WO2020011642A1 - Optoelektronisches halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauteils - Google Patents

Optoelektronisches halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauteils Download PDF

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carrier
underside
semiconductor chip
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Andreas Reith
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • One problem to be solved is to specify an optoelectronic semiconductor component that can be operated efficiently.
  • Another object to be solved is a method for producing an optoelectronic
  • the optoelectronic component comprises
  • Semiconductor device a carrier that has an integrated
  • the carrier can be a three-dimensional body and can have the shape of a cylinder, a disk or a cuboid, for example.
  • the carrier can have a main extension plane.
  • the main extension plane of the carrier runs, for example, parallel to a surface, for example a top surface, of the carrier.
  • the carrier can be a semiconductor material
  • the integrated circuit can be, for example, an IC (integrated circuit) chip.
  • the carrier can have control electronics on or in a silicon substrate.
  • the optoelectronic component comprises Semiconductor component an optoelectronic semiconductor chip, which is arranged on the carrier.
  • the semiconductor chip is, for example, a luminescence diode chip, such as a light-emitting diode chip or a laser diode chip, or a detector. That is, the optoelectronic
  • the semiconductor chip is designed for this in operation
  • the optoelectronic semiconductor chip is arranged on an upper side of the carrier.
  • the optoelectronic component comprises
  • Semiconductor component a molded body which at least partially surrounds the carrier in lateral directions and which partially covers the carrier on a side facing away from the optoelectronic semiconductor chip.
  • the molded body can be produced by means of a casting and / or injection molding process. All of these fall under this procedure
  • the term casting process includes casting, injection molding, transfer molding and compression molding.
  • the molded body can thus be molded onto the carrier.
  • the molded body can have a molding compound.
  • the shaped body can support the carrier in lateral
  • the shaped body does not completely cover the carrier from the underside of the carrier facing away from the optoelectronic semiconductor chip.
  • the top of the carrier can be free of the molded body.
  • the optoelectronic component comprises
  • Semiconductor component at least two plated-through holes which extend from the underside of the semiconductor component facing away from the optoelectronic semiconductor chip
  • Shaped body extend to the carrier and have an electrically conductive material.
  • the vias can extend in a vertical direction, the vertical direction being perpendicular or transverse to
  • Vias can be formed as recesses in the molded body, which are filled with electrically conductive material.
  • the vias can be completely filled with the electrically conductive material.
  • the vias are only partially filled with the electrically conductive material.
  • the electrically conductive material is, for example, copper.
  • the vias can be in direct contact with the molded body. Overall, the optoelectronic semiconductor component can have a large number of
  • the integrated circuit is for
  • the optoelectronic semiconductor chip can be electrically connected to the integrated circuit.
  • the optoelectronic semiconductor chip has electrical contacts on an underside of the optoelectronic semiconductor chip facing the carrier.
  • the carrier can have electrical contacts on the top
  • the optoelectronic semiconductor chip is electrically connected to the carrier via the electrical contacts.
  • the integrated circuit is designed to control and / or regulate the optoelectronic semiconductor chip.
  • the integrated circuit can be designed to switch the optoelectronic semiconductor chip on and off.
  • the integrated circuit is designed to energize the optoelectronic
  • the optoelectronic component comprises
  • Semiconductor device a carrier that has an integrated
  • Circuit comprises an optoelectronic semiconductor chip, which is arranged on the carrier, a molded body which at least partially surrounds the carrier in lateral directions and which partially covers the carrier on a side facing away from the optoelectronic semiconductor chip, and at least two plated-through holes which differ from one another Extend the underside of the semiconductor component facing away from the optoelectronic semiconductor chip through the shaped body to the carrier and have an electrically conductive material, the integrated circuit being provided for driving and / or regulating the optoelectronic semiconductor chip.
  • the optoelectronic semiconductor component described here is based, among other things, on the idea that the
  • thermo-mechanical can be used between different components that have different coefficients of thermal expansion
  • Thermo-mechanical Stress can cause cracks in a semiconductor device and overall reduce the reliability of the
  • the molded body can be considered a stable and inexpensive
  • the carrier can be completely surrounded by the shaped body in lateral directions, the carrier is protected by the shaped body from external, for example mechanical or chemical,
  • the optoelectronic semiconductor chip has a radiation passage side which faces away from the carrier.
  • the radiation passage side is the side of the semiconductor chip on which at least a large part of the electromagnetic radiation generated or to be received during operation emerges from or enters the semiconductor chip.
  • the semiconductor chip is, for example, a radiation-emitting semiconductor chip and is designed for this purpose in the direction of electromagnetic radiation
  • the carrier or the shaped body To emit radiation passage side. It is therefore not necessary for the carrier or the shaped body to be transparent to the electromagnetic one emitted by the semiconductor chip
  • the optoelectronic component the optoelectronic component
  • Semiconductor component at least two vias. With a small number of vias, a lower thermo-mechanical voltage is built up in the semiconductor component, but the thermal resistance is
  • Vias can be used to efficiently reduce thermo-mechanical stresses in the semiconductor component.
  • the plated-through holes are completely filled with the electrically conductive material.
  • Vias are filled with the electrically conductive material using a plating process.
  • Semiconductor device can be degraded efficiently.
  • the plated-through holes are not used to energize the integrated circuit. This means that the plated-through holes are not electrical contacts for electrically contacting the integrated circuit. The plated-through holes are then exclusively thermal contacts, via which thermo-mechanical stresses can be reduced.
  • the integrated circuit can thus be controlled via the at least two vias.
  • no other electrical signal can be controlled via the at least two vias.
  • the plated-through holes are designed to reduce thermo-mechanical voltages.
  • the vias can be a thermal
  • Shaped body is. In particular, you can use the
  • Contacting the carrier can be dismantled.
  • the molded body has an electrically insulating material.
  • the electrically insulating material has an electrically insulating material.
  • Material can in particular be a thermal
  • Semiconductor component can be degraded efficiently through the vias.
  • the underside of the semiconductor component is completely covered with the electrically conductive material between the vias.
  • the electrically conductive material is also applied to the underside of the semiconductor component. The electrically conductive material on the underside of the semiconductor component is not removed between the plated-through holes.
  • Thermo-mechanical stresses in the semiconductor component can be reduced via the plated-through holes and the fully conductive electrically conductive material.
  • At least one further plated-through hole extends through the molded body from the underside of the semiconductor component to an upper side facing away from the underside.
  • the further plated-through hole extends completely through the molded body. This means that the further plated-through hole in lateral directions
  • Vias can extend in the vertical direction
  • the semiconductor component can have a total of two further plated-through holes. The other two
  • Vias can be arranged on different sides next to the carrier.
  • Vias can be provided for electrical contacting of the carrier.
  • the optoelectronic semiconductor component on the top of the
  • the electrically conductive connection can be an electrically conductive Have material.
  • the electrically conductive material can be applied to the top of the semiconductor component.
  • the electrically conductive material extends on the upper side of the semiconductor component from the further plated-through hole to the carrier.
  • the electrically conductive material can be connected to an electrical contact of the carrier. If the semiconductor component has two further plated-through holes, then at the top of the
  • the electrically conductive connection and the further plated-through hole are for electrical
  • the optoelectronic component According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component, the optoelectronic component
  • Semiconductor component at least two electrical contacts for contacting the optoelectronic semiconductor chip on the underside of the semiconductor component. Each of the electrical contacts is on the bottom of the semiconductor device
  • the electrical contacts can have an electrically conductive material which is on the underside of the electrical contacts
  • the electrical contacts are arranged at a distance from the electrically conductive material on the underside of the semiconductor component, which is arranged in the region of the carrier.
