WO2018206604A1 - Verfahren zur herstellung eines strahlungsemittierenden halbleiterbauelements und strahlungsemittierendes halbleiterbauelement - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines strahlungsemittierenden halbleiterbauelements und strahlungsemittierendes halbleiterbauelement Download PDF

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Anna Kasprzak-Zablocka
Christian LEIRER
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements mit den folgenden Schritten angegeben: -Bereitstellen eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips (1) mit einer ersten Hauptfläche, die eine Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips (1) umfasst, -Aufbringen einer metallischen Keimschicht (5) auf eine zweite Hauptfläche des Halbleiterchips (1), die der ersten Hauptfläche gegenüberliegt, -galvanisches Abscheiden eines metallischen Volumenbereichs (10) einer ersten elektrischen Kontaktstelle (14) und eines metallischen Volumenbereichs (10) einer zweiten elektrischen Kontaktstelle (14) auf der Keimschicht (5), -Abscheiden einer Haftvermittlungsschicht (12) auf den Volumenbereichen (10) der ersten elektrischen Kontaktstelle (14) und der zweiten elektrischen Kontaktstelle (14), und -Aufbringen einer Vergussmasse (13) zumindest zwischen die Kontaktstellen (14). Weiterhin wird ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement angegeben.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES STRAHLUNGSEMITTIERENDEN HALBLEITERBAUELEMENTS UND STRAHLUNGSEMITTIERENDES HALBLEITERBAUELEMENT
Es werden ein Verfahren zur Herstellung eines
Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements und ein
strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement angegeben.
Ein Verfahren zur Herstellung strahlungsemittierender
Halbleiterbauelemente und Strahlungsemittierende
Halbleiterbauelemente sind beispielsweise in der Druckschrift DE 102015114583 beschrieben.
Es soll ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit erhöhter Bruchstabilität angegeben werden. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen
Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements angegeben werden.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 1 und durch ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des
Verfahrens und des Strahlungsemittierenden
Halbleiterbauelements sind in den jeweils abhängigen
Ansprüchen angegeben.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements wird zumindest ein strahlungsemittierender Halbleiterchip mit einer ersten Hauptfläche bereitgestellt, die eine
Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips umfasst. Der Halbleiterchip umfasst weiterhin eine epitaktische
Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone, die dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Die in der aktiven Zone der epitaktischen
Halbleiterschichtenfolge erzeugte elektromagnetische
Strahlung wird im Betrieb des Halbleiterchips von dessen Strahlungsaustrittsfläche ausgesandt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine metallische Keimschicht auf eine zweite Hauptfläche des Halbleiterchips, die der ersten Hauptfläche gegenüberliegt, aufgebracht. Die Keimschicht kann beispielsweise eines der folgenden Materialien aufweisen oder aus einem der folgenden Materialien bestehen: Au, Ti, Cu, AI, Ag, Sn, Rh, Pt .
Die Keimschicht kann mit einem der folgenden Verfahren abgeschieden werden: stromloses galvanisches Abscheiden,
Aufdampfen, PECVD (kurz für „Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition") , Sputtern.
Die Keimschicht weist beispielsweise eine Dicke zwischen einschließlich 20 Nanometer und einschließlich 5 Mikrometer auf. Besonders bevorzugt weist die Dicke der Keimschicht einen Wert auf, der zwischen einschließlich 100 Nanometer und einschließlich 300 Nanometer liegt. Beispielsweise weist die Dicke der Keimschicht einen Wert von ungefähr 200 Nanometer auf.
