WO2017093142A1 - Bauelement mit einer silber enthaltenden quintären verbindungsschicht und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Bauelement mit einer silber enthaltenden quintären verbindungsschicht und verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a component. Furthermore, the invention relates to a method for producing a component.
  • An object of the invention is a component
  • the tasks are performed by a device according to the
  • the device includes a first component, a second component, and a
  • the connecting element is between the first component and the second component
  • the connecting element has at least one first phase or consists thereof.
  • the first phase comprises or consists of silver and at least four other metals.
  • the metals are different from each other.
  • the metals are capable of reacting at a processing temperature of 200 ° C, so that a thermo-mechanically stable connecting element is or is generated.
  • "reacting" means that the metals react chemically, in particular a metal alloy
  • the component has a first component and / or a second component.
  • the first component and / or the second component may be selected from a different number of materials and elements.
  • the first and / or second components may each be selected from a group including sapphire, silicon nitride, a semiconductor material
  • one of the two components may be a semiconductor or ceramic wafer, for example, a shaped material of sapphire, silicon, germanium, silicon nitride, alumina, a luminescent ceramic such as YAG.
  • at least one component is formed as a printed circuit board (PCB), as a metallic lead frame or as another type of connection carrier.
  • PCB printed circuit board
  • an electronic chip For example, an electronic chip, a
  • Optoelectronic chip a light-emitting diode, a laser chip, a photodetector chip or a wafer or comprise a plurality of such chips.
  • the second component and / or the first component comprises a light-emitting LED, in short LED.
  • the second component comprises the
  • the component comprising a light emitting LED is preferably adapted to emit blue light or white light.
  • light-emitting LED component also other colors, such as red, orange or radiation from the IR range, emit.
  • the light-emitting light-emitting diode comprises at least one optoelectronic semiconductor chip.
  • the optoelectronic semiconductor chip may have a semiconductor layer sequence.
  • the semiconductor layer sequence of the semiconductor chip is preferably based on a III-V compound semiconductor material. There are, for example, compounds from the elements
  • An active region semiconductor layer sequence may be based, for example, on nitride compound semiconductor materials. "On nitride compound semiconductor material
  • the semiconductor layer sequence or at least a part thereof comprises or consists of a nitride compound semiconductor material, preferably Al n Ga m Ini_ r m N, where 0 ⁇ n ⁇ 1, O ⁇ m ⁇ 1 and n + m ⁇ 1.
  • This material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula, but rather it may have, for example, one or more dopants and additional constituents, but for the sake of simplicity the above formula contains only the essential components of the crystal lattice (Al, Ga, In, N), even if these can be partially replaced and / or supplemented by small amounts of other substances.
  • the semiconductor layer sequence includes an active layer with at least one pn junction and / or with one or more quantum well structures. In the operation of the LED or the semiconductor chip becomes in the active layer a
  • a wavelength or a wavelength maximum of the radiation is preferably in the ultraviolet and / or visible and / or infrared
  • Spectral range in particular at wavelengths between 420 and 800 nm inclusive, for example between
  • the first component differs from the second component in terms of its composition.
  • the first and second components have a different thermal
  • Component two components at least in terms of their thermal expansion coefficient from each other
  • the second component has a second thermal expansion coefficient 2.
  • the first thermal expansion coefficient a1 is the second one
  • the component has a connection element.
  • the connecting element is arranged between the first component and the second component. In other words, that connects
  • the connecting element may be a mechanical connection of the first component and the second component.
  • an electrical connection between the first component and the second component can also be made via the connecting element.
  • Connecting element has a connection layer or has a plurality of connection layers.
  • the connecting element comprises at least one phase or consists thereof.
  • the connecting element comprises at least two phases, a first phase and a second one
  • the connecting element consists of the first phase and the second phase.
  • the connecting element can also have more than two phases, for example three, four or five phases.
  • the connecting element may also have a plurality of first phases and / or a plurality of second phases.
  • the plurality of first phases are spatially separated from each other.
  • two first phases may be spatially separated by a second phase.
  • the at least first phase and / or the at least second phase differ at least in their chemical composition. Is that for example
  • the lower phases are not uniform
  • Composition differs from grain to grain. It thus forms a lower phase within the first and / or second phase, which does not have a layer with a homogeneous layer thickness.
  • phase is meant here a portion of the connector in which similar or equal physical
  • the at least first phase and / or the at least second phase or further other phases comprise a different type of metals.
  • At least three or at least five metals At least one metal is silver.
  • the connecting element has, in addition to silver, four further metals.
  • the four other metals are a first metal, a second metal, a third metal and a fourth metal.
  • the first metal may be selected from a group comprising nickel, platinum and palladium.
  • the first metal is nickel.
  • the second metal can be indium.
  • the third Metal can be tin.
  • the fourth metal can be gold.
  • Silver in the first phase at most 12% by weight.
  • the proportion of silver in the second phase is at most 7% by weight. According to at least one embodiment, the proportion of
  • Silver in the first phase at most 5% by weight.
  • the proportion of silver in the second phase is at most 2% by weight.
  • the concentration of the first metal, in particular nickel, in the first phase is between 10 and 35% by weight, preferably between 28 and 32% by weight.
  • the concentration of the first metal in the second phase is less than 5% by weight or 10% by weight.
  • the concentration of the second metal, in particular indium, in the first phase is between 5% by weight and 35% by weight or 30% by weight, in particular between 25% by weight and 35% by weight inclusive.
  • the concentration of second metal in the second phase is between 30 and 50% by weight inclusive.
  • the concentration of the third metal, in particular tin, in the first phase is between 15% by weight and 20% by weight and
  • the concentration of the third metal in the second phase is less than 5% by weight.
  • the concentration of the fourth metal, in particular gold, in the first phase is between 5% by weight and 15% by weight inclusive, preferably between 8% by weight and 12% by weight inclusive.
  • the concentration of the fourth metal in the second phase is between 20% by weight and 50% by weight inclusive.
  • the first and / or second phase is a quintary system.
  • the first and / or the second phase consist of five metals.
  • the concentrations of the first metal in the first phase may be correlated with the concentrations of the second metal in the first phase and with the concentrations of the third metal in the first phase and with the concentrations of the fourth metal in the first phase and with the second metal
  • Concentrations of the silver, that is, the fifth metal, are arbitrarily combined in the first phase.
  • the concentrations of the first metal in the second phase, the second metal in the second phase, the third metal in the second phase, the fourth metal in the second phase and the silver in the second phase may be combined as desired.
  • the first phase may have a composition Mel x y Me2 Me3 Me4 z r s Me5 with 0.10 ⁇ x ⁇ 0.35; 0.05 ⁇ y ⁇ 0.35; 0.15 ⁇ z ⁇ 0.50; 0.05 -S r ⁇ 0.15 and s -S 0.12, for example
  • the second phase can be a composition
  • the first phase and / or the second phase are each formed as a layer.
  • the layer may in particular have a layer thickness of 30 nm to 10,000 nm, for example 100 nm to 2000 nm.
  • the first phase and the second phase are in the form of a layer system, in particular in FIG.
  • the second phase in particular comprises or consists of silver and at least two further metals which are also present in the first phase.
  • Phases are each formed as a layer.
  • the second phase is between the first two phases, in particular in direct mechanical and / or electrical contact,
  • the proportion of silver in the first phase is in particular greater than or equal to the proportion of silver in the respective second phase.
  • the corresponding metals form in the
  • the connecting element forms in particular a soldering system. In accordance with at least one embodiment, this is
  • the first metal, the second metal, the third metal, and the fourth metal and silver are adapted to be in a
  • Concentration composition of the corresponding metals The concentrations of the metals in the corresponding phase can be determined by means of EDX (English: Energy Dispersive X-Ray
  • the first metal has a melting point> 1400 ° C.
  • the second metal has a melting point of less than 180 ° C.
  • the third metal has a melting point of ⁇ 250 ° C.
  • the fourth Metal has a melting point of ⁇ 1100 ° C.
  • the fifth metal in particular silver, has a melting point of ⁇ 1000 ° C.
  • at least the second and third metals form a eutectic mixture in one
  • Metal used For example, indium having a melting temperature of 156 ° C may be used as the second metal.
  • tin having a melting point of 231 ° C may be used as the third metal.
  • Metal used for example, silver having a melting point of 961.78 ° C may be used as the fifth metal.
  • the second and third metals form a eutectic mixture having a melting temperature between 115 ° C and 118 ° C. If, for example, indium and tin are chosen as the second and third metals, indium with a proportion of 52 atom% and tin with a proportion of 48 atom% have a eutectic at a melting temperature of 117.5 ° C. +/- 0.5 ° C. on.
  • the combination of the second metal with the third metal with a low melting point shows the advantage that the connecting element at low
  • Processing temperatures is generated and thus a composite of at least two components with different thermal expansion coefficients at low
  • Processing temperatures can be generated.
  • the fourth metal such as gold
  • the fourth metal can be incorporated into the atomic lattices of the first and / or second phase.
  • Gold can prevent the oxidation of the metal layers of the first, second, third and / or fifth metal.
  • the surface of the first phase layer and / or the second phase layer is wave-shaped.
  • the surface of the first phase layer and / or the second phase layer is wave-shaped.
  • Phase layers wavy shaped.
  • the surface of the respective phase layer is not planar, but the phase layers dovetail with each other
  • the wave-shaped configuration can in particular by grains
  • the inventor has recognized that by using a first phase of the connecting element according to the invention, connecting the first and second components, for example the bonding of wafers with greatly different ones
  • the connecting element according to the invention has a thermo-mechanical stability, so that the component is also outstandingly suitable for subsequent processes and for the operation of the component.
