WO2017016953A1 - Verfahren zur herstellung eines bauelements und ein bauelement - Google Patents

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WO2017016953A1
WO2017016953A1 PCT/EP2016/067298 EP2016067298W WO2017016953A1 WO 2017016953 A1 WO2017016953 A1 WO 2017016953A1 EP 2016067298 W EP2016067298 W EP 2016067298W WO 2017016953 A1 WO2017016953 A1 WO 2017016953A1
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vias
composite
connection
semiconductor
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PCT/EP2016/067298
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Juergen Moosburger
Lutz Hoeppel
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process

Definitions

  • the semiconductor chip at the wafer level, the semiconductor chip can be coated with a potting compound, whereby a device with the semiconductor chip and the cured potting compound as
  • Housing is formed. It does, however, require large
  • a task is a simplified and at the same time
  • Another object is to provide a simplified manufacturable device with a high mechanical stability.
  • Components becomes a composite with a
  • the composite is preferably a wafer composite.
  • the Waferverbund can a Have growth substrate, to which the
  • Coating process preferably by an epitaxial process, is applied.
  • the composite has a first exposed terminal layer and a second exposed terminal layer, which are for electrical
  • the composite may include a plurality of such first ones
  • Terminal layers and a plurality of such second connection layers are spatially spaced apart, for example, in the lateral direction by an intermediate region.
  • the semiconductor layer stack may include a plurality of semiconductor layers, such as a first one
  • Component is preferably set up for the detection or emission of electromagnetic radiation.
  • An exposed terminal layer means that a
  • Connection layer is at least partially uncovered by an electrically insulating material uncovered.
  • a lateral direction is understood as meaning a direction which runs in particular parallel to a main extension surface of the semiconductor layer stack.
  • Vertical direction is understood to mean a direction that is directed in particular perpendicular to the main extension surface of the semiconductor layer stack.
  • the vertical direction and the lateral direction are transverse, approximately perpendicular to each other.
  • the composite has a first metal layer for mechanical
  • the first metal layer between the semiconductor layer stack and the connection layers is arranged.
  • the first metal layer may be applied by means of a coating method to the
  • the first metal layer has an average vertical thickness which is greater than an average vertical thickness of the connection layers.
  • the first metal layer has an average vertical thickness which is greater than an average vertical thickness of the connection layers.
  • Metal layer bridge the formed in the lateral direction between the terminal layers intermediate region along a lateral longitudinal direction.
  • the first metal layer in particular has overlaps with both the first and the second
  • Connection layer on.
  • the first metal layer may also have a lateral width along a lateral and in the region of the intermediate region transversely or perpendicularly to the longitudinal direction
  • the lateral width of the first metal layer is at most 30% or at most 20% or preferably at most 10% different from a lateral width of the connection layers along the lateral transverse direction.
  • the lateral width of the first metal layer may be smaller than the lateral width of the
  • Intermediate range about at least 60%, at least 70% or cover at least 90% of the intermediate area. It is also possible that the first metal layer completely covers the intermediate area. By the first metal layer, the component to be produced, in particular in places of
  • the semiconductor layer stack may be a first
  • the semiconductor layer stack has an active layer, which is arranged in particular between the first and the second semiconductor layer.
  • the active layer is a p-n transition zone.
  • the active layer may be formed as a layer or as a layer sequence of several layers.
  • the active layer is in particular adapted to emit electromagnetic radiation approximately in the visible,
  • the semiconductor layer stack may be applied in layers to a growth substrate by means of an epitaxy process.
  • the composite can therefore also have a growth substrate on which the
  • Semiconductor layer stack is arranged.
  • growth substrate may be in a subsequent
  • Process step are removed from the semiconductor layer stack, so that the device to be produced in particular is free of a growth substrate.
  • the semiconductor layer stack has a first main surface, which is formed for example as a radiation passage area. Furthermore, the
  • the first major surface and the second major surface define the first major surface and the second major surface
  • the first main surface adjoins the first main surface
  • the terminal layers are particularly on the side of the second major surface on the
  • a first through-hole exposed in lateral directions preferably becomes directly on the first connection layer
  • a second through-contact which is exposed in lateral directions can be formed directly on the second connection layer.
  • Through contacts can be made of an electrically conductive
  • Connection material can be formed. One in lateral
  • connection layer immediately after forming on the connection layer has a side surface which is at least partially or completely free of an electrically insulating or another electrically conductive material of the device to be produced. If the vias are formed approximately by means of a stencil printing method, the stencil being removed in a subsequent method step and thus not being part of the component to be produced, the vias are furthermore considered to be exposed if their side surfaces immediately after their completion, about immediately after removing the template, not covered by another material.
  • the vias and terminal layers form a second metal layer of the device to be manufactured.
  • the second metal layer can thus be subdivided into at least two sub-regions spaced laterally from one another, wherein a first subregion comprises a first via contact and a first connection layer, and a second subregion comprises a second via contact and a second connection layer
  • the second metal layer can be in a single
  • Process step for example by means of a galvanic or electroless plating process can be formed.
  • Dry resist layer must be patterned prior to application of the second metal layer and removed after application of the second metal layer. Due to the
  • Comparatively large thickness of the second metal layer which may be about 100 pm or several hundreds of microns, are structuring and
  • the first and / or second via are each as one
  • Connection column formed Under a column is generally understood a geometric structure with a vertical height, a lateral width and a lateral cross section, wherein the lateral cross section along the vertical
  • the through contact in this sense is in particular integrally formed and can be produced in a single process step.
  • the lateral cross-section of the column or the through-contact has the shape of a
  • Circle a polygon, an ellipse or other shapes.
  • An aspect ratio in height to width may be between 0.1 and 10 inclusive, between about 0.3 and 3, or more.
  • a geometric structure with abruptly varying areas of the cross section along the vertical direction, such as with a step on side surfaces of the geometric structure, is often on a composite of two or more in separate
  • the vias are after their
  • Component mechanically carries.
  • the formation of the shaped body is preferably carried out after the completion of the vias, for example after the vias are formed on the terminal layers and / or fixed.
  • the shaped body material may be applied to the composite in such a way that the resulting shaped body has the vias in a top view of the semiconductor layer stack
  • the shaped body to expose the vias may be partially etched, mechanically abraded, ground or partially removed by laser ablation.
  • a composite comprising a semiconductor layer stack, a first exposed connection layer and a second
  • connection layer provided.
  • the first and second terminal layers are on the
  • Terminal layers associated with different electrical polarities and for electrical contacting of the
  • a first via is formed on the first connection layer formed, wherein the first through-hole is exposed, for example, immediately after their completion at least in lateral directions.
  • a second via is formed on the second connection layer, the second one
  • a material for forming a shaped body is applied to the composite.
  • a permanently coherent stable carrier can be formed from the shaped body and the through contacts, wherein the carrier is designed such that it has the same shape
  • the device to be manufactured can via the
  • connection layers and vias are electrically contacted externally.
  • the connection layers and vias can be formed in two separate process steps, wherein the connection layers, in particular as thin metal layers having a vertical thickness which is at least twice, five times, ten times or at least twenty times smaller than a vertical thickness of
  • connection layers serve as the basis for subsequent process steps, for example for the production of vias, in particular in the form of
  • connection columns through the molding or through the carrier.
  • the formation of vias and connection layers can thus be simplified by various joining techniques are carried out efficiently.
  • connection layers can each act as one
  • Metal layer may be formed, wherein the metal layer has an average vertical thickness, which is in particular at most 15 pm.
  • the vertical thickness of the terminal layers is at least 4 pm.
  • Bonding layer between 4 and 15 pm inclusive, between about 4 and 10 pm or between
  • connection layers can be applied to the substrate, in particular by means of a galvanic process or electroless deposition process
  • connection layers can be applied in a simplified manner, since the small thickness of the connection layers allows use of much easier to handle paints than a dry resist. That is, the first and / or the second connection layer with such a small thickness can be applied to the system without great expense, for example by means of structured deposition of metal layers by means of a galvanic or electroless plating method
  • Semiconductor layer stack are applied, in which the application and processing of a comparatively thick
  • Dry resist layer can be dispensed with.
  • the vias are each by means of a printing process, preferably by means of a Siebuba- or a
  • connection material for forming the through-contact can be in the form of a paste be formed, which preferably contains a tin, silver and / or copper-containing solder material.
  • the vias which are formed in particular as solder balls, can be formed from the connecting material formed approximately as a solder paste.
  • the vias become SAC solder balls
  • the vias are each by means of a
  • connection layers deposited in particular structured.
  • the connection layers can serve as start layers (seed layers) for the vias.
  • the connection material may be formed from a metal, preferably from copper, or from an electrically conductive and solderable material.
  • the vias can subsequently be remelted into solder balls.
  • the vias are provided prefabricated.
  • prefabricated vias can be designed as metallic balls and / or as solder balls.
  • Through contacts can be placed in parallel on the respective connection layers, for example by means of a template.
  • the vias are then with the
  • connection layers mechanically and electrically conductively connected to respective connection layers, for example using pressure and / or heat, for example by means of thermocompression on the
  • Terminal layers are permanently attached.
  • Joining techniques can also be used here, for example laser welding, hot caulking, soldering, Thermocompression welding, friction welding or
  • the shaped body material is subjected to the formation of the shaped body
  • Shaped body material can be one with fibers, such as
  • Tissue fibers or glass fibers, reinforced matrix material Tissue fibers or glass fibers, reinforced matrix material.
  • the matrix material is a resin material such as an epoxy resin.
  • the matrix material may be coated with white particles, for example with reflecting or scattering particles of titanium oxide or
  • Shaped body material in the form of a two-phase film comprising a matrix material, fiber such as glass fiber and / or fillers such as white particles, wherein the matrix material with the fibers and / or fillers is not fully crosslinked and only after application or during the application to the composite is completely cross-linked, for example by a thermal treatment.
  • the molded body material may be a printed circuit board material.
  • Under a printed circuit board material is a material
  • the molded body material includes
  • the molded body is formed of a FR4 prepreg sheet or a plurality of prepreg sheets (laminate).
  • the FR4 material is usually filled with glass fibers and therefore has a particularly high mechanical stability, such as a
  • Shaped body and the component to be produced are thus designed to be particularly resistant to breakage.
  • the vias may be covered by the molding material, so that the molding to expose the
  • the shaped body material is applied to the composite by means of a casting process, in particular under pressure, and thus secured to the composite and to the vias.
  • a casting process is generally understood to mean a process by means of which a molding composition can preferably be configured under pressure in accordance with a predetermined shape and, if necessary, cured.
  • the term "casting process" includes molding, film assisted molding, injection molding, transfer molding and compression molding.
  • the vias may be completely covered by the molded body material.
  • Shaped body can be an average vertical thickness
  • Shaped body material in a viscous or pasty
  • a compression molding (English: compression molding) with a liquid to viscous potting compound is particularly suitable, in which in particular only so much molding material is offered that the vias, about as solder balls
  • the vias are formed, only partially embedded in the molding. That is, the vias may protrude beyond the shaped body, wherein the vias in the lateral directions, for example, are fully enclosed by the shaped body and in plan view of the
  • Shaped body material in the form of a ridge are covered, which can be subsequently removed.
  • the vias are made of a solderable material, in particular as protruding solder balls, ranges, for example, for the connection of the produced
  • the shaped body is formed so that the vias in
  • Shaped body material are completely covered and the molded body formed thereby has an average thickness which is greater than an average vertical thickness of the
  • the molded body can be mechanically removed in regions, for example
  • the shaped body material for forming the shaped body is applied to the composite in such a way that both the through contacts and the connection layers are completely surrounded by the shaped body in the lateral directions. A in the lateral direction between the connection layers
  • the shaped body is preferably formed in one piece.
  • the contacts will be completely surrounded, in particular in the lateral directions. That is, the side surfaces of the vias and / or the terminal layers may be completely covered by the molded body.
  • the composite is provided with a plurality of first and a plurality of second connection layers. On the connection layers, a plurality of first and second vias can be formed.
  • the composite can be one or more separation trenches between the components to be produced
  • Separation trench or the plurality of isolation trenches extend in regions in the semiconductor layer stack.
  • Divider trench or the plurality of trenches can during
  • Trenngrabens or along the plurality of separation trenches in a plurality of components are separated so that the isolated components each have a carrier and a carrier disposed on the semiconductor body, wherein the semiconductor body emerges from the semiconductor layer stack and the carrier from the singulated shaped body, a first via and a second contact is formed. It is also possible that the carrier has a plurality of the first and / or the second vias. The carrier of the isolated component is thus directly on the semiconductor layer stack or on
  • Completed component in this sense, in particular, free of a bonding layer approximately in the form of a solder layer or an adhesive layer between the semiconductor body and the carrier.
  • this has a continuous carrier and one on the
  • Carrier arranged semiconductor body of the
  • Semiconductor body has a particular as
  • Radiation passage surface of the device formed first major surface and one of the first major surface
  • the device also has a first one
  • Terminal layer and a second terminal layer on the side of the second major surface, wherein the
  • Connection layers arranged on the semiconductor body, associated with different electrical polarities of the component and for electrically contacting the
  • the carrier is made of a shaped body, a first through-contact and a second
  • the vias are each electrically conductively connected to one of the terminal layers and extend in the vertical direction through the molded body.
  • the component is externally electrically contacted, in particular via a rear side of the carrier facing away from the second main surface.
  • connection plane between the first connection layer and the first through-contact has the first connection layer
  • the second lateral cross-section preferably has an equal or larger lateral cross-section than the first through-contact. Also, the second
  • Connection layer on a corresponding connection plane have a same or larger lateral cross-section than the second via. This allows the
  • connection layers Through contacts simplified on the connection layers be formed.
  • the molded body of the wearer is like this
  • the method described above is particularly suitable for the production of a device described here. in the
  • the latter has a first metal layer arranged between the semiconductor body and the connection layers.
  • the first metal layer is like that
  • the first metal layer is in
  • the first metal layer has a lateral width along the lateral transverse direction which is approximately at most 30% of a lateral width of the terminal layers or the vias along the lateral transverse direction
  • the first metal layer has an average vertical thickness, which is preferably greater than an average vertical thickness of the respective
  • connection layers In particular, the average vertical thickness of the first metal layer is smaller than an average vertical thickness of the respective vias.
  • the materials of the first metal layer and the vias and the connection layers are so
  • the first metal layer is a higher
  • the first metal layer comprises nickel.
  • the connection layers and / or the vias may be formed of copper or copper
  • Terminal layers or the vias are Terminal layers or the vias.
  • the molded body is anchored to the first through-contact and / or to the first connection layer by means of an anchoring structure.
  • the anchoring structure may be formed by a curved side surface of the first through-contact and / or by a step, wherein the step in particular due to the different cross-sections of the first
  • connection level Analogously, the shaped body with the second through-contact and / or with the second connection layer by means of a corresponding
  • Anchoring structure anchored. Such anchoring increases the mechanical stability of the carrier, as a
  • the first and / or second via contact are formed from an electrically conductive and solderable material, wherein the first and / or second contact in plan view of the free
  • the first and / or second through-contacts are in particular in one piece, that is to say can be produced, for example, in a single method step.
  • this has a wiring structure and an insulation structure.
  • the insulation structure is formed in particular coherently. That is, the insulation structure may include a plurality of insulation layers that
  • first and the second connection layer with the first and the second connection layer are made in separate process steps, but adjoin one another.
  • Wiring structure is arranged so that the first connection layer and the second connection layer by means of the wiring structure each with a first
  • the wiring structure and the insulation structure may extend in regions into the semiconductor body and / or into the carrier and be arranged in the vertical direction in regions between the semiconductor body and the carrier of the component.
  • the semiconductor body has an active layer which is arranged between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer and which, during operation of the component, is preferably for emission or is set up for the detection of electromagnetic radiation.
  • the wiring structure may be one
  • the through-connection can be electrically insulated from the second semiconductor layer as well as from the active layer, for example through the insulation structure.