  • the electrical contacts are over the further vias and
  • the carrier is electrically conductively connected to the semiconductor chip and is designed to drive it.
  • the semiconductor chip can
  • Semiconductor component and the carrier electrically contacted become.
  • the semiconductor component is therefore advantageously surface-mountable.
  • the plated-through holes are electrically insulated from the optoelectronic semiconductor chip. Since the vias are only thermal contacts, they are not electrically conductive with the
  • Vias and electrically conductive areas of the carrier can be arranged.
  • fewer thermo-mechanical stresses are thus transmitted to the semiconductor chip.
  • Optoelectronic semiconductor component can preferably be produced using a method described here. In other words, all for the optoelectronic semiconductor component
  • the method comprises a method step in which a carrier is provided which has an integrated one
  • Circuit includes and on which an optoelectronic
  • Semiconductor chip is arranged.
  • the semiconductor chip can, for example, via an adhesive connection or
  • the method comprises a method step in which the carrier is shaped with a shaped body which at least partially surrounds the carrier in lateral directions and which at least partially covers the carrier on a side facing away from the optoelectronic semiconductor chip ,
  • Shaped body can support the wearer in lateral directions
  • the molded body can completely cover the carrier on the side facing away from the optoelectronic semiconductor chip.
  • the carrier can be in direct
  • An upper side of the carrier facing the semiconductor chip can be free of the molded body.
  • Semiconductor chips can be provided with a protective layer or a protective film on the top of the carrier during the forming with the molded body.
  • the method comprises a method step in which at least two recesses are produced in the molded body, which recesses extend from the underside of the optoelectronic
  • Semiconductor component extend to the carrier.
  • Recesses are thus arranged below the carrier.
  • the recesses can extend in the vertical direction.
  • Recesses can be formed, for example, with a laser or mechanically. For this purpose, material of the molded body is removed in the recesses.
  • the method comprises a method step in which an electrically conductive material is deposited into the recesses and on the underside of the optoelectronic semiconductor component, so that plated-through holes are formed.
  • the electrically conductive material can be deposited into the recesses and on the underside of the optoelectronic semiconductor component, so that plated-through holes are formed.
  • the electrically conductive material can be deposited, for example, by a plating process.
  • the electrically conductive material can be deposited, for example, by a plating process.
  • the electrically conductive material filled recess forms a via.
  • the integrated circuit is provided for driving and / or regulating the optoelectronic semiconductor chip.
  • thermo-mechanical stresses can be reduced via the plated-through holes.
  • Large temperature differences can occur during the method for producing the semiconductor component. With different coefficients of thermal expansion of different materials of the semiconductor component, these can lead to thermo-mechanical stresses in the semiconductor component. For example, during the assembly of the
  • the shaped body is produced by means of a casting and / or injection molding process. All of these fall under this procedure
  • the term casting process here includes all manufacturing processes in which a molding compound is introduced into a predetermined shape and in particular is subsequently hardened.
  • the term “casting method” includes casting, injection molding, transfer molding and compression molding.
  • the molded body can thus be molded onto the carrier.
  • the carrier with the semiconductor chip can be introduced into a mold which is arranged on the top and the bottom of the carrier.
  • a protective film can be attached to the top of the carrier.
  • At least two electrical contacts for contacting the optoelectronic semiconductor chip are formed on the underside of the optoelectronic semiconductor component.
  • the electrically conductive material applied over the entire surface can be removed in places from the underside of the semiconductor component.
  • this can be electrical conductive material can be removed by etching.
  • electrically conductive material is removed from the underside of the semiconductor component in such a way that at least two regions of the electrically conductive material arranged at a distance from one another remain on the underside. These at least two areas form the electrical contacts.
  • the electrically conductive material remains on the underside in the area of the carrier.
  • the semiconductor component is thus advantageously surface-mountable.
  • At least one further plated-through hole is formed, which extends from the underside of the optoelectronic
  • a recess can be formed in the molded body, which extends from the underside of the molded body
  • Semiconductor component extends to the top.
  • the recess can be completely filled with an electrically conductive material.
  • a total of at least two further vias can be formed. The other two
  • Vias can be arranged on different sides next to the carrier. Each of the others
  • Vias can be electrically conductive with one of the electrical contacts on the bottom of the
  • the further plated-through holes thus form electrical connections to the upper side of the semiconductor component.
  • one of the undersides of the optoelectronic component is selected from one of the undersides of the optoelectronic component
  • the semiconductor chip can be covered with a protective film or protective layer, so that this does not coincide with the electrical
  • Applied electrically conductive material can be removed from the top in places.
  • the electrically conductive material can be removed by etching. This allows electrical connections to be formed between the further vias and the carrier.
  • an electrical connection can extend from a further plated-through hole to the carrier and make electrical contact with it.
  • the carrier and thus also the semiconductor chip are thus the others via the electrical contacts on the underside of the semiconductor component
  • Vias and the electrical connections on the top of the semiconductor component can be electrically contacted.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through an optoelectronic semiconductor component according to one
  • FIGS. 2A, 2B, 2C, 2D and 2E An exemplary embodiment of the method for producing an optoelectronic semiconductor component is described in conjunction with FIGS. 2A, 2B, 2C, 2D and 2E. Identical, identical or identically acting elements are provided with the same reference symbols in the figures. The figures and the proportions of those in the figures.
  • Figure 1 is a schematic cross section through a
  • the semiconductor component 20 has a carrier 21 which comprises an integrated circuit.
  • On the carrier 21 is an optoelectronic
  • the semiconductor chip 22 is designed to emit electromagnetic radiation during operation
  • the semiconductor chip 22 has one
  • Radiation passage side 26 which faces away from the carrier 21.
  • the integrated circuit of the carrier 21 is provided for the control and / or regulation of the semiconductor chip 22.
  • the semiconductor component 20 further has a shaped body 23 which surrounds the carrier 21 in lateral directions x.
  • the lateral directions x run parallel to one
  • Main plane of extent of the carrier 21 Main plane of extent of the carrier 21.
  • the molded body 23 completely surrounds the carrier 21 in lateral directions x.
  • the molded body 23 covers the carrier 21 on an underside 25 of the carrier 21 facing away from the semiconductor chip 22
  • the molded body 23 has an electrical
  • a large number of plated-through holes 24 extend through the molded body 23 from an underside 25 of the semiconductor chip 22 facing away
  • the vias 24 extend in a vertical direction z, the vertical direction z being perpendicular to the main extension plane of the carrier 21.
  • the plated-through holes 24 have an electrically conductive material 27 and are completely filled with this.
  • Semiconductor component 20 is in the region of the carrier 21
  • the electrically conductive material 27 on the underside 25 of the semiconductor component 20 is in direct
  • the plated-through holes 24 are only thermal contacts.
  • the plated-through holes 24 are not used to energize the integrated circuit of the carrier 21. Since the coefficient of thermal expansion of the electrically conductive material 27 is different from the electrical one
  • thermo-mechanical stresses that occur in the semiconductor device 20 or during assembly of the semiconductor device 20 can be reduced via the plated-through holes 24.
  • Vias 28 extend vertically
  • Direction z The others are in the lateral direction x Vias 28 are arranged on different sides next to the carrier 21.