Die Keimschicht kann weiterhin als eine Schichtenfolge aus Einzelschichten aufgebaut sein. Beispielsweise kann die Keimschicht aus einer Titanschicht und einer Goldschicht oder aus einer Titanschicht und einer Kupferschicht gebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden ein metallischer Volumenbereich einer ersten elektrischen Kontaktstelle und ein metallischer Volumenbereich einer zweiten elektrischen Kontaktstelle auf der Keimschicht galvanisch abgeschieden. Bevorzugt erfolgt das Abscheiden des ersten Volumenbereichs und des zweiten Volumenbereichs gleichzeitig. Hier und im Folgenden ist mit dem Begriff
„galvanisches Abscheiden" ein galvanisches Abscheiden unter Stromfluss gemeint, während mit dem Begriff „stromloses galvanisches Abscheiden" ein galvanisches Abscheiden ohne Stromfluss gemeint ist. Bei dem stromlosen galvanischen
Abscheiden handelt es sich in der Regel um eine
Fällungsreaktion von Metallionen aus Flüssigkeit auf eine zu beschichtende Oberfläche. Bei dem galvanischen Abscheiden handelt es sich um die Abscheidung von Metallionen auf einer zu beschichtenden Oberfläche aus einem flüssigen Elektrolyten unter Anlegen einer äußeren Spannung, wobei sich ein
elektrischer Strom in dem flüssigen Elektrolyten ausbildet.
Beispielsweise weist der metallische Volumenbereich der ersten elektrischen Kontaktstelle und der metallische
Volumenbereich der zweiten elektrischen Kontaktstelle eines der folgenden Materialien auf: Nickel, Kupfer, Zinn, Gold. Besonders bevorzugt weisen der metallische Volumenbereich der ersten elektrischen Kontaktstelle und der metallische
Volumenbereich der zweiten elektrischen Kontaktstelle das gleiche Material auf. Beispielsweise weisen die metallischen Volumenbereiche der ersten elektrischen Kontaktstelle und der zweiten elektrischen Kontaktstelle eine Dicke zwischen einschließlich 5 Mikrometer und einschließlich 300 Mikrometer auf. Bevorzugt weisen die metallischen Volumenbereiche der ersten elektrischen Kontaktstelle und der zweiten
elektrischen Kontaktstelle eine Dicke zwischen einschließlich 50 Mikrometer und einschließlich 200 Mikrometer auf. Eine typische Dicke der Volumenbereiche beträgt ungefähr 150
Mikrometer. Besonders bevorzugt weisen der Volumenbereich der ersten elektrischen Kontaktstelle und der Volumenbereich der zweiten elektrischen Kontaktstelle die gleiche Dicke auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine Haftvermittlungsschicht auf dem Volumenbereich der ersten elektrischen Kontaktstelle und dem Volumenbereich der zweiten elektrischen Kontaktstelle abgeschieden. Besonders bevorzugt bedeckt die Haftvermittlungsschicht die Volumenbereiche zunächst vollständig.
Beispielsweise weist die Haftvermittlungsschicht eines der folgenden Materialien auf oder besteht aus einem der
folgenden Materialien: SiN, SiOx, Ti, Ti02, Sn, fluorhaltige Verbindungen. Bevorzugt weist die Haftvermittlungsschicht Zinn auf oder besteht aus Zinn, falls der Volumenbereich Nickel aufweist oder aus Nickel besteht. Weiterhin ist eine Haftvermittlungsschicht, die SiN aufweist oder aus SiN besteht, besonders gut in Kombination mit einem
Volumenbereich verwendet, der Kupfer aufweist oder aus Kupfer besteht, da SiN gut auf Kupfer haftet.
Die Haftvermittlungsschicht kann beispielsweise mit einem der folgenden Verfahren aufgebracht werden: galvanisches
Verfahren, PVD (kurz für „Physical Vapor Deposition") , CVD
(kurz für „Chemical Vapor Deposition") , Sputtern, stromloses galvanisches Verfahren, Schleudern, Tauchen, Sprühen. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens weist die
Haftvermittlungsschicht eine Dicke zwischen einschließlich 0,5 Nanometer und einschließlich 5 Mikrometer auf. Besonders bevorzugt weist die Haftvermittlungsschicht eine Dicke zwischen einschließlich 5 Nanometer und einschließlich 300 Nanometer auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine Vergussmasse zumindest zwischen die Kontaktstellen
aufgebracht. Das Aufbringen der Vergussmasse erfolgt
bevorzugt so, dass der Bereich zwischen den Kontaktstellen vollständig von der Vergussmasse gefüllt wird. Die
Vergussmasse umhüllt die Kontaktstellen zunächst bevorzugt vollständig und bildet eine geschlossene Schicht über den Kontaktstellen mit einer planen Oberfläche aus.