  • Wiring structure can improve the
  • Embodiment of a method for producing one or a plurality of components in schematic sectional views Embodiment of a method for producing one or a plurality of components in schematic sectional views
  • FIGS. 9A to 10B show various embodiments of a
  • FIG. 1A shows a composite 200.
  • the composite has a semiconductor layer stack 20.
  • Semiconductor layer stack 20 is disposed on a substrate 1.
  • the substrate 1 is in particular a
  • Growth substrate such as a sapphire substrate, wherein the
  • the semiconductor layer stack 20 has a first main area 201 facing the substrate 1 and a second main area 202 facing away from the substrate 1.
  • the first main surface 201 is through a
  • Semiconductor layer stack 20 also has an active
  • Layer 23 which is arranged between the first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22.
  • the composite 200 has on the side of the second main surface 202 of the semiconductor layer stack 20 a
  • the wiring structure 8 extends in a wiring plane and is arranged for electrically contacting the semiconductor layer stack 20, the wiring structure 8 being directly connected to different semiconductor layers of the semiconductor device
  • the composite 200 has a first metal layer 3.
  • the first metal layer 3 can preferably be structured, for example, by means of a coating method on the
  • the first metal layer contains a metal, for example Ni or Cu.
  • the composite 200 has a first one
  • the semiconductor layer stack 20 can be electrically contacted via the first connection layer 41 and the second connection layer 42.
  • the first and second connection layer 41 and the second connection layer 42 can be electrically contacted via the first connection layer 41 and the second connection layer 42.
  • Terminal layer 41, 42 are different electrical
  • connection layers 41 and 42 are electrically connected.
  • 42 may comprise copper or consist of copper.
  • the composite 200 has an insulating structure 9, wherein the first metal layer 3 by means of the insulating structure 9 of one of the terminal layers, in the figure 1A from the second
  • Terminal layer 42 is electrically insulated.
  • Insulation structure 9 has an opening through which the first connection layer 41 passes through to form an electrical contact with the first metal layer 3
  • the first metal layer 3 and the insulation structure 9 have a common opening, through which the second terminal layer 42 passes to form an electrical contact with the
  • Wiring structure 8 extends.
  • the first metal layer 3 can be formed integrally and in one piece.
  • the insulation structure 9 has a further opening, through which the first metal layer 3
  • Insulation layer 9 shown schematically simplified. Deviating from FIG. 1A, the wiring structure 8 and / or the insulation structure 9 may extend in regions into the semiconductor layer stack 20.
  • Wiring structure 8 may have partial regions which are electrically insulated from one another, for example, by the insulation structure 9 and are thus assigned to different electrical polarities of the component to be produced.
  • Component is in particular as a coherent
  • Insulating structure formed. It can the
  • contiguous insulation structure 9 have electrically insulating sub-layers, which are approximately in separate
  • the insulating structure 9 comprises an electrically insulating material, such as silicon oxide, for example
  • Silicon dioxide and / or silicon nitride on or consists of at least one of these materials.
  • the first metal layer 3 and / or the connection layers 41, 42 can each be deposited on the semiconductor layer stack 20 by means of a galvanic or electroless plating process.
  • the first Metal layer 3 and / or the connection layers 41 and 42 applied by means of a particular structured lacquer layer on the semiconductor layer stack 20.
  • Metal layer 3 has a vertical thickness D3 which is in particular between 3 and 30 ⁇ m, preferably between 6 and 15 ⁇ m, for example, approximately 10 ⁇ m.
  • the first connection layer 41 and the second connection layer 42 have a first vertical thickness D41 and a second vertical thickness D42, respectively, the thicknesses of the
  • the first metal layer 3 has an average thickness that is greater than an average thickness of the first metal layer 3
  • Terminal layer 41 and / or terminal layer 42 Terminal layer 41 and / or terminal layer 42.
  • the first metal layer 3 is formed so thick that the first metal layer 3 is mechanically stable, in particular cantilevered, and thus for the mechanical stabilization of the semiconductor layer stack 20 and / or. 1 to 2 or between contributes to the device 100 to be produced.
  • the first metal layer 3 and the connection layers 41 and 42 are each formed in particular from a metal such as copper or nickel, or from a metal alloy.
  • connection layers 41 and 42 and the first metal layer 3 are arranged such that the first
  • Metal layer 3 in plan view one between the
  • the first metal layer 3 can completely cover the intermediate region 40.
  • the first metal layer 3 and the first metal layer 3 are identical to each other.
  • Connection layers 41 and 42 are formed with respect to their materials so that the first metal layer has a higher modulus of elasticity than the connection layers 41 and 42 and / or the connection layers a higher
  • the first metal layer 3 nickel and the terminal layer 41 and / or 42 copper.
  • FIG. 1B The embodiment illustrated in FIG. 1B
  • the composite has a plurality of first metal layers 3, a plurality of first connection layers 41 and a plurality of second connection layers 42.
  • the first metal layers 3 are laterally spaced approximately by a separation trench 50.
  • the isolation trench 50 may extend in the vertical direction from the side of the connection layers into the semiconductor layer stack 20.
  • the composite 200 may have a plurality of separating trenches 50.
  • Connection layers 42 wherein the semiconductor body 2 emerges from the semiconductor layer stack 20.
  • Insulation structure 9 may be formed so that this partially extends into the separation trench 50 inside.
  • the insulation structure 9 may cover a bottom surface of the separation trench 50, the composite 200 being singulated by the insulation structure 9 in the
  • Dividing trench 50 is severed. Notwithstanding FIG. 1B, the first metal layer 3 can likewise extend at least partially into the separation trench 50.
  • the first through-contact 441 and the second through-contact 442 are respectively connected to the first
  • connection layer 42 applied.
  • the through contacts 441 and 442 each have a vertical thickness D441 and D442.
  • a vertical thickness of a layer is understood as an average vertical thickness of this layer.
  • the through-contacts 441, 442 and the connection layers 41, 42 thus form a second metal layer 4 of the component 100 to be produced.
  • the second metal layer 4 of a respective component to be produced is subdivided approximately into at least two sub-regions spaced apart laterally, wherein a first sub-region comprises a first through-connection 441 and a first terminal layer 41 and a second partial area comprises a second via 442 and a second terminal layer 42.
  • connection layers 41, 42 in FIG. 2 each have a larger lateral cross-section than the corresponding through-connection 441, 442.
  • lateral Direction is formed at the transition from the terminal layer 41 or 42 to the contact 441 or 442 each have a step, wherein the stage in the lateral directions surrounds the associated through-contact.
  • the through-contacts 441 and 442 each have a curved side surface. In the figure 2, the side surface is shown convex. It is also possible that the side surfaces of the vias are concave.
  • the vias are each ellipsoidal with one each
  • the through-contact may take the form of a sphere, a cylinder, a truncated cone, a stump pyramid or other shapes.
  • the vertical thicknesses of the vias D441 and D442 are in particular greater than the vertical thicknesses of the first metal layer D3 and the terminal layers D41 and D42.
  • the thickness of a via is between 10 pm and 300 pm inclusive, approximately between 20 pm and 200 pm, or between 50 pm and 100 pm inclusive.
  • the vertical thickness of a via is at least twice, about four times or ten times as large as the vertical thickness of the first metal layer 3 and / or the
  • Terminal layers 41 and 42 are terminal layers 41 and 42.
  • Terminal layers 41 and 42 are terminal layers 41 and 42.
  • Terminal layers 41 and 42 are terminal layers 41 and 42.
  • Terminal layers 41 and 42 are terminal layers 41 and 42.
  • Terminal layers 41 and 42 between 2 to 30 inclusive, approximately between 4 to 20 or between 5 to 10.
  • the vias 441 and 442 can be prefabricated
  • the vias 441 and 442 by means of a Siebuba- or
  • Through contacts 441 and 442 are each patterned by means of a galvanic or electroless plating process on the connection layers 41 and 42 deposited.
  • connection layers 41 and 42 can serve as start layers (seed layers) for the vias 441 and 442.
  • the connection layers and vias may be formed of a metal, such as copper.
  • Terminal layers 41 and 42 may each also be formed of copper or at least coated with copper, whereby optimal mechanical, electrical and
  • connection layers and the vias are formed.
  • copper is relatively soft compared to other metals such as nickel or iron, so that the copper formed
  • Terminal layers or vias can easily absorb external mechanical influences. Also, copper and many commercial molded article materials have one
  • Shaped body formed carrier particularly stable
  • solderable materials may include, for example, materials that are suitable for soldering.
  • a shaped body material is applied to the composite 200 to form a shaped body 10.
  • Shaped body material may be a fiber reinforced circuit board material.
  • the molding material can be applied to the composite by means of hot-pressing, for example, and thus attached to the composite and to the through-contacts. Also, the molded body material a
  • the through-contacts 441 and 442 are completely embedded in the molded body 10 except for the surfaces adjoining the connection layers 41 or 42.
  • the molding material can be used with white particles such as with a scattering or reflective particles such
  • Filled titanium oxide or silica particles in particular be highly filled.
  • white particle-filled material is meant a material comprising a matrix material and white particles embedded in the matrix material, the white particles constituting about at least 30 or 40 or 60, at least about 70 or at least 80 weight or volume% of the highly filled material.
  • White particles the proportion of white particles can be less than 60%.
  • Moldings 10 partially removed or thinned. This can be done by staschieifen the molding 10 or by partial removal by laser ablation.
  • the through-contacts 441 and 442 are flush with the molded body 10 at a vertical height.
  • Component 100 can be contacted externally electrically. By exposing the vias 441 and 442 approximately by means of looping further exposes a solderable
  • the growth substrate 1 of the device to be manufactured 100 as by a
  • Laser lifting method can be removed.
  • Components 100 are performed. To increase the amount of the weight of Components 100 are performed. To increase the amount of the weight of Components 100 are performed. To increase the weight of Components 100 are performed.
  • Coupling or decoupling efficiency can be structured by the removal of the growth substrate exposed surface 101 of the device 100.
  • the surface 101 is in this case as a radiation passage area of
  • Device 100 is formed and may be a surface of the semiconductor body 2 or a surface of a on the
  • Be semiconductor body 2 arranged protective layer.
  • Component 100 has a rear side 102 facing away from the radiation passage area 101 with exposed surfaces of the through contacts 441 and 442. Notwithstanding Figure 5, each isolated component, a plurality of first vias 441 and / or a plurality of second
  • the shaped body material for forming the shaped body is applied to the composite 200 such that the through contacts 441 and 442 remain partially free of the shaped body material. In the vertical direction, the through contacts 441 and 442 thus protrude beyond the shaped body 10.
  • Shaped body material can be used as a casting compound
  • Casting be applied to the composite 200.
  • the molding material is preferably by means of
  • Partial removal of the molded body 10, for example by respschieifen can thus be dispensed with.
  • metal residues which are formed, for example, when the through contacts 441 and 442 are exposed can reach a front side of the component 100 to be produced and thus possibly the
  • the shaped body 10 Since the molded body 10 with respect to the exposure of the vias 441 and 442 does not need to be subsequently processed, the shaped body also with regard to its with scattering particles as with silica or
  • Titanium oxide particles highly filled and thus slightly brittle molding material on the whole a higher stability.
  • the component can thus be made more resistant to breakage.
  • a burr 440 may remain on the through-contacts 441 and 442.
  • This ridge is designed particularly thin and forms the shape of the above
  • Shaped body 10 projecting portions of the vias 441 and 442 after.
  • the burr 440 can not be considered part of the molded body 10.
  • This ridge 440 may remain on the finished device until the device 100 is inserted, such as mounted on a circuit board, mounted thereon, and electrically connected to an external electrical source. The remaining on the device 100 burr 440, the device, in particular the vias, for example during packaging or during transport from the outside
  • the burr 440 can also be subsequently removed by a wet-chemical etching step.
  • Such an etching step may also be dry chemical, such as by an O 2 -containing plasma.
  • the molding 10 is not or only slightly changed while retaining its original shape, especially in
  • the component 100 shown in FIG. 8 essentially corresponds to that shown in FIGS. 6 and 7
  • the component 100 is free of a growth substrate 1.
  • the component 100 has a structured radiation passage area 101.
  • the device 100 is the rear side 201
  • the device 100 is designed as a back electrically contactable and thus surface mountable component.
  • Exemplary embodiments of a component correspond to those in FIG Figures 5 and 8, respectively
  • Isolation structure 9 shown in more detail.
  • the wiring structure 8 has a
  • the wiring structure 8 extends in regions into the semiconductor body 2 and partially into the carrier 7 or at least partially adjoins the carrier 7.
  • the first subregion of the second metal layer 4 with the first via 441 and the first connection layer 41 is connected via the first metal layer 3, the electrically conductive layer 81 and the via 82 to the first
  • Metal layer 4 with the second via 442 and the second connection layer 42 is over the
  • the first metal layer 3 has an opening through which the second connection layer 42 passes through to the
  • the plated-through hole 82 is electrically conductively connected to the first metal layer 3 and is designed so that it can be used for
  • electrical contacting of the first semiconductor layer 21 extends at least from the second main surface 202 through the second semiconductor layer 22 and the active layer 23 therethrough.
  • the current spreading layer 80 is in particular formed and covered simultaneously as a diffusion barrier layer about an opening of the insulating layer 9 completely, through which opening the first metal layer 3 or a
  • Terminal layer 42 extends therethrough.
  • Diffusion barrier layer may be a migration of metal atoms or metal ions, such as copper atoms or copper ions in the semiconductor layer stack 20 and in the
  • the current spreading layer 80 and the insulating structure 9 has a common opening through which the
  • Via contact 82 extends approximately from the electrically conductive layer 81 to the semiconductor body 2.
  • the electrically conductive layer 81 is in particular formed as a mirror layer and may be a metal such as aluminum, rhodium, palladium, silver or gold
  • the electrically conductive layer 81 covers the active layer 23 in plan view at least in regions. Along the vertical direction, the electrically conductive layer 81 can extend laterally of the semiconductor body 2 so that it laterally surrounds the second semiconductor layer 22 or the active layer 23. Electromagnetic radiations coming laterally or backwards out of the
  • Semiconductor body 2 exit, so again in the direction of the active layer 23 and in the direction of the
  • the electrically conductive layer 81 is formed integrally.
  • the insulation structure 9 is represented as a coherent insulation structure, which extends into the semiconductor body 2 in certain regions and partially extends into the carrier 7 in or at least partially adjacent to the carrier 7.
  • Through-connection 82 is electrically separated in the region of the semiconductor body 2 in the lateral direction by means of the insulation structure 9 from the second semiconductor layer 22 and from the active layer 23.
  • the insulation structure 9 the first metal layer 3 is electrically separated from the second portion of the second metal layer 4 with the second via 442 and the second connection layer 42.
  • FIG. 9B substantially corresponds to the embodiment shown in FIG. 9A.
  • the through-contacts 441 and 442 protrude beyond the shaped body 10.
  • FIGS. 10A and 10B show further exemplary embodiments of a component.
  • the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 10A and 10B correspond to FIG.
  • the plated through-hole 82 extends through the first metal layer 3.
  • the first metal layer 3 and the insulation structure 9 have a common opening.
  • the first metal layer 3 is interposed in the vertical direction between the electrically conductive layer 81 and the first metal layer 3
  • Metal layer 4 is arranged, the electrically conductive layer 81 in Figures 10A and 10B between the first metal layer 3 and the second metal layer 4 is arranged. Furthermore, the electrically conductive layer 81 is in a first sub-layer 811 and a second sub-layer 812 divided, wherein the sub-layers 811 and 812 approximately in
  • the partial layers 811 and 812 are the first
  • Terminal layer 42 electrically conductively connected and thus different electrical polarities of the device 100 associated.
  • FIGS. 10A and 10B show the first metal layer 3 for the electrical contacting of the first semiconductor layer 21.
  • the first metal layer 3 is also approximately in the lateral direction of the insulating structure 9 about
  • the semiconductor body 2 can be displaced in at least the height of the second semiconductor layer 22 in lateral directions from the semiconductor body 2
  • Insulating structure 9 are fully enclosed.