  • the electrical contacts 30 for contacting the semiconductor chip 22 are arranged on the underside 25 of the semiconductor component 20.
  • the electrical contacts 30 have an electrically conductive material 27, which is arranged on the underside 25 of the semiconductor component 20.
  • Each of the electrical contacts 30 is electrically connected to a further via 28.
  • On the top 31 of the semiconductor component 20 are two electrically conductive
  • Each of the electrically conductive connections 29 is electrically conductively connected to a further plated-through hole 28. In addition, each of the electrically conductive connections 29 extends from a further via 28 to the carrier 21.
  • the carrier 21 has on the semiconductor chip 22
  • the electrical contacts 30 are electrically conductively connected to the electrically conductive connections 29.
  • Semiconductor chip 22 can be controlled via the carrier 21. Since the carrier 21 can be electrically contacted via the electrically conductive connections 29, the further plated-through holes 28 and the electrical contacts 30, the semiconductor chip 22 can also be electrically connected via the electrical contacts 30 on the underside 25 of the semiconductor component 20
  • FIG. 2A shows a step of the method for producing an optoelectronic semiconductor component 20 according to an exemplary embodiment. It is a schematic
  • the carrier 21 is provided, on which the optoelectronic semiconductor chip 22 is arranged.
  • the carrier 21 is formed with the molded body 23.
  • Semiconductor chip 22 introduced into a mold 32.
  • a protective film 33 is arranged between the semiconductor chip 22 and the mold 32.
  • the molded body 23 is thus produced by means of a casting and / or injection molding process.
  • the carrier 21 is shaped with the shaped body 23 such that it completely covers the carrier 21 in lateral directions x and on the underside 25.
  • FIG. 2B shows that the mold 32 and the protective film 33 are removed in a next step of the method.
  • the top 31 of the carrier 21 is free from
  • FIG. 2C shows that in a next step of the method, a large number of recesses 34 are produced in the molded body 23.
  • the recesses 34 extend from the underside 25 of the semiconductor component 20 to the carrier 21.
  • the recesses 34 can be formed, for example, with a laser or mechanically. In addition, two further recesses 34 are formed, which extend from the bottom 25 of the semiconductor component 20 to the top 31 of the
  • Recesses 34 can be formed with a laser or mechanically. The recesses 34 extend in the vertical direction z.
  • FIG. 2D shows that in a next step of the method, the electrically conductive material 27 into the
  • Recesses 34 is deposited.
  • the electrically conductive material 27 is applied to the underside 25 of the semiconductor component 20. After separating the electrical
  • conductive material 27 is the bottom 25 of the
  • conductive material 27 covered.
  • plated-through holes 24 are formed, which extend from the underside 25 of the semiconductor component 20 to the carrier 21.
  • the electrically conductive material 27 is also deposited on the upper side 31 of the semiconductor component 20.
  • a protective film 33 is arranged on the semiconductor chip 22.
  • the electrically conductive material 27 can be deposited over the entire surface on the upper side 31 of the semiconductor component 20.
  • FIG. 2E shows that in a next step of the method two electrical contacts 30 for contacting the semiconductor chip 22 on the underside 25 of the
  • electrically conductive material 27 partially from the
  • Underside 25 of semiconductor component 20 is removed, for example by etching.
  • the two electrical contacts 30 are arranged at a distance from one another.
  • Each of the electrical contacts 30 is electrically conductively connected to one of the further plated-through holes 28.
  • the underside 25 of the semiconductor component 20 between the plated-through holes 24 is thus completely covered with the electrically conductive material 27.
  • the electrically conductive material 27 is removed in places, so that in each case an electrically conductive connection 29 is formed by a further plated-through hole 28 to the carrier 21.
  • the carrier 21 has two on the top 31
  • the electrical contacts 30 are each electrically connected to one of the electrically conductive connections 29.
  • the semiconductor chip 22 can thus be electrically contacted via the carrier 21, the electrically conductive connections 29, the further plated-through holes 28 and the electrical contacts 30.

Abstract

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil (20) angegeben mit: - einem Träger (21), der einen integrierten Schaltkreis umfasst, - einem optoelektronischen Halbleiterchip (22), welcher auf dem Träger (21) angeordnet ist, - einem Formkörper (23), der den Träger (21) in lateralen Richtungen (x) zumindest stellenweise umgibt und der den Träger (21) an einer dem optoelektronischen Halbleiterchip (22) abgewandten Seite stellenweise bedeckt, und - mindestens zwei Durchkontaktierungen (24), welche sich von einer dem optoelektronischen Halbleiterchip (22) abgewandten Unterseite (25) des Halbleiterbauteils (20) durch den Formkörper (23) bis zum Träger (21) erstrecken und ein elektrisch leitfähiges Material (27) aufweisen, wobei der integrierte Schaltkreis zur Ansteuerung und/oder Regelung des optoelektronischen Halbleiterchips (22) vorgesehen ist. Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils (20) angegeben.

Description

Beschreibung
OPTOELEKTRONISCHES HALBLEITERBAUTEIL UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES OPTOELEKTRONISCHEN HALBLEITERBAUTEILS
Es werden ein optoelektronisches Halbleiterbauteil und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauteils angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil, das effizient betrieben werden kann, anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauteils, das effizient betrieben werden kann, anzugeben .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils, umfasst das optoelektronische
Halbleiterbauteil einen Träger, der einen integrierten
Schaltkreis umfasst. Der Träger kann ein dreidimensionaler Körper sein und beispielsweise die Form eines Zylinders, einer Scheibe oder eines Quaders aufweisen. Der Träger kann eine Haupterstreckungsebene aufweisen. Die
Haupterstreckungsebene des Trägers verläuft beispielsweise parallel zu einer Oberfläche, zum Beispiel einer Deckfläche, des Trägers. Der Träger kann ein Halbleitermaterial
aufweisen. Bei dem integrierten Schaltkreis kann es sich beispielsweise um einen IC (integrated Circuit) Chip handeln. Beispielsweise kann der Träger eine Steuerelektronik auf oder in einem Siliziumsubstrat aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils, umfasst das optoelektronische Halbleiterbauteil einen optoelektronischen Halbleiterchip, welcher auf dem Träger angeordnet ist. Bei dem Halbleiterchip handelt es sich zum Beispiel um einen Lumineszenzdiodenchip, wie einen Leuchtdiodenchip oder einen Laserdiodenchip, oder um einen Detektor. Das heißt, der optoelektronische
Halbleiterchip ist dazu ausgelegt im Betrieb
elektromagnetische Strahlung zu emittieren oder zu
detektieren. Der optoelektronische Halbleiterchip ist an einer Oberseite des Trägers angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils, umfasst das optoelektronische
Halbleiterbauteil einen Formkörper, der den Träger in lateralen Richtungen zumindest stellenweise umgibt und der den Träger an einer dem optoelektronischen Halbleiterchip abgewandten Seite stellenweise bedeckt. Die lateralen
Richtungen erstrecken sich parallel zur
Haupterstreckungsebene des Trägers. Der Formkörper kann mittels eines Gieß- und/oder Spritzverfahrens hergestellt werden. Unter diese Verfahren fallen hierbei alle
Herstellungsverfahren, bei denen eine Formmasse in eine vorgegebene Form eingebracht wird und insbesondere
nachfolgend gehärtet wird. Insbesondere umfasst der Begriff Gieß-Verfahren Gießen (casting), Spritzgießen (injection molding) , Spritzpressen (transfer molding) und Formpressen (compression molding) . Somit kann der Formkörper an den Träger angeformt werden. Der Formkörper kann eine Formmasse aufweisen. Der Formkörper kann den Träger in lateralen
Richtungen vollständig umgeben. An einer dem
optoelektronischen Halbleiterchip abgewandten Unterseite des Trägers bedeckt der Formkörper den Träger nicht vollständig. Die dem optoelektronischen Halbleiterchip zugewandte
Oberseite des Trägers kann frei vom Formkörper sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils, umfasst das optoelektronische
Halbleiterbauteil mindestens zwei Durchkontaktierungen, welche sich von einer dem optoelektronischen Halbleiterchip abgewandten Unterseite des Halbleiterbauteils durch den
Formkörper bis zum Träger erstrecken und ein elektrisch leitfähiges Material aufweisen. Die Durchkontaktierungen können sich in einer vertikalen Richtung erstrecken, wobei die vertikale Richtung senkrecht oder quer zur
Haupterstreckungsebene des Trägers verläuft. Die
Durchkontaktierungen können als Ausnehmungen im Formkörper geformt werden, welche mit elektrisch leitfähigem Material gefüllt werden. Die Durchkontaktierungen können vollständig mit dem elektrisch leitfähigen Material gefüllt sein.
