WO2017016892A1 - Bauelement mit einem metallischen träger und verfahren zur herstellung von bauelementen - Google Patents

Bauelement mit einem metallischen träger und verfahren zur herstellung von bauelementen Download PDF

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WO2017016892A1
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layer
component
semiconductor
wiring structure
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PCT/EP2016/066810
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Christian LEIRER
Thomas Schwarz
Lutz Höppel
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • a component with a metallic carrier and a method for producing a plurality of components are specified.
  • Optoelectronic component with a carrier which contains a molded body made of a plastic, has at least in places an insufficient mechanical stability.
  • thermal loading capacity and cycle stability in particular with regard to cyclic temperature changes, the shaped body made of a plastic, for example from a potting compound, represents a potential risk.
  • One task is to build a component with a high
  • the latter has a carrier and a semiconductor body arranged on the carrier.
  • the carrier has a the
  • the carrier is produced directly on the semiconductor body, for example on a semiconductor composite on the wafer level.
  • the carrier is not produced, for example, in a production step separate from the semiconductor body and, for example, by means of a connection layer on the semiconductor body is attached, but directly on the semiconductor body, that is, in the presence of the semiconductor body, is generated.
  • the carrier includes a plurality of layers that are successively applied to the semiconductor body.
  • the semiconductor body has, for example, a first semiconductor layer of a first charge carrier type facing away from the front side of the carrier, one of the front side of the carrier
  • the active layer is a pn transition zone serving as a layer or as a
  • the active layer is preferably adapted to a
  • the semiconductor body may be applied in layers to a growth substrate by means of an epitaxial process. However, the growth substrate can be removed from the semiconductor body in a subsequent method step, so that the component is in particular free of a growth substrate.
  • Main extension surface of the semiconductor body is directed.
  • the vertical direction is the growth direction of the semiconductor layers of the semiconductor body.
  • a lateral direction is understood to mean a direction which is approximately parallel to the main extension surface of the semiconductor body runs.
  • the vertical direction and the lateral direction are transverse, approximately perpendicular to each other.
  • this has a wiring structure which is arranged in the vertical direction at least in regions between the carrier and the semiconductor body.
  • the wiring structure is for electrical contacting of the semiconductor body
  • the wiring structure may include a first pad and a second pad that have approximately different electrical polarities
  • the front side of the carrier is in particular adjacent to the first and / or the second
  • the carrier has a metallic carrier layer.
  • the carrier layer forms a main component of the carrier, wherein the metallic carrier layer mechanically supports and stabilizes the carrier as well as the entire component.
  • at least 50%, for example at least 60% or at least 70% of the volume and / or weight of the carrier can be attributed to the carrier layer.
  • the carrier may have a first through-contact which extends in the vertical direction, in particular through the carrier layer. The first
  • Through contact can be in lateral directions of the
  • Carrier layer completely surrounded and by a
  • Insulation layer of the carrier layer to be electrically insulated. At the front of the carrier is the first
  • the metallic one Carrier layer may be electrically conductively connected to one of the pads or be electrically insulated from both the first and the second pad.
  • the component can be designed such that it can be electrically contacted externally via the carrier.
  • the carrier has a metal content of at least 60% by volume and / or% by weight. This means that the carrier is formed predominantly of metal. Such a carrier has a particularly high mechanical stability.
  • a carrier which consists essentially of metal, the
  • the metal content of the support may in particular be at least 70, approximately at least 80 and preferably at least 90 or 95% by volume and / or% by weight.
  • the carrier or the component is free of a molding of a potting compound (English: mold
  • Compound such as epoxy, resin or silicone.
  • the latter has a carrier, a semiconductor body and, arranged at least in regions in the vertical direction between the carrier and the semiconductor body
  • the wiring structure is designed for electrically contacting the semiconductor body and has a first connection area and a second connection area
  • Wiring structure are different electrical
  • the carrier has a metallic carrier layer and a first via, wherein the first
  • Carrier layer extends therethrough. This is the first one Through contact of the carrier layer by a
  • Insulating layer electrically insulated and is at one of the wiring structure facing the front of the carrier with one of the pads in electrical contact.
  • the device is designed externally electrically contactable.
  • the carrier has a metal content of
  • Such a device has a carrier, the
  • the component consists mainly of metal, whereby the component is designed to be particularly mechanically stable and whereby a heat dissipation by the carrier is particularly favored.
  • the carrier layer is formed in one piece and can be produced approximately in a single method step.
  • Carrier layer is formed in particular self-supporting.
  • the carrier layer may have a vertical thickness which is approximately between 0.02 mm and 1 mm, for example between 0.02 mm and 0.5 mm, for example between 0.02 mm and 0.2 mm.
  • the carrier layer comprises a metal, such as nickel, copper, aluminum, or consists of one of these metals.
  • the carrier layer may also comprise a different metal.
  • the support layer comprises or consists of nickel, since nickel has a particularly high
  • nickel has elastic modulus and thus is particularly hard compared to other metals. Furthermore, nickel may be patterned or unstructured on the wiring structure, for example, by means of a galvanic coating method
  • the component Due to the integral nature and high thickness of the carrier layer, the component receives a large-area mechanical
  • the carrier layer extends along the lateral
  • the carrier layer in plan view of the semiconductor body at least 60%, about at least 70% or at least 80% of the carrier
  • the carrier layer may be formed such that it extends along two adjoining edges or along all lateral edges of the semiconductor body over at least 70%, for example at least 80%, preferably over at least 90% of the respective respective lateral edge lengths of the
  • Semiconductor body extends.
  • the carrier layer has a vertical thickness.
  • the first via in the vertical direction protrudes beyond the support layer by a vertical height, wherein the vertical thickness of the support layer may be at least three times, at least five times, or at least ten times as large as the vertical height.
  • the carrier layer may have an opening through which the first through-contact extends.
  • the first through-contact may in this case be designed so that it completely covers the opening of the carrier layer in plan view of the semiconductor body or the
  • the insulation layer may be disposed between the support layer and the first via.
  • the insulating layer is an oxidized one Metal layer and / or a nanoceramic layer.
  • Insulation layers have a particularly high
  • Thermal conductivity namely up to 7 or 8 W / (m.K) on.
  • insulating layer which has about metal or metal oxide-containing crystalline powder with grain sizes in the nano range, for example in a range between 5 nm and 100 nm, for example between 20 nm and 40 nm.
  • the insulation layer is a
  • the insulating layer of other inorganic is aluminum oxide-containing nanoceramic layer.
  • Dielectrics such as silicon nitride or silicon dioxide may be formed.
  • the carrier has, in addition to the first through-contact, a second one
  • the first and the second through-contact are in particular electrically contactable on a rear side of the carrier opposite the front side. It is also possible for the first and second through-contacts to be in each case by a first contact layer or by a second contact layer
  • Contact layers may be formed so that they each form a solderable surface on the back of the carrier.
  • the component can thus be configured as a surface-mountable component that can be electrically contacted externally, for example, via a rear side of the component, which may be the rear side of the carrier.
  • the second contact extends approximately through the carrier layer and may be electrically isolated from the carrier layer by the insulating layer.
  • the first through-contact and the second through-contact approximately with the first pad or with the second
  • the carrier and the connection structure can thus have a common interface at which the vias of the carrier are in electrical contact with the connection surfaces of the wiring structure.
  • the first through-contact and / or the second through-contact may be formed from a metal that is highly conductive and thermally highly conductive, such as copper, aluminum, silver or another metal.
  • the carrier may comprise a plurality of first and a plurality of second vias.
  • the first through contact and / or the second through contact are made of an electrically conductive and solderable material
  • the carrier layer may have a plurality of openings, wherein in the respective openings, the first or the second pad of the
  • Carrier layer can be filled with a solderable material, such as in the form of solder balls.
  • the openings of the carrier layer can be completely filled with the solderable material. If the vias of a solderable material, in particular as over the carrier layer protruding
  • the carrier has a further contact.
  • the further contact is in particular with the carrier layer in electrical contact.
  • the carrier layer is arranged in this case for electrical contacting of the semiconductor body.
  • the further contact can be electrically conductively connected, for example, via the carrier layer to the second connection area.
  • the carrier is made exclusively by metal layers and the
  • the metal layers can be the carrier layer, the
  • Insulation layer or Merhress of insulating layers is formed approximately from a metal oxide or metal oxides.
  • the insulating layer or the mer number of insulating layers consists of metal oxide or metal oxides.
  • Insulating layers can be made from a metal oxide layer converted metal layer or of a plurality of metal oxide layers converted into metal layers. For example, an aluminum layer for
  • the carrier may be formed exclusively of metal layers and a metal oxide layer or a plurality of metal oxide layers. This means that the carrier can consist of 100% metal and metal oxide. In this case, the carrier may comprise different metals and / or different metal oxides.
  • the carrier with the carrier layer, the insulating layer and the first via contact is formed on the semiconductor body or on a semiconductor composite that can be singulated into a plurality of semiconductor bodies.
  • the carrier layer is applied to the semiconductor body,
  • the backing layer can be applied in a structured manner or applied in a planar manner and subsequently structured so that the backing layer has one or a plurality of layers
  • Insulation layer may then be formed on the carrier layer before the through-contact is formed in the opening or a plurality of vias in the respective openings of the carrier layer.
  • the carrier is thus not produced separately from the semiconductor body and attached to this approximately by means of a connecting layer.
  • the carrier is in the presence of the Semiconductor body, that is formed directly on the semiconductor body.
  • the formation of such a carrier can be done at the wafer level, ie in the wafer composite, before the
  • the carrier layer is deposited on the wiring structure by means of a galvanic method.
  • the carrier layer is applied to the wiring structure with the aid of a structured lacquer layer or a photoresist layer
  • Starting layer are applied to the wiring structure.
  • the starting layer is then covered by a lacquer layer, wherein the lacquer layer in a subsequent
  • Carrier layer provided areas remains.
  • Carrier layer can then be on the starting layer
  • the carrier layer is first applied over a large area to the starting layer and is partially removed or etched in a subsequent process step for the formation of openings.
  • the insulating layer is formed on the carrier layer by an electrochemical process.
  • a metal oxide layer is formed as an insulating layer.
  • Metal oxide layer to be converted. Also, one can
  • Metal oxide layer are applied directly to a metal layer.
  • the carrier layer and the carrier layer are applied directly to a metal layer.
  • Insulation layer have a same material.
  • the support layer comprises or consists of aluminum.
  • aluminum can be converted to alumina by an electrochemical process.
  • alumina can be applied directly to an aluminum layer
  • alumina such as Al 2 O 3
  • Al 2 O 3 can normally only be converted to aluminum or deposited, in this case, no additional photographic technique is required to form the insulating layer of aluminum oxide on an aluminum support layer.
  • the carrier layer has a
  • Nickel layer and the insulation layer one
  • Nickel oxide layer is, wherein the nickel oxide layer on the nickel layer by means of an electrochemical process
  • Materials are applied by a coating method such as chemical vapor deposition or physical vapor deposition on the carrier layer.
  • a wafer composite is produced
  • the wafer composite may comprise a semiconductor composite and a plurality of metallic carrier layers. A plurality of isolation trenches is formed, whereby the semiconductor composite into a plurality of semiconductor bodies is divided, each associated with one of the carrier layers. The wafer composite is placed along the
  • each component contains a semiconductor body and a carrier with the associated carrier layer.
  • the wafer composite can have a growth substrate, onto which the semiconductor composite is applied in layers, for example by means of an epitaxy process.
  • the growth substrate may prior to the separation of the wafer composite of the
  • Components immediately after the separation each have a carrier with at least one through contact.
  • the method for producing a plurality of components the
  • Carrier layers before singulation designed such that they are mechanically connected by support arms (support bars).
  • the support arms can each connect two adjacent carrier layers.
  • the support arms are made after the formation of the separation trenches, so that the support arms in plan view each one of
  • the support arms are severed during the separation of the wafer composite.
  • the carrier layers are mechanically connected to each other, so that the wafer composite continues after about a removal of the growth substrate
  • the support arms and the carrier layers may have the same materials and / or be formed in the same process step.
  • a converter layer is applied to the semiconductor body of the semiconductor device
  • the converter layer contains, in particular, a converter material which is suitable for this purpose
  • the active layer is adapted to emit electromagnetic radiation of a first wavelength.
  • the converter layer may be before or after
  • Separation step are formed on the semiconductor compound or on the semiconductor body.
  • the method described above is particularly suitable for the production of a device described here. in the
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of a component in a schematic sectional view
  • FIGS. 8A to 9B show different stages of the process
  • FIG. 1A shows a composite 200.
  • the composite 200 is a wafer composite.
  • the composite 200 has a semiconductor composite 20.
  • the semiconductor composite 20 is arranged on a substrate 9.
  • the substrate 9 is a growth substrate, such as a sapphire substrate, wherein the semiconductor composite 20 is preferably grown in layers on the substrate 9 by means of an epitaxial process.
