WO2018162464A1 - Verfahren zum übertragen von halbleiterkörpern und halbleiterchip - Google Patents

Verfahren zum übertragen von halbleiterkörpern und halbleiterchip Download PDF

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WO2018162464A1
WO2018162464A1 PCT/EP2018/055448 EP2018055448W WO2018162464A1 WO 2018162464 A1 WO2018162464 A1 WO 2018162464A1 EP 2018055448 W EP2018055448 W EP 2018055448W WO 2018162464 A1 WO2018162464 A1 WO 2018162464A1
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PCT/EP2018/055448
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Lutz Höppel
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • a method for transmitting semiconductor bodies is specified.
  • a semiconductor chip is specified.
  • One of the objects to be solved is, inter alia, to specify a method for transmitting semiconductor bodies, which can be carried out in a particularly time-saving and space-saving manner.
  • Another object to be solved is to provide a semiconductor chip, which is particularly time-saving and space-saving to produce.
  • the semiconductor bodies are, for example, layer stacks which comprise at least a first, a second and a third semiconductor layer.
  • the second semiconductor layer is in a vertical direction which is perpendicular to the main plane of extension of the
  • Semiconductor body extends, disposed between the first and the third semiconductor layer.
  • the second semiconductor layer is configured in the
  • the first, second and third semiconductor layers are by means of an epitaxial process
  • the semiconductor layers extend, for example, parallel to the main extension plane of the
  • Semiconductor body and are arranged one above the other in a stacking direction perpendicular thereto.
  • the method for transmitting semiconductor bodies is in a Process step A) a semiconductor structure on a
  • the semiconductor structure comprises, for example, a plurality of the semiconductor layers, which are deposited on one another in an epitaxial process.
  • the semiconductor structure comprises the first, second and third semiconductor layers, with which the
  • the first semiconductor layer forms a p-type region
  • Semiconductor layer has an n-type region and the second semiconductor layer an active region.
  • the active region can be set up to generate electromagnetic radiation during normal operation.
  • the semiconductor structure is on the
  • the growth substrate is formed, for example, with sapphire.
  • the semiconductor structure and the growth substrate are mechanically firmly bonded
  • the cover layer is Arranged on the growth substrate side facing away from the semiconductor structure, wherein the cover layer is mechanically fixedly connected to the semiconductor structure.
  • the cover layer is
  • Cover layer can be solved only by destroying the semiconductor structure and / or the cover layer of the semiconductor structure.
  • the cover layer is formed, for example, with an inorganic dielectric, in particular with silicon oxide (SiO 2 ) and / or aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
  • the cover layer may be formed with a material which is generated in the semiconductor bodies
  • the cover layer is deposited, for example, by means of chemical vapor deposition (English: Chemical Vapor Deposition) on the semiconductor structure.
  • the cover layer completely covers the semiconductor structure.
  • the method for transmitting semiconductor bodies is in a
  • the transfer structure includes, for example, a
  • Transfer carrier and a transfer layer are arranged on the side of the transfer structure facing away from the semiconductor structure.
  • the transfer layer has, for example, a structured surface on the side facing the semiconductor body.
  • the transfer structure and the cover layer are not in direct mechanical contact with each other but are interconnected exclusively by means of the contact structure.
  • the contact structure is arranged between the transfer layer and the cover layer.
  • the contact structure is in direct contact with the transfer structure, in particular the transfer layer, and with the cover layer.
  • the transfer structure and the cover layer can be mechanically interconnected by means of a multiplicity of contact structures
  • the contact structures can be arranged, for example, in a plan view, perpendicular to a lateral plane, spaced apart from one another.
  • the lateral plane runs parallel to the
  • the contact structures in the lateral plane are not formed contiguous.
  • the at least one contact structure may be formed with a material different from the cover layer and / or the transfer layer.
  • the material of the contact structure may be selectively applied to the cover layer and / or the transfer layer.
  • the at least one contact structure may be a region in which the surface of the cover layer facing away from the semiconductor structure and / or the surface of the cover layer
  • Semiconductor structure facing surface of the transfer structure is structured or otherwise conditioned.
  • the contact structure does not completely cover the cover layer and / or the transfer structure.
  • the contact structure covers at most 10 percent, in particular at most 5 percent, of the surface of the cover layer facing the transfer structure and / or of the
  • a Process step D) removes the growth substrate from the semiconductor structure.
  • the side of the semiconductor structure facing away from the transfer structure is located after removal of the semiconductor structure
  • Process step E) subdivides the semiconductor structure into a multiplicity of semiconductor bodies.
  • the semiconductor structure can be removed in regions, so that the semiconductor structure is divided into a plurality of semiconductor bodies.
  • the semiconductor structure is subdivided into
  • each semiconductor body is perpendicular to its main extension direction with at least one
  • the semiconductor structure by means of an etching process in a plurality of semiconductor bodies
  • the semiconductor structure is divided into a plurality of semiconductor bodies by means of a sawing process or by means of laser cutting.
  • all of the semiconductor bodies are divided into a plurality of semiconductor bodies by means of a sawing process or by means of laser cutting.
  • Semiconductor layers of the semiconductor structure transversely, for example, vertically, completely cut through to its main extension direction.
  • Semiconductor structure may include a first electrode and a first Contact pad to be arranged.
  • the semiconductor bodies are each electrically conductively contacted and operated via at least one first electrode and a first contact pad. Between the cover layer and the semiconductor structure on the semiconductor structure can
  • first electrodes and first contact pads may be arranged.
  • Semiconductor body which is formed from the semiconductor structure, associated with at least one first electrode and at least one first contact pad.
  • a passivation layer can be arranged on exposed surfaces of the semiconductor body.
  • the passivation layer is formed with the same material as the cover layer.
  • the passivation layer is provided with one for in
  • the passivation layer is formed with an electromagnetic radiation-reflecting material generated in the semiconductor body.
  • the passivation layer is partially removed, so that the first contact pad is freely accessible.
  • a second contact structure and a second contact pad are arranged, via which the semiconductor body electrically conductive can be contacted and energized.
  • the semiconductor body electrically conductive can be contacted and energized.
  • the second and the third semiconductor layer or the second and the first semiconductor layer transversely to its main extension plane completely.
  • the first and the second contact pads are arranged on the same side of the semiconductor body.
  • the first contact pad, the second contact pad, the first electrode, and the second electrode may be provided with a non-transparent one
  • Material be formed. According to at least one embodiment of the method for transmitting semiconductor bodies is in a
  • the carrier is mechanically firmly connected to the semiconductor bodies.
  • the carrier is produced by means of an adhesive and / or sintering process
  • the semiconductor bodies and the carrier are connected to one another by means of van der Waals forces, in particular temporarily.
  • the carrier is mechanically connected to the second contact pad.
  • the carrier is formed, for example, with an electrically insulating material. According to at least one embodiment of the method for transmitting semiconductor bodies is in a
  • Semiconductor bodies removed, wherein the mechanical connection between the transfer structure and the cover layer is dissolved in the region of the contact structure.
  • the semiconductor bodies by means of the carrier perpendicular to
  • Transfer structure of the semiconductor bodies at least
  • the contact structure can therefore form a predetermined breaking point, which during removal of the
  • A) provides a semiconductor structure on a growth substrate
  • a carrier is arranged on a side of the semiconductor body facing away from the transfer structure
  • Semiconductor bodies are among others the following
  • Wax substrate are removed and then applied to the carrier.
  • the transfer structure comprises, for example, a
  • the structure by means of which the semiconductor body, for example, are mechanically connected directly to the transfer structure.
  • the structure has a special geometry with a predetermined breaking point, which is destroyed by the transfer structure when the semiconductor bodies are separated.
  • the structure can be shaped in the form of a long bar, which projects laterally beyond the semiconductor body.
  • Cross-sectional area of the beam, the force under which breaks the transfer structure can be defined.
  • the mechanical connection between the transfer structure and the semiconductor bodies is weakened.
  • the sacrificial layer is formed with a material which can be structured selectively in comparison to the contact structure.
  • the sacrificial layer is covered with a dielectric, in particular
  • the dielectric of the contact structure is for example by means of a spin-on process
  • the transfer structure and the cover layer are not in direct mechanical contact.
  • the contact structure allows a mechanical connection between the transfer structure and the cover layer, which is achieved with a given force.
  • the use of the requires
  • the contact structure can be realized in a particularly space-saving manner so that no contact structure is assigned to the respective contact structure
  • Adjustable contact structure so that it can be adjusted depending on the mechanical connection between the semiconductor body and the carrier.
  • the holding force of the contact structure to the mechanical connection between Semiconductor body and support can be adjusted without the
  • Anchor structure partially formed from the material of the transfer layer.
  • the anchor structure is partially formed of the material of the cover layer.
  • the anchor structure is an elevation which is arranged on the cover layer and / or transfer layer.
  • each contact structure is exactly one
  • the contact structures in plan view on the lateral plane are congruent with the anchor structures.
  • the anchor structures are a multiplicity of columnar elevations which are arranged on the side of the cover layer facing away from the semiconductor body and / or the side of the transfer layer facing the semiconductor body.
  • the anchor structures are a multiplicity of columnar elevations which are arranged on the side of the cover layer facing away from the semiconductor body and / or the side of the transfer layer facing the semiconductor body.
  • Anchor structure not destroyed when removing the transfer structure of the semiconductor bodies.
  • the anchor structures associated with a semiconductor body are arranged completely overlapping in the vertical direction with the semiconductor body. Thus, no additional distance between individual semiconductor bodies is required to achieve the
  • a sacrificial layer is arranged between the cover layer and the transfer structure, wherein the sacrificial layer does not cover any of the at least one contact structure.
  • the sacrificial layer is formed with a varnish, which, for example, by means of a lithographic
  • the thickness of the sacrificial layer is perpendicular to its
  • Anchor structure and the contact structure perpendicular to
  • Sacrificial layer predetermined the lateral extent of the contact structure and / or the anchor structure. For example, the sacrificial layer becomes prior to forming the anchor structure
  • the sacrificial layer is
  • the sacrificial layer is not formed from the same material as the cover layer, the transfer structure and / or the contact structure.
  • the method for transmitting semiconductor bodies is in a
  • Method step Fl which is carried out prior to method step G), selectively removes the sacrificial layer.
  • the sacrificial layer is selectively removed by means of etching and / or a solvent. After removal of the sacrificial layer, the transfer structure and the
  • Transfer structure can be adjusted by removing the sacrificial layer at a given time to a predetermined by the contact structure connection strength.
  • step G the transfer structure of the semiconductor bodies in one
  • the main extension plane of the transfer structure runs perpendicular to the stacking direction of
  • the mechanical connections between the transfer structure and the semiconductor bodies can be selectively achieved exclusively by means of a targeted application of force.
  • the contact structure is formed with an inorganic material.
