WO2017045996A1 - Träger für ein bauelement, bauelement und verfahren zur herstellung eines trägers oder eines bauelements - Google Patents

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carrier
contact
layer
composite
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Lutz Höppel
Matthias Sabathil
Norwin Von Malm
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • Component specified Components containing a multilayered support often have insufficient mechanical stability due to poor adhesion between the layers or the adjoining components of the support.
  • An object is to provide a carrier and a device with a high mechanical stability.
  • a cost-effective method for producing a carrier for a component or for producing a component with such a carrier is specified.
  • a carrier for an optoelectronic component the latter has a shaped body and at least one through contact.
  • the molded body is in particular made of an electrically insulating
  • Shaped body material such as a plastic, for example, from a castable polymer such as resin, epoxy or silicone, formed.
  • the through contact is formed in particular from an electrically conductive material.
  • the carrier has a front and a back, wherein the
  • Front and back are formed in particular regions by surfaces of the molding.
  • Through contact is preferably formed such that it passes through in the vertical direction through the molded body, such as from the back to the front of the wearer, extends. In lateral directions, the through-contact of the molded body can be completely enclosed.
  • the carrier may have a plurality of such vias. Under a vertical direction becomes a direction
  • a lateral direction is understood to mean a direction which runs approximately parallel to the front side and / or rear side of the carrier.
  • the vertical direction and the lateral direction are transverse, approximately perpendicular to each other.
  • this has a plurality of reinforcing fibers.
  • Reinforcing fibers are preferably formed of an electrically insulating material.
  • the reinforcing fibers may be cloth fibers or glass fibers.
  • the reinforcing fibers mediate a mechanical connection between the molded body and the through-contact.
  • the shaped body and the through-contact are mechanically connected to one another, for example by means of the reinforcing fibers.
  • the reinforcing fibers are arranged in each case in regions in the molded body and partially in the through-contact. In this case, it is not necessary for all reinforcing fibers located in the carrier to be arranged in each case in regions in the shaped body and in regions in the through-contact.
  • the reinforcing fibers can partially in the
  • the carrier has a shaped body, a through contact and a plurality of reinforcing fibers, wherein the shaped body is formed from an electrically insulating molded body material, the through contact is formed from an electrically conductive material and the reinforcing fibers form a mechanical connection between the shaped body and mediate the via by the reinforcing fibers respectively
  • the shaped body contains adhesion promoters, which are optimized approximately to materials of the through-contact, so that the mechanical connection between the molding and the
  • the shaped body adjoins the through contact.
  • the reinforcing fibers may pass through a through the molded body and the
  • the reinforcing fibers are at least partially mechanically connected to each other, in particular crosslinked or intertwined with each other.
  • the reinforcing fibers thus form at least in regions a tissue, for example in the form of a net or a braid.
  • the tissue is located
  • the reinforcing fibers are partially or completely in loose form, that is, not mechanically connected directly to one another in the carrier.
  • the reinforcing fibers can at least partially form a fiber bundle, which is located approximately in regions in the molded body and partially in the through-contact or simultaneously in several vias.
  • the carrier is designed such that the reinforcing fibers extend in the lateral direction through the shaped body and through the through-contact.
  • the molding can
  • this has a first contact and a second
  • the reinforcing fibers are in this case
  • first and the second via are preferably arranged in regions both in the first through-contact and in the second through-contact. In the lateral direction, the first and the second via
  • the reinforcing fibers are preferably enclosed by the molding material of the molding, so that the positions of the reinforcing fibers are fixed in the carrier.
  • the shaped body contains filler particles for adjusting the thermal
  • the filler particles are embedded in particular in the molded body material.
  • the filler particles may have a smaller or larger expansion coefficient compared to the molded body material.
  • the filler particles are preferably CTE-reducing particles or spheres, so that the carrier is adapted, for example, to a semiconductor body arranged on the carrier with regard to the thermal expansion coefficient.
  • the through contact or the plurality of through contacts is designed to be electrically contactable on the rear side of the carrier.
  • a contact layer or an electrically conductive protective layer or a plurality of such layers is, which is in electrical contact with the through hole while the contact area or area
  • the through contact or the plurality of vias may also be electrically contacted on the front side of the carrier.
  • this has a carrier and a semiconductor body, wherein the semiconductor body is arranged on the carrier.
  • the carrier of the component is in particular a described here
  • the semiconductor body preferably has an active layer which, during operation of the
  • Component is electrically externally contacted in particular via the carrier, wherein the semiconductor body is electrically conductively connected to the at least one via.
  • the component is in particular a light-emitting diode.
  • the semiconductor body may comprise a first semiconductor layer of a first, approximately n-type conductive carrier type and a second semiconductor layer of a second approximately p-type conductive layer
  • the semiconductor body may be applied by layers to a growth substrate by means of an epitaxy process.
  • the growth substrate can subsequently be removed from the semiconductor body, so that the component is in particular free of a growth substrate.
  • the Growth substrate is formed transparent to radiation and the device in addition to the carrier and a
  • the semiconductor body has a first main surface which, for example, as a radiation passage area of the
  • the carrier is formed in particular opaque.
  • the main surfaces of the semiconductor body can by
  • Surface of the semiconductor layers of the semiconductor body may be formed.
  • this has a wiring structure, which in the vertical direction, in particular partially between the
  • the wiring structure is in particular arranged so that the first
  • electrically insulating portions of the wiring structure are electrically connected to the first through-contact or to the second through-contact of the carrier.
  • the device may include an isolation structure that electrically isolates various portions of the wiring structure from each other.
  • the wiring structure and the insulation structure may extend in regions into the semiconductor body.
  • the wiring structure preferably has a via, which is approximately from the second major surface through the second
  • Semiconductor layer and the active layer extends into the first semiconductor layer for electrically contacting the first semiconductor layer. It can the
  • the wiring structure can also be a
  • the wiring structure may comprise an electrically conductive and radiation-reflecting mirror layer which is formed approximately from a metal.
  • the mirror layer may be electrically conductive with the via or with the plurality of plated-through holes
  • the latter has a stabilization layer, which is arranged approximately between the semiconductor body and the carrier. In a plan view of the carrier, the stabilization layer between the first via and the second via
  • Stabilization layer may be formed as part of the wiring structure.
  • the stabilization layer is an electrically conductive metal layer, which is electrically conductively connected to the first through-contact or to the second through-contact of the carrier.
  • Stabilization layer in plan view have overlaps with the first via, with the intermediate region and with the second via and the device along the lateral direction, in particular in the region of
  • the carrier is produced directly on the semiconductor body. This means that the wearer is not in one of those
  • Semiconductor body made separate production step and then attached to the semiconductor body, but directly to the semiconductor body or on the
  • Semiconductor body is formed.
  • the component with the carrier and the semiconductor body can thus be produced in a simplified manner at the wafer level, for example in the wafer composite. Due to the processing in the wafer assembly, it is not necessary, inter alia, to separately manufacture the carrier for the component and to apply and electrically connect the semiconductor body to such separately produced carriers. In such assembly steps with respect to such single-chip processes, which represent a significant proportion of the total manufacturing cost of components, can be dispensed with, whereby the device is manufactured inexpensively.
  • a molding composite having a plurality of reinforcing fibers embedded in a matrix material is provided. At least one opening is formed in the composite body by partial and selective removal of the matrix material, so that the
  • Reinforcing fibers are approximately in the region of the opening
  • the opening can be filled with an electrically conductive material, whereby the reinforcing fibers exposed in the opening in the opening are enclosed by the electrically conductive material so that the reinforcing fibers penetrate into the through-hole along the lateral direction.
  • the reinforcing fibers may pass along the lateral direction through the via
  • the matrix material can be a selective
  • the matrix material may be selected such that the remaining matrix material extending outside the opening or
  • Openings is, can form the molded body of the wearer.
  • Shaped body material can be used. This can be the
  • Matrix material is preferably selected with respect to its material such that the thermal
  • Expansion coefficients of the shaped body or the carrier and the semiconductor body are adapted to each other.
  • the matrix material may have filler particles for adjusting the thermal expansion coefficient.
  • the reinforcing fibers in a selectively structurable, such as photo-patternable material.
  • the matrix material may in this case be a photoactive lacquer, for example by exposure
  • the matrix material can be completely removed.
  • the matrix material is after the formation of the via or the vias for exposing others, such as at the
  • the exposed further regions of the reinforcing fibers may be provided with an electrically insulating molding material
  • Shaped body material can be applied to the exposed further regions of the reinforcing fibers to form a
  • Shaped body of the carrier are applied such that the other regions of the reinforcing fibers of the
  • Reinforcing fibers are arranged in each case in regions in the molded body and partially in the through-contact.
  • a mechanical, in particular rigid connection between the molded body and the through-contact is thus by the
  • the shaped-body composite is formed in layers prior to the formation of the via or vias, wherein a first layer of the matrix material is provided and the reinforcing fibers are applied to the first layer or pressed into the first layer. Subsequently, another layer of the matrix material on the first layer or on the reinforcing fibers are applied, whereupon further reinforcing fibers are applied to the further layer or pressed into the further layer. This process can be several times
  • the reinforcing fibers are at least partially mechanically connected to one another to form a fabric.
  • the reinforcing fibers are interlaced or intertwined.
  • Reinforcing fibers may be in the form of a mesh prior to application to the layer of matrix material.
  • the reinforcing fibers are provided in loose form and applied to the layer of the matrix material.
  • Wafer composite provided with a semiconductor composite.
  • the semiconductor composite can be divided into a plurality of semiconductor bodies, each with an active layer.
  • Producing a carrier or a carrier composite from a plurality of carriers is a molding composite on the
  • Wafer composite applied or formed in layers on the wafer composite After forming the via
  • the wafer composite and the molding composite can be separated into a plurality of components such that the components each have a the semiconductor body, which is arranged on an associated carrier, wherein the associated carrier an electrically insulating molded body, at least one or a plurality of electrically conductive vias and
  • the reinforcing fibers Have reinforcing fibers.
  • the reinforcing fibers have reinforcing fibers.
  • a mechanical connection between the shaped body and the through-contact is mediated by the reinforcing fibers being arranged in each case in regions in the shaped body and in regions in the through-contact.
  • the carrier described here is particularly suitable as a carrier for the component described here, so that features described in connection with the carrier can also be used for the component and vice versa.
  • FIGS. 1A to 1F show different stages of the method
  • FIGS. 2A to 2D different process stages of a
  • FIGS. 3A to 3C show various stages of a process
  • a composite structure 200 which may be a wafer composite 200, such as a semi-processed wafer composite 200, for producing a carrier or a
  • the composite structure 200 may be an auxiliary carrier on which the carrier is made.