  • the growth direction is directed in particular perpendicular to a main extension plane of the substrate 9.
  • the growth direction is perpendicular to a first main surface 201 and / or a second main surface 202 of the semiconductor composite 20.
  • the first main surface 201 faces the substrate 9 and the second
  • the semiconductor composite 20 may be formed of a III / V compound semiconductor material.
  • a III / V compound semiconductor material has one element of the third
  • Main group such as B, Al, Ga, In, and a fifth main group element such as N, P, As.
  • I I / V compound semiconductor material includes the group of binary, ternary or quaternary
  • Main group for example, nitride and phosphide compound semiconductors.
  • Such a binary, ternary or quaternary compound may also include, for example, one or more dopants as well as additional ingredients
  • the semiconductor composite 20 has a first semiconductor layer 21, a second semiconductor layer 22 and an active layer 23 arranged in the vertical direction between the semiconductor layers.
  • the first main surface 201 may pass through a surface of the first semiconductor layer 21 and the second main surface 202 through a surface of the second
  • Semiconductor layer 22 may be formed.
  • the first semiconductor layer 21 is n-type and the second
  • Semiconductor layer 22 formed p-type, or vice versa.
  • a wiring structure 8 is formed on the side of the second main surface 202 of the semiconductor composite 20, a wiring structure 8 is formed.
  • Wiring structure 8 is in particular designed for electrically contacting the semiconductor composite 20, wherein the wiring structure 8 may be electrically conductively connected approximately directly or indirectly to various semiconductor layers of the semiconductor composite 20.
  • the Wiring structure may have mutually electrically separate sub-structures (not shown here explicitly), which are each electrically conductively connected to one of the semiconductor layers 21 and 22.
  • the wiring structure 8 has a first connection surface 31 and a second connection surface 32.
  • the wiring structure 8 terminates in a vertical direction with the pads 31 and 32. That is, the pads 31 and 32 limit the wiring structure 8
  • Wiring structure 8 regionally in the vertical
  • first pad 31 and the second pad 32 are provided for electrically contacting the first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22, respectively, or vice versa.
  • Wiring structure 8 may include a plurality of such first pads 31 and / or a plurality of such second pads 32.
  • the pads 31 and 32 may be finished with a precious metal, such as gold.
  • FIG. 1B shows the composite 200 shown in FIG. 1A in plan view.
  • the first connection surface 31 and the second connection surface 32 are exposed on a surface of the wiring structure 8 facing away from the semiconductor composite 200, and thus can be electrically contacted directly.
  • the first connection surface 31 and the second connection surface 32 are exposed on a surface of the wiring structure 8 facing away from the semiconductor composite 200, and thus can be electrically contacted directly.
  • Pad 31 and the second pad 32 are assigned in particular different electrical polarities of a device to be manufactured.
  • the first pad 31 is the cathode and the second
  • Terminal layer 32 associated with the anode of the device, or vice versa.
  • the pads 31 and 32 are shown in a circle. Deviating from this, the Pads 31 and 32 each have an arbitrary shape, such as square, elliptical, strip-shaped, polygonal or other shapes, have.
  • Wiring structure 8 shown in somewhat more detail schematically.
  • the first connection surface 31 can in
  • first connection surface 31 may be a surface of the through-connection 81. It is also possible for the first connection surface 31 to be the surface of a further layer, which is connected to the
  • connection 81 is electrically connected.
  • the via 81 extends at least from the second main surface 202 through the second semiconductor layer 22 and the active layer 23 into the first semiconductor layer 21.
  • the via 81 is thus completely surrounded by the semiconductor composite 20.
  • the via is laterally enclosed by a passivation layer 83.
  • the first semiconductor layer 21 can thus be electrically connected approximately at the first connection area 31
  • the wiring structure 8 has a connection layer 82.
  • the connection layer 82 is for the electrical
  • the second connection surface 32 may be a surface of the terminal layer 82 or surface of another layer, for example, to the
  • Terminal layer 81 adjacent or about with the
  • Terminal layer 82 is electrically connected.
  • the wiring structure 8 may have a plurality of such plated-through holes 81 and / or a plurality of such connection layers 82. It is also possible that the wiring structure has a
  • Radiation reflective layer such as a mirror layer, which on the second major surface 202 of the
  • the reflective layer is particularly suitable for emitting an electromagnetic radiation emitted in the operation of the component to be produced in the direction of the first main surface 201 of FIG
  • the reflective layer of the wiring structure 8 may be formed electrically conductive.
  • the wiring structure 8 may be formed electrically conductive.
  • reflective layer for lateral current spreading with a plurality of terminal layers 82 or with a
  • the wiring structure 8 may comprise a plurality of reflective layers, each associated with approximately one of the devices to be fabricated. It is also possible that the component to be produced is designed as a multi-junction chip. Such a component may have a segmented semiconductor body and approximately more than two pads for electrically contacting different segments of the semiconductor body.
  • FIGS. 1A to 1C essentially corresponds to one of the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 1A to 1C. In contrast to this becomes the composite with a plurality of first
  • the composite 200 has a plurality of isolation trenches 60, by means of which the composite 200 is subdivided into a plurality of partial regions, wherein each partial region of the composite 200 has a wiring structure 8 with at least one first connection surface 31 and one second connection surface 32.
  • the separating trenches 60 extend at least partially into the semiconductor composite 20 or through the semiconductor composite 20 in the vertical direction.
  • the semiconductor composite 20 can thereby be subdivided into a plurality of semiconductor bodies 2.
  • the separation trenches 60 are prior to forming the
  • Wiring structure 8 is formed. However, it is also conceivable that the separating trenches 60 are formed only after the formation of the wiring structure 8. In one
  • the composite 200 along the separation trenches 60 can be separated into a plurality of devices 100.
  • FIG. 2A shows a carrier layer 4 on the side of FIG
  • the carrier layer 4 may comprise one or more metals, for example in the form of a metal alloy.
  • the carrier layer 4 illustrated in FIG. 2A is, for example, a partial region of the composite 200, wherein the partial region is assigned to one of the components to be produced.
  • Carrier layer 4 is in particular continuous, approximately in one piece, formed.
  • the carrier layer 4 shown in FIG. 2A is structured and has two openings. In each opening, a pad 31 or 32 of the wiring layer 8 is exposed. In particular, the Pads 31 and 32 of the carrier layer 4 electrically isolated.
  • the carrier layer 4 may be formed as a galvanic layer in a structured lacquer layer, such as a photoresist layer.
  • a structured lacquer layer such as a photoresist layer.
  • the structured lacquer layer is not shown.
  • such a structured lacquer layer may contain areas of the openings of the carrier layer 4 as well
  • Apertures is partially removed or etched.
  • the carrier layer 4 is preferably applied to the wiring structure 8 by means of a galvanic coating method.
  • Suitable materials for the carrier layer 4 are in particular metals such as nickel, copper, aluminum, silver, gold or other electrodepositable metals.
  • Carrier layer 4 has a vertical thickness D4 which is approximately between 0.02 mm and 1 mm, in particular between 0.02 mm and 0.5 mm, for example between 0.02 mm and 0.2 mm.
  • a plurality of carrier layers 4 on the semiconductor composite 20 is formed.
  • the subregions of the composite 200, as shown in FIG. 1D, may each have an associated carrier layer 4 with at least one opening.
  • FIG. 2B illustrates the embodiment illustrated in FIG. 2B
  • FIG. 2B a detail or a partial region of the Composite 200 shown, with the cutout
  • the carrier layer 4 is integrally formed. In plan view, the
  • the edge region of the wiring structure 8 is thus free of any covering by the carrier layer 4.
  • the surface of the edge region is at most 20%
  • the wiring structure 8 in the respective opening of the carrier layer 4 has an area which is free of an overlap by the carrier layer 4 and the first or the second pad 31 or 32 surrounds.
  • a region of the wiring structure 8 within the opening of the carrier layer may comprise an electrically insulating material or be covered by an insulating material.
  • an insulating layer 5 is formed on the carrier layer 4.
  • Insulation layer 4 produced by an electrochemical process. Preference is given to aluminum as the material of
  • Carrier layer 4 is electrodeposited to the wiring structure 8.
  • the aluminum can be replaced by a
  • alumina can be deposited directly on an aluminum layer formed as a carrier layer 4. Because the alumina is usually only on aluminum
  • the carrier layer comprises nickel.
  • nickel can be applied to the wiring structure 8 by a galvanic process be applied. In a subsequent process step, nickel can be partially converted into nickel oxide. It is also conceivable that nickel oxide by a galvanic process be applied. In a subsequent process step, nickel can be partially converted into nickel oxide. It is also conceivable that nickel oxide by a galvanic process be applied. In a subsequent process step, nickel can be partially converted into nickel oxide. It is also conceivable that nickel oxide by a
  • the metal oxide layer is formed from magnesium, titanium, zirconium, tantalum or beryllium, in particular by an electrochemical process.
  • inorganic inorganic
  • Dielectrics such as chemical or physical
  • Metal oxide for example of aluminum oxide or nickel oxide, results in a mechanically particularly stable connection between a metal layer and a metal oxide layer, for example between an aluminum and an aluminum oxide layer, whereby on the one hand a particularly high thermal conductivity is achieved throughout the carrier and, on the other hand high adhesion is given in comparison to conventional metal-dielectric compounds.
  • a particularly high thermal conductivity is achieved throughout the carrier and, on the other hand high adhesion is given in comparison to conventional metal-dielectric compounds.
  • it can be ensured by the deposition process that due to the comparatively large vertical thickness D4 of the carrier layer 4 formed steps of the carrier layer 4 can be over-molded insensitive to isolation.
  • Metal oxide layer usually has a higher
  • the support layer 4 it is also possible for the support layer 4 to be ceramic-coated in order to form the insulation layer 5 (English: ceramic coated). In the ceramic coating, a surface of the Support layer 4 are also partially oxidized. Both a ceramic coating and an aluminum oxide layer have a particularly high thermal conductivity.
  • Metal oxide layer approximately between 4 and 8 inclusive
  • a ceramic coating can also be a
  • insulating layer 5 may be used with
  • the insulating layer 5 preferably has a thermal conductivity of at least 4, at least 6 or at least 7 W / (K-m).
  • FIG. 3B shows that shown in FIG. 3A
  • Embodiment in plan view the insulating layer 5 completely covers the carrier layer 4.
  • the insulating layer 5 is particularly continuous
  • the insulating layer 5 has a smaller thickness, so that the
  • the carrier layer 4 is formed over and in particular a contour of the carrier layer 4 simulates.
  • a first through-contact 61 and a second through-contact 62 are formed.
  • the vias 61 and 62 fill the respective openings of the carrier layer 4.
  • the first via 61 and / or the second via 62 extend in the vertical direction through the
  • Carrier layer 4 and are in the region of the openings of the carrier layer 4 with the first pad 31 or with the second pad 32 electrically conductive
  • the vias 61 and 62 can by means of a coating method, such as by means of a galvanic or electroless method, are applied to the carrier layer 4. Also, vias 61 and 62 may be created by physical or chemical vapor deposition.
  • the carrier layer 4 and the vias 61 and 62 may comprise a similar material, such as a same metal as aluminum, copper, nickel, gold or silver.
  • a carrier 1 formed therefrom can have a particularly high thermal content
  • the first penetration cup 61 and the second via 62 project in the vertical direction beyond the carrier layer 4 by a vertical height D6.
  • the first penetration cup 61 and the second via 62 project in the vertical direction beyond the carrier layer 4 by a vertical height D6.
  • the vertical height D4 is approximately between 0.001 mm and 0.5 mm, in particular between 0.001 mm and 0.3 mm, for example between 0.001 mm and 0.15 mm.
  • Insulation layer 5 of the support layer 4 electrically isolated.
  • FIG. 4B and 4C show various embodiments of the vias 61 and 62 in plan view.
  • the vias 61 and 62 completely cover the respective openings of the carrier layer 4.
  • the vias 61 and 62 can so be formed so that in plan view a total of about at least 30%, at least 50%, at least 60% or at least 80% of an area of the associated
  • the through-contacts 61 and 62 can, as shown in FIG. 4B, completely cover the insulation layer 5 along a lateral direction. Also, the vias 61 and 62 may be so
  • the through-contacts 61 and 62 have overlaps with the insulating layer 5 both inside and outside the openings of the carrier layer 4.
  • the openings of the carrier layer 4 each have a cross section which increases with increasing distance from the wiring structure 8.
  • Wiring structure 8 decreases or remains the same.
  • FIG. 5A shows contact layers 71 and 72
  • the contact layers can be applied to the vias 61 and 62 by means of a galvanic or electroless deposition process.
  • the contact layers 71 and 72 comprise a metal such as nickel, palladium or gold.
  • the contact layers 71 and 72 comprise a metal such as nickel, palladium or gold.
  • Contact layers 71 and 72 each have a contact facing away from the surface, which is formed solderable and electrically contactable.