  • the contact structure with an inorganic dielectric
  • the contact structure may be the same
  • Material may be formed as the cover layer and / or the transfer structure.
  • the contact structure may be adapted to dissipate heat generated in the semiconductor body during normal operation.
  • Contact structure selectively conditioned.
  • the entire exposed surface of the contact structure is selectively conditioned.
  • the surface is selectively roughened or smoothed to have a predetermined roughness.
  • the surface may be treated by means of a plasma, a gas or ions.
  • the surface may be conditioned by means of an atomic monolayer of a different material from the cover layer and / or carrier layer.
  • the sacrificial layer serves as a mask to condition predetermined areas of the surface.
  • the force effect under which the mechanical connection between the contact structure and the cover layer and / or transfer structure dissolves, can be set.
  • a predetermined breaking point is generated in the region of the surface, which under a tensile stress running perpendicular to the lateral plane, the region of the weakest connection between the semiconductor body and
  • the surface is conditioned with a bonding substance.
  • a bonding substance for example, the compound titanium, chromium, nickel, platinum, hydrocarbon or fluoropolymer, in particular
  • HMDS Hexamethyldisilazane
  • Contact structure to the cover layer and / or transfer layer can be adjusted so that under a given
  • the surface is conditioned with a monolayer of a material which is different from the cover layer and / or transfer structure.
  • a monolayer of a material which is different from the cover layer and / or transfer structure.
  • the adhesion of the transfer structure and / or the cover layer to the contact structure is adjusted by means of the material.
  • a van der Waals bond is produced between the contact structure and the cover layer and / or transfer structure by means of the material.
  • the monolayer of the material allows a targeted
  • the surface is conditioned by means of a plasma.
  • the wetting properties of the surface are adapted so that the mechanical connection of the material arranged on the surface of the cover layer and / or the transfer structure is set.
  • each semiconductor body is arranged in the vertical direction with a multiplicity of
  • each semiconductor body with at least two, in particular at least four, contact structures is arranged to overlap in the vertical direction. In particular, none surpasses
  • Semiconductor chip can be produced in particular by the method described here. That is, all the features disclosed for the method are also for the
  • the semiconductor chip is, for example, an optoelectronic semiconductor chip, which is set up in the
  • the semiconductor chip can be supplied with current via a first electrode and a second electrode and can be electrically conductively contacted via a first contact pad and a second contact pad.
  • the semiconductor chip can be supplied with current via a first electrode and a second electrode and can be electrically conductively contacted via a first contact pad and a second contact pad.
  • semiconductor chip a semiconductor body and a cover layer.
  • the semiconductor body is formed with a multiplicity of semiconductor layers.
  • the semiconductor body is formed with a multiplicity of semiconductor layers.
  • the cover layer completely covers a main area of the semiconductor body.
  • CVD Gas phase deposition
  • the cover layer with an inorganic dielectric in particular silicon oxide and / or
  • Alumina formed.
  • the semiconductor body comprises a
  • the electromagnetic radiation is generated.
  • the electromagnetic radiation has a wavelength in the
  • Wavelength range between infrared and UV radiation, on.
  • the first contact pad has at least one region which is exposed to the outside, so that the semiconductor chip can be contacted electrically via the first contact pad from the outside and can be contacted as intended
  • Operation can be energized by means of the contact pads on the first electrode.
  • the cover layer is provided with an inorganic dielectric
  • the cover layer is formed with silicon oxide and / or aluminum oxide.
  • the cover layer is formed with silicon oxide and / or aluminum oxide.
  • Cover layer formed with a material which is permeable to the electromagnetic radiation generated in the semiconductor chip, in particular transparent.
  • the semiconductor chip on the side facing away from the semiconductor body, the
  • Cover layer arranged at least one contact structure, wherein the contact structure consists of an inorganic material.
  • the contact structure consists of SiO 2, or Al 2 O 3.
  • the contact structure exists
  • the contact structure is by means of a
  • the at least one contact structure is on an armature structure arranged, the anchor structure is formed with the same material as the cover layer, and includes the
  • the anchor structure is, for example, an elevation on the side of the cover layer facing away from the semiconductor body.
  • the anchor structure has, for example, the same lateral extent as the
  • the semiconductor chip can be a variety of
  • each anchor structure is exactly one contact structure
  • the semiconductor body is perpendicular to its
  • Main extension direction has a thickness of at most 10 ym.
  • the semiconductor body has a thickness of at most 5 ym perpendicular to its main extension direction.
  • the semiconductor chip is an optoelectronic semiconductor chip with a particularly small thickness, which has a particularly small footprint.
  • the semiconductor body has no surfaces exposed to the outside. For example, all faces of the semiconductor chip.
  • the protective layer is the same material as the cover layer educated.
  • the semiconductor chip has a second electrode and a second contact pad on the side facing away from the cover layer.
  • the semiconductor chip is contacted electrically conductive in normal operation via the first and the second contact pad and in
  • Electrode energized.
  • the first and second contact pads and the contact structure are arranged on the same side of the semiconductor body.
  • FIGS. 1 to 10A show the method steps of a method for transmitting semiconductor bodies according to a first exemplary embodiment.
  • FIGS. 10A, 10B and IOC show sectional views of a semiconductor chip according to a first and a second
  • the semiconductor structure 1 shows a schematic sectional view of a semiconductor structure 1 and a growth substrate 3, which are provided in a method step A of the method described here.
  • the semiconductor structure 1 comprises a first 101, a second 102 and a third 103
  • the first semiconductor layer 101 is an n-conducting one
  • the second semiconductor layer 102 comprises
  • the active region comprises a plurality of quantum well structures.
  • Semiconductor layer 103 is formed, for example, with a p-type semiconductor material, in particular gallium nitride.
  • the third semiconductor layer 103 has a thickness of 130 nm.
  • the growth substrate 3, the first semiconductor layer 101, the second semiconductor layer 102, and the third semiconductor layer 103 are firmly bonded to each other in a mechanically bonded manner.
  • the first 101, the second 102, and the third 103 are
  • FIG. 2 shows the sectional view of the semiconductor structure from FIG. 1, after in a method step B) a
  • Cover layer 2 has been arranged on a side facing away from the growth substrate 3 of the semiconductor structure 1, wherein the cover layer 2 is mechanically firmly bonded to the semiconductor structure 1 cohesively. Between the cover layer 2 and the semiconductor structure 1, there is a first electrode 11 and a first contact pad 12 on the growth substrate 3
  • the first electrode 11 is in direct contact with the third layer 103 of the semiconductor structure 1.
  • the first electrode 11 and the first contact pad 12 are formed with an electrically conductive material, in particular a metal.
  • the cover layer 2 may be formed with an inorganic dielectric. In particular, the cover layer 2 with
  • the cover layer 2 is deposited on the semiconductor structure 1 by means of a chemical vapor deposition process
  • FIG. 3 shows the semiconductor structure of FIG. 2 after carrying out a method step B1) for transmitting semiconductor bodies.
  • a sacrificial layer 4 was arranged on the side of the cover layer 2 facing away from the semiconductor structure 1.
  • the sacrificial layer 4 has openings 4X, which the sacrificial layer 4 in the vertical direction, perpendicular to the main plane of extension of the
  • the sacrificial layer 4 can be structured by means of lithographic methods.
  • a contact structure 25 is arranged in each case.
  • the contact structure 25 is in direct mechanical contact with the cover layer 2.
  • the contact structure 25 directly adjoins the sacrificial layer 4 and the cover layer 2.
  • the contact structure 25 is formed of an inorganic material.
  • Alumina or silica formed.
  • the contact structure by means of a chemical
  • the contact structure 25 has an outwardly exposed surface 25a, which
  • the surface 25a is conditioned with a tie so that a thin layer of tie is deposited on the surface 25a.
  • the surface 25a may have a monolayer of material different from the cover layer
  • the surface 25a be conditioned by means of a plasma, so that the
  • FIG. 4 shows the semiconductor structure 1 of FIG. 3 after a further method step.
  • a transfer layer 51 on the side facing away from the semiconductor structure 1 side of the contact structure 25 and the
  • the transfer layer 51 is
  • the transfer layer 51 is formed with silicon oxide and / or aluminum oxide.
  • the transfer layer 51 is deposited on the sacrificial layer 4 and on the sacrificial layer 4 by chemical vapor deposition
  • the transfer layer 51 is in direct mechanical contact with the contact structure 25 and the sacrificial layer 4.
  • the transfer layer 51 may be formed on the contact structure 25 and the sacrificial layer 4.
  • the transfer layer 51 is via a cohesive
  • Sacrificial layer 4 mechanically firmly connected.
  • Transfer layer 51 is, for example, exclusively in the area of surface 25a of contact structure 25 in direct contact with contact structure 25. Transfer layer 51 has, for example, a planar surface on the side facing away from semiconductor structure 1. In the regions of the openings 4X of the sacrificial layer 4, an anchor structure 250 is formed with the material of the transfer layer 51. The cumulative thickness of the anchor structure 250 and the
  • Contact structure 25 is in the vertical direction as large as the thickness of the sacrificial layer 4th
  • FIG. 5 shows the semiconductor structure of FIG. 4 after a method step, in particular after performing of the method step C) of the method for transmitting semiconductor bodies.
  • the process step was a
  • the transfer carrier 52 and the transfer layer 51 are
  • the transfer support 52 is fixed by means of a soldering or gluing process ⁇ on the transfer layer 51st
  • Transfer carrier 52 forms a transfer structure 5.
  • the transfer carrier 52 is a wafer whose thermal expansion coefficient is matched to the thermal expansion coefficient of the semiconductor structure 1.
  • the difference of the thermal expansion coefficients of the transfer carrier 52 and the semiconductor structure 1 is a maximum of 10 ppm / Kelvin.
  • the contact structure is formed with an organic material and the cover layer 2 and / or the
  • Transfer structure 5 is not formed with a metallic material.
  • the contact structure 25 is formed with a metallic material and the cover layer 2 and / or the transfer structure are not formed with an organic material.
  • FIG. 6 shows the semiconductor structure 1 of FIG. 5 after carrying out a method step D), in which the growth substrate 3 is removed from the semiconductor structure.
  • the growth substrate 3 is, for example, a sapphire wafer, which is removed from the semiconductor structure 1 by means of a laser lift-off method.
  • the side of the semiconductor structure 1 facing away from the transfer structure 5 is exposed to the outside.
  • FIG. 7 shows the semiconductor structure 1 of FIG. 6 after carrying out a method step E) of the method for transmitting semiconductor bodies 10
  • Step E) the semiconductor structure 1 is divided into a plurality of semiconductor bodies 10.
  • the semiconductor structure 1 by means of an etching process and / or by means of a laser cutting process and / or by means of a sawing process in a variety of
  • semiconductor bodies 10 divided.
  • the semiconductor structure 1 is completely severed transversely to its main extension direction.
  • the surfaces resulting from the subdivision of the semiconductor structure 1 is completely severed transversely to its main extension direction.