Beispielsweise weist die Vergussmasse eines der folgenden Materialien auf oder besteht aus einem dieser Materialien: Epoxide, Silikate, Silikone. Die Vergussmasse kann mit
Partikeln gefüllt sein. Insbesondere ein Epoxid kann mit Partikeln gefüllt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Vergussmasse in einem nächsten Schritt wieder teilweise entfernt, sodass erste Hauptflächen der Kontaktstellen von außen frei zugänglich sind. Die ersten Hauptflächen der
Kontaktstellen sind hierbei von den Halbleiterchips
abgewandt. Das Entfernen der Vergussmasse erfolgt
beispielsweise mittels Schleifen. Die Kontaktstellen und die Vergussmasse schließen nach dem Entfernen der Vergussmasse bevorzugt bündig miteinander ab und bilden eine plane
Oberfläche aus. In der Regel wird die Haftvermittlungsschicht bei dem Entfernen der Vergussmasse zumindest teilweise von den ersten Hauptflächen der elektrischen Kontaktstellen entfernt, während Seitenflächen der elektrischen Kontaktstellen bevorzugt vollständig mit der
Haftvermittlungsschicht bedeckt bleiben. Die
Haftvermittlungsschicht kann bei dem Entfernen der
Vergussmasse auch vollständig von den ersten Hauptflächen der Kontaktstellen entfernt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird auf die ersten Hauptflächen der Kontaktstellen, die nach dem Entfernen der Vergussmasse frei zugänglich sind, eine
lötfähige Schicht aufgebracht. Insbesondere wenn der
Volumenbereich Nickel aufweist oder aus Nickel besteht, ist es vorteilhaft, die lötfähige Schicht auf die ersten
Hauptflächen der Kontaktstellen aufzubringen, um das fertige Halbleiterbauelement auf einen Anschlussträger mittels Löten befestigen zu können.
Beispielsweise kann die lötfähige Schicht eines der folgenden Materialien aufweisen oder aus einem der folgenden
Materialien bestehen: Gold, Kupfer, AuSn-Legierungen, NiSn- Legierungen .
Die lötfähige Schicht weist beispielsweise eine Dicke
zwischen einschließlich 20 Nanometer und einschließlich 20 Mikrometer auf. Bevorzugt weist die lötfähige Schicht eine Dicke zwischen einschließlich 100 Nanometer und
einschließlich 5 Mikrometer auf.
Zwischen der lötfähigen Schicht und dem Volumenbereich kann eine weitere Schicht angeordnet sein, die der Haftvermittlung zwischen dem Volumenbereich und der lötfähigen Schicht dient. Die weitere Schicht kann beispielsweise Nickel aufweisen oder aus Nickel bestehen. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird also die Haftvermittlungsschicht zunächst so auf die Volumenbereiche aufgebracht, dass sie die Oberfläche der Volumenbereiche jeweils vollständig bedeckt. Dann wird die Vergussmasse so aufgebracht, dass die Vergussmasse die elektrischen
Kontaktstellen vollständig umhüllt und in einem nächsten Schritt werden die ersten Hauptflächen der elektrischen
Kontaktstellen durch Entfernen der Vergussmasse freigelegt, wobei die Haftvermittlungsschicht von den ersten Hauptflächen der elektrischen Kontaktstellen entfernt wird, beispielsweise vollständig .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem galvanischen Abscheiden der metallischen Volumenbereiche eine strukturierte dielektrische Schicht mit Öffnungen auf die Keimschicht aufgebracht. Dann wird das Material der metallischen Volumenbereiche durch die Öffnungen der
dielektrischen Schicht abgeschieden. Die dielektrische
Schicht bleibt hierbei bevorzugt frei von dem Material der metallischen Volumenbereiche. Die dielektrische Schicht weist beispielsweise eines der folgenden Materialien auf oder besteht aus einem der folgenden Materialien: SiN, Si02, Ti02, AI2O3. Weiterhin ist es auch möglich, dass die dielektrische Schicht aus einer Schichtenfolge mit unterschiedlichen
Einzelschichten gebildet ist, wobei die Einzelschichten eines der genannten Materialien aufweist oder aus einem der
Materialien gebildet ist.