  • the carrier 7 with the shaped body 10 can also completely surround the semiconductor body 2 at the height of the second semiconductor layer 22 in the lateral direction, so that the carrier 7 is simultaneously formed as a housing for the semiconductor body 2.
  • a first aspect of the present invention relates to a method for producing a component 100 with the following method steps:
  • Terminal layer 42 wherein the first and second
  • Terminal layer disposed on the semiconductor layer stack different electrical polarities are assigned and set up for electrical contacting of the device to be manufactured,
  • first through contact 441 exposed in lateral directions on the first connection layer and a second through contact 442 exposed in lateral directions on the second connection layer, the through contacts being formed from an electrically conductive connection material
  • a second aspect of the invention is a method according to
  • a third aspect of the invention is a method according to
  • a fourth aspect of the invention is a method according to
  • a fifth aspect of the invention is a method according to any one of the preceding aspects wherein the molding material is hot-pressed onto the composite 200 and secured to the composite and vias 441, 442.
  • a sixth aspect of the invention is a method according to any one of aspects 1 to 4, wherein the molded body material is applied to the composite 200 by injection molding or transfer molding or compression molding and thus secured to the composite and to the vias 441, 442.
  • a seventh aspect of the invention is a method according to any one of the preceding aspects, wherein the shaped body material for forming the shaped body 10 is applied to the composite 200 such that the vias 441, 442 in FIG
  • Top view of the composite are covered only by a ridge, and the burr is subsequently removed, so that the vias in the vertical direction protrude beyond the shaped body.
  • An eighth aspect of the invention is a method according to any one of aspects 1 to 4, wherein the molded body material is provided in a viscous state and applied to the composite 200 so that the vias 441, 442 in a plan view of the composite partially free of the
  • Shaped body material remain.
  • a ninth aspect of the invention is a method according to any one of the preceding aspects, wherein the shaped body material for forming the molded body 10 is applied to the composite 200 such that both the vias 441, 442 and the terminal layers 41, 42 in the lateral Directions are completely enclosed by the molding.
  • a tenth aspect of the invention is a method according to any one of the preceding aspects, wherein the composite 200 includes
  • Wafer composite is.
  • An eleventh aspect of the invention is a method according to any one of the preceding claims for manufacturing a plurality of devices 100, wherein the composite 200 has a plurality of first and second connection layers 41, 42 and a plurality of first and second vias 441, 442 on the is formed of respective connection layers, wherein the composite has one or more isolation trenches 50, and the composite after the formation of the shaped body 10 along the separation trench or along the separation trenches in a plurality of components is singulated such that the
  • Components each have a carrier 7 and a semiconductor body 2 arranged on the carrier, wherein the
  • Semiconductor body includes a portion of the semiconductor layer stack 20, and the carrier includes a portion of the shaped body, a first via 441 and a second via 442.
  • a twelfth aspect relates to a device 100 with a contiguous carrier 7 and one on the carrier
  • connection layer 41 and a second connection layer 42 are arranged on the side of the second main surface on the semiconductor body, wherein the Connection layers assigned to different electrical polarities of the device and are adapted for electrical contacting of the semiconductor body, the carrier of a shaped body 10, a first through-hole 441 and a second through-hole 442 is formed, wherein the
  • Connection layers 41, 42 are electrically connected and extend in the vertical direction through the molded body 10, whereby the device via a second main surface 202 facing away back of the carrier 102 is externally electrically contacted, the first connection layer at a connection plane with the first through-hole same or larger lateral cross-section than the first through-contact, wherein both the first connection layer and the first through-contact are fully enclosed in lateral directions of the molded body.
  • a thirteenth aspect of the invention is a device according to the preceding aspect 12, which is one between the
  • first metal layer 3 wherein the first metal layer laterally bridged in a lateral longitudinal direction between the terminal layers and / or between the vias 441, 442 intermediate region 40, wherein the first metal layer has an average vertical thickness D3 which is greater than a middle vertical thickness D41, D42 of the respective terminal layers and smaller than an average vertical thickness D441, D442 of the respective vias 441, 442nd
  • a fourteenth aspect of the invention is a device according to the preceding aspect, wherein the average vertical thickness D41 of the first connection layer 41 and the middle vertical thickness D42 of the second terminal layer 42 are respectively between 4 pm and 10 pm inclusive, and the
  • mean vertical thicknesses D441, D442 of the vias 441, 442 are each at least three times as large as the average vertical thicknesses of the respective connection layers.
  • a fifteenth aspect of the invention is a device according to one of the aspects 13 to 14, wherein the first metal layer 3 in the region of the intermediate region 40 free from a
  • a sixteenth aspect of the invention is a component according to one of the aspects 12 to 15, in which the molded body 10 with the first through-contact 441 and / or with the first
  • Connection layer 41 is anchored by means of an anchoring structure, wherein the anchoring structure is formed by a curved side surface of the first via 441 and / or by a formed due to different sized cross-sections of the connection layer 41 and the via 441 stage.
  • a seventeenth aspect of the invention is a device according to one of the aspects 12 to 16, wherein the through-contacts 441, 442 are formed in one piece and each of an electrically conductive and solderable material, wherein the
  • An eighteenth aspect of the invention is a Component according to one of claims 12 to 17, the one
  • Wiring structure 8 each with a first
  • Semiconductor layer 21 extends from the second main surface 202 through the second semiconductor layer 22 and the active layer 23 into the first semiconductor layer 21 and thereby through the insulating structure 9 of the second
  • Semiconductor layer 22 and from the active layer 23 is electrically isolated.

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements angegeben, bei dem ein Verbund aufweisend einen Halbleiterschichtenstapel und Anschlussschichten bereitgestellt wird, wobei Durchkontakte auf den Anschlussschichten ausgebildet werden, bevor ein Formkörpermaterial auf den Verbund zur Ausbildung eines Formkörpers aufgebracht wird. Die Durchkontakte erstrecken sich dabei durch den Formkörper hindurch und sind von dem Formkörper vollumfänglich umschlossen, sodass der Formkörper und die Durchkontakte einen dauerhaft zusammenhängenden Träger bilden, der das herzustellende Bauelement mechanisch trägt. Des Weiteren wird ein Bauelement angegeben, das insbesondere durch ein solches Verfahren hergestellt wird, wobei die erste Anschlussschicht an einer Verbindungsebene mit dem ersten Durchkontakt einen gleichen oder größeren lateralen Querschnitt aufweist als der erste Durchkontakt und sowohl die erste Anschlussschicht als auch der erste Durchkontakt in lateralen Richtungen von dem Formkörper vollumfänglich umschlossen sind.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung eines Bauelements und ein
Bauelement
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 214 222.1, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. werden ein Verfahren zur Herstellung eines oder einer rzahl von Bauelementen und ein Bauelement angegeben.
Bei der Ausbildung eines Trägers direkt an einem
Halbleiterchip auf Waferebene kann der Halbleiterchip mit einer Vergussmasse umhüllt werden, wodurch ein Bauelement mit dem Halbleiterchip und der gehärteten Vergussmasse als
Gehäuse ausgebildet wird. Es erfordert jedoch großen
technischen Aufwand und somit hohe Produktionskosten bei der Erzeugung von Durchkontakten zur elektrischen Kontaktierung des Bauelements durch den Träger hindurch.
Eine Aufgabe ist es, ein vereinfachtes und zugleich
effizientes Verfahren zur Herstellung eines oder einer
Mehrzahl von Bauelementen anzugeben. Eine weitere Aufgabe ist es, ein vereinfacht herstellbares Bauelement mit einer hohen mechanischen Stabilität anzugeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauelements oder einer Mehrzahl von
Bauelementen wird ein Verbund mit einem
Halbleiterschichtenstapel und Anschlussschichten auf dem Halbleiterschichtenstapel bereitgestellt. Der Verbund ist vorzugsweise ein Waferverbund . Der Waferverbund kann ein Aufwachssubstrat aufweisen, auf das der
Halbleiterschichtenstapel etwa durch ein
Beschichtungsverfahren, bevorzugt durch ein Epitaxie- Verfahren, aufgebracht ist. Insbesondere weist der Verbund eine erste freiliegende Anschlussschicht und eine zweite freiliegende Anschlussschicht auf, die zur elektrischen
Kontaktierung des herzustellenden Bauelements eingerichtet und verschiedenen elektrischen Polaritäten zugeordnet sind. Auch kann der Verbund eine Mehrzahl von solchen ersten
Anschlussschichten und eine Mehrzahl von solchen zweiten Anschlussschichten aufweisen. Die erste Anschlussschicht und die zweite Anschlussschicht sind beispielsweise in lateraler Richtung durch einen Zwischenbereich räumlich voneinander beabstandet. Der Halbleiterschichtenstapel kann eine Mehrzahl von Halbleiterschichten aufweisen, etwa eine erste
Halbleiterschicht eines ersten Ladungsträgertyps, eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Ladungsträgertyps und eine aktive Schicht, die im Betrieb des herzustellenden
Bauelements bevorzugt zur Detektion oder zur Emission von elektromagnetischen Strahlungen eingerichtet ist. Eine freiliegende Anschlussschicht bedeutet, dass eine dem
Halbleiterschichtenstapel abgewandte Oberfläche der
Anschlussschicht zumindest teilweise von einem elektrisch isolierenden Material unbedeckt vorliegt.
Unter einer lateralen Richtung wird eine Richtung verstanden, die insbesondere parallel zu einer Haupterstreckungsfläche des Halbleiterschichtenstapels verläuft. Unter einer
vertikalen Richtung wird eine Richtung verstanden, die insbesondere senkrecht zu der Haupterstreckungsfläche des Halbleiterschichtenstapels gerichtet ist. Insbesondere sind die vertikale Richtung und die laterale Richtung quer, etwa senkrecht zueinander gerichtet. Gemäß zumindest einer Ausgestaltungsform des Verfahrens weist der Verbund eine erste Metallschicht zur mechanischen
Stabilisierung des Halbleiterschichtenstapels beziehungsweise des herzustellenden Bauelements auf, wobei die erste
Metallschicht zwischen dem Halbleiterschichtenstapel und den Anschlussschichten angeordnet ist. Die erste Metallschicht kann mittels eines Beschichtungsverfahrens auf den
Halbleiterschichtenstapel abgeschieden werden. Insbesondere weist die erste Metallschicht eine mittlere vertikale Dicke auf, die größer ist als eine mittlere vertikale Dicke der Anschlussschichten. In Draufsicht kann die erste
Metallschicht den in der lateralen Richtung zwischen den Anschlussschichten ausgebildeten Zwischenbereich entlang einer lateralen Längsrichtung überbrücken. In Draufsicht weist die erste Metallschicht insbesondere Überlappungen sowohl mit der ersten als auch mit der zweiten
Anschlussschicht auf. Insbesondere ist die erste
Metallschicht im Bereich des Zwischenbereichs frei von einer Unterbrechung .
Die erste Metallschicht kann im Bereich des Zwischenbereichs außerdem eine laterale Breite entlang einer lateralen und zu der Längsrichtung quer oder senkrecht verlaufenden
Querrichtung aufweisen, wobei sich die laterale Breite der ersten Metallschicht höchstens um 30 % oder höchstens um 20 % oder bevorzugt höchstens um 10 % von einer lateralen Breite der Anschlussschichten entlang der lateralen Querrichtung unterscheidet. Die laterale Breite der ersten Metallschicht kann dabei kleiner als die laterale Breite der
Anschlussschichten sein. Insgesamt kann die erste
Metallschicht beispielsweise einen Großteil des
Zwischenbereichs, etwa mindestens 60 %, mindestens 70 % oder mindestens 90 % des Zwischenbereichs überdecken. Es ist auch möglich, dass die erste Metallschicht den Zwischenbereich vollständig überdeckt. Durch die erste Metallschicht kann das herzustellende Bauelement insbesondere an Stellen des
Zwischenbereichs mechanisch verstärkt werden, wodurch
mögliche mechanische Schwachstellen im Bereich des
Zwischenbereichs vermieden werden.
Der Halbleiterschichtenstapel kann eine erste
Halbleiterschicht eines ersten Ladungsträgertyps und eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Ladungsträgertyps aufweisen. Des Weiteren weist der Halbleiterschichtenstapel eine aktive Schicht auf, die insbesondere zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist. Zum
Beispiel ist die aktive Schicht eine p-n-Übergangszone . Die aktive Schicht kann dabei als eine Schicht oder als eine Schichtenfolge mehrerer Schichten ausgebildet sein. Die aktive Schicht ist insbesondere 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 Halbleiterschichtenstapel kann mittels eines Epitaxie-Verfahrens schichtenweise auf ein Aufwachssubstrat aufgebracht sein. Der Verbund kann daher auch ein Aufwachssubstrat aufweisen, auf dem der
Halbleiterschichtenstapel angeordnet ist. Das
Aufwachssubstrat kann jedoch in einem nachfolgenden
Verfahrensschritt von dem Halbleiterschichtenstapel entfernt werden, sodass das herzustellende Bauelement insbesondere frei von einem Aufwachssubstrat ist. Der Halbleiterschichtenstapel weist eine erste Hauptfläche auf, die beispielsweise als eine Strahlungsdurchtrittsflache ausgebildet ist. Des Weiteren weist der
Halbleiterschichtenstapel eine der ersten Hauptfläche
abgewandte zweite Hauptfläche auf, die beispielsweise durch eine Oberfläche einer Halbleiterschicht, etwa der zweiten Halbleiterschicht, gebildet ist. Insbesondere begrenzen die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche den
Halbleiterschichtenstapel in der vertikalen Richtung.
Insbesondere grenzt die erste Hauptfläche an das
Aufwachssubstrat an. Die Anschlussschichten sind insbesondere auf der Seite der zweiten Hauptfläche auf dem
Halbleiterschichtenstapel angeordnet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein erster in lateralen Richtungen freiliegender Durchkontakt bevorzugt unmittelbar auf der ersten Anschlussschicht
ausgebildet. Des Weiteren kann ein in lateralen Richtungen freiliegender zweiter Durchkontakt unmittelbar auf der zweiten Anschlussschicht ausgebildet werden. Die
Durchkontakte können aus einem elektrisch leitfähigen
Anschlussmaterial ausgebildet werden. Ein in lateralen
Richtungen freiliegender Durchkontakt bedeutet, dass der Durchkontakt während des Ausbildens beziehungsweise
unmittelbar nach dem Ausbilden auf der Anschlussschicht eine Seitenfläche aufweist, die zumindest bereichsweise oder vollständig frei von einem elektrisch isolierenden oder einem weiteren elektrisch leitfähigen Material des herzustellenden Bauelements ist. Werden die Durchkontakte etwa mittels eines Schablonendruckverfahrens ausgebildet, wobei die Schablone in einem nachfolgenden Verfahrensschritt entfernt wird und somit nicht Teil des herzustellenden Bauelements ist, werden die Durchkontakte weiterhin als freiliegend angesehen, sofern deren Seitenflächen unmittelbar nach deren Fertigstellung, etwa unmittelbar nach dem Entfernen der Schablone, nicht von einem weiteren Material bedeckt sind.
Die Durchkontakte und Anschlussschichten bilden eine zweite Metallschicht des herzustellenden Bauelements. Die zweite Metallschicht kann somit in zumindest zwei voneinander lateral beabstandete Teilbereiche unterteilt sein, wobei ein erster Teilbereich einen ersten Durchkontakt und eine erste Anschlussschicht umfasst und ein zweiter Teilbereich einen zweiten Durchkontakt und eine zweite Anschlussschicht
umfasst .
Die zweite Metallschicht kann zwar in einem einzigen
Verfahrensschritt, etwa mittels eines galvanischen oder stromlosen Beschichtungsverfahrens , ausgebildet werden.