  • the protective layer 30 may be formed with the same material as the cover layer 2.
  • the protective layer 30 is provided with a
  • a second electrode 13 and a second contact pad 14 is arranged.
  • the first contact pad 12 and the second contact pad 14 have a surface exposed to the outside, via which the semiconductor body 10 can be electrically conductively contacted.
  • the semiconductor body 10 is energized via the first electrode 11 and the second electrode 13. In particular, the Semiconductor body 10 no exposed to the outside surfaces.
  • FIG. 8 shows the semiconductor body 10 of FIG. 7 after a method step in which the cover layer 2 has been partially removed.
  • the cover layer 2 was partially removed by means of an etching process.
  • the sacrificial layer 4 is freely accessible from the outside.
  • the cover layer 2 is removed only in areas in which the cover layer 2 is not arranged overlapping with a semiconductor body.
  • the side of the semiconductor body 10 facing the transfer structure 5 is completely covered by the cover layer 2.
  • FIG. 9 shows the semiconductor body 10 after
  • the transfer structure 5 is exclusively via the contact structures 25 with the cover layer 2
  • the contact structure 25 forms the only contact point between the transfer structure 5 and the cover layer 2 or the semiconductor body 10.
  • the surface 25a of the contact layer 25 is conditioned such that it has the weakest mechanical connection between the transfer structure 5 and the
  • Semiconductor body 10 forms. In other words, that is
  • the anchor structure 250 formed as a predetermined breaking point.
  • the anchor structure 250 is not considered a break point
  • FIG. 10A shows the semiconductor body 10 after
  • Method step G) for transmitting semiconductor bodies In method step F), a carrier 7 is arranged on the side of the semiconductor body 10 facing away from the transfer structure 5. For example, the carrier 7 by means of an adhesive process or by means of van der Waals bonds
  • the carrier 7 and the second contact pad 14 are in direct mechanical contact with each other.
  • the transfer structure is removed from the semiconductor bodies, wherein the connection between the transfer structure and the cover layer in the region of
  • connection in the region of the surface 25a of the contact structure 25 dissolved.
  • the contact structure 25 is destroyed upon release of the mechanical connection.
  • the armature structure 250 is not destroyed when the mechanical connection between the semiconductor body 10 and the transfer structure 5 is released. The mechanical connection of the
  • Contact structure 25 is released by means of a tensile force S.
  • the tensile force S is in a direction V
  • FIG. 10A shows a semiconductor chip comprising a semiconductor body 10 and a cover layer 2.
  • the cover layer 2 is formed with an inorganic dielectric, and at least one contact structure 25 is on the side of the cover layer 2 facing away from the semiconductor body 10
  • the semiconductor chip points perpendicular to its main extension direction has a thickness D of at most 10 ym.
  • 10B shows a semiconductor chip according to a second embodiment, wherein two contact structures 25 are each arranged on an anchor structure 250, the
  • Anchor structures 250 with the same material as the
  • Cover layer 2 are formed, and the semiconductor body 10 facing away from the surface 25a of the contact structure 25 is not flush with the semiconductor body 10 facing away from the
  • Cover layer 2 completes. On the semiconductor chip can
  • Anchor structure 250 and the cover layer 2 are Anchor structure 250 and the cover layer 2
  • arranged contact structure 25 may be present.
  • the contact structure 5 was separated from the contact structure 25, the contact structure was partially destroyed, so that a part of the contact structure 25 remains on the surface of the transfer layer 51.
  • the anchor structure 250 is one over the
  • FIG. 10A and 10B show a semiconductor chip according to a third embodiment.
  • the first 12 and the second 14 contact pads and the contact structure 25 are arranged on the same side of the semiconductor body 10.
  • Semiconductor body 10 has a via, in which the second electrode 13 is arranged.
  • the second electrode 13 completely penetrates the third semiconductor layer 103, the second semiconductor layer 102 and the first electrode 11 transversely to its main extension plane.
  • Contact structure arranged in the vertical direction overlapping with the semiconductor body.
  • the semiconductor chip is electrically conductively contacted and energized via the first 12 and second 14 contact pads.
  • electromagnetic energy is generated in the second semiconductor layer 102
  • the side of the semiconductor chip facing away from the first 12 and second 14 contact pads has a roughened surface.
  • a dielectric can be arranged on the roughened surface, which complements the roughened surface in a conforming manner.
  • the dielectric may be formed with the same material as the protective layer 30.

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Abstract

Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern (10), bei dem A) eine Halbleiterstruktur (1) auf einem Aufwachssubstrat (3) bereitgestellt wird, B) eine Deckschicht (2) auf einer dem Aufwachssubstrat (3) abgewandten Seite der Halbleiterstruktur (1) angeordnet wird, wobei die Deckschicht (2) mit der Halbleiterstruktur (1) mechanisch fest verbunden ist, C) eine Transferstruktur (5) auf einer der Halbleiterstruktur (1) abgewandten Seite der Deckschicht (2) angeordnet wird, wobei die Transferstruktur (5) über zumindest eine Kontaktstruktur (25) mechanisch fest mit der Deckschicht (2) verbunden ist, D) das Aufwachssubstrat (1) von der Halbleiterstruktur (1) entfernt wird, E) die Halbleiterstruktur (1) in eine Vielzahl von Halbleiterkörpern (10) unterteilt wird, F) ein Träger (7) auf einer der Transferstruktur (5) abgewandten Seite der Halbleiterkörper (10) angeordnet wird, G) die Transferstruktur (5) von den Halbleiterkörpern (10) entfernt wird, wobei die mechanische Verbindung zwischen der Transferstruktur (5) und der Deckschicht (2) im Bereich der Kontaktstruktur (25) gelöst wird.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUM ÜBERTRAGEN VON HALBLEI ERKÖRPERN UND
HALBLEITERCHIP
Es wird ein Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern angegeben. Darüber hinaus wird ein Halbleiterchip angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, ein Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern anzugeben, welches besonders zeitsparend und platzsparend durchgeführt werden kann. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Halbleiterchip anzugeben, welcher besonders zeitsparend und platzsparend herstellbar ist.
Bei den Halbleiterkörpern handelt es sich beispielsweise um Schichtenstapel, welche zumindest eine erste, ein zweite und eine dritte Halbleiterschicht umfassen. Beispielsweise ist die zweite Halbleiterschicht in einer vertikalen Richtung, welcher senkrecht zur Haupterstreckungsebene des
Halbleiterkörpers verläuft, zwischen der ersten und der dritten Halbleiterschicht angeordnet. Insbesondere ist die zweite Halbleiterschicht dazu eingerichtet im
bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Insbesondere sind die erste, zweite und dritte Halbleiterschicht mittels eines Epitaxieverfahrens
aufeinander abgeschieden. Die Halbleiterschichten verlaufen beispielsweise parallel zur Haupterstreckungsebene des
Halbleiterkörpers und sind in einer Stapelrichtung senkrecht dazu übereinander angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern wird in einem Verfahrensschritt A) eine Halbleiterstruktur auf einem
Aufwachssubstrat bereitgestellt. Die Halbleiterstruktur umfasst beispielsweise eine Vielzahl der Halbleiterschichten, die in einem epitaktischen Verfahren aufeinander abgeschieden sind. Beispielsweise umfasst die Halbleiterstruktur die erste, zweite und dritte Halbleiterschicht, mit der die
Halbleiterkörper gebildet sind. Insbesondere bildet die erste Halbleiterschicht einen p-leitenden Bereich, die dritte
Halbleiterschicht einen n-leitenden Bereich und die zweite Halbleiterschicht einen aktiven Bereich. Der aktive Bereich kann dazu eingerichtet sein, im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung zu erzeugen.
Insbesondere ist die Halbleiterstruktur auf dem
Aufwachssubstrat mittels eines Epitaxieverfahrens
hergestellt. Das Aufwachssubstrat ist beispielsweise mit Saphir gebildet. Insbesondere sind die Halbleiterstruktur und das Aufwachssubstrat stoffschlüssig mechanisch fest
miteinander verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern wird in einem
Verfahrensschritt B) eine Deckschicht auf einer dem
Aufwachssubstrat abgewandten Seite der Halbleiterstruktur angeordnet, wobei die Deckschicht mit der Halbleiterstruktur mechanisch fest verbunden ist. Die Deckschicht ist
insbesondere über eine Stoffschlüssige Verbindung mechanisch fest mit der Halbleiterstruktur verbunden, so dass die
Deckschicht nur unter Zerstörung der Halbleiterstruktur und/oder der Deckschicht von der Halbleiterstruktur gelöst werden kann. Die Deckschicht ist beispielsweise mit einem anorganischen Dielektrikum, insbesondere mit Siliziumoxid (Si02) und/oder Aluminiumoxid (AI2O3) , gebildet. Insbesondere kann die Deckschicht mit einem Material gebildet sein, welches für in den Halbleiterkörpern erzeugte
elektromagnetische Strahlung durchlässig, insbesondere transparent, ist. Die Deckschicht wird beispielsweise mittels chemischer Gasphasenabscheidung (Englisch: Chemical Vapor Deposition) auf der Halbleiterstruktur abgeschieden.
Insbesondere überdeckt die Deckschicht die Halbleiterstruktur vollständig . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern wird in einem
Verfahrensschritt C) eine Transferstruktur auf einer der Halbleiterstruktur abgewandten Seite der Deckschicht
angeordnet, wobei die Transferstruktur über zumindest eine Kontaktstruktur mechanisch fest mit der Deckschicht verbunden ist. Mit anderen Worten, handelt es sich bei der
Kontaktstruktur um eine mechanische Kontaktstruktur, die insbesondere elektrisch isoliert vom Halbleitermaterial der Halbleiterstruktur sein kann.
Die Transferstruktur umfasst beispielsweise einen
Transferträger und eine Transferschicht. Insbesondere ist der Transferträger auf der der Halbleiterstruktur abgewandten Seite der Transferstruktur angeordnet. Die Transferschicht weist beispielsweise auf der dem Halbleiterkörper zugewandten Seite eine strukturierte Oberfläche auf. Beispielsweise stehen die Transferstruktur und die Deckschicht nicht in direktem mechanischem Kontakt miteinander, sondern sind ausschließlich mittels der Kontaktstruktur miteinander verbunden. Insbesondere ist die Kontaktstruktur zwischen der Transferschicht und der Deckschicht angeordnet.
Beispielsweise steht die Kontaktstruktur in direktem Kontakt mit der Transferstruktur, insbesondere der Transferschicht, und mit der Deckschicht.
Die Transferstruktur und die Deckschicht können mittels einer Vielzahl von Kontaktstrukturen mechanisch miteinander
verbunden sein. Die Kontaktstrukturen können beispielsweise in der Draufsicht, senkrecht auf eine laterale Ebene, beabstandet zueinander nebeneinander angeordnet sein. Dabei verläuft die laterale Ebene parallel zur
Haupterstreckungsebene der Deckschicht und/oder der
Transferstruktur. Insbesondere sind die Kontaktstrukturen in der lateralen Ebene nicht zusammenhängend ausgebildet.