Alternativ ist es möglich, dass die Durchkontaktierungen nur teilweise mit dem elektrisch leitfähigen Material gefüllt sind. Bei dem elektrisch leitfähigen Material handelt es sich beispielsweise um Kupfer. Die Durchkontaktierungen können in direktem Kontakt mit dem Formkörper sein. Insgesamt kann das optoelektronische Halbleiterbauteil eine Vielzahl von
Durchkontaktierungen aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils, ist der integrierte Schaltkreis zur
Ansteuerung und/oder Regelung des optoelektronischen
Halbleiterchips vorgesehen. Dazu kann der optoelektronische Halbleiterchip elektrisch mit dem integrierten Schaltkreis verbunden sein. Beispielsweise weist der optoelektronische Halbleiterchip an einer dem Träger zugewandten Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips elektrische Kontakte auf. Der Träger kann an der Oberseite elektrische Kontakte
aufweisen. Der optoelektronische Halbleiterchip ist über die elektrischen Kontakte elektrisch mit dem Träger verbunden. Der integrierte Schaltkreis ist dazu ausgelegt den optoelektronischen Halbleiterchip anzusteuern und/oder zu regeln. Beispielsweise kann der integrierte Schaltkreis dazu ausgelegt sein den optoelektronischen Halbleiterchip an- und auszuschalten. Außerdem ist der integrierte Schaltkreis dazu ausgelegt die Bestromung des optoelektronischen
Halbleiterchips zu regeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils, umfasst das optoelektronische
Halbleiterbauteil einen Träger, der einen integrierten
Schaltkreis umfasst, einen optoelektronischen Halbleiterchip, welcher auf dem Träger angeordnet ist, einen Formkörper, der den Träger in lateralen Richtungen zumindest stellenweise umgibt und der den Träger an einer dem optoelektronischen Halbleiterchip abgewandten Seite stellenweise bedeckt, und mindestens zwei Durchkontaktierungen, welche sich von einer dem optoelektronischen Halbleiterchip abgewandten Unterseite des Halbleiterbauteils durch den Formkörper bis zum Träger erstrecken und ein elektrisch leitfähiges Material aufweisen, wobei der integrierte Schaltkreis zur Ansteuerung und/oder Regelung des optoelektronischen Halbleiterchips vorgesehen ist .
Dem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteil liegt unter anderem die Idee zugrunde, dass über die
Durchkontaktierungen thermo-mechanische Spannungen abgebaut werden können. In einem Halbleiterbauteil können zwischen verschiedenen Komponenten, welche verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, thermo-mechanische
Spannungen auftreten. Insbesondere können diese Spannungen bereits im Herstellungsprozess bei großen
Temperaturveränderungen auftreten. Thermo-mechanische Spannungen können in einem Halbleiterbauteil zu Rissen und insgesamt zu einer Reduktion der Zuverlässigkeit des
Halbleiterbauteils führen. Durch die Verwendung der
Durchkontaktierungen werden weniger thermo-mechanische
Spannungen von der Unterseite des Halbleiterbauteils in den Halbleiterchip übertragen, da diese durch eine mechanische Deformation der Durchkontaktierungen abgebaut werden. Da die Durchkontaktierungen beispielsweise Kupfer aufweisen, weisen diese eine hohe thermische Leitfähigkeit auf. Somit kann das Einbringen der Durchkontaktierungen zu einer erhöhten
Lebensdauer des Halbleiterbauteils führen.
Der Formkörper kann als eine stabile und kostengünstige
Haltevorrichtung für das Halbleiterbauteil dienen. Da der Träger in lateralen Richtungen vollständig vom Formkörper umgeben sein kann, ist der Träger durch den Formkörper vor äußeren, zum Beispiel mechanischen oder chemischen,
Einflüssen geschützt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist der optoelektronische Halbleiterchip eine Strahlungsdurchtrittsseite auf, welche dem Träger abgewandt ist. Bei der Strahlungsdurchtrittsseite handelt es sich um die Seite des Halbleiterchips, an welcher mindestens ein Großteil der im Betrieb erzeugten oder zu empfangenden elektromagnetischen Strahlung aus dem Halbleiterchip austritt oder in diesen eintritt. Der Halbleiterchip ist zum Beispiel ein strahlungsemittierender Halbleiterchip und dazu ausgelegt elektromagnetische Strahlung in Richtung der
Strahlungsdurchtrittsseite zu emittieren. Somit ist es nicht nötig, dass der Träger oder der Formkörper transparent für die vom Halbleiterchip emittierte elektromagnetische
Strahlung sind. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist das optoelektronische
Halbleiterbauteil mindestens zwei Durchkontaktierungen auf. Bei einer kleinen Anzahl von Durchkontaktierungen wird eine geringere thermo-mechanische Spannung im Halbleiterbauteil aufgebaut, jedoch ist der thermische Widerstand der
Durchkontaktierungen größer als bei einer großen Anzahl von Durchkontaktierungen. Über eine Vielzahl von
Durchkontaktierungen können thermo-mechanische Spannungen im Halbleiterbauteil effizient abgebaut werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils sind die Durchkontaktierungen vollständig mit dem elektrisch leitfähigen Material gefüllt. Die
Durchkontaktierungen können von der Unterseite des
Halbleiterbauteils her mit dem elektrisch leitfähigen
Material gefüllt werden. Beispielsweise können die
Durchkontaktierungen mittels eines Plating Prozesses mit dem elektrisch leitfähigen Material gefüllt werden. Dies
ermöglicht, dass thermo-mechanische Spannungen im
Halbleiterbauteil effizient abgebaut werden können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils dienen die Durchkontaktierungen nicht zur Bestromung des integrierten Schaltkreises. Das bedeutet, dass es sich bei den Durchkontaktierungen nicht um elektrische Kontakte zur elektrischen Kontaktierung des integrierten Schaltkreises handelt. Bei den Durchkontaktierungen handelt es sich dann ausschließlich um thermische Kontakte, über welche thermo-mechanische Spannungen abgebaut werden können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils dienen zumindest zwei der Durchkontaktierungen zur Bestromung des integrierten
Schaltkreises. Der integrierte Schaltkreis kann somit über die mindestens zwei Durchkontaktierungen angesteuert werden. Vorteilhafterweise werden keine weiteren elektrischen
Anschlüsse zur Kontaktierung des integrierten Schaltkreises benötigt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils sind die Durchkontaktierungen dazu ausgelegt thermo-mechanische Spannungen abzubauen. Dazu können die Durchkontaktierungen einen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, welcher verschieden vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials des
Formkörpers ist. Insbesondere können über die
Durchkontaktierungen thermo-mechanische Spannungen
effizienter als über eine vollflächige elektrische
Kontaktierung des Trägers abgebaut werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist der Formkörper ein elektrisch isolierendes Material auf. Das elektrisch isolierende
Material kann insbesondere einen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, welcher verschieden vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten des elektrisch
leitfähigen Materials der Durchkontaktierungen ist. Dies ermöglicht, dass thermo-mechanische Spannungen im
Halbleiterbauteil effizient über die Durchkontaktierungen abgebaut werden können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die Unterseite des Halbleiterbauteils zwischen den Durchkontaktierungen vollständig mit dem elektrisch leitfähigen Material bedeckt. Beim Befüllen der Durchkontaktierungen mit dem elektrisch leitfähigen Material wird das elektrisch leitfähige Material ebenfalls auf die Unterseite des Halbleiterbauteils aufgebracht. Zwischen den Durchkontaktierungen wird das elektrisch leitfähige Material an der Unterseite des Halbleiterbauteils nicht entfernt.