Hierzu wird jedoch eine TrockenresistSchicht benötigt, die mindestens genauso dick wie eine vertikale Dicke der zweiten Metallschicht ist. Diese vergleichsweise dicke
TrockenresistSchicht muss vor dem Aufbringen der zweiten Metallschicht strukturiert und nach dem Aufbringen der zweiten Metallschicht entfernt werden. Aufgrund der
vergleichsweise großen Dicke der zweiten Metallschicht, die etwa 100 pm oder einige hunderte Mikrometer betragen kann, sind Prozesse hinsichtlich der Strukturierung und
anschließender Entfernung der TrockenresistSchicht mit großem Aufwand verbunden. Durch die schrittweise Ausbildung der zweiten Metallschicht, nämlich durch das Ausbilden von den relativ dünnen Anschlussschichten und das Ausbilden der Durchkontakte auf den Anschlussschichten, kann die Ausbildung der zweiten Metallschicht etwa durch eine Kombination von verschiedenen Verfahren zum Aufbringen einer Metallschicht vereinfacht, zuverlässig und effizient durchgeführt werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind der erste und/oder zweite Durchkontakt jeweils als eine
Anschlusssäule ausgebildet. Unter einer Säule wird allgemein eine geometrische Struktur mit einer vertikalen Höhe, einer lateralen Breite und einem lateralen Querschnitt verstanden, wobei der laterale Querschnitt entlang der vertikalen
Richtung, also entlang der Höhe, eine im Wesentlichen
unveränderte Form aufweist und wobei sich ein Betrag
hinsichtlich einer Fläche des Querschnitts entlang der vertikalen Richtung insbesondere nicht sprunghaft ändert. Der Durchkontakt in diesem Sinne ist insbesondere einstückig ausgebildet und ist in einem einzigen Verfahrensschritt herstellbar. Zum Beispiel weist der laterale Querschnitt der Säule beziehungsweise des Durchkontakts die Form eines
Kreises, eines Vielecks, einer Ellipse oder andere Formen auf. Ein Aspektverhältnis hinsichtlich der Höhe zur Breite kann zwischen einschließlich 0,1 und 10, etwa zwischen einschließlich 0,3 und 3, oder mehr sein. Eine geometrische Struktur mit sprunghaft verändernden Flächen des Querschnitts entlang der vertikalen Richtung, etwa mit einer Stufe auf Seitenflächen der geometrischen Struktur, ist oft auf einen Verbund aus zwei oder mehreren in separaten
Verfahrensschritten hergestellten Teilschichten
zurückzuführen, und ist im Zweifel nicht als der hier
beschriebenen Durchkontakt in Form einer einstückig
ausgebildeten Säule zu verstehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Formkörpermaterial zur Ausbildung eines Formkörpers etwa von der Seite der zweiten Hauptfläche des
Halbleiterschichtenstapels auf den Verbund aufgebracht.
Insbesondere werden die Durchkontakte nach deren
Fertigstellung und nach dem Aufbringen des Formkörpermaterials dadurch jeweils zumindest in den
lateralen Richtungen von dem Formkörper vollumfänglich umschlossen, sodass der Formkörper an den Durchkontakten anhaftet und so mit den Durchkontakten einen dauerhaft zusammenhängenden Träger bilden, der das herzustellende
Bauelement mechanisch trägt. Die Ausbildung des Formkörpers erfolgt bevorzugt nach der Fertigstellung der Durchkontakte, etwa nachdem die Durchkontakte auf den Anschlussschichten ausgebildet und/oder fixiert werden.
Das Formkörpermaterial kann auf den Verbund so aufgebracht sein, dass der dadurch entstehende Formkörper in Draufsicht auf den Halbleiterschichtenstapel die Durchkontakte
vollständig bedeckt. In diesem Fall kann der Formkörper zur Freilegung der Durchkontakte teilweise geätzt, mechanisch abgetragen, geschliffen oder mittels Laserabiation teilweise entfernt werden. Alternativ ist es auch möglich, das
Formkörpermaterial auf den Verbund so aufzubringen, dass die Durchkontakte von dem Formkörpermaterial teilweise unbedeckt bleiben. Insbesondere werden die Durchkontakte nach
Fertigstellung des Bauelements so ausgebildet, dass sich diese durch den Formkörper hindurch erstrecken.
In einem Verfahren zur Herstellung eines Bauelements wird ein Verbund aufweisend einen Halbleiterschichtenstapel, eine erste freiliegende Anschlussschicht und eine zweite
freiliegende Anschlussschicht bereitgestellt. Die erste und zweite Anschlussschicht sind auf dem
Halbleiterschichtenstapel angeordnet, wobei die
Anschlussschichten verschiedenen elektrischen Polaritäten zugeordnet und zur elektrischen Kontaktierung des
herzustellenden Bauelements eingerichtet sind. Ein erster Durchkontakt wird auf der ersten Anschlussschicht ausgebildet, wobei der erste Durchkontakt etwa unmittelbar nach deren Fertigstellung zumindest in lateralen Richtungen freiliegend ist. Ein zweiter Durchkontakt wird auf der zweiten Anschlussschicht ausgebildet, wobei der zweite
Durchkontakt etwa unmittelbar nach deren Fertigstellung zumindest in lateralen Richtungen freiliegend ist. Nach dem Ausbilden der Durchkontakte wird ein Material zur Ausbildung eines Formkörpers auf den Verbund aufgebracht. Die
Durchkontakte werden dabei jeweils zumindest in den lateralen Richtungen von dem Formkörper vollumfänglich umschlossen. Dadurch kann ein dauerhaft zusammenhängender stabiler Träger aus dem Formkörper und den Durchkontakten gebildet werden, wobei der Träger so ausgebildet ist, dass dieser das
herzustellende Bauelement mechanisch trägt.
Das herzustellende Bauelement kann über die
Anschlussschichten und Durchkontakte extern elektrisch kontaktiert werden. Die Anschlussschichten und Durchkontakte können in zwei separaten Verfahrensschritten ausgebildet werden, wobei die Anschlussschichten insbesondere als dünne Metallschichten, die eine vertikale Dicke aufweist, die etwa mindestens zweimal, fünfmal, zehnmal oder etwa mindestens zwanzigmal kleiner als eine vertikale Dicke der
Durchkontakte. Die im Vergleich zu den Durchkontakten geringe Dicke der Anschlussschichten erlaubt die Anwendung von einfach zu kontrollierenden Prozessen zum Aufbringen von Schichten etwa auf Waferebene. Die Anschlussschichten dienen dabei als Basis für nachfolgende Prozessschritte, etwa zur Erzeugung von Durchkontakten insbesondere in Form von
Anschlusssäulen durch den Formkörper beziehungsweise durch den Träger hindurch. Das Ausbilden von Durchkontakten und Anschlussschichten können somit vereinfacht durch verschiedene Verbindungstechniken effizient durchgeführt werden .
Die Anschlussschichten können dabei jeweils als eine
Metallschicht ausgebildet sein, wobei die Metallschicht eine mittlere vertikale Dicke aufweist, die insbesondere höchstens 15 pm beträgt. Beispielsweise beträgt die vertikale Dicke der Anschlussschichten mindestens 4 pm. Bevorzugt beträgt eine mittlere vertikale Dicke der ersten und/oder zweiten
Anschlussschicht zwischen einschließlich 4 und 15 pm, etwa zwischen einschließlich 4 und 10 pm oder zwischen
einschließlich 4 und 8 pm, zum Beispiel circa 6 pm. Bei einer solchen vertikalen Dicke können die Anschlussschichten insbesondere mittels eines galvanischen Prozesses oder stromlosen Abscheidungsprozesses auf den
Halbleiterschichtenstapel vereinfacht aufgebracht werden, da die geringe Dicke der Anschlussschichten eine Verwendung von deutlich einfacher zu handhabenden Lacken als etwa einem Trockenresist erlaubt. Das heißt, die erste und/oder die zweite Anschlussschicht mit solcher geringer Dicke können ohne großen Aufwand beispielsweise mittels strukturierten Aufbringens von Metallschichten durch ein galvanisches oder stromloses Beschichtungsverfahren auf den
Halbleiterschichtenstapel aufgebracht werden, bei dem auf das Aufbringen und Verarbeiten einer vergleichsweise dicken
TrockenresistSchicht verzichtet werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Durchkontakte jeweils mittels eines Druckverfahrens, bevorzugt mittels eines Siebdruck- oder eines
Schablonendruckverfahrens, auf die jeweiligen
Anschlussschichten aufgebracht. Das Anschlussmaterial zur Ausbildung des Durchkontakts kann dabei in Form einer Paste ausgebildet sein, die bevorzugt ein Zinn, Silber und/oder Kupfer enthaltendes Lotmaterial enthält. In einem
nachfolgenden Umschmelzschritt können sich die Durchkontakte, die insbesondere als Lotkugeln ausgebildet werden, aus dem etwa als Lotpaste ausgebildeten Anschlussmaterial formieren. Zum Beispiel werden die Durchkontakte als SAC-Lotkugeln
(SnAgCu-Lotkugeln) ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Durchkontakte jeweils mittels eines
Beschichtungsverfahrens , etwa mittels eines galvanischen oder stromlosen Beschichtungsverfahrens , auf die jeweiligen
Anschlussschichten insbesondere strukturiert abgeschieden. Die Anschlussschichten können dabei als Startschichten (seed layers) für die Durchkontakte dienen. Das Anschlussmaterial kann aus einem Metall, bevorzugt aus Kupfer, oder aus einem elektrisch leitfähigen und lötfähigen Material ausgebildet sein. Die Durchkontakte können nachfolgend zu Lotkugeln umgeschmolzen werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Durchkontakte vorgefertigt bereitgestellt. Die
vorgefertigten Durchkontakte können dabei als metallische Kugeln und/oder als Lotkugeln ausgebildet sein. Die
Durchkontakte können auf den jeweiligen Anschlussschichten beispielsweise mittels einer Schablone parallel platziert werden. Die Durchkontakte werden anschließend mit den
jeweiligen Anschlussschichten mechanisch und elektrisch leitend verbunden, etwa unter Einsatz von Druck und/oder Wärme etwa mittels Thermokompression an den
Anschlussschichten dauerhaft befestigt werden. Andere
Verbindungstechniken können hier ebenfalls Anwendung finden, zum Beispiel Laserschweißen, Heißverstemmen, Löten, Thermokompressionsschweißen, Reibschweißen oder
Thermokompressionsbonden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Formkörpermaterial zur Ausbildung des Formkörpers durch
Heißverpressen auf den Verbund aufgebracht und so an dem Verbund und an den Durchkontakten befestigt. Das
Formkörpermaterial kann dabei ein mit Fasern, etwa
Gewebefasern oder Glasfasern, verstärktes Matrixmaterial aufweisen .
Beispielsweise ist das Matrixmaterial ein Harzmaterial wie etwa ein Epoxidharz. Zusätzlich oder alternativ kann das Matrixmaterial mit Weißpartikeln etwa mit reflektierenden beziehungsweise streuenden Partikeln aus Titanoxid oder
Siliziumoxid gefüllt sein. Bevorzugt ist das
Formkörpermaterial vor dem Aufbringen auf den Verbund
lediglich teilweise und nicht vollständig vernetzt, wodurch das Formkörpermaterial sich vereinfacht verarbeiten lässt und die Form des Formkörpers leicht modelliert beziehungsweise verändert werden kann. Insbesondere ist das
Formkörpermaterial in Form von einer Zweiphasenfolie (bistage moldsheet) ausgebildet, die ein Matrixmaterial, Faser wie etwa Glasfaser und/oder Füllstoffe wie etwa Weißpartikel aufweist, wobei das Matrixmaterial mit den Fasern und/oder Füllstoffen nicht vollständig vernetzt ist und erst nach dem Aufbringen oder während des Aufbringens auf den Verbund etwa durch eine thermische Behandlung vollständig vernetzt wird.
Das Formkörpermaterial kann ein Leiterplattenmaterial sein. Unter einem Leiterplattenmaterial wird ein Material
verstanden, das in der Leiterplattenindustrie für die
Herstellung von Leiterplatten verwendet wird, und beispielsweise ein mit Fasern verstärktes Matrixmaterial aufweist, wobei die Fasern in dem Matrixmaterial eingebettet sind. Zum Beispiel weist das Formkörpermaterial ein mit
Fasern verstärktes Reaktionsharz auf. Insbesondere ist der Formkörper aus einer FR4-Prepreg-Lage oder aus einer Mehrzahl von Prepreg-Lagen (Laminat) gebildet. Das FR4-Material ist üblicherweise mit Glasfasern gefüllt und weist daher eine besonders hohe mechanische Stabilität auf, etwa eine
deutliche höhere Stabilität als ein mit Silizium-haltigen Partikeln gefüllten Vergussmaterial. Der heißverpresste
Formkörper sowie das herzustellende Bauelement sind somit besonders bruchstabil ausgebildet.
Die Durchkontakte können dabei von dem Formkörpermaterial bedeckt sein, sodass der Formkörper zur Freilegung der
Durchkontakte in einem nachfolgenden Verfahrensschritt teilweise geätzt, mechanisch abgetragen, geschliffen oder mittels Laserabiation teilweise entfernt werden können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Formkörpermaterial mittels eines Gießverfahrens insbesondere unter Druckeinwirkung auf den Verbund aufgebracht und so an den Verbund und an den Durchkontakten befestigt. Unter einem Gießverfahren wird allgemein ein Verfahren verstanden, mit dem eine Formmasse bevorzugt unter Druckeinwirkung gemäß einer vorgegebenen Form ausgestaltet und erforderlichenfalls ausgehärtet werden kann. Insbesondere umfasst der Begriff „Gießverfahren" Gießen (molding) , Folien assistiertes Gießen (film assisted molding) , Spritzgießen (injection molding) , Spritzpressen (transfer molding) und Formpressen (compression molding) . In Draufsicht auf den Verbund können die Durchkontakte von dem Formkörpermaterial vollständig bedeckt sein. Der
Formkörper kann dabei eine mittlere vertikale Dicke
aufweisen, die etwa größer ist als eine mittlere vertikale Dicke des Durchkontakts oder größer als die Summe aus den mittleren vertikalen Dicken der Anschlussschichten und
Durchkontakte zusammen. Es ist auch möglich, dass das
Formkörpermaterial in einem zähflüssigen oder pastösen
Zustand bereitgestellt und auf den Verbund so aufgebracht wird, dass die Durchkontakte in Draufsicht auf den Verbund bereichsweise frei von dem Formkörpermaterial bleiben. Das heißt, die Durchkontakte ragen in der vertikalen Richtung insbesondere über den Formkörper hinaus. Dabei ist es auch möglich, dass das Formkörpermaterial zur Ausbildung des Formkörpers auf den Verbund so aufgebracht wird, dass die Durchkontakte in Draufsicht auf den Verbund lediglich von einem Grat (englisch: flash) bedeckt werden. Der Grat kann anschließend etwa mittels eines Ätzverfahrens von den
Durchkontakten entfernt werden, sodass die Durchkontakte nach dem Entfernen des Grats in der vertikalen Richtung über den Formkörper hinausragen. Vor dem Entfernen des Grats kann dieser eine Oberfläche, insbesondere eine gekrümmte
Oberfläche, der jeweiligen Durchkontakte nachbilden. Hierfür ist ein Formpressen (englisch: compression molding) mit einer flüssigen bis zähflüssigen Vergussmasse besonders geeignet, bei dem insbesondere nur so viel Formkörpermaterial angeboten wird, dass die Durchkontakte, die etwa als Lotkugeln
ausgebildet sind, nur partiell in dem Formkörper eingebettet sind. Das heißt, die Durchkontakte können dabei über den Formkörper hinausragen, wobei die Durchkontakte in den lateralen Richtungen beispielsweise vollumfänglich von dem Formkörper umschlossen sind und in Draufsicht auf den
Halbleiterschichtenstapel ab einer vertikalen Höhe frei von dem Formkörpermaterial oder höchstens von dem
Formkörpermaterial in Form eines Grats bedeckt sind, der nachträglich entfernt werden kann.