  • the device to be produced has a mounting surface which is the solderable and electrically contactable surfaces of the contact layers 71 and 72 comprises.
  • the contact layers can be ENEPIG layers (Electroless Nickel Electroless
  • the component to be produced is designed in particular surface mountable.
  • a first contact layer 71 may completely cover the first via 61.
  • a second contact layer 72 may completely cover the second via 62 in plan view.
  • the separation of the growth substrate 9 can be carried out before the singulation or after the singulation of the composite 200 into a plurality of components 100.
  • Decoupling efficiency can be achieved by removing the
  • Wax substrate exposed surface such as the first main surface 201 of the semiconductor composite 20 and the semiconductor body 2, are structured.
  • the structured surface can be used as the radiation passage area of the
  • a converter layer 7 can be applied to the radiation passage area of the component.
  • the converter layer 7 can be a contour of the structured radiation passage area imitate and thus also be structured. Notwithstanding Figure 6, the converter layer 7 may be unstructured. After removal of the growth substrate 9 is the
  • the composite 200 may be singulated into a plurality of devices 100 such that the
  • individual components 100 each have a carrier 1 and a semiconductor body 2 arranged on the carrier 1, wherein the semiconductor body 2 forms part of the semiconductor body 2
  • Semiconductor composite 20 contains and the carrier 1 a
  • Carrier layer 4 with at least one contact 61 contains.
  • the composite 200 can be separated along the separation trenches 60, which are shown approximately in FIG. 1D. In particular, the separation trenches 60 are free of the
  • the separation trenches 60 are at least partially covered by an electrically insulating layer, wherein the electrically insulating
  • Layer may be part of the wiring structure 8 or part of the insulating layer 5, wherein the electric
  • the exemplary embodiment of a component 100 shown in FIG. 7 essentially corresponds to a component which is manufactured according to the method described in FIGS. 1A to 6.
  • the component 100 has a radiation passage area 101, which is approximately through a surface of the converter layer 7 is formed.
  • the device 100 has one of
  • the rear side 102 of the component 100 is formed by a rear side 12 of the carrier 1.
  • the carrier 1 has a rear side 12 facing away from the front 11.
  • front side 11 of the carrier is an interface between the carrier 1 and the wiring structure 8 of the device 100.
  • the carrier 1 and the wiring structure 8 on the front side 11 directly adjoin one another.
  • Through-contact 62 borders on the front side 11, in particular directly to the first connection surface 31 or directly to the second connection surface 32 of FIG
  • the rear side 12 is partially formed by a surface of the insulating layer 5 and partially by surfaces of the contact layers 71 and 72.
  • the component 100 can be mounted on the rear side 12 of the carrier 1 or on the rear side 102 of the component 100, for example solderable, and designed to be electrically contactable.
  • the carrier 1 has a metal content of at least 60, approximately at least 80 or at least 90% by volume and / or% by weight.
  • the insulation layer 5 a Is the insulation layer 5 a
  • All layers of the support 1 may be metal-containing.
  • the metal content of the carrier 1 can be between 90 and 98% by volume and / or% by weight.
  • the carrier is 1 or the
  • Component 100 free of a molded body of a
  • Potting compound such as epoxy, resin or silicone.
  • first and second via can be significantly improved.
  • the composite has a plurality of support arms 40.
  • Such support arms 40 are shown in plan view in particular in FIGS. 8B and 8C.
  • the carrier layers 4 which are assigned to approximately different components to be manufactured 100, mechanically connected to each other.
  • the carrier layers 4 together with the support arms 40 form a coherent structure.
  • Such a contiguous structure can mechanically stabilize the composite 200, such as after removal of the growth substrate 9.
  • the support arms 40 may be the same material as the
  • Carrier layers 4 have.
  • the support arms 40 and the carrier layers 4 in a common
  • the support arms 40 protrude in lateral directions approximately over a side surface
  • the support arms 40 can be a lateral
  • the support arms 40 are preferably completely covered by the insulation layer 5. A complete coverage of the support arms 40 through the insulation layer 5 can reduce the possible metal contamination on about
  • Lead component 100 The embodiment shown in Figure 9A.
  • solderable material for example in the form of solder balls
  • the solder balls can be prefabricated and placed in the corresponding openings of the carrier layer 4.
  • the carrier layer 4 can have more than two openings, for example three or four or more than four openings. Because of the three-point support, it is preferred that each support layer 4 has at least three openings which are filled with a solderable material.
  • Figure 9B shows that shown in Figure 9A
  • the carrier layer 4 has two openings, in each of which a connection surface 31 is exposed, wherein the openings for forming the
  • the carrier layer 4 also has two more
  • FIG. 9C shows a further exemplary embodiment of a
  • the through contacts 61 and 62 may be formed after a remelting step of the solder balls shown in FIG. 9A. After remelting, the through contacts 61 and 62 can completely fill the corresponding openings of the carrier layer 4. In plan view, the vias 61 and 62 overlap exclusively with the insulating layer 5 within the openings of the carrier layer 4. However, it is also conceivable that the vias 61 and 62 also outside the openings of the carrier layer 4 overlaps with the
  • Insulation layer 5 have. That in FIG. 9C
  • the component shown has a substrate 9, in particular a growth substrate 9 such as a sapphire substrate, which is in particular radiation-transmissive.
  • Component 100 has a structured radiation passage area 101 and / or a converter layer 7 on the
  • Radiation passage area 101 is arranged. It is also possible that the substrate 9 of the device 100th
  • the exemplary embodiment for a component 100 shown in FIG. 10 essentially corresponds to the exemplary embodiment illustrated in FIG.
  • the wiring structure 8 with the connection layer 82, the via 81 and the passivation layer 83 is shown schematically analogous to the figure IC.
  • the carrier 1 is designed such that the carrier layer 4 contributes to the electrical contacting of the semiconductor body 2.
  • the carrier 1 has one or a plurality of first through contacts 61. Instead of the second
  • the carrier has a further contact 62 which is formed on the carrier layer 4.
  • the further contact 62 is in particular with the carrier layer 4
  • the further contact 62 can thus via the carrier layer 4 with the second pad 32 and thus with the terminal layer 82 and the second
  • Insulator layer 22 to be electrically connected.
  • the insulation layer 5 is structured in FIG. 10, so that the further contact 62 is approximately in direct electrical contact with the other
  • Carrier layer 4 is.
  • the carrier 1 may be formed so that the carrier layer 4 is at the front 11 with the first pad 31 in electrical contact and thereby isolated from the second pad 32.
  • the component 100 may have a plurality of plated-through holes 81, which are used for electrical contacting of the first
  • Semiconductor layer 21 approximately from the second main surface 202 of the semiconductor body through the second semiconductor layer 22 and extend through the active layer 23 into the first semiconductor layer 21.

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Abstract

Es wird ein Bauelement (100) angegeben, das einen Träger (1), einen Halbleiterkörper (2) und eine in vertikaler Richtung zumindest bereichsweise zwischen dem Träger und dem Halbleiterkörper angeordnete Verdrahtungsstruktur (8) aufweist, wobei - die Verdrahtungsstruktur zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers eine erste Anschlussfläche (31) und eine zweite Anschlussfläche (32) aufweist, die an den Träger angrenzen und verschiedenen elektrischen Polaritäten des Bauelements zugeordnet sind, - der Träger eine metallische Trägerschicht (4) und einen ersten Durchkontakt (61) aufweist, wobei sich der erste Durchkonktakt in der vertikalen Richtung durch die Trägerschicht hindurch erstreckt, von der Trägerschicht durch eine Isolierungsschicht (5) elektrisch isoliert ist und an einer der Verdrahtungsstruktur zugewandten Vorderseite (11) des Trägers mit einer der Anschlussflächen (31, 32) im elektrischen Kontakt steht, - das Bauelement über den Träger extern elektrisch kontaktierbar ausgestaltet ist, und - der Träger einen Metallanteil von mindestens 60 Volumen- und/oder Gewichtsprozent aufweist. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelements angegeben.

Description

Beschreibung
Bauelement mit einem metallischen Träger und Verfahren zur Herstellung von Bauelementen
Es werden ein Bauelement mit einem metallischen Träger und ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementen angegeben . Optoelektronisches Bauelement mit einem Träger, der einen Formkörper aus einem Kunststoff enthält, weist zumindest stellenweise eine unzureichende mechanische Stabilität auf. Bezüglich thermischer Belastbarkeit und Zykelfestigkeit insbesondere hinsichtlich zyklischer Temperaturänderungen stellt der Formkörper aus einem Kunststoff, etwa aus einer Vergussmasse, ein potentielles Risiko dar.
Eine Aufgabe ist es, ein Bauelement mit einer hohen
mechanischen und thermischen Stabilität anzugeben. Des
Weiteren ist es eine weitere Aufgabe, ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl von
Bauelementen anzugeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses einen Träger und einen auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper auf. Der Träger weist eine dem
Halbleiterkörper zugewandte Vorderseite und eine dem
Halbleiterkörper abgewandte Rückseite auf. Insbesondere ist der Träger unmittelbar am Halbleiterkörper, etwa an einem Halbleiterverbund auf Waferebene hergestellt. Das bedeutet, dass der Träger etwa nicht in einem von dem Halbleiterkörper separaten Produktionsschritt hergestellt und beispielsweise mittels einer Verbindungsschicht an dem Halbleiterkörper befestigt wird, sondern direkt am Halbleiterkörper, das heißt in Anwesenheit des Halbleiterkörpers, erzeugt wird. Zum
Beispiel enthält der Träger eine Mehrzahl von Schichten, die nacheinander auf den Halbleiterkörper aufgebracht werden.
Der Halbleiterkörper weist zum Beispiel eine der Vorderseite des Trägers abgewandte erste Halbleiterschicht eines ersten Ladungsträgertyps, eine der Vorderseite des Trägers
zugewandte zweite Halbleiterschicht eines zweiten
Ladungsträgertyps und eine in vertikaler Richtung zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht angeordnete aktive Schicht auf. Insbesondere ist die aktive Schicht eine pn-Übergangszone, die als eine Schicht oder als eine
Schichtenfolge mehrerer Schichten ausgebildet ist. Die aktive Schicht ist bevorzugt dazu eingerichtet, eine
elektromagnetische Strahlung etwa im sichtbaren,
ultravioletten oder im infraroten Spektralbereich zu
emittieren oder eine elektromagnetische Strahlung zu
absorbieren und diese in elektrische Signale oder elektrische Energie umzuwandeln. Der Halbleiterkörper kann mittels eines Epitaxie-Verfahrens schichtenweise auf ein Aufwachssubstrat aufgebracht sein. Das Aufwachssubstrat kann jedoch in einem nachfolgenden Verfahrensschritt von dem Halbleiterkörper entfernt werden, sodass das Bauelement insbesondere frei von einem Aufwachssubstrat ist.