  • the result is a connecting element, which is formed at similarly low temperatures, but only after bonding has a higher temperature stability for subsequent processes.
  • the connecting element is to set up to fix at low temperatures and already form a temperature-stable connection at this point.
  • Temperature step is not absolutely necessary to obtain a thermomechanically stable layer sequence.
  • the metals indium and tin and their reaction with silver, gold and nickel are used in this connecting element.
  • the metals react in the temperature range of the
  • the final layer stack consists of intermetallic compound layers, which are in
  • Subareas may have different compositions. Dodge to expensive substrates with adapted thermal expansion behavior is therefore avoided, since the connecting element proposed here, the joining of
  • bimetallic effect is limited to a value sufficiently low for semiconductor production.
  • the components in the device may also lose their functionality or break during manufacture. This results in high yield losses.
  • the process for producing the Component preferably manufactures the device. That is, all features disclosed for the method are also disclosed for the device and vice versa.
  • the method comprises the steps:
  • Metal applying at least one layer of a second metal, applying at least one layer of a third metal, applying at least one layer of a fourth metal and applying at least one layer of a fifth metal, in particular silver, to the first and / or second component.
  • the metals are in particular different from each other.
  • step B) heating the arrangement produced under step B) to a maximum of 200 ° C or 180 ° C to form a
  • Connecting element comprising at least a first phase comprising at least silver and four other metals, wherein the first and second components are joined together and together with the connecting element a
  • thermodynamically and mechanically or thermomechanically stable arrangement
  • steps A) to C) need not follow one another directly. There are further process steps between steps A) to C) possible.
  • thermomechanically stable is here and below
  • the first and / or second phases have a melting temperature that is different from the
  • the first and / or second phase does not exist, since they are first formed there.
  • the re-melting temperature of the first and / or second phase after step C) is greater than the joining temperature.
  • the method is free from a further heating step, which is described, for example, as
  • Step D) can be designated and after step C) takes place, in which the arrangement produced under step C) is heated to a temperature between 200 ° C and 400 ° C.
  • Temperature steps in particular temperature steps at temperatures of> 200 ° C, are not required to allow the connecting element to react completely.
  • the method allows the connection of a first and a second component by a connecting element, wherein the two components in particular have a different thermal expansion coefficient. This allows the use of less expensive materials for the first and / or second component to form a
  • thermally and electrically highly conductive and cost-saving materials such as silicon wafers can be joined or bonded to a sapphire wafer.
  • Figures 1A and 1B are each a schematic side view of a device according to an embodiment
  • Figure IC is a detailed view of Figure 1B
  • Figures 2A to 5B each show a method of manufacturing a device and the device according to a
  • FIGS. 6A and 6B each show two DSC curves of one
  • Embodiment and a comparative example Embodiment and a comparative example.
  • identical, identical or identically acting elements can each be provided with the same reference numerals.
  • the illustrated elements and their proportions with each other are not to be regarded as true to scale. Rather, individual elements, such as layers, components, components and areas for exaggerated representability and / or better understanding can be displayed exaggerated.
  • FIG. 1A shows a schematic side view of a component 100 according to an embodiment.
  • the component 100 has a first component 1 and a second component 2. Between the first component 1 and the second
  • the connecting element 3 has, in particular, five metals, one metal of which is silver.
  • the metals are
  • the other metals are nickel, indium, tin and gold. This can be a thermomechanical stable
  • the first component 1 and the second component 2 are, for example, selected from a group comprising: sapphire, a ceramic material, a semiconductor material, and a metal.
  • the first component and the second component can be selected such that they have a different coefficient of thermal expansion.
  • the thermal differs Coefficient of expansion at least by a factor of 1.5, for example by a factor of 3 or higher.
  • the connecting element 3 is arranged between the first component 1 and the second component 2.
  • Connecting element 3 is arranged in direct contact with the first component 1 and the second component 2.
  • FIG. 1B shows a schematic side view of a component 100 according to an embodiment.
  • the device 100 of FIG. 1B differs from the device 100 of FIG. 1A in that the connection element 3 is formed from two phases 31 and 32.
  • the first phase 31 consists of or comprises the following metals with the concentrations:
  • the second phase 32 may consist of or comprise silver and at least two other metals, which may be selected from the following metals and their concentrations:
  • the connecting element 3 has two phases 31, 32, wherein the first phase 31 may have all five metals and the second phase 32 besides silver has at least two metals, which may also be present in the first phase 31.
  • the first phase 31 and / or the second phase 32 are each formed as a layer.
  • the interfaces between adjacent layers of the first and / or second phases 31, 32 may be planar.
  • the interfaces between the first phase 31 and the second phase 32 may not be planar, but may have a wave-like shape.
  • the first phase 31 can be interlocked with the second phase 32. This can be caused by the individual growth of the grains in the respective layer.
  • the connecting element 3 is arranged in direct mechanical and / or electrical contact with the respective components 1, 2.
  • the second phase 32 is in direct mechanical and / or electrical contact with the second component 2 and the first phase 31 in direct and / or electrical contact with the first component 1
  • FIGS. 2A and 2B each show a component 100 according to one embodiment and its manufacture.
  • the device 100 of Figure 2A shows a device 100, as before
  • FIG. 2B shows the finished one
  • FIG. 2A shows a first component 1 and a second one
  • the first component 1 may be, for example, a sapphire substrate.
  • the second component 2 can be, for example, a light-emitting light-emitting diode.
  • Process step C that is to say after heating the arrangement produced in step B) to a maximum of 200 ° C., can take place
  • Connecting element 3 are generated, which has at least a first phase 31 and optionally a second phase 32.
  • At least the first phase 31 has up to five metals, including silver.
  • the second phase 32 comprises silver and at least two further metals, which may also be present in the first phase 31.
  • indium and gold are the other two metals in the second phase 32.
  • a connecting element 3 can be generated which is thermodynamically and mechanically stable and connects the first and second components 1, 2 with each other.
  • FIGS. 3A and 3B each show a component 100 according to an embodiment and its manufacture.
  • the component 100 of FIG. 3A shows the structure before the influence of the temperature before the method step C), and the component 100 of FIG. 3B shows a component after the method step C).
  • the device 100 of Figure 3A differs from that
  • the layer of the fifth metal Me5 and the layer Me4 are interchanged from the fourth metal.
  • the layer of the fifth metal Me5 directly adjoins the layer of the third metal Me3 and the layer of the fourth metal Me4 disposed between the second component 2 and the layer of the fifth metal Me5.
  • a layer of the first metal Mel may be arranged between the layer of the fourth metal Me4 and the second component 2, a layer of the first metal Mel may be arranged.
  • the device 100 of FIG. 3B differs from the device 100 of FIG. 2B in that it has three phases 31, 32.
  • the connecting element 3 has at least two first phases 31 and a second phase 32, which is arranged between the two first phases 31 and thus separates the two first phases 31 from each other.
  • the first two phases 31 have the same
  • composition wherein the composition of the first two phases 31 of the composition of the second
  • the first phases 31 have at least the first metal Mel, in particular nickel, the second metal Me2, in particular indium, the third metal Me3, in particular tin, and the fourth metal Me4,
  • the second phase 32 has in particular gold as the fourth metal Me4 and indium as the second metal Me2 and optionally silver as the fifth metal Me5.
  • FIGS. 4A and 4B show a schematic side view of a component 100 and its manufacture. In this embodiment, the first component 1 is replaced by a
  • Carrier wafer 1 shaped.
  • the carrier wafer 1 is provided with a
  • the first metal Mel is in particular platinum, nickel or palladium and has a layer thickness of 650 nm.
  • the layer of mel can be applied by means of cathode sputtering.
  • Layer of Mel are at least two second components 2 downstream. Between the at least two downstream components 2 are each a layer of a second metal Me2, a layer of a third metal Me3, a layer of a fourth metal Me4 and a layer of a fifth metal Me5 arranged ( Figure 4A).
  • the device 100 illustrated in FIG. 4A has a first common component 1 and at least two second ones
  • Connecting element 3 which has a first phase 31 and
  • thermo-mechanically stable connection element 3 can be generated.
  • Figures 5A and 5B show the manufacture of a
  • FIG. 5A shows that a first component 1, which has a
  • a semiconductor layer sequence and a sapphire substrate can be provided. Furthermore, a second component 2 can be provided. Subsequently, on the first component 1, a layer of a first metal Mel, then a layer of a second metal Me2 and then a layer of a third metal Me3 are applied. On the second component 2, a layer of a fourth metal Me4 and a layer of a fifth metal Me5 can be applied. Subsequently, the connection of the two components 1, 2, so that the layer of the third metal Me3 and the layer of the fifth metal Me5 in direct contact with each other
  • a connecting element 3 is formed, which has a first phase 31, a second phase 32 and a further first phase 31.
  • a layer of a first metal Mel may be applied between the layer of the fourth metal Me4 and the second component 2 (not shown here).
  • a sapphire substrate e.g.
  • Quarzglasbisulf be connected or bonded together as a second component 2. Because of the strong
  • Connecting element 3 can therefore be applied to the first component 1, such as a sapphire disk, for example a 300 nm thick layer of the first metal Mel, preferably nickel, and a 300 nm thick layer of a second metal Me2, preferably indium, followed by a 450 nm thick Layer of a third metal Me3, preferably tin, are applied.
  • the second component which is in particular a quartz glass carrier disk, a 50 nm thick layer of a first metal Mel, preferably nickel, followed by a 40 nm thick layer of a fourth metal Me4, preferably gold, and a 100 nm thick layer of a fifth metal Me5, preferably silver.