  • the composite structure 200 has a first terminal layer 410 and a second terminal layer 420 on the same side on its surface.
  • the terminal layers 410 and 420 are spaced apart by an intermediate region 40 in the lateral direction.
  • the terminal layers 410 and 420 are suitably formed from an electrically conductive material. Notwithstanding Figure 1A, the
  • Composite structure 200 a plurality of first
  • Connection layers 410 and / or a plurality of second connection layers 420 have.
  • the shaped body composite 50 has a plurality of reinforcing fibers 52 embedded in a matrix material 51.
  • the reinforcing fibers 52 may be glass fibers or
  • the reinforcing fibers 52 are arranged in the molding composite 50 such that they partially overlap in plan view with the
  • Connection layers 410, 420 and / or with the intermediate region 40 have.
  • the composite body 50 with the matrix material 51 and the reinforcing fiber 52 embedded therein may be manufactured separately and onto the composite structure 200
  • the composite body 50 is of a photoactive and glass fiber reinforced circuit board material.
  • the composite body 50 is of a photoactive and glass fiber reinforced circuit board material.
  • Reinforcing fibers 52 shown as loose fibers.
  • the reinforcing fibers 52 can be mechanically connected to one another, for example crosslinked or intertwined with one another.
  • the reinforcing fibers 52 may at least partially form a fiber bundle.
  • the matrix material 51 is preferably a selectively removable material with respect to the reinforcing fibers 52. That is, the matrix material can be selectively removed, for example by exposure or by means of a solvent, for example an etchant, in some areas, without the
  • Reinforcing fibers 52 are mitentfernt or dissolved.
  • the matrix material 51 is a photoactive Lacquer, which can be structured by targeted irradiation.
  • a first opening 411 and a second opening 421 in the molding composite 50 pass through
  • Reinforcing fibers 52 and the associated terminal layers 410 or 420 partially exposed.
  • exposed surfaces of the terminal layers 410 and 420 form bottom surfaces of the respective openings 411 and 421
  • Openings 411 and 421 thus extend in the vertical direction through the shaped body composite 50 or through the shaped body 5 to be produced. In the region of the respective opening, the reinforcing fibers 52
  • the reinforcing fibers 52 extend through the respective openings
  • the matrix material 51 holds the reinforcing fibers 52 together and fixes them in the lateral and in the vertical direction over the exposed volumes, that is, via the openings 411 and 421, for the trainees
  • the openings 411 and 421 are thus each spanned by the reinforcing fibers 52.
  • the first opening 411 and the second opening 421 are filled up with an electrically conductive material in order to form a first through contact 41 or a second through contact 42.
  • the through contacts 41 and 42 can be applied to the connection layers 410 and 420 by means of a galvanic process.
  • the exposed in the openings 411 and 421 reinforcing fibers 52 can thereby be enclosed by the electrically conductive material and thus in particular mechanically rigidly embedded in the electrically conductive material.
  • the reinforcing fibers 52 After forming the through contact or the through contacts 41 and 42, the reinforcing fibers 52 thus penetrate into the respective through contact.
  • Reinforcing fibers 52 extend along the lateral direction through the via 41 and / or 42 therethrough.
  • the carrier 10 to be produced has a front side 11 facing the composite structure 200 and a rear side 12 opposite the front side 11.
  • Front 11 and the back 12 of the carrier 10 are partially formed by surfaces of the molding composite 50 and the molded body 5.
  • the vias 41 and 42 extend in the vertical direction through the composite body 50 therethrough. The vias 41 and 42 thus extend from the back 12 to the
  • Carrier electrically contactable At the front side 11 of the carrier 10, the through contacts 41 and 42 adjoin the first connection layer 410 and the second, respectively
  • Matrix material 51 is formed so that this selectively removable with respect to the reinforcing fibers 52 is and at the same time can be used as a molding material 53 of the molding 5.
  • Shaped body material may not be suitable
  • Matrix material 51 are removed after the formation of the via 41 and 42 to expose further portions of the reinforcing fibers 52 and about in a subsequent
  • Shaped body material 53 are replaced.
  • Matrix material 51 in this case, a photo-active lacquer structurable or by exposure
  • the remaining reinforcing fibers 52 are suspended outside the vias 41 and 42. They penetrate partially into the first through-contact 41 and / or into the second through-contact 42.
  • Reinforcing fibers 52 are thus partially in the first contact 41 and / or in the second through-42th
  • a plurality of reinforcing fibers 52 spans the
  • a shaped body material 53 is applied to the exposed further regions of the reinforcing fibers 52 in such a way that the further exposed regions of the reinforcing fibers 52 and the shaped body material surround the formation of the shaped body 5 of the carrier 10 become.
  • the shaped body material 53 can directly adjoin the through contacts 41 and 42, wherein the
  • Shaped body material 53 can be completely enclosed. After forming the molded body 5 are the
  • Reinforcing fibers 52 each partially arranged in the mold body 5 and partially in at least one of the vias 41 and 42, so that a mechanical connection
  • Reinforcing fibers 52 is formed.
  • the shaped body 5 may contain filler particles 54 for adjusting the thermal expansion coefficient of the carrier 10 to be produced, wherein the filler particles 54 in the
  • Shaped body material 53 of the molding 5 are embedded.
  • the filler particles 54 are selected in terms of their material so that the thermal
  • Composite structure 200 such as a semiconductor body of the
  • Composite structure 200, and / or the vias 41 and 42 are adapted to each other. At a correspondingly high
  • Concentration of reinforcing fibers 52 may be the
  • Reinforcing fibers 52 are chosen in terms of their materials such that can be dispensed with additional filler particles 54. This extends approximately the selection of possible shaped body materials 53.
  • the reinforcing fibers 52 and / or the filler particles 54 are in terms of their
  • the molding material 53 optionally with the filler particles 54 may be formed by a casting process
  • a casting process is generally understood to mean a process with which a molding composition is preferably under
  • casting method includes at least casting
  • FIGS. 2A to 2D show an exemplary embodiment for the formation of the shaped body composite 50 or of the shaped body 5 on the composite structure 200.
  • the shaped body composite 50 with the matrix material 51 is formed before the composite material
  • the molded body composite 50 or the molded body 5 are thus not produced separately but directly on the composite structure 200.
  • Matrix material 51 applied to the composite structure 200 In plan view, the terminal layers 410 and 420 may be completely covered by the first layer of the matrix material 51.
  • the matrix material 51 may be a photoresist in a liquid or pasty state.
  • the first layer of the matrix material can be formed on the composite structure 200, for example in the form of photoresist paste or by spray coating, for example with subsequent drying.
  • the reinforcing fibers 52 may be applied to the first layer, such as by laying and pressing, or pressed into the first layer ( Figure 2B).
  • the reinforcing fibers 52 may be present loosely or mechanically connected to one another, for example crosslinked or intertwined with each other. It is conceivable that the matrix material 51 can serve as shaped body material 53 of the shaped body 5 to be produced.
  • Matrix material 51 applied to the first layer or on the reinforcing fibers 52 can be carried out for example by spray painting followed by drying. This can ensure complete embedding of the reinforcing fibers 52 without the reinforcing fibers 52 losing their local position. Additional reinforcing fibers 52 can be applied to the further layer or into the further layer
  • Layers of the matrix material 51 are optionally applied to the further layer with the reinforcing fibers 52.
  • the application of layers of the matrix material 51 and layers with the reinforcing fibers 52 or from the reinforcing fibers 52 thus takes place alternately in layers.
  • the shaped body composite 50 with the matrix material 51 and the reinforcing fibers 52 embedded therein is provided separately from the composite structure 200 and applied to the composite structure 200, for instance by lamination.
  • the molded body composite 50 is formed directly on the composite structure 200 in particular in layers.
  • Reinforcing fibers 52 can be made with conventional photoresists, so no dry resist with embedded
  • Reinforcing fibers 52 must be made separately.
  • the composite structure 200 is formed as a wafer composite 200.
  • the wafer composite 200 has a
  • the semiconductor composite 20 has a first, in particular n-conducting, semiconductor layer 21 facing the growth substrate 1 and a second, in particular p-conducting, semiconductor layer 22 facing away from the growth substrate 1.
  • the semiconductor composite 20 also includes an active layer 23 disposed between the first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22
  • Semiconductor composite 20 has a first main surface 201 facing the growth substrate 1 and a first main surface 201
  • Growth substrate 1 facing away from the second main surface 202.
  • the major surfaces 201 and 202 are through
  • Semiconductor composite 20 formed.
  • the wafer composite 200 has a plurality of connection layers 410 and 420 on a surface facing away from the growth substrate 1. Notwithstanding Figure 3A, the
  • Wafer composite having a plurality of rows or columns of the terminal layers 410 and 420. Furthermore, the wafer composite 200 has a wiring structure 8
  • the wiring structure 8 is disposed between the semiconductor composite 20 and the terminal layers 410 and 420.
  • Wiring structure 8 can have various subregions
  • the first semiconductor layer 21 is electrically conductively connected to the first connection layer 410 via a first subregion of the wiring structure 8.
  • the first portion of the wiring structure 8 may be referred to as
  • Through-hole may be formed, which extends approximately from the second main surface 202 through the second semiconductor layer 22 and the active layer 23 into the first semiconductor layer 21.
  • the second semiconductor layer 22 may be electrically connected to the second connection layer 420, for example over a further subregion of the wiring structure 8.
  • the semiconductor composite 20 may be formed by, for example, forming one or a plurality of
  • Separation trenches 60 are divided into a plurality of semiconductor bodies 2. In the lateral direction, the separation trench 60 extends approximately through the second main surface 202, the second semiconductor layer 22, and the active layer 23
  • the separation trench 60 may be formed such that the separation trench 60 extends in the vertical direction through the entire semiconductor composite 20.
  • the formation of the molding composite 50 can according to one of the illustrated in Figures 1A to 2D
  • Components 100 take place.
  • the Component 100 to be produced can thus have a structured radiation passage area 101.
  • the composite structure 200 in the form of a wafer composite 200 and the shaped body composite 50 are divided into a plurality of
  • Components 100 are singulated such that the components 100 each have one of the semiconductor bodies 2, the semiconductor body 2 being arranged on an associated carrier 10.
  • the associated carrier 10 has an electrical
  • the carrier 10 has an electrically conductive first through-contact 41 and an electrically conductive second through-contact 42. Furthermore, the carrier 10 has a plurality of
  • Reinforcing fibers 52 which mediate a mechanical connection between the molded body 5 and the first contact 41 and / or the second via 42 by the reinforcing fibers 52 respectively in regions in the molding 5 and partially in the first contact 41 and / or in the second via 42 are arranged.
