WO2021052825A1 - Optoelektronisches halbleiterbauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauelements - Google Patents

Optoelektronisches halbleiterbauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauelements Download PDF

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semiconductor component
semiconductor chip
carrier
potting
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Daniel Richter
Daniel Leisen
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • An optoelectronic semiconductor component and a method for producing an optoelectronic semiconductor component are specified.
  • One problem to be solved consists in specifying an optoelectronic semiconductor component that can be operated efficiently.
  • Another object to be solved consists in specifying a method for producing an optoelectronic semiconductor component that can be operated efficiently.
  • the optoelectronic semiconductor component comprises at least one semiconductor chip for generating electromagnetic radiation.
  • the semiconductor chip is designed to emit electromagnetic radiation, in particular light, during operation.
  • the semiconductor chip is, for example, a luminescence diode chip such as a light-emitting diode chip or a laser diode chip.
  • the semiconductor chip has side walls.
  • the optoelectronic semiconductor component comprises a carrier with a main extension plane.
  • the carrier can be a growth substrate on which semiconductor layers of the optoelectronic semiconductor chip are epitaxially deposited are.
  • the carrier can be another mechanically load-bearing component of the semiconductor chip.
  • the growth substrate can be thinned or removed.
  • the carrier can be, for example, a connection carrier, a circuit board, a printed circuit board or a wafer.
  • the carrier can be a three-dimensional body and, for example, have at least approximately the shape of a cylinder, a disk or a cuboid.
  • 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 comprise or consist of a semiconductor material.
  • the side walls of the semiconductor chip can extend transversely or perpendicularly to the main plane of extent of the carrier.
  • the at least one semiconductor chip is arranged on the carrier.
  • the semiconductor chip can be attached to the carrier. If the semiconductor component comprises more than one semiconductor chip, the semiconductor chips can be arranged next to one another in the lateral direction, the lateral direction running parallel to the main plane of extent of the carrier.
  • a radiation-permeable encapsulation covers the at least one semiconductor chip at least in places.
  • the encapsulation can be permeable to radiation for the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chip. This means that only a small proportion of the Electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chip is absorbed by the encapsulation.
  • the encapsulation absorbs a maximum of 10% of the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chip.
  • the encapsulation preferably absorbs at most 2% of the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chip.
  • the potting is thus permeable to radiation for the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chip, so that the electromagnetic radiation can emerge from the potting on a top side of the potting facing away from the semiconductor chip.
  • the encapsulation can be formed, for example, with silicone, an epoxy, a polycarbonate (PC) and / or polymethyl methacrylate (PMMA).
  • silicone for example, with silicone, an epoxy, a polycarbonate (PC) and / or polymethyl methacrylate (PMMA).
  • the semiconductor chips can be arranged next to one another on the carrier.
  • the encapsulation covers the semiconductor chips at least in places.
  • first particles and second particles are introduced into the potting.
  • the encapsulation can be transparent or at least partially permeable to the electromagnetic radiation emitted by the active area during operation.
  • the first particles and / or the second particles can have a diameter of at least 1 nm and at most 50 ⁇ m.
  • the first particles and / or the second particles can have a diameter of at least 1 nm and at most 1 ⁇ m or at most 200 nm.
  • the second particles preferably have a diameter of at least 1 ⁇ m and at most 10 ⁇ m.
  • the first particles can each have a greater density than that have second particles.
  • the first particles can have T1O2 or ZrC> 2.
  • the first particles have a reflectivity of at least 0.7 or the first particles are phosphors.
  • the first particles have a reflectivity of at least 0.8 or of at least 0.9. If the first particles are phosphors, these can be designed to convert the wavelength of the radiation emitted by the semiconductor chip. The wavelength or the color of the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chip during operation can thus be adjusted or changed.
  • the concentration of the first particles in a first region of the encapsulation is greater than the concentration of the second particles.
  • the first area can have a main extension plane which runs parallel to the main extension plane of the carrier. Furthermore, the first area can be free from second particles.
  • the first region can be arranged next to the semiconductor chip in the lateral direction. Furthermore, the first region can be arranged in the lateral direction around the semiconductor chip. It is also possible for the semiconductor chip to be arranged between the first region and the carrier.
  • the concentration of the second particles in a second region of the encapsulation is greater than the concentration of the first particles.
  • the second area can have a main plane of extent which is parallel to the Main plane of extent of the carrier runs. Furthermore, the second area can be free from first particles.
  • the second region can be arranged next to the semiconductor chip in the lateral direction. Furthermore, the second region can be arranged in the lateral direction around the semiconductor chip. It is also possible for the semiconductor chip to be arranged between the second region and the carrier.
  • the second region is in a vertical direction which is perpendicular to the
  • Main plane of extent of the carrier runs, arranged over the first area. This means that the second area is arranged in the vertical direction between the first area and the carrier.
  • the optoelectronic semiconductor component comprises at least one semiconductor chip for generating electromagnetic radiation, and a carrier with a main extension plane, wherein the at least one semiconductor chip is arranged on the carrier, a radiation-permeable potting covers the at least one semiconductor chip at least in places, first particles and second particles are introduced into the potting, the first particles have a reflectivity of at least 0.7 or the first particles are phosphors, in a first area of the potting the concentration of the first particles is greater than the concentration of the second particles in a second area of the potting, the concentration of the second particles is greater than the concentration of the first particles, and the second area in a vertical Direction, which runs perpendicular to the main plane of extent of the carrier, is arranged over the first area.
  • Semiconductor component is based, inter alia, on the idea that reflection of radiation on an upper side of the carrier is reduced.
  • the carrier is usually not completely covered by the semiconductor chip.
  • electromagnetic radiation which strikes the semiconductor component can be reflected on the upper side of the carrier, the semiconductor chip being arranged on the upper side of the carrier.
  • the semiconductor component is perceived as white or gray in this case, which is undesirable.
  • the reflectivity of the semiconductor component can be reduced and, on the other hand, the coupling-out efficiency for radiation emitted by the semiconductor chip can be increased.
  • a reduced reflectivity of the semiconductor component is achieved, for example, in that the second particles have a low reflectivity of at most 0.2.
  • the second particles can be arranged above the top of the carrier. Electromagnetic radiation which strikes the second particles from outside the semiconductor component can thus be largely absorbed by the latter. This leads to the semiconductor component being perceived with an increased contrast.
  • the coupling-out efficiency for the radiation emitted by the semiconductor chip can be increased in that the first particles have a reflectivity of at least 0.7.
  • the first particles can cover the side walls of the semiconductor chip at least in places.
  • radiation which emerges from the semiconductor chip at the side walls can be reflected by the first particles into the semiconductor chip.
  • the reflected radiation can exit from the semiconductor chip on an upper side thereof, the upper side of the semiconductor chip being arranged on the side facing away from the carrier. This means that a larger proportion of the radiation emitted by the semiconductor chip can emerge from the semiconductor component compared to the case in which the side walls of the semiconductor chip are covered with a material which has a low reflectivity.
  • the semiconductor component can thus be operated efficiently.
  • the semiconductor component described here can in particular be used in a video screen.
  • the second particles have a reflectivity of at most 0.2 or of at least 0.7.
  • the second particles have a reflectivity of at most 0.1 or at most 0.05. It is also possible for the second particles to have a reflectivity of at least 0.8 or of at least 0.9.
  • a housing with a cavity is arranged on the carrier and the at least one semiconductor chip is arranged in the cavity.
  • the carrier and the housing can be connected to one another with the aid of a connecting means or without a connecting means.
  • the housing surrounds the semiconductor chip at least in places.
  • the case comprises side surfaces facing the semiconductor chip, which form contact surfaces.
  • the contact areas can be absorbent for electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chip.
  • the contact surfaces can be made black. The reflectivity of the semiconductor component can thus advantageously be further reduced.