Die dielektrische Schicht weist beispielsweise eine Dicke zwischen einschließlich 20 Nanometer und einschließlich 10 Mikrometer auf. Bevorzugt weist die dielektrische Schicht eine Dicke zwischen einschließlich 100 Nanometer und
einschließlich 1 Mikrometer auf. Typischerweise weist die dielektrische Schicht eine Dicke von ungefähr 500 Nanometer auf .
Besonders bevorzugt wird die dielektrische Schicht bei dieser Ausführungsform des Verfahrens zunächst vollflächig auf die Keimschicht aufgebracht und die Öffnungen in der
dielektrischen Schicht danach mittels Ätzen erzeugt.
Bei dem Ätzen der Öffnungen kann die dielektrische Schicht an Begrenzungen zu den Öffnungen unterätzt werden.
Beispielsweise ist ein isotropes Ätzverfahren, wie ein nasschemisches Ätzverfahren, dazu geeignet, Unterätzungen zu erzeugen. Wird dann das metallische Material der
Volumenbereiche auf der in den Öffnungen freiliegenden
Keimschicht galvanisch abgeschieden, so werden die
Unterätzungen mit dem Material der Volumenbereiche gefüllt. Auf diese Art und Weise können elektrische Kontaktstellen erzeugt werden, deren zweite Hauptflächen gegenüber den ersten Hauptflächen vergrößert sind. Auf diese Art und Weise können verbreiterte Fußpunkte der Kontaktstellen zur besseren Verankerung der Kontaktstellen in der Vergussmasse erzeugt werden .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden Strukturelemente eines Fotolacks auf die vollflächig
ausgebildete dielektrische Schicht aufgebracht und die
Öffnungen in der dielektrischen Schicht mittels Ätzen der Bereiche erzeugt, die frei zugänglich sind. Hierbei ist es auch möglich, dass vor dem Aufbringen des Fotolacks eine Adhäsionsschicht auf die dielektrische Schicht aufgebracht wird, die die Haftung zu dem Fotolack verbessert. Die Adhäsionsschicht weist beispielsweise ein Metall auf oder ist aus einem Metall gebildet. Beispielsweise weist die
Adhäsionsschicht eines der folgenden Materialien auf oder ist aus einem der folgenden Materialien gebildet: Titan,
Zinkoxid, Gold. In der Regel wird die Adhäsionsschicht vor der Fertigstellung des Halbleiterbauelements wieder entfernt, beispielsweise nach dem Entfernen des Fotolacks, da die
Adhäsionsschicht die Ausbildung von Kurzschlüssen begünstigen kann. Bevorzugt ist die Adhäsionsschicht vergleichsweise dünn ausgebildet.
Bevorzugt werden die metallischen Volumenbereiche zwischen die Strukturelemente des Fotolacks abgeschieden. Die
Strukturelemente grenzen hierbei bevorzugt an die
metallischen Volumenbereiche direkt an. Auf diese Art und Weise können gerade Seitenflächen der metallischen
Volumenbereiche ausgebildet werden.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Verfahren um ein Verfahren, das im Waferverbund durchgeführt wird. Hierbei werden mit Vorteil mehrere Halbleiterchips gleichzeitig bereitgestellt, die von einem gemeinsamen Wafer umfasst sind. Diese Halbleiterchips werden dann gleichzeitig gemäß den beschriebenen Verfahrensschritten prozessiert. So werden mit Vorteil mehrere Strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente parallel erzeugt.
Das hier beschriebene Verfahren ist insbesondere dazu
geeignet, ein Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement zu erzeugen. Alle Merkmale, die vorliegend in Verbindung mit dem Verfahren beschrieben sind, können daher auch bei dem
strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement ausgebildet sein und umgekehrt. Ein Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement weist gemäß einer Ausführungsform einen Strahlungsemittierenden
Halbleiterchip auf, der eine erste Hauptfläche umfasst, die eine Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips umfasst.