  • Each of the resulting components 100 may have a carrier 10 whose side surfaces have traces of severed reinforcing fibers 52.
  • the device 100 shown in Figure 3C may comprise a carrier 10 with reinforcing fibers 52, wherein the
  • the vias 41 and 42 are electrically contactable on a back side 12 of the carrier 10 or on a rear side 102 of the component.
  • the component 100 can thus be externally contacted electrically via the rear side 102, so that the component 100 is designed as a surface-mountable component.
  • the semiconductor body 2 of the component 100 has side faces extending along the vertical
  • the side surfaces of the semiconductor body 2 are of the
  • Shaped body material 53 of the molding 5 at least
  • FIG. 4A an embodiment of a device 100 is shown schematically. This exemplary embodiment essentially corresponds to the exemplary embodiment for a component shown in FIG. 3C. In contrast, the wiring structure 8 becomes somewhat more detailed
  • Semiconductor body 2 and the carrier 10 is arranged.
  • Stabilization layer 3 located between the first via 41 and the second via 42
  • the stabilization layer 3 is in particular formed coherently.
  • the stabilization layer 3 has a layer thickness in the vertical direction including 5 ym and 50 ym, between about 5 ym and 30 ym inclusive, or between 5 ym and 20 ym inclusive.
  • the layer thickness is preferably at least 10 ⁇ m. Due to the stabilization layer 3, the device 100 in the intermediate region 40 is additionally mechanical
  • the device 100 is free of such a stabilization layer 3.
  • the device 100 is preferably such
  • Device 100 is also achieved at locations of the intermediate region 40 by the reinforcing fibers 52 and their mechanical connection to the vias 41 and 42.
  • the wiring structure 8 includes a current spreading layer 80, an electrically conductive layer 81, and a
  • the first via 41 is via the first connection layer 410, the stabilization layer 3, the electrically conductive layer 81 and the
  • the second via 42 is connected to the second via the second connection layer 420 and the current spreading layer 80
  • the current spreading layer 80 may simultaneously act as a
  • Diffusion barrier layer be formed and covers approximately an opening of the insulating layer 9 completely, through which opening the second connection layer 420 extends therethrough.
  • Insulation structure 9 has a common in FIG. 4A Opening, through the common opening, the plated-through hole 82 extends approximately from the electrically conductive layer 81 to the semiconductor body 2.
  • the electrically conductive layer 81 is preferably formed as a mirror layer.
  • the electrically conductive layer 81 covers the active layer 23 in plan view
  • the electrically conductive layer 81 can laterally of the vertical direction
  • Semiconductor body 2 extend so far that it laterally surrounds the second semiconductor layer 22 or the active layer 23. Electromagnetic radiations which emerge from the semiconductor body 2 laterally or via the second main surface 202 can thus again move in the direction of the active
  • FIG. 4B schematically illustrates a further exemplary embodiment of a component 100. This
  • Embodiment corresponds substantially to the embodiment shown in Figure 4A for a device 100. In contrast, the extends
  • the stabilization layer 3 and the insulation structure 9 have a common opening, through which common opening, the plated-through hole 82 extends through and is thus electrically insulated from the stabilization layer 3.
  • the electrically conductive layer 81 according to FIG. 4A is designed to be continuous
  • the electrically conductive layer 81 according to FIG. 4B is in a first partial layer 811 and a second partial layer 812 divided, wherein the sub-layers 811 and 812 approximately in
  • the partial layers 811 and 812 are the first
  • Terminal layer 410 Terminal layer 410 and the second
  • Connection layer 420 electrically conductively connected and thus different electrical polarities of the device 100 associated.
  • the second sub-layer 812 is electrically connected to the continuous stabilization layer 3, while the first sub-layer 811 is connected to the associated sub-layer 811
  • Stabilization layer 3 is electrically isolated.
  • Stabilization layer 3 is completely enclosed in lateral directions by the insulation structure 9.

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Abstract

Es werden ein Träger (10) und ein optoelektronisches Bauelement (100) mit dem Träger (10) angegeben, wobei der Träger (10) einen Formkörper (5), zumindest einen Durchkontakt (41, 42) und eine Mehrzahl von Verstärkungsfasern (52) aufweist, wobei der Formkörper (5) aus einem elektrisch isolierenden Formkörpermaterial (53) gebildet ist, der Durchkontakt (41, 42) aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist, und die Verstärkungsfasern (52) eine mechanische Verbindung zwischen dem Formkörper (5) und dem Durchkontakt (41, 42) vermitteln, indem die Verstärkungsfasern (52) jeweils bereichsweise in dem Formkörper (5) und bereichsweise in dem Durchkontakt (41, 42) angeordnet sind. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines Trägers oder eines Bauelements mit einem solchen Träger angegeben.

Description

Beschreibung
Träger für ein Bauelement, Bauelement und Verfahren zur
Herstellung eines Trägers oder eines Bauelements
Es werden ein Träger für ein Bauelement, ein Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines Trägers oder eines
Bauelements angegeben. Bauelemente, die einen mehrschichtig ausgebildeten Träger enthalten, weisen oft aufgrund schlechter Haftung zwischen den Schichten oder den aneinander angrenzenden Bestandteilen des Trägers eine unzureichende mechanische Stabilität auf. Eine Aufgabe ist es, einen Träger und ein Bauelement mit einer hohen mechanischen Stabilität anzugeben. Des Weiteren wird ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines Trägers für ein Bauelement beziehungsweise zur Herstellung eines Bauelements mit einem solchen Träger angegeben. Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Trägers für ein optoelektronisches Bauelement weist dieser einen Formkörper und zumindest einen Durchkontakt auf. Der Formkörper ist insbesondere aus einem elektrisch isolierenden
Formkörpermaterial, etwa aus einem Kunststoff, zum Beispiel aus einem gießbaren Polymer wie Harz, Epoxid oder Silikon, ausgebildet. Der Durchkontakt ist insbesondere aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet. Der Träger weist eine Vorderseite und eine Rückseite auf, wobei die
Vorderseite und die Rückseite insbesondere bereichsweise durch Oberflächen des Formkörpers gebildet sind. Der
Durchkontakt ist bevorzugt derart ausgebildet, dass sich dieser in der vertikalen Richtung durch den Formkörper hindurch, etwa von der Rückseite zur Vorderseite des Trägers, erstreckt. In lateralen Richtungen kann der Durchkontakt von dem Formkörper vollumfänglich umschlossen sein. Der Träger kann eine Mehrzahl von solchen Durchkontakten aufweisen. Unter einer vertikalen Richtung wird eine Richtung
verstanden, die quer, insbesondere senkrecht zu der
Vorderseite und/oder Rückseite des Trägers gerichtet ist. Unter einer lateralen Richtung wird eine Richtung verstanden, die etwa parallel zu der Vorderseite und/oder Rückseite des Trägers verläuft. Die vertikale Richtung und die laterale Richtung sind quer, etwa senkrecht zueinander gerichtet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Trägers weist dieser eine Mehrzahl von Verstärkungsfasern auf. Die
Verstärkungsfasern sind vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet. Die Verstärkungsfasern können Stofffasern oder Glasfasern sein. Insbesondere
vermitteln die Verstärkungsfasern eine mechanische Verbindung zwischen dem Formkörper und dem Durchkontakt. Das bedeutet, dass der Formkörper und der Durchkontakt etwa mittels der Verstärkungsfasern miteinander mechanisch verbunden sind. Bevorzugt sind die Verstärkungsfasern jeweils bereichsweise in dem Formkörper und bereichsweise in dem Durchkontakt angeordnet. Dabei ist es nicht notwendig, dass alle im Träger befindlichen Verstärkungsfasern jeweils bereichsweise in dem Formkörper und bereichsweise in dem Durchkontakt angeordnet sind .
Durch die Verstärkungsfasern sind der Formkörper und der Durchkontakt miteinander mechanisch verbunden. Der
Durchkontakt kann dabei unmittelbar an den Formkörper
angrenzen. Zusätzlich zur Haftkraft zwischen dem Formkörper und dem Durchkontakt wird die mechanische Verbindung zwischen dem Formkörper und dem Durchkontakt durch die
Verstärkungsfasern besonders erhöht, wodurch es zu einer echten starren Verbindung zwischen dem Material des
Durchkontakts und dem Material des Formkörpers kommen kann. Die Verstärkungsfasern können dabei teilweise in den
Durchkontakt eindringen oder sich durch den Durchkontakt hindurch erstrecken.