Beispielsweise kann die zumindest eine Kontaktstruktur mit einem von der Deckschicht und/oder der Transferschicht unterschiedlichen Material gebildet sein. Insbesondere kann das Material der Kontaktstruktur selektiv auf die Deckschicht und/oder die Transferschicht aufgebracht sein. Alternativ kann es sich bei der zumindest einen Kontaktstruktur um einen Bereich handeln, in dem die der Halbleiterstruktur abgewandte Oberfläche der Deckschicht und/oder die der
Halbleiterstruktur zugewandte Oberfläche der Transferstruktur strukturiert oder anders konditioniert ist. Insbesondere bedeckt die Kontaktstruktur die Deckschicht und/oder die Transferstruktur nicht vollständig. Beispielsweise bedeckt die Kontaktstruktur höchstens 10 Prozent, insbesondere höchstens 5 Prozent, der der Transferstruktur zugewandten Oberfläche der Deckschicht und/oder der der
Halbleiterstruktur zugewandten Oberfläche der
Transferstruktur.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern wird in einem Verfahrensschritt D) das Aufwachssubstrat von der Halbleiterstruktur entfernt. Beispielsweise wird das
Aufwachssubstrat mittels eines Laserabhebe- (Englisch : Laser- Lift-off) -Prozesses von der Halbleiterstruktur entfernt.
Insbesondere liegt die der Transferstruktur abgewandte Seite der Halbleiterstruktur nach dem Entfernen des
Aufwachssubstrats frei.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern wird in einem
Verfahrensschritt E) die Halbleiterstruktur in eine Vielzahl von Halbleiterkörpern unterteilt. Die Halbleiterstruktur kann bereichsweise entfernt werden, sodass die Halbleiterstruktur in eine Vielzahl von Halbleiterkörpern unterteilt wird. Die Halbleiterstruktur ist nach dem Unterteilen im
Halbleiterkörper nicht zusammenhängend ausgebildet.
Insbesondere ist jeder Halbleiterkörper senkrecht zu seiner Haupterstreckungsrichtung mit zumindest einer
Kontaktstruktur, insbesondere mit genau einer
Kontaktstruktur, überlappend angeordnet.
Beispielsweise wird die Halbleiterstruktur mittels eines Ätzverfahrens in eine Vielzahl von Halbleiterkörpern
unterteilt. Alternativ wird die Halbleiterstruktur mittels eines Sägeprozesses oder mittels Laserschneidens in eine Vielzahl von Halbleiterkörpern unterteilt. Insbesondere werden beim Unterteilen der Halbleiterstruktur alle
Halbleiterschichten der Halbleiterstruktur quer, zum Beispiel senkrecht, zu ihrer Haupterstreckungsrichtung vollständig durchtrennt.
Auf einer der Deckschicht zugewandten Seite der
Halbleiterstruktur kann eine erste Elektrode und ein erstes Kontaktpad angeordnet sein. Im bestimmungsgemäßen Betrieb werden die Halbleiterkörper jeweils über zumindest eine erste Elektrode und ein erstes Kontaktpad elektrisch leitend kontaktiert und betrieben. Zwischen der Deckschicht und der Halbleiterstruktur auf der Halbleiterstruktur können
beispielsweise eine Vielzahl von ersten Elektroden und ersten Kontaktpads angeordnet sein. Insbesondere ist jedem
Halbleiterkörper, welcher aus der Halbleiterstruktur gebildet wird, zumindest eine erste Elektrode und zumindest ein erstes Kontaktpad zugeordnet.
Nach dem Unterteilen der Halbleiterstruktur in eine Vielzahl von Halbleiterkörpern kann eine Passivierungsschicht auf freiliegenden Oberflächen des Halbleiterkörpers angeordnet werden. Beispielsweise ist die Passivierungsschicht mit dem gleichen Material wie die Deckschicht gebildet. Insbesondere ist die Passivierungsschicht mit einem für im
Halbleiterkörper erzeugter elektromagnetischer Strahlung durchlässigen, insbesondere transparenten, Material gebildet. Alternativ ist die Passivierungsschicht mit einem für im Halbleiterkörper erzeugte elektromagnetische Strahlung reflektierenden Material gebildet.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird beispielsweise die Passivierungsschicht bereichsweise entfernt, so dass das erste Kontaktpad frei zugänglich ist. Somit kann der
Halbleiterkörper von außen elektrisch leitend kontaktiert und bestromt werden. In einem weiteren Verfahrensschritt kann auf der der
Deckschicht abgewandten Seite des Halbleiterkörpers eine zweite Kontaktstruktur und ein zweites Kontaktpad angeordnet werden, über welches der Halbleiterkörper elektrisch leitend kontaktiert und bestromt werden kann. Insbesondere sind zumindest die erste Elektrode und das erste Kontaktpad oder die zweite Elektrode und das zweite Kontaktpad für im
Halbleiterkörper erzeugte elektromagnetische Strahlung transparent ausgebildet.
Alternativ können die zweite Kontaktstruktur und das zweite
Kontaktpad vor dem Verfahrensschritt B) auf der dem
Aufwachssubstrat abgewandten Seite des Halbleiterkörpers angeordnet werden. Insbesondere durchdringt die zweite
Kontaktstruktur die zweite und die dritte Halbleiterschicht oder die zweite und die erste Halbleiterschicht quer zu ihrer Haupterstreckungsebene vollständig. Beispielsweise sind das erste und das zweite Kontaktpad auf einer gleichen Seite des Halbleiterkörpers angeordnet. In diesem Fall, können das erste Kontaktpad, das zweite Kontaktpad, die erste Elektrode und die zweite Elektrode mit einem nicht transparenten
Material gebildet sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern wird in einem
Verfahrensschritt F) ein Träger auf einer der
Transferstruktur abgewandten Seite der Halbleiterkörper angeordnet. Beispielsweise wird der Träger mechanisch fest mit den Halbleiterkörpern verbunden. Insbesondere wird der Träger mittels eines Klebe- und/oder Sinterprozesses
mechanisch fest mit dem Halbleiterkörper verbunden.
Alternativ werden die Halbleiterkörper und der Träger mittels van-der-Waals-Kräften, insbesondere temporär, miteinander verbunden. Beispielsweise wird der Träger mechanisch mit dem zweiten Kontaktpad verbunden. Der Träger ist beispielsweise mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern wird in einem
Verfahrensschritt G) die Transferstruktur von den
Halbleiterkörpern entfernt, wobei die mechanische Verbindung zwischen der Transferstruktur und der Deckschicht im Bereich der Kontaktstruktur gelöst wird. Beispielsweise werden die Halbleiterkörper mittels des Trägers senkrecht zur
Haupterstreckungsebene der Halbleiterkörper von der
Transferstruktur abgehoben. Dabei löst sich die mechanische Verbindung zwischen der Transferstruktur und der Deckschicht ausschließlich im Bereich der Kontaktstruktur. Insbesondere wird die Kontaktstruktur bei dem Entfernen der
Transferstruktur von den Halbleiterkörpern zumindest
teilweise zerstört. Die Kontaktstruktur kann daher eine Sollbruchstelle bilden, welche beim Entfernen der
Transferstruktur von den Halbleiterkörpern gelöst wird.
Insbesondere wird weder die Deckschicht noch die
Transferstruktur bei dem Verfahrensschritt G) beschädigt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern, wird bei dem Verfahren
A) eine Halbleiterstruktur auf einem Aufwachssubstrat bereitgestellt ,
B) eine Deckschicht auf einer dem Aufwachssubstrat
abgewandten Seite der Halbleiterstruktur angeordnet, wobei die Deckschicht mit der Halbleiterstruktur mechanisch fest verbunden ist,
C) eine Transferstruktur auf einer der Halbleiterstruktur abgewandten Seite der Deckschicht angeordnet, wobei die Transferstruktur über zumindest eine Kontaktstruktur
mechanisch fest mit der Deckschicht verbunden ist,
D) das Aufwachssubstrat von der Halbleiterstruktur entfernt,
E) die Halbleiterstruktur in eine Vielzahl von Halbleiterkörpern unterteilt,
F) ein Träger auf einer der Transferstruktur abgewandten Seite der Halbleiterkörper angeordnet,
G) die Transferstruktur von den Halbleiterkörpern entfernt, wobei die mechanische Verbindung zwischen der
Transferstruktur und der Deckschicht im Bereich der
Kontaktstruktur gelöst wird.
Einem hier beschriebenen Verfahren zum Übertragen von
Halbleiterkörpern liegen dabei unter anderem die folgenden
Überlegungen zugrunde. Um eine Vielzahl von Halbleiterkörpern von ihrem Aufwachssubstrat auf einen Träger zu übertragen, können diese mittels einer Transferstruktur von dem
Aufwachssubstrat entfernt werden und anschließend auf dem Träger aufgebracht werden. Die mechanische Verbindung
zwischen den Halbleiterkörpern und der Transferstruktur soll dabei unter einer vorgegebenen Krafteinwirkung lösbar sein. Dazu umfasst die Transferstruktur beispielsweise eine
Struktur, mittels welcher die Halbleiterkörper beispielsweise direkt mit der Transferstruktur mechanisch verbunden sind. Um die Transferstruktur bei einer vorgegebenen Krafteinwirkung von dem Halbleiterkörper zu lösen, weist die Struktur eine spezielle Geometrie mit einer Sollbruchstelle auf, die beim Trennen der Halbleiterkörper von der Transferstruktur zerstört wird. Dazu kann die Struktur in Form eines langen Balkens geformt werden, welcher in lateraler Richtung über den Halbleiterkörper hinaus ragt. Über die Länge und
Querschnittsfläche des Balkens kann die Krafteinwirkung, unter der die Transferstruktur bricht, definiert werden.
Alternativ wird die Transferstruktur mittels einer
anorganischen Opferschicht mit den Halbleiterkörpern
verbunden, so dass mittels selektiven Entfernens der
anorganischen Opferschicht die mechanische Verbindung zwischen der Transferstruktur und den Halbleiterkörpern geschwächt wird. Insbesondere ist die Opferschicht mit einem Material gebildet, welches im Vergleich zur Kontaktstruktur selektiv strukturiert werden kann. Beispielsweise ist die Opferschicht mit einem Dielektrikum, insbesondere
Siliziumoxid, gebildet. Das Dielektrikum der Kontaktstruktur ist beispielsweise mittels eines Spin-On Prozesses
hergestellt . Das hier beschriebene Verfahren zum Übertragen von
Halbleiterkörpern macht nun unter anderem von der Idee
Gebrauch, an den Halbleiterkörpern eine Deckschicht
anzuordnen, welche über zumindest eine Kontaktstruktur mit der Transferstruktur verbunden ist. Insbesondere stehen die Transferstruktur und die Deckschicht nicht in direktem mechanischem Kontakt. Die Kontaktstruktur ermöglicht eine mechanische Verbindung zwischen der Transferstruktur und der Deckschicht, die bei einer vorgegebenen Krafteinwirkung gelöst wird. Insbesondere erfordert die Verwendung der
Kontaktstruktur keine spezielle Geometrie der
Transferstruktur, um eine Sollbruchstelle zwischen der
Deckschicht und der Transferstruktur zu erzeugen.