Unter einer vertikalen Richtung wird eine Richtung
verstanden, die insbesondere senkrecht zu einer
Haupterstreckungsfläche des Halbleiterkörpers gerichtet ist. Insbesondere ist die vertikale Richtung die Wachstumsrichtung der Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers. Unter einer lateralen Richtung wird eine Richtung verstanden, die etwa parallel zu der Haupterstreckungsfläche des Halbleiterkörpers verläuft. Insbesondere sind die vertikale Richtung und die laterale Richtung quer, etwa senkrecht zueinander gerichtet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine Verdrahtungsstruktur auf, die in der vertikalen Richtung zumindest bereichsweise zwischen dem Träger und dem Halbleiterkörper angeordnet ist. Die Verdrahtungsstruktur ist zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers
eingerichtet. An einer dem Träger zugewandten Oberfläche der Verdrahtungsstruktur kann die Verdrahtungsstruktur eine erste Anschlussfläche und eine zweite Anschlussfläche aufweisen, die etwa verschiedenen elektrischen Polaritäten des
Bauelements zugeordnet sind. Die Vorderseite des Trägers grenzt insbesondere an die erste und/oder an die zweite
Anschlussfläche der Verdrahtungsstruktur an.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der Träger eine metallische Trägerschicht auf. Insbesondere bildet die Trägerschicht einen Hauptbestandteil des Trägers, wobei die metallische Trägerschicht den Träger sowie das gesamte Bauelement mechanisch trägt und stabilisiert. Dabei können mindestens 50 %, etwa mindestens 60 % oder mindestens 70 % des Volumens und/oder des Gewichts des Trägers auf die Trägerschicht entfallen. Zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers kann der Träger einen ersten Durchkontakt aufweisen, der sich in der vertikalen Richtung insbesondere durch die Trägerschicht hindurch erstreckt. Der erste
Durchkontakt kann dabei in lateralen Richtungen von der
Trägerschicht vollumfänglich umgeben und durch eine
Isolierungsschicht von der Trägerschicht elektrisch isoliert sein. An der Vorderseite des Trägers steht der erste
Durchkontakt beispielsweise mit einer der Anschlussflächen im physischen und somit im elektrischen Kontakt. Die metallische Trägerschicht kann mit einer der Anschlussflächen elektrisch leitend verbunden sein oder sowohl von der ersten als auch von der zweiten Anschlussfläche elektrisch isoliert sein. Das Bauelement kann derart ausgestaltet sein, dass dieses über den Träger extern elektrisch kontaktierbar ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der Träger einen Metallanteil von mindestens 60 Vol.- und/oder Gew% auf. Das bedeutet, dass der Träger vorwiegend aus Metall ausgebildet ist. Ein solcher Träger weist eine besonders hohe mechanische Stabilität auf. Zudem ist ein Träger, der im Wesentlichen aus Metall besteht, zur
Wärmeabfuhr besonders geeignet. Der Metallanteil des Trägers kann insbesondere mindestens 70, etwa mindestens 80 und bevorzugt mindestens 90 oder 95 Vol.- und/oder Gew% betragen. Insbesondere ist der Träger oder das Bauelement frei von einem Formkörper aus einer Vergussmasse (englisch: mold
Compound) etwa aus Epoxid, Harz oder Silikon. In mindestens einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses einen Träger, einen Halbleiterkörper und eine in der vertikalen Richtung zumindest bereichsweise zwischen dem Träger und dem Halbleiterkörper angeordnete
Verdrahtungsstruktur auf. Die Verdrahtungsstruktur ist zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers eingerichtet und weist eine erste Anschlussfläche und eine zweite
Anschlussfläche auf. Die Anschlussflächen der
Verdrahtungsstruktur sind verschiedenen elektrischen
Polaritäten des Bauelements zugeordnet und grenzen an den Träger an. Der Träger weist eine metallische Trägerschicht und einen ersten Durchkontakt auf, wobei sich der erste
Durchkontakt in der vertikalen Richtung durch die
Trägerschicht hindurch erstreckt. Dabei ist der erste Durchkontakt von der Trägerschicht durch eine
Isolierungsschicht elektrisch isoliert und steht an einer der Verdrahtungsstruktur zugewandten Vorderseite des Trägers mit einer der Anschlussflächen im elektrischen Kontakt. Über den Träger ist das Bauelement extern elektrisch kontaktierbar ausgestaltet. Der Träger weist einen Metallanteil von
mindestens 60 Vol.- und/oder Gew% auf.
Ein solches Bauelement weist einen Träger auf, der
hauptsächlich aus Metall besteht, wodurch das Bauelement besonders mechanisch stabil ausgebildet ist und wodurch eine Wärmeabfuhr durch den Träger besonders begünstigt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist die Trägerschicht einstückig ausgebildet und kann etwa in einem einzigen Verfahrensschritt hergestellt werden. Die
Trägerschicht ist insbesondere selbsttragend ausgebildet. Dabei kann die Trägerschicht eine vertikale Dicke aufweisen, die etwa zwischen einschließlich 0,02 mm und 1 mm, etwa zwischen 0,02 mm und 0,5 mm, zum Beispiel zwischen 0,02 mm und 0,2 mm ist. Die Trägerschicht weist ein Metall, etwa Nickel, Kupfer, Aluminium, oder besteht aus einem dieser Metalle. Die Trägerschicht kann auch ein anderes Metall aufweisen. Bevorzugt weist die Trägerschicht Nickel auf oder besteht aus diesem, da Nickel einen besonders hohen
Elastizitätsmodul aufweist und somit im Vergleich zu anderen Metallen besonders hart ist. Des Weiteren kann Nickel etwa mittels eines galvanischen Beschichtungsverfahrens auf die Verdrahtungsstruktur strukturiert oder unstrukturiert
vereinfacht aufgebracht werden. Durch die Einstückigkeit und hohe Dicke der Trägerschicht erhält das Bauelement eine großflächige mechanische
Unterstützung und kann hohe Biegebelastungen standhalten. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements
erstreckt sich die Trägerschicht entlang der lateralen
Richtung über mindestens 80 % einer lateralen Kantenlänge des Halbleiterkörpers. Insbesondere kann die Trägerschicht in Draufsicht auf den Halbleiterkörper mindestens 60 %, etwa mindestens 70 % oder mindestens 80 % einer dem Träger
zugewandten Hauptfläche des Halbleiterkörpers bedecken. Die Trägerschicht kann derart ausgebildet sein, dass diese sich entlang zwei aneinander angrenzender Kanten oder entlang aller lateralen Kanten des Halbleiterkörpers über mindestens 70 %, etwa mindestens 80 %, bevorzugt über mindestens 90 % der zugehörigen jeweiligen lateralen Kantenlängen des
Halbleiterkörpers erstreckt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die Trägerschicht eine vertikale Dicke auf. Insbesondere ragt der erste Durchkontakt in der vertikalen Richtung über die Trägerschicht um eine vertikale Höhe hinaus, wobei die vertikale Dicke der Trägerschicht mindestens dreimal, etwa mindestens fünfmal oder mindestens zehnmal so groß wie die vertikale Höhe sein kann. Die Trägerschicht kann eine Öffnung aufweisen, durch die sich der erste Durchkontakt hindurch erstreckt. Der erste Durchkontakt kann dabei so ausgebildet sein, dass dieser in Draufsicht auf den Halbleiterkörper die Öffnung der Trägerschicht vollständig bedeckt oder die
Öffnung vollständig auffüllt. Zur elektrischen Isolierung des ersten Durchkontakts kann die Isolierungsschicht zwischen der Trägerschicht und dem ersten Durchkontakt angeordnet sein. Bevorzugt ist die Isolierungsschicht eine oxidierte Metallschicht und/oder eine Nanokeramik-Schicht . Solche
Isolierungsschichten weisen eine besonders hohe
Wärmeleitfähigkeit, nämlich bis zu 7 oder 8 W/ (m.K) auf.
Unter einer Nanokeramik-Schicht ist eine elektrisch
isolierende Schicht zu verstehen, die etwa metall- beziehungsweise metalloxidhaltige kristalline Pulver mit Korngrößen im Nanobereich, etwa in einem Bereich zwischen 5 nm und 100 nm zum Beispiel zwischen 20 nm und 40 nm aufweist. Beispielsweise ist die Isolierungsschicht eine
aluminiumoxidhaltige Nanokeramik-Schicht. Abgesehen davon kann die Isolierungsschicht aus anderen anorganischen
Dielektrika wie etwa Siliziumnitrid oder Siliziumdioxid ausgebildet sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der Träger neben dem ersten Durchkontakt einen zweiten
Durchkontakt auf. Der erste und der zweite Durchkontakt sind insbesondere an einer der Vorderseite gegenüberliegenden Rückseite des Trägers elektrisch kontaktierbar . Es ist auch möglich, dass der erste und zweite Durchkontakt jeweils durch eine erste Kontaktschicht oder durch eine zweite
Kontaktschicht vollständig bedeckt werden. An der Rückseite des Trägers sind die Durchkontakte somit über die
Kontaktschichten elektrisch kontaktierbar. Die
Kontaktschichten können so ausgebildet sein, dass sie jeweils eine lötfähige Oberfläche auf der Rückseite des Trägers bilden. Das Bauelement kann somit als oberflächenmontierbares Bauelement ausgestaltet sein, das etwa über eine Rückseite des Bauelements, welche die Rückseite des Trägers sein kann, extern elektrisch kontaktierbar ist. Die im Betrieb des
Bauelements entstehende Wärme kann über die
Verdrahtungsstruktur direkt in den Träger zugeführt und über den Träger in die Umgebung effektiv abgeführt werden. In der vertikalen Richtung erstreckt sich der zweite Kontakt etwa durch die Trägerschicht hindurch und kann dabei durch die Isolierungsschicht von der Trägerschicht elektrisch isoliert sein. An der Vorderseite des Trägers stehen der erste Durchkontakt und der zweite Durchkontakt etwa mit der ersten Anschlussfläche beziehungsweise mit der zweiten
Anschlussfläche im elektrischen Kontakt. Der Träger und die Verbindungsstruktur können somit eine gemeinsame Grenzfläche aufweisen, an der die Durchkontakte des Trägers mit den Anschlussflächen der Verdrahtungsstruktur im elektrischen Kontakt stehen. Der erste Durchkontakt und/oder der zweite Durchkontakt können aus einem elektrisch gut leitfähigen und thermisch gut leitfähigen Metall wie etwa Kupfer, Aluminium, Silber oder aus einem anderen Metall ausgebildet sein. Der Träger kann eine Mehrzahl von ersten und eine Mehrzahl von zweiten Durchkontakten aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind der erste Durchkontakt und/oder der zweite Durchkontakt aus einem elektrisch leitfähigen und lötfähigen Material
gebildet. Dabei kann die Trägerschicht eine Mehrzahl von Öffnungen aufweisen, wobei in den jeweiligen Öffnungen die erste oder die zweite Anschlussfläche der
Verdrahtungsstruktur freigelegt ist. Die Öffnungen der
Trägerschicht kann mit einem lötfähigen Material, etwa in Form von Lötkugeln, aufgefüllt werden. Nach einem
Umschmelzschritt können die Öffnungen der Trägerschicht vollständig mit dem lötfähigen Material ausgefüllt werden. Werden die Durchkontakte aus einem lötfähigen Material, insbesondere als über die Trägerschicht überstehende
Lotkugeln, gebildet, reicht für das Verbinden des
herzustellenden Bauelements etwa auf einer Leiterplatte bereits aus, ein Flussmittel bereitzustellen, da das herzustellende Bauelement nach dessen Fertigstellung mit den Durchkontakten bereits ein Lotreservoir für eine mögliche Montage mit sich bringt. Auf ein Aufbringen von zusätzlichen lötfähigen Kontaktschichten kann somit verzichtet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der Träger einen weiteren Kontakt auf. Der weitere Kontakt steht insbesondere mit der Trägerschicht im elektrischen Kontakt. Das heißt, dass die Trägerschicht in diesem Fall zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers eingerichtet ist. Der weitere Kontakt kann etwa über die Trägerschicht mit der zweiten Anschlussfläche elektrisch leitend verbunden sein. Insbesondere kann die Trägerschicht an der Vorderseite des Trägers an die zweite Anschlussfläche der
Verdrahtungsstruktur direkt angrenzen und somit mit dieser insbesondere im physischen und elektrischen Kontakt stehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist der Träger ausschließlich durch Metallschichten und die
Isolierungsschicht oder Isolierungsschichten gebildet. Die Metallschichten können dabei die Trägerschicht, die
Durchkontakte, der weitere Kontakt, die Kontaktschichten und/oder auch Haft- oder Startschichten (englisch: seed layers) sein, wobei die Startschichten etwa für das
Aufbringen der Trägerschicht, der Durchkontakte oder der Kontaktschichten mittels eines galvanischen
Beschichtungsverfahrens vorgesehen sind. Die
Isolierungsschicht oder die Merhzahl von Isolierungsschichten ist etwa aus einem Metalloxid oder aus Metalloxiden gebildet. Bevorzugt besteht die Isolierungsschicht oder die Merhzahl von Isolierungsschichten aus Metalloxid oder Metalloxiden. Die Isolierungsschicht oder die Merhzahl von
Isolierungsschichten kann aus einer in eine Metalloxidschicht umgewandelten Metallschicht oder aus einer Mehrzahl von in Metalloxidschichten umgewandelten Metallschichten gebildet sein. Beispielsweise kann eine Aluminiumschicht zur
Ausbildung der Isolierungsschicht in eine
Aluminiumoxidschicht umgewandelt werden. Insbesondere kann der Träger ausschließlich aus Metallschichten und einer Metalloxidschicht oder einer Mehrzahl von Metalloxidschichten ausgebildet sein. Das bedeutet, dass der Träger zu 100 % aus Metall und Metalloxid bestehen kann. Dabei kann der Träger verschiedene Metalle und/oder verschiedene Metalloxide aufweisen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl von Bauelementen wird der Träger mit der Trägerschicht, der Isolierungsschicht und dem ersten Durchkontakt an dem Halbleiterkörper oder an einem Halbleiterverbund, der in eine Mehrzahl von Halbleiterkörpern vereinzelt werden kann, ausgebildet. Zum Beispiel wird zunächst die Trägerschicht auf den Halbleiterkörper,
insbesondere auf die Verdrahtungsstruktur, aufgebracht. Die Trägerschicht kann dabei strukturiert aufgebracht oder flächig aufgebracht und nachträglich strukturiert werden, sodass die Trägerschicht eine oder eine Mehrzahl von
Öffnungen aufweist. In der Öffnung oder in den Öffnungen liegt etwa die erste Anschlussfläche oder die zweite
Anschlussfläche der Verdrahtungsstruktur frei. Die
Isolierungsschicht kann anschließend auf der Trägerschicht ausgebildet sein, bevor der Durchkontakt in der Öffnung oder eine Mehrzahl von Durchkontakten in den jeweiligen Öffnungen der Trägerschicht ausgebildet wird. Der Träger wird somit nicht separat von dem Halbleiterkörper hergestellt und an diesem etwa mittels einer Verbindungsschicht befestigt.