In mindestens einer Ausführungsform des Trägers weist dieser einen Formkörper, einen Durchkontakt und eine Mehrzahl von Verstärkungsfasern auf, wobei der Formkörper aus einem elektrisch isolierenden Formkörpermaterial gebildet ist, der Durchkontakt aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist und die Verstärkungsfasern eine mechanische Verbindung zwischen dem Formkörper und dem Durchkontakt vermitteln, indem die Verstärkungsfasern jeweils
bereichsweise in dem Formkörper und bereichsweise in dem Durchkontakt angeordnet sind. Mittels einer solchen Anordnung der Verstärkungsfasern kann eine mechanisch stabile, insbesondere starre Verbindung zwischen dem Formkörper und dem Durchkontakt erzielt werden. Bevorzugt enthält der Formkörper Haftvermittler, die etwa auf Materialien des Durchkontakts optimiert sind, sodass die mechanische Verbindung zwischen dem Formkörper und dem
Durchkontakt durch zusätzliche Haftkraft erhöht ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Trägers grenzt der Formkörper an den Durchkontakt an. Die Verstärkungsfasern können sich durch eine durch den Formkörper und den
Durchkontakt gebildete Grenzfläche hindurch erstrecken. Eine hohe mechanische Belastbarkeit der Verbindung zwischen dem Formkörper und dem Durchkontakt kann somit erzielt werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Trägers sind die Verstärkungsfasern zumindest bereichsweise miteinander mechanisch verbunden, insbesondere miteinander vernetzt oder verflochten. Die Verstärkungsfasern bilden somit zumindest bereichsweise ein Gewebe, etwa in Form eines Netzes oder eines Geflechts. Bevorzugt befindet sich das Gewebe
bereichsweise in dem Formkörper und bereichsweise in
zumindest einem der Durchkontakte. Ein außerhalb des
Durchkontakts befindlicher Teil des Gewebes kann den
Durchkontakt vollumfänglich umschließen. Eine derartige
Ausgestaltung der Verstärkungsfaser führt zu einer erhöhten mechanischen Stabilität des Trägers. Alternativ ist es auch möglich, dass die Verstärkungsfasern bereichsweise oder ganz in loser Form, das heißt nicht unmittelbar miteinander mechanisch verbunden, im Träger vorliegen. Dabei können die Verstärkungsfasern zumindest bereichsweise ein Faserbündel bilden, das sich etwa bereichsweise in dem Formkörper und bereichsweise in dem Durchkontakt oder gleichzeitig in mehreren Durchkontakten befindet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist der Träger derart ausgebildet, dass sich die Verstärkungsfasern in der lateralen Richtung durch den Formkörper und durch den Durchkontakt hindurch erstrecken. Der Formkörper kann
Seitenflächen aufweisen, welche die Verstärkungsfasern enthalten. Insbesondere können die Seitenflächen
Vereinzelungsspuren aufweisen, die etwa an durchtrennten Verstärkungsfasern auf den Seitenflächen erkennbar sind. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Trägers weist dieser einen ersten Durchkontakt und einen zweiten
Durchkontakt auf. In der lateralen Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Durchkontakt ist ein Zwischenbereich angeordnet, wobei sich die Verstärkungsfasern etwa bereichsweise in dem Zwischenbereich befinden und den ersten Durchkontakt mit dem zweiten Durchkontakt mechanisch
verbinden. Die Verstärkungsfasern sind in diesem Fall
bevorzugt bereichsweise sowohl in dem ersten Durchkontakt als auch in dem zweiten Durchkontakt angeordnet. In der lateralen Richtung sind der erste und der zweite Durchkontakt
voneinander lateral beabstandet und etwa durch den Formkörper voneinander elektrisch isoliert. In Draufsicht auf die
Rückseite oder Vorderseite des Trägers können der erste und der zweite Durchkontakt in lateralen Richtungen von dem
Formkörper vollumfänglich umgeben sein. In dem
Zwischenbereich sind die Verstärkungsfasern bevorzugt von dem Formkörpermaterial des Formkörpers umschlossen, sodass die Positionen der Verstärkungsfasern im Träger fixiert sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Trägers enthält der Formkörper Füllpartikel zur Einstellung des thermischen
Ausdehnungskoeffizienten (CTE) des Trägers. Die Füllpartikel sind insbesondere in dem Formkörpermaterial eingebettet. Die Füllpartikel können dabei im Vergleich zum Formkörpermaterial einen geringeren oder größeren Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Bevorzugt sind die Füllpartikel CTE-vermindernde Partikel oder Kugeln, sodass der Träger zum Beispiel einem auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper hinsichtlich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten angepasst ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Trägers ist der Durchkontakt oder die Mehrzahl von Durchkontakten an der Rückseite des Trägers elektrisch kontaktierbar ausgebildet.
Dabei ist es auch möglich, dass eine Kontaktschicht oder eine elektrisch leitfähige Schutzschicht oder eine Mehrzahl von solchen Schichten auf der Rückseite des Trägers angeordnet ist, welche im elektrischen Kontakt mit dem Durchkontakt steht und dabei den Durchkontakt bereichsweise oder
vollständig bedeckt. Der Durchkontakt oder die Mehrzahl von Durchkontakten kann an der Vorderseite des Trägers ebenfalls elektrisch kontaktierbar sein.
In mindestens einer Ausführungsform eines Bauelements weist dieses einen Träger und einen Halbleiterkörper auf, wobei der Halbleiterkörper auf dem Träger angeordnet ist. Der Träger des Bauelements ist insbesondere ein hier beschriebener
Träger mit den bereichsweise in dem Formkörper und
bereichsweise in zumindest einem Durchkontakt des Trägers eingebetteten Verstärkungsfasern. Der Halbleiterkörper weist bevorzugt eine aktive Schicht auf, die im Betrieb des
Bauelements etwa zur Detektion oder Erzeugung
elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist. Das
Bauelement ist insbesondere über den Träger elektrisch extern kontaktierbar, wobei der Halbleiterkörper mit dem zumindest einem Durchkontakt elektrisch leitend verbunden ist. Das Bauelement ist insbesondere eine lichtemittierende Diode.
Der Halbleiterkörper kann eine erste Halbleiterschicht eines ersten, etwa n-leitenden Leitungsträgertyps und eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten etwa p-leitenden
Leitungsträgertyps aufweisen. Auch kann die erste
Halbleiterschicht p-leitend und die zweite Halbleiterschicht n-leitend ausgebildet sein. Insbesondere ist die aktive
Schicht eine p-n-Übergangszone . Der Halbleiterkörper kann mittels eines Epitaxie-Verfahrens etwa schichtweise auf ein Aufwachssubstrat aufgebracht sein. Das Aufwachssubstrat kann nachfolgend von dem Halbleiterkörper entfernt werden, sodass das Bauelement insbesondere frei von einem Aufwachssubstrat ist. Alternativ ist es auch möglich, dass das Aufwachssubstrat strahlungsdurchlässig ausgebildet ist und das Bauelement neben dem Träger auch ein
strahlungsdurchlässiges Aufwachssubstrat aufweisen kann. Der Halbleiterkörper weist eine erste Hauptfläche auf, die beispielsweise als Strahlungsdurchtrittsfläche des
Bauelements ausgebildet ist. Des Weiteren weist der
Halbleiterkörper eine der ersten Hauptfläche abgewandte zweite Hauptfläche auf, die etwa dem Träger zugewandt ist. Der Träger ist insbesondere lichtundurchlässig ausgebildet. Die Hauptflächen des Halbleiterkörpers können durch
Oberflächen der Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine Verdrahtungsstruktur auf, die in der vertikalen Richtung insbesondere bereichsweise zwischen dem
Halbleiterkörper und dem Träger angeordnet ist. Mittels der Verdrahtungsstruktur kann der Halbleiterkörper mit dem Träger elektrisch leitend verbunden werden. Die Verdrahtungsstruktur ist insbesondere so eingerichtet, dass die erste
Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht des
Halbleiterkörpers mittels verschiedener voneinander
elektrisch isolierender Teilbereiche der Verdrahtungsstruktur mit dem ersten Durchkontakt beziehungsweise mit dem zweiten Durchkontakt des Trägers elektrisch leitend verbunden sind.
Das Bauelement kann eine Isolierungsstruktur aufweisen, die etwa verschiedene Teilbereiche der Verdrahtungsstruktur voneinander elektrisch isoliert. Die Verdrahtungsstruktur und die Isolierungsstruktur können sich bereichsweise in den Halbleiterkörper hinein erstrecken. Die Verdrahtungsstruktur weist bevorzugt eine Durchkontaktierung auf, die sich etwa von der zweiten Hauptfläche durch die zweite
Halbleiterschicht und die aktive Schicht hindurch in die erste Halbleiterschicht zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht erstreckt. Dabei kann die
Durchkontaktierung durch die Isolierungsstruktur von der zweiten Halbleiterschicht sowie von der aktiven Schicht elektrisch isoliert sein. Zur Verbesserung der
Stromverteilung kann die Verdrahtungsstruktur auch eine
Mehrzahl von solchen Durchkontaktierungen aufweisen. Des Weiteren kann die Verdrahtungsstruktur eine elektrisch leitfähige und strahlungsreflektierende Spiegelschicht aufweisen, die etwa aus einem Metall ausgebildet ist. Die Spiegelschicht kann mit der Durchkontaktierung oder mit der Mehrzahl von Durchkontaktierungen elektrisch leitend
verbunden sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine Stabilisierungsschicht auf, die etwa zwischen dem Halbleiterkörper und dem Träger angeordnet ist. In Draufsicht auf den Träger kann die Stabilisierungsschicht den zwischen dem ersten Durchkontakt und dem zweiten Durchkontakt
befindlichen Zwischenbereich lateral überbrücken. Die
Stabilisierungsschicht kann als Teil der Verdrahtungsstruktur ausgebildet sein. Zum Beispiel ist die Stabilisierungsschicht eine elektrisch leitfähige Metallschicht, die mit dem ersten Durchkontakt oder mit dem zweiten Durchkontakt des Trägers elektrisch leitend verbunden ist. Bei einer lateralen
Überbrückung des Zwischenbereichs kann die
Stabilisierungsschicht in Draufsicht Überlappungen mit dem ersten Durchkontakt, mit dem Zwischenbereich und mit dem zweiten Durchkontakt aufweisen und das Bauelement entlang der lateralen Richtung insbesondere im Bereich des
Zwischenbereichs mechanisch stabilisieren. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist der Träger unmittelbar am Halbleiterkörper hergestellt. Das bedeutet, dass der Träger etwa nicht in einem von dem
Halbleiterkörper separaten Produktionsschritt hergestellt und anschließend an dem Halbleiterkörper befestigt wird, sondern unmittelbar auf den Halbleiterkörper oder auf die
Verdrahtungsstruktur aufgebracht und somit direkt am
Halbleiterkörper ausgebildet ist. Das Bauelement mit dem Träger und dem Halbleiterkörper kann so auf Waferebene, etwa im Waferverbund, vereinfacht hergestellt werden. Durch die Prozessierung im Waferverbund ist es unter anderem nicht notwendig, den Träger für das Bauelement separat herzustellen und den Halbleiterkörper auf solchen separat hergestellten Trägern aufzubringen und elektrisch anzuschließen. Auf solche Montageschritte hinsichtlich solcher Einzelchipprozesse, die einen erheblichen Anteil der Gesamtherstellungskosten von Bauelementen darstellen, kann verzichtet werden, wodurch das Bauelement kostengünstig hergestellt wird. In mindestens einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Trägers wird ein Formkörperverbund mit einer Mehrzahl von in einem Matrixmaterial eingebetteten Verstärkungsfasern bereitgestellt. Zumindest eine Öffnung wird in dem Formkörperverbund durch teilweises und selektives Entfernen des Matrixmaterials ausgebildet, sodass die
Verstärkungsfasern bereichsweise freigelegt werden. Die
Verstärkungsfasern sind im Bereich der Öffnung etwa
freihängend. Zur Ausbildung eines Durchkontakts kann die Öffnung mit einem elektrisch leitfähigen Material aufgefüllt werden, wodurch die bereichsweise in der Öffnung freigelegten Verstärkungsfasern von dem elektrisch leitfähigen Material umschlossen werden, sodass die Verstärkungsfasern entlang der lateralen Richtung in den Durchkontakt eindringen. Insbesondere können die Verstärkungsfasern sich entlang der lateralen Richtung durch den Durchkontakt hindurch
erstrecken . Bei einem selektiven Entfernen wird lediglich das
Matrixmaterial in dem aus dem Matrixmaterial und den
Verstärkungsfasern gebildeten Formkörperverbund bereichsweise entfernt, sodass die verbleibenden Verstärkungsfasern durch das Entfernen des Matrixmaterials bereichsweise freigelegt werden. Das Matrixmaterial kann dabei ein selektiv
strukturierbares, etwa selektiv ätzbares Material sein. Das Matrixmaterial kann so ausgewählt sein, dass das verbleibende Matrixmaterial, welches sich außerhalb der Öffnung oder
Öffnungen befindet, den Formkörper des Trägers bilden kann. Mit anderen Worten kann das Matrixmaterial als
Formkörpermaterial verwendet werden. Hierzu kann das
verbleibende Matrixmaterial ausgehärtet werden, sodass der aus dem verbleibenden Matrixmaterial ausgebildete Formkörper hinreichend mechanisch stabil ist, um während der Lebensdauer am Bauelement verbleiben zu können. Das verbleibende
Matrixmaterial ist hinsichtlich dessen Material bevorzugt derart ausgewählt, dass die thermischen
Ausdehnungskoeffizienten des Formkörpers beziehungsweise des Trägers sowie des Halbleiterkörpers einander angepasst sind. Hierfür kann das Matrixmaterial Füllpartikel zur Anpassung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.