Vorteilhafterweise kann die Kontaktstruktur besonders platzsparend realisiert werden, so dass keine Kontaktstruktur den der jeweiligen Kontaktstruktur zugeordneten
Halbleiterkörper in lateraler Richtung überragt. Weiter ist die Kraft der mechanischen Verbindung zwischen
Halbleiterkörper und Transferstruktur mittels der
Kontaktstruktur einstellbar, so dass diese in Abhängigkeit von der mechanischen Verbindung zwischen Halbleiterkörper und Träger angepasst werden kann. Somit kann die Haltekraft der Kontaktstruktur an die mechanische Verbindung zwischen Halbleiterkörper und Träger angepasst werden, ohne die
Geometrie der Transferstruktur zu verändern.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern ist die zumindest eine
Kontaktstruktur jeweils auf einer Ankerstruktur angeordnet, wobei die Ankerstruktur keinen Halbleiterkörper in einer lateralen Richtung überragt. Beispielsweise ist die
Ankerstruktur teilweise aus dem Material der Transferschicht gebildet. Alternativ ist die Ankerstruktur teilweise aus dem Material der Deckschicht gebildet. Insbesondere handelt es sich bei der Ankerstruktur um eine Erhebung, welche an der Deckschicht und/oder Transferschicht angeordnet ist.
Beispielsweise ist jeder Kontaktstruktur genau eine
Ankerstruktur zugeordnet.
Insbesondere sind die Kontaktstrukturen in Draufsicht auf die laterale Ebene deckungsgleich mit den Ankerstrukturen.
Beispielsweise handelt es sich bei den Ankerstrukturen um eine Vielzahl von säulenförmigen Erhebungen, welche auf der dem Halbleiterkörper abgewandten Seite der Deckschicht und/oder der dem Halbleiterkörper zugewandten Seite der Transferschicht angeordnet sind. Insbesondere wird die
Ankerstruktur bei Entfernen der Transferstruktur von den Halbleiterkörpern nicht zerstört. Vorteilhafterweise sind die einem Halbleiterkörper zugeordneten Ankerstrukturen in vertikaler Richtung vollständig mit dem Halbleiterkörper überlappend angeordnet. Somit wird kein zusätzlicher Abstand zwischen einzelnen Halbleiterkörpern benötigt, um die
Halbleiterkörper auf den Ankerstrukturen anzuordnen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern wird bei einem Verfahrensschritt Bl), der vor dem Verfahrensschritt C) durchgeführt wird, eine Opferschicht zwischen der Deckschicht und der Transferstruktur angeordnet, wobei die Opferschicht keine der zumindest einen Kontaktstruktur überdeckt.
Beispielsweise ist die Opferschicht mit einem Lack gebildet, welcher beispielsweise mittels eines lithographischen
Verfahrens strukturiert ist. Insbesondere entspricht die Dicke der Opferschicht senkrecht zu ihrer
Haupterstreckungsebene der kumulierten Dicken der
Ankerstruktur und der der Kontaktstruktur senkrecht zur
Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers. Insbesondere wird mittels lithographisch erzeugter Öffnungen in der
Opferschicht die laterale Ausdehnung der Kontaktstruktur und/oder der Ankerstruktur vorgegeben. Beispielsweise wird die Opferschicht vor dem Bilden der Ankerstruktur
abgeschieden und strukturiert. Die Opferschicht ist
mechanisch fest mit der Deckschicht und/oder der
Transferschicht verbunden. Vorteilhafterweise wird mittels der Opferschicht die mechanische Stabilität der Verbindung zwischen Deckschicht und Transferstruktur erhöht.
Insbesondere ist die Opferschicht nicht aus dem gleichen Material wie die Deckschicht, die Transferstruktur und/oder die Kontaktstruktur gebildet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern wird in einem
Verfahrensschritt Fl), der vor dem Verfahrensschritt G) durchgeführt wird, die Opferschicht selektiv entfernt.
Insbesondere wird die Opferschicht mittels Ätzens und/oder eines Lösungsmittels selektiv entfernt. Nach dem Entfernen der Opferschicht sind die Transferstruktur und die
Deckschicht ausschließlich über die Kontaktstruktur
mechanisch miteinander verbunden. Vorteilhafterweise kann die mechanische Verbindung zwischen der Deckschicht und der
Transferstruktur mittels Entfernens der Opferschicht zu einem vorgegebenen Zeitpunkt auf eine durch die Kontaktstruktur vorgegebene Verbindungsstärke eingestellt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern wird im Verfahrensschritt G) die Transferstruktur von den Halbleiterkörpern in einer
Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene der
Transferstruktur abgehoben, wobei beim Abheben die
mechanische Verbindung im Bereich der Kontaktstruktur gelöst wird. Beispielsweise verläuft die Haupterstreckungsebene der Transferstruktur senkrecht zur Stapelrichtung der
Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers. Insbesondere weist die Kraft, mit der die Transferstruktur von den
Halbleiterkörpern gelöst wird, keine Richtungskomponente auf, die als Scherkraft, parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Halbleiterkörpers und/oder der Transferstruktur, wirkt. Beim Lösen der mechanischen Verbindung kann beispielsweise die Kontaktstruktur zerstört werden. Insbesondere wird die Verbindung der Kontaktstruktur an einer Grenzfläche zur
Deckschicht und/oder Transferstruktur, insbesondere
Transferschicht, gelöst. Vorteilhafterweise können die mechanischen Verbindungen zwischen der Transferstruktur und den Halbleiterkörpern ausschließlich mittels einer gezielten Krafteinwirkung selektiv gelöst werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern ist die Kontaktstruktur mit einem anorganischen Material gebildet. Beispielsweise ist die Kontaktstruktur mit einem anorganischen Dielektrikum,
beispielsweise Siliziumoxid oder Aluminiumoxid, gebildet. Insbesondere kann die Kontaktstruktur mit dem gleichen
Material wie die Deckschicht und/oder die Transferstruktur gebildet sein. Vorteilhafterweise kann die Kontaktstruktur dazu eingerichtet sein, im bestimmungsgemäßen Betrieb im Halbleiterkörper entstehende Wärme abzuleiten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern ist die vor dem
Verfahrensschritt C) freiliegende Oberfläche der
Kontaktstruktur selektiv konditioniert. Insbesondere ist die gesamte freiliegende Oberfläche der Kontaktstruktur selektiv konditioniert. Beispielsweise ist die Oberfläche selektiv aufgeraut oder geglättet, so dass diese eine vorgegebene Rauheit aufweist. Insbesondere kann die Oberfläche mittels eines Plasmas, eines Gases oder Ionen behandelt sein.
Beispielsweise können die Benetzungseigenschaften der
Oberfläche mittels der Konditionierung eingestellt sein.
Beispielsweise kann die Oberfläche mittels einer atomaren Monolage eines von der Deckschicht und/oder Trägerschicht unterschiedlichen Materials konditioniert sein. Insbesondere dient die Opferschicht als Maske, um vorgegebene Bereiche der Oberfläche zu konditionieren . Vorteilhafterweise kann mittels der Konditionierung die Krafteinwirkung, unter der sich die mechanische Verbindung zwischen der Kontaktstruktur und der Deckschicht und/oder Transferstruktur löst, eingestellt werden. Insbesondere wird in dem Bereich der Oberfläche eine Sollbruchstelle generiert, welche unter einer senkrecht zur lateralen Ebene verlaufenden Zugbelastung den Bereich der schwächsten Verbindung zwischen Halbleiterkörper und
Transferstruktur bildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern ist die Oberfläche mit einem Verbindungsstoff konditioniert. Beispielsweise umfasst der der Verbindungsstoff Titan, Chrom, Nickel, Platin, Kohlenwasserstoff oder Fluorpolymer, insbesondere
Hexamethyldisilazan (HMDS) . Insbesondere sind die
Kontaktstruktur und die Deckschicht und/oder Transferschicht ausschließlich über das Material des Verbindungsstoffs miteinander verbunden. Vorteilhafterweise kann mit dem
Verbindungsstoff die mechanische Verbindungskraft der
Kontaktstruktur zur Deckschicht und/oder Transferschicht angepasst werden, sodass unter einer vorgegebenen
Krafteinwirkung die mechanische Verbindung zwischen dem
Halbleiterkörper und der Transferstruktur im Bereich des Verbindungsstoffs gelöst wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern ist die Oberfläche mit einer Monolage eines von der Deckschicht und/oder Transferstruktur unterschiedlichen Materials konditioniert. Beispielsweise wird mittels des Materials die Adhäsion der Transferstruktur und/oder der Deckschicht an der Kontaktstruktur eingestellt. Insbesondere wird mittels des Materials eine van-der-Waals- Bindung zwischen der Kontaktstruktur und der Deckschicht und/oder Transferstruktur hergestellt. Vorteilhafterweise ermöglicht die Monolage des Materials ein gezieltes
Einstellen der mechanischen Verbindungskraft zwischen der Kontaktstruktur und der Deckschicht und/oder der
Transferstruktur .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern ist die Oberfläche mittels eines Plasmas konditioniert. Beispielsweise werden mittels des Plasmas die BenetZungseigenschaften der Oberfläche angepasst, so dass die mechanische Anbindung des auf der Oberfläche angeordneten Materials der Deckschicht und/oder der Transferstruktur eingestellt ist. Insbesondere ist die Kraft der mechanischen Verbindung zwischen den
Halbleiterkörpern und der Transferstruktur ausreichend stark, so dass die Halbleiterkörper mittels der Transferstruktur angehoben werden können. Insbesondere ist die Haltekraft der Verbindung zwischen den Halbleiterkörpern und der
Transferstruktur größer als die Gewichtskraft der
Halbleiterkörper. Weiter ist die Kraft der mechanischen
Verbindung zwischen den Halbleiterkörpern und der
Transferstruktur geringer als die Kraft der mechanischen Verbindung zwischen den Halbleiterkörpern und dem Träger. Vorteilhafterweise kann mittels Einstellens der
BenetZungseigenschaften der Oberfläche der Kontaktstruktur definiert werden, wie groß der Anteil der Oberfläche ist, welcher zur mechanischen Verbindung zwischen der
Kontaktstruktur und der Deckschicht und/oder der
Transferstruktur beiträgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern ist jeder Halbleiterkörper in vertikaler Richtung mit einer Vielzahl von
Kontaktstrukturen überlappend angeordnet. Beispielsweise ist jeder Halbleiterkörper mit zumindest zwei, insbesondere zumindest vier, Kontaktstrukturen in vertikaler Richtung überlappend angeordnet. Insbesondere überragt keine
Kontaktstruktur den Halbleiterkörper, den diese
Kontaktstruktur mechanisch mit der Transferstruktur
verbindet, in lateraler Richtung. Vorteilhafterweise kann über die Anzahl der Kontaktstrukturen, welche die
Halbleiterkörper mit der Transferstruktur mechanisch
verbinden, die Haltekraft der mechanischen Verbindung
zwischen der Transferstruktur und dem Halbleiterkörper eingestellt werden. Es wird des Weiteren ein Halbleiterchip angegeben. Der
Halbleiterchip kann insbesondere mit dem hier beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Das heißt, sämtliche für das Verfahren offenbarten Merkmale sind auch für den
Halbleiterchip offenbart und umgekehrt.