Werden die Durchkontakte aus einem lötfähigen Material, insbesondere als überstehende Lotkugeln, ausgebildet, reicht beispielsweise 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.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Formkörper so ausgebildet, dass die Durchkontakte in
Draufsicht auf den Halbleiterschichtenstapel von dem
Formkörpermaterial vollständig überdeckt werden und der dadurch ausgebildete Formkörper eine mittlere Dicke aufweist, die größer ist als eine mittlere vertikale Dicke der
Durchkontakte. Zur Freilegung der Durchkontakte kann der Formkörper bereichsweise mechanisch entfernt, etwa
geschliffen werden oder es werden Öffnungen zum Beispiel mittels Laserabiation in dem Formkörper gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Formkörpermaterial zur Ausbildung des Formkörpers so auf den Verbund aufgebracht, dass sowohl die Durchkontakte als auch die Anschlussschichten in den lateralen Richtungen von dem Formkörper vollumfänglich umschlossen werden. Ein in der lateralen Richtung zwischen den Anschlussschichten
beziehungsweise zwischen den Durchkontakten ausgebildeter Zwischenbereich wird somit von dem Formkörpermaterial
insbesondere vollständig aufgefüllt. Der Formkörper wird bevorzugt einstückig ausgebildet. Die Durchkontakte werden dabei insbesondere in den lateralen Richtungen vollständig umgeben. Das heißt, die Seitenflächen der Durchkontakte und/oder der Anschlussschichten können von dem Formkörper vollständig bedeckt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementen wird der Verbund mit einer Mehrzahl von ersten und einer Mehrzahl von zweiten Anschlussschichten bereitgestellt. Auf den Anschlussschichten kann eine Mehrzahl von ersten und zweiten Durchkontakten ausgebildet werden. Der Verbund kann dabei einen oder mehrere Trenngräben zwischen den herzustellenden Bauelementen
aufweisen. In der vertikalen Richtung kann sich der
Trenngraben oder die Mehrzahl von Trenngräben bereichsweise in den Halbleiterschichtenstapel hinein erstrecken. Der
Trenngraben oder die Mehrzahl von Trenngräben kann beim
Ausbilden des Formkörpers von dem Formkörpermaterial
teilweise oder vollständig aufgefüllt werden. Nach der
Bildung des Formkörpers kann der Verbund entlang des
Trenngrabens oder entlang der Mehrzahl von Trenngräben in eine Mehrzahl von Bauelementen so vereinzelt werden, dass die vereinzelten Bauelemente jeweils einen Träger und einen auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper aufweisen, wobei der Halbleiterkörper aus dem Halbleiterschichtenstapel hervorgeht und der Träger aus dem vereinzelten Formkörper, einem ersten Durchkontakt und einem zweiten Durchkontakt gebildet ist. Es ist auch möglich, dass der Träger eine Mehrzahl von den ersten und/oder den zweiten Durchkontakten aufweist. Der Träger des vereinzelten Bauelements wird somit direkt am Halbleiterschichtenstapel beziehungsweise am
Halbleiterkörper, das heißt auf Waferebene und nicht in einem separaten Verfahrensschritt, ausgebildet, sodass das
fertiggestellte Bauelement in diesem Sinne insbesondere frei von einer Verbindungsschicht etwa in Form einer Lötschicht oder einer KlebstoffSchicht zwischen dem Halbleiterkörper und dem Träger ist.
In zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses einen zusammenhängenden Träger und einen auf dem
Träger angeordneten Halbleiterkörper auf. Der
Halbleiterkörper weist eine insbesondere als
Strahlungsdurchtrittsfläche des Bauelements ausgebildete erste Hauptfläche und eine der ersten Hauptfläche
gegenüberliegende, dem Träger zugewandte zweite Hauptfläche auf. Das Bauelement weist außerdem eine erste
Anschlussschicht und eine zweite Anschlussschicht auf der Seite der zweiten Hauptfläche auf, wobei die
Anschlussschichten auf dem Halbleiterkörper angeordnet, unterschiedlichen elektrischen Polaritäten des Bauelements zugeordnet und zur elektrischen Kontaktierung des
Halbleiterkörpers eingerichtet sind. Der Träger ist aus einem Formkörper, einem ersten Durchkontakt und einem zweiten
Durchkontakt gebildet, wobei die Durchkontakte jeweils mit einer der Anschlussschichten elektrisch leitend verbunden sind und sich in vertikaler Richtung durch den Formkörper hindurch erstrecken. Somit ist das Bauelement insbesondere über eine der zweiten Hauptfläche abgewandte Rückseite des Trägers extern elektrisch kontaktierbar . An einer
Verbindungsebene zwischen der ersten Anschlussschicht und dem ersten Durchkontakt weist die erste Anschlussschicht
bevorzugt einen gleichen oder größeren lateralen Querschnitt als der erste Durchkontakt auf. Auch kann die zweite
Anschlussschicht an einer entsprechenden Verbindungsebene einen gleichen oder größeren lateralen Querschnitt als der zweite Durchkontakt aufweisen. Dadurch können die
Durchkontakte vereinfacht auf den Anschlussschichten ausgebildet werden. Der Formkörper des Trägers ist so
ausgebildet, dass dieser sowohl die erste Anschlussschicht und/oder die zweite Anschlussschicht als auch den ersten Durchkontakt und/oder den zweiten Durchkontakt in lateralen Richtungen vollumfänglich umschließt.
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 .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses zur mechanischen Stabilisierung eine zwischen dem Halbleiterkörper und den Anschlussschichten angeordnete erste Metallschicht auf. Die erste Metallschicht ist so
ausgebildet, dass diese einen in der lateralen Richtung zwischen den Anschlussschichten beziehungsweise zwischen den Durchkontakten ausgebildeten Zwischenbereich lateral
überbrückt, etwa lateral überdeckt oder vollständig
überdeckt. Insbesondere ist die erste Metallschicht im
Bereich des Zwischenbereichs frei von einer Unterbrechung. Die erste Metallschicht weist eine laterale Breite entlang der lateralen Querrichtung auf, die sich etwa höchstens um 30 % von einer lateralen Breite der Anschlussschichten oder der Durchkontakte entlang der lateralen Querrichtung
unterscheidet. Die erste Metallschicht weist dabei eine mittlere vertikale Dicke auf, die bevorzugt größer ist als eine mittlere vertikale Dicke der jeweiligen
Anschlussschichten. Insbesondere ist die mittlere vertikale Dicke der ersten Metallschicht kleiner als eine mittlere vertikale Dicke der jeweiligen Durchkontakte. Beispielsweise sind die Materialien der ersten Metallschicht und der Durchkontakte sowie der Anschlussschichten so
ausgewählt, dass die erste Metallschicht ein höheres
Elastizitätsmodul und/oder eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit aufweist als die Anschlussschichten und/oder die
Durchkontakte. Zum Beispiel weist die erste Metallschicht Nickel auf. Die Anschlussschichten und/oder die Durchkontakte können dabei aus Kupfer ausgebildet oder mit Kupfer
beschichtet sein. Eine derartige Ausgestaltung führt zu einer Verringerung der Bauhöhe des Bauelements bei Beibehaltung ausreichender mechanischer Stabilität des Bauelements sowie der hohen Effizienz der Wärmeabführung durch die
Anschlussschichten beziehungsweise die Durchkontakte.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist der Formkörper mit dem ersten Durchkontakt und/oder mit der ersten Anschlussschicht mittels einer Verankerungsstruktur verankert. Die Verankerungsstruktur kann durch eine gekrümmte Seitenfläche des ersten Durchkontakts und/oder durch eine Stufe gebildet sein, wobei die Stufe insbesondere aufgrund der unterschiedlichen Querschnitte der ersten
Anschlussschicht und des ersten Durchkontakts an deren
Verbindungsebene zurückzuführen ist. Ganz analog kann der Formkörper mit dem zweiten Durchkontakt und/oder mit der zweiten Anschlussschicht mittels einer entsprechenden
Verankerungsstruktur verankert sein. Eine solche Verankerung erhöht die mechanische Stabilität des Trägers, da ein
Verrutschen beziehungsweise Ablösen der Durchkontakte von dem Formkörper weitgehend oder komplett unterbunden wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind der erste und/oder zweite Durchkontakt aus einem elektrisch leitfähigen und lötfähigen Material gebildet, wobei der erste und/oder zweite Durchkontakt in Draufsicht frei von dem
Formkörper sind oder über den Formkörper hinausragen. Das Bauelement bringt somit bereits ein Lotreservoir für eine mögliche Bauelementmontage mit sich. Der erste und/oder zweite Durchkontakt sind dabei insbesondere einstückig, das heißt etwa in einem einzigen Verfahrensschritt herstellbar, ausgebildet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine Verdrahtungsstruktur und eine Isolierungsstruktur auf. Die Isolierungsstruktur ist insbesondere zusammenhängend ausgebildet. Das heißt, die Isolierungsstruktur kann eine Mehrzahl von Isolierungsschichten aufweisen, die
beispielsweise in separaten Verfahrensschritten hergestellt sind, jedoch sich aneinander angrenzen. Insbesondere sind die erste und die zweite Anschlussschicht mit der
Verdrahtungsstruktur elektrisch leitend verbunden. Die
Verdrahtungsstruktur ist so eingerichtet, dass die erste Anschlussschicht und die zweite Anschlussschicht mittels der Verdrahtungsstruktur jeweils mit einer ersten
Halbleiterschicht eines ersten Ladungsträgertyps
beziehungsweise mit einer zweiten Halbleiterschicht eines zweiten Ladungsträgertyps des Halbleiterkörpers elektrisch leitend verbunden sind.
Die Verdrahtungsstruktur und die Isolierungsstruktur können sich bereichsweise in den Halbleiterkörper und/oder in den Träger hinein erstrecken und in der vertikalen Richtung bereichsweise zwischen dem Halbleiterkörper und dem Träger des Bauelements angeordnet sein. Der Halbleiterkörper weist insbesondere eine zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht angeordnete aktive Schicht auf, die im Betrieb des Bauelements bevorzugt zur Emission oder zur Detektion von elektromagnetischen Strahlungen eingerichtet ist. Die Verdrahtungsstruktur kann eine
Durchkontaktierung aufweisen, die sich zur elektrischen
Kontaktierung etwa der ersten Halbleiterschicht von der zweiten Hauptfläche durch die zweite Halbleiterschicht und die aktive Schicht hindurch in die erste Halbleiterschicht erstreckt. Dabei kann die Durchkontaktierung etwa durch die Isolierungsstruktur von der zweiten Halbleiterschicht sowie von der aktiven Schicht elektrisch isoliert werden. Die
Verdrahtungsstruktur kann zur Verbesserung der
Stromverteilung in der ersten Halbleiterschicht eine Mehrzahl von solchen Durchkontaktierungen aufweisen.
Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und
Weiterbildungen des Verfahrens sowie des Bauelements ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren 1A bis 10B erläuterten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Figuren 1A bis 5 verschiedene Verfahrensstadien eines
Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl von Bauelementen in schematischen Schnittansichten,
Figuren 6 bis 8 verschiedene Verfahrensstadien eines weiteren
Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl von Bauelementen in schematischen Schnittansichten, und
Figuren 9A bis 10B verschiedene 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. Der Verbund weist einen Halbleiterschichtenstapel 20 auf. Der
Halbleiterschichtenstapel 20 ist auf einem Substrat 1 angeordnet. Das Substrat 1 ist insbesondere ein
Aufwachssubstrat , etwa ein Saphirsubstrat, wobei der
Halbleiterschichtenstapel 20 etwa mittels eines Epitaxie- Verfahrens schichtenweise auf das Aufwachssubstrat
abgeschieden ist. Der Halbleiterschichtenstapel 20 weist eine dem Substrat 1 zugewandte erste Hauptfläche 201 und eine dem Substrat 1 abgewandte zweite Hauptfläche 202 auf.
Insbesondere ist die erste Hauptfläche 201 durch eine
Oberfläche einer ersten Halbleiterschicht 21 und die zweite Hauptfläche 202 durch eine zweite Halbleiterschicht 22 des Halbleiterschichtenstapels 20 gebildet. Der
Halbleiterschichtenstapel 20 weist außerdem eine aktive
Schicht 23 auf, die zwischen der ersten Halbleiterschicht 21 und der zweiten Halbleiterschicht 22 angeordnet ist.
Der Verbund 200 weist auf der Seite der zweiten Hauptfläche 202 des Halbleiterschichtenstapels 20 eine
Verdrahtungsstruktur 8 auf. Die Verdrahtungsstruktur 8 erstreckt sich in einer Verdrahtungsebene und ist zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterschichtenstapels 20 eingerichtet, wobei die Verdrahtungsstruktur 8 direkt mit verschiedenen Halbleiterschichten des
Halbleiterschichtenstapels 20 elektrisch leitend verbunden sein können. Der Verbund 200 weist eine erste Metallschicht 3 auf. Die erste Metallschicht 3 kann bevorzugt strukturiert etwa mittels eines Beschichtungsverfahrens auf die
Verdrahtungsstruktur 8 und/oder auf den
Halbleiterschichtenstapel 20 aufgebracht werden. Insbesondere enthält die erste Metallschicht ein Metall, zum Beispiel Ni oder Cu .
Des Weiteren weist der Verbund 200 eine erste
Anschlussschicht 41 und eine von der ersten Anschlussschicht
41 lateral beabstandete zweite Anschlussschicht 42 auf.
Insbesondere können der Halbleiterschichtenstapel 20 über die erste Anschlussschicht 41 und die zweite Anschlussschicht 42 elektrisch kontaktiert werden. Die erste und zweite
Anschlussschicht 41, 42 sind verschiedenen elektrischen
Polaritäten des herzustellenden Bauelements 100 zugeordnet und etwa über die Verdrahtungsstruktur 8 mit den jeweiligen Halbleiterschichten des Halbleiterschichtenstapels 20
elektrisch leitend verbunden. Die Anschlussschichten 41 und
42 können Kupfer aufweisen oder aus Kupfer bestehen.
In der Figur 1A ist die erste Metallschicht 3 in der
vertikalen Richtung zwischen dem Halbleiterschichtenstapel 20 und den Anschlussschichten 41 und 42 angeordnet. Der Verbund 200 weist eine Isolierungsstruktur 9 auf, wobei die erste Metallschicht 3 mittels der Isolierungsstruktur 9 von einer der Anschlussschichten, in der Figur 1A von der zweiten
Anschlussschicht 42, elektrisch isoliert ist. Die
Isolierungsstruktur 9 weist eine Öffnung auf, durch die sich die erste Anschlussschicht 41 hindurch zur Bildung eines elektrischen Kontakts mit der ersten Metallschicht 3
erstreckt. In der Figur 1A weisen die erste Metallschicht 3 und die Isolierungsstruktur 9 eine gemeinsame Öffnung auf, durch die sich die zweite Anschlussschicht 42 hindurch zur Bildung eines elektrischen Kontakts mit der
Verdrahtungsstruktur 8 erstreckt. Die erste Metallschicht 3 kann dabei zusammenhängend und einstückig ausgebildet sein.
Des Weiteren weist die Isolierungsstruktur 9 eine weitere Öffnung auf, durch die sich die erste Metallschicht 3
hindurch zu der Verdrahtungsstruktur 8 erstreckt. In der Figur 1A sind die Verdrahtungsstruktur 8 und die
Isolierungsschicht 9 schematisch vereinfacht dargestellt. Abweichend von der Figur 1A können die Verdrahtungsstruktur 8 und/oder die Isolierungsstruktur 9 sich bereichsweise in den Halbleiterschichtenstapel 20 hinein erstrecken. Die
Verdrahtungsstruktur 8 kann Teilbereiche aufweisen, die etwa durch die Isolierungsstruktur 9 voneinander elektrisch isoliert und somit verschiedenen elektrischen Polaritäten des herzustellenden Bauelements zugeordnet sind. Die
Isolierungsstruktur 9 eines jeweiligen herzustellenden
Bauelements ist insbesondere als eine zusammenhängende
Isolierungsstruktur ausgebildet. Dabei kann die
zusammenhängende Isolierungsstruktur 9 elektrisch isolierende Teilschichten aufweisen, die etwa in separaten
Verfahrensschritten ausgebildet sind und unmittelbar
aneinander angrenzen und so eine zusammenhängende Struktur bilden. Beispielsweise weist die Isolierungsstruktur 9 ein elektrisch isolierendes Material wie Siliziumoxid, etwa
Siliziumdioxid, und/oder Siliziumnitrid auf oder besteht aus zumindest einem dieser Materialien.