Alternativ ist es möglich, die Verstärkungsfasern in ein selektiv strukturierbares, etwa fotostrukturierbares Material einzubetten. Das Matrixmaterial kann in diesem Fall ein fotoaktiver Lack sein, der etwa durch Belichtung
strukturierbar ist. Nach dem Ausbilden des Durchkontakts oder einer Mehrzahl von Durchkontakten kann das Matrixmaterial komplett entfernt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Matrixmaterial nach dem Ausbilden des Durchkontakts oder der Durchkontakte zur Freilegung weiterer, etwa an den
Durchkontakt oder an die Mehrzahl von Durchkontakten
angrenzender Bereiche der Verstärkungsfasern entfernt. Die freigelegten weiteren Bereiche der Verstärkungsfasern können mit einem elektrisch isolierenden Formkörpermaterial
wiederaufgefüllt werden. In diesem Sinne wird das nach der Ausbildung der Durchkontakte verbleibende Matrixmaterial durch das elektrisch isolierende Formkörpermaterial zumindest bereichsweise oder vollständig ersetzt. Das
Formkörpermaterial kann dabei auf die freigelegten weiteren Bereiche der Verstärkungsfasern zur Ausbildung eines
Formkörpers des Trägers derart aufgebracht werden, dass die weiteren Bereiche der Verstärkungsfasern von dem
Formkörpermaterial umschlossen werden, wodurch die
Verstärkungsfasern jeweils bereichsweise in dem Formkörper und bereichsweise in dem Durchkontakt angeordnet sind. Eine mechanische, insbesondere starre Verbindung zwischen dem Formkörper und dem Durchkontakt wird somit durch die
Verstärkungsfasern gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Formkörperverbund vor dem Ausbilden des Durchkontakts oder der Durchkontakte schichtweise ausgebildet, wobei eine erste Schicht aus dem Matrixmaterial bereitgestellt wird und die Verstärkungsfasern auf die erste Schicht aufgebracht oder in die erste Schicht hineingedrückt werden. Anschließend kann eine weitere Schicht aus dem Matrixmaterial auf die erste Schicht beziehungsweise auf die Verstärkungsfasern aufgebracht werden, woraufhin weitere Verstärkungsfasern auf die weitere Schicht aufgebracht oder in die weitere Schicht hineingedrückt werden. Dieser Vorgang kann mehrmals
wiederholt werden, sodass ein Formkörperverbund mit einer Mehrzahl von Matrixmaterialschichten mit den darin
befindlichen Verstärkungsfasern ausgebildet wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind die Verstärkungsfasern zumindest bereichsweise miteinander zu einem Gewebe mechanisch verbunden. Zum Beispiel sind die Verstärkungsfasern miteinander vernetzt oder verflochten. Eine derartige Ausgestaltung der Verstärkungsfaser
vereinfacht das Aufbringen der Verstärkungsfaser auf die Schicht aus dem Matrixmaterial und erhöht zugleich die mechanische Stabilität des herzustellenden Trägers. Die
Verstärkungsfasern können vor dem Aufbringen auf die Schicht aus dem Matrixmaterial in Form eines Netzes vorliegen.
Alternativ ist es auch möglich, dass die Verstärkungsfasern in loser Form bereitgestellt und auf die Schicht aus dem Matrixmaterial aufgebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementen wird ein
Waferverbund mit einem Halbleiterverbund bereitgestellt. Der Halbleiterverbund kann in eine Mehrzahl von Halbleiterkörpern jeweils mit einer aktiven Schicht zerteilt werden. Zur
Herstellung eines Trägers oder eines Trägerverbunds aus einer Mehrzahl von Trägern wird ein Formkörperverbund auf den
Waferverbund aufgebracht oder am Waferverbund schichtweise ausgebildet. Nach dem Ausbilden des Durchkontakts
beziehungsweise der Durchkontakte können der Waferverbund und der Formkörperverbund in eine Mehrzahl von Bauelementen derart vereinzelt werden, dass die Bauelemente jeweils einen der Halbleiterkörper aufweisen, der auf einem zugehörigen Träger angeordnet ist, wobei der zugehörige Träger einen elektrisch isolierenden Formkörper, zumindest einen oder eine Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Durchkontakten und
Verstärkungsfasern aufweisen. Die Verstärkungsfasern
vermitteln etwa eine mechanische Verbindung zwischen dem Formkörper und dem Durchkontakt, indem die Verstärkungsfasern jeweils bereichsweise in dem Formkörper und bereichsweise in dem Durchkontakt angeordnet sind.
Die oben beschriebenen Verfahren sind für die Herstellung eines hier beschriebenen Trägers oder eines hier
beschriebenen Bauelements besonders geeignet. Im Zusammenhang mit dem Träger oder mit dem Bauelement beschriebene Merkmale können daher auch für das Verfahren zur Herstellung eines hier beschriebenen Trägers oder Bauelements herangezogen werden und umgekehrt. Des Weiteren ist der hier beschriebene Träger als Träger für das hier beschriebene Bauelement besonders geeignet, sodass im Zusammenhang mit dem Träger beschriebene Merkmale auch für das Bauelement herangezogen werden können und umgekehrt.
Weitere Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen des
Trägers, des Bauelements sowie deren Herstellung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren 1A bis 4B erläuterten Ausführungsbeispielen .
Es zeigen: Figuren 1A bis 1F verschiedene Verfahrensstadien
verschiedener Ausführungsbeispiele für ein Verfahren zur Herstellung eines Trägers beziehungsweise eines Bauelements in schematischen Schnittansichten,
Figuren 2A bis 2D verschiedene Verfahrensstadien eines
weiteren Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zur
Herstellung eines Trägers oder eines Bauelements in schematischen Schnittansichten,
Figuren 3A bis 3C verschiedene Verfahrensstadien eines
Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zur
Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementen in schematischen Schnittansichten, und
Figuren 4A bis 4B 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.
Es wird in der Figur 1A eine Verbundstruktur 200, die ein Waferverbund 200, etwa ein halbprozessierter Waferverbund 200 sein kann, zur Herstellung eines Trägers oder eines
Bauelements bereitgestellt. Auch kann die Verbundstruktur 200 ein Hilfsträger sein, auf dem der Träger hergestellt wird. Die Verbundstruktur 200 weist eine erste Anschlussschicht 410 und eine zweite Anschlussschicht 420 auf derselben Seite auf ihrer Oberfläche auf. Die Anschlussschichten 410 und 420 sind durch einen Zwischenbereich 40 in der lateralen Richtung voneinander beabstandet. Die Anschlussschichten 410 und 420 sind zweckmäßig aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet. Abweichend von der Figur 1A kann die
Verbundstruktur 200 eine Mehrzahl von ersten
Anschlussschichten 410 und/oder eine Mehrzahl von zweiten Anschlussschichten 420 aufweisen.
Es wird in der Figur 1B ein Formkörperverbund 50 zur
Ausbildung des Trägers 10 auf der Verbundstruktur 200 ausgebildet. Der Formkörperverbund 50 weist eine Mehrzahl von in einem Matrixmaterial 51 eingebetteten Verstärkungsfasern 52 auf. Die Verstärkungsfasern 52 können Glasfasern oder
Stofffasern wie Textilienfasern sein. Die Verstärkungsfasern 52 sind in dem Formkörperverbund 50 derart angeordnet, dass sie in Draufsicht bereichsweise Überlappungen mit den
Anschlussschichten 410, 420 und/oder mit dem Zwischenbereich 40 aufweisen. Der Formkörperverbund 50 mit dem Matrixmaterial 51 und den darin eingebetteten Verstärkungsfaser 52 können separat hergestellt und auf die Verbundstruktur 200
aufgebracht, etwa auflaminiert werden. Insbesondere ist der Formkörperverbund 50 aus einem fotoaktiven und mit Glasfasern verstärkten Leiterplattenmaterial. In der Figur 1B sind die
Verstärkungsfasern 52 als lose Fasern dargestellt. Abweichend davon können die Verstärkungsfasern 52 miteinander mechanisch verbunden, etwa miteinander vernetzt oder verflochten sein. Auch können die Verstärkungsfasern 52 zumindest bereichsweise ein Faserbündel bilden.