Somit ist das elektrisch leitfähige Material an der
Unterseite im Bereich des Trägers vollflächig angeordnet.
Über die Durchkontaktierungen und das vollflächig angeordnete elektrisch leitfähige Material können thermo-mechanische Spannungen im Halbleiterbauteil abgebaut werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils erstreckt sich mindestens eine weitere Durchkontaktierung durch den Formkörper von der Unterseite des Halbleiterbauteils zu einer der Unterseite abgewandten Oberseite. Die weitere Durchkontaktierung erstreckt sich vollständig durch den Formkörper. Das bedeutet, dass die weitere Durchkontaktierung in lateralen Richtungen
vollständig vom Formkörper umgeben ist. Die weitere
Durchkontaktierung kann sich in vertikaler Richtung
erstrecken. Das Halbleiterbauteil kann insgesamt zwei weitere Durchkontaktierungen aufweisen. Die zwei weiteren
Durchkontaktierungen können auf unterschiedlichen Seiten neben dem Träger angeordnet sein. Die weitere
Durchkontaktierung kann zur elektrischen Kontaktierung des Trägers vorgesehen sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist an der Oberseite des
Halbleiterbauteils mindestens eine elektrisch leitfähige Verbindung angeordnet, welche von der weiteren
Durchkontaktierung zum Träger verläuft. Die elektrisch leitfähige Verbindung kann ein elektrisch leitfähiges Material aufweisen. Das elektrisch leitfähige Material kann auf die Oberseite des Halbleiterbauteils aufgebracht sein.
Das elektrisch leitfähige Material erstreckt sich in diesem Fall an der Oberseite des Halbleiterbauteils von der weiteren Durchkontaktierung bis zum Träger. Das elektrisch leitfähige Material kann mit einem elektrischen Kontakt des Trägers verbunden sein. Weist das Halbleiterbauteil zwei weitere Durchkontaktierungen auf, so sind an der Oberseite des
Halbleiterbauteils zwei elektrisch leitfähige Verbindungen angeordnet. Die elektrisch leitfähige Verbindung und die weitere Durchkontaktierung sind zur elektrischen
Kontaktierung des Trägers vorgesehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist das optoelektronische
Halbleiterbauteil mindestens zwei elektrische Kontakte zur Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips an der Unterseite des Halbleiterbauteils auf. Jeder der elektrischen Kontakte an der Unterseite des Halbleiterbauteils ist
elektrisch mit einer weiteren Durchkontaktierung verbunden. Die elektrischen Kontakte können ein elektrisch leitfähiges Material aufweisen, welches auf die Unterseite des
Halbleiterbauteils aufgebracht ist. Die elektrischen Kontakte sind beabstandet zu dem elektrisch leitfähigen Material an der Unterseite des Halbleiterbauteils angeordnet, welches im Bereich des Trägers angeordnet ist. Die elektrischen Kontakte sind über die weiteren Durchkontaktierungen und die
elektrisch leitfähigen Verbindungen elektrisch leitfähig mit dem Träger verbunden. Der Träger ist elektrisch leitfähig mit dem Halbleiterchip verbunden und dazu ausgelegt diesen anzusteuern. Somit kann der Halbleiterchip über die
elektrischen Kontakte an der Unterseite des
Halbleiterbauteils und den Träger elektrisch kontaktiert werden. Daher ist das Halbleiterbauteil vorteilhafterweise oberflächenmontierbar .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils sind die Durchkontaktierungen elektrisch isoliert vom optoelektronischen Halbleiterchip. Da es sich bei den Durchkontaktierungen lediglich um thermische Kontakte handelt, sind diese nicht elektrisch leitfähig mit dem
Halbleiterchip verbunden. Beispielsweise kann im Träger eine elektrisch isolierende Schicht zwischen den
Durchkontaktierungen und elektrisch leitfähigen Bereichen des Trägers angeordnet sein. Vorteilhafterweise werden somit weniger thermo-mechanische Spannungen in den Halbleiterchip übertragen .
Es wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Halbleiterbauteils angegeben. Das
optoelektronische Halbleiterbauteil ist bevorzugt mit einem hier beschriebenen Verfahren herstellbar. Mit anderen Worten, sämtliche für das optoelektronische Halbleiterbauteil
offenbarte Merkmale sind auch für das Verfahren zur
Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem ein Träger bereit gestellt wird, der einen integrierten
Schaltkreis umfasst und auf dem ein optoelektronischer
Halbleiterchip angeordnet ist. Der Halbleiterchip kann beispielsweise über eine Klebeverbindung oder eine
Lotverbindung mit dem Träger verbunden werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem der Träger mit einem Formkörper umformt wird, der den Träger in lateralen Richtungen zumindest stellenweise umgibt und der den Träger an einer dem optoelektronischen Halbleiterchip abgewandten Seite zumindest stellenweise bedeckt. Der
Formkörper kann den Träger in lateralen Richtungen
vollständig bedecken. Außerdem kann der Formkörper den Träger an der dem optoelektronischen Halbleiterchip abgewandten Seite vollständig bedecken. Der Träger kann in direktem
Kontakt mit dem Formkörper sein. Eine dem Halbleiterchip zugewandte Oberseite des Trägers kann frei vom Formkörper sein. Zum Schutz der Oberseite des Trägers und des
Halbleiterchips kann während des Umformens mit dem Formkörper eine Schutzschicht oder eine Schutzfolie an der Oberseite des Trägers angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem mindestens zwei Ausnehmungen im Formkörper erzeugt werden, welche sich von der Unterseite des optoelektronischen
Halbleiterbauteils bis zum Träger erstrecken. Die
Ausnehmungen sind somit unterhalb des Trägers angeordnet. Die Ausnehmungen können sich in vertikaler Richtung erstrecken.