Weiterhin umfasst der Halbleiterchip eine erste elektrische Kontaktstelle und eine zweite elektrische Kontaktstelle, die an einer zweiten Hauptfläche des Halbleiterchips angeordnet sind, die der ersten Hauptfläche gegenüberliegt.
Jede Kontaktstelle weist bevorzugt einen metallischen
Volumenbereich und eine Haftvermittlungsschicht auf, wobei die Haftvermittlungsschicht zumindest teilweise eine
Außenfläche der Kontaktstelle ausbildet und eine
Haftvermittlung zu einer Vergussmasse bewirkt, die die
Kontaktstellen lateral umhüllt. Die Vergussmasse ist dazu vorgesehen, das Halbleiterbauelement mechanisch zu
stabilisieren. Bevorzugt stabilisiert die Vergussmasse das Halbleiterbauelement derart, dass kein vorgefertigtes Gehäuse mehr zur Stabilisierung notwendig ist. Bevorzugt ist das Halbleiterbauelement frei von einem vorgefertigten Gehäuse.
Gemäß einer Ausführungsform des Strahlungsemittierenden
Halbleiterbauelements bedeckt die Haftvermittlungsschicht Seitenflächen der Volumenbereiche der Kontaktstellen
vollständig, während eine Hauptfläche der Volumenbereiche jeweils frei von der Haftvermittlungsschicht ist. Bevorzugt ist auf die Hauptfläche der Volumenbereiche eine lötfähige Schicht aufgebracht, die eine Montage des
Halbleiterbauelements auf einen Anschlussträger ermöglicht. Bevorzugt bildet die lötfähige Schicht hierbei eine
Montagefläche der Kontaktstellen aus. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements weist eine zweite Hauptfläche jeder Kontaktstelle, die zu dem
Halbleiterchip weist, eine größere Fläche auf, als eine erste Hauptfläche jeder Kontaktstelle, die der zweiten Hauptfläche gegenüberliegt. Mit anderen Worten weisen die Kontaktstellen verbreiterte Fußpunkte auf, die zu einer verbesserten
Verankerung der Kontaktstellen führen können.
Das Verfahren und das Halbleiterbauelement beruhen auf der Idee, eine Haftvermittlungsschicht als äußerste Schicht der Kontaktstellen des Strahlungsemittierenden
Halbleiterbauelements auszubilden, wobei die
Haftvermittlungsschicht die Haftung zu einer direkt
angrenzenden Vergussmasse verbessert. Insbesondere bei vergleichsweise dick ausgebildeten Kontaktstellen führt die Verbesserung der Haftung zwischen den Kontaktstellen und der Vergussmasse zu einem Halbleiterbauelement mit erhöhter mechanischer Bruchstabilität. Weiterhin weisen Materialien, wie Kupfer, Nickel, Zinn oder Gold, die aufgrund ihrer elektrischen Eigenschaften besonders gut als Material für die Volumenbereiche geeignet sind, häufig eine schlechte Haftung zu typischen Vergussmassen auf. Indem eine (dünne)
Haftvermittlungsschicht auf die Volumenbereiche aufgebracht wird, werden die elektrischen Eigenschaften der
Kontaktstellen mit Vorteil überwiegend durch das Material der Volumenbereiche bestimmt, während die Haftung zu der die Kontaktstellen umhüllende Vergussmasse durch das Material der Haftvermittlungsschicht bestimmt wird.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Verfahrens und des Halbleiterbauelements ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen .
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 1 bis 6 wird ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
Figur 7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu
betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 6 wird zunächst ein Halbleiterchip 1 bereitgestellt, der eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge 2 mit einer
Strahlungserzeugenden aktiven Zone 3 aufweist. Die aktive Strahlungserzeugende Zone 3 ist zwischen einem n-leitenden Bereich der Halbleiterschichtenfolge 2 und einem p-leitenden Bereich der Halbleiterschichtenfolge 2 angeordnet. Auf der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 2 ist eine
Halbleiterstruktur 4 mit elektrischen Kontakten zu dem n- leitenden Bereich und dem p-leitenden Bereich aufgebracht.