  • the bonding of the components 1, 2 takes place in particular at temperatures ⁇ 200 ° C, for example at 165 ° C, and
  • the disks can first be placed on top of each other and in this state with a heating rate,
  • the disk composite formed here has a sufficiently low bimetallic effect, so that a
  • connecting element 3 formed here is sufficiently stable for mechanical and thermal
  • FIG. 6A shows a DSC curve (DSC, Differential Scanning Calorimetry) of a connecting element 3 according to FIG. 6
  • FIG. 6B shows a DSC curve of a connecting element 3 of a comparative example. It is the heating rate Q in W / g depending on the
  • Heating curve 6-1 and the cooling curve 6-2 are measured.
  • the connecting element 3 of Figure 6A differs from the connecting element 3 of Figure 6B in that the Connecting element 3 of Figure 6A next to the first metal Mel, the second metal Me2, the third metal Me3, the fourth metal Me4 has a fifth metal Me5.
  • the connecting element 3 of FIG. 6A has as its first metal Mel nickel, as the second metal Me2 indium, as the third metal Me3 tin, as the fourth metal Me4 gold and as the fifth metal Me5 silver.
  • the comparative example of Figure 6B comprises nickel, indium, tin and optionally gold. It can be seen from the heating-up curve of FIG. 6A that there is no after-reaction 6-3 at high temperatures, in particular at 400 ° C., compared to the heating-up curve of FIG. 6B.
  • the inventive shows
  • thermomechanical stability Connecting element 3 already at low temperatures a thermomechanical stability.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauelement (100) aufweisend eine erste Komponente (1), eine zweite Komponente (2), ein Verbindungselement (3), das zwischen der ersten Komponente (1) und der zweiten Komponente (2) angeordnet ist, wobei das Verbindungselement (3) zumindest eine erste Phase (31) aufweist, wobei die erste Phase (31) Silber (Me5) und mindestens vier weitere Metalle (Me1, Me2, Me3, Me4) aufweist, wobei die Metalle voneinander verschieden sind und geeignet sind, bei einer Verarbeitungstemperatur von kleiner 200 °C zu reagieren, so dass ein thermomechanisch stabiles Verbindungselement (3) erzeugt ist. Das Verbindungselement (3) kann auch eine zweite Phase (32) aufweisen, die mit der ersten Phase (31) als Schichtsystem ausgeformt ist, wobei die zweite Phase (32) Silber und mindestens zwei weitere Metalle aufweist, die auch in der ersten Phase (31) vorhanden sind, wobei der Anteil (c15) an Silber in der ersten Phase (31) größer als der Anteil (c25) an Silber in der jeweiligen zweiten Phase (32) ist. Me1 kann Nickel, Platin oder Palladium sein, Me2 kann Indium sein, Me3 kann Zinn sein und Me4 kann Gold sein. Die zweite Komponente (2) kann eine lichtemittierende Leuchtdiode (kurz LED) umfassen. Im Verfahren zur Herstellung des Bauelements (100) werden Schichten aus den Metallen (Me1-Me5) auf die erste und/oder zweite Komponente (1, 2) aufgebracht und auf maximal 200 °C zur Ausbildung des Verbindungselements (3) geheizt.

Description

Beschreibung
BAUELEMENT MIT EINER SILBER ENTHALTENDEN QUINTAREN VERBINDUNGSSCHICHT UND VERFAHREN ZU DESSEN HERSTELLUNG
Die Erfindung betrifft ein Bauelement. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements.
Das Verbinden oder Anbinden von zumindest zwei Komponenten, insbesondere mit Hilfe einer Lotmetallschicht, stellt eine Herausforderdung dar, insbesondere wenn beide Komponenten einen stark unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Komponenten mit stark unterschiedlichen
Ausdehnungskoeffizienten erzeugen beim Abkühlen von der
Fügetemperatur im Verbund eine starke Durchbiegung,
insbesondere bei Einsatz von hohen Fügetemperaturen, was zu Problemen in der Herstellung und zum Bruch der Komponenten als auch zum Verlust der Funktionsfähigkeit der Komponenten führen kann. Um dieses Problem zu lösen, wurden bisher in der Regel zwei Ansätze verfolgt. Zum einen wurden Komponenten, beispielsweise Substrate, mit ähnlichem thermischem
Ausdehnungsverhalten genutzt, damit sich der
Komponentenverbund nach dem Fügeverfahren trotz einer hohen Fixiertemperatur nur geringfügig krümmt. Zum anderen versucht man, die Fixiertemperatur durch Verwendung von
niederschmelzenden Metallen, zum Beispiel Indium oder Indium- Gold und deren isothermen Erstarrungstemperaturen bei milden Temperaturen abzusenken. Allerdings reicht die Verminderung der Durchbiegung in vielen praktischen Fällen nicht aus.
Zudem kann in einem Auln-System die Bildung einer spröden AuIn2 ~Phase oft nur unzureichend unterdrückt werden. So hergestellte Verbindungsschichten weisen oft eine niedrige Bruchzähigkeit auf und verhalten sich spröde, was das Bauteil negativ beeinflussen kann und zum Verlust der
Funktionsfähigkeit der Komponenten führen kann.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bauelement
bereitzustellen, das stabil und/oder leicht herstellbar ist. Ferner ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur
Herstellung eines Bauelements bereitzustellen, das leicht und/oder kostengünstig durchführbar ist. Die Aufgaben werden durch ein Bauelement gemäß dem
unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Ferner werden diese Aufgaben durch ein Verfahren zur Herstellung eines
Bauelements gemäß dem unabhängigen Anspruch 14 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des
Verfahrens sind Gegenstand des abhängigen Anspruchs 15.
In zumindest einer Ausführungsform weist das Bauelement eine erste Komponente, eine zweite Komponente und ein
Verbindungselement auf. Das Verbindungselement ist zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente,
vorzugsweise in direktem mechanischem und/oder elektrischem Kontakt zur ersten und zweiten Komponente, angeordnet. Das Verbindungselement weist zumindest eine erste Phase auf oder besteht daraus. Die erste Phase weist Silber und mindestens vier weitere Metalle auf oder besteht daraus. Die Metalle sind voneinander verschieden. Die Metalle sind geeignet, bei einer Verarbeitungstemperatur von 200 °C zu reagieren, sodass ein thermomechanisch stabiles Verbindungselement erzeugt ist oder wird. "Reagieren" meint insbesondere, dass die Metalle chemisch reagieren, also insbesondere eine Metalllegierung
(Lotsystem), bilden. "Thermomechanisch stabil" meint hier und im Folgenden, dass das Verbindungselement bei einer Verarbeitungstemperatur von < 200 °C sowohl mechanisch als auch thermisch stabil ist und seine Zusammensetzung nicht ändert. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Bauelement eine erste Komponente und/oder eine zweite Komponente auf. Die erste Komponente und/oder die zweite Komponente können aus einer verschiedenen Anzahl von Materialien und Elementen gewählt sein. Die erste und/oder zweite Komponente können beispielsweise jeweils aus einer Gruppe ausgewählt sein, die Saphir, Siliziumnitrid, ein Halbleitermaterial, ein
keramisches Material, ein Metall und/oder Glas umfasst.
Zum Beispiel kann eine der beiden Komponenten ein Halbleiter- oder Keramikwafer, zum Beispiel ein geformtes Material aus Saphir, Silizium, Germanium, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, einer lumineszierenden Keramik, wie zum Beispiel YAG, sein. Ferner ist es möglich, dass zumindest eine Komponente als Printed Circuit Board (PCB) , als metallischer Leiterrahmen oder als eine andere Art von Verbindungsträger ausgeformt ist. Ferner kann zumindest einer der Komponenten,
beispielsweise einen elektronischen Chip, einen
optoelektronischen Chip, eine lichtemittierende Leuchtdiode, einen Laserchip, einen Fotodetektorchip oder einen Wafer umfassen oder eine Mehrzahl von solchen Chips aufweisen.
Insbesondere umfasst die zweite Komponente und/oder die erste Komponente eine lichtemittierende Leuchtdiode, kurz LED. Insbesondere umfasst die zweite Komponente die
lichtemittierende Leuchtdiode und die erste Komponente zumindest eines der oben genannten Materialien. Die eine lichtemittierende Leuchtdiode umfassende Komponente ist bevorzugt dazu eingerichtet, blaues Licht oder weißes Licht zu emittieren. Alternativ kann die eine
lichtemittierende Leuchtdiode umfassende Komponente auch andere Farben, beispielsweise Rot, Orange oder Strahlung aus dem IR-Bereich, emittieren.
Die lichtemittierende Leuchtdiode umfasst zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip. Der optoelektronische Halbleiterchip kann eine Halbleiterschichtenfolge aufweisen. Die Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips basiert bevorzugt auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial . Es werden beispielsweise Verbindungen aus den Elementen
verwendet, die aus Indium, Gallium, Aluminium, Stickstoff, Phosphor, Arsen, Sauerstoff, Silicium, Kohlenstoff und
Kombination daraus gewählt sein können. Es können aber auch andere Elemente und Zusätze verwendet werden. Die
Halbleiterschichtenfolge mit einem aktiven Bereich kann beispielsweise auf Nitridverbindungshalbleitermaterialien basieren. "Auf Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial
basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Halbleiterschichtenfolge oder zumindest ein Teil davon ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise AlnGamIni_r mN, aufweist oder aus diesem besteht, wobei 0 ^ n < 1, O ^ m < 1 und n+m < 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (AI, Ga, In, N) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können. Die Halbleiterschichtenfolge beinhaltet eine aktive Schicht mit mindestens einem pn-Übergang und/oder mit einer oder mit mehreren Quantentopfstrukturen . Im Betrieb der LED oder des Halbleiterchips wird in der aktiven Schicht eine
elektromagnetische Strahlung erzeugt. Eine Wellenlänge oder ein Wellenlängenmaximum der Strahlung liegt bevorzugt im ultravioletten und/oder sichtbaren und/oder infraroten
Spektralbereich, insbesondere bei Wellenlängen zwischen einschließlich 420 und 800 nm, zum Beispiel zwischen
einschließlich 440 und 480 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform unterscheidet sich die erste Komponente von der zweiten Komponente in Bezug auf ihre Zusammensetzung. Beispielsweise weist die erste und die zweite Komponente einen unterschiedlichen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten auf. Mit anderen Worten weist das
Bauelement zwei Komponenten auf, die sich zumindest in ihrem thermischen Ausdehnungskoeffizienten voneinander
unterscheiden . Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die erste
Komponente einen ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten l auf. Die zweite Komponente weist einen zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten 2 auf. Insbesondere ist der erste thermische Ausdehnungskoeffizient al von dem zweiten
thermischen Ausdehnungskoeffizient a2 verschieden.