Der Halbleiterchip ist beispielsweise ein optoelektronischer Halbleiterchip, welcher dazu eingerichtet ist, im
bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Insbesondere ist der Halbleiterchip über eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode bestrombar und über ein erstes Kontaktpad und ein zweites Kontaktpad elektrisch leitend kontaktierbar . Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterchip einen Halbleiterkörper und eine Deckschicht. Beispielsweise ist der Halbleiterkörper mit einer Vielzahl von Halbleiterschichten gebildet. Insbesondere sind die
Halbleiterschichten epitaktisch aufeinander abgeschieden. Beispielsweise überdeckt die Deckschicht eine Hauptfläche des Halbleiterkörpers vollständig. Insbesondere ist die
Deckschicht mittels eines Verfahrens zur chemischen
Gasphasenabscheidung (Abgekürzt: CVD) gebildet.
Beispielsweise ist die Deckschicht mit einem anorganischen Dielektrikum, insbesondere Siliziumoxid und/oder
Aluminiumoxid, gebildet.
Insbesondere umfasst der Halbleiterkörper eine
Halbleiterschicht mit einem aktiven Bereich, in dem im bestimmungsgemäßen Betrieb des Halbleiterchips
elektromagnetische Strahlung erzeugt wird. Insbesondere weist die elektromagnetische Strahlung eine Wellenlänge im
Wellenlängenbereich, zwischen Infrarot- und UV-Strahlung, auf. Insbesondere können zwischen der Deckschicht und dem Halbleiterkörper eine erste Elektrode und ein erstes
Kontaktpad angeordnet sein. Das erste Kontaktpad weist zumindest einen Bereich auf, welcher nach außen freiliegt, so dass der Halbleiterchip über das erste Kontaktpad von außen elektrisch kontaktierbar ist und im bestimmungsgemäßen
Betrieb mittels des Kontaktpads über die erste Elektrode bestromt werden kann. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips ist die Deckschicht mit einem anorganischen Dielektrikum
gebildet. Beispielsweise ist die Deckschicht mit Siliziumoxid und/oder Aluminiumoxid gebildet. Insbesondere ist die
Deckschicht mit einem Material gebildet, welches für die in dem Halbleiterchip erzeugte elektromagnetische Strahlung durchlässig, insbesondere transparent, ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips ist auf der dem Halbleiterkörper abgewandten Seite der
Deckschicht mindestens eine Kontaktstruktur angeordnet, wobei die Kontaktstruktur aus einem anorganischen Material besteht. Beispielsweise besteht die Kontaktstruktur aus Si02, oder A1203. Insbesondere besteht die Kontaktstruktur
ausschließlich aus dem anorganischen Material. Insbesondere weist die Kontaktstruktur auf der der Deckschicht abgewandten Seite eine Oberfläche auf, welche nicht glatt ist und/oder nicht parallel zur Haupterstreckungsebene der Deckschicht verläuft und/oder Reste eines Verbindungsmittels aufweist. Insbesondere ist die Kontaktstruktur mittels eines
Ätzverfahrens strukturiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips ist die mindestens eine Kontaktstruktur auf einer Ankerstruktur angeordnet, ist die Ankerstruktur mit dem gleichen Material wie die Deckschicht gebildet, und schließt die dem
Halbleiterkörper abgewandte Oberfläche der Kontaktstruktur nicht bündig mit der dem Halbleiterkörper abgewandten Seite der Deckschicht ab. Die Ankerstruktur ist beispielsweise eine Erhebung auf der dem Halbleiterkörper abgewandten Seite der Deckschicht. Insbesondere ist die Ankerstruktur mit dem
Material der Deckschicht gebildet. Die Ankerstruktur weist beispielsweise die gleiche laterale Ausdehnung wie die
Kontaktstruktur auf, welche auf der Ankerstruktur angeordnet ist. Der Halbleiterchip kann eine Vielzahl von
Ankerstrukturen und Kontaktstrukturen aufweisen. Insbesondere ist jeder Ankerstruktur genau eine Kontaktstruktur
zugeordnet. Beispielsweise weisen alle Ankerstrukturen senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Deckschicht eine gleiche Höhe auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips weist der Halbleiterkörper senkrecht zu seiner
Haupterstreckungsrichtung eine Dicke von höchstens 10 ym auf. Bevorzugt weist der Halbleiterkörper senkrecht zu seiner Haupterstreckungsrichtung eine Dicke von höchstens 5 ym auf. Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem Halbleiterchip um einen optoelektronischen Halbleiterchip mit einer besonders geringen Dicke, der einen besonders geringen Platzbedarf aufweist .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips weist der Halbleiterkörper keine nach außen freiliegenden Flächen auf. Beispielsweise sind alle Flächen des
Halbleiterkörpers, die nicht von der Deckschicht überdeckt sind, von einer Schutzschicht überdeckt. Insbesondere ist die Schutzschicht mit dem gleichen Material wie die Deckschicht gebildet. Beispielsweise weist der Halbleiterchip auf der der Deckschicht abgewandten Seite eine zweite Elektrode und ein zweites Kontaktpad auf. Insbesondere wird der Halbleiterchip im bestimmungsgemäßen Betrieb über das erste und das zweite Kontaktpad elektrisch leitend kontaktiert und im
bestimmungsgemäßen Betrieb über die erste und zweite
Elektrode bestromt. Vorteilhafterweise ist der
Halbleiterkörper mittels der Schutzschicht und der
Deckschicht besonders gut vor Umwelteinflüssen geschützt, so dass der Halbleiterchip besonders robust ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Halbleiterchip ein erstes und ein zweites Kontaktpad auf, die an einer gleichen Seite des Halbleiterkörpers angeordnet sind. Beispielsweise tritt ein Großteil der im
bestimmungsgemäßen Betrieb erzeugten elektromagnetischen Strahlung durch die dem ersten und zweiten Kontaktpad
abgewandten Seite aus. Insbesondere sind das erste und zweite Kontaktpad und die Kontaktstruktur auf einer gleichen Seite des Halbleiterkörpers angeordnet. Beispielsweise weist der Halbleiterkörper und/oder die Schutzschicht auf der den
Kontaktpads angewandten Seite eine aufgeraute Oberfläche auf. Vorteilhafterweise tritt im bestimmungsgemäßen Betrieb erzeugte elektromagnetische Strahlung durch eine Seite des Halbleiterkörpers aus, auf welcher weder Kontaktpads noch Kontaktstruktur angeordnet sind.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen des Verfahrens zum Übertragen von
Halbleiterkörpern und des Halbleiterchips ergeben sich aus den folgenden, im Zusammenhang mit den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen . Die Figuren 1 bis 10A zeigen die Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels. Die Figuren 10A, 10B und IOC zeigen Schnittansichten eines Halbleiterchips gemäß eines ersten und eines zweiten
Ausführungsbeispiels .
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu
betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Halbleiterstruktur 1 und eines Aufwachssubstrats 3, welche in einem Verfahrensschritt A des hier beschriebenen Verfahrens bereitgestellt werden. Die Halbleiterstruktur 1 umfasst eine erste 101, eine zweite 102 und eine dritte 103
Halbleiterschicht. Beispielsweise handelt es sich bei der ersten Halbleiterschicht 101 um eine n-leitende
Halbleiterschicht, welche beispielsweise mit Galliumnitrid gebildet ist und welche beispielsweise eine Dicke von 6 ym aufweist. Die zweite Halbleiterschicht 102 umfasst
beispielsweise einen aktiven Bereich, in welchem im
bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt wird. Beispielsweise umfasst der aktive Bereich eine Vielzahl von Quantentopfstrukturen . Die dritte
Halbleiterschicht 103 ist beispielsweise mit einem p- leitenden Halbleitermaterial, insbesondere Galliumnitrid, gebildet. Beispielsweise weist die dritte Halbleiterschicht 103 eine Dicke von 130 nm auf. Das Aufwachssubstrat 3, die erste Halbleiterschicht 101, die zweite Halbleiterschicht 102 und die dritte Halbleiterschicht 103 sind stoffschlüssig mechanisch fest miteinander verbunden. Insbesondere sind die erste 101, die zweite 102 und die dritte 103
Halbleiterschicht der Halbleiterstruktur 1 in einem
epitaktischen Verfahren auf dem Aufwachssubstrat hergestellt worden . Die Figur 2 zeigt die Schnittansicht der Halbleiterstruktur aus Figur 1, nachdem in einem Verfahrensschritt B) eine
Deckschicht 2 auf einer dem Aufwachssubstrat 3 abgewandten Seite der Halbleiterstruktur 1 angeordnet wurde, wobei die Deckschicht 2 mit der Halbleiterstruktur 1 stoffschlüssig mechanisch fest verbunden ist. Zwischen der Deckschicht 2 und der Halbleiterstruktur 1 ist eine erste Elektrode 11 und ein erstes Kontaktpad 12 auf der dem Aufwachssubstrat 3
abgewandten Seite der Halbleiterstruktur 1 angeordnet. Die erste Elektrode 11 steht in direktem Kontakt mit der dritten Schicht 103 der Halbleiterstruktur 1. Beispielsweise sind die erste Elektrode 11 und das erste Kontaktpad 12 mit einem elektrisch leitenden Material, insbesondere einem Metall, gebildet . Die Deckschicht 2 kann mit einem anorganischen Dielektrikum gebildet sein. Insbesondere ist die Deckschicht 2 mit
Siliziumoxid und/oder Aluminiumoxid gebildet. Beispielsweise ist die Deckschicht 2 mittels eines Prozesses zur chemischen Gasphasenabscheidung auf der Halbleiterstruktur 1
abgeschieden. Insbesondere ist die der Halbleiterstruktur 1 abgewandte Seite der Deckschicht 2 eine plane Fläche, welche keine Erhebungen aufweist. Die Figur 3 zeigt die Halbleiterstruktur der Figur 2 nach dem Durchführen eines Verfahrensschritts Bl) zum Übertragen von Halbleiterkörpern. In diesem Verfahrensschritt wurde eine Opferschicht 4 auf der der Halbleiterstruktur 1 abgewandten Seite der Deckschicht 2 angeordnet. Die Opferschicht 4 weist Öffnungen 4X auf, welche die Opferschicht 4 in vertikaler Richtung, senkrecht zur Haupterstreckungsebene der
Halbleiterstruktur 1, vollständig durchdringen.