  • the contact areas prefferably be white.
  • the housing preferably projects beyond the semiconductor chip in the vertical direction.
  • the potting can in particular be filled into the cavity.
  • the potting can extend as far as an upper side of the housing, the upper side of the housing facing away from the carrier, or projecting beyond the housing.
  • the potting covers the contact surfaces of the housing at least in places. It is also possible for the encapsulation to completely cover the contact surfaces of the housing.
  • the second region is arranged closer to a radiation exit side of the potting than the first region.
  • the radiation exit side of the potting can be arranged on a side of the potting facing away from the semiconductor chip.
  • the radiation exit side of the encapsulation can be arranged in such a way that a large part of the radiation emitted by the semiconductor chip during operation exits the encapsulation on the radiation exit side.
  • the radiation exit side of the potting can be the radiation exit side of the semiconductor component.
  • the second area is thus arranged above the first area in the vertical direction. That means the first area is arranged in the vertical direction between the second area and the carrier. Radiation which strikes the semiconductor component can thus advantageously be absorbed by the second particles in the second region before the radiation can be reflected on the upper side of the carrier. The semiconductor component is thus perceived with an increased contrast.
  • a radiation exit side of the semiconductor component is arranged on the side of the semiconductor chip facing away from the carrier.
  • the radiation exit side of the semiconductor component can be arranged in such a way that, during operation, a large part of the radiation emitted by the semiconductor chip exits the semiconductor component on the radiation exit side.
  • the semiconductor component can thus advantageously be surface-mounted.
  • the second particles form a layer.
  • the second particles are arranged close together so that they form a layer.
  • a plurality of second particles can be arranged next to and / or one above the other in the layer.
  • the layer of the second particles can be arranged between the radiation exit side of the semiconductor component and the carrier. A large part of the radiation impinging on the semiconductor component can thus be absorbed by the layer of the second particles. This leads to the
  • the first region and the second region are separated from one another by a third region.
  • the third area can be arranged in the vertical direction between the first area and the second area.
  • the third area can directly adjoin the first area and the second area.
  • third particles can be introduced into the potting.
  • the third particles can each have a diameter of less than 1 ⁇ m.
  • the third particles can be distributed homogeneously in the third area.
  • the third particles can have a refractive index which is different from the refractive index of the potting. Electromagnetic radiation can thus be scattered on the third particles. This leads to a homogeneous emission of the radiation emitted by the semiconductor chip during operation by the semiconductor component.
  • the concentration of the first particles in the third region is lower than in the first region and the concentration of the second particles is lower than in the second region.
  • the concentration of the third particles can be greater than the concentration of the first particles.
  • the concentration of the third particles can be greater than the concentration of the second particles.
  • Most of the second particles are thus arranged in the second region. Since the second region is arranged at a distance from the first region, the second region can be arranged closer to an upper side of the semiconductor component than the first region. Thus, radiation which strikes the semiconductor component can near the top of the second particles are absorbed. This leads to the semiconductor component being perceived with an increased contrast.
  • the second particles have glass and are hollow in places.
  • the second particles can be hollow bodies formed from glass.
  • the second particles can be arranged on the top of the potting.
  • the second particles can protrude from the potting in places. This increases the surface roughness of the top of the potting. Since the second particles can be free of potting in places, radiation which hits the top of the potting from outside the semiconductor component is scattered at the second particles on the top of the potting. Thus, a mirror reflex, i.e. a specular reflection, is reduced on the top of the potting.
  • the light that hits the top of the potting is strongly fanned out and scattered in different directions. In contrast to this, light incident from outside on a smooth upper side would produce a mirror reflection which could dazzle a viewer. By reducing the mirror reflection, the contrast of the semiconductor component is also improved and it is less possible to see into the semiconductor component from the outside.
  • the second particles are coated.
  • the second particles can each be coated on their surface.
  • the second particles can be coated on their surface in such a way that the second particles have a reflectivity of at most 0.2.
  • the second particles are coated with carbon black. The second particles can thus absorb radiation which strikes the semiconductor component, so that the semiconductor component can be perceived with an increased contrast.
  • third particles are introduced into the potting, the third particles being different from the first particles and the second particles and having a smaller diameter than the first particles and the second particles.
  • the concentration of the third particles can be greater than in the first area and in the second area.
  • the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chip during operation can be scattered on the third particles. This leads to a homogeneous emission of the radiation emitted by the semiconductor chip during operation by the semiconductor component.
  • the first particles have a reflectivity of at least 0.7
  • the second particles have a reflectivity of at most 0.2
  • the first region and the second region are in direct contact with one another.
  • the concentration of the first particles is greater than the concentration of the second particles.
  • the concentration of the second particles is greater than the concentration of the first particles.
  • the first area covers the side walls of the semiconductor chip at least in places. This means that the first region is arranged around the semiconductor chip in the lateral direction.
  • the second area can be arranged directly on the first area. That means the first Area is arranged in the vertical direction between the second area and the carrier.
  • the second particles in the second area can form a layer.
  • Electromagnetic radiation which emerges from the semiconductor chip through the side walls during operation can thus be reflected back into the semiconductor chip by the first particles.
  • the coupling-out efficiency of the radiation emitted by the semiconductor chip can thus be increased.
  • radiation which strikes the semiconductor component from outside the latter can be absorbed by the second particles.
  • the semiconductor component can be perceived with an increased contrast.
  • an upper side of the semiconductor chip facing away from the carrier is free of encapsulation. This means that the encapsulation with the first particles and the second particles is arranged in the lateral direction next to the semiconductor chip.
  • the potting does not cover the top of the semiconductor chip. The radiation emitted by the semiconductor chip during operation can thus be efficiently coupled out of the semiconductor component.
  • the first particles have a reflectivity of at least 0.7
  • the second particles have a reflectivity of at most 0.2
  • the first region and the second region are separated from one another by a third region.
  • the first region with the first particles is arranged in the lateral direction next to the semiconductor chip.
  • the second area with the second particles is arranged on the top of the potting.
  • Third particles can get into the potting in the third area be brought in. Electromagnetic radiation which emerges from the semiconductor chip through the side walls during operation can thus be reflected back into the semiconductor chip by the first particles.
  • the coupling-out efficiency of the radiation emitted by the semiconductor chip can thus be increased.
  • radiation which strikes the semiconductor component from outside the latter can be absorbed by the second particles. As a result, the semiconductor component can be perceived with an increased contrast.
  • the first particles are phosphors
  • the second particles have a reflectivity of at most 0.2 and the first region and the second region are separated from one another by a third region.
  • the first particles can thus be designed to convert the wavelength of the radiation emitted by the semiconductor chip during operation.
  • the first region can be arranged in the lateral direction next to the semiconductor chip or around the semiconductor chip. In the first area, various phosphors can be introduced into the potting. By using the phosphors, the color of the light emitted by the semiconductor component can be adjusted.
  • the first particles are phosphors
  • the second particles have a reflectivity of at least 0.7
  • the radiation exit side is
  • Semiconductor component is arranged on side surfaces which run transversely or perpendicularly to the main plane of extent of the carrier. In the lateral direction next to the semiconductor chip or a fourth region can be arranged around the semiconductor chip.
  • the fourth area can have a reflectivity of at least 0.7.
  • the first region with the first particles can be arranged on the fourth region and the semiconductor chip.
  • the first area can completely cover the top side of the semiconductor chip.
  • the third area can be arranged between the first area and the second area.
  • the second area can be arranged on the side of the encapsulation facing away from the carrier. A large part of the radiation emitted by the semiconductor chip during operation emerges from the semiconductor component on the radiation exit side of the latter, since the radiation is reflected on the second particles.
  • a method for producing an optoelectronic semiconductor component is also specified.