Insbesondere unterscheiden sich beide thermischen
Ausdehnungskoeffizienten um mindestens den Faktor 3, 2, 1 oder 1,5. Alternativ kann al = a2 sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Bauelement ein Verbindungselement auf. Das Verbindungselement ist zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente angeordnet. Mit anderen Worten verbindet das
Verbindungselement die erste und die zweite Komponente miteinander. Beispielsweise kann das Verbindungselement eine mechanische Verbindung der ersten Komponente und der zweiten Komponente sein. Ferner kann auch eine elektrische Verbindung der ersten Komponente mit der zweiten Komponente über das Verbindungselement erfolgen. Insbesondere ist das
Verbindungselement in direktem mechanischem und/oder
elektrischem Kontakt zur ersten Komponente als auch zur zweiten Komponente angeordnet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Verbindungselement eine Verbindungsschicht oder weist eine Mehrzahl von Verbindungsschichten auf.
Das Verbindungselement umfasst mindestens eine Phase oder besteht daraus. Insbesondere umfasst das Verbindungselement zumindest zwei Phasen, eine erste Phase und eine zweite
Phase. Insbesondere besteht das Verbindungselement aus der ersten Phase und der zweiten Phase. Das Verbindungselement kann aber auch mehr als zwei Phasen, beispielsweise drei, vier oder fünf Phasen, aufweisen. Das Verbindungselement kann auch mehrere erste Phasen und/oder mehrere zweite Phasen aufweisen. Insbesondere sind die mehreren ersten Phasen voneinander räumlich getrennt. Beispielsweise können zwei erste Phasen durch eine zweite Phase räumlich voneinander beabstandet sein. Die zumindest erste Phase und/oder die zumindest zweite Phase unterscheiden sich zumindest in ihrer chemischen Zusammensetzung. Besteht beispielsweise das
Verbindungselement aus drei Phasen, so können zwei identische erste Phasen und eine zweite Phase vorliegen, die die zwei identischen ersten Phasen voneinander separiert und eine verschieden chemische Zusammensetzung aufweist. Die jeweiligen Phasen können auch Unterphasen bilden.
Insbesondere bilden die Unterphasen keine einheitliche
Schicht aus. Insbesondere besteht jede Phase aus
verschiedenen Körnern, deren Zusammensetzung sich in dem angegebenen Bereich befindet. Allerdings kann die
Zusammensetzung von Korn zu Korn verschieden sein. Es bildet sich damit eine Unterphase innerhalb der ersten und/oder zweiten Phase aus, die keine Schicht mit einer homogenen Schichtdicke aufweist. Mit "Phase" ist hier ein Bereich des Verbindungselements gemeint, in dem ähnliche oder gleiche physikalische
Eigenschaften, beispielsweise der Schmelzpunkt, vorhanden sind . Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die zumindest erste Phase und/oder die zumindest zweite Phase oder weitere andere Phasen eine unterschiedliche Art von Metallen auf. Insbesondere weisen die erste und/oder zweite Phase
mindestens drei oder mindestens fünf Metalle auf. Dabei ist zumindest ein Metall Silber.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist das Verbindungselement neben Silber vier weitere Metalle auf. Die vier weiteren Metalle sind ein erstes Metall, ein zweites Metall, ein drittes Metall und ein viertes Metall. Das erste Metall kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, die Nickel, Platin und Palladium umfasst. Vorzugsweise ist das erste Metall Nickel. Das zweite Metall kann Indium sein. Das dritte Metall kann Zinn sein. Das vierte Metall kann Gold sein.
Insbesondere unterscheiden sich die Anteile der
entsprechenden Metalle innerhalb der entsprechenden Phasen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Anteil an
Silber in der ersten Phase maximal 12 Gew% . Alternativ oder zusätzlich ist der Anteil an Silber in der zweiten Phase maximal 7 Gew% . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Anteil an
Silber in der ersten Phase maximal 5 Gew% . Alternativ oder zusätzlich ist der Anteil an Silber in der zweiten Phase maximal 2 Gew% . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Konzentration des ersten Metalls, insbesondere Nickel, in der ersten Phase zwischen 10 und 35 Gew%, bevorzugt zwischen 28 und 32 Gew% . Alternativ oder zusätzlich ist die Konzentration des ersten Metalls in der zweiten Phase kleiner als 5 Gew% oder 10 Gew% .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Konzentration des zweiten Metalls, insbesondere Indium, in der ersten Phase zwischen einschließlich 5 Gew% und einschließlich 35 Gew% oder 30 Gew%, insbesondere zwischen einschließlich 25 Gew% und einschließlich 35 Gew% . Alternativ oder zusätzlich ist die Konzentration des zweiten Metalls in der zweiten Phase zwischen einschließlich 30 und einschließlich 50 Gew% .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Konzentration des dritten Metalls, insbesondere Zinn, in der ersten Phase zwischen einschließlich 15 Gew% oder 20 Gew% und
einschließlich 50 Gew%, bevorzugt zwischen einschließlich 16 Gew% und einschließlich 26 Gew% . Alternativ oder zusätzlich ist die Konzentration des dritten Metalls in der zweiten Phase kleiner als 5 Gew% .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Konzentration des vierten Metalls, insbesondere Gold, in der ersten Phase zwischen einschließlich 5 Gew% und einschließlich 15 Gew%, bevorzugt zwischen einschließlich 8 Gew% und einschließlich 12 Gew% . Alternativ oder zusätzlich ist die Konzentration des vierten Metalls in der zweiten Phase zwischen einschließlich 20 Gew% und einschließlich 50 Gew% .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die erste und/oder zweite Phase ein quintäres System. Mit anderen Worten
bestehen dann die erste und/oder die zweite Phase aus fünf Metallen.
Die oben genannten Anteile der Metalle in der ersten und/oder zweiten Phase können beliebig miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Konzentrationen des ersten Metalls in der ersten Phase mit den Konzentrationen des zweiten Metalls in der ersten Phase und mit den Konzentrationen des dritten Metalls in der ersten Phase und mit den Konzentrationen des vierten Metalls in der ersten Phase und mit den
Konzentrationen des Silbers, also des fünften Metalls, in der ersten Phase beliebig miteinander kombiniert werden.
Insbesondere können die Konzentrationen des ersten Metalls in der zweiten Phase, des zweiten Metalls in der zweiten Phase, des dritten Metalls in der zweiten Phase, des vierten Metalls in der zweiten Phase und des Silbers in der zweiten Phase beliebig miteinander kombiniert werden.
Die erste Phase kann eine Zusammensetzung MelxMe2yMe3zMe4rMe5s mit 0,10 < x < 0,35; 0,05 < y < 0,35; 0,15 < z < 0,50; 0,05 -S r < 0,15 und s -S 0,12 aufweisen, beispielsweise
Melo,32Me20,3oMe3o,2iMe40, i2Me50,o5.
Die zweite Phase kann eine Zusammensetzung
MelaMe2bMe3cMe4dMe5e mit a < 0,10; 0,30 < b < 0,50; c < 0,10; 0,20 d ^ 0,50 und e -S 0,07 aufweisen, beispielsweise
Mel0,o5Me2o,49Me3o,o4Me40,4oMe5o,o2.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die erste Phase und/oder die zweite Phase jeweils als Schicht ausgeformt. Die Schicht kann insbesondere eine Schichtdicke von 30 nm bis 10000 nm, beispielsweise 100 nm bis 2000 nm, aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die erste Phase und die zweite Phase als Schichtsystem, insbesondere in
Seitenansicht als vertikal gestapelte Schichten, ausgeformt. Insbesondere sind die Schichten in direktem mechanischem und/oder elektrischem Kontakt zueinander angeordnet. Die zweite Phase weist insbesondere Silber und mindestens zwei weitere Metalle auf oder besteht daraus, die auch in der ersten Phase vorhanden sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Verbindungselement zwei erste Phasen und eine zweite Phase auf oder besteht daraus. Die ersten Phasen und die zweite
Phase sind jeweils als Schicht ausgeformt. Die zweite Phase ist dabei zwischen den beiden ersten Phasen, insbesondere in direktem mechanischem und/oder elektrischem Kontakt,
angeordnet. Der Anteil an Silber in der ersten Phase ist insbesondere größer oder gleich als der Anteil an Silber in der jeweiligen zweiten Phase. Insbesondere bilden die entsprechenden Metalle in den
entsprechenden Phasen eine Legierung. Das Verbindungselement bildet insbesondere ein Lotsystem aus. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Verbindungselement frei von Cadmium, Antimon, Bismut, Blei und/oder Kupfer. Mit anderen Worten weist das
Verbindungselement keine Anteile an Cadmium, Antimon, Bismut, Blei und/oder Kupfer auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das erste Metall, das zweite Metall, das dritte Metall und das vierte Metall und Silber dazu geeignet, sich bei einer
Verarbeitungstemperatur von < 200 °C, insbesondere kleiner als 180 °C, zu mischen oder zu reagieren. Dies kann
beispielsweise dadurch erfolgen, dass das zweite Metall und das dritte Metall bei einer Verarbeitungstemperatur von
< 200 °C in den flüssigen Aggregatszustand übergehen und mit einem festen ersten Metall und vierten Metall und Silber reagieren. Es resultiert daraus eine erste Phase und/oder eine zweite Phase, die eine unterschiedliche
Konzentrationszusammensetzung der entsprechenden Metalle aufweist . Die Konzentrationen der Metalle in der entsprechenden Phase können mittels EDX (englisch: Energy Dispersive X-Ray
Spectroscopy) bestimmt werden, die eine Fehlertoleranz von maximal 5 %, insbesondere maximal 2 %, aufweisen kann. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das erste Metall einen Schmelzpunkt > 1400 °C auf. Das zweite Metall weist einen Schmelzpunkt von kleiner als 180 °C auf. Das dritte Metall weist einen Schmelzpunkt von < 250 °C auf. Das vierte Metall weist einen Schmelzpunkt von < 1100 °C auf. Das fünfte Metall, insbesondere Silber, weist einen Schmelzpunkt von < 1000 °C auf. Insbesondere bilden zumindest das zweite und das dritte Metall ein eutektisches Gemisch bei einem
Schmelzpunkt von kleiner als 120 °C, insbesondere kleiner als 118 °C.