Das Matrixmaterial 51 ist bevorzugt ein im Hinblick auf die Verstärkungsfasern 52 selektiv entfernbares Material. Das heißt, das Matrixmaterial kann etwa durch Belichtung oder mittels eines Lösungsmittels, zum Beispiel eines Ätzmittels, bereichsweise selektiv entfernt werden, ohne dass die
Verstärkungsfasern 52 dabei mitentfernt oder aufgelöst werden. Bevorzugt ist das Matrixmaterial 51 ein fotoaktiver Lack, der etwa durch gezielte Bestrahlung strukturierbar ist. Alternativ ist es möglich, das Matrixmaterial 51 bezüglich dessen Eigenschaften so auszuwählen, dass das Matrixmaterial 51 als Formkörpermaterial des auszubildenden Formkörpers 5 des Trägers 10 dienen kann, wobei das Matrixmaterial 51 und die Verstärkungsfasern 52 hinsichtlich deren Materialien so gewählt werden, dass das Matrixmaterial 51 im Hinblick auf die Verstärkungsfasern 52 selektiv entfernbar ist. Es werden in der Figur IC eine erste Öffnung 411 und eine zweite Öffnung 421 in dem Formkörperverbund 50 durch
teilweises und selektives Entfernen des Matrixmaterials 51 ausgebildet. In den Öffnungen 411 und 421 werden die
Verstärkungsfasern 52 und die zugehörigen Anschlussschichten 410 oder 420 bereichsweise freigelegt. Insbesondere bilden freigelegte Oberflächen der Anschlussschichten 410 und 420 Bodenflächen der jeweiligen Öffnungen 411 und 421. Die
Öffnungen 411 und 421 erstrecken sich somit in der vertikalen Richtung durch den Formkörperverbund 50 beziehungsweise durch den herzustellenden Formkörper 5 hindurch. Im Bereich der jeweiligen Öffnung sind die Verstärkungsfasern 52
freihängend. In der lateralen Richtung erstrecken sich die Verstärkungsfasern 52 durch die jeweiligen Öffnungen
hindurch, dringen in das Matrixmaterial 51 hinein und werden somit an Innenwänden der Öffnungen fixiert. Mit anderen
Worten hält das Matrixmaterial 51 die Verstärkungsfasern 52 zusammen und fixiert diese in der lateralen sowie in der vertikalen Richtung über die freigelegten Volumina, das heißt über die Öffnungen 411 und 421, für die auszubildenden
Durchkontakte hinweg. Die Öffnungen 411 und 421 sind jeweils somit von den Verstärkungsfasern 52 überspannt. Gemäß Figur 1D werden die erste Öffnung 411 und die zweite Öffnung 421 zur Ausbildung eines ersten Durchkontakts 41 beziehungsweise eines zweiten Durchkontakts 42 mit einem elektrisch leitfähigen Material aufgefüllt. Die Durchkontakte 41 und 42 können mittels eines galvanischen Verfahrens auf die Anschlussschichten 410 und 420 aufgebracht werden. Die in den Öffnungen 411 und 421 freigelegten Verstärkungsfasern 52 können dadurch von dem elektrisch leitfähigen Material umschlossen und somit insbesondere mechanisch starr in dem elektrisch leitfähigen Material eingebettet werden. Nach dem Ausbilden des Durchkontakts beziehungsweise der Durchkontakte 41 und 42 dringen die Verstärkungsfasern 52 somit in den jeweiligen Durchkontakt hinein. Dabei können die
Verstärkungsfasern 52 sich entlang der lateralen Richtung durch den Durchkontakt 41 und/oder 42 hindurch erstrecken.
In der Figur 1D weist der herzustellende Träger 10 eine der Verbundstruktur 200 zugewandte Vorderseite 11 und eine der Vorderseite 11 gegenüberliegende Rückseite 12 auf. Die
Vorderseite 11 und die Rückseite 12 des Trägers 10 sind bereichsweise durch Oberflächen des Formkörperverbunds 50 beziehungsweise des Formkörpers 5 gebildet. Die Durchkontakte 41 und 42 erstrecken sich in der vertikalen Richtung durch den Formkörperverbund 50 hindurch. Die Durchkontakte 41 und 42 erstrecken sich somit von der Rückseite 12 bis zur
Vorderseite 11 des Trägers 10. Dadurch sind die Durchkontakte an der Rückseite 12 und/oder an der Vorderseite 11 des
Trägers elektrisch kontaktierbar . An der Vorderseite 11 des Trägers 10 grenzen die Durchkontakte 41 und 42 an die erste Anschlussschicht 410 beziehungsweise an die zweite
Anschlussschicht 420 an. Es ist möglich, dass das
Matrixmaterial 51 derart ausgebildet ist, dass dieses hinsichtlich der Verstärkungsfasern 52 selektiv entfernbar ist und gleichzeitig als Formkörpermaterial 53 des Formkörpers 5 verwendet werden kann.
Sollte das Matrixmaterial 51 für die Verwendung als
Formkörpermaterial nicht geeignet sein, kann das
Matrixmaterial 51 nach dem Ausbilden des Durchkontakts 41 und 42 zur Freilegung weiterer Bereiche der Verstärkungsfasern 52 entfernt werden und etwa in einem nachfolgendem
Verfahrensschritt durch ein elektrisch isolierendes
Formkörpermaterial 53 ersetzt werden.
Gemäß Figur IE wird nach dem Ausbilden der Durchkontakte 41 und 42 ein solches Matrixmaterial 51 komplett und
insbesondere selektiv entfernt. Bevorzugt ist das
Matrixmaterial 51 in diesem Fall ein fotoaktiver Lack, der etwa durch Belichtung strukturierbar beziehungsweise
entfernbar ist. Die verbleibenden Verstärkungsfasern 52 sind außerhalb der Durchkontakte 41 und 42 freihängend. Dabei dringen sie bereichsweise in den ersten Durchkontakt 41 und/oder in den zweiten Durchkontakt 42 hinein. Die
Verstärkungsfasern 52 sind somit bereichsweise im ersten Durchkontakt 41 und/oder im zweiten Durchkontakt 42
angeordnet und werden dadurch von den Durchkontakten
zusammengehalten beziehungsweise fixiert. In der Figur IE überspannt eine Mehrzahl von Verstärkungsfasern 52 den
Zwischenbereich 40 und verbindet somit den ersten
Durchkontakt 41 mit dem zweiten Durchkontakt 42.
Es wird in der Figur 1F ein Formkörpermaterial 53 auf die freigelegten weiteren Bereiche der Verstärkungsfasern 52 derart aufgebracht, dass die weiteren freigelegten Bereiche der Verstärkungsfasern 52 und dem Formkörpermaterial zur Ausbildung des Formkörpers 5 des Trägers 10 umschlossen werden. Das Formkörpermaterial 53 kann dabei unmittelbar an die Durchkontakte 41 und 42 angrenzen, wobei die
Durchkontakte 41 und 42 in lateralen Richtungen von dem
Formkörpermaterial 53 vollumfänglich umschlossen werden können. Nach dem Ausbilden des Formkörpers 5 sind die
Verstärkungsfasern 52 jeweils bereichsweise in dem Formkörper 5 und bereichsweise in mindestens einem der Durchkontakte 41 und 42 angeordnet, sodass eine mechanische Verbindung
zwischen dem Formkörper 5 und dem Durchkontakt
beziehungsweise den Durchkontakten 41 und 42 durch die
Verstärkungsfasern 52 gebildet wird.
Der Formkörper 5 kann Füllpartikel 54 zur Einstellung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des herzustellenden Trägers 10 enthalten, wobei die Füllpartikel 54 in dem
Formkörpermaterial 53 des Formkörpers 5 eingebettet sind. Insbesondere sind die Füllpartikel 54 hinsichtlich ihres Materials so ausgewählt, dass die thermischen
Ausdehnungskoeffizienten des Formkörpers 5 und der
Verbundstruktur 200, etwa eines Halbleiterkörpers der
Verbundstruktur 200, und/oder der Durchkontakte 41 und 42 einander angepasst sind. Bei einer entsprechend hohen
Konzentration an Verstärkungsfasern 52 können die
Verstärkungsfasern 52 jedoch hinsichtlich ihrer Materialien derart gewählt sein, dass auf zusätzliche Füllpartikel 54 verzichtet werden kann. Dies erweitert etwa die Auswahl an möglichen Formkörpermaterialien 53. Die Verstärkungsfasern 52 und/oder die Füllpartikel 54 sind hinsichtlich ihrer
Materialien bevorzugt derart gewählt, dass ein thermischer Gesamtausdehnungskoeffizient des Trägers 10 bei Anwesenheit der Verstärkungsfasern 52 und/oder der Füllpartikel 54 vermindert wird. Das Formkörpermaterial 53 gegebenenfalls mit den Füllpartikeln 54 kann mittels eines Gießverfahrens
insbesondere unter Druckeinwirkung an den Verstärkungsfasern 52 und an den Durchkontakten 41 und 42 befestigt werden.
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" zumindest Gießen
(molding), Spritzgießen (injection molding), Spritzpressen (transfer molding) und Formpressen (compression molding) .
Die Figuren 2A bis 2D zeigen ein Ausführungsbeispiel für das Ausbilden des Formkörperverbunds 50 beziehungsweise des Formkörpers 5 auf der Verbundstruktur 200. Dabei wird der Formkörperverbund 50 mit dem Matrixmaterial 51 vor dem
Ausbilden der Durchkontakte 41 und 42 schichtweise auf der Verbundstruktur 200 ausgebildet. Der Formkörperverbund 50 beziehungsweise der Formkörper 5 werden somit nicht separat sondern unmittelbar an der Verbundstruktur 200 hergestellt.
Es wird in der Figur 2A eine erste Schicht aus dem
Matrixmaterial 51 auf die Verbundstruktur 200 aufgebracht. In Draufsicht können die Anschlussschichten 410 und 420 von der ersten Schicht aus dem Matrixmaterial 51 vollständig bedeckt sein. Das Matrixmaterial 51 kann dabei ein Fotolack in flüssigem oder pastösem Zustand sein. Die erste Schicht aus dem Matrixmaterial kann etwa in Form von Fotolackpaste oder durch Sprühbelackung etwa mit anschließender Trocknung auf der Verbundstruktur 200 ausgebildet werden. In einem
nachfolgenden Verfahrensschritt können die Verstärkungsfasern 52 auf die erste Schicht aufgebracht, etwa durch Auflegen und Andrücken, oder in die erste Schicht hineingedrückt werden (Figur 2B) . Die Verstärkungsfasern 52 können dabei lose vorliegen oder miteinander mechanisch verbunden, etwa miteinander vernetzt oder verflochten sein. Es ist denkbar, dass das Matrixmaterial 51 als Formkörpermaterial 53 des herzustellenden Formkörpers 5 dienen kann.
Es wird in der Figur 2C eine weitere Schicht aus dem
Matrixmaterial 51 auf die erste Schicht beziehungsweise auf die Verstärkungsfasern 52 aufgebracht. Das Aufbringen der weiteren Schicht aus dem Matrixmaterial 51 kann etwa durch Sprühbelackung mit anschließender Trocknung erfolgt werden. Dies kann ein vollständiges Einbetten der Verstärkungsfasern 52 sichern, ohne dass die Verstärkungsfasern 52 ihre lokale Position verlieren. Es können weitere Verstärkungsfasern 52 auf die weitere Schicht aufgebracht oder in die weitere
Schicht hineingedrückt werden, woraufhin zusätzliche
Schichten aus dem Matrixmaterial 51 gegebenenfalls mit den Verstärkungsfasern 52 auf die weitere Schicht aufgebracht werden. Das Aufbringen von Schichten aus dem Matrixmaterial 51 und Schichten mit den Verstärkungsfasern 52 oder aus den Verstärkungsfasern 52 erfolgt somit alternierend- schichtweise .