  • the optoelectronic semiconductor component can preferably be produced using a method described here. In other words, all of the features disclosed for the optoelectronic semiconductor component are also disclosed for the method for producing an optoelectronic semiconductor component, and vice versa.
  • the method comprises a method step in which at least one semiconductor chip is provided for generating electromagnetic radiation on a carrier with a main extension plane.
  • the method comprises a method step in which the first particles and second particles are encapsulated in a radiation-permeable potting be introduced.
  • the first particles and the second particles can be introduced into the potting at the same time or one after the other.
  • the first particles and the second particles can be distributed homogeneously in the potting.
  • Third particles can also be introduced into the potting.
  • the third particles can be distributed homogeneously in the potting.
  • the method comprises a method step in which the encapsulation with the first particles and the second particles is applied to the carrier so that the encapsulation covers the at least one semiconductor chip at least in places.
  • the encapsulation covers the semiconductor chip at least on one side wall or the top.
  • the method comprises a method step in which the first particles are separated from the second particles by rotating the carrier with the semiconductor chip about an axis or by heating, so that the concentration of the first particles in a first area of the potting is greater than the concentration of the second particles, and in a second region of the potting, the concentration of the second particles is greater than the concentration of the first particles.
  • the carrier and the semiconductor chip with the encapsulation are rotated around an axis.
  • the axis can extend parallel to the main plane of extent of the carrier.
  • the first particles can have a greater density than the second particles.
  • the rotation separates the first particles from the second particles.
  • first particles After the rotation, most of the first particles are arranged in the first area and a majority of the second particles are arranged in the second area.
  • first particles When heated are also the first particles are separated from the second particles, so that after the heating a large part of the first particles is arranged in the first area and a large part of the second particles is arranged in the second area.
  • the third particles can have a smaller diameter than the first particles and the second particles, so that the third particles are distributed approximately homogeneously in the potting after rotating or heating.
  • the first particles have a reflectivity of at least 0.7 or the first particles are phosphors.
  • the second area is arranged above the first area in a vertical direction which runs perpendicular to the main extension plane of the carrier.
  • the method described here can be used to produce a semiconductor component which can be operated efficiently.
  • the coupling-out efficiency of the radiation emitted by the semiconductor chip during operation can be increased in that radiation emerging from the side walls of the semiconductor chip is reflected back into the latter.
  • radiation which strikes the semiconductor component from outside can be absorbed by the second particles, so that the semiconductor component can be perceived with a greater contrast.
  • the second particles have a reflectivity of at most 0.2 or of at least 0.7.
  • a further encapsulation is applied to the semiconductor chip and the encapsulation.
  • the further encapsulation can be permeable to radiation for the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chip.
  • the further encapsulation can absorb a maximum of 10% of the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chip.
  • the further encapsulation can cover the top side of the semiconductor chip. Since the further encapsulation is permeable to radiation, the radiation emitted by the semiconductor chip during operation can be efficiently coupled out of the semiconductor component.
  • the costs for producing the semiconductor component can advantageously be kept low, since no additional casting and curing step is required to separate the first particles from the second particles.
  • the potting and the carrier are completely separated by sawing along the vertical direction in order to produce the semiconductor component.
  • the encapsulation and the carrier can be separated in a lateral direction next to the semiconductor chip.
  • the regions along which the potting is sawn can form the radiation exit side of the semiconductor component.
  • a semiconductor component can thus advantageously be produced in which the radiation emitted by the semiconductor chip can emerge on side surfaces of the semiconductor component.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through an example of an optoelectronic semiconductor component.
  • FIGS. 2A, 2B and 2C describe an exemplary embodiment of the method for producing an optoelectronic semiconductor component and an exemplary embodiment of an optoelectronic semiconductor component.
  • FIGS. 3A and 3B describe a further exemplary embodiment of the method for producing an optoelectronic semiconductor component and a further exemplary embodiment of an optoelectronic semiconductor component.
  • FIGS. 4 and 5 show further exemplary embodiments of an optoelectronic semiconductor component.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through an example of an optoelectronic semiconductor component 20.
  • Three semiconductor chips 21 are arranged in a housing 28. Light emanating from outside the
  • Semiconductor component 20 meets its upper side 34, is partially reflected at the top 34 and partially enters the semiconductor component 20.
  • the light that has entered is reflected on the bottom of the housing 28 and then exits the semiconductor component 20 again.
  • the reflection of light on the bottom of the housing 28 can result in the semiconductor component 20 being perceived with a reduced contrast, which is undesirable.
  • the semiconductor device 20 may appear white or gray.
  • FIGS. 2A, 2B and 2C An exemplary embodiment of the method for producing an optoelectronic semiconductor component 20 is described with FIGS. 2A, 2B and 2C.
  • FIG. 2A A schematic cross section through the semiconductor component 20 is shown in FIG. 2A.
  • at least one semiconductor chip 21 for generating electromagnetic radiation is provided on a carrier 22 with a main extension plane.
  • a housing 28, which surrounds the semiconductor chip 21 in lateral directions x, is arranged on the carrier 22, the lateral directions x extending parallel to the main plane of extent of the carrier 22.
  • the housing 28 has a cavity 29 in which the semiconductor chip 21 is arranged.
  • the semiconductor chip 21 is connected to the carrier 22 via a bonding wire 35.
  • first particles 24 and second particles 25 are introduced into a radiation-permeable potting 23.
  • the encapsulation 23 with the first particles 24 and the second particles 25 is applied to the carrier 22 so that the encapsulation 23 covers the semiconductor chip 21 at least in places.
  • the encapsulation 23 covers the semiconductor chip 21 on side walls 36 of the semiconductor chip 21.
  • a top side 34 of the semiconductor chip 21 facing away from the carrier 22 is free from encapsulation 23.
  • the first particles 24 and the second particles 25 are each homogeneously distributed in the encapsulation 23.
  • the first particles 24 can comprise T1O2 or Zr0 2 and the second particles 25 can comprise glass, be hollow in places and be coated.
  • the second particles 25 can be coated with a material which has a reflectivity of at most 0.2.
  • FIG. 2B A further step of the method is shown in FIG. 2B.
  • the first particles 24 are separated from the second particles 25 by rotating the carrier 22 with the semiconductor chip 21 about an axis or by heating (thermal sedimentation).
  • the first particles 24 have a greater density than the second particles 25.
  • the concentration of the first particles 24 is thus greater than the concentration of the second particles 25 in a first region 26 of the potting 23.
  • the concentration of the second particles 25 is greater than the concentration of the first particles 24 first area 26 and second area 27 are in direct contact with one another.
  • the second area 27 is arranged above the first area 26 in a vertical direction z, which runs perpendicular to the main plane of extent of the carrier 22.
  • the second particles 25 are arranged so close to one another that they form a layer.
  • the first particles 24 are distributed homogeneously in the first region 26.
  • the first particles 24 can have a diameter of less than 100 nm.
  • the first particles 24 thus have a low sedimentation speed.
  • the first particles 24 can be attached to the potting 23 have adapted density.
  • the first particles 24 have a reflectivity of at least 0.7.
  • radiation which exits the semiconductor chip 21 at side walls 36 can be reflected back into the semiconductor chip 21 at the first particles 24.
  • the second particles 25 have a reflectivity of at most 0.2. Electromagnetic radiation which strikes the semiconductor component 20 from outside can thus be absorbed by the second particles 25. As a result, the semiconductor component 20 can be perceived with an increased contrast.
  • FIG. 2C Another optional step of the method is shown in FIG. 2C.
  • a further potting 33 is applied to the semiconductor chip 21 and to the potting 23.
  • the cavity 29 of the housing 28 is filled with the further potting 33 up to an upper side 34 of the housing 28.
  • a semiconductor component 20 having a semiconductor chip 21 is thus produced.