Auf den Halbleiterchip 1 wird eine Keimschicht 5 aufgebracht, beispielsweise mittels einem der bereits genannten Verfahren. Die Keimschicht 5 bedeckt die Oberfläche des Halbleiterchips 1 vorliegend vollständig. Auf die Keimschicht 5 wird
vollflächig eine dielektrische Schicht 6 aufgebracht, ebenfalls mit einem der bereits genannten Verfahren. Die so entstandene Anordnung ist schematisch in Figur 1 gezeigt. Auf die dielektrische Schicht 6 kann weiterhin eine
Adhäsionsschicht (nicht dargestellt) für einen nachfolgend aufgebrachten Fotolack angeordnet werden.
Wie schematisch in Figur 2 dargestellt, werden auf die dielektrische Schicht 6 Strukturelemente 7 eines Fotolacks aufgebracht, wobei Bereiche der dielektrischen Schicht 6 frei zugänglich bleiben.
In einem nächsten Schritt wird die dielektrische Schicht 6 in den Bereichen, die frei zugänglich sind, durch Ätzen entfernt (Figur 3) . Auf diese Art und Weise entstehen Öffnungen 8 in der dielektrischen Schicht 6 in den Bereichen, die nicht von den Strukturelementen 7 des Fotolacks bedeckt sind. Hierbei wird die dielektrische Schicht 6 ausgehend von Begrenzungen der Öffnungen 8 bevorzugt unterätzt, so dass Unterätzungen 9 entstehen .
In einem nächsten Schritt, der schematisch in Figur 4
dargestellt ist, werden ein metallischer Volumenbereich 10 einer ersten elektrischen Kontaktstelle und ein metallischer Volumenbereich 10 einer zweiten elektrischen Kontaktstelle in den Öffnungen 8 der dielektrischen Schicht 6 zwischen die Strukturelemente 7 des Fotolacks galvanisch abgeschieden. Hierbei dienen die Strukturelemente 7 des Fotolackes dazu, dass sich gerade Seitenflächen der Volumenbereiche 10 ausbilden. Die Volumenbereiche 10 können beispielsweise
Nickel, Kupfer, Zinn oder Gold aufweisen oder aus einem dieser Materialien bestehen. Bei dem galvanischen Abscheiden der metallischen Volumenbereiche 10 werden auch die
Unterätzungen 9 in der dielektrischen Schicht 6 mit dem metallischen Material der Volumenbereiche 10 gefüllt, sodass jeweils ein verbreiterter Fußpunkt 11 der späteren
Kontaktstellen entsteht. Danach werden die Strukturelemente 7 des Fotolacks wieder entfernt.
In einem nächsten Schritt, der schematisch in Figur 5
dargestellt ist, wird eine Haftvermittlungsschicht 12 auf den Oberflächen der Volumenbereiche 10 zunächst vollflächig aufgebracht, wobei keine Abscheidung auf dem Material der dielektrischen Schicht 6 stattfindet. Die Volumenbereiche 10 mit den Haftvermittlungsschicht 12 bilden elektrische
Kontaktstellen 14 des späteren Halbleiterbauelements aus.
In einem nächsten Schritt wird eine Vergussmasse 13 auf den Halbleiterchip 1 aufgebracht, die die Zwischenräume zwischen den Kontaktstellen 14 vollständig ausfüllt und zunächst auch die Kontaktstellen 14 vollständig umhüllt, so dass die
Vergussmasse 13 eine Schicht über den Kontaktstellen 14 mit einer planen Oberfläche ausbildet (Figur 6) .