Die erste Metallschicht 3 und/oder die Anschlussschichten 41, 42 können jeweils mittels eines galvanischen oder stromlosen Beschichtungsverfahrens auf den Halbleiterschichtenstapel 20 abgeschieden werden. Insbesondere werden die erste Metallschicht 3 und/oder die Anschlussschichten 41 sowie 42 mit Hilfe einer insbesondere strukturierten Lackschicht auf den Halbleiterschichtenstapel 20 aufgebracht. Die erste
Metallschicht 3 weist eine vertikale Dicke D3 auf, die insbesondere zwischen einschließlich 3 und 30 pm, bevorzugt zwischen einschließlich 6 und 15 pm, etwa circa 10 pm ist.
Die erste Anschlussschicht 41 und die zweite Anschlussschicht 42 weisen eine erste vertikale Dicke D41 beziehungsweise eine zweite vertikale Dicke D42 auf, wobei die Dicken der
Anschlussschichten jeweils insbesondere zwischen
einschließlich 4 und 15 pm, bevorzugt zwischen 4 und 10 pm, oder zwischen 4 und 8 pm, etwa circa 6 pm dick sind.
Insbesondere weist die erste Metallschicht 3 eine mittlere Dicke auf, die größer ist als eine mittlere Dicke der
Anschlussschicht 41 und/oder Anschlussschicht 42.
Beispielsweise beträgt ein Verhältnis der mittleren Dicke der ersten Metallschicht 3 zu der mittleren Dicke der
Anschlussschichten zwischen einschließlich 1 zu 2 oder zwischen einschließlich 1 zu 3 oder zwischen einschließlich 1 zu 5. Insbesondere ist die erste Metallschicht 3 so dick ausgebildet, dass die erste Metallschicht 3 mechanisch stabil, insbesondere freitragend ausgebildet ist und so zur mechanischen Stabilisierung des Halbleiterschichtenstapels 20 beziehungsweise des herzustellenden Bauelements 100 beiträgt.
Die erste Metallschicht 3 und die Anschlussschichten 41 sowie 42 sind jeweils insbesondere aus einem Metall wie etwa Kupfer oder Nickel, oder aus einer Metalllegierung ausgebildet.
Insbesondere sind die Anschlussschichten 41 und 42 sowie die erste Metallschicht 3 so eingerichtet, dass die erste
Metallschicht 3 in Draufsicht einen zwischen den
Anschlussschichten 41 und 42 angeordneten Zwischenbereich 40 lateral überbrückt beziehungsweise bedeckt. Insbesondere kann die erste Metallschicht 3 den Zwischenbereich 40 vollständig bedecken. Durch die Überbrückung beziehungsweise Überdeckung des Zwischenbereichs 40 durch die erste Metallschicht 3 wird das herzustellende Bauelement 100 an Stellen des
Zwischenbereichs 40 durch die erste Metallschicht 3
mechanisch verstärkt, wodurch die mechanische Stabilität des Bauelements erhöht ist.
Beispielsweise ist die erste Metallschicht 3 und die
Anschlussschichten 41 sowie 42 hinsichtlich ihrer Materialien so ausgebildet, dass die erste Metallschicht ein höheres Elastizitätsmodul aufweist als die Anschlussschichten 41 und 42 und/oder die Anschlussschichten eine höhere
Wärmeleitfähigkeit aufweisen als die erste Metallschicht 3. Zum Beispiel weist die erste Metallschicht 3 Nickel und die Anschlussschicht 41 und/oder 42 Kupfer auf.
Das in der Figur 1B dargestellte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 1A dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu weist der Verbund eine Mehrzahl von ersten Metallschichten 3, eine Mehrzahl von ersten Anschlussschichten 41 sowie eine Mehrzahl von zweiten Anschlussschichten 42 auf. Die ersten Metallschichten 3 sind etwa durch einen Trenngraben 50 lateral beabstandet. Der Trenngraben 50 kann sich in der vertikalen Richtung von der Seite der Anschlussschichten in den Halbleiterschichtenstapel 20 hinein erstrecken. Abweichend von der Figur 1B kann der Verbund 200 eine Mehrzahl von Trenngräben 50 aufweisen.
Entlang der Trenngräben 50 kann der Verbund 200 in eine
Mehrzahl von Bauelementen vereinzelt werden, sodass die vereinzelten Bauelemente einen Halbleiterkörper 2, eine von den ersten Metallschichten 3, eine von den ersten Anschlussschichten 41 und eine von den zweiten
Anschlussschichten 42 aufweisen, wobei der Halbleiterkörper 2 aus dem Halbleiterschichtenstapel 20 hervorgeht. Die
Isolierungsstruktur 9 kann so ausgebildet sein, dass sich dieser bereichsweise in den Trenngraben 50 hinein erstreckt. Insbesondere kann die Isolierungsstruktur 9 eine Bodenfläche des Trenngrabens 50 bedecken, wobei der Verbund 200 bei der Vereinzelung durch die Isolierungsstruktur 9 in dem
Trenngraben 50 durchgetrennt wird. Abweichend von der Figur 1B kann sich die erste Metallschicht 3 ebenfalls zumindest teilweise in den Trenngraben 50 hinein erstrecken.
In der Figur 2 werden der erste Durchkontakt 441 und der zweite Durchkontakt 442 jeweils auf die erste
Anschlussschicht 41 beziehungsweise auf die zweite
Anschlussschicht 42 aufgebracht. Die Durchkontakte 441 und 442 weisen jeweils eine vertikale Dicke D441 beziehungsweise D442 auf. Im Zweifel wird eine vertikale Dicke einer Schicht als eine mittlere vertikale Dicke dieser Schicht verstanden. Die Durchkontakte 441, 442 und die Anschlussschichten 41, 42 bilden so eine zweite Metallschicht 4 des herzustellenden Bauelements 100. Die zweite Metallschicht 4 eines jeweiligen herzustellenden Bauelements ist etwa in zumindest zwei voneinander lateral beabstandete Teilbereiche unterteilt sein, wobei ein erster Teilbereich einen ersten Durchkontakt 441 und eine erste Anschlussschicht 41 umfasst und ein zweiter Teilbereich einen zweiten Durchkontakt 442 und eine zweite Anschlussschicht 42 umfasst.
An einer Verbindungsebene zwischen der Anschlussschichten und der Durchkontakte weisen die Anschlussschichten 41, 42 in der Figur 2 jeweils einen größeren lateralen Querschnitt als der entsprechende Durchkontakt 441, 442 auf. In der lateralen Richtung wird beim Übergang von der Anschlussschicht 41 oder 42 zu dem Durchkontakt 441 oder 442 jeweils eine Stufe gebildet, wobei die Stufe in den lateralen Richtungen den zugehörigen Durchkontakt umläuft. Die Durchkontakte 441 und 442 weisen jeweils eine gekrümmte Seitenfläche auf. In der Figur 2 ist die Seitenfläche konvex dargestellt. Es ist auch möglich, dass die Seitenflächen der Durchkontakte konkav ausgebildet sind. In der Figur 2 sind die Durchkontakte jeweils ellipsoidartig mit jeweils einer den
Anschlussschichten 41 und 42 zugewandten flachen Oberfläche dargestellt. Abweichend davon kann der Durchkontakt etwa die Form einer Kugel, eines Zylinders, eines Stumpfkegels , einer Stumpfpyramide oder auch andere Formen annehmen.
Die vertikalen Dicken der Durchkontakte D441 und D442 sind insbesondere größer als die vertikalen Dicken der ersten Metallschicht D3 und der Anschlussschichten D41 und D42. Zum Beispiel beträgt die Dicke eines Durchkontakts zwischen einschließlich 10 pm und 300 pm, etwa zwischen 20 pm und 200 pm oder zwischen einschließlich 50 pm und 100 pm.
Insbesondere ist die vertikale Dicke eines Durchkontakts mindestens zweimal, etwa viermal oder zehnmal so groß wie die vertikale Dicke der ersten Metallschicht 3 und/oder der
Anschlussschichten 41 und 42. Beispielsweise ist ein
Verhältnis der Dicke der Durchkontakte 441 und 442 zu der Dicke der ersten Metallschicht 3 und/oder der
Anschlussschichten 41 und 42 zwischen einschließlich 2 zu 30, etwa zwischen 4 zu 20 oder zwischen 5 zu 10.
Die Durchkontakte 441 und 442 können vorgefertigt
bereitgestellt werden und mittels eines Verbindungsverfahrens wie zum Beispiel Löten, Bonden, Kleben, Heißverpressen oder mittels Thermokompressionsbonden an den ersten und zweiten Anschlussschichten 41, 42 befestigt werden. Auch können die Durchkontakte 441 und 442 mittels eines Siebdruck- oder
Schablonendruckverfahrens auf die Anschlussschichten 41 und 42 aufgebracht werden. Es ist auch möglich, dass die
Durchkontakte 441 und 442 jeweils mittels eines galvanischen oder stromlosen Beschichtungsverfahrens strukturiert auf die Anschlussschichten 41 und 42 abgeschieden werden.
Insbesondere können die Anschlussschichten 41 und 42 dabei als Startschichten (seed layers) für die Durchkontakte 441 und 442 dienen. Die Anschlussschichten und Durchkontakte können aus einem Metall, etwa aus Kupfer, ausgebildet sein. Zur Ausbildung der Durchkontakte 441 und 442 wird
insbesondere Kupfer aufgrund seiner ausgezeichneten
elektrischen und thermischen Leitfähigkeit verwendet. Im Vergleich zu weiteren hochleistungsfähigen Materialien wie Silber und Gold ist Kupfer besonders kostengünstig. Die
Anschlussschichten 41 und 42 können jeweils ebenfalls aus Kupfer ausgebildet oder zumindest mit Kupfer beschichtet sein, wodurch optimale mechanische, elektrische und
thermische Verbindungen zwischen den Anschlussschichten und den Durchkontakten ausgebildet werden. Zudem ist Kupfer im Vergleich zu anderen Metallen wie etwa Nickel oder Eisen relativ weich, sodass die aus Kupfer gebildeten
Anschlussschichten oder Durchkontakte äußere mechanische Einwirkungen gut auffangen können. Auch weisen Kupfer und viele handelsübliche Formkörpermaterialien einen
vergleichbaren thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, sodass ein etwa aus Kupfer und einem handelsüblichen
Formkörpermaterial gebildeter Träger besonders stabil
gegenüber Temperaturänderungen ist. Des Weiteren können die Durchkontakte 441 und 442 aus einem lötfähigen Material ausgebildet oder mit einem solchen Material beschichtet sein. Lötfähige Materialien können dabei zum Beispiel Materialien umfassen, die zum Weichlöten geeignet sind.
In der Figur 3 wird ein Formkörpermaterial auf den Verbund 200 zur Bildung eines Formkörpers 10 aufgebracht. Das
Formkörpermaterial kann dabei ein mit Fasern verstärktes Leiterplattenmaterial sein. Das Formkörpermaterial kann beispielsweise mittels Heißverpressens auf den Verbund aufgebracht und so an den Verbund und an den Durchkontakten befestigt werden. Auch kann das Formkörpermaterial eine
Vergussmasse sein, die etwa mittels eines Gießverfahrens auf den Verbund 200 aufgebracht wird. In der Figur 3 werden die Durchkontakte 441 und 442 von dem Formkörpermaterial
vollständig überdeckt. In diesem Fall sind die Durchkontakte 441 und 442 bis auf die an den Anschlussschichten 41 oder 42 angrenzenden Oberflächen in dem Formkörper 10 vollständig eingebettet .
Das Formkörpermaterial kann dabei mit Weißpartikeln etwa mit ein mit streuenden oder reflektierenden Partikeln wie
Titanoxid- oder Siliziumoxid-Partikeln gefüllt, insbesondere hochgefüllt sein. Unter einem mit Weißpartikeln hochgefüllten Material wird ein Material verstanden, das ein Matrixmaterial und in das Matrixmaterial eingebettete Weißpartikel aufweist, wobei die Weißpartikel etwa mindestens 30 oder 40 oder 60, etwa mindestens 70 oder mindestens 80 Gewichts- oder Volumen- % des hochgefüllten Materials ausmachen. Bei einem mit
Glasfasern verstärkten Epoxidharz mit hochgefüllten
Weißpartikeln kann der Anteil an Weißpartikeln auch unter 60 % liegen.
Zur Freilegung der Durchkontakte 441 und 442 wird der
Formkörper 10 teilweise entfernt beziehungsweise gedünnt. Dies kann durch Rückschieifen des Formkörpers 10 oder durch teilweises Entfernen mittels Laserabiation erfolgen. In der Figur 4 schließen die Durchkontakte 441 und 442 in einer vertikalen Höhe mit dem Formkörper 10 bündig ab. Die
Durchkontakte 441 und 442 weisen somit jeweils eine
freigelegte Oberfläche auf, an den das herzustellende
Bauelement 100 extern elektrisch kontaktiert werden kann. Durch die Freilegung der Durchkontakte 441 und 442 etwa mittels Rückschleifens exponiert weiterhin eine lötbare
Oberfläche des entsprechenden Durchkontakts, sodass auf eine zusätzliche Metallisierung verzichtet werden kann.
In der Figur 5 wird dargestellt, dass das Aufwachssubstrat 1 von dem herzustellenden Bauelement 100 etwa durch ein
mechanisches Verfahren, ein Ätzverfahren oder durch ein
Laserabhebeverfahren, entfernt werden kann. Die Trennung des Aufwachssubstrats 1 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 101 des Bauelements 100 strukturiert werden. Die Oberfläche 101 ist dabei als eine Strahlungsdurchtrittsfläche des
Bauelements 100 ausgebildet und kann eine Oberfläche des Halbleiterkörpers 2 oder eine Oberfläche einer auf dem
Halbleiterkörper 2 angeordneten Schutzschicht sein. Das
Bauelement 100 weist eine der Strahlungsdurchtrittsfläche 101 abgewandte Rückseite 102 mit freigelegten Oberflächen der Durchkontakte 441 und 442 auf. Abweichend von der Figur 5 kann jedes vereinzelte Bauelement eine Mehrzahl von ersten Durchkontakten 441 und/oder eine Mehrzahl von zweiten
Durchkontakten 442 aufweisen. Das in der Figur 6 dargestellte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl von Bauelementen. Im Unterschied hierzu wird das Formkörpermaterial zur Ausbildung des Formkörpers so auf den Verbund 200 aufgebracht, dass die Durchkontakte 441 und 442 bereichsweise frei von dem Formkörpermaterial bleiben. In vertikaler Richtung ragen die Durchkontakte 441 und 442 somit über den Formkörper 10 hinaus. Das
Formkörpermaterial kann dabei als eine Vergussmasse,
insbesondere in einem flüssigen bis zähflüssigen Zustand bereitgestellt und beispielsweise mittels eines
Gießverfahrens auf dem Verbund 200 aufgebracht werden.
Bevorzugt wird das Formkörpermaterial dabei mittels
Formpressens auf dem Verbund 200 aufgebracht. Auf ein
teilweises Entfernen des Formkörpers 10, beispielsweise durch Rückschieifen, kann somit verzichtet werden. Dadurch kann beispielsweise vermieden werden, dass Metallreste, die etwa bei der Freilegung der Durchkontakte 441 und 442 entstehen, auf eine Vorderseite des herzustellenden Bauelements 100 gelangen können und dadurch möglicherweise den
Halbleiterkörper 2 und somit das Bauelement 100 schädigen können. Da der Formkörper 10 bezüglich der Freilegung der Durchkontakte 441 und 442 nicht nachträglich bearbeitet werden müssen, weist der Formkörper auch im Hinblick auf dessen mit Streupartikeln etwa mit Siliziumoxid- oder
Titanoxidpartikeln hochgefülltes und somit leicht brüchiges Formkörpermaterial insgesamt eine höhere Stabilität auf. Das Bauelement kann somit bruchstabiler ausgestaltet werden.