  • FIGS. 3A and 3B A further exemplary embodiment of the method for producing an optoelectronic semiconductor component 20 is described with FIGS. 3A and 3B.
  • FIG. 3A A schematic cross section through the semiconductor component 20 is shown in FIG. 3A.
  • the potting compound 23 with the first particles 24 and the second particles 25 is introduced into the cavity 29.
  • the first particles 24 and the second particles 25 are distributed homogeneously in the potting 23.
  • Third particles 32 are optionally introduced into potting 23.
  • the third particles 32 are different from the first particles 24 and the second particles 25.
  • the third particles 32 have a smaller diameter than the first particles 24 and the second particles 25.
  • FIG. 3B shows a schematic cross section through an exemplary embodiment of the semiconductor component 20.
  • FIG. 3B shows the next method step in which the first particles 24 are separated from the second particles 25.
  • the first particles 24 are mainly located in the first region 26. This means that the concentration of the first particles 24 in the first region 26 is greater than the concentration of the second particles 25.
  • the first region 26 is in the lateral direction x next to the semiconductor chip 21 and around arranged around them. The side walls 36 of the semiconductor chip 21 are thus covered by the first region 26.
  • the first area 26 and the second area 27 are separated from one another by a third area 31.
  • the third region 31 lies in the vertical direction z between the first region 26 and the second region 27.
  • the third particles 32 can be arranged in the third region 31. Furthermore, in the third region 31 the concentration of the first particles 24 is lower than in the first region 26 and the concentration of the second particles 25 is lower than in the second region 27.
  • the third particles 32 have a smaller diameter than the first particles 24 and the second particles 25 on.
  • the third particles 32 are, for example, quantum dots.
  • the second particles 25 are mainly located in the second region 27. This means that the concentration of the second particles 25 in the second region 27 is greater than that Concentration of the first particles 24.
  • the second region 27 is arranged on an upper side 34 of the potting 23, the upper side 34 being arranged on the side of the potting 23 facing away from the carrier 22. For example, radiation which strikes the semiconductor component 20 from the outside can be absorbed by the second particles 25 in the second region 27.
  • the first particles 24 can have a reflectivity of at least 0.7. It is also possible for the first particles 24 to be phosphors or for different phosphors to be arranged one above the other in the first region 26. In this case, the first region 26 can extend in the vertical direction z over the semiconductor chip 21. It is also possible for the first particles 24 to have S1O2. In this case, the coefficient of thermal expansion of the first region 26 can be adapted to the coefficient of thermal expansion of the semiconductor chip 21. In this way, mechanical stresses which can arise as a result of temperature differences can advantageously be reduced or avoided.
  • the second particles 25 can have glass and can be hollow in places. On the upper side 34 of the potting 23, second particles 25 can be free of potting 23 in places. This means that some of the second particles 25 can protrude from the potting 23. This leads to an increased
  • FIG. 4 shows a cross section through part of a further exemplary embodiment of the semiconductor component 20.
  • the housing 28 and the semiconductor chip 21 extend approximately equally in the vertical direction z.
  • the housing 28 can protrude beyond the semiconductor chip 21 in the vertical direction z by at least 100 ⁇ m and at most 1 mm.
  • a multiplicity of semiconductor chips 21 are arranged next to one another and at a distance from one another on the carrier 22. By way of example, two semiconductor chips 21 are shown in FIG.
  • FIG. 5 shows a cross section through a further exemplary embodiment of the semiconductor component 20.
  • the semiconductor chip 21 is arranged on the carrier 22.
  • the semiconductor chip 21 On the side facing the carrier 22, the semiconductor chip 21 has electrical contacts 37 via which the semiconductor chip 21 is electrically connected to the carrier 22.
  • a fourth region 38 is arranged in the lateral direction x next to the semiconductor chip 21.
  • the fourth region 38 has a material with a reflectivity of at least 0.7.
  • the fourth region 38 completely covers the side walls 36 of the semiconductor chip 21.
  • the first region 26 is arranged on the semiconductor chip 21 and the fourth region 38.
  • the first particles 24 are phosphors.
  • the third area 31 is arranged on the first area 26.
  • the second area 27 is arranged on the third area 31.
  • the second particles 25 have a reflectivity of at least 0.7.
  • a large part of the radiation which strikes the top 34 of the potting 23 is reflected by the second particles 25.
  • the amount emitted by the semiconductor chip 21 during operation Radiation reflected on the second particles 25.
  • the second particles 25 have a reflectivity of at most 0.7. The appearance of the semiconductor component 20 in the view of the second region 27 can thus be optimized.
  • the potting 23 and the carrier 22 are completely separated by sawing along the vertical direction z.
  • the radiation exit side 30 of the semiconductor component 20 is arranged on side surfaces which run perpendicular to the main plane of extent of the carrier 22. The radiation emitted by the semiconductor chip 21 during operation can thus exit from the semiconductor component 20 at the radiation exit side 30.

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Abstract

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) angegeben mit mindestens einem Halbleiterchip (21) zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung, und einem Träger (22) mit einer Haupterstreckungsebene, wobei der mindestens eine Halbleiterchip (21) auf dem Träger (22) angeordnet ist, ein strahlungsdurchlässiger Verguss (23) den mindestens einen Halbleiterchip (21) zumindest stellenweise bedeckt, in den strahlungsdurchlässigen Verguss (23) erste Partikel (24) und zweite Partikel (25) eingebracht sind, die ersten Partikel (24) eine Reflektivität von mindestens 0,7 aufweisen oder die ersten Partikel (24) Leuchtstoffe sind, in einem ersten Bereich (26) des strahlungsdurchlässigen Verguss (23) die Konzentration der ersten Partikel (24) größer als die Konzentration der zweiten Partikel (25) ist, in einem zweiten Bereich (27) des strahlungsdurchlässigen Verguss (23) die Konzentration der zweiten Partikel (25) größer als die Konzentration der ersten Partikel (24) ist, und der zweite Bereich (27) in einer vertikalen Richtung, welche senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers (22) verläuft, über dem ersten Bereich (26) angeordnet ist. Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (20) angegeben.

Description

Beschreibung
OPTOELEKTRONISCHES HALBLEITERBAUELEMENT UND VERFAHREN ZUR
HERSTELLUNG EINES OPTOELEKTRONISCHEN HALBLEITERBAUELEMENTS
Es werden ein optoelektronisches Halbleiterbauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauelement, das effizient betrieben werden kann, anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements, das effizient betrieben werden kann, anzugeben .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement mindestens einen Halbleiterchip zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung. Der Halbleiterchip ist dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, zu emittieren. Bei dem Halbleiterchip handelt es sich zum Beispiel um einen Lumineszenzdiodenchip wie einen Leuchtdiodenchip oder einen Laserdiodenchip. Der Halbleiterchip weist Seitenwände auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement einen Träger mit einer Haupterstreckungsebene. Bei dem Träger kann es sich um ein Aufwachssubstrat handeln, auf das Halbleiterschichten des optoelektronischen Halbleiterchips epitaktisch abgeschieden sind. Alternativ kann es sich bei dem Träger um eine andere mechanisch tragende Komponente des Halbleiterchips handeln. Das Aufwachssubstrat kann in diesem Fall gedünnt oder entfernt sein.
Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um einen Anschlussträger, eine Leiterplatte, eine bedruckte Leiterplatte oder um einen Wafer handeln. Der Träger kann ein dreidimensionaler Körper sein und beispielsweise zumindest näherungsweise die Form eines Zylinders, einer Scheibe oder eines Quaders aufweisen. Die Haupterstreckungsebene des Trägers verläuft beispielsweise parallel zu einer Oberfläche, zum Beispiel einer Deckfläche, des Trägers. Der Träger kann ein Halbleitermaterial aufweisen oder daraus bestehen.