Beispielsweise ist die Opferschicht 4 mit einem
Halbleitermaterial, insbesondere mit Germanium oder Silizium gebildet. Die Opferschicht 4 kann mittels lithographischer Verfahren strukturiert sein. In den Öffnungen ist jeweils eine Kontaktstruktur 25 angeordnet. Die Kontaktstruktur 25 steht in direktem mechanischem Kontakt mit der Deckschicht 2. Insbesondere grenzt die Kontaktstruktur 25 direkt an die Opferschicht 4 und an die Deckschicht 2. Die laterale
Ausdehnung der Kontaktstruktur 25 ist durch die Opferschicht 4 begrenzt. Die Kontaktstruktur 25 ist aus einem anorganischen Material gebildet. Beispielsweise ist die Kontaktstruktur 25 mit
Aluminiumoxid oder Siliziumoxid gebildet. Insbesondere ist die Kontaktstruktur mittels eines chemischen
Gasphaseabscheideverfahrens oder mittels Sputterns auf der Deckschicht 2 abgeschieden. Die Kontaktstruktur 25 weist eine nach außen freiliegende Oberfläche 25a auf, welche
konditioniert sein kann. Beispielsweise ist die Oberfläche 25a mit einem Verbindungsstoff konditioniert, so dass eine dünne Schicht eines Verbindungsstoffs auf der Oberfläche 25a abgeschieden ist. Die Oberfläche 25a kann mit einer Monolage eines von der Deckschicht unterschiedlichen Materials
konditioniert sein. Darüber hinaus kann die Oberfläche 25a mittels eines Plasmas konditioniert sein, sodass die
Oberfläche 25a veränderte Benetzungseigenschaften aufweist.
Die Figur 4 zeigt die Halbleiterstruktur 1 der Figur 3 nach einem weiteren Verfahrensschritt. In diesem Verfahrensschritt wurde eine Transferschicht 51 auf der der Halbleiterstruktur 1 abgewandten Seite der Kontaktstruktur 25 und der
Opferschicht 4 angeordnet. Die Transferschicht 51 ist
beispielsweise mit einem anorganischen dielektrischen
Material gebildet. Insbesondere ist die Transferschicht 51 mit Siliziumoxid und/oder Aluminiumoxid gebildet.
Beispielsweise ist die Transferschicht 51 mittels chemischer Gasphasenabscheidung auf der Opferschicht 4 und auf der
Kontaktstruktur 25 abgeschieden. Die Transferschicht 51 steht in direktem mechanischem Kontakt mit der Kontaktstruktur 25 und der Opferschicht 4. Die Transferschicht 51 kann auf der Kontaktstruktur 25 und der Opferschicht 4 hergestellt sein. Die Transferschicht 51 ist über eine Stoffschlüssige
Verbindung mit der Kontaktstruktur, insbesondere der
Opferschicht 4, mechanisch fest verbunden. Die
Transferschicht 51 steht beispielsweise ausschließlich im Bereich der Oberfläche 25a der Kontaktstruktur 25 in direktem Kontakt mit der Kontaktstruktur 25. Die Transferschicht 51 weist auf der der Halbleiterstruktur 1 abgewandten Seite beispielsweise eine plane Oberfläche auf. In den Bereichen der Öffnungen 4X der Opferschicht 4 ist mit dem Material der Transferschicht 51 eine Ankerstruktur 250 ausgebildet. Die kumulierte Dicke der Ankerstruktur 250 und der
Kontaktstruktur 25 ist in senkrechter Richtung genauso groß wie die Dicke der Opferschicht 4.
Die Figur 5 zeigt die Halbleiterstruktur der Figur 4 nach einem Verfahrensschritt, insbesondere nach dem Durchführen des Verfahrensschritts C) des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern. In dem Verfahrensschritt wurde ein
Transferträger 52 auf der der Halbleiterstruktur 1
abgewandten Seite der Transferschicht 51 angeordnet. Der Transferträger 52 und die Transferschicht 51 sind
Stoffschlüssig mechanisch fest miteinander verbunden.
Beispielsweise ist der Transferträger 52 mittels eines Löt¬ oder Klebeprozesses an der Transferschicht 51 befestigt. Die Transferschicht 51, der Transferträger 52 und die mechanische Verbindung zwischen der Transferschicht 51 und dem
Transferträger 52 bildet eine Transferstruktur 5.
Beispielsweise handelt es sich bei dem Transferträger 52 um einen Wafer, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Halbleiterstruktur 1 angepasst ist. Insbesondere beträgt der Unterschied der thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Transferträgers 52 und der Halbleiterstruktur 1 maximal 10 ppm/Kelvin.
Insbesondere ist die Kontaktstruktur mit einem organischen Material gebildet und die Deckschicht 2 und/oder die
Transferstruktur 5 nicht mit einem metallischen Material gebildet. Alternativ ist die Kontaktstruktur 25 mit einem metallischen Material gebildet und die Deckschicht 2 und/oder die Transferstruktur nicht mit einem organischen Material gebildet.
Die Figur 6 zeigt die Halbleiterstruktur 1 der Figur 5 nach dem Durchführen eines Verfahrensschritts D) , bei dem das Aufwachssubstrat 3 von der Halbleiterstruktur entfernt wird. Bei dem Aufwachssubstrat 3 handelt es sich beispielsweise um einen Saphir-Wafer, welcher mittels eines Laser-Lift-off- Verfahrens von der Halbleiterstruktur 1 entfernt wird. Insbesondere liegt die der Transferstruktur 5 abgewandte Seite der Halbleiterstruktur 1 nach außen frei.
Die Figur 7 zeigt die Halbleiterstruktur 1 der Figur 6 nach dem Durchführen eines Verfahrensschritts E) des Verfahrens zum Übertragen von Halbleiterkörpern 10. Bei dem
Verfahrensschritt E) wird die Halbleiterstruktur 1 in eine Vielzahl von Halbleiterkörpern 10 unterteilt. Beispielsweise wird die Halbleiterstruktur 1 mittels eines Ätzverfahrens und/oder mittels eines Laserschneideverfahrens und/oder mittels eines Sägeverfahrens in eine Vielzahl von
Halbleiterkörpern 10 unterteilt. Insbesondere wird dabei die Halbleiterstruktur 1 quer zu ihrer Haupterstreckungsrichtung vollständig durchtrennt. In einem weiteren Verfahrensschritt werden die bei dem Unterteilen entstehenden Flächen des
Halbleiterkörpers 10 und die der Transferstruktur 5
abgewandte Fläche des Halbleiterkörpers 10 mit einer
Schutzschicht 30 bedeckt. Die Schutzschicht 30 kann mit dem gleichen Material wie die Deckschicht 2 gebildet sein.
Beispielsweise ist die Schutzschicht 30 mit einem
transparenten Material, insbesondere mit einem anorganischen Dielektrikum, gebildet.
In einem weiteren Verfahrensschritt ist auf der der
Transferstruktur 5 abgewandten Seite des Halbleiterkörpers 10 eine zweite Elektrode 13 und ein zweites Kontaktpad 14 angeordnet. Insbesondere weist das erste Kontaktpad 12 und das zweite Kontaktpad 14 eine nach außen freiliegende Fläche auf, über die der Halbleiterkörper 10 elektrisch leitend kontaktiert werden kann. Im bestimmungsgemäßen Betrieb wird der Halbleiterkörper 10 über die erste Elektrode 11 und die zweite Elektrode 13 bestromt. Insbesondere weist der Halbleiterkörper 10 keine nach außen freiliegenden Flächen auf .
Die Figur 8 zeigt den Halbleiterkörper 10 der Figur 7 nach einem Verfahrensschritt, bei dem die Deckschicht 2 teilweise entfernt wurde. Beispielsweise wurde die Deckschicht 2 mittels eines Ätzverfahrens teilweise entfernt. Somit ist die Opferschicht 4 von außen frei zugänglich. Insbesondere ist die Deckschicht 2 ausschließlich in Bereichen entfernt, in denen die Deckschicht 2 nicht mit einem Halbleiterkörper überlappend angeordnet ist. Somit ist nach dem teilweisen Entfernen der Deckschicht 2 die der Transferstruktur 5 zugewandte Seite des Halbleiterkörpers 10 vollständig von der Deckschicht 2 bedeckt.
Die Figur 9 zeigt den Halbleiterkörper 10 nach dem
Durchführen eines weiteren Verfahrensschritts, bei dem die Opferschicht 4 vollständig entfernt wurde. Beispielsweise wurde die Opferschicht 4 mittels eines Lösungsmittels oder mittels eine Ätzprozesses vollständig entfernt. Nach diesem Verfahrensschritt ist die Transferstruktur 5 ausschließlich über die Kontaktstrukturen 25 mit der Deckschicht 2
verbunden. Insbesondere bildet die Kontaktstruktur 25 die einzige Kontaktstelle zwischen der Transferstruktur 5 und der Deckschicht 2 beziehungsweise dem Halbleiterkörper 10.
Insbesondere ist die Oberfläche 25a der Kontaktschicht 25 derart konditioniert, dass diese die schwächste mechanische Verbindung zwischen der Transferstruktur 5 und dem
Halbleiterkörper 10 bildet. Mit anderen Worten, ist die
Kontaktstruktur 25 als eine Sollbruchstelle ausgebildet. Die Ankerstruktur 250 ist nicht als eine Sollbruchstelle
ausgebildet . Die Figur 10A zeigt den Halbleiterkörper 10 nach dem
Durchführen eines Verfahrensschritts F) und eines
Verfahrensschritts G) zum Übertragen von Halbleiterkörpern. In dem Verfahrensschritt F) wird ein Träger 7 auf der der Transferstruktur 5 abgewandten Seite der Halbleiterkörper 10 angeordnet. Beispielsweise wird der Träger 7 mittels eines Klebeprozesses oder mittels van-der-Waals-Bindungen
Stoffschlüssig mit dem Halbleiterkörper 10 verbunden.
Insbesondere stehen der Träger 7 und das zweite Kontaktpad 14 in direktem mechanischem Kontakt zueinander.
