ausführungsbeispiel entspricht, bei welchem jedoch kein Hilfsträger verwendet wird.
In dem in Figur 4A dargestellten Verfahrensschritt wird vorliegend eine Vielzahl von Halbleiterchips 4 auf einem strukturierten Metallverbund 32 befestigt. Die
Halbleiterchips 4, welche vorliegend als Flip-Chips
ausgebildet sind, sind matrixartig angeordnet und in einer lateralen Richtung, das heißt in einer Richtung parallel zur Haupterstreckungsebene des strukturierten Metallverbunds 32 voneinander beabstandet. Der strukturierte Metallverbund 32 entsteht aus einer Metallschicht, welche bereichsweise durchtrennt wird, so dass eine Vielzahl von inseiförmigen Metallstrukturen ausgebildet werden. Die Halbleiterchips 4 werden bevorzugt derart auf dem strukturierten Metallverbund 32 befestigt, dass sie auf jeweils zwei benachbarten
inseiförmigen Metallstrukturen angeordnet sind. In dem nachfolgenden, in Figur 4B dargestellten
Verfahrensschritt wird wiederum ein Gehäusekörperverbund 8 erzeugt, welcher die Bereiche zwischen benachbarten
Halbleiterchips 4 und zwischen den benachbarten inseiförmigen Metallstrukturen ausfüllt. Des Weiteren wird der
Gehäusekörperverbund 8 gedünnt, sodass die Vorderseiten 42 der Halbleiterchips 4 freiliegen.
In dem nachfolgenden, in Figur 4C dargestellten
Verfahrensschritt wird analog zur Figur IE eine
Konversionsfolie 10 unter Verwendung eines aus Silikon bestehenden Klebers 6 auf die Vorderseiten 42 der
Halbleiterchips sowie den Gehäusekörperverbund 8 aufgeklebt.
Die in den Figuren 4D bis 4F gezeigten Verfahrensschritte entsprechen im Wesentlichen den in den Figuren 1F bis 1H gezeigten Schritten.
In dem in Figur 4D gezeigten Verfahrensschritt wird die
Konversionsfolie 10 wiederum zur Ausbildung von
Konversionselementen 12 durchtrennt, indem Gräben 14 in die Konversionsfolie 10 eingebracht werden, welche die
Konversionselemente 12 definieren. Nachfolgend wird eine Metallbeschichtung 16 ausgebildet (siehe Figur 4E) , welche die Konversionselemente 12 und die Gräben 14 bedeckt, wobei vorangehend ein Fotolack 22 auf die Bereiche der
Konversionselemente 12, die in den fertigen
Halbleiterbauelementen freiliegen und als
Strahlungsaustrittsflächen dienen sollen, aufgebracht wird. Die Metallbeschichtung 16 bildet im Bereich der Gräben 14, also an seitlichen Rändern 20 der Konversionselemente 12, eine Verkapselung 18, welche diese vor der Einwirkung von Luft und Feuchtigkeit schützt.
Der bereichsweise aufgebrachte Fotolack 22 wird wiederum nachfolgend unter Verwendung eines geeigneten Lösungsmittels entfernt, so dass die Metallbeschichtung 16 nur in den
Bereichen erhalten bleibt, in denen sie als Verkapselung 18 gewünscht ist (siehe Figur 4F) . Zum Vereinzeln in
Halbleiterbauelemente 100 wird der Gehäusekörperverbund 8 entlang von Vereinzelungslinien 24 durchtrennt.
Jedes der entstehenden Halbleiterbauelemente 100 weist zumindest einen Halbleiterchip 4, ein Konversionselement 12 mit seitlicher Verkapselung 18 und einen Teil des
Gehäusekörperverbunds als Gehäusekörper 82 auf (siehe Figur 4G) . Außerdem weist das optoelektronische
Halbleiterbauelement 100 zwei Leiterrahmen 34, 36 auf, welche zur Kontaktierung des Halbleiterchips 4 von einer Rückseite des Halbleiterbauelements her geeignet sind und welche durch die Durchtrennung des strukturierten Metallverbunds 32 bei der Vereinzelung entstehen. Folge der Vereinzelung des Gehäusekörperverbunds ist es, dass Seitenflächen 24 des Gehäusekörpers 82 und Seitenflächen 26 der Verkapselung 18 sowie im vorliegenden Ausführungsbeispiel auch Seitenflächen 38 der zwei Leiterrahmen 34, 36 Vereinzelungsspuren aufweisen. Des Weiteren schließen die Seitenflächen 26 der Verkapselung 18, die Seitenflächen 24 des Gehäusekörpers 82 und die Seitenflächen 38 der zwei
Leiterrahmen 34, 36 bündig miteinander ab.