Es ist weiter möglich, dass eine Vielzahl von Ausnehmungen im Formkörper erzeugt wird, welche sich von der Unterseite des Halbleiterbauteils bis zum Träger erstrecken. Die
Ausnehmungen können beispielsweise mit einem Laser oder mechanisch geformt werden. Dazu wird Material des Formkörpers in den Ausnehmungen abgetragen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem ein elektrisch leitfähiges Material in die Ausnehmungen und an der Unterseite des optoelektronischen Halbleiterbauteils abgeschieden wird, so dass Durchkontaktierungen geformt werden. Das elektrisch leitfähige Material kann
beispielsweise durch einen Plating Prozess abgeschieden werden. Das elektrisch leitfähige Material kann die
Ausnehmungen vollständig ausfüllen. Weiter kann das
elektrisch leitfähige Material die Unterseite des
Halbleiterbauteils vollflächig bedecken. Jede mit dem
elektrisch leitfähigen Material gefüllte Ausnehmung bildet jeweils eine Durchkontaktierung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils ist der integrierte Schaltkreis zur Ansteuerung und/oder Regelung des optoelektronischen Halbleiterchips vorgesehen.
Dem hier beschriebenen Verfahren liegt unter anderem die Idee zugrunde, dass ein optoelektronisches Halbleiterbauteil hergestellt wird, in welchem thermo-mechanische Spannungen über die Durchkontaktierungen abgebaut werden können. Während des Verfahrens zur Herstellung des Halbleiterbauteils können große Temperaturunterschiede auftreten. Diese können bei unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten unterschiedlicher Materialien des Halbleiterbauteils zu thermo-mechanischen Spannungen im Halbleiterbauteil führen. Beispielsweise können während der Montage des
Halbleiterbauteils auf eine Platine, zum Beispiel durch
Löten, thermo-mechanische Spannungen aufgrund der
unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien entstehen. Diese Spannungen können über die
Durchkontaktierungen abgebaut werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils wird der Formkörper mittels eines Gieß- und/oder Spritzverfahrens hergestellt. Unter diese Verfahren fallen hierbei alle
Herstellungsverfahren, bei denen eine Formmasse in eine vorgegebene Form eingebracht wird und insbesondere
nachfolgend gehärtet wird. Unter den Begriff Gieß-Verfahren fallen hierbei alle Herstellungsverfahren, bei denen eine Formmasse in eine vorgegebene Form eingebracht wird und insbesondere nachfolgend gehärtet wird. Insbesondere umfasst der Begriff Gieß-Verfahren Gießen (casting) , Spritzgießen (injection molding), Spritzpressen (transfer molding) und Formpressen (compression molding) . Somit kann der Formkörper an den Träger angeformt werden. Dazu kann der Träger mit dem Halbleiterchip in eine Form eingebracht werden, welche an der Oberseite und der Unterseite des Trägers angeordnet wird. Zum Schutz des Halbleiterchips kann an der Oberseite des Trägers eine Schutzfolie angebracht sein. Ein derart hergestellter Formkörper kann als kostengünstige und stabile
Haltevorrichtung für den Träger mit dem Halbleiterchip dienen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils werden mindestens zwei elektrische Kontakte zur Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips an der Unterseite des optoelektronischen Halbleiterbauteils geformt. Dazu kann das vollflächig aufgebrachte elektrisch leitfähige Material stellenweise von der Unterseite des Halbleiterbauteils entfernt werden. Beispielsweise kann das elektrisch leitfähige Material durch Ätzen entfernt werden. Das
elektrisch leitfähige Material wird von der Unterseite des Halbleiterbauteils derart entfernt, dass mindestens zwei beabstandet zueinander angeordnete Bereiche des elektrisch leitfähigen Materials an der Unterseite verbleiben. Diese mindestens zwei Bereiche formen die elektrischen Kontakte. Außerdem verbleibt das elektrisch leitfähige Material an der Unterseite im Bereich des Trägers. Vorteilhafterweise ist das Halbleiterbauteil somit oberflächenmontierbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils wird mindestens eine weitere Durchkontaktierung geformt, welche sich von der Unterseite des optoelektronischen
Halbleiterbauteils zu einer der Unterseite abgewandten
Oberseite erstreckt. Dazu kann im Formkörper eine Ausnehmung geformt werden, welche sich von der Unterseite des
Halbleiterbauteils zur Oberseite erstreckt. Die Ausnehmung kann vollständig mit einem elektrisch leitfähigen Material gefüllt werden. Insgesamt können mindestens zwei weitere Durchkontaktierungen geformt werden. Die zwei weiteren
Durchkontaktierungen können an unterschiedlichen Seiten neben dem Träger angeordnet sein. Jede der weiteren
Durchkontaktierungen kann elektrisch leitfähig mit einem der elektrischen Kontakte an der Unterseite des
Halbleiterbauteils verbunden sein. Somit bilden die weiteren Durchkontaktierungen elektrische Verbindungen zur Oberseite des Halbleiterbauteils.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils wird auf eine der Unterseite des optoelektronischen
Halbleiterbauteils abgewandte Oberseite elektrisch leitfähiges Material zur Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips aufgebracht. Das elektrisch leitfähige
Material kann vollflächig auf der Oberseite des
Halbleiterbauteils aufgebracht werden. Währenddessen kann der Halbleiterchip mit einer Schutzfolie oder Schutzschicht bedeckt sein, so dass dieser nicht mit dem elektrisch
leitfähigen Material bedeckt wird. Das vollflächig
aufgebrachte elektrisch leitfähige Material kann stellenweise von der Oberseite entfernt werden. Beispielsweise kann das elektrisch leitfähige Material durch Ätzen entfernt werden. Dadurch können elektrische Verbindungen zwischen den weiteren Durchkontaktierungen und dem Träger geformt werden. Zum
Beispiel kann sich jeweils eine elektrische Verbindung von einer weiteren Durchkontaktierung zum Träger erstrecken und diesen elektrisch kontaktieren. Somit sind der Träger und damit auch der Halbleiterchip über die elektrischen Kontakte an der Unterseite des Halbleiterbauteils, die weiteren
Durchkontaktierungen und die elektrischen Verbindungen an der Oberseite des Halbleiterbauteils elektrisch kontaktierbar.
Im Folgenden werden das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauteil und das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils in Verbindung mit Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil gemäß einem
Ausführungsbeispiel .
In Verbindung mit den Figuren 2A, 2B, 2C, 2D und 2E ist ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils beschrieben. Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den 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.
In Figur 1 ist ein schematischer Querschnitt durch ein
Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen
Halbleiterbauteils 20 gezeigt. Das Halbleiterbauteil 20 weist einen Träger 21 auf, der einen integrierten Schaltkreis umfasst. Auf dem Träger 21 ist ein optoelektronischer
Halbleiterchip 22 angeordnet. Der Halbleiterchip 22 ist dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung zu
emittieren. Der Halbleiterchip 22 weist eine
Strahlungsdurchtrittsseite 26 auf, welche dem Träger 21 abgewandt ist. Der integrierte Schaltkreis des Trägers 21 ist zur Ansteuerung und/oder Regelung des Halbleiterchips 22 vorgesehen .
Das Halbleiterbauteil 20 weist weiter einen Formkörper 23 auf, der den Träger 21 in lateralen Richtungen x umgibt. Die lateralen Richtungen x verlaufen parallel zu einer
Haupterstreckungsebene des Trägers 21. Der Formkörper 23 umgibt den Träger 21 in lateralen Richtungen x vollständig.