Das in der Figur 2D dargestellte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem in Figur 1B dargestellten
Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu wird gemäß Figur 1B der Formkörperverbund 50 mit dem Matrixmaterial 51 und den darin eingebetteten Verstärkungsfasern 52 separat von der Verbundstruktur 200 vorgefertigt bereitgestellt und auf die Verbundstruktur 200 etwa durch Auflaminieren aufgebracht. Gemäß den Figuren 2A bis 2D wird der Formkörperverbund 50 jedoch unmittelbar an der Verbundstruktur 200 insbesondere schichtweise ausgebildet. Die alternierend-schichtweise Aufbringung von Matrixmaterialschichten und
Verstärkungsfasern 52 können mit herkömmlichen Fotolacken erfolgen, sodass kein Trockenresist mit eingebetteten
Verstärkungsfasern 52 separat hergestellt werden muss.
Gemäß Figur 3A ist die Verbundstruktur 200 als Waferverbund 200 ausgebildet. Der Waferverbund 200 weist ein
Aufwachssubstrat 1 auf, auf das ein Halbleiterverbund 20 etwa epitaktisch aufgewachsen wird. Der Halbleiterverbund 20 weist eine dem Aufwachssubstrat 1 zugewandte erste, insbesondere n- leitende Halbleiterschicht 21 und eine dem Aufwachssubstrat 1 abgewandte zweite, insbesondere p-leitende Halbleiterschicht 22 auf. Der Halbleiterverbund 20 enthält außerdem eine zwischen der ersten Halbleiterschicht 21 und der zweiten Halbleiterschicht 22 angeordnete aktive Schicht 23. Der
Halbleiterverbund 20 weist eine dem Aufwachssubstrat 1 zugewandte erste Hauptfläche 201 und eine dem
Aufwachssubstrat 1 abgewandte zweite Hauptfläche 202 auf. Insbesondere sind die Hauptflächen 201 und 202 durch
Oberflächen der Halbleiterschichten 21 und 22 des
Halbleiterverbunds 20 gebildet.
Der Waferverbund 200 weist auf einer dem Aufwachssubstrat 1 abgewandten Oberfläche eine Mehrzahl von Anschlussschichten 410 und 420 auf. Abweichend von Figur 3A kann der
Waferverbund eine Mehrzahl von Reihen oder Spalten aus den Anschlussschichten 410 und 420 aufweisen. Des Weiteren weist der Waferverbund 200 eine Verdrahtungsstruktur 8 zur
elektrischen Kontaktierung des Halbleiterverbunds 20 auf. Die Verdrahtungsstruktur 8 ist zwischen dem Halbleiterverbund 20 und den Anschlussschichten 410 und 420 angeordnet. Die
Verdrahtungsstruktur 8 kann verschiedene Teilbereiche
aufweisen, die etwa voneinander elektrisch isoliert sind. Beispielsweise ist die erste Halbleiterschicht 21 über einen ersten Teilbereich der Verdrahtungsstruktur 8 mit der ersten Anschlussschicht 410 elektrisch leitend verbunden. Der erste Teilbereich der Verdrahtungsstruktur 8 kann als
Durchkontaktierung ausgebildet sein, die sich etwa von der zweiten Hauptfläche 202 durch die zweite Halbleiterschicht 22 und die aktive Schicht 23 in die erste Halbleiterschicht 21 erstreckt. Die zweite Halbleiterschicht 22 kann etwa über einen weiteren Teilbereich der Verdrahtungsstruktur 8 mit der zweiten Anschlussschicht 420 elektrisch verbunden sein.
Wie in der Figur 3A dargestellt, kann der Halbleiterverbund 20 etwa durch Ausbilden eines oder einer Mehrzahl von
Trenngräben 60 in eine Mehrzahl von Halbleiterkörpern 2 zertrennt werden. In der lateralen Richtung erstreckt sich der Trenngraben 60 etwa durch die zweite Hauptfläche 202, die zweite Halbleiterschicht 22 und die aktive Schicht 23
hindurch in die erste Halbleiterschicht 21. Abweichend davon kann der Trenngraben 60 so ausgebildet sein, dass sich der Trenngraben 60 in der vertikalen Richtung durch den gesamten Halbleiterverbund 20 hindurch erstreckt.
Es wird in Figur 3B ein Formkörperverbund 50 aus einer
Mehrzahl von Verstärkungsfasern 52 und dem Formkörpermaterial 53 gebildet. Die Ausbildung des Formkörperverbunds 50 kann gemäß einem der in den Figuren 1A bis 2D dargestellten
Ausführungsbeispiele für ein Verfahren zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl von Trägern 10 beziehungsweise von
Bauelementen 100 erfolgen.
Es wird in der Figur 3C das Aufwachssubstrat 1 von dem
Halbleiterverbund 20 getrennt. Eine dadurch freigelegte
Oberfläche des Halbleiterverbunds 20 wird strukturiert. Das herzustellende Bauelement 100 kann somit eine strukturierte Strahlungsdurchtrittsflache 101 aufweisen. Gemäß Figur 3C werden die Verbundstruktur 200 in Form eines Waferverbunds 200 und der Formkörperverbund 50 in eine Mehrzahl von
Bauelementen 100 derart vereinzelt, dass die Bauelemente 100 jeweils einen der Halbleiterkörper 2 aufweisen, wobei der Halbleiterkörper 2 auf einem zugehörigen Träger 10 angeordnet ist. Der zugehörige Träger 10 weist einen elektrisch
isolierenden Formkörper 5 auf, der zumindest einen Teil des Formkörperverbunds 50 enthält. Der Träger 10 weist einen elektrisch leitfähigen ersten Durchkontakt 41 und einen elektrisch leitfähigen zweiten Durchkontakt 42 auf. Des Weiteren weist der Träger 10 eine Mehrzahl von
Verstärkungsfasern 52 auf, die eine mechanische Verbindung zwischen dem Formkörper 5 und dem ersten Durchkontakt 41 und/oder dem zweiten Durchkontakt 42 vermitteln, indem die Verstärkungsfasern 52 jeweils bereichsweise in dem Formkörper 5 und bereichsweise in dem ersten Durchkontakt 41 und/oder in dem zweiten Durchkontakt 42 angeordnet sind.
Gemäß Figur 3C werden der Formkörperverbund 50 und die
Verbundstruktur 200 etwa entlang des Trenngrabens 60
beziehungsweise entlang der Mehrzahl von Trenngräben 60 vereinzelt, wobei die Verstärkungsfasern 52 bei der
Vereinzelung durchtrennt werden können. Die daraus
entstehenden Bauelemente 100 können jeweils einen Träger 10 aufweisen, dessen Seitenflächen Spuren von durchtrennten Verstärkungsfasern 52 aufweisen. Das in Figur 3C dargestellte Bauelement 100 kann einen Träger 10 mit Verstärkungsfasern 52 aufweisen, wobei sich die
Verstärkungsfasern 52 in der lateralen Richtung durch den Formkörper 5 und durch die Durchkontakte 41 und/oder 42 hindurch erstrecken. Die Durchkontakte 41 und 42 sind auf einer Rückseite 12 des Trägers 10 beziehungsweise auf eine Rückseite 102 des Bauelements elektrisch kontaktierbar . Das Bauelement 100 ist somit über die Rückseite 102 extern elektrisch kontaktierbar, sodass das Bauelement 100 als oberflächenmontierbares Bauelement ausgebildet ist.
In der Figur 3C weist der Halbleiterkörper 2 des Bauelements 100 Seitenflächen auf, die sich entlang der vertikalen
Richtung zwischen der ersten Hauptfläche 201 und der zweiten Hauptfläche 202 erstrecken. In den lateralen Richtungen sind die Seitenflächen des Halbleiterkörpers 2 von dem
Formkörpermaterial 53 des Formkörpers 5 zumindest
bereichsweise bedeckt oder vollständig bedeckt.
In Figur 4A ist ein Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100 schematisch dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 3C dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Bauelement. Im Unterschied hierzu wird die Verdrahtungsstruktur 8 etwas detaillierter
dargestellt. Auch ist eine Isolierungsstruktur 9 des
Bauelements in der Figur 4A dargestellt. Außerdem weist das in der Figur 4A dargestellte Bauelement 100 eine
Stabilisierungsschicht 3 auf, die zwischen dem
Halbleiterkörper 2 und dem Träger 10 angeordnet ist. In
Draufsicht auf den Träger 10 überbrückt die
Stabilisierungsschicht 3 den zwischen dem ersten Durchkontakt 41 und dem zweiten Durchkontakt 42 befindlichen
Zwischenbereich 40 entlang der lateralen Richtung.
Die Stabilisierungsschicht 3 ist insbesondere zusammenhängend ausgebildet. Zum Beispiel weist die Stabilisierungsschicht 3 in vertikaler Richtung eine Schichtdicke zwischen einschließlich 5 ym und 50 ym auf, etwa zwischen einschließlich 5 ym und 30 ym oder zwischen einschließlich 5 ym und 20 ym. Bevorzugt beträgt die Schichtdicke mindestens 10 ym. Durch die Stabilisierungsschicht 3 wird das Bauelement 100 in dem Zwischenbereich 40 zusätzlich mechanisch
verstärkt. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Bauelement 100 frei von einer solchen Stabilisierungsschicht 3 ist. In diesem Fall ist das Bauelement 100 bevorzugt derart
ausgebildet, dass der Träger 10 eine ausreichend große Anzahl von Verstärkungsfasern 52 in dem Zwischenbereich 40 aufweist, sodass eine ausreichende mechanische Stabilität des
Bauelements 100 auch an Stellen des Zwischenbereichs 40 durch die Verstärkungsfasern 52 und deren mechanischen Verbindung zu den Durchkontakten 41 und 42 erzielt ist.