Beispielsweise kann Nickel mit einem Schmelzpunkt von
1455 °C, Platin mit einem Schmelzpunkt von 1768 °C und/oder Palladium mit einem Schmelzpunkt von 1555 °C als erstes
Metall verwendet werden. Beispielsweise kann Indium mit einer Schmelztemperatur von 156 °C als zweites Metall verwendet werden. Beispielsweise kann Zinn mit einem Schmelzpunkt von 231 °C als drittes Metall verwendet werden. Beispielsweise kann Gold mit einem Schmelzpunkt von 1064 °C als viertes
Metall verwendet werden. Beispielsweise kann Silber mit einem Schmelzpunkt von 961,78 °C als fünftes Metall verwendet werden . Insbesondere bilden das zweite und das dritte Metall ein eutektisches Gemisch mit einer Schmelztemperatur zwischen 115 °C und 118 °C. Ist beispielsweise als zweites und drittes Metall Indium und Zinn gewählt, so weist Indium mit einem Anteil von 52 Atom% und Zinn mit einem Anteil von 48 Atom% ein Eutektikum bei einer Schmelztemperatur von 117,5 °C +/- 0,5 °C auf. Die Kombination des zweiten Metalls mit dem dritten Metall mit einem geringen Schmelzpunkt zeigt den Vorteil, dass das Verbindungselement bei niedrigen
Verarbeitungstemperaturen erzeugt wird und damit ein Verbund von zumindest zwei Komponenten mit unterschiedlich großen thermischen Ausdehnungskoeffizienten bei niedrigen
Verarbeitungstemperaturen erzeugbar ist. Das vierte Metall, wie Gold, kann insbesondere sich in die Atomgitter der ersten und/oder zweiten Phase einlagern. Gold kann die Oxidation der Metallschichten des ersten, zweiten, dritten und/oder fünften Metalls verhindern.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Oberfläche der ersten Phasenschicht und/oder der zweiten Phasenschicht wellenförmig ausgeformt. Insbesondere sind die
aneinandergrenzenden Oberflächen der ersten und zweiten
Phasenschichten wellenförmig ausgeformt. Mit anderen Worten ist die Oberfläche der jeweiligen Phasenschicht nicht planar, sondern die Phasenschichten verzahnen sich ineinander
aufgrund ihrer wellenförmigen Ausformung. Die wellenförmige Ausgestaltung kann insbesondere durch Körner
unterschiedlicher Größe erzeugt werden.
Der Erfinder hat erkannt, dass durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen ersten Phase des Verbindungselements ein Verbinden der ersten und zweiten Komponente, beispielsweise das Bonden von Wafern mit stark unterschiedlichen
Ausdehnungskoeffizienten bei milden Temperaturen, ermöglicht werden kann, sodass diese Komponenten nach dem Verbinden eine geringe Durchbiegung aufweisen. Zudem zeigt das
erfindungsgemäße Verbindungselement eine thermomechanische Stabilität, sodass das Bauelement auch für Folgeprozesse und für den Betrieb des Bauelements hervorragend geeignet ist. Insbesondere sind die Temperaturstabilität sowie die
Wiederaufschmelzungstemperatur des erfindungsgemäßen
Verbindungselements durch die Verwendung von Silber deutlich heraufgesetzt. Es entsteht ein Verbindungselement, welches bei ähnlich niedrigen Temperaturen ausgebildet wird, jedoch erst nach dem Bonden eine höhere Temperaturstabilität für Folgeprozesse aufweist. Das Verbindungselement ist dazu eingerichtet, bei niedrigen Temperaturen zu fixieren und an dieser Stelle bereits eine temperaturstabile Verbindung auszubilden. Eine Abreaktion in einem weiteren
Temperaturschritt ist nicht zwingend notwendig, um eine thermomechanisch stabile Schichtenfolge zu erhalten.
Bei diesem Verbindungselement werden insbesondere die Metalle Indium und Zinn und ihre Reaktion mit Silber, Gold und Nickel genutzt. Die Metalle reagieren im Temperaturbereich des
Schmelzpunktes von Indium und bilden eine für die Herstellung von insbesondere Dünnfilm-LEDs ausreichend temperaturstabile Verbindung aus. Der endgültige Schichtenstapel besteht aus intermetallischen Verbindungsschichten, welche in
Teilbereichen unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen können. Ein Ausweichen auf teure Substrate mit angepassten thermischen Ausdehnungsverhalten wird daher vermieden, da das hier vorgeschlagene Verbindungselement das Fügen von
Komponenten bei ausreichend milden Temperaturen erlaubt.
Damit wird der sogenannte Bimetalleffekt auf einen für die Halbleiterfertigung hinreichend geringen Wert begrenzt.
Thermisch und elektrisch gut leitfähige und zu relativ geringen Kosten verfügbare Siliziumscheiben können somit trotz ihrer geringen thermischen Ausdehnung etwa mit
Saphirscheiben mit hoher thermische Ausdehnung verbunden oder gefügt werden, ohne dass es in der Halbleiterfertigung zu Ausbeuteverluste durch Scheibenbruch sowie
Bestückungsprobleme bei Anlagen oder Horden nach sich zieht und ohne das eine langfristige ProduktZuverlässigkeit aufs Spiel gesetzt werden muss.
Werden beispielsweise zwei Komponenten mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten bei erhöhter Temperatur planar aufeinander fixiert und anschließend abgekühlt, entsteht aufgrund der unterschiedlichen Kontraktion der beiden Komponenten, beispielsweise von Wafern, eine
Verbiegung des Bauelements. Dieser Effekt ist mit dem eines Bimetallstreifens vergleichbar. Diese entstandene mechanische Verspannung resultiert aufgrund der unterschiedlichen großen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der ersten und zweiten Komponente. Diese tragen ferner zu einer internen Verspannung in dem restlichen Bauelement bei. Die Durchbiegung (englisch: bow) des Bauelements kann sich sowohl bei der Herstellung als auch auf die Bauelementlebensdauer negativ auswirken.
Beispielsweise können die Komponenten in dem Bauelement auch ihre Funktionalität verlieren oder während der Herstellung brechen. Damit entstehen hohe Ausbeuteverluste. Durch das erfindungsgemäße Verbindungselement wird die
Verwendung von kostengünstigen Komponenten, beispielsweise Substraten mit geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, durch die starke Herabsetzung der Verarbeitungstemperatur ermöglicht, ohne dass sich eine zu hohe Durchbiegung der Komponenten einstellt. Somit kann beispielsweise eine
Komponente aus Silizium, Quarz-Glas oder Siliziumnitrid mit einem geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (Si: 2,6 • 10"6 K"1 , Quarz-Glas: 0,54 · 10"6 K_1 , Si3N4: 1,2 · 10"6 K_1 ) mit einer Komponente aus Saphir (6,1 · 10"6 K_1) oder GaAs, welche einen hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, in dem Bauelement miteinander verbunden werden, ohne dass es zu einer nennenswerten Durchbiegung kommt. Das Auftreten des Komponentenbruchs wird durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Verbindungselements vermieden oder verringert.
Es wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines
Bauelements angegeben. Das Verfahren zur Herstellung des Bauelements stellt vorzugsweise das Bauelement her. Das heißt sämtliche für das Verfahren offenbarten Merkmale sind auch für das Bauelement offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren die Schritte auf:
A) Bereitstellen einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente,
B) Aufbringen zumindest einer Schicht aus einem ersten
Metall, Aufbringen zumindest einer Schicht aus einem zweiten Metall, Aufbringen zumindest einer Schicht aus einem dritten Metall, Aufbringen zumindest einer Schicht aus einem vierten Metall und Aufbringen zumindest einer Schicht aus einem fünften Metall, insbesondere Silber, auf die erste und/oder zweite Komponente. Die Metalle sind dabei insbesondere voneinander verschieden.