Die Seitenwände des Halbleiterchips können sich quer oder senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers erstrecken.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, ist der mindestens eine Halbleiterchip auf dem Träger angeordnet. Der Halbleiterchip kann auf dem Träger befestigt sein. Falls das Halbleiterbauelement mehr als einen Halbleiterchip umfasst, können die Halbleiterchips in lateraler Richtung nebeneinander angeordnet sein, wobei die laterale Richtung parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers verläuft.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, bedeckt ein strahlungsdurchlässiger Verguss den mindestens einen Halbleiterchip zumindest stellenweise. Der Verguss kann strahlungsdurchlässig für die vom Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung sein. Das bedeutet, dass nur ein geringer Anteil der vom Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen Strahlung vom Verguss absorbiert wird. Beispielsweise absorbiert der Verguss höchstens 10 % der vom Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen Strahlung. Bevorzugt absorbiert der Verguss höchstens 2 % der vom Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen Strahlung. Der Verguss ist somit strahlungsdurchlässig für die vom Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung, so dass die elektromagnetische Strahlung an einer dem Halbleiterchip abgewandten Oberseite des Verguss aus dem Verguss austreten kann.
Der Verguss kann beispielsweise mit Silikon, einem Epoxid, einem Polycarbonat (PC) und/oder Polymethylmethacrylat (PMMA) gebildet sein.
Wenn das Halbleiterbauelement mehr als einen Halbleiterchip aufweist, können die Halbleiterchips nebeneinander auf dem Träger angeordnet sein. Der Verguss bedeckt die Halbleiterchips zumindest stellenweise.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, sind in den Verguss erste Partikel und zweite Partikel eingebracht. Der Verguss kann transparent oder zumindest teilweise durchlässig für die vom aktiven Bereich im Betrieb emittierte elektromagnetische Strahlung sein. Die ersten Partikel und/oder die zweiten Partikel können einen Durchmesser von mindestens 1 nm und höchstens 50 gm aufweisen. Insbesondere können die ersten Partikel und/oder die zweiten Partikel einen Durchmesser von mindestens 1 nm und höchstens 1 gm oder höchstens 200 nm aufweisen. Bevorzugt weisen die zweiten Partikel einen Durchmesser von mindestens 1 pm und höchstens 10 pm auf. Die ersten Partikel können jeweils eine größere Dichte als die zweiten Partikel aufweisen. Die ersten Partikel können T1O2 oder ZrC>2 aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, weisen die ersten Partikel eine Reflektivität von mindestens 0,7 auf oder die ersten Partikel sind Leuchtstoffe. Insbesondere weisen die ersten Partikel eine Reflektivität von mindestens 0,8 oder von mindestens 0,9 auf. Wenn die ersten Partikel Leuchtstoffe sind, können diese dazu ausgelegt sein die Wellenlänge der vom Halbleiterchip emittierten Strahlung zu konvertieren. Somit kann die Wellenlänge oder die Farbe der vom Halbleiterchip im Betrieb emittierten elektromagnetischen Strahlung eingestellt oder verändert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, ist in einem ersten Bereich des Verguss die Konzentration der ersten Partikel größer als die Konzentration der zweiten Partikel. Der erste Bereich kann eine Haupterstreckungsebene aufweisen, welche parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers verläuft. Weiter kann der erste Bereich frei von zweiten Partikeln sein. Der erste Bereich kann in lateraler Richtung neben dem Halbleiterchip angeordnet sein. Weiter kann der erste Bereich in lateraler Richtung um den Halbleiterchip herum angeordnet sein. Es ist weiter möglich, dass der Halbleiterchip zwischen dem ersten Bereich und dem Träger angeordnet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, ist in einem zweiten Bereich des Verguss die Konzentration der zweiten Partikel größer als die Konzentration der ersten Partikel. Der zweite Bereich kann eine Haupterstreckungsebene aufweisen, welche parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers verläuft. Weiter kann der zweite Bereich frei von ersten Partikeln sein. Der zweite Bereich kann in lateraler Richtung neben dem Halbleiterchip angeordnet sein. Weiter kann der zweite Bereich in lateraler Richtung um den Halbleiterchip herum angeordnet sein. Es ist weiter möglich, dass der Halbleiterchip zwischen dem zweiten Bereich und dem Träger angeordnet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, ist der zweite Bereich in einer vertikalen Richtung, welche senkrecht zur
Haupterstreckungsebene des Trägers verläuft, über dem ersten Bereich angeordnet. Das bedeutet, dass der zweite Bereich in vertikaler Richtung zwischen dem ersten Bereich und dem Träger angeordnet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement mindestens einen Halbleiterchip zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung, und einen Träger mit einer Haupterstreckungsebene, wobei der mindestens eine Halbleiterchip auf dem Träger angeordnet ist, ein strahlungsdurchlässiger Verguss den mindestens einen Halbleiterchip zumindest stellenweise bedeckt, in den Verguss erste Partikel und zweite Partikel eingebracht sind, die ersten Partikel eine Reflektivität von mindestens 0,7 aufweisen oder die ersten Partikel Leuchtstoffe sind, in einem ersten Bereich des Verguss die Konzentration der ersten Partikel größer als die Konzentration der zweiten Partikel ist, in einem zweiten Bereich des Verguss die Konzentration der zweiten Partikel größer als die Konzentration der ersten Partikel ist, und der zweite Bereich in einer vertikalen Richtung, welche senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers verläuft, über dem ersten Bereich angeordnet ist.
Dem hier beschriebenen optoelektronischen
Halbleiterbauelement liegt unter anderem die Idee zu Grunde, dass eine Reflexion von Strahlung an einer Oberseite des Trägers reduziert wird. Üblicherweise ist der Träger nicht vollständig vom Halbleiterchip bedeckt. In diesem Fall kann elektromagnetische Strahlung, welche auf das Halbleiterbauelement trifft, an der Oberseite des Trägers reflektiert werden, wobei der Halbleiterchip an der Oberseite des Trägers angeordnet ist. Dies führt dazu, dass das Halbleiterbauelement mit einem verringerten Kontrast wahrgenommen wird. Zum Beispiel wird das Halbleiterbauelement in diesem Fall als weiß oder grau wahrgenommen, was unerwünscht ist.
Durch das Einbringen der ersten Partikel und der zweiten Partikel in den Verguss kann einerseits die Reflektivität des Halbleiterbauelements reduziert werden und andererseits kann die Auskoppeleffizienz für vom Halbleiterchip emittierte Strahlung erhöht werden. Eine reduzierte Reflektivität des Halbleiterbauelements wird beispielsweise dadurch erreicht, dass die zweiten Partikel eine geringe Reflektivität von höchstens 0,2 aufweisen. Die zweiten Partikel können oberhalb der Oberseite des Trägers angeordnet sein. Somit kann elektromagnetische Strahlung, welche von außerhalb des Halbleiterbauelements auf die zweiten Partikel trifft, von diesen größtenteils absorbiert werden. Dies führt dazu, dass das Halbleiterbauelement mit einem vergrößerten Kontrast wahrgenommen wird. Gleichzeitig kann die Auskoppeleffizienz für die vom Halbleiterchip emittierte Strahlung dadurch erhöht werden, dass die ersten Partikel eine Reflektivität von mindestens 0,7 aufweisen. Die ersten Partikel können die Seitenwände des Halbleiterchips zumindest stellenweise bedecken. Somit kann Strahlung, welche an den Seitenwänden aus dem Halbleiterchip austritt, von den ersten Partikeln in den Halbleiterchip reflektiert werden. Die reflektierte Strahlung kann an einer Oberseite des Halbleiterchips aus diesem austreten, wobei die Oberseite des Halbleiterchips auf der dem Träger abgewandten Seite angeordnet ist. Das bedeutet, es kann ein größerer Anteil der vom Halbleiterchip emittierten Strahlung aus dem Halbleiterbauelement austreten im Vergleich zu dem Fall, dass die Seitenwände des Halbleiterchips mit einem Material bedeckt sind, welches eine geringe Reflektivität aufweist. Somit kann das Halbleiterbauelement effizient betrieben werden.