In einem nächsten Schritt wird die Vergussmasse 13 teilweise wieder entfernt, beispielsweise mittels Schleifen, sodass erste Hauptflächen der elektrischen Kontaktstellen 14
freigelegt werden. Hierbei wird die Haftvermittlungsschicht 12 von ersten Hauptflächen der Kontaktstellen 14 wieder entfernt, sodass das Material der metallischen
Volumenbereiche 10 zunächst frei zugänglich ist. Dann wird auf die ersten freigelegten Hauptflächen der metallischen Volumenbereiche 10 eine lötfähige Schicht 15 aufgebracht. Ein Halbleiterbauelement, wie es mit dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 6 hergestellt werden kann, ist schematisch in Figur 7 gezeigt. Das Halbleiterbauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 7 weist eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge 2 mit einer aktiven Zone 3 auf, die dazu geeignet ist,
elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Die aktive
Strahlungserzeugende Zone 3 ist zwischen einem n-leitenden Bereich der Halbleiterschichtenfolge 2 und einem p-leitenden Bereich der Halbleiterschichtenfolge 2 angeordnet. Die in der aktiven Zone erzeugte elektromagnetische Strahlung wird von einer Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips 1 ausgesandt, die eine erste Hauptfläche des Halbleiterchips umfasst. Der ersten Hauptfläche des Halbleiterchips liegt eine zweite Hauptfläche gegenüber. Auf der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 2 ist eine Halbleiterstruktur 4 mit elektrischen Kontakten zu dem n-leitenden Bereich und dem p- leitenden Bereich aufgebracht. Auf der Halbleiterstruktur 4 ist vollflächig eine Keimschicht 5 angeordnet.
Weiterhin umfasst das Halbleiterbauelement gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figur 7 zwei elektrische
Kontaktstellen 14, von denen jede einen metallischen
Volumenbereich 10 aufweist, dessen Seitenflächen mit einer Haftvermittlungsschicht 5 vollständig bedeckt sind. Die
Haftvermittlungsschicht 5 grenzt hierbei direkt an eine
Vergussmasse 13 an, die Bereiche zwischen den elektrischen Kontaktstellen 14 vollständig ausfüllen und die elektrischen Kontaktstellen 14 seitlich vollständig umhüllt, während erste Hauptflächen der elektrischen Kontaktstellen 14 frei von der Haftvermittlungsschicht 12 sind. Auf der Keimschicht 5 ist zwischen den elektrischen Kontaktstellen 14 eine dielektrische Schicht 6 angeordnet, die direkt an die
Vergussmasse 13 angrenzt. Auf den metallischen
Volumenbereichen ist eine lötfähige Schicht 15 ausgebildet, die die ersten Hauptflächen der elektrischen Kontaktstellen 14 ausbildet.
Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Anmeldung DE 102017110073.3 in Anspruch, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
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.
Bezugs zeichenliste
1 Halbleiterchip
2 epitaktische Halbleiterschichtenfolge
3 Strahlungserzeugende aktive Zone
4 Halbleiterstruktur
5 Keimschicht
6 dielektrische Schicht
7 Strukturelement eines Fotolacks
8 Öffnungen
9 Unteratzungen
10 metallischer Volumenbereich
11 Fußpunkt
12 HaftvermittlungsSchicht
13 Vergussmasse
14 elektrische Kontaktstelle
15 lötfähige Schicht

Claims

- I S
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements mit den Schritten:
- Bereitstellen eines Strahlungsemittierenden
Halbleiterchips (1) mit einer ersten Hauptfläche, die eine Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips (1) umfasst ,
- Aufbringen einer metallischen Keimschicht (5) auf eine zweite Hauptfläche des Halbleiterchips (1), die der ersten Hauptfläche gegenüberliegt,
- galvanisches Abscheiden eines metallischen
Volumenbereichs (10) einer ersten elektrischen
Kontaktstelle (14) und eines metallischen
Volumenbereichs (10) einer zweiten elektrischen
Kontaktstelle (14) auf der Keimschicht (5),
- Abscheiden einer Haftvermittlungsschicht (12) auf den Volumenbereichen (10) der ersten elektrischen
Kontaktstelle (14) und der zweiten elektrischen
Kontaktstelle (14), und
- Aufbringen einer Vergussmasse (13) zumindest zwischen die Kontaktstellen (14) wobei
- vor dem galvanischen Abscheiden der metallischen