C) Heizen der unter Schritt B) erzeugten Anordnung auf maximal 200 °C oder 180 °C zur Ausbildung eines
Verbindungselements aufweisend zumindest eine erste Phase, die mindestens Silber und vier weitere Metalle aufweist, wobei die erste und zweite Komponente miteinander verbunden werden und zusammen mit dem Verbindungselement eine
thermodynamisch und mechanische oder thermomechanisch stabile Anordnung bilden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das mit dem
Verfahren hergestellte Verbindungselements zumindest oder genau zwei Phasen auf, wobei eine Phase mindestens Silber und vier weitere Metalle aufweist. Bevorzugt müssen die Schritte A) bis C) nicht unmittelbar aufeinanderfolgen. Es sind zwischen den Schritten A) bis C) weitere Prozessschritte möglich. Mit "thermodynamisch und mechanisch stabil oder mit
thermomechanisch stabil" wird hier und im Folgenden
verstanden, dass das erste Metall sich mit dem zweiten
Metall, dem dritten Metall, dem vierten Metall und Silber als fünftes Metall soweit vermischt, dass sich die erste und/oder zweite Phase nicht weiter mit dem ersten Metall anreichern und die erste und/oder zweite Phase einen festen
Aggregatszustand aufweisen. Insbesondere weisen dann
zumindest nach Schritt C) die erste und/oder zweite Phase eine AufSchmelztemperatur auf, die sich von der
AufSchmelztemperatur oder Fügetemperatur der ersten und/oder zweiten Phase während Schritt C) unterscheiden. Vor Schritt C) existiert insbesondere die erste und/oder zweite Phase nicht, da sie da erst gebildet werden. Insbesondere ist die WiederaufSchmelztemperatur der ersten und/oder zweiten Phase nach Schritt C) größer als die Fügetemperatur.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bildet das
Verbindungselement zumindest nach Schritt C) eine feste
Verbindung zu der ersten Komponente und der zweiten
Komponente aus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Verfahren frei von einem weiteren Heizschritt, der beispielsweise als
Schritt D) bezeichnet werden kann und nach Schritt C) erfolgt, bei dem die unter Schritt C) erzeugte Anordnung auf eine Temperatur zwischen 200 °C und 400 °C erhitzt wird. Mit anderen Worten muss das Verfahren zur Herstellung eines
Bauelements lediglich einen Temperaturschritt, insbesondere den Schritt C) , aufweisen. Das heißt weitere
Temperaturschritte, insbesondere Temperaturschritte bei Temperaturen von > 200 °C, sind nicht erforderlich, um das Verbindungselement vollständig abreagieren zu lassen.
Das Verfahren ermöglicht die Verbindung einer ersten und einer zweiten Komponente durch ein Verbindungselement, wobei die beiden Komponenten insbesondere einen unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Das erlaubt die Verwendung von kostengünstigeren Materialien für die erste und/oder zweite Komponente zur Bildung eines
Bauelements. Damit können beispielsweise thermisch und elektrisch gut leitfähige und kostenersparende Materialien, wie Siliziumwafer an einen Saphirwafer gefügt oder gebondet werden.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Die Figuren 1A und 1B jeweils eine schematische Seitenansicht eines Bauelements gemäß einer Ausführungsform, die Figur IC eine detaillierte Ansicht der Figur 1B, die Figuren 2A bis 5B jeweils ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements sowie das Bauelement gemäß einer
Ausführungsform, und die Figuren 6A und 6B jeweils zwei DSC-Kurven eines
Ausführungsbeispiels und eines Vergleichsbeispiels.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt werden.
Die Figur 1A zeigt eine schematische Seitenansicht eines Bauelements 100 gemäß einer Ausführungsform. Das Bauelement 100 weist eine erste Komponente 1 und eine zweite Komponente 2 auf. Zwischen der ersten Komponente 1 und der zweiten
Komponente 2 ist ein Verbindungselement 3 angeordnet. Das Verbindungselement 3 weist insbesondere fünf Metalle auf, wobei ein Metall davon Silber ist. Die Metalle sind
voneinander verschieden und sind geeignet, bei einer
Verarbeitungstemperatur von < 200 °C zu reagieren.
Vorzugsweise sind die anderen Metalle Nickel, Indium, Zinn und Gold. Damit kann ein thermomechanisches stabiles
Verbindungselement bereits nach einem Temperaturschritt von kleiner 200 °C erzeugt werden.
Die erste Komponente 1 und die zweite Komponente 2 sind zum Beispiel ausgewählt aus einer Gruppe umfassend: Saphir, ein keramisches Material, ein Halbleitermaterial und ein Metall. Dabei können die erste Komponente und die zweite Komponente derart ausgewählt werden, dass sie einen unterschiedlich starken thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.
Insbesondere unterscheidet sich der thermische Ausdehnungskoeffizient mindestens um den Faktor 1,5, zum Beispiel um den Faktor 3 oder höher.
Das Verbindungselement 3 ist zwischen der ersten Komponente 1 und der zweiten Komponente 2 angeordnet. Das
Verbindungselement 3 ist in direktem Kontakt mit der ersten Komponente 1 und der zweiten Komponente 2 angeordnet.
Die Figur 1B zeigt eine schematische Seitenansicht eines Bauelements 100 gemäß einer Ausführungsform. Das Bauelement 100 der Figur 1B unterscheidet sich von dem Bauelement 100 der Figur 1A dadurch, dass das Verbindungselement 3 aus zwei Phasen 31 und 32 gebildet ist. Beispielsweise besteht oder umfasst die erste Phase 31 die folgenden Metalle mit den Konzentrationen:
Erstes Metall Mel 10 bis 35 Gew%,
zweites Metall Me2 5 bis 35 Gew%,
drittes Metall Me3 15 bis 50 Gew%,
viertes Metall Me4 5 bis 15 Gew%,
Silber < 12 Gew% .
Die zweite Phase 32 kann aus Silber und mindestens zwei weiteren Metallen bestehen oder diese umfassen, die aus den folgenden Metallen und deren Konzentrationen ausgewählt sein können :
Erstes Metall Mel < 10 Gew%,
zweites Metall Me2 30 bis 50 Gew%,
drittes Metall Me3 < 10 Gew%,
viertes Metall Me4 20 bis 50 Gew%,
Silber als fünftes Metall Me5 < 7 Gew% . Mit anderen Worten weist das Verbindungselement 3 zwei Phasen 31, 32 auf, wobei die erste Phase 31 alle fünf Metalle aufweisen kann und die zweite Phase 32 neben Silber zumindest zwei Metalle aufweist, die gegebenenfalls auch in der ersten Phase 31 vorhanden sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die erste Phase 31 und/oder die zweite Phase 32 jeweils als Schicht ausgeformt. Insbesondere sind die beiden Phasen 31, 32
übereinandergestapelt . Die Grenzflächen zwischen benachbarten Schichten der ersten und/oder zweiten Phase 31, 32 können planar sein. Alternativ, wie in Figur IC gezeigt, können die Grenzflächen zwischen der ersten Phase 31 und der zweiten Phase 32 nicht planar sein, sondern eine wellenförmige Form aufweisen. Dadurch kann die erste Phase 31 mit der zweiten Phase 32 verzahnt werden. Dies kann durch das individuelle Wachstum der Körner in der jeweiligen Schicht verursacht sein. Insbesondere ist das Verbindungselement 3 in direktem mechanischem und/oder elektrischem Kontakt zu den jeweiligen Komponenten 1, 2 angeordnet. Dabei ist die zweite Phase 32 in direktem mechanischem und/oder elektrischem Kontakt zur zweiten Komponenten 2 und die erste Phase 31 in direktem und/oder elektrischem Kontakt zur ersten Komponente 1
angeordnet .
Die Figuren 2A und 2B zeigen jeweils ein Bauelement 100 gemäß einer Ausführungsform sowie deren Herstellung. Das Bauelement 100 der Figur 2A zeigt ein Bauelement 100, wie es vor
Einfluss der Temperatur, also vor dem Verfahrensschritt C) , aufgebaut sein kann. Die Figur 2B zeigt das fertige
Bauelement 100 nach zumindest dem Verfahrensschritt C) . Die Figur 2A zeigt eine erste Komponente 1 und zweite
Komponente 2. Zwischen der ersten und zweiten Komponente 1, 2 ist ein Schichtsystem aus einem ersten Metall Mel, einem zweiten Metall Me2, einem dritten Metall Me3, einem viertem Metall Me4 und einem fünften Metall Me5 aufgebracht. Die erste Komponente 1 kann beispielsweise ein Saphirsubstrat sein. Die zweite Komponente 2 kann beispielsweise eine lichtemittierende Leuchtdiode sein. Nach erfolgtem
Verfahrensschritt C) , das heißt nach Heizen der im Schritt B) erzeugten Anordnung auf maximal 200 °C, kann ein
Verbindungselement 3 erzeugt werden, das zumindest eine erste Phase 31 und optional eine zweite Phase 32 aufweist.
Zumindest die erste Phase 31 weist bis zu fünf Metalle, darunter Silber, auf. Die zweite Phase 32 weist Silber und mindestens zwei weitere Metalle auf, die gegebenenfalls auch in der ersten Phase 31 vorhanden sind. Bevorzugt sind Indium und Gold die zwei weiteren Metalle in der zweiten Phase 32.
Damit kann ein Verbindungselement 3 erzeugt werden, das thermodynamisch und mechanisch stabil ist und die erste und die zweite Komponente 1, 2 miteinander verbindet.
Die Figuren 3A und 3B zeigen jeweils ein Bauelement 100 gemäß einer Ausführungsform sowie deren Herstellung. Das Bauelement 100 der Figur 3A zeigt den Aufbau vor Einfluss der Temperatur vor dem Verfahrensschritt C) und das Bauelement 100 der Figur 3B zeigt ein Bauelement nach dem Verfahrensschritt C) . Das Bauelement 100 der Figur 3A unterscheidet sich von dem
Bauelement der Figur 2A dadurch, dass die Schicht aus dem fünften Metall Me5 und die Schicht Me4 aus dem vierten Metall vertauscht sind. Mit anderen Worten grenzt die Schicht aus dem fünften Metall Me5 direkt an die Schicht aus dem dritten Metall Me3 und die Schicht aus dem vierten Metall Me4 ist zwischen der zweiten Komponente 2 und der Schicht aus dem fünften Metall Me5 angeordnet. Optional kann in dem
Bauelement der Figur 3A zwischen der Schicht aus dem vierten Metall Me4 und der zweiten Komponente 2 eine Schicht aus dem ersten Metall Mel angeordnet sein.