An einer dem Halbleiterchip 22 abgewandten Unterseite 25 des Trägers 21 bedeckt der Formkörper 23 den Träger 21
stellenweise. Der Formkörper 23 weist ein elektrisch
isolierendes Material auf. Durch den Formkörper 23 erstreckt sich eine Vielzahl von Durchkontaktierungen 24 von einer dem Halbleiterchip 22 abgewandten Unterseite 25 des
Halbleiterbauteils 20 zum Träger 21. Die Durchkontaktierungen 24 erstrecken sich in einer vertikalen Richtung z, wobei die vertikale Richtung z senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers 21 ist. Die Durchkontaktierungen 24 weisen ein elektrisch leitfähiges Material 27 auf und sind vollständig mit diesem gefüllt. An der Unterseite 25 des
Halbleiterbauteils 20 ist im Bereich des Trägers 21
vollflächig ein elektrisch leitfähiges Material 27
angeordnet. Das elektrisch leitfähige Material 27 an der Unterseite 25 des Halbleiterbauteils 20 ist in direktem
Kontakt mit den Durchkontaktierungen 24. Das bedeutet, dass die Unterseite 25 des Halbleiterbauteils 20 zwischen den Durchkontaktierungen 24 vollständig mit dem elektrisch leitfähigen Material 27 bedeckt ist.
Bei den Durchkontaktierungen 24 handelt es sich lediglich um thermische Kontakte. Die Durchkontaktierungen 24 dienen nicht zur Bestromung des integrierten Schaltkreises des Trägers 21. Da der thermische Ausdehnungskoeffizient des elektrisch leitfähigen Materials 27 verschieden vom elektrisch
isolierenden Material des Formkörpers 23 ist, können thermo mechanische Spannungen, welche im Halbleiterbauteil 20 oder während der Montage des Halbleiterbauteils 20 auftreten, über die Durchkontaktierungen 24 abgebaut werden.
Durch den Formkörper 23 erstrecken sich zwei weitere
Durchkontaktierungen 28 von der Unterseite 25 des
Halbleiterbauteils 20 zu einer der Unterseite 25 abgewandten Oberseite 31 des Halbleiterbauteils 20. Auch die weiteren Durchkontaktierungen 28 sind vollständig mit dem elektrisch leitfähigen Material 27 gefüllt. Die weiteren
Durchkontaktierungen 28 erstrecken sich in vertikaler
Richtung z. In lateraler Richtung x sind die weiteren Durchkontaktierungen 28 auf verschiedenen Seiten neben dem Träger 21 angeordnet.
An der Unterseite 25 des Halbleiterbauteils 20 sind zwei elektrische Kontakte 30 zur Kontaktierung des Halbleiterchips 22 angeordnet. Die elektrischen Kontakte 30 weisen ein elektrisch leitfähiges Material 27, welches an der Unterseite 25 des Halbleiterbauteils 20 angeordnet ist, auf. Jeder der elektrischen Kontakte 30 ist elektrisch mit einer weiteren Durchkontaktierung 28 verbunden. An der Oberseite 31 des Halbleiterbauteils 20 sind zwei elektrisch leitfähige
Verbindungen 29 angeordnet. Jede der elektrisch leitfähigen Verbindungen 29 ist elektrisch leitfähig mit einer weiteren Durchkontaktierung 28 verbunden. Außerdem erstreckt sich jede der elektrisch leitfähigen Verbindungen 29 von einer weiteren Durchkontaktierung 28 zum Träger 21.
Der Träger 21 weist an einer dem Halbleiterchip 22
zugewandten Oberseite 31 elektrische Kontakte 30 auf. Die elektrischen Kontakte 30 sind elektrisch leitfähig mit den elektrisch leitfähigen Verbindungen 29 verbunden. Der
Halbleiterchip 22 kann über den Träger 21 angesteuert werden. Da der Träger 21 über die elektrisch leitfähigen Verbindungen 29, die weiteren Durchkontaktierungen 28 und die elektrischen Kontakte 30 elektrisch kontaktiert werden kann, kann auch der Halbleiterchip 22 über die elektrischen Kontakte 30 an der Unterseite 25 des Halbleiterbauteils 20 elektrisch
kontaktiert werden.
Der Halbleiterchip 22 ist jedoch elektrisch isoliert von den Durchkontaktierungen 24, welche lediglich eine thermische Verbindung zum Träger 21 hersteilen. In Figur 2A ist ein Schritt des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Es ist ein schematischer
Querschnitt durch den Träger 21 mit dem Halbleiterchip 22 gezeigt. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Träger 21 bereitgestellt, auf welchem der optoelektronische Halbleiterchip 22 angeordnet ist. Der Träger 21 wird mit dem Formkörper 23 umformt. Dazu wird der Träger 21 mit dem
Halbleiterchip 22 in eine Form 32 eingebracht. Zum Schutz des Halbleiterchips 22 ist zwischen dem Halbleiterchip 22 und der Form 32 eine Schutzfolie 33 angeordnet. Der Formkörper 23 wird somit mittels eines Gieß- und/oder Spritzverfahrens hergestellt. Der Träger 21 wird derart mit dem Formkörper 23 umformt, dass dieser den Träger 21 in lateralen Richtungen x und an der Unterseite 25 vollständig bedeckt.
In Figur 2B ist gezeigt, dass in einem nächsten Schritt des Verfahrens die Form 32 und die Schutzfolie 33 entfernt werden. Die Oberseite 31 des Trägers 21 ist frei vom
Formkörper 23.
In Figur 2C ist gezeigt, dass in einem nächsten Schritt des Verfahrens eine Vielzahl von Ausnehmungen 34 im Formkörper 23 erzeugt wird. Die Ausnehmungen 34 erstrecken sich von der Unterseite 25 des Halbleiterbauteils 20 bis zum Träger 21.
Die Ausnehmungen 34 können beispielsweise mit einem Laser oder mechanisch geformt werden. Außerdem werden zwei weitere Ausnehmungen 34 geformt, welche sich von der Unterseite 25 des Halbleiterbauteils 20 zur Oberseite 31 des
Halbleiterbauteils 20 erstrecken. Auch diese weiteren
Ausnehmungen 34 können mit einem Laser oder mechanisch geformt werden. Die Ausnehmungen 34 erstrecken sich in vertikaler Richtung z. In Figur 2D ist gezeigt, dass in einem nächsten Schritt des Verfahrens das elektrisch leitfähige Material 27 in die
Ausnehmungen 34 abgeschieden wird. Das elektrisch leitfähige Material 27 wird auf die Unterseite 25 des Halbleiterbauteils 20 aufgebracht. Nach dem Abscheiden des elektrisch
leitfähigen Materials 27 ist die Unterseite 25 des
Halbleiterbauteils 20 vollständig mit dem elektrisch
leitfähigen Material 27 bedeckt. Durch das Auffüllen der Ausnehmungen 34 werden Durchkontaktierungen 24 geformt, welche sich von der Unterseite 25 des Halbleiterbauteils 20 bis zum Träger 21 erstrecken. Außerdem werden durch das
Auffüllen der zwei weiteren Ausnehmungen 34 zwei weitere Durchkontaktierungen 28 geformt, welche sich von der
Unterseite 25 des Halbleiterbauteils 20 bis zu Oberseite 31 des Halbleiterbauteils 20 erstrecken. Auch an der Oberseite 31 des Halbleiterbauteils 20 wird das elektrisch leitfähige Material 27 abgeschieden. Zum Schutz des Halbleiterchips 22 ist auf dem Halbleiterchip 22 eine Schutzfolie 33 angeordnet. Das elektrisch leitfähige Material 27 kann vollflächig auf der Oberseite 31 des Halbleiterbauteils 20 abgeschieden werden .