Das in der Figur 7 dargestellte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu wird in der Figur 7 dargestellt, dass auf den Durchkontakten 441 und 442 ein Grat 440 verbleiben kann. Dieser Grat ist besonders dünn ausgestaltet und bildet dabei die Form der über den
Formkörper 10 überstehenden Teilbereiche der Durchkontakte 441 und 442 nach. Somit kann der Grat 440 nicht als Teil des Formkörpers 10 angesehen werden. Dieser Grat 440 kann am fertiggestellten Bauelement verbleiben, bis das Bauelement 100 eingesetzt, etwa auf einer Leiterplatte aufgebracht, darauf befestigt und mit einer externen elektrischen Quelle elektrisch verbunden wird. Der am Bauelement 100 verbleibende Grat 440 kann das Bauelement, insbesondere die Durchkontakte etwa bei der Verpackung oder beim Transport vor äußeren
Einflüssen, zum Beispiel vor Oxidation, schützen. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt kann der Grat 440 auch nachträglich durch einen nasschemischen Ätzschritt entfernt werden. Solch ein Ätzschritt kann auch trockenchemisch erfolgen, etwa durch ein 02-haltiges Plasma. Der Formkörper 10 wird dabei nicht oder nur unwesentlich verändert und behält dabei seine ursprüngliche Form, insbesondere im
Hinblick auf die Form des Formkörpers.
Das in der Figur 8 dargestellte Bauelement 100 entspricht im Wesentlichen dem in den Figuren 6 und 7 dargestellten
Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu ist das Bauelement 100 frei von einem Aufwachssubstrat 1. Das Bauelement 100 weist eine strukturierte Strahlungsdurchtrittsfläche 101 auf. Insbesondere ist das Bauelement 100 die Rückseite 201
elektrisch kontaktierbar . Das heißt, das Bauelement 100 ist als ein rückseitig elektrisch kontaktierbares und somit oberflächenmontierbares Bauelement ausgestaltet.
Die in den Figuren 9A und 9B dargestellten
Ausführungsbeispiele für ein Bauelement entsprechen den in den Figuren 5 beziehungsweise 8 dargestellten
Ausführungsbeispielen. Im Unterschied hierzu werden in den Figuren 9A und 9B die Verdrahtungsstruktur 8 und die
Isolierungsstruktur 9 detaillierter dargestellt.
In der Figur 9A weist die Verdrahtungsstruktur 8 eine
Stromaufweitungsschicht 80, eine elektrisch leitfähige
Schicht 81 und eine Durchkontaktierung 82 auf. Die
Verdrahtungsstruktur 8 erstreckt sich dabei bereichsweise in den Halbleiterkörper 2 hinein und bereichsweise in den Träger 7 hinein oder grenzt zumindest bereichsweise an den Träger 7 an. Der erste Teilbereich der zweiten Metallschicht 4 mit dem ersten Durchkontakt 441 und der ersten Anschlussschicht 41 ist über die erste Metallschicht 3, die elektrisch leitfähige Schicht 81 und die Durchkontaktierung 82 mit der ersten
Halbleiterschicht 21 des Halbleiterkörpers 2 elektrisch leitend verbunden. Der zweite Teilbereich der zweiten
Metallschicht 4 mit dem zweiten Durchkontakt 442 und der zweiten Anschlussschicht 42 ist über die
Stromaufweitungsschicht 80 mit der zweiten Halbleiterschicht 22 des Halbleiterkörpers 2 elektrisch leitend verbunden.
Dabei weist die erste Metallschicht 3 eine Öffnung auf, durch die sich die zweite Anschlussschicht 42 hindurch zu der
Stromaufweitungsschicht 80 erstreckt. Die Durchkontaktierung 82 ist mit der ersten Metallschicht 3 elektrisch leitend verbunden und so ausgebildet, dass sich diese zur
elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 21 zumindest von der zweiten Hauptfläche 202 durch die zweite Halbleiterschicht 22 und die aktive Schicht 23 hindurch erstreckt .
Die Stromaufweitungsschicht 80 ist insbesondere gleichzeitig als eine Diffusionsbarriereschicht ausgebildet und bedeckt etwa eine Öffnung der Isolierungsschicht 9 vollständig, durch welche Öffnung sich die erste Metallschicht 3 oder eine
Anschlussschicht 42 hindurch erstreckt. Die
Diffusionsbarriereschicht kann eine Migration Metallatomen oder Metallionen, etwa Kupferatomen oder Kupferionen in den Halbleiterschichtenstapel 20 beziehungsweise in den
Halbleiterkörper 2 verhindern. Eine Gefahr etwa bezüglich einer Kupferkontamination kann somit minimiert werden. Die Stromaufweitungsschicht 80 und die Isolierungsstruktur 9 weist eine gemeinsame Öffnung auf, durch die sich die
Durchkontaktierung 82 etwa von der elektrisch leitfähigen Schicht 81 hindurch zu dem Halbleiterkörper 2 erstreckt.
Die elektrisch leitfähige Schicht 81 ist insbesondere als eine Spiegelschicht ausgebildet und kann dabei ein Metall, etwa Aluminium, Rhodium, Palladium, Silber oder Gold
aufweisen. Die elektrisch leitfähige Schicht 81 bedeckt dabei die aktive Schicht 23 in Draufsicht zumindest bereichsweise. Entlang der vertikalen Richtung kann sich die elektrisch leitfähige Schicht 81 seitlich des Halbleiterkörpers 2 so weit erstrecken, dass sie die zweite Halbleiterschicht 22 oder die aktive Schicht 23 lateral umgibt. Elektromagnetische Strahlungen, die seitlich oder rückwärts aus dem
Halbleiterkörper 2 austreten, können somit wieder in Richtung der aktiven Schicht 23 beziehungsweise in Richtung der
Strahlungsdurchtrittsfläche 101 des Bauelements
zurückreflektiert werden, wodurch die Effizienz des
Bauelements erhöht ist. In der Figur 9A ist die elektrisch leitfähige Schicht 81 zusammenhängend ausgebildet.
In der Figur 9A ist die Isolierungsstruktur 9 als eine zusammenhängende Isolierungsstruktur dargestellt, die sich bereichsweise in den Halbleiterkörper 2 hinein und bereichsweise in den Träger 7 hinein erstreckt oder zumindest bereichsweise an den Träger 7 angrenzt. Die
Durchkontaktierung 82 ist im Bereich des Halbleiterkörpers 2 in der lateralen Richtung mittels der Isolierungsstruktur 9 von der zweiten Halbleiterschicht 22 und von der aktiven Schicht 23 elektrisch getrennt. Durch die Isolierungsstruktur 9 ist die erste Metallschicht 3 von dem zweiten Teilbereich der zweiten Metallschicht 4 mit dem zweiten Durchkontakt 442 und der zweiten Anschlussschicht 42 elektrisch getrennt.
Das in der Figur 9B dargestelltes Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 9A dargestelltes Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu, wie auch in der Figur 8 dargestellt, ragen die Durchkontakte 441 und 442 über den Formkörper 10 hinaus.
In den Figuren 10A und 10B sind weitere Ausführungsbeispiele für ein Bauelement dargestellt. Die in den Figuren 10A und 10B dargestellten Ausführungsbeispiele entsprechen im
Wesentlichen den in den Figuren 9A beziehungsweise 9B
dargestellten Ausführungsbeispielen .
Im Unterschied hierzu erstreckt sich die Durchkontaktierung 82 durch die erste Metallschicht 3 hindurch. Dabei weisen die erste Metallschicht 3 und die Isolierungsstruktur 9 eine gemeinsame Öffnung auf. Anders als in der Figur 9A oder 9B, bei den die erste Metallschicht 3 in der vertikalen Richtung zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht 81 und der
Metallschicht 4 angeordnet ist, ist die elektrisch leitfähige Schicht 81 in den Figuren 10A und 10B zwischen der ersten Metallschicht 3 und der zweiten Metallschicht 4 angeordnet. Des Weiteren ist die elektrisch leitfähige Schicht 81 in eine erste Teilschicht 811 und eine zweite Teilschicht 812 unterteilt, wobei die Teilschichten 811 und 812 etwa im
Bereich des Zwischenbereichs 40 voneinander lateral
beabstandet und somit voneinander elektrisch isoliert sind. Die Teilschichten 811 und 812 sind mit der ersten
Anschlussschicht 41 beziehungsweise der zweiten
Anschlussschicht 42 elektrisch leitend verbunden und somit verschiedenen elektrischen Polaritäten des Bauelements 100 zugehörig .
In den Figuren 10A und 10B ist die erste Metallschicht 3 für die elektrische Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 21 eingerichtet. Die erste Metallschicht 3 ist außerdem in lateraler Richtung von der Isolierungsstruktur 9 etwa
vollständig umschlossen. Gemäß den Figuren 10A und 10B kann der Halbleiterkörper 2 zumindest bei der Höhe der zweiten Halbleiterschicht 22 in lateralen Richtungen von der
Isolierungsstruktur 9 vollumfänglich umschlossen werden. Auch der Träger 7 mit dem Formkörper 10 kann den Halbleiterkörper 2 bei der Höhe der zweiten Halbleiterschicht 22 in lateralen Richtung vollumfänglich umschließen, sodass der Träger 7 gleichzeitig als ein Gehäuse für den Halbleiterkörper 2 ausgebildet ist.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements 100 mit folgenden Verfahrensschritten:
a) Bereitstellen eines Verbunds 200 aufweisend einen
Halbleiterschichtenstapel 20, eine erste freiliegende Anschlussschicht 41 und eine zweite freiliegende
Anschlussschicht 42, wobei die erste und zweite
Anschlussschicht auf dem Halbleiterschichtenstapel angeordnet, verschiedenen elektrischen Polaritäten zugeordnet und zur elektrischen Kontaktierung des herzustellenden Bauelements eingerichtet sind,
b) Ausbilden eines in lateralen Richtungen freiliegenden ersten Durchkontakts 441 auf der ersten Anschlussschicht und eines in lateralen Richtungen freiliegenden zweiten Durchkontakts 442 auf der zweiten Anschlussschicht, wobei die Durchkontakte aus einem elektrisch leitfähigen Anschlussmaterial ausgebildet sind, und
c) Aufbringen eines Formkörpermaterials auf den Verbund zur Ausbildung eines Formkörpers 10, wodurch die
Durchkontakte jeweils zumindest in den lateralen
Richtungen von dem Formkörper vollumfänglich umschlossen werden, sodass der Formkörper und die Durchkontakte einen dauerhaft zusammenhängenden Träger 7 bilden, der das herzustellende Bauelement mechanisch trägt.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren nach
Anspruch 1, bei dem die Durchkontakte 441, 442 mittels eines Schablonendruck- oder eines Siebdruckverfahrens auf die jeweiligen Anschlussschichten 41, 42 aufgebracht werden.
Ein dritter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren nach
Aspekt 1, bei dem die Durchkontakte 441, 442 mittels eines Beschichtungsverfahrens auf die jeweiligen Anschlussschichten 41, 42 strukturiert abgeschieden werden.
Ein vierter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren nach
Aspekt 1, bei dem die Durchkontakte 441, 442 vorgefertigt sind, jeweils auf den jeweiligen Anschlussschichten 41, 42 platziert und an diesen unter Einsatz vom Druck und/oder Wärme dauerhaft befestigt werden. Ein fünfter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte, bei dem das Formkörpermaterial durch Heißverpressen auf den Verbund 200 aufgebracht und so an dem Verbund und an den Durchkontakten 441, 442 befestigt wird .
Ein sechster Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 4, bei dem das Formkörpermaterial durch Spritzgießen oder Spritzpressen oder Formpressen auf den Verbund 200 aufgebracht und so an dem Verbund und an den Durchkontakten 441, 442 befestigt wird.
Ein siebter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte, bei dem das Formkörpermaterial zur Ausbildung des Formkörpers 10 auf den Verbund 200 so aufgebracht wird, dass die Durchkontakte 441, 442 in
Draufsicht auf den Verbund lediglich von einem Grat bedeckt werden, und der Grat nachträglich entfernt wird, sodass die Durchkontakte in der vertikalen Richtung über den Formkörper hinausragen .
Ein achter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 4, bei dem das Formkörpermaterial in einem zähflüssigen Zustand bereitgestellt und auf den Verbund 200 so aufgebracht wird, dass die Durchkontakte 441, 442 in Draufsicht auf den Verbund bereichsweise frei von dem
Formkörpermaterial bleiben.
Ein neunter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte, bei dem das Formkörpermaterial zur Ausbildung des Formkörpers 10 so auf den Verbund 200 aufgebracht wird, dass sowohl die Durchkontakte 441, 442 als auch die Anschlussschichten 41, 42 in den lateralen Richtungen von dem Formkörper vollumfänglich umschlossen werden .
Ein zehnter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte, bei dem der Verbund 200 ein
Waferverbund ist.
Ein elfter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementen 100, bei dem der Verbund 200 eine Mehrzahl von ersten und zweiten Anschlussschichten 41, 42 aufweist und eine Mehrzahl von ersten und zweiten Durchkontakten 441, 442 auf den jeweiligen Anschlussschichten ausgebildet wird, wobei der Verbund einen oder mehrere Trenngräben 50 aufweist, und der Verbund nach der Bildung des Formkörpers 10 entlang des Trenngrabens oder entlang der Trenngräben in eine Mehrzahl von Bauelementen derart vereinzelt wird, sodass die
Bauelemente jeweils einen Träger 7 und einen auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper 2 aufweisen, wobei der
Halbleiterkörper einen Teil des Halbleiterschichtenstapels 20 enthält, und der Träger einen Teil des Formkörpers, einen ersten Durchkontakt 441 und einen zweiten Durchkontakt 442 enthält .
Ein zwölfter Aspekt betrifft ein Bauelement 100 mit einem zusammenhängenden Träger 7 und einem auf dem Träger
angeordneten Halbleiterkörper 2, bei dem der Halbleiterkörper eine als Strahlungsdurchtrittsfläche ausgebildete erste
Hauptfläche 201 und eine der ersten Hauptfläche
gegenüberliegende, dem Träger zugewandte zweite Hauptfläche 202 aufweist, eine erste Anschlussschicht 41 und eine zweite Anschlussschicht 42 auf Seiten der zweiten Hauptfläche auf dem Halbleiterkörper angeordnet sind, wobei die Anschlussschichten unterschiedlichen elektrischen Polaritäten des Bauelements zugeordnet und zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers eingerichtet sind, der Träger aus einem Formkörper 10, einem ersten Durchkontakt 441 und einem zweiten Durchkontakt 442 gebildet ist, wobei die
Durchkontakte 441, 442 jeweils mit einer der
Anschlussschichten 41, 42 elektrisch verbunden sind und sich in vertikaler Richtung durch den Formkörper 10 hindurch erstrecken, wodurch das Bauelement über eine der zweiten Hauptfläche 202 abgewandte Rückseite des Trägers 102 extern elektrisch kontaktierbar ist, die erste Anschlussschicht an einer Verbindungsebene mit dem ersten Durchkontakt einen gleichen oder größeren lateralen Querschnitt aufweist als der erste Durchkontakt, wobei sowohl die erste Anschlussschicht als auch der erste Durchkontakt in lateralen Richtungen von dem Formkörper vollumfänglich umschlossen sind.
Ein dreizehnter Aspekt der Erfindung ist ein Bauelement nach dem vorhergehenden Aspekt 12, das eine zwischen dem
Halbleiterkörper 2 und den Anschlussschichten 41, 42
angeordnete erste Metallschicht 3 aufweist, wobei die erste Metallschicht einen in einer lateralen Längsrichtung zwischen den Anschlussschichten und/oder zwischen den Durchkontakten 441, 442 ausgebildeten Zwischenbereich 40 lateral überbrückt, wobei die erste Metallschicht eine mittlere vertikale Dicke D3 aufweist, die größer ist als eine mittlere vertikale Dicke D41, D42 der jeweiligen Anschlussschichten und kleiner ist als eine mittlere vertikale Dicke D441, D442 der jeweiligen Durchkontakte 441, 442.