Das Bauelement 100 der Figur 3B unterscheidet sich von dem Bauelement 100 der Figur 2B dadurch, dass es drei Phasen 31, 32 aufweist. Das Verbindungselement 3 weist zumindest zwei erste Phasen 31 und eine zweite Phase 32 auf, die zwischen den beiden ersten Phasen 31 angeordnet ist und somit die beiden ersten Phasen 31 voneinander separiert. Insbesondere weisen die beiden ersten Phasen 31 eine gleiche
Zusammensetzung auf, wobei die Zusammensetzung der beiden ersten Phasen 31 sich von der Zusammensetzung der zweiten
Phase 32 unterscheidet. Insbesondere weisen die ersten Phasen 31 zumindest das erste Metall Mel, insbesondere Nickel, das zweite Metall Me2, insbesondere Indium, das dritte Metall Me3, insbesondere Zinn, und das vierte Metall Me4,
insbesondere Gold, und das fünfte Metall Me5, insbesondere
Silber, auf. Die zweite Phase 32 weist insbesondere Gold als viertes Metall Me4 und Indium als zweites Metall Me2 und gegebenenfalls Silber als fünftes Metall Me5 auf. Die Figuren 4A und 4B zeigen eine schematische Seitenansicht eines Bauelements 100 sowie dessen Herstellung. In dieser Ausführungsform wird die erste Komponente 1 durch einen
Trägerwafer 1 geformt. Der Trägerwafer 1 ist mit einer
Schicht aus einem ersten Metall Mel bedeckt. Das erste Metall Mel ist insbesondere Platin, Nickel oder Palladium und weist eine Schichtdicke von 650 nm auf. Die Schicht aus Mel kann mittels Kathodensputtering aufgebracht werden. Auf der
Schicht aus Mel sind zumindest zwei zweite Komponenten 2 nachgeordnet. Zwischen den zumindest zwei nachgeordneten Komponenten 2 sind jeweils eine Schicht aus einem zweiten Metall Me2, eine Schicht aus einem dritten Metall Me3, eine Schicht aus einem vierten Metall Me4 und eine Schicht aus einem fünften Metall Me5 angeordnet (Figur 4A) . Mit anderen Worten weist das in Figur 4A dargestellte Bauelement 100 eine erste gemeinsame Komponente 1 und zumindest zwei zweite
Komponenten 2 auf. Anschließend erfolgt die Behandlung der Anordnung der Figur 4A mit einer Temperatur von maximal 200 °C oder 180 °C gemäß dem Verfahrensschritt C) . Dabei bildet sich ein
Verbindungselement 3 aus, das eine erste Phase 31 und
gegebenenfalls eine zweite Phase 32 aufweist. Die erste Phase 31 und gegebenenfalls die zweite Phase 32 weisen jeweils das erste Metall Mel, das zweite Metall Me2, das dritte Metall Me3, das vierte Metall Me4 und das fünfte Metall Me5 auf oder bestehen daraus (Figur 4B) . Damit kann ein thermomechanisch stabiles Verbindungselement 3 erzeugt werden. Ein
anschließender Aufheizschritt, beispielsweise bei
Temperaturen zwischen 230 und 400 °C, zur Abreaktion des Verbindungselements 3 ist nicht erforderlich. Es resultiert eine Anordnung, die eine erste Komponente 1 und eine zweite Komponente 2 aufweist, wobei jeweils zwischen den beiden Komponenten 1, 2 ein Verbindungselement 3 angeordnet ist, das thermodynamisch und mechanisch stabil ist.
Die Figuren 5A und 5B zeigen die Herstellung eines
Bauelements 100 gemäß einer Ausführungsform. Die Figur 5A zeigt, dass eine erste Komponente 1, welche eine
Halbleiterschichtenfolge und ein Saphirsubstrat aufweisen kann, bereitgestellt werden kann. Ferner kann eine zweite Komponente 2 bereitgestellt werden. Anschließend kann auf der ersten Komponente 1 eine Schicht aus einem ersten Metall Mel, anschließend eine Schicht aus einem zweiten Metall Me2 und anschließend eine Schicht aus einem dritten Metall Me3 aufgebracht werden. Auf die zweite Komponente 2 kann eine Schicht aus einem vierten Metall Me4 und eine Schicht aus einem fünften Metall Me5 aufgebracht werden. Anschließend erfolgt die Verbindung der beiden Komponenten 1, 2, sodass die Schicht aus dem dritten Metall Me3 und die Schicht aus dem fünften Metall Me5 in direktem Kontakt zueinander
angeordnet sind. Anschließend kann ein Aufheizen der in Figur 5A erzeugten Anordnung auf maximal 180 °C oder 200 °C
erfolgen. Damit können die erste Komponente 1 und die zweite Komponente 2 miteinander verbunden werden. Es bildet sich ein Verbindungselement 3, das eine erste Phase 31, eine zweite Phase 32 und eine weitere erste Phase 31 aufweist.
Zusätzlich kann zwischen der Schicht aus dem vierten Metall Me4 und der zweiten Komponente 2 eine Schicht aus einem ersten Metall Mel aufgebracht werden (hier nicht gezeigt) . Es können damit beispielsweise ein Saphirsubstrat (z.B.
strukturlos, 4 Zoll) als erste Komponente 1 und eine
Quarzglasträgerscheibe als zweite Komponente 2 miteinander verbunden oder verbondet werden. Aufgrund der stark
unterschiedlich thermischen Ausdehnungskoeffizienten ist dies aber nur bei geringen Temperaturen möglich. Als
Verbindungselement 3 kann daher auf die erste Komponente 1, wie einer Saphirscheibe, beispielsweise eine 300 nm dicke Schicht aus dem ersten Metall Mel, vorzugsweise Nickel, sowie eine 300 nm dicke Schicht aus einem zweiten Metall Me2, vorzugsweise Indium, gefolgt von einer 450 nm dicken Schicht aus einem dritten Metall Me3, vorzugsweise Zinn, aufgebracht werden. Auf die zweite Komponente, die insbesondere eine Quarzglasträgerscheibe ist, kann eine 50 nm dicke Schicht aus einem ersten Metall Mel, vorzugsweise Nickel, gefolgt von einer 40 nm dicken Schicht aus einem vierten Metall Me4, vorzugsweise Gold, und einer 100 nm dicken Schicht aus einem fünften Metall Me5, vorzugsweise Silber, aufgebracht werden. Das Verbinden der Komponenten 1, 2 erfolgt insbesondere bei Temperaturen < 200 °C, beispielsweise bei 165 °C, und
gegebenenfalls unter einem uniaxialen Druck, beispielsweise von 1 mPa. In dem Bondverfahren können die Scheiben zunächst aufeinander platziert und in diesem Zustand mit einer Heizrate,
beispielsweise von 10 K/min ausgehend von Raumtemperatur auf die zum Bonden verwendete Temperatur beheizt werden. Es kann erst der Druck aufgebracht und für eine bestimmte Zeit, beispielsweise für 600 s, gehalten werden. Anschließend können die Scheiben wieder mit einer Abkühlrampe,
beispielsweise von 10 K/min, auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Der hier ausgebildete Scheibenverbund weist einen ausreichend niedrigen Bimetalleffekt auf, sodass eine
automatische Horden- oder Anlagenbestückung möglich ist.
Ferner ist das hier ausgebildete Verbindungselement 3 ausreichend stabil für mechanische sowie für thermische
Folgeprozesse . Die Figur 6A zeigt eine DSC-Kurve (DSC, Differential Scanning Calorimetry) eines Verbindungselements 3 gemäß einer
Ausführungsform. Die Figur 6B zeigt eine DSC-Kurve eines Verbindungselements 3 eines Vergleichsbeispiels. Es ist jeweils die Heizrate Q in W/g in Abhängigkeit von der
Temperatur T in °C dargestellt. Es wurden jeweils die
Aufheizkurve 6-1 und die Abkühlkurve 6-2 vermessen. Das Verbindungselement 3 der Figur 6A unterscheidet sich von dem Verbindungselement 3 der Figur 6B dadurch, dass das Verbindungselement 3 der Figur 6A neben dem ersten Metall Mel, dem zweiten Metall Me2, dem dritten Metall Me3, dem vierten Metall Me4 ein fünftes Metall Me5 aufweist.
Insbesondere weist das Verbindungselement 3 der Figur 6A als erstes Metall Mel Nickel, als zweites Metall Me2 Indium, als drittes Metall Me3 Zinn, als viertes Metall Me4 Gold und als fünftes Metall Me5 Silber auf. Das Vergleichsbeispiel der Figur 6B weist Nickel, Indium, Zinn und gegebenenfalls Gold auf. Aus der Aufheizkurve der Figur 6A ist erkennbar, dass es, verglichen mit der Aufheizkurve der Figur 6B, zu keiner Nachreaktion 6-3 bei hohen Temperaturen, insbesondere bei 400 °C, kommt. Damit zeigt das erfindungsgemäße
Verbindungselement 3 bereits bei niedrigen Temperaturen eine thermomechanische Stabilität.