Vielmehr wird der Träger in Anwesenheit des Halbleiterkörpers, also unmittelbar am Halbleiterkörper, ausgebildet. Die Ausbildung eines solchen Trägers kann auf Waferebene, also im Waferverbund, erfolgen, bevor der
Waferverbund etwa in eine Mehrzahl von Bauelementen
vereinzelt wird. Die Herstellungskosten von Bauelementen können somit durch die Ausbildung von Trägern auf Waferebene insgesamt reduziert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Trägerschicht mittels eines galvanischen Verfahrens auf die Verdrahtungsstruktur abgeschieden. Insbesondere wird die Trägerschicht mit Hilfe einer strukturierten Lackschicht oder einer Photoresistschicht auf die Verdrahtungsstruktur
strukturiert aufgebracht. Dabei kann zunächst eine
Startschicht auf die Verdrahtungsstruktur aufgebracht werden. Die Startschicht wird dann von einer Lackschicht bedeckt, wobei die Lackschicht in einem nachfolgenden
Verfahrensschritt strukturiert, beispielsweise
fotostrukturiert werden kann, sodass die Lackschicht
insbesondere lediglich an den für die Öffnungen der
Trägerschicht vorgesehenen Bereichen verbleibt. Die
Trägerschicht kann anschließend auf die Startschicht
galvanisch aufgebracht werden, wobei die Lackschicht zur Freilegung der Öffnungen der Trägerschicht in einem
nachfolgenden Verfahrensschritt entfernt wird. Es ist auch denkbar, dass die Trägerschicht zunächst großflächig auf die Startschicht aufgebracht wird und in einem nachfolgenden Verfahrensschritt zur Ausbildung von Öffnungen bereichsweise abgetragen oder geätzt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Isolierungsschicht durch einen elektrochemischen Prozess auf der Trägerschicht ausgebildet. Bei einem elektrochemischen Prozess wird eine Metalloxidschicht als Isolierungsschicht ausgebildet. Dabei kann eine Metallschicht in eine
Metalloxidschicht umgewandelt werden. Auch kann eine
Metalloxidschicht direkt auf eine Metallschicht aufgebracht werden. Insbesondere können die Trägerschicht und die
Isolierungsschicht ein gleiches Material aufweisen. Zum
Beispiel weist die Trägerschicht Aluminium auf oder besteht aus diesem. Wird Aluminium zur Ausbildung der Trägerschicht abgeschieden, so kann Aluminium durch einen elektrochemischen Prozess in Aluminiumoxid umgewandelt werden. Des Weiteren kann Aluminiumoxid direkt auf eine Aluminiumschicht
abgeschieden werden. Da sich Aluminiumoxid, etwa A1203, normalerweise nur auf Aluminium umwandeln oder abscheiden lässt, ist in diesem Fall keine zusätzliche Fototechnik zur Ausbildung der Isolierungsschicht aus Aluminiumoxid auf einer Aluminiumträgerschicht nötig.
Es ist auch denkbar, dass die Trägerschicht eine
Nickelschicht und die Isolierungsschicht eine
Nickeloxidschicht ist, wobei die Nickeloxidschicht auf der Nickelschicht mittels eines elektrochemischen Prozess
ausgebildet werden kann. Alternativ können zur Ausbildung der Isolierungsschicht weitere anorganische dielektrische
Materialien durch ein Beschichtungsverfahren wie chemische Gasphasenabscheidung oder physikalische Gasphasenabscheidung auf die Trägerschicht aufgebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementen wird ein Waferverbund
bereitgestellt. Der Waferverbund kann einen Halbleiterverbund und eine Mehrzahl von metallischen Trägerschichten aufweisen. Eine Mehrzahl von Trenngräben wird ausgebildet, wodurch der Halbleiterverbund in eine Mehrzahl von Halbleiterkörpern unterteilt wird, die jeweils einer der Trägerschichten zugeordnet sind. Der Waferverbund wird entlang der
Trenngräben in eine Mehrzahl von Bauelementen derart
vereinzelt, dass jedes Bauelement einen Halbleiterkörper und einen Träger mit der zugehörigen Trägerschicht enthält.
Der Waferverbund kann ein Aufwachssubstrat aufweisen, auf das der Halbleiterverbund etwa mittels eines Epitaxie-Verfahrens schichtenweise aufgebracht wird. Das Aufwachssubstrat kann vor der Vereinzelung des Waferverbunds von dem
Halbleiterverbund beziehungsweise von den Halbleiterkörpern entfernt werden, sodass die fertiggestellten Bauelemente bevorzugt frei von einem Aufwachssubstrat sind. Der
Durchkontakt beziehungsweise die Mehrzahl von Durchkontakten wird bevorzugt vor der Vereinzelung erzeugt, sodass die
Bauelemente unmittelbar nach der Vereinzelung jeweils einen Träger mit zumindest einem Durchkontakt aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementen werden die
Trägerschichten vor der Vereinzelung derart ausgebildet, dass sie durch Tragarme (englisch: support bars) miteinander mechanisch verbunden werden. Die Tragarme können jeweils zwei benachbarte Trägerschichten verbinden. Insbesondere werden die Tragarme nach dem Ausbilden der Trenngräben hergestellt, sodass die Tragarme in Draufsicht jeweils einen der
Trenngräben lateral überbrücken. Insbesondere werden die Tragarme bei der Vereinzelung des Waferverbunds durchtrennt. Durch die Tragarme werden die Trägerschichten miteinander mechanisch verbunden, sodass der Waferverbund etwa nach dem Entfernen des Aufwachssubstrats weiterhin durch eine
zusammenhängende Struktur, nämlich durch die
zusammenhängenden Trägerschichten, mechanisch getragen wird. Die Tragarme und die Trägerschichten können aus gleichen Materialien aufweisen und/oder im selben Verfahrensschritt ausgebildet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens wird eine Konverterschicht auf den Halbleiterkörper des
herzustellenden Bauelements aufgebracht. Die Konverterschicht enthält insbesondere ein Konvertermaterial, das dazu
eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung einer ersten Wellenlänge in elektromagnetische Strahlung einer zweiten Wellenlänge umzuwandeln, wobei die zweite Wellenlänge
insbesondere größer ist als die erste Wellenlänge.
Insbesondere ist die aktive Schicht dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung einer ersten Wellenlänge zu emittieren. Die Konverterschicht kann vor oder nach dem
Vereinzelungsschritt auf dem Halbleiterverbund oder auf dem Halbleiterkörper ausgebildet werden.
Das oben beschriebene Verfahren ist für die Herstellung eines hier beschriebenen Bauelements besonders geeignet. Im
Zusammenhang mit dem Bauelement beschriebenen Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und
umgekehrt .
Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und
Weiterbildungen des Verfahrens sowie des Bauelements ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren 1A bis 11 erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Figuren 1A bis 6 verschiedene Verfahrensstadien eines
Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl von Bauelementen in schematischen Schnittansichten, Figur 7 ein Ausführungsbeispiel für ein Bauelement in schematischer Schnittansicht,
Figuren 8A bis 9B verschiedene Verfahrensstadien weiterer
Ausführungsbeispiele für ein Verfahren zur
Herstellung eines oder einer Mehrzahl von
Bauelementen in schematischen Schnittansichten, und
Figuren 9C bis 11 weitere Ausführungsbeispiele für ein
Bauelement in schematischen Schnittansichten.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur
Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt werden.
In Figur 1A ist ein Verbund 200 dargestellt. Insbesondere ist der Verbund 200 ein Waferverbund . Der Verbund 200 weist einen Halbleiterverbund 20 auf. Der Halbleiterverbund 20 ist auf einem Substrat 9 angeordnet. Insbesondere ist das Substrat 9 ein Aufwachssubstrat , etwa ein Saphirsubstrat, wobei der Halbleiterverbund 20 bevorzugt mittels eines Epitaxie- Verfahrens schichtenweise auf das Substrat 9 aufgewachsen wird. Die Aufwachsrichtung ist insbesondere senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Substrats 9 gerichtet.
Insbesondere ist die Aufwachsrichtung senkrecht zu einer ersten Hauptfläche 201 und/oder einer zweiten Hauptfläche 202 des Halbleiterverbunds 20. In der Figur 1A ist die erste Hauptfläche 201 dem Substrat 9 zugewandt und die zweite
Hauptfläche 202 dem Substrat 9 abgewandt. Der Halbleiterverbund 20 kann aus einem I I I /V-Verbindungs- Halbleitermaterial gebildet sein. Ein I I I /V-Verbindungs- Halbleitermaterial weist ein Element aus der dritten
Hauptgruppe, wie etwa B, AI, Ga, In, und ein Element aus der fünften Hauptgruppe, wie etwa N, P, As, auf. Insbesondere umfasst der Begriff " I I I /V-Verbindungs-Halbleitermaterial " die Gruppe der binären, ternären oder quaternären
Verbindungen, die wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der fünften
Hauptgruppe enthalten, beispielsweise Nitrid- und Phosphid- Verbindungshalbleiter . Eine solche binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung kann zudem zum Beispiel ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile
aufweisen. Auch kann der Halbleiterverbund 20 aus einem
II/VI-Verbindungs-Halbleitermaterial gebildet sein.
Der Halbleiterverbund 20 weist eine erste Halbleiterschicht 21, eine zweite Halbleiterschicht 22 und eine in vertikaler Richtung zwischen den Halbleiterschichten angeordnete aktive Schicht 23 auf. Die erste Hauptfläche 201 kann durch eine Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 21 und die zweite Hauptfläche 202 durch eine Oberfläche der zweiten
Halbleiterschicht 22 gebildet sein. Beispielsweise ist die erste Halbleiterschicht 21 n-leitend und die zweite
Halbleiterschicht 22 p-leitend ausgebildet, oder umgekehrt.
Auf Seiten der zweiten Hauptfläche 202 des Halbleiterverbunds 20 wird eine Verdrahtungsstruktur 8 ausgebildet. Die
Verdrahtungsstruktur 8 ist insbesondere zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterverbunds 20 eingerichtet, wobei die Verdrahtungsstruktur 8 etwa direkt oder indirekt mit verschiedenen Halbleiterschichten des Halbleiterverbunds 20 elektrisch leitend verbunden sein können. Die Verdrahtungsstruktur kann voneinander elektrisch getrennte Teilstrukturen aufweisen (hier nicht explizit dargestellt) , die jeweils mit einer der Halbleiterschichten 21 und 22 elektrisch leitend verbunden sind.
In der Figur 1A weist die Verdrahtungsstruktur 8 eine erste Anschlussfläche 31 und eine zweite Anschlussfläche 32 auf. Insbesondere schließt die Verdrahtungsstruktur 8 in einer vertikalen Richtung mit den Anschlussflächen 31 und 32 ab. Das heißt, die Anschlussflächen 31 und 32 begrenzen die
Verdrahtungsstruktur 8 bereichsweise in der vertikalen
Richtung. Zum Beispiel sind die erste Anschlussfläche 31 und die zweite Anschlussfläche 32 zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 21 beziehungsweise der zweiten Halbleiterschicht 22 vorgesehen, oder umgekehrt. Die
Verdrahtungsstruktur 8 kann eine Mehrzahl von solchen ersten Anschlussflächen 31 und/oder eine Mehrzahl von solchen zweiten Anschlussflächen 32 aufweisen. Die Anschlussflächen 31 und 32 können mit einem Edelmetall, etwa mit Gold, abgeschlossen sein.