Das hier beschriebene Halbleiterbauelement kann insbesondere in einer Videoleinwand verwendet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, weisen die zweiten Partikel eine Reflektivität von höchstens 0,2 oder von mindestens 0,7 auf. Insbesondere weisen die zweiten Partikel eine Reflektivität von höchstens 0,1 oder von höchstens 0,05 auf. Es ist weiter möglich, dass die zweiten Partikel eine Reflektivität von mindestens 0,8 oder von mindestens 0,9 aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, ist auf dem Träger ein Gehäuse mit einer Kavität angeordnet und der mindestens eine Halbleiterchip ist in der Kavität angeordnet. Der Träger und das Gehäuse können mithilfe eines Verbindungsmittels oder verbindungsmittelfrei miteinander verbunden sein. Das Gehäuse umgibt den Halbleiterchip zumindest stellenweise. Das Gehäuse umfasst dem Halbleiterchip zugewandte Seitenflächen, welche Kontaktflächen bilden. Die Kontaktflächen können absorbierend für vom Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung sein. Beispielsweise können die Kontaktflächen schwarz ausgebildet sein. Somit kann die Reflektivität des Halbleiterbauelements vorteilhafterweise weiter verringert werden.
Weiter ist es möglich, dass die Kontaktflächen weiß ausgebildet sind.
Bevorzugt überragt das Gehäuse den Halbleiterchip in vertikaler Richtung. Der Verguss kann insbesondere in die Kavität gefüllt sein. Der Verguss kann bis zu einer Oberseite des Gehäuses reichen, wobei die Oberseite des Gehäuses dem Träger abgewandt ist, oder das Gehäuse überragen. Der Verguss bedeckt zumindest stellenweise die Kontaktflächen des Gehäuses. Es ist auch möglich, dass der Verguss die Kontaktflächen des Gehäuses vollständig bedeckt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, ist der zweite Bereich näher an einer Strahlungsaustrittsseite des Verguss angeordnet als der erste Bereich. Die Strahlungsaustrittsseite des Verguss kann an einer dem Halbleiterchip abgewandten Seite des Verguss angeordnet sein. Die Strahlungsaustrittsseite des Verguss kann derart angeordnet sein, dass ein Großteil der vom Halbleiterchip im Betrieb emittierten Strahlung an der Strahlungsaustrittsseite aus dem Verguss austritt. Bei der Strahlungsaustrittsseite des Verguss kann es sich um die Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterbauelements handeln.
In vertikaler Richtung ist der zweite Bereich somit über dem ersten Bereich angeordnet. Das bedeutet, der erste Bereich ist in vertikaler Richtung zwischen dem zweiten Bereich und dem Träger angeordnet. Vorteilhafterweise kann somit Strahlung, welche auf das Halbleiterbauelement auftrifft, von den zweiten Partikeln im zweiten Bereich absorbiert werden, bevor die Strahlung an der Oberseite des Trägers reflektiert werden kann. Somit wird das Halbleiterbauelement mit einem erhöhten Kontrast wahrgenommen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, ist eine Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterbauelements an der dem Träger abgewandten Seite des Halbleiterchips angeordnet. Die Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterbauelements kann derart angeordnet sein, dass im Betrieb ein Großteil der vom Halbleiterchip emittierten Strahlung an der Strahlungsaustrittsseite aus dem Halbleiterbauelement austritt. Somit ist das Halbleiterbauelement vorteilhafterweise oberflächenmontierbar .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, bilden die zweiten Partikel eine Schicht. Die zweiten Partikel sind dicht beieinander angeordnet, so dass diese eine Schicht bilden. Dabei können jeweils mehrere zweite Partikel in der Schicht nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sein. Die Schicht der zweiten Partikel kann zwischen der Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterbauelements und dem Träger angeordnet sein. Somit kann ein Großteil der auf das Halbleiterbauelement auftreffenden Strahlung von der Schicht der zweiten Partikel absorbiert werden. Dies führt dazu, dass das
Halbleiterbauelement mit einem erhöhten Kontrast wahrgenommen werden kann. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, sind der erste Bereich und der zweite Bereich durch einen dritten Bereich voneinander separiert.
Der dritte Bereich kann in vertikaler Richtung zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich angeordnet sein. Der dritte Bereich kann direkt an den ersten Bereich und an den zweiten Bereich angrenzen. Im dritten Bereich können dritte Partikel in den Verguss eingebracht sein. Die dritten Partikel können jeweils einen Durchmesser von weniger als 1 pm aufweisen. Weiter können die dritten Partikel homogen im dritten Bereich verteilt sein. Die dritten Partikel können einen Brechungsindex aufweisen, welcher verschieden vom Brechungsindex des Verguss ist. Somit kann elektromagnetische Strahlung an den dritten Partikeln gestreut werden. Dies führt zu einer homogenen Abstrahlung der vom Halbleiterchip im Betrieb emittierten Strahlung durch das Halbleiterbauelement .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, ist im dritten Bereich die Konzentration der ersten Partikel geringer als im ersten Bereich und die Konzentration der zweiten Partikel geringer als im zweiten Bereich. Im dritten Bereich kann die Konzentration der dritten Partikel größer als die Konzentration der ersten Partikel sein. Weiter kann im dritten Bereich die Konzentration der dritten Partikel größer als die Konzentration der zweiten Partikel sein. Somit sind die meisten der zweiten Partikel im zweiten Bereich angeordnet. Da der zweite Bereich beabstandet zum ersten Bereich angeordnet ist, kann der zweite Bereich näher an einer Oberseite des Halbleiterbauelements angeordnet sein als der erste Bereich. Somit kann Strahlung, welche auf das Halbleiterbauelement auftrifft, nahe der Oberseite von den zweiten Partikeln absorbiert werden. Dies führt dazu, dass das Halbleiterbauelement mit einem erhöhten Kontrast wahrgenommen wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, weisen die zweiten Partikel Glas auf und sind stellenweise hohl. Die zweiten Partikel können aus Glas geformte Hohlkörper sein. Weiter können die zweiten Partikel an der Oberseite des Verguss angeordnet sein. Die zweiten Partikel können stellenweise aus dem Verguss herausragen. Dadurch wird die Oberflächenrauigkeit der Oberseite des Verguss erhöht. Da die zweiten Partikel stellenweise frei vom Verguss sein können, wird Strahlung, welche von außerhalb des Halbleiterbauelements auf die Oberseite des Verguss trifft, an den zweiten Partikeln an der Oberseite des Verguss gestreut. Somit wird ein Spiegelreflex, also eine spiegelnde Reflexion, an der Oberseite des Verguss reduziert. Das Licht, welches auf die Oberseite des Verguss trifft, wird stark aufgefächert und in verschiedene Richtungen gestreut. Im Gegensatz dazu würde an einer glatten Oberseite von außerhalb auftreffendes Licht einen Spiegelreflex erzeugen, welcher einen Betrachter blenden könnte. Durch die Reduzierung des Spiegelreflexes wird außerdem der Kontrast des Halbleiterbauelements verbessert und es kann von außen weniger in das Halbleiterbauelement eingesehen werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, sind die zweiten Partikel beschichtet. Die zweiten Partikel können jeweils auf ihrer Oberfläche beschichtet sein. Die zweiten Partikel können auf ihrer Oberfläche derart beschichtet sein, dass die zweiten Partikel eine Reflektivität von höchstens 0,2 aufweisen. Beispielsweise sind die zweiten Partikel mit Ruß beschichtet. Somit können die zweiten Partikel Strahlung, welche auf das Halbleiterbauelement trifft, absorbieren, so dass das Halbleiterbauelement mit einem erhöhten Kontrast wahrgenommen werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, sind dritte Partikel in den Verguss eingebracht, wobei die dritten Partikel verschieden von den ersten Partikeln und den zweiten Partikeln sind und einen kleineren Durchmesser als die ersten Partikel und die zweiten Partikel aufweisen. Im dritten Bereich kann die Konzentration der dritten Partikel größer sein als im ersten Bereich und im zweiten Bereich. Die vom Halbleiterchip im Betrieb emittierte elektromagnetische Strahlung kann an den dritten Partikeln gestreut werden. Dies führt zu einer homogenen Abstrahlung der vom Halbleiterchip im Betrieb emittierten Strahlung durch das Halbleiterbauelement.