Ein vierzehnter Aspekt der Erfindung ist ein Bauelement nach dem vorhergehenden Aspekt, bei dem die mittlere vertikale Dicke D41 der ersten Anschlussschicht 41 und die mittlere vertikale Dicke D42 der zweiten Anschlussschicht 42 jeweils zwischen einschließlich 4 pm und 10 pm sind, und die
mittleren vertikalen Dicken D441, D442 der Durchkontakte 441, 442 jeweils mindestens dreimal so groß sind wie die mittleren vertikalen Dicken der jeweiligen Anschlussschichten.
Ein fünfzehnter Aspekt der Erfindung ist ein Bauelement nach einem der Aspekte 13 bis 14, bei dem die erste Metallschicht 3 im Bereich des Zwischenbereichs 40 frei von einer
Unterbrechung ist und eine laterale Breite entlang einer zu der Längsrichtung quer oder senkrecht verlaufenden lateralen Querrichtung aufweist, wobei sich die laterale Breite der ersten Metallschicht höchstens um 30 % von einer lateralen Breite der Anschlussschichten 41, 42 entlang der lateralen Querrichtung unterscheidet.
Ein sechzehnter Aspekt der Erfindung ist ein Bauelement nach einem der Aspekte 12 bis 15, bei dem der Formkörper 10 mit dem ersten Durchkontakt 441 und/oder mit der ersten
Anschlussschicht 41 mittels einer Verankerungsstruktur verankert ist, wobei die Verankerungsstruktur durch eine gekrümmte Seitenfläche des ersten Durchkontakts 441 und/oder durch eine aufgrund unterschiedlich großer Querschnitte der Anschlussschicht 41 und des Durchkontakts 441 gebildete Stufe gebildet ist.
Ein siebzehnter Aspekt der Erfindung ist ein Bauelement nach einem der Aspekte 12 bis 16, bei dem die Durchkontakte 441, 442 einstückig und jeweils aus einem elektrisch leitfähigen und lötfähigen Material gebildet sind, wobei die
Durchkontakte in Draufsicht auf den Halbleiterkörper 2 frei von dem Formkörper 10 sind oder über den Formkörper
hinausragen. Ein achtzehnter Aspekt der Erfindung ist ein Bauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 17 das eine
Verdrahtungsstruktur 8 und eine Isolierungsstruktur 9 aufweist, die sich bereichsweise in den Halbleiterkörper 2 hinein erstrecken, wobei die erste Anschlussschicht 41 und die zweite Anschlussschicht 42 mittels der
Verdrahtungsstruktur 8 jeweils mit einer ersten
Halbleiterschicht 21 eines ersten Ladungsträgertyps
beziehungsweise mit einer zweiten Halbleiterschicht 22 eines zweiten Ladungsträgertyps des Halbleiterkörpers 2 elektrisch leitend verbunden sind, der Halbleiterkörper 2 eine zwischen der ersten Halbleiterschicht 21 und der zweiten
Halbleiterschicht 22 angeordnete aktive Schicht 23 aufweist, die im Betrieb des Bauelements zur Emission oder Detektion von elektromagnetischen Strahlungen eingerichtet ist, und die Verdrahtungsstruktur 8 eine Durchkontaktierung 82 aufweist, die sich zur elektrischen Kontaktierung der ersten
Halbleiterschicht 21 von der zweiten Hauptfläche 202 durch die zweite Halbleiterschicht 22 und die aktive Schicht 23 hindurch in die erste Halbleiterschicht 21 erstreckt und dabei durch die Isolierungsstruktur 9 von der zweiten
Halbleiterschicht 22 sowie von der aktiven Schicht 23 elektrisch isoliert ist.
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 Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (100) mit folgenden Verfahrensschritten:
a) Bereitstellen eines Verbunds (200) aufweisend einen
Halbleiterschichtenstapel (20), eine erste freiliegende Anschlussschicht (41) und eine zweite freiliegende
Anschlussschicht (42), wobei die erste und zweite
Anschlussschicht auf dem Halbleiterschichtenstapel angeordnet, verschiedenen elektrischen Polaritäten zugeordnet und zur elektrischen Kontaktierung des herzustellenden Bauelements eingerichtet sind,
b) Ausbilden eines in lateralen Richtungen freiliegenden ersten Durchkontakts (441) auf der ersten
Anschlussschicht und eines in lateralen Richtungen freiliegenden zweiten Durchkontakts (442) auf der zweiten Anschlussschicht, wobei die Durchkontakte aus einem elektrisch leitfähigen Anschlussmaterial
ausgebildet sind, und
c) Aufbringen eines Formkörpermaterials auf den Verbund zur Ausbildung eines Formkörpers (10), wodurch die
Durchkontakte jeweils zumindest in den lateralen
Richtungen von dem Formkörper vollumfänglich umschlossen werden, sodass der Formkörper und die Durchkontakte einen dauerhaft zusammenhängenden Träger (7) bilden, der das herzustellende Bauelement mechanisch trägt,
wobei das Formkörpermaterial zur Ausbildung des
Formkörpers (10) auf den Verbund (200) so aufgebracht wird, dass die Durchkontakte (441, 442) in Draufsicht auf den Verbund lediglich von einem Grat bedeckt werden, und der Grat nachträglich entfernt wird, sodass die Durchkontakte in der vertikalen Richtung über den
Formkörper hinausragen.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem die Durchkontakte (441, 442) mittels eines
Schablonendruck- oder eines Siebdruckverfahrens auf die jeweiligen Anschlussschichten (41, 42) aufgebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem die Durchkontakte (441, 442) mittels eines
Beschichtungsverfahrens auf die jeweiligen Anschlussschichten (41, 42) strukturiert abgeschieden werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem die Durchkontakte (441, 442) vorgefertigt sind, jeweils auf den jeweiligen Anschlussschichten (41, 42) platziert und an diesen unter Einsatz vom Druck und/oder Wärme dauerhaft befestigt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Formkörpermaterial durch Heißverpressen auf den Verbund (200) aufgebracht und so an dem Verbund und an den Durchkontakten (441, 442) befestigt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
bei dem das Formkörpermaterial durch Spritzgießen oder
Spritzpressen oder Formpressen auf den Verbund (200)
aufgebracht und so an dem Verbund und an den Durchkontakten (441, 442) befestigt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Formkörpermaterial in einem zähflüssigen Zustand bereitgestellt und auf den Verbund (200) aufgebracht wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Formkörpermaterial zur Ausbildung des Formkörpers (10) so auf den Verbund (200) aufgebracht wird, dass sowohl die Durchkontakte (441, 442) als auch die Anschlussschichten (41, 42) in den lateralen Richtungen von dem Formkörper vollumfänglich umschlossen werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Verbund (200) ein Waferverbund ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementen (100),
bei dem der Verbund (200) eine Mehrzahl von ersten und zweiten Anschlussschichten (41, 42) aufweist und eine
Mehrzahl von ersten und zweiten Durchkontakten (441, 442) auf den jeweiligen Anschlussschichten ausgebildet wird, wobei
- der Verbund einen oder mehrere Trenngräben (50)
aufweist, und
- der Verbund nach der Bildung des Formkörpers (10)
entlang des Trenngrabens oder entlang der Trenngräben in eine Mehrzahl von Bauelementen derart vereinzelt wird, sodass die Bauelemente jeweils einen Träger (7) und einen auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper (2) aufweisen, wobei der Halbleiterkörper einen Teil des Halbleiterschichtenstapels (20) enthält, und der Träger einen Teil des Formkörpers, einen ersten Durchkontakt (441) und einen zweiten Durchkontakt (442) enthält.
11. Bauelement (100) mit einem zusammenhängenden Träger (7) und einem auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper (2), bei dem
- der Halbleiterkörper eine als
Strahlungsdurchtrittsfläche ausgebildete erste
Hauptfläche (201) und eine der ersten Hauptfläche gegenüberliegende, dem Träger zugewandte zweite
Hauptfläche (202) aufweist,
- eine erste Anschlussschicht (41) und eine zweite
Anschlussschicht (42) auf Seiten der zweiten
Hauptfläche auf dem Halbleiterkörper angeordnet sind, wobei die Anschlussschichten unterschiedlichen
elektrischen Polaritäten des Bauelements zugeordnet und zur elektrischen Kontaktierung des
Halbleiterkörpers eingerichtet sind,
- der Träger aus einem Formkörper (10), einem ersten
Durchkontakt (441) und einem zweiten Durchkontakt (442) gebildet ist, wobei die Durchkontakte (441, 442) jeweils mit einer der Anschlussschichten (41, 42) elektrisch verbunden sind und sich in vertikaler
Richtung durch den Formkörper (10) hindurch
erstrecken, wodurch das Bauelement über eine der zweiten Hauptfläche (202) abgewandte Rückseite des Trägers (102) extern elektrisch kontaktierbar ist,
- die erste Anschlussschicht an einer Verbindungsebene mit dem ersten Durchkontakt einen gleichen oder größeren lateralen Querschnitt aufweist als der erste Durchkontakt, wobei sowohl die erste Anschlussschicht als auch der erste Durchkontakt in lateralen
Richtungen von dem Formkörper vollumfänglich
umschlossen sind.
12. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch,
das eine zwischen dem Halbleiterkörper (2) und den
Anschlussschichten (41, 42) angeordnete erste Metallschicht (3) aufweist, wobei die erste Metallschicht einen in einer lateralen Längsrichtung zwischen den Anschlussschichten und/oder zwischen den Durchkontakten (441, 442) ausgebildeten Zwischenbereich (40) lateral überbrückt, wobei die erste Metallschicht eine mittlere vertikale Dicke (D3) aufweist, die größer ist als eine mittlere vertikale Dicke (D41, D42) der jeweiligen Anschlussschichten und kleiner ist als eine mittlere vertikale Dicke (D441, D442) der jeweiligen
Durchkontakte (441, 442) .
13. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die mittlere vertikale Dicke (D41) der ersten
Anschlussschicht (41) und die mittlere vertikale Dicke (D42) der zweiten Anschlussschicht (42) jeweils zwischen
einschließlich 4 pm und 10 pm sind, und die mittleren
vertikalen Dicken (D441, D442) der Durchkontakte (441, 442) jeweils mindestens dreimal so groß sind wie die mittleren vertikalen Dicken der jeweiligen Anschlussschichten.
14. Bauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 13,
bei dem die erste Metallschicht (3) im Bereich des
Zwischenbereichs (40) frei von einer Unterbrechung ist und eine laterale Breite entlang einer zu der Längsrichtung quer oder senkrecht verlaufenden lateralen Querrichtung aufweist, wobei sich die laterale Breite der ersten Metallschicht höchstens um 30 % von einer lateralen Breite der
Anschlussschichten (41, 42) entlang der lateralen
Querrichtung unterscheidet.
15. Bauelement nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
bei dem der Formkörper (10) mit dem ersten Durchkontakt (441) und/oder mit der ersten Anschlussschicht (41) mittels einer Verankerungsstruktur verankert ist, wobei die
Verankerungsstruktur durch eine gekrümmte Seitenfläche des ersten Durchkontakts (441) und/oder durch eine aufgrund unterschiedlich großer Querschnitte der Anschlussschicht (41) und des Durchkontakts (441) gebildete Stufe gebildet ist.
16. Bauelement nach einem der Ansprüche 11 bis 15,
bei dem die Durchkontakte (441, 442) einstückig und jeweils aus einem elektrisch leitfähigen und lötfähigen Material gebildet sind, wobei die Durchkontakte in Draufsicht auf den Halbleiterkörper (2) frei von dem Formkörper (10) sind oder über den Formkörper hinausragen.
17. Bauelement nach einem der Ansprüche 11 bis 16,
das eine erste Halbleiterschicht (21) eines ersten
Ladungsträgertyps und eine zweite Halbleiterschicht (22) eines zweiten Ladungsträgertyps und eine aktive Schicht (23) aufweist, die insbesondere zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist und im Betrieb des Bauelements zur Emission oder Detektion von
elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist.
18. Bauelement nach einem der Ansprüche 11 bis 17,
das eine Verdrahtungsstruktur (8) und eine
Isolierungsstruktur (9) aufweist, die sich bereichsweise in den Halbleiterkörper (2) hinein erstrecken, wobei
- die erste Anschlussschicht (41) und die zweite
Anschlussschicht (42) mittels der Verdrahtungsstruktur (8) jeweils mit einer ersten Halbleiterschicht (21) eines ersten Ladungsträgertyps beziehungsweise mit einer zweiten Halbleiterschicht (22) eines zweiten
Ladungsträgertyps des Halbleiterkörpers (2) elektrisch leitend verbunden sind,
- der Halbleiterkörper (2) eine zwischen der ersten
Halbleiterschicht (21) und der zweiten Halbleiterschicht (22) angeordnete aktive Schicht (23) aufweist, die im Betrieb des Bauelements zur Emission oder Detektion von elektromagnetischen Strahlungen eingerichtet ist, und - die Verdrahtungsstruktur (8) eine Durchkontaktierung (82) aufweist, die sich zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht (21) von der zweiten Hauptfläche (202) durch die zweite Halbleiterschicht
(22) und die aktive Schicht (23) hindurch in die erste Halbleiterschicht (21) erstreckt und dabei durch die Isolierungsstruktur (9) von der zweiten
Halbleiterschicht (22) sowie von der aktiven Schicht
(23) elektrisch isoliert ist.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015107742A1 (de) * 2015-05-18 2016-11-24 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils und optoelektronisches Bauteil
DE102015115722A1 (de) 2015-09-17 2017-03-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh Träger für ein Bauelement, Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines Trägers oder eines Bauelements
DE102017113407A1 (de) * 2017-06-19 2018-12-20 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierender Halbleiterchip, Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips und ein Verfahren zur Herstellung einer strahlungsemittierenden Anordnung
DE102017123242A1 (de) * 2017-10-06 2019-04-11 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl von Halbleiterchips und Halbleiterchip
DE102019218501A1 (de) * 2019-11-28 2021-06-02 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Bauteil für ein display und verfahren zur herstellung eines bauteils
CN114038974A (zh) * 2021-10-26 2022-02-11 天津三安光电有限公司 高压发光二极管和发光装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090218588A1 (en) * 2007-12-06 2009-09-03 Paul Panaccione Chip-scale packaged light-emitting devices
EP2393131A1 (de) * 2010-06-03 2011-12-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Lichtemittierendes Halbleiterbauelement und Herstellungsverfahren
US20120241793A1 (en) * 2011-03-22 2012-09-27 Seoul Opto Device Co., Ltd. Light emitting diode package and method for manufacturing the same
US20130026518A1 (en) * 2011-01-28 2013-01-31 Seoul Opto Device Co., Ltd. Wafer level led package and method of fabricating the same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19754372A1 (de) * 1997-03-10 1998-09-24 Fraunhofer Ges Forschung Chipanordnung und Verfahren zur Herstellung einer Chipanordnung
DE10130290A1 (de) 2001-06-26 2003-01-09 Pac Tech Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Substratanordnung
JP4799606B2 (ja) * 2008-12-08 2011-10-26 株式会社東芝 光半導体装置及び光半導体装置の製造方法
US20150200336A1 (en) * 2014-01-10 2015-07-16 Cree, Inc. Wafer level contact pad standoffs with integrated reflector
JP2015195332A (ja) * 2014-03-27 2015-11-05 株式会社東芝 半導体発光装置及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090218588A1 (en) * 2007-12-06 2009-09-03 Paul Panaccione Chip-scale packaged light-emitting devices
EP2393131A1 (de) * 2010-06-03 2011-12-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Lichtemittierendes Halbleiterbauelement und Herstellungsverfahren
US20130026518A1 (en) * 2011-01-28 2013-01-31 Seoul Opto Device Co., Ltd. Wafer level led package and method of fabricating the same
US20120241793A1 (en) * 2011-03-22 2012-09-27 Seoul Opto Device Co., Ltd. Light emitting diode package and method for manufacturing the same

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