In den Figuren 5A bis 5E ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl von
optoelektronischen Halbleiterbauelementen gezeigt. Wie in Figur 5A dargestellt, wird wiederum eine Vielzahl von Halbleiterchips 4 unmittelbar auf einem Hilfsträger 2
befestigt. Im Unterschied zu den vorhergehenden
Ausführungsbeispielen wird zunächst eine nicht dargestellte Konversionsfolie in Konversionselemente 12 vereinzelt, welche auf den Halbleiterchips 4 befestigt werden (siehe Figur 5B) . Die Vereinzelung der Konversionsfolie in Konversionselemente 12 kann hierbei entweder vor oder nach der Befestigung der Konversionsfolie/Konversionselemente auf den Halbleiterchips 4 erfolgen.
In dem nachfolgenden, in Figur 5C dargestellten
Verfahrensschritt wird ein Gehäusekörperverbund 8 erzeugt, welcher nicht nur die Bereiche zwischen benachbarten
Halbleiterchips 4, sondern auch die Bereiche zwischen
benachbarten Konversionselementen 12 ausfüllt und diese hierdurch an deren seitlichen Rändern 20 verkapselt. Die Verkapselung erfolgt somit während die Ausbildung des
Gehäusekörperverbunds 8. Die Vorderseiten der
Konversionselemente 12 liegen bereits frei und sind vom
Gehäusekörperverbund 8 unbedeckt. Daher entfällt die
Notwendigkeit, den Gehäusekörperverbund 8 von der dem
Hilfsträger 2 abgewandten Seite her zu dünnen. In dem nachfolgenden, in Figur 5D gezeigten Verfahrensschritt wird der Hilfsträger 2 durch Delaminieren entfernt. Zum
Vereinzeln in Halbleiterbauelemente 100 wird der
Gehäusekörperverbund 8 wiederum entlang von
Vereinzelungslinien 24 durchtrennt.
Jedes der entstehenden Halbleiterbauelemente 100 weist zumindest einen Halbleiterchip 4, ein Konversionselement 12 und einen Teil des Gehäusekörperverbunds als Gehäusekörper 82 auf, welcher zugleich eine seitliche Verkapselung 18 der
Konversionselemente 12 ausbildet (siehe Figur 5E) . Folge der Vereinzelung des Gehäusekörperverbunds ist es wiederum, dass Seitenflächen 24 des Gehäusekörpers 82 Vereinzelungsspuren aufweisen .
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Viel mehr 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 den Ausführungsbeispielen angegeben ist .

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl von
optoelektronischen Halbleiterbauelementen (100) mit den Schritten :
a) Bereitstellen einer Vielzahl von zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen
Halbleiterchips (4),
b) Anordnen der Vielzahl von Halbleiterchips (4) in einer Ebene, wobei die Halbleiterchips (4) in einer lateralen Richtung voneinander beabstandet sind;
c) Ausbilden eines Gehäusekörperverbunds (8), der zumindest bereichsweise zwischen den Halbleiterchips (4) angeordnet ist;
d) Ausbilden einer Vielzahl von Konversionselementen (12), wobei jedes Konversionselement ein
wellenlängenkonvertierendes Konversionsmaterial umfasst und auf einem der Halbleiterchips (4) angeordnet wird; e) Verkapseln der Vielzahl von Konversionselementen (12) zumindest an deren seitlichen Rändern (20) mit einem Verkapselungsmaterial , welches sich von dem
Konversionsmaterial unterscheidet; und
f) Vereinzeln des Gehäusekörperverbunds (8) in eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (100), wobei jedes Halbleiterbauelement zumindest einen Halbleiterchip (4), ein seitlich verkapseltes
Konversionselement (12) und einen Teil des
Gehäusekörperverbunds als Gehäusekörper (82) aufweist, wobei Schritt d) vor Schritt b) , vor Schritt c) oder vor Schritt e) ausführbar ist. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem das Konversionsmaterial
wellenlängenkonvertierende Quantenpunkte umfasst. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem die Vielzahl von Konversionselementen (12) durch Vereinzelung aus einer Konversionsfolie (10), die das Konversionsmaterial umfasst, entsteht.