In dem Verfahrensschritt G) wird die Transferstruktur von den Halbleiterkörpern entfernt, wobei die Verbindung zwischen der Transferstruktur und der Deckschicht im Bereich der
Kontaktstruktur 25 gelöst wird. Insbesondere wird die
Verbindung im Bereich der Oberfläche 25a der Kontaktstruktur 25 gelöst. Alternativ wird die Kontaktstruktur 25 beim Lösen der mechanischen Verbindung zerstört. Insbesondere wird die Ankerstruktur 250 beim Lösen der mechanischen Verbindung zwischen dem Halbleiterkörper 10 und der Transferstruktur 5 nicht zerstört. Die mechanische Verbindung der
Kontaktstruktur 25 wird mittels einer Zugkraft S gelöst.
Insbesondere ist die Zugkraft S in einer Richtung V,
senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Kontaktstruktur und/oder des Halbleiterkörpers, gerichtet.
Die Figur 10A zeigt einen Halbleiterchip, umfassend einen Halbleiterkörper 10 und eine Deckschicht 2. Dabei ist die Deckschicht 2 mit einem anorganischen Dielektrikum gebildet und auf der dem Halbleiterkörper 10 abgewandten Seite der Deckschicht 2 ist mindestens eine Kontaktstruktur 25
angeordnet, wobei die Kontaktstruktur 25 aus einem
anorganischen Dielektrikum besteht. Der Halbleiterchip weist senkrecht zu seiner Haupterstreckungsrichtung eine Dicke D von höchstens 10 ym auf.
Die Figur 10B zeigt einen Halbleiterchip gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels, wobei zwei Kontaktstrukturen 25 jeweils auf einer Ankerstruktur 250 angeordnet sind, die
Ankerstrukturen 250 mit dem gleichen Material wie die
Deckschicht 2 gebildet sind, und die dem Halbleiterkörper 10 abgewandte Oberfläche 25a der Kontaktstruktur 25 nicht bündig mit der dem Halbleiterkörper 10 abgewandten Seite der
Deckschicht 2 abschließt. An dem Halbleiterchip kann
beispielsweise nur ein Teil der ursprünglich auf der
Ankerstruktur 250 beziehungsweise der Deckschicht 2
angeordneten Kontaktstruktur 25 vorhanden sein.
Beispielsweise wurde die Kontaktstruktur beim Trennen der Transferstruktur 5 von der Kontaktstruktur 25 teilweise zerstört, so dass ein Teil der Kontaktstruktur 25 an der Oberfläche der Transferschicht 51 verblieben ist.
Insbesondere weist der Halbleiterkörper 10 des
Halbleiterchips keine nach außen freiliegende Fläche auf.
Insbesondere ist die Ankerstruktur 250 eine über die
Oberfläche der Deckschicht 2 hinausragende Struktur. In lateraler Richtung, parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers 10, sind die Kontaktstruktur 25 und die Ankerstruktur 250 deckungsgleich. Insbesondere ist der
Halbleiterkörper in einer vertikalen Richtung V mit einer Vielzahl von Kontaktstrukturen überlappend angeordnet. Weiter überragt keine Kontaktstruktur 25 und/oder Ankerstruktur 250 einen Halbleiterkörper 10 in einer lateralen Richtung, parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers. Die Figur IOC zeigt einen Halbleiterchip gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied zu den in Figur 10A und 10B gezeigten Ausführungsbeispielen sind das erste 12 und das zweite 14 Kontaktpad und die Kontaktstruktur 25 auf einer gleichen Seite des Halbleiterkörpers 10 angeordnet. Der
Halbleiterkörper 10 weist eine Durchkontaktierung auf, in welcher die zweite Elektrode 13 angeordnet ist. Die zweite Elektrode 13 durchdringt die dritte Halbleiterschicht 103, die zweite Halbleiterschicht 102 und die erste Elektrode 11 quer zu ihrer Haupterstreckungsebene vollständig. Weiter ist gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel genau eine
Kontaktstruktur in vertikaler Richtung überlappend mit dem Halbleiterkörper angeordnet. Im bestimmungsgemäßen Betrieb wird der Halbleiterchip über das erste 12 und das zweite 14 Kontaktpad elektrisch leitend kontaktiert und bestromt. Im bestimmungsgemäßen Betrieb wird in der zweiten Halbleiterschicht 102 elektromagnetische
Strahlung erzeugt und durch die dem ersten 12 und dem zweiten 13 Kontaktpad abgewandte Seite emittiert. Insbesondere weist die dem ersten 12 und zweiten 14 Kontaktpad abgewandte Seite des Halbleiterchips eine aufgeraute Oberfläche auf. Mittels der aufgerauten Oberfläche wird die im Halbleiterkörper erzeugte elektromagnetische Strahlung mit verbesserter
Effizienz ausgekoppelt. Vorliegend ist die aufgeraute
Oberfläche mit dem Material der ersten Halbleiterschicht 101 gebildet. Insbesondere kann auf der aufgerauten Oberfläche ein Dielektrikum angeordnet sein, welches die aufgeraute Oberfläche konform auffüllt. Alternativ kann die erste
Halbleiterschicht mit einem Dielektrikum überdeckt sein, welches an seiner der ersten Halbleiterschicht 101
abgewandten Seite eine aufgeraute Oberfläche aufweist. Insbesondere kann das Dielektrikum mit dem gleichen Material wie die Schutzschicht 30 gebildet sein.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102017104752.2, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
1 Halbleiterchip
2 Deckschicht
3 AufwachsSubstrat
4 Opferschicht
4X Öffnung
5 Transferstruktur
7 Träger
51 Transferschicht
52 Transferträger
10 Halbleiterkörper
11 Erste Elektrode
12 Erstes Kontaktpad
13 Zweite Elektrode
14 Zweites Kontaktpad
30 Schutzschicht
101 erste Halbleiterschicht
102 zweite Halbleiterschicht
103 dritte Halbleiterschicht
25 Kontaktstruktur
25a Oberfläche
250 Ankerstruktur
S Zugkraft
V Vertikale Richtung
D Dicke

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern (10), bei dem
A) eine Halbleiterstruktur (1) auf einem
Aufwachssubstrat (3) bereitgestellt wird,
B) eine Deckschicht (2) auf einer dem Aufwachssubstrat (3) abgewandten Seite der Halbleiterstruktur (1) angeordnet wird, wobei die Deckschicht (2) mit der Halbleiterstruktur (1) mechanisch fest verbunden ist,
C) eine Transferstruktur (5) auf einer der
Halbleiterstruktur (1) abgewandten Seite der
Deckschicht (2) angeordnet wird, wobei die
Transferstruktur (5) über zumindest eine
Kontaktstruktur (25) mechanisch fest mit der
Deckschicht (2) verbunden ist,
D) das Aufwachssubstrat (1) von der Halbleiterstruktur
(1) entfernt wird,
E) die Halbleiterstruktur (1) in eine Vielzahl von Halbleiterkörpern (10) unterteilt wird,
F) ein Träger (7) auf einer der Transferstruktur (5) abgewandten Seite der Halbleiterkörper (10) angeordnet wird,
G) die Transferstruktur (5) von den Halbleiterkörpern (10) entfernt wird, wobei die mechanische Verbindung zwischen der Transferstruktur (5) und der Deckschicht
(2) im Bereich der Kontaktstruktur (25) gelöst wird, wobei
die Kontaktstruktur (25) mit einem anorganischen
Dielektrikum gebildet ist.
Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die zumindest eine Kontaktstruktur (25) jeweils auf einer Ankerstrukturstruktur (250) angeordnet ist, wobei die Ankerstruktur (250) keinen Halbleiterkörper (10) in einer lateralen Richtung überragt.
Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern (10) nach einem vorhergehenden Anspruch,
- mit einem Verfahrensschritt Bl), der vor dem
Verfahrensschritt C) durchgeführt wird, bei dem eine Opferschicht (4) zwischen der Deckschicht (2) und der Transferstruktur (5) angeordnet wird, wobei die
Opferschicht (4) keine der zumindest einen
Kontaktstruktur (25) überdeckt, und
- mit einem Verfahrensschritt Fl), der vor dem
Verfahrensschritt G) durchgeführt wird, bei dem die Opferschicht (4) selektiv entfernt wird.
Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern (10) nach einem vorhergehenden Anspruch,
bei dem in Verfahrensschritt G) die Transferstruktur (5) von den Halbleiterkörpern (10) in einer Richtung (S) senkrecht zur Haupterstreckungsebene der
Transferstruktur (5) abgehoben wird, wobei beim Abheben die mechanische Verbindung im Bereich der
Kontaktstruktur (25) gelöst wird.
Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern (10) nach einem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die vor dem Verfahrensschritt C) freiliegende Oberfläche (25a) der Kontaktstruktur (25) selektiv konditioniert ist. Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern (10) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die Oberfläche (25a) mit einem Verbindungsstoff konditioniert ist.
Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern (10) nach dem vor-vorherigen Anspruch,
bei dem die Oberfläche (25a) mit einer Monolage eines von der Deckschicht (2) und/oder Transferstruktur (5) unterschiedlichen Materials konditioniert ist.
Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern (10) nach Anspruch 6,
bei dem die Oberfläche (25a) mittels eines Plasmas konditioniert ist.
Verfahren zum Übertragen von Halbleiterkörpern (10) nach einem vorhergehenden Anspruch,
bei dem jeder Halbleiterkörper (10) in vertikaler
Richtung (V) mit einer Vielzahl von Kontaktstrukturen (25) überlappend angeordnet ist.
Halbleiterchip umfassend einen Halbleiterkörper (10) und eine Deckschicht (2), wobei
- die Deckschicht (2) mit einem anorganischen
Dielektrikum gebildet ist,
- auf der dem Halbleiterkörper (10) abgewandten Seite der Deckschicht (2) mindestens eine Kontaktstruktur (25) angeordnet ist, wobei die Kontaktstruktur (25) aus einem anorganischen Material besteht, und
- alle Flächen des Halbleiterkörpers (10), die nicht von der Deckschicht (2) überdeckt sind, von einer
Schutzschicht (30) überdeckt sind, wobei die Schutzschicht (30) mit dem gleichen Material wie die Deckschicht (2) gebildet ist.
11. Halbleiterchip gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei
- die mindestens eine Kontaktstruktur (25) auf einer Ankerstruktur (250) angeordnet ist,
- die Ankerstruktur (250) mit dem gleichen Material wie die Deckschicht (2) gebildet ist, und
- die dem Halbleiterkörper (10) abgewandte Oberfläche (25a) der Kontaktstruktur (25) nicht bündig mit der dem Halbleiterkörper (10) abgewandten Seite der Deckschicht (2) abschließt.
12. Halbleiterchip gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Halbleiterkörper (10) senkrecht zu seiner Haupterstreckungsrichtung eine Dicke (D) von höchstens 10 ym aufweist.
13. Halbleiterchip gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Halbleiterkörper (10) keine nach außen freiliegenden Flächen aufweist.
14. Halbleiterchip gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Halbleiterchip ein erstes und ein zweites Kontaktpad aufweist, die an einer gleichen Seite des Halbleiterkörpers angeordnet sind.
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