Volumenbereiche (10) zunächst eine dielektrische Schicht (6) vollflächig auf die Keimschicht (5) aufgebracht wird und Öffnungen (8) in der dielektrischen Schicht (6) mittels Ätzen erzeugt werden, und
- ein Material der metallischen Volumenbereiche (10) durch die Öffnungen (8) der dielektrischen Schicht (6) abgeschieden wird, wobei die dielektrische Schicht (6) an Begrenzungen zu den Öffnungen (8) unterätzt wird und die Unterätzungen (9) bei dem galvanischen Abscheiden der metallischen Volumenbereiche (10) mit Material der metallischen Volumenbereiche (10) gefüllt werden.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem
- die Haftvermittlungsschicht (12) so auf die
Volumenbereiche (10) aufgebracht wird, dass sie die Oberfläche der Volumenbereiche (10) jeweils vollständig bedeckt,
- die Vergussmasse (13) so aufgebracht wird, dass die Vergussmasse (13) die elektrischen Kontaktstellen (14) vollständig umhüllt, und
- erste Hauptflächen der elektrischen Kontaktstellen (14) durch Entfernen der Vergussmasse (13) freigelegt werden, wobei die Haftvermittlungsschicht (12) von den ersten Hauptflächen entfernt wird.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem
- Strukturelemente (7) eines Fotolacks auf die
vollflächig ausgebildete dielektrische Schicht (6) aufgebracht werden, und
- die Öffnungen (8) in der dielektrischen Schicht (6) mittels Ätzen der Bereiche erzeugt werden, die frei zugänglich sind. 4. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem die metallischen Volumenbereiche (10) zwischen die Strukturelemente (7) des Fotolacks abgeschieden werden . 5. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem die Volumenbereiche (10) eines der folgenden
Materialien aufweist: Nickel, Kupfer, Zinn, Gold. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem die Haftvermittlungsschicht (12) eines der folgenden Materialien aufweist: SiN, SiOx, Ti, Ti02, Sn, fluorhaltige Verbindungen.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem die Haftvermittlungsschicht (12) mit einem der folgenden Verfahren aufgebracht wird: galvanisches Abscheiden, PVD, CVD, stromloses galvanisches
Abscheiden, Sputtern, Schleudern, Tauchen, Sprühen.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem die Haftvermittlungsschicht (12) eine Dicke zwischen einschließlich 0,5 Nanometer und
einschließlich 5 Mikrometer aufweist.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem die Keimschicht (5) eines der folgenden
Materialien aufweist: Au, Ti, Cu, AI, Ag, Sn, Rh, Pt .
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche,
bei dem die Keimschicht (5) mit einem der folgenden Verfahren aufgebracht wird: stromloses galvanisches Abscheiden, Aufdampfen, PECVD, Sputtern.
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit:
- einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip (1) mit einer ersten Hauptfläche, die eine
Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips (1) umfasst ,
- einer ersten elektrischen Kontaktstelle (14) und einer zweiten elektrischen Kontaktstelle (14), die an einer zweiten Hauptfläche des Halbleiterchips (1) angeordnet sind, die der ersten Hauptfläche
gegenüberliegt, wobei
- jede Kontaktstelle (14) einen metallischen
Volumenbereich (10) und eine Haftvermittlungsschicht
(12) aufweist, wobei die Haftvermittlungsschicht (12) zumindest teilweise eine Außenfläche der Kontaktstelle
(14) ausbildet und eine Haftvermittlung zu einer
Vergussmasse (13) bewirkt, die die Kontaktstellen (14) lateral umhüllt,
- die zweite Hauptfläche jeder Kontaktstelle (14), die zu dem Halbleiterchip (1) weist, eine größere Fläche aufweist als eine erste Hauptfläche jeder Kontaktstelle (14), die der zweiten Hauptfläche gegenüberliegt.
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem die Haftvermittlungsschicht (12) Seitenflächen der Volumenbereiche (10) der Kontaktstellen (14) vollständig bedeckt, während eine Hauptfläche der Volumenbereiche (10) jeweils frei von der
Haftvermittlungsschicht (12) sind.
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem auf die Hauptfläche der Volumenbereiche (10), die frei von der Haftvermittlungsschicht (12) ist, eine lötfähige Schicht (15) aufgebracht ist, die eine
Montagefläche der Kontaktstellen (14) ausbildet.
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