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, weisen die ersten Partikel eine Reflektivität von mindestens 0,7 auf, die zweiten Partikel weisen eine Reflektivität von höchstens 0,2 auf und der erste Bereich und der zweite Bereich sind in direktem Kontakt miteinander. Im ersten Bereich ist die Konzentration der ersten Partikel größer als die Konzentration der zweiten Partikel. Im zweiten Bereich ist die Konzentration der zweiten Partikel größer als die Konzentration der ersten Partikel. Der erste Bereich bedeckt die Seitenwände des Halbleiterchips zumindest stellenweise. Das bedeutet, der erste Bereich ist in lateraler Richtung um den Halbleiterchip herum angeordnet. Der zweite Bereich kann direkt auf dem ersten Bereich angeordnet sein. Das bedeutet, der erste Bereich ist in vertikaler Richtung zwischen dem zweiten Bereich und dem Träger angeordnet. Die zweiten Partikel im zweiten Bereich können eine Schicht bilden. Somit kann elektromagnetische Strahlung, welche im Betrieb durch die Seitenwände aus dem Halbleiterchip austritt, von den ersten Partikeln zurück in den Halbleiterchip reflektiert werden. Somit kann die Auskoppeleffizienz der vom Halbleiterchip emittierten Strahlung erhöht werden. Außerdem kann Strahlung, welche von außerhalb des Halbleiterbauelements auf dieses trifft, von den zweiten Partikeln absorbiert werden. Dadurch kann das Halbleiterbauelement mit einem erhöhten Kontrast wahrgenommen werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, ist eine dem Träger abgewandte Oberseite des Halbleiterchips frei vom Verguss. Das bedeutet, dass der Verguss mit den ersten Partikeln und den zweiten Partikeln in lateraler Richtung neben dem Halbleiterchip angeordnet ist. Der Verguss bedeckt nicht die Oberseite des Halbleiterchips. Somit kann die vom Halbleiterchip im Betrieb emittierte Strahlung effizient aus dem Halbleiterbauelement ausgekoppelt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, weisen die ersten Partikel eine Reflektivität von mindestens 0,7 auf, die zweiten Partikel weisen eine Reflektivität von höchstens 0,2 auf und der erste Bereich und der zweite Bereich sind durch einen dritten Bereich voneinander separiert. Der erste Bereich mit den ersten Partikeln ist in lateraler Richtung neben dem Halbleiterchip angeordnet. Der zweite Bereich mit den zweiten Partikeln ist an der Oberseite des Verguss angeordnet. Im dritten Bereich können dritte Partikel in den Verguss eingebracht sein. Somit kann elektromagnetische Strahlung, welche im Betrieb durch die Seitenwände aus dem Halbleiterchip austritt, von den ersten Partikeln zurück in den Halbleiterchip reflektiert werden. Somit kann die Auskoppeleffizienz der vom Halbleiterchip emittierten Strahlung erhöht werden. Außerdem kann Strahlung, welche von außerhalb des Halbleiterbauelements auf dieses trifft, von den zweiten Partikeln absorbiert werden. Dadurch kann das Halbleiterbauelement mit einem erhöhten Kontrast wahrgenommen werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, sind die ersten Partikel Leuchtstoffe, die zweiten Partikel weisen eine Reflektivität von höchstens 0,2 auf und der erste Bereich und der zweite Bereich sind durch einen dritten Bereich voneinander separiert. Somit können die ersten Partikel dazu ausgelegt sein die Wellenlänge der vom Halbleiterchip im Betrieb emittierten Strahlung zu konvertieren. Der erste Bereich kann in lateraler Richtung neben dem Halbleiterchip oder um den Halbleiterchip herum angeordnet sein. Im ersten Bereich können verschiedene Leuchtstoffe in den Verguss eingebracht sein. Durch die Verwendung der Leuchtstoffe kann die Farbe des vom Halbleiterbauelement emittierten Lichts eingestellt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements, sind die ersten Partikel Leuchtstoffe, die zweiten Partikel weisen eine Reflektivität von mindestens 0,7 auf und die Strahlungsaustrittsseite des
Halbleiterbauelements ist an Seitenflächen, welche quer oder senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers verlaufen, angeordnet. In lateraler Richtung neben dem Halbleiterchip oder um den Halbleiterchip herum kann ein vierter Bereich angeordnet sein. Der vierte Bereich kann eine Reflektivität von mindestens 0,7 aufweisen. Auf dem vierten Bereich und dem Halbleiterchip kann der erste Bereich mit den ersten Partikeln angeordnet sein. Der erste Bereich kann die Oberseite des Halbleiterchips vollständig bedecken. Zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich kann der dritte Bereich angeordnet sein. Der zweite Bereich kann an der dem Träger abgewandten Seite des Verguss angeordnet sein. Ein Großteil der vom Halbleiterchip im Betrieb emittierten Strahlung tritt an der Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterbauelements aus diesem aus, da die Strahlung an den zweiten Partikeln reflektiert wird.
Es wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements angegeben. Das optoelektronische Halbleiterbauelement ist bevorzugt mit einem hier beschriebenen Verfahren herstellbar. Mit anderen Worten, sämtliche für das optoelektronische Halbleiterbauelement offenbarte Merkmale sind auch für das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem mindestens ein Halbleiterchip zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung auf einem Träger mit einer Haupterstreckungsebene bereit gestellt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem erste Partikel und zweite Partikel in einen strahlungsdurchlässigen Verguss eingebracht werden. Die ersten Partikel und die zweiten Partikel können gleichzeitig oder nacheinander in den Verguss eingebracht werden. Die ersten Partikel und die zweiten Partikel können homogen im Verguss verteilt sein. Weiter können dritte Partikel in den Verguss eingebracht werden. Die dritten Partikel können homogen im Verguss verteilt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem der Verguss mit den ersten Partikeln und den zweiten Partikeln auf den Träger aufgebracht wird, so dass der Verguss den mindestens einen Halbleiterchip zumindest stellenweise bedeckt. Der Verguss bedeckt den Halbleiterchip zumindest an einer Seitenwand oder der Oberseite.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem die ersten Partikel von den zweiten Partikeln separiert werden durch Rotieren des Trägers mit dem Halbleiterchip um eine Achse oder durch Erhitzen, so dass in einem ersten Bereich des Verguss die Konzentration der ersten Partikel größer als die Konzentration der zweiten Partikel ist, und in einem zweiten Bereich des Verguss die Konzentration der zweiten Partikel größer als die Konzentration der ersten Partikel ist. Beim Rotieren werden der Träger und der Halbleiterchip mit dem Verguss um eine Achse rotiert. Die Achse kann sich parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers erstrecken. Die ersten Partikel können eine größere Dichte als die zweiten Partikel aufweisen. Somit werden durch das Rotieren die ersten Partikel von den zweiten Partikeln getrennt. Nach dem Rotieren ist ein Großteil der ersten Partikel im ersten Bereich angeordnet und ein Großteil der zweiten Partikel ist im zweiten Bereich angeordnet. Beim Erhitzen werden ebenfalls die ersten Partikel von den zweiten Partikeln separiert, so dass nach dem Erhitzen ein Großteil der ersten Partikel im ersten Bereich angeordnet ist und ein Großteil der zweiten Partikel im zweiten Bereich angeordnet ist.