Die Verdrahtungsstruktur 8 weist eine StromaufWeitungsschicht 80, eine elektrisch leitfähige Schicht 81 und eine
Durchkontaktierung 82 auf. Der erste Durchkontakt 41 ist über die erste Anschlussschicht 410, die Stabilisierungsschicht 3, die elektrisch leitfähige Schicht 81 und die
Durchkontaktierung 82 mit der ersten Halbleiterschicht 21 des Halbleiterkörpers 2 elektrisch leitend verbunden. Der zweite Durchkontakt 42 ist über die zweite Anschlussschicht 420 und die Stromaufweitungsschicht 80 mit der zweiten
Halbleiterschicht 22 elektrisch leitend verbunden. Durch die Isolierungsstruktur 9 ist die Stabilisierungsschicht 3 von der zweiten Anschlussschicht 420 elektrisch getrennt. Die Stromaufweitungsschicht 80 kann gleichzeitig als eine
Diffusionsbarriereschicht ausgebildet sein und bedeckt etwa eine Öffnung der Isolierungsschicht 9 vollständig, durch welche Öffnung sich die zweite Anschlussschicht 420 hindurch erstreckt. Die Stromaufweitungsschicht 80 und die
Isolierungsstruktur 9 weist in der Figur 4A eine gemeinsame Öffnung auf, durch die gemeinsame Öffnung sich die Durchkontaktierung 82 etwa von der elektrisch leitfähigen Schicht 81 hindurch zu dem Halbleiterkörper 2 erstreckt. Die elektrisch leitfähige Schicht 81 ist bevorzugt als eine Spiegelschicht ausgebildet. 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 über die zweite Hauptfläche 202 aus dem Halbleiterkörper 2 austreten, können somit wieder in Richtung der aktiven
Schicht 23 beziehungsweise in Richtung der
Strahlungsdurchtrittsfläche 101 des Bauelements 100
zurückreflektiert werden, wodurch die Effizienz des
Bauelements 100 erhöht ist. In Figur 4B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100 schematisch dargestellt. Dieses
Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 4A dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100. Im Unterschied hierzu erstreckt sich die
Durchkontaktierung 82 durch die Stabilisierungsschicht 3 hindurch. Dabei weisen die Stabilisierungsschicht 3 und die Isolierungsstruktur 9 eine gemeinsame Öffnung auf, durch welche gemeinsame Öffnung sich die Durchkontaktierung 82 hindurch erstreckt und somit von der Stabilisierungsschicht 3 elektrisch isoliert ist. Während die elektrisch leitfähige Schicht 81 gemäß Figur 4A zusammenhängend ausgebildet ist, ist die elektrisch leitfähige Schicht 81 gemäß Figur 4B 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 getrennt sind. Die Teilschichten 811 und 812 sind mit der ersten
Anschlussschicht 410 beziehungsweise der zweiten
Anschlussschicht 420 elektrisch leitend verbunden und somit verschiedenen elektrischen Polaritäten des Bauelements 100 zugehörig. Gemäß Figur 4B ist die zweite Teilschicht 812 mit der zusammenhängenden Stabilisierungsschicht 3 elektrisch verbunden, während die erste Teilschicht 811 von der
Stabilisierungsschicht 3 elektrisch isoliert ist. Die
Stabilisierungsschicht 3 ist dabei in lateralen Richtungen von der Isolierungsstruktur 9 vollständig umschlossen. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 115 722.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Die Erfindung umfasst vielmehr jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichenliste
100 Bauelement
101 Strahlungsdurchtrittsflache
102 Rückseite des Bauelements
1 Aufwachssubstrat
10 Träger
11 Vorderseite des Trägers
12 Rückseite des Trägers
2 Halbleiterkörper
20 Halbleiterverbund
200 Verbundstruktur/ Waferverbund
201 erste Hauptfläche des Halbleiterkörpers
202 zweite Hauptfläche des Halbleiterkörpers
21 erste Halbleiterschicht
22 zweite Halbleiterschicht
23 aktive Schicht
3 Stabilisierungsschicht
40 Zwischenbereich
410 erste Anschlussschicht
420 zweite Anschlussschicht
411 erste Öffnung
421 zweite Öffnung
41 erster Durchkontakt
42 zweiter Durchkontakt
5 Formkörper
50 Formkörperverbund
51 Matrixmaterial 52 Verstärkungsfaser
53 Formkörpermaterial
54 Füllpartikel 60 Trenngraben
8 Verdrahtungsstruktur
80 StromaufweitungsSchicht/Diffusionsbarriere
81 elektrisch leitfähige Schicht
811 1. Teilschicht der elektrisch leitfähigen Schicht
812 2. Teilschicht der elektrisch leitfähigen Schicht
82 Durchkontaktierung 9 Isolierungsstruktur

Claims

Patentansprüche
1. Träger (10) für ein optoelektronisches Bauelement mit einem Formkörper (5), einem Durchkontakt (41, 42) und einer Mehrzahl von Verstärkungsfasern (52), wobei
- der Formkörper aus einem elektrisch isolierenden
Formkörpermaterial (53) gebildet ist,
- der Durchkontakt aus einem elektrisch leitfähigen
Material gebildet ist, und
- die Verstärkungsfasern eine mechanische Verbindung
zwischen dem Formkörper und dem Durchkontakt vermitteln, indem die Verstärkungsfasern jeweils bereichsweise in dem Formkörper und bereichsweise in dem Durchkontakt angeordnet sind.
2. Träger (10) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die Verstärkungsfasern (52) zumindest
bereichsweise zu einem Gewebe miteinander mechanisch verbunden sind, wobei sich das Gewebe bereichsweise in dem Formkörper (5) und bereichsweise in dem Durchkontakt
(41, 42) befindet.
3. Träger (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Verstärkungsfasern (52) Glasfasern sind.
4. Träger (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
der einen ersten Durchkontakt (41) und einen zweiten Durchkontakt (42) aufweist, wobei sich ein
Zwischenbereich (40) in lateraler Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Durchkontakt befindet, und wobei sich die Verstärkungsfasern (52) bereichsweise in dem Zwischenbereich befinden und den ersten Durchkontakt mit dem zweiten Durchkontakt mechanisch verbinden. Träger (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Verstärkungsfasern (52) in dem
Zwischenbereich (40) von dem Formkörpermaterial (53) des Formkörpers (50) umschlossen sind.
Träger (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Formkörper (5) Füllpartikel (54) zur
Einstellung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Trägers enthält, wobei die Füllpartikel in dem
Formkörpermaterial (53) eingebettet sind.
Träger (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der eine Vorderseite (11) und eine Rückseite (12) aufweist, die bereichsweise durch Oberflächen des
Formkörpers (5) gebildet sind, wobei sich der
Durchkontakt (41, 42) in vertikaler Richtung von der Rückseite zur Vorderseite des Trägers erstreckt, in lateralen Richtungen von dem Formkörpermaterial
vollumfänglich umschlossen und an der Rückseite des Trägers elektrisch kontaktierbar ist.
8. Bauelement (100) mit einem Träger (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das einen Halbleiterkörper (2) mit einer aktiven Schicht (23) aufweist, wobei
- der Halbleiterkörper auf dem Träger angeordnet ist,
- die aktive Schicht im Betrieb des Bauelements zur
Detektion oder Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist,
- der Halbleiterkörper mit dem Durchkontakt (41, 42)
elektrisch leitend verbunden ist, und
- das Bauelement über den Träger elektrisch extern
kontaktierbar ist.
9. Bauelement (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, das eine Durchkontaktierung (82) aufweist, die sich zur elektrischen Kontaktierung einer Halbleiterschicht (21) des Halbleiterkörpers (2) durch die aktive Schicht (23) hindurch erstreckt und mit dem Durchkontakt (41, 42) elektrisch leitend verbunden ist.
10. Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 9,
das eine Stabilisierungsschicht (3) aufweist, wobei
- der Träger (10) einen ersten Durchkontakt (41) und einen zweiten Durchkontakt (42) aufweist und sich ein
Zwischenbereich (40) in lateraler Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Durchkontakt befindet, und
- die Stabilisierungsschicht in Draufsicht auf den Träger den Zwischenbereich lateral überbrückt.
11. Verfahren zur Herstellung eines Trägers (10) für ein
optoelektronisches Bauelement mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines Formkörperverbunds (50) mit einer Mehrzahl von in einem Matrixmaterial (51) eingebetteten Verstärkungsfasern (52);
b) Ausbilden zumindest einer Öffnung (411, 421) in dem
Formkörperverbund durch teilweises und selektives
Entfernen des Matrixmaterials, sodass die
Verstärkungsfasern bereichsweise freigelegt werden und im Bereich der Öffnung freihängend sind; und
c) Auffüllen der Öffnung mit einem elektrisch leitfähigen Material zur Ausbildung eines Durchkontakts (41, 42), wodurch die bereichsweise in der Öffnung freigelegten Verstärkungsfasern von dem elektrisch leitfähigen
Material umschlossen werden, sodass die
Verstärkungsfasern entlang lateraler Richtung in den Durchkontakt eindringen. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Matrixmaterial (51) nach dem Ausbilden des Durchkontakts (41, 42) zur Freilegung weiterer Bereiche der Verstärkungsfasern (52) entfernt und durch ein elektrisch isolierendes Formkörpermaterial (53) zur Ausbildung eines Formkörpers (5) des Trägers ersetzt wird, wobei das Formkörpermaterial auf die freigelegten weiteren Bereiche der Verstärkungsfasern derart
aufgebracht wird, dass die weiteren Bereiche der
Verstärkungsfasern von dem Formkörpermaterial
umschlossen werden, wodurch die Verstärkungsfasern jeweils bereichsweise in dem Formkörper und
bereichsweise in dem Durchkontakt angeordnet sind. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12,
bei dem der Formkörperverbund (50) vor dem Ausbilden des Durchkontakts (41, 42) schichtenweise ausgebildet wird, wobei
- eine erste Schicht aus dem Matrixmaterial (51)
bereitgestellt wird,
- die Verstärkungsfasern (52) auf die erste Schicht
aufgebracht oder in die erste Schicht hineingedrückt werden,
- eine weitere Schicht aus dem Matrixmaterial (51) auf die erste Schicht aufgebracht wird, und
- weitere Verstärkungsfasern (52) auf die weitere Schicht aufgebracht oder in die weitere Schicht hineingedrückt werden . 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
bei dem ein photostrukturierbares Lackmaterial als
Matrixmaterial (51) verwendet wird. Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von
Bauelementen (100), die jeweils einen Träger (10) aufweisen, der nach einem der Ansprüche 11 bis 14 hergestellt wird, wobei
ein Waferverbund (200) mit einem Halbleiterverbund (20) bereitgestellt wird, welcher in eine Mehrzahl von
Halbleiterkörpern (2) jeweils mit einer aktiven Schicht (23) zerteilbar ist,
der Formkörperverbund (50) auf den Waferverbund
aufgebracht wird oder am Waferverbund schichtenweise ausgebildet wird, und
der Waferverbund und der Formkörperverbund in eine
Mehrzahl von Bauelementen derart vereinzelt werden, dass die Bauelemente jeweils einen der Halbleiterkörper (2) aufweisen, der auf dem zugehörigen Träger (10)
angeordnet ist, wobei der zugehörige Träger einen elektrisch isolierenden Formkörper (5) , zumindest einen elektrisch leitfähigen Durchkontakt (41, 42) und
Verstärkungsfasern (52) aufweist, die eine mechanische Verbindung zwischen dem Formkörper und dem Durchkontakt vermitteln, indem die Verstärkungsfasern jeweils
bereichsweise in dem Formkörper und bereichsweise in dem Durchkontakt angeordnet sind.
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