In Figur 2E ist gezeigt, dass in einem nächsten Schritt des Verfahrens zwei elektrische Kontakte 30 zur Kontaktierung des Halbleiterchips 22 an der Unterseite 25 des
Halbleiterbauteils 20 geformt werden. Dazu wird das
elektrisch leitfähige Material 27 teilweise von der
Unterseite 25 des Halbleiterbauteils 20, beispielsweise durch Ätzen, entfernt. Die zwei elektrischen Kontakte 30 sind beabstandet zueinander angeordnet. Jeder der elektrischen Kontakte 30 ist elektrisch leitfähig mit einer der weiteren Durchkontaktierungen 28 verbunden. Des Weiteren verbleibt eine vollflächige Bedeckung der Unterseite 25 des Halbleiterbauteils 20 mit dem elektrisch leitfähigen Material 27 im Bereich des Trägers 21. Somit ist die Unterseite 25 des Halbleiterbauteils 20 zwischen den Durchkontaktierungen 24 vollständig mit dem elektrisch leitfähigen Material 27 bedeckt .
An der Oberseite 31 des Halbleiterbauteils 20 wird das elektrisch leitfähige Material 27 stellenweise entfernt, so dass jeweils eine elektrisch leitfähige Verbindung 29 von einer weiteren Durchkontaktierung 28 zum Träger 21 geformt wird. Der Träger 21 weist an der Oberseite 31 zwei
elektrische Kontakte 30 auf. Die elektrischen Kontakte 30 sind jeweils elektrisch mit einer der elektrisch leitfähigen Verbindungen 29 verbunden. Der Halbleiterchip 22 kann damit über den Träger 21, die elektrisch leitfähigen Verbindungen 29, die weiteren Durchkontaktierungen 28 und die elektrischen Kontakte 30 elektrisch kontaktiert werden.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102018116928.0, 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. Bezugszeichenliste
20: Halbleiterbauteil
21 : Träger
22: Halbleiterchip
23: Formkörper
24: Durchkontaktierung
25: Unterseite
26: Strahlungsdurchtrittsseite
27: elektrisch leitfähiges Material
28: weitere Durchkontaktierung
29: elektrisch leitfähige Verbindung
30: elektrischer Kontakt
31: Oberseite
32 : Form
33: Schutzfolie
34: Ausnehmung
x: laterale Richtung
z: vertikale Richtung

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (20) mit:
- einem Träger (21), der einen integrierten Schaltkreis umfasst,
- einem optoelektronischen Halbleiterchip (22), welcher auf dem Träger (21) angeordnet ist,
- einem Formkörper (23), der den Träger (21) in lateralen Richtungen (x) zumindest stellenweise umgibt und der den Träger (21) an einer dem optoelektronischen Halbleiterchip (22) abgewandten Seite stellenweise bedeckt, und
- mindestens zwei Durchkontaktierungen (24), welche sich von einer dem optoelektronischen Halbleiterchip (22) abgewandten Unterseite (25) des Halbleiterbauteils (20) durch den
Formkörper (23) bis zum Träger (21) erstrecken und ein elektrisch leitfähiges Material (27) aufweisen, wobei der integrierte Schaltkreis zur Ansteuerung und/oder Regelung des optoelektronischen Halbleiterchips (22) vorgesehen ist.
2. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (20) gemäß dem vorherigen Anspruch, bei dem der optoelektronische
Halbleiterchip (22) eine Strahlungsdurchtrittsseite (26) aufweist, welche dem Träger (21) abgewandt ist.
3. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, welches mindestens zwei
Durchkontaktierungen (24) aufweist.
4. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Durchkontaktierungen (24) vollständig mit dem elektrisch leitfähigen Material (27) gefüllt sind.
5. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Durchkontaktierungen (24) nicht zur Bestromung des integrierten Schaltkreises dienen.
6. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Durchkontaktierungen (24) dazu ausgelegt sind thermo-mechanische Spannungen abzubauen.
7. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Formkörper (23) ein
elektrisch isolierendes Material aufweist.
8. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Unterseite (25) des
Halbleiterbauteils (20) zwischen den Durchkontaktierungen (24) vollständig mit dem elektrisch leitfähigen Material (27) bedeckt ist.
9. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem sich mindestens eine weitere Durchkontaktierung (28) durch den Formkörper (23) von der Unterseite (25) des Halbleiterbauteils (20) zu einer der Unterseite (25) abgewandten Oberseite (31) erstreckt.
10. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (20) gemäß dem vorherigen Anspruch, bei dem an der Oberseite (31) des
Halbleiterbauteils (20) mindestens eine elektrisch leitfähige Verbindung (29) angeordnet ist, welche von der weiteren
Durchkontaktierung (28) zum Träger (21) verläuft.
11. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, welches mindestens zwei elektrische Kontakte (30) zur Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips (22) an der Unterseite (25) des
Halbleiterbauteils (20) aufweist.
12. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Durchkontaktierungen (24) elektrisch isoliert vom optoelektronischen Halbleiterchip (22) sind.
13. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauteils (20) mit den Schritten:
- Bereitstellen eines Trägers (21), der einen integrierten Schaltkreis umfasst und auf dem ein optoelektronischer
Halbleiterchip (22) angeordnet ist,
- Umformen des Trägers (21) mit einem Formkörper (23), der den Träger (21) in lateralen Richtungen (x) zumindest
stellenweise umgibt und der den Träger (21) an einer dem optoelektronischen Halbleiterchip (22) abgewandten Seite zumindest stellenweise bedeckt,
- Erzeugen von mindestens zwei Ausnehmungen (34) im
Formkörper (23) , welche sich von der Unterseite (25) des optoelektronischen Halbleiterbauteils (20) bis zum Träger (21) erstrecken, und
- Abscheiden eines elektrisch leitfähigen Materials (27) in die Ausnehmungen (34) und an der Unterseite (25) des
optoelektronischen Halbleiterbauteils (20), so dass
Durchkontaktierungen (24) geformt werden, wobei
- der integrierte Schaltkreis zur Ansteuerung und/oder
Regelung des optoelektronischen Halbleiterchips (22)
vorgesehen ist.
14. Verfahren gemäß dem vorherigen Anspruch, bei dem der Formkörper (23) mittels eines Gieß- und/oder Spritzverfahrens hergestellt wird.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14, bei dem mindestens zwei elektrische Kontakte (30) zur Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips (22) an der Unterseite (25) des optoelektronischen Halbleiterbauteils (20) geformt werden.
16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem mindestens eine weitere Durchkontaktierung (28) geformt wird, welche sich von der Unterseite (25) des optoelektronischen Halbleiterbauteils (20) zu einer der Unterseite (25)
abgewandten Oberseite (31) erstreckt.
17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, bei dem auf eine der Unterseite (25) des optoelektronischen
Halbleiterbauteils (20) abgewandte Oberseite (31) elektrisch leitfähiges Material (27) zur Kontaktierung des
optoelektronischen Halbleiterchips (22) aufgebracht wird.
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