Die dritten Partikel können einen kleineren Durchmesser als die ersten Partikel und die zweiten Partikel aufweisen, so dass die dritten Partikel nach dem Rotieren oder dem Erhitzen näherungsweise homogen im Verguss verteilt sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weisen die ersten Partikel eine Reflektivität von mindestens 0,7 auf oder die ersten Partikel sind Leuchtstoffe.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist der zweite Bereich in einer vertikalen Richtung, welche senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers verläuft, über dem ersten Bereich angeordnet.
Mit dem hier beschriebenen Verfahren kann ein Halbleiterbauelement hergestellt werden, welches effizient betrieben werden kann. Dabei kann einerseits die Auskoppeleffizienz der vom Halbleiterchip im Betrieb emittierten Strahlung erhöht werden, indem an Seitenwänden des Halbleiterchips austretende Strahlung in diesen zurück reflektiert wird. Andererseits kann Strahlung, welche von außen auf das Halbleiterbauelement trifft, von den zweiten Partikeln absorbiert werden, sodass das Halbleiterbauelement mit einem größeren Kontrast wahrgenommen werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weisen die zweiten Partikel eine Reflektivität von höchstens 0,2 oder von mindestens 0,7 auf. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein weiterer Verguss auf den Halbleiterchip und den Verguss aufgebracht. Der weitere Verguss kann strahlungsdurchlässig für die vom Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung sein. Beispielsweise kann der weitere Verguss höchstens 10 % der vom Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen Strahlung absorbieren. Der weitere Verguss kann die Oberseite des Halbleiterchips bedecken. Da der weitere Verguss strahlungsdurchlässig ist, kann die vom Halbleiterchip im Betrieb emittierte Strahlung effizient aus dem Halbleiterbauelement ausgekoppelt werden.
Vorteilhafterweise können die Kosten zur Herstellung des Halbleiterbauelements gering gehalten werden, da zum Separieren der ersten Partikel von den zweiten Partikeln kein zusätzlicher Gieß- und Aushärteschritt benötigt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden der Verguss und der Träger entlang der vertikalen Richtung vollständig durch Sägen zertrennt zur Herstellung des Halbleiterbauelements. Der Verguss und der Träger können in einer lateralen Richtung neben dem Halbleiterchip zertrennt werden. Die Bereiche, entlang welcher der Verguss gesägt wird, können die Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterbauelements bilden. Somit kann vorteilhafterweise ein Halbleiterbauelement hergestellt werden, bei welchem die vom Halbleiterchip emittierte Strahlung an Seitenflächen des Halbleiterbauelements austreten kann.
Im Folgenden werden das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauelement und das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements in Verbindung mit Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Beispiel eines optoelektronischen Halbleiterbauelements.
Mit den Figuren 2A, 2B und 2C werden ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements und ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Halbleiterbauelements beschrieben.
Mit den Figuren 3A und 3B werden ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements und ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Halbleiterbauelements beschrieben.
In den Figuren 4 und 5 sind weitere Ausführungsbeispiele eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gezeigt.
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 Beispiel eines optoelektronischen Halbleiterbauelements 20 gezeigt. Drei Halbleiterchips 21 sind in einem Gehäuse 28 angeordnet. Licht, welches von außerhalb des
Halbleiterbauelements 20 auf dessen Oberseite 34 trifft, wird teilweise an der Oberseite 34 reflektiert und tritt teilweise in das Halbleiterbauelement 20 ein. Das eingetretene Licht wird am Boden des Gehäuses 28 reflektiert und tritt anschließend wieder aus dem Halbleiterbauelement 20 aus. Die Reflexion von Licht am Boden des Gehäuses 28 kann dazu führen, dass das Halbleiterbauelement 20 mit einem verringerten Kontrast wahrgenommen wird, was unerwünscht ist. In diesem Fall kann das Halbleiterbauelement 20 als weiß oder grau erscheinen.
Mit den Figuren 2A, 2B und 2C wird ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements 20 beschrieben.
In Figur 2A ist ein schematischer Querschnitt durch das Halbleiterbauelement 20 gezeigt. Gemäß dem Verfahren wird mindestens ein Halbleiterchip 21 zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung auf einem Träger 22 mit einer Haupterstreckungsebene bereitgestellt. Auf dem Träger 22 ist ein Gehäuse 28 angeordnet, welches den Halbleiterchip 21 in lateralen Richtungen x umgibt, wobei sich die lateralen Richtungen x parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers 22 erstrecken. Das Gehäuse 28 weist eine Kavität 29 auf, in der der Halbleiterchip 21 angeordnet ist. Der Halbleiterchip 21 ist über einen Bonddraht 35 mit dem Träger 22 verbunden.
Gemäß dem Verfahren werden erste Partikel 24 und zweite Partikel 25 in einen strahlungsdurchlässigen Verguss 23 eingebracht. Der Verguss 23 mit den ersten Partikeln 24 und den zweiten Partikeln 25 wird auf den Träger 22 aufgebracht, so dass der Verguss 23 den Halbleiterchip 21 zumindest stellenweise bedeckt. Der Verguss 23 bedeckt den Halbleiterchip 21 an Seitenwänden 36 des Halbleiterchips 21. Eine dem Träger 22 abgewandte Oberseite 34 des Halbleiterchips 21 ist frei vom Verguss 23. Die ersten Partikel 24 und die zweiten Partikel 25 sind jeweils homogen im Verguss 23 verteilt. Die ersten Partikel 24 können T1O2 oder Zr02 aufweisen und die zweiten Partikel 25 können Glas aufweisen, stellenweise hohl sein und beschichtet sein. Die zweiten Partikel 25 können mit einem Material beschichtet sein, welches eine Reflektivität von höchstens 0,2 aufweist.
In Figur 2B ist ein weiterer Schritt des Verfahrens gezeigt. Die ersten Partikel 24 werden von den zweiten Partikeln 25 separiert durch Rotieren des Trägers 22 mit dem Halbleiterchip 21 um eine Achse oder durch Erhitzen (thermische Sedimentation). Für ein Separieren durch Rotieren des Trägers 22 weisen die ersten Partikel 24 eine größere Dichte als die zweiten Partikel 25 auf. Somit ist in einem ersten Bereich 26 des Verguss 23 die Konzentration der ersten Partikel 24 größer als die Konzentration der zweiten Partikel 25. In einem zweiten Bereich 27 des Verguss 23 ist die Konzentration der zweiten Partikel 25 größer als die Konzentration der ersten Partikel 24. Der erste Bereich 26 und der zweite Bereich 27 sind in direktem Kontakt miteinander. Der zweite Bereich 27 ist in einer vertikalen Richtung z, welche senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers 22 verläuft, über dem ersten Bereich 26 angeordnet.
Die zweiten Partikel 25 sind so dicht beieinander angeordnet, dass diese eine Schicht bilden. Die ersten Partikel 24 sind homogen im ersten Bereich 26 verteilt. Dabei können die ersten Partikel 24 einen Durchmesser von weniger als 100 nm aufweisen. Somit haben die ersten Partikel 24 eine geringe Sedimentationsgeschwindigkeit. Alternativ oder zusätzlich können die ersten Partikel 24 eine an den Verguss 23 angepasste Dichte aufweisen. Die ersten Partikel 24 weisen eine Reflektivität von mindestens 0,