Verfahren nach Anspruch 3,
bei dem die Konversionsfolie auf dem
Gehäusekörperverbund (8) und den Halbleiterchips (2) befestigt wird und nachfolgend derart durch Gräben (14) durchtrennt wird, dass auf jedem Halbleiterchip (2) ein Konversionselement (12) ausgebildet wird, und bei dem die Konversionselemente zumindest im Bereich der Gräben mit dem Verkapselungsmaterial verkapselt werden.
Verfahren nach Anspruch 4,
bei dem die Konversionselemente (12) durch einen
Beschichtungsprozess oder durch einen Gießprozess verkapselt werden.
Verfahren nach Anspruch 3,
bei dem zunächst die Konversionsfolie (10) in
Konversionselemente (12) vereinzelt wird und die
Konversionselemente auf den Halbleiterchips (4)
ausgebildet werden und bei dem nachfolgend der
Gehäusekörperverbund (8) derart ausgebildet wird, dass er die Vielzahl von Konversionselementen zumindest an deren seitlichen Rändern verkapselt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in Schritt b) die Vielzahl von Halbleiterchips (4) auf einem Hilfsträger (2) befestigt werden, wobei die Halbleiterchips (4) in einer lateralen Richtung voneinander beabstandet sind, und bei dem der
Hilfsträger (2) nach dem Schritt c) oder nach einem späteren Verfahrensschritt entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
bei dem die Vielzahl von Halbleiterchips (4) in Schritt b) auf einem strukturierten Metallverbund (32) befestigt werden und bei dem nach Ausführung des Schritts f) jedes Halbleiterbauelement (100) zumindest einen Teil des strukturierten Metallverbunds als Leiterrahmen (34, 36) aufweist .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Konversionselemente (12) ferner auf deren Vorderseite mit dem Verkapselungsmaterial verkapselt werden, wobei das Verkapselungsmaterial transparent ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gehäusekörperverbund (8) in Schritt c) durch
Formpressen oder durch ein folienassistiertes Gie߬ verfahren ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Halbleiterchips (4) in Schritt c) überformt werden und der Gehäusekörperverbund (8) nachfolgend gedünnt wird, so dass die Halbleiterchips (4)
bereichsweise freiliegen. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (100), wobei das Halbleiterbauelement einen zur Erzeugung von
elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen
Halbleiterchip (4) aufweist;
das Halbleiterbauelement einen Gehäusekörper (82) aufweist, der den Halbleiterchip (4) in einer lateralen Richtung umgibt;
auf dem Halbleiterchip ein Konversionselement (12) angeordnet ist, welches ein wellenlängenkonvertierendes Konversionsmaterial umfasst, und wobei zumindest an einem seitlichen Rand (20) des Konversionselements eine Verkapselung (18) aus einem Verkapselungsmaterial vorgesehen ist, welches sich von dem Konversionsmaterial unterscheidet; und
Seitenflächen (24) des Gehäusekörpers (82)
Vereinzelungsspuren aufweisen.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch
12, wobei mindestens eine Seitenfläche (26) der
Verkapselung (18) und mindestens eine Seitenfläche (24) des Gehäusekörpers (82) bündig miteinander abschließen.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 12 oder 13, welches an einer Rückseite zwei Kontakte (52, 54, 34, 36) zur Kontaktierung des Halbleiterchips (4) aufweist .
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch
13, welches ferner einen Leiterrahmen (52, 54) aufweist, wobei die zwei Kontakte an der Rückseite des
Halbleiterbauelements durch Teile des Leiterrahmens gebildet sind und wobei der Leiterrahmen an mindestens einer Seitenfläche (38) des Halbleiterbauelements bereichsweise freiliegt.
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