Figur 1B zeigt den in der Figur 1A dargestellten Verbund 200 in Draufsicht. Die erste Anschlussfläche 31 und die zweite Anschlussfläche 32 liegen auf einer dem Halbleiterverbund 200 abgewandten Oberfläche der Verdrahtungsstruktur 8 frei und somit direkt elektrisch kontaktierbar . Die erste
Anschlussfläche 31 und die zweite Anschlussfläche 32 sind insbesondere verschiedenen elektrischen Polaritäten eines herzustellenden Bauelements zugeordnet. Zum Beispiel ist die erste Anschlussfläche 31 der Kathode und die zweite
Anschlussschicht 32 der Anode des Bauelements zugeordnet, oder umgekehrt. In der Figur 1B sind die Anschlussflächen 31 und 32 kreisförmig dargestellt. Abweichend davon können die Anschlussflächen 31 und 32 jeweils eine beliebige Form, etwa quadratisch, ellipsenförmig, streifenförmig, vieleckig oder andere Formen, aufweisen. Das in der Figur IC dargestellte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 1A dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu wird die
Verdrahtungsstruktur 8 etwas detaillierter schematisch dargestellt. Die erste Anschlussfläche 31 kann im
elektrischen Kontakt mit einer Durchkontaktierung 81 der
Verdrahtungsstruktur 8 stehen. Insbesondere kann die erste Anschlussfläche 31 eine Oberfläche der Durchkontaktierung 81 sein. Auch ist es möglich, dass die erste Anschlussfläche 31 Oberfläche einer weiteren Schicht ist, die mit der
Durchkontaktierung 81 elektrisch leitend verbunden ist. In der vertikalen Richtung erstreckt sich die Durchkontaktierung 81 zumindest von der zweiten Hauptfläche 202 durch die zweite Halbleiterschicht 22 und die aktive Schicht 23 hindurch in die erste Halbleiterschicht 21. In der lateralen Richtung ist die Durchkontaktierung 81 somit von dem Halbleiterverbund 20 vollumfänglich umschlossen. Zur elektrischen Isolierung der Durchkontaktierung 81 von der zweiten Halbleiterschicht 22 und von der aktiven Schicht 23 ist die Durchkontaktierung von einer Passivierungsschicht 83 lateral umschlossen. Über die Durchkontaktierung 81 kann somit die erste Halbleiterschicht 21 etwa an der ersten Anschlussfläche 31 elektrisch
kontaktiert werden.
Die Verdrahtungsstruktur 8 weist eine Anschlussschicht 82 auf. Die Anschlussschicht 82 ist für die elektrische
Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 22 vorgesehen. Dabei kann die Anschlussschicht 82 an die zweite
Halbleiterschicht 22 angrenzen. Die zweite Anschlussfläche 32 kann eine Oberfläche der Anschlussschicht 82 oder Oberfläche einer weiteren Schicht sein, die zum Beispiel an die
Anschlussschicht 81 angrenzt oder etwa mit der
Anschlussschicht 82 elektrisch leitend verbunden ist.
Abweichend von der Figur IC kann die Verdrahtungsstruktur 8 eine Mehrzahl von solchen Durchkontaktierungen 81 und/oder eine Mehrzahl von solchen Anschlussschichten 82 aufweisen. Es ist auch möglich, dass die Verdrahtungsstruktur eine
Strahlung reflektierende Schicht, etwa eine Spiegelschicht aufweist, die auf der zweiten Hauptfläche 202 des
Halbleiterverbunds 20 angeordnet ist. Die reflektierende Schicht ist insbesondere dazu geeignet, eine im Betrieb des herzustellenden Bauelements emittierte elektromagnetische Strahlung in Richtung der ersten Hauptfläche 201 des
Halbleiterverbunds 20 zu reflektieren. Die reflektierende Schicht der Verdrahtungsstruktur 8 kann dabei elektrisch leitfähig ausgebildet sein. Insbesondere kann die
reflektierende Schicht zur lateralen Stromaufweitung mit einer Mehrzahl von Anschlussschichten 82 oder mit einer
Mehrzahl von Durchkontaktierungen 81 elektrisch leitend verbunden sein. Die Verdrahtungsstruktur 8 kann eine Mehrzahl von reflektierenden Schichten aufweisen, die jeweils etwa einem der herzustellenden Bauelemente zugeordnet sind. Auch ist es möglich, dass das herzustellende Bauelement als Multi- Junction-Chip ausgestaltet ist. Ein solches Bauelement kann einen segmentierten Halbleiterkörper und etwa mehr als zwei Anschlussflächen zur elektrischen Kontaktierung verschiedener Segmente des Halbleiterkörpers aufweisen.
Das in der Figur 1D dargestellte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen einem der in den Figuren 1A bis IC dargestellten Ausführungsbeispiele. Im Unterschied hierzu wird der Verbund mit einer Mehrzahl von ersten
Anschlussflächen 31 und einer Mehrzahl von zweiten
Anschlussflächen 32 dargestellt. Der Verbund 200 weist eine Mehrzahl von Trenngräben 60 auf, durch die der Verbund 200 in eine Mehrzahl von Teilbereichen unterteilt wird, wobei jeder Teilbereich des Verbunds 200 eine Verdrahtungsstruktur 8 mit zumindest einer ersten Anschlussfläche 31 und einer zweiten Anschlussfläche 32 aufweist. Die Trenngräben 60 erstrecken sich in der vertikalen Richtung zumindest teilweise in den Halbleiterverbund 20 hinein oder durch den Halbleiterverbund 20 hindurch. Der Halbleiterverbund 20 kann dadurch in eine Mehrzahl von Halbleiterkörpern 2 unterteilt sein. Bevorzugt werden die Trenngräben 60 vor dem Ausbilden der
Verdrahtungsstruktur 8 ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Trenngräben 60 erst nach der Ausbildung der Verdrahtungsstruktur 8 ausgebildet werden. In einem
nachfolgenden Verfahrensschritt kann der Verbund 200 entlang der Trenngräben 60 in eine Mehrzahl von Bauelementen 100 vereinzelt werden.
Es wird in Figur 2A eine Trägerschicht 4 auf Seiten der
Verdrahtungsstruktur 8 auf dem Halbleiterverbund 20
ausgebildet. Die Trägerschicht 4 kann ein Metall oder mehrere Metalle, etwa in Form einer Metalllegierung, aufweisen. Die in der Figur 2A dargestellte Trägerschicht 4 ist zum Beispiel ein Teilbereich des Verbunds 200, wobei der Teilbereich einem der herzustellenden Bauelemente zugeordnet ist. Die
Trägerschicht 4 ist insbesondere zusammenhängend, etwa einstückig, ausgebildet. Die in der Figur 2A dargestellte Trägerschicht 4 ist strukturiert und weist zwei Öffnungen auf. In jeder Öffnung ist eine Anschlussfläche 31 oder 32 der Verdrahtungsschicht 8 freigelegt. Insbesondere sind die Anschlussflächen 31 und 32 von der Trägerschicht 4 elektrisch isoliert .
Die Trägerschicht 4 kann als eine Galvanikschicht in einer strukturierten Lackschicht, etwa Fotolackschicht, ausgebildet sein. In der Figur 2A ist die strukturierte Lackschicht nicht dargestellt. Eine solche strukturierte Lackschicht kann jedoch Bereiche der Öffnungen der Trägerschicht 4 sowie
Seitenflächen der Trägerschicht 4 bedecken. Es ist auch denkbar, dass die Trägerschicht 4 zunächst großflächig auf die Verdrahtungsstruktur 8 aufgebracht und in einem
nachfolgenden Verfahrensschritt etwa zur Ausbildung der
Öffnungen bereichsweise abgetragen oder geätzt wird.
Bevorzugt wird die Trägerschicht 4 mittels eines galvanischen Beschichtungsverfahrens auf die Verdrahtungsstruktur 8 aufgebracht. Als Material für die Trägerschicht 4 eignen sich insbesondere Metalle wie Nickel, Kupfer, Aluminium, Silber, Gold oder weitere galvanisch abscheidbare Metalle. Die
Trägerschicht 4 weist eine vertikale Dicke D4 auf, die etwa zwischen 0,02 mm und 1 mm, insbesondere zwischen 0,02 mm und 0,5 mm, zum Beispiel zwischen 0,02 mm und 0,2 mm ist.
Abweichend von der Figur 2A ist es möglich, dass eine
Mehrzahl von Trägerschichten 4 auf dem Halbleiterverbund 20 ausgebildet wird. Zum Beispiel können die Teilbereiche des Verbunds 200, so wie sie in der Figur 1D dargestellt sind, jeweils eine zugehörige Trägerschicht 4 mit zumindest einer Öffnung aufweisen. Das in der Figur 2B dargestellte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 2A dargestellten Ausführungsbeispiel in Draufsicht. Insbesondere ist in der Figur 2B ein Ausschnitt beziehungsweise ein Teilbereich des Verbunds 200 dargestellt, wobei der Ausschnitt
beziehungsweise der Teilbereich des Verbunds 200 einem herzustellenden Bauelement 100 entspricht. Die Trägerschicht 4 ist einstückig ausgebildet. In Draufsicht weist die
Verdrahtungsstruktur 8 einen Randbereich auf, der
rahmenförmig ist und die Trägerschicht 4 lateral umschließt. Der Randbereich der Verdrahtungsstruktur 8 ist somit frei von einer Überdeckung durch die Trägerschicht 4. Insbesondere beträgt die Fläche des Randbereiches höchstens 20 %,
insbesondere höchstens 10 %, bevorzugt höchstens 5 ~6 einer Gesamtfläche der zugehörigen Verdrahtungsstruktur 8. In der Figur 2B weist die Verdrahtungsstruktur 8 in der jeweiligen Öffnung der Trägerschicht 4 einen Bereich auf, der frei von einer Überdeckung durch die Trägerschicht 4 ist und die erste oder die zweite Anschlussfläche 31 Oder 32 umgibt. Dieser
Bereich der Verdrahtungsstruktur 8 innerhalb der Öffnung der Trägerschicht kann ein elektrisch isolierendes Material aufweisen oder durch ein isolierendes Material bedeckt sein. Es wird in der Figur 3A eine Isolierungsschicht 5 auf der Trägerschicht 4 ausgebildet. Insbesondre wird die
Isolierungsschicht 4 durch einen elektrochemischen Prozess hergestellt. Bevorzugt wird Aluminium als Material der
Trägerschicht 4 auf die Verdrahtungsstruktur 8 galvanisch abgeschieden. Das Aluminium kann durch einen
elektrochemischen Prozess in Aluminiumoxid umgewandelt werden. Auch kann Aluminiumoxid auf eine als Trägerschicht 4 ausgebildete Aluminiumschicht direkt abgeschieden werden. Da das Aluminiumoxid sich in der Regel nur auf Aluminium
zuverlässig abscheiden lässt, ist in diesem Fall keine zusätzliche Fototechnik nötig. Es ist auch möglich, dass die Trägerschicht Nickel aufweist. Dabei kann Nickel etwa durch einen galvanischen Prozess auf die Verdrahtungsstruktur 8 aufgebracht werden. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt kann Nickel bereichsweise in Nickeloxid umgewandelt werden. Es ist auch denkbar, dass Nickeloxid durch einen
elektrochemischen Prozess direkt auf die Trägerschicht 4, die etwa Nickel aufweist, abgeschieden wird. Es ist auch denkbar, die Metalloxidschicht aus Magnesium, Titan, Zirconium, Tantal oder Beryllium, insbesondere durch einen elektrochemischen Prozess, gebildet wird. Alternativ können anorganische
Dielektrika etwa durch chemische oder physikalische
Gasphasenabscheidung auf die Trägerschicht 4 aufgebracht werden .
Durch die Verwendung von elektrochemisch abgeschiedenem
Metalloxid, etwa vom Aluminiumoxid oder Nickeloxid, ergibt sich eine mechanisch besonders stabile Verbindung zwischen einer Metallschicht und einer Metalloxidschicht, zum Beispiel zwischen einer Aluminium- und einer Aluminiumoxidschicht, wodurch zum einen eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit durch den gesamten Träger hindurch erzielt wird und zum anderen eine hohe Haftkraft im Vergleich zu üblichen Metall- Dielektrika-Verbindungen gegeben ist. Außerdem kann durch das Abscheideverfahren sichergestellt werden, dass aufgrund der vergleichsweise großen vertikalen Dicke D4 der Trägerschicht 4 gebildeten Stufen der Trägerschicht 4 isolationssicher überformt werden können. Eine elektrochemisch erzeugte
Metalloxidschicht weist in der Regel einen höheren
Porositätsgrad als eine korrespondierende Metallschicht auf. Anhand des Porositätsgrads der Metalloxidschicht kann
festgestellt werden, ob die Metalloxidschicht mittels eines elektrochemischen Prozesses erzeugt worden ist. Es ist auch möglich, dass zur Ausbildung der Isolierungsschicht 5 die Trägerschicht 4 keramikbeschichtet wird (englisch: ceramic coated) . Bei der Keramikbeschichtung kann eine Oberfläche der Trägerschicht 4 ebenfalls teilweise oxidiert werden. Sowohl eine Keramikbeschichtung als auch eine Aluminiumoxidschicht weisen eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit auf.
Insbesondere kann die Wärmeleitfähigkeit einer
Metalloxidschicht etwa zwischen einschließlich 4 und 8
W/ (K-m) . Eine Keramikbeschichtung kann ebenfalls eine
Wärmeleitfähigkeit zwischen einschließlich 4 und 8 W/ (K-m) aufweisen. Zum Beispiel kann Isolierungsschicht 5 mit
Aluminiumoxid oder mit Aluminiumnanokeramik eine
Wärmeleitfähigkeit größer als 7 W/ (K-m) aufweisen. Bevorzugt weist die Isolierungsschicht 5 eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 4, mindestens 6 oder mindestens 7 W/ (K-m) auf. Figur 3B zeigt das in der Figur 3A dargestellte
Ausführungsbeispiel in Draufsicht. In Draufsicht bedeckt die Isolierungsschicht 5 die Trägerschicht 4 vollständig. Die Isolierungsschicht 5 ist insbesondere zusammenhängend
ausgebildet und weist zumindest eine Öffnung auf, in der die erste Anschlussfläche 31 oder die zweite Anschlussfläche 32 freigelegt ist. Im Vergleich zu der Metallschicht 4 weist die Isolierungsschicht 5 eine geringere Dicke auf, sodass die
Isolierungsschicht 5 die Trägerschicht 4 überformt und dabei insbesondere eine Kontur der Trägerschicht 4 nachbildet.
In Figur 4A werden ein erster Durchkontakt 61 und ein zweiter Durchkontakt 62 ausgebildet. Die Durchkontakte 61 und 62 füllen die jeweiligen Öffnungen der Trägerschicht 4 aus. Der erste Durchkontakt 61 und/oder der zweite Durchkontakt 62 erstrecken sich in der vertikalen Richtung durch die
Trägerschicht 4 hindurch und sind im Bereich der Öffnungen der Trägerschicht 4 mit der ersten Anschlussfläche 31 oder mit der zweiten Anschlussfläche 32 elektrisch leitend
verbunden. Die Durchkontakte 61 und 62 können mittels eines Beschichtungsverfahrens , etwa mittels eines galvanischen oder stromlosen Verfahrens, auf die Trägerschicht 4 aufgebracht werden. Auch können die Durchkontakte 61 und 62 mittels einer physikalischen oder chemischen Gasphasenabscheidung erzeugt werden. Die Trägerschicht 4 und die Durchkontakte 61 und 62 können ein gleiches Material, etwa ein gleiches Metall wie Aluminium, Kupfer, Nickel, Gold oder Silber, aufweisen.
Weisen die Trägerschicht 4 und die Durchkontakte 61 und 62 ein gleiches Material auf, kann ein daraus gebildeter Träger 1 aus Ausdehnungsgründen eine besonders hohe thermische
Belastbarkeit aufweisen.
Der erste Durchkotankt 61 und der zweite Durchkontakt 62 ragen in der vertikalen Richtung über die Trägerschicht 4 um eine vertikale Höhe D6 hinaus. Insbesondere sind die
Trägerschicht 4 und die Durchkontakte 61 und 62 derart ausgebildet, dass die vertikale Dicke D4 der Trägerschicht 4 mindestens dreimal, bevorzugt mindestens fünfmal oder
mindestens zehnmal so groß ist wie die vertikale Höhe D6. Die vertikale Höhe D4 ist etwa zwischen einschließlich 0,001 mm und 0,5 mm, insbesondere zwischen 0,001 mm und 0,3 mm, zum Beispiel zwischen 0,001 mm und 0,15 mm.
In der Figur 4A sind sowohl die Durchkontakte 61 und 62 als auch die Anschlussflächen 31 und 32 durch die
Isolierungsschicht 5 von der Trägerschicht 4 elektrisch isoliert. Bei einer solchen Ausgestaltung trägt die
Trägerschicht 4 nicht zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterverbunds 20 bei. Figuren 4B und 4C zeigen verschiedene Ausgestaltungsvarianten der Durchkontakte 61 und 62 in Draufsicht. Die Durchkontakte 61 und 62 bedecken die jeweiligen Öffnungen der Trägerschicht 4 vollständig. Die Durchkontakte 61 und 62 können so ausgebildet sein, dass sie in Draufsicht insgesamt etwa mindestens 30 %, mindestens 50 %, mindestens 60 % oder mindestens 80 % einer Fläche der zugehörigen
Verdrahtungsstruktur 8 bedecken. Die Durchkontakte 61 und 62 können, wie in der Figur 4B dargestellt, entlang einer lateralen Richtung die Isolierungsschicht 5 vollständig bedecken. Auch können die Durchkontakte 61 und 62 so
ausgebildet sein, dass sie eine laterale Breite aufweisen, die kleiner ist als eine laterale Breite der
Isolierungsschicht 5. In Draufsicht weisen die Durchkontakte 61 und 62 sowohl innerhalb als auch außerhalb der Öffnungen der Trägerschicht 4 Überlappungen mit der Isolierungsschicht 5 auf . In der Figur 4A weisen die Öffnungen der Trägerschicht 4 jeweils einen Querschnitt auf, der mit zunehmendem Abstand von der Verdrahtungsstruktur 8 zunimmt. Eine solche
Ausgestaltung vereinfacht das Ausbilden der Durchkontakte sowie das Aufbringen der Isolierungsschicht 5 auf die
Trägerschicht 4. Abweichend davon ist es auch möglich, dass der Querschnitt mit zunehmendem Abstand von der
Verdrahtungsstruktur 8 abnimmt oder gleich bleibt.
Es werden in der Figur 5A Kontaktschichten 71 und 72
ausgebildet. Die Kontaktschichten können mittels eines galvanischen oder stromlosen Abscheidungsverfahrens auf die Durchkontakte 61 und 62 aufgebracht werden. Beispielsweise weisen die Kontaktschichten 71 und 72 ein Metall wie Nickel, Palladium oder Gold auf. Insbesondere weisen die
Kontaktschichten 71 und 72 jeweils eine den Durchkontakten abgewandte Oberfläche auf, die lötfähig und elektrisch kontaktierbar ausgebildet ist. Insbesondere weist das herzustellende Bauelement eine Montagefläche auf, die die lötfähigen und elektrisch kontaktierbaren Oberflächen der Kontaktschichten 71 und 72 umfasst. Die Kontaktschichten können ENEPIG-Schichten (Electroless Nickel Electroless
Palladium Immersion Gold) sein. Das herzustellende Bauelement ist insbesondere oberflächenmontierbar ausgebildet.
Die in den Figuren 5B und 5C dargestellten
Ausführungsbeispiele entsprechen im Wesentlichen den
Ausführungsbeispielen in den Figuren 4B und 4C. Im
Unterschied hierzu sind die Kontaktschichten 71 und 72 dargestellt. In Draufsicht kann eine erste Kontaktschicht 71 den ersten Durchkontakt 61 vollständig bedecken. Eine zweite Kontaktschicht 72 kann in Draufsicht den zweiten Durchkontakt 62 vollständig bedecken.
In der Figur 6 wird dargestellt, dass das Aufwachssubstrat 9 von dem Halbleiterverbund 20 beziehungsweise von den
Halbleiterkörpern 2 etwa durch ein mechanisches Verfahren, ein Ätzverfahren oder durch ein Laserabhebeverfahren, entfernt wird. Die Trennung des Aufwachssubstrats 9 kann vor der Vereinzelung oder nach der Vereinzelung des Verbunds 200 in eine Mehrzahl von Bauelementen 100 durchgeführt werden.
Zur Erhöhung der Einkoppel- beziehungsweise
Auskoppeleffizienz kann eine durch das Entfernen des
Aufwachssubstrats freigelegte Oberfläche, etwa die erste Hauptfläche 201 des Halbleiterverbunds 20 beziehungsweise des Halbleiterkörpers 2, strukturiert werden. Die strukturierte Fläche kann dabei als Strahlungsdurchtrittsfläche des
Bauelements 100 ausgebildet sein. Eine Konverterschicht 7 kann auf die Strahlungsdurchtrittsfläche des Bauelements aufgebracht werden. Die Konverterschicht 7 kann dabei eine Kontur der strukturierten Strahlungsdurchtrittsfläche nachahmen und somit ebenfalls strukturiert sein. Abweichend von der Figur 6 kann die Konverterschicht 7 unstrukturiert vorliegen . Nach dem Entfernen des Aufwachssubstrats 9 wird der
verbleibende Verbund 200, etwa hauptsächlich durch die
Trägerschicht 4, mechanisch getragen. Nach dem Entfernen des Aufwachssubstrats 9 kann der Verbund 200 in eine Mehrzahl von Bauelementen 100 derart vereinzelt werden, dass die
vereinzelten Bauelemente 100 jeweils einen Träger 1 und einen auf dem Träger 1 angeordneten Halbleiterkörper 2 aufweisen, wobei der Halbleiterkörper 2 einen Teil des
Halbleiterverbunds 20 enthält und der Träger 1 eine
Trägerschicht 4 mit zumindest einem Durchkontakt 61 enthält. Der Verbund 200 kann dabei entlang der Trenngräben 60, die etwa in der Figur 1D dargestellt sind, vereinzelt werden. Insbesondere sind die Trenngräben 60 frei von der
Trägerschicht 4. Es ist auch möglich, dass die Trenngräben 60 zumindest bereichsweise von einer elektrisch isolierenden Schicht bedeckt sind, wobei die elektrisch isolierende
Schicht etwa Teil der Verdrahtungsstruktur 8 oder Teil der Isolierungsschicht 5 sein kann, wobei die elektrisch
isolierende Schicht im Bereich der Trenngräben 60 etwa
Seitenflächen des Halbleiterkörpers 2 teilweise oder
vollständig bedecken.
Das in der Figur 7 dargestellte Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100 entspricht im Wesentlichen einem Bauelement, das nach dem in den Figuren 1A bis 6 beschriebenen Verfahren hergestellt wird.
Das Bauelement 100 weist eine Strahlungsdurchtrittsfläche 101 auf, die etwa durch eine Oberfläche der Konverterschicht 7 gebildet ist. Das Bauelement 100 weist eine der
Strahlungsdurchtrittsflache 101 abgewandte Rückseite 102 auf. Insbesondere ist die Rückseite 102 des Bauelements 100 durch eine Rückseite 12 des Trägers 1 gebildet. Der Träger 1 weist eine der Rückseite 12 abgewandte Vorderseite 11 auf. Die
Vorderseite 11 des Trägers ist insbesondere eine Grenzfläche zwischen dem Träger 1 und der Verdrahtungsstruktur 8 des Bauelements 100. Mit anderen Worten grenzen der Träger 1 und die Verdrahtungsstruktur 8 an der Vorderseite 11 unmittelbar aneinander. Der erste Durchkontakt 61 und der zweite
Durchkontakt 62 grenzen an der Vorderseite 11 insbesondere unmittelbar an die erste Anschlussfläche 31 beziehungsweise unmittelbar an die zweite Anschlussfläche 32 der
Verdrahtungsstruktur 8.
Die Rückseite 12 ist bereichsweise durch eine Oberfläche der Isolierungsschicht 5 und bereichsweise durch Oberflächen der Kontaktschichten 71 und 72 gebildet. Das Bauelement 100 ist über die Rückseite 12 des Trägers 1 beziehungsweise über die Rückseite 102 des Bauelements 100 montierbar, etwa lötbar, und elektrisch kontaktierbar ausgebildet.
Insbesondere weist der Träger 1 einen Metallanteil von mindestens 60, etwa mindestens 80 oder mindestens 90 Vol.- und/oder Gew% auf. Ist die Isolierungsschicht 5 eine
Metalloxidschicht, können alle Schichten des Trägers 1 metallhaltig sein. Insbesondere kann der Metallanteil des Trägers 1 zwischen einschließlich 90 und 98 Vol.- und/oder Gew% betragen. Insbesondere ist der Träger 1 oder das
Bauelement 100 frei von einem Formkörper aus einer
Vergussmasse, etwa aus Epoxid, Harz oder Silikon. Eine
Wärmespreizung entlang der lateralen Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Durchkontakt kann somit signifikant verbessert werden.
Das in der Figur 8A dargestellte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 5A dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl von Bauelementen. Im Unterschied hierzu weist der Verbund eine Mehrzahl von Tragarmen 40 auf. Solche Tragarme 40 sind insbesondere in den Figuren 8B und 8C in Draufsicht dargestellt. Durch die Tragarme 40 werden die Trägerschichten 4, die etwa verschiedenen herzustellenden Bauelementen 100 zugeordnet sind, miteinander mechanisch verbunden. Insbesondere bilden die Trägerschichten 4 zusammen mit den Tragarmen 40 eine zusammenhängende Struktur. Eine solche zusammenhängende Struktur kann den Verbund 200, etwa nach dem Entfernen des Aufwachssubstrats 9, mechanisch stabilisieren.
Die Tragarme 40 können ein gleiches Material wie die
Trägerschichten 4 aufweisen. Insbesondere können die Tragarme 40 und die Trägerschichten 4 in einem gemeinsamen
Verfahrensschritt hergestellt werden. Die Tragarme 40 ragen in lateralen Richtungen etwa über eine Seitenfläche
beziehungsweise über Seitenkanten der Trägerschichten 4 hinaus und können jeweils etwa zwei benachbarte
Trägerschichten 4 mit einander verbinden. In Draufsicht kann ein Tragarm 40 einen zwischen zwei benachbarten
Trägerschichten 4 angeordneten Trenngraben 60 lateral
überbrücken. Die Tragarme 40 können dabei eine laterale
Breite aufweisen, die etwa mindestens fünfmal, etwa
mindestens zehnmal, mindestens 15-mal oder bevorzugt
mindestens 20-mal kleiner ist als eine zugehörige laterale Breite der Trägerschicht 4. Bei der Vereinzelung des Verbunds 200 werden die Tragarme insbesondere im Bereich der
Trenngräben 60 durchtrennt, etwa durchgesägt. In Draufsicht werden die Tragarme 40 von der Isolierungsschicht 5 bevorzugt vollständig bedeckt. Eine vollständige Bedeckung der Tragarme 40 durch die Isolierungsschicht 5 kann zu einer Reduzierung einer möglichen Metall-Kontamination etwa auf der
Strahlungsdurchtrittsfläche 101 des herzustellenden
Bauelements 100 führen. Das in der Figur 9A dargestellte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 5A dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu werden die
Öffnungen der Trägerschicht 4 zur Ausbildung der
Durchkontakte 61 und 62 etwa mit einem lötfähigen Material aufgefüllt. Insbesondere können das lötfähige Material, etwa in Form von Lotkugeln, in die Öffnungen der Trägerschicht 4 aufgebracht werden. Die Lotkugeln können dabei vorgefertigt sein und in die entsprechenden Öffnungen der Trägerschicht 4 gesetzt werden. Die Trägerschicht 4 kann dabei mehr als zwei Öffnungen, etwa drei oder vier oder mehr als vier Öffnungen aufweisen. Wegen der Drei-Punkt-Auflage ist es bevorzugt, dass jede Trägerschicht 4 mindestens drei Öffnungen aufweist, die mit einem lötfähigen Material aufgefüllt werden. Figur 9B zeigt das in der Figur 9A dargestellte
Ausführungsbeispiel in Draufsicht. Die Trägerschicht 4 weist zwei Öffnungen auf, in denen jeweils eine Anschlussfläche 31 freigelegt ist, wobei die Öffnungen zur Ausbildung der
Durchkontakte 61 von einem lötfähigen Material aufgefüllt werden. Die Trägerschicht 4 weist außerdem zwei weitere
Öffnungen auf, die zur Ausbildung der zweiten Durchkontakte 62 ebenfalls von einem lötfähigen und elektrisch leitfähigen Material aufgefüllt werden. Figur 9C zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein
Bauelement, das etwa nach einem in der Figur 9A dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Verfahren hergestellt ist. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu ist das Bauelement 100 frei von den Kontaktschichten 71 und 72. Die Durchkontakte 61 und 62 sind aus einem
elektrisch leitfähigen und lötfähigen Material gebildet. Die Durchkontakte 61 und 62 können nach einem Umschmelzschritt der in der Figur 9A dargestellten Lotkugeln gebildet sein. Nach dem Umschmelzen können die Durchkontakte 61 und 62 die entsprechenden Öffnungen der Trägerschicht 4 vollständig ausfüllen. In Draufsicht weisen die Durchkontakte 61 und 62 ausschließlich innerhalb der Öffnungen der Trägerschicht 4 Überlappungen mit der Isolierungsschicht 5 auf. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Durchkontakte 61 und 62 auch außerhalb der Öffnungen der Trägerschicht 4 Überlappungen mit der
Isolierungsschicht 5 aufweisen. Das in der Figur 9C
dargestellte Bauelement weist ein Substrat 9, insbesondere ein Aufwachssubstrat 9 etwa ein Saphirsubstrat, auf, das insbesondere strahlungsdurchlässig ist.
Abweichend von der Figur 9C ist es möglich, dass das
Bauelement 100 eine strukturierte Strahlungsdurchtrittsfläche 101 aufweist und/oder eine Konverterschicht 7 auf der
Strahlungsdurchtrittsfläche 101 angeordnet ist. Es ist auch möglich, dass das Substrat 9 von dem Bauelement 100
vollständig entfernt ist, sodass das Bauelement 100 frei von einem Aufwachssubstrat ist.
Das in der Figur 10 dargestellte Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100 entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu ist die Verdrahtungsstruktur 8 mit der Anschlussschicht 82, der Durchkontaktierung 81 sowie der Passivierungsschicht 83 analog zur Figur IC schematisch dargestellt. Des Weiteren ist der Träger 1 derart ausgebildet, dass die Trägerschicht 4 zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers 2 beiträgt. In der Figur 10 weist der Träger 1 einen oder eine Mehrzahl von ersten Durchkontakten 61 auf. Anstelle des zweiten
Durchkontakts weist der Träger einen weiteren Kontakt 62 auf, der auf der Trägerschicht 4 ausgebildet ist. Der weitere Kontakt 62 ist insbesondere mit der Trägerschicht 4
elektrisch leitend verbunden. An der Vorderseite 11 steht die Trägerschicht 4 mit der zweiten Anschlussfläche 32 im
elektrischen Kontakt. Der weitere Kontakt 62 kann somit über die Trägerschicht 4 mit der zweiten Anschlussfläche 32 und somit mit der Anschlussschicht 82 und der zweiten
Halbleiterschicht 22 elektrisch leitend verbunden sein. Im Vergleich zur Figur 5A ist die Isolierungsschicht 5 in der Figur 10 strukturiert ausgebildet, sodass der weitere Kontakt 62 etwa im direkten elektrischen Kontakt mit der
Trägerschicht 4 steht.
Abweichend von der Figur 10 kann der Träger 1 so ausgebildet sein, dass die Trägerschicht 4 an der Vorderseite 11 mit der ersten Anschlussfläche 31 im elektrischen Kontakt steht und dabei von der zweiten Anschlussfläche 32 isoliert ist.
Figur 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100 in Draufsicht auf die Strahlungsdurchtrittsfläche 101. Das Bauelement 100 kann eine Mehrzahl von Durchkontaktierungen 81 aufweisen, die zur elektrischen Kontaktierung der ersten
Halbleiterschicht 21 etwa von der zweiten Hauptfläche 202 des Halbleiterkörpers durch die zweite Halbleiterschicht 22 und durch die aktive Schicht 23 hindurch in die erste Halbleiterschicht 21 erstrecken.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 112 280.4, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Die Erfindung umfasst vielmehr jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichenliste
100 Bauelement
101 Strahlungsdurchtrittsfläche
102 Rückseite des Bauelements
1 Träger
11 Vorderseite des Trägers
12 Rückseite des Trägers
2 Halbleiterkörper
20 Halbleiterverbund
21 erste Halbleiterschicht
22 zweite Halbleiterschicht
23 aktive Schicht
200 Verbund/ Waferverbund
201 erste Hauptfläche des Halbleiterkörpers 202 zweite Hauptfläche des Halbleiterkörpers
31 erste Anschlussfläche
32 zweite Anschlussfläche
4 Trägerschicht
40 Tragarm
s
5 Isolierungsschicht
60 Trenngraben
61 erster Durchkontakt
62 zweiter Durchkontakt/ weiterer Kontakt
7 Konverterschicht
71 erste Kontaktschicht 72 zweite Kontaktschicht
8 Verdrahtungsstruktur
81 Durchkontaktierung
82 Anschlussschicht
83 Passivierungsschicht
9 Substrat/ Aufwachssubstrat

Claims

Patentansprüche
1. Bauelement (100), das einen Träger (1), einen
Halbleiterkörper (2) und eine in vertikaler Richtung zumindest bereichsweise zwischen dem Träger und dem
Halbleiterkörper angeordnete Verdrahtungsstruktur (8) aufweist, wobei
- die Verdrahtungsstruktur zur elektrischen
Kontaktierung des Halbleiterkörpers eingerichtet ist und eine erste Anschlussfläche (31) und eine zweite
Anschlussfläche (32) aufweist, die an den Träger
angrenzen und verschiedenen elektrischen Polaritäten des Bauelements zugeordnet sind,
- der Träger eine metallische Trägerschicht (4) und
einen ersten Durchkontakt (61) aufweist, wobei sich der erste Durchkonktakt in der vertikalen Richtung durch die Trägerschicht hindurch erstreckt, von der Trägerschicht durch eine Isolierungsschicht (5) elektrisch isoliert ist und an einer der Verdrahtungsstruktur zugewandten Vorderseite (11) des Trägers mit einer der
Anschlussflächen (31, 32) im elektrischen Kontakt steht,
- das Bauelement über den Träger extern elektrisch
kontaktierbar ausgestaltet ist, und
- der Träger einen Metallanteil von mindestens 60
Volumen- und/oder Gewichtsprozent aufweist.
2. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die Trägerschicht (4) einstückig ausgebildet ist.
3. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich die Trägerschicht (4) entlang einer lateralen Richtung über mindestens 80 % einer lateralen
Kantenlänge des Halbleiterkörpers (2) erstreckt.
4. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Trägerschicht (4) in Draufsicht auf den
Halbleiterkörper (2) mindestens 70 % einer dem Träger (1) zugewandten Hauptfläche (202) des Halbleiterkörpers bedeckt .
5. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Träger (1) einen Metallanteil von mindestens
90 Volumen- und/oder Gewichtsprozent aufweist.
6. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Trägerschicht (4) eine vertikale Dicke (D4) aufweist, der erste Durchkontakt (61) in der vertikalen Richtung über die Trägerschicht um eine vertikale Höhe
(D6) hinausragt, wobei die vertikale Dicke (D4) mindestens dreimal so groß ist wie die vertikale Höhe
(D6) .
7. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Isolierungsschicht (5) eine oxidierte
Metallschicht oder eine Nanokeramik-Schicht ist.
8. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Träger (1) einen zweiten Durchkontakt (62) aufweist, wobei
- der erste und zweite Durchkontakt (61, 62) an einer der Vorderseite (11) gegenüberliegenden Rückseite (12) des Trägers elektrisch kontaktierbar sind,
- sich der zweite Durchkontakt (62) in der vertikalen Richtung durch die Trägerschicht (4) hindurch erstreckt und durch die Isolierungsschicht (5) von der
Trägerschicht (4) elektrisch isoliert ist, und - der erste Durchkontakt (61) an der Vorderseite (11) mit der ersten Anschlussfläche (31) und der zweite
Durchkontakt (62) an der Vorderseite (11) mit der zweiten Anschlussfläche (32) im elektrischen Kontakt steht .
9. Bauelement nach Anspruch 8,
bei dem der erste Durchkontakt (61) und der zweite
Durchkontakt (62) aus einem elektrisch leitfähigen und lötfähigen Material gebildet sind.
10. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
bei dem der Träger (1) einen weiteren Kontakt (62)
aufweist, der auf der Trägerschicht (4) ausgebildet ist und mit der Trägerschicht im elektrischen Kontakt steht, wobei der weitere Kontakt (62) über die Trägerschicht (4) mit einer der Anschlussfläche (31, 32) elektrisch leitend verbunden ist.
11. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Träger (1) ausschließlich durch
Metallschichten (4, 61, 62, 71, 72) und die
Isolierungsschicht (5) aus Metalloxid gebildet ist.
12. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die metallische Trägerschicht (4) eine auf die
Verdrahtungsstruktur (8) aufgebrachte Galvanikschicht ist .
13. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Verdrahtungsstruktur (8) teilweise direkt mit verschiedenen Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers (2) elektrisch leitend verbunden ist.
14. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
bei dem der Träger (1) mit der Trägerschicht (4), der
Isolierungsschicht (5) und dem ersten Durchkonktakt (61) an dem Halbleiterkörper (2) ausgebildet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
bei dem die Trägerschicht (4) mittels eines galvanischen Verfahrens auf die Verdrahtungsstruktur (8) abgeschieden wird.
16. Verfahren einem der Ansprüche 14 bis 15,
bei dem die Isolierungsschicht (5) durch einen
elektrochemischen Prozess auf der Trägerschicht (4) ausgebildet wird.
17. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die Trägerschicht (4) und die Isolierungsschicht (5) ein gleiches Metall aufweisen, wobei das Metall der Isolierungsschicht durch den elektrochemischen Prozess oxidiert wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17 zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementen,
bei dem ein Waferverbund (200) bereitgestellt wird, der einen Halbleiterverbund (20) und eine Mehrzahl von metallischen Trägerschichten (4) aufweist, wobei
- eine Mehrzahl von Trenngräben (60) ausgebildet wird, wodurch der Halbleiterverbund in eine Mehrzahl von
Halbleiterkörpern (2) unterteilt wird, die jeweils einer der Trägerschichten (4) zugeordnet sind, und
- der Waferverbund in eine Mehrzahl von Bauelementen (100) entlang der Trenngräben (60) derart vereinzelt wird, dass jedes Bauelement (100) einen Halbleiterkörper (2) und einen Träger (1) mit der zugehörigen Trägerschicht (4) enthält.
19. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Trägerschichten (4) vor der Vereinzelung durch Tragarme (40) miteinander mechanisch verbunden sind, wobei die Tragarme (40) jeweils zwei benachbarte
Trägerschichten verbinden, in Draufsicht einen der Trenngräben (60) lateral überbrücken und bei der
Vereinzelung durchtrennt werden.
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