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispiele und deren Merkmale können gemäß weiterer Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden, auch wenn solche Kombinationen nicht explizit in den Figuren gezeigt sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den
Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele zusätzliche oder alternative Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der
Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede neue Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von
Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist . Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 120 773.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
100 Optoelektronisches Bauelement
1 erste Komponente
2 zweite Komponente
3 Verbindungselement
31 erste Phase
32 zweite Phase
312 wellenförmige Grenzfläche
Mel Schicht des ersten Metalls oder erstes Metall
Me2 Schicht des zweiten Metalls oder zweites Metall
Me3 Schicht des dritten Metalls oder drittes Metall
Me4 Schicht des vierten Metalls oder viertes Metall
Me5 Schicht des fünften Metalls oder fünftes Metall

Claims

Patentansprüche
1. Bauelement (100) aufweisend
eine erste Komponente (1),
- eine zweite Komponente (2 ) ,
ein Verbindungselement (3) , das zwischen der ersten Komponente (1) und der zweiten Komponente (2) angeordnet ist, wobei das Verbindungselement (3) zumindest eine erste Phase (31) aufweist,
wobei die erste Phase (31) Silber (Me5) und mindestens vier weitere Metalle (Mel, Me2, Me3, Me4) aufweist,
wobei die Metalle voneinander verschieden sind und geeignet sind, bei einer Verarbeitungstemperatur von kleiner 200 °C zu reagieren, so dass ein thermomechanisch stabiles
Verbindungselement (3) erzeugt ist.
2. Bauelement (100) nach Anspruch 1,
wobei der Anteil (cl5) an Silber in der ersten Phase (31) maximal 12 Gew% ist.
3. Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die vier weiteren Metalle ein erstes Metall (Mel), ein zweites Metall (Me2), ein drittes Metall (Me3) und ein viertes Metall (Me4) sind, wobei das erste Metall (Mel) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Nickel, Platin und Palladium umfasst ,
wobei das zweite Metall (Me2) Indium ist,
wobei das dritte Metall (Me3) Zinn ist, und
wobei das vierte Metall (Me4) Gold ist.
4. Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement (3) eine zweite Phase (32) aufweist, die mit der ersten Phase (31) als Schichtsystem ausgeformt ist, wobei die zweite Phase (32) Silber und mindestens zwei weitere Metalle aufweist, die auch in der ersten Phase (31) vorhanden sind.
5. Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Verbindungselement (3) zwei erste Phasen (31) und eine zweite Phase (32) aufweist, die jeweils als Schicht ausgeformt sind, wobei die zweite Phase (32) zwischen den beiden ersten Phasen (31) angeordnet ist, wobei der Anteil (cl5) an Silber in der ersten Phase (31) größer als der
Anteil (c25) an Silber in der jeweiligen zweiten Phase (32) ist.
6. Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Verbindungselement (3) frei von Cadmium, Antimon, Bismut, Blei und/oder Kupfer ist.
7. Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Konzentration (eil) des ersten Metalls (Mel) in der ersten Phase (31) zwischen 10 und 35 Gew% und/oder die
Konzentration (c21) des ersten Metalls (Mel) in einer zweiten Phase (32) kleiner 10 Gew% ist.
8. Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Konzentration (cl2) des zweiten Metalls (Me2) in der ersten Phase (31) zwischen 5 und 35 Gew% und/oder die Konzentration (c22) des zweiten Metalls (Me2) in einer zweiten Phase (32) zwischen 30 und 50 Gew% ist.
9. Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Konzentration (cl3) des dritten Metalls (Me3) in der ersten Phase (31) zwischen 15 und 50 Gew% und/oder die Konzentration (c23) des dritten Metalls (Me3) in einer zweiten Phase (32) kleiner 5 Gew% ist.
10. Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Konzentration (cl4) des vierten Metalls (Me4) in der ersten Phase (31) zwischen 5 und 15 Gew% und/oder die Konzentration (c24) des vierten Metalls (Me4) in einer zweiten Phase (32) zwischen 20 Gew% und 50 Gew% ist.
11. Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die zweite Komponente (2) eine lichtemittierende
Leuchtdiode umfasst, und wobei zumindest die erste Komponente (1) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Saphir,
Siliziumnitrid, ein Halbleitermaterial, ein keramisches Material, ein Metall und Glas umfasst.
12. Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das erste Metall (Mel) einen Schmelzpunkt größer
1400 °C, das zweite Metall (Me2) einen Schmelzpunkt von kleiner als 180 °C, das dritte Metall (Me3) einen
Schmelzpunkt kleiner 250 °C und das vierte Metall (Me4) einen Schmelzpunkt kleiner 1100 °C aufweisen, wobei zumindest das zweite und das dritte Metall (Me2, Me3) ein eutektisches Gemisch bei einem Schmelzpunkt kleiner oder gleich 120 °C bilden .
13. Bauelement (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die erste Komponente (1) aufweisend einen ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten ( l) von der zweiten Komponente (2) aufweisend einen zweiten thermischen
Ausdehnungskoeffizienten ( 2) verschieden ist und sich die thermischen Ausdehnungskoeffizienten um mindestens den Faktor 1,5 voneinander unterscheiden.
14. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 mit den Schritten:
A) Bereitstellen einer ersten Komponente (1) und einer zweiten Komponente (2),
B) Aufbringen zumindest einer Schicht aus einem ersten Metall (Mel), zumindest einer Schicht aus einem zweiten Metall
(Me2), zumindest einer Schicht aus einem dritten Metall
(Me3) , zumindest einer Schicht aus einem vierten Metall (Me4) und zumindest einer Schicht aus Silber (Me5) auf die erste und/oder zweite Komponente (1, 2), wobei die Metalle
verschieden voneinander sind,
C) Heizen der unter Schritt B) erzeugten Anordnung auf maximal 200 °C zur Ausbildung eines Verbindungselements (3) aufweisend zumindest eine erste Phase (31), die mindestens Silber (Me5) und vier weitere Metalle (Meli, Mel2, Mel3, Mel4) aufweist,
wobei die erste und zweite Komponente (1, 2) miteinander verbunden werden und zusammen mit dem Verbindungselement (3) eine thermodynamisch und mechanisch stabile Anordnung bilden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Verfahren frei von einem weiteren Heizschritt ist, bei dem die unter Schritt C) erzeugte Anordnung auf eine Temperatur zwischen 200 °C und 400 °C erhitzt wird.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006074165A2 (en) * 2005-01-07 2006-07-13 Teledyne Licensing, Llc HIGH TEMPERATURE, STABLE SiC DEVICE INTERCONNECTS AND PACKAGES HAVING LOW THERMAL RESISTANCE
DE102007029891A1 (de) * 2006-06-30 2008-01-03 Cree, Inc. Nickel/Zinn-Verbindungssystem für Halbleiterscheiben und Bauelemente
WO2009026030A1 (en) * 2007-08-23 2009-02-26 Cree, Inc. Nickel tin bonding system with barrier layer for semiconductor wafers and devices
WO2011099934A1 (en) * 2010-02-10 2011-08-18 Agency For Science, Technology And Research A method of forming a bonded structure
WO2013140936A1 (ja) * 2012-03-22 2013-09-26 株式会社日立製作所 半導体素子、半導体装置、半導体装置の製造方法及び接続材料
US20140097534A1 (en) * 2012-10-08 2014-04-10 Industrial Technology Research Institute Dual-phase intermetallic interconnection structure and method of fabricating the same
US20140175495A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Industrial Technology Research Institute Die bonding method and die bonding structure of light emitting diode package

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6573537B1 (en) * 1999-12-22 2003-06-03 Lumileds Lighting, U.S., Llc Highly reflective ohmic contacts to III-nitride flip-chip LEDs
US9166130B2 (en) * 2012-10-24 2015-10-20 Spectrasensors, Inc. Solderless mounting for semiconductor lasers
US8573469B2 (en) * 2011-11-18 2013-11-05 LuxVue Technology Corporation Method of forming a micro LED structure and array of micro LED structures with an electrically insulating layer
TWI577045B (zh) * 2013-07-10 2017-04-01 晶元光電股份有限公司 發光元件

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006074165A2 (en) * 2005-01-07 2006-07-13 Teledyne Licensing, Llc HIGH TEMPERATURE, STABLE SiC DEVICE INTERCONNECTS AND PACKAGES HAVING LOW THERMAL RESISTANCE
DE102007029891A1 (de) * 2006-06-30 2008-01-03 Cree, Inc. Nickel/Zinn-Verbindungssystem für Halbleiterscheiben und Bauelemente
WO2009026030A1 (en) * 2007-08-23 2009-02-26 Cree, Inc. Nickel tin bonding system with barrier layer for semiconductor wafers and devices
WO2011099934A1 (en) * 2010-02-10 2011-08-18 Agency For Science, Technology And Research A method of forming a bonded structure
WO2013140936A1 (ja) * 2012-03-22 2013-09-26 株式会社日立製作所 半導体素子、半導体装置、半導体装置の製造方法及び接続材料
US20140097534A1 (en) * 2012-10-08 2014-04-10 Industrial Technology Research Institute Dual-phase intermetallic interconnection structure and method of fabricating the same
US20140175495A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Industrial Technology Research Institute Die bonding method and die bonding structure of light emitting diode package

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
-: "Liste der chemischen Elemente", WIKIPEDIA, 15 October 2015 (2015-10-15), XP055347251, Retrieved from the Internet <URL:https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Liste_der_chemischen_Elemente&oldid=147037150> [retrieved on 20170217] *
CHANG T-C ET AL: "Dual-phase solid-liquid interdiffusion bonding, a solution for the die attachment of WBG", ELECTRONIC MATERIALS AND PACKAGING (EMAP), 2012 14TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON, IEEE, 13 December 2012 (2012-12-13), pages 1 - 5, XP032383448, ISBN: 978-1-4673-4945-1, DOI: 10.1109/EMAP.2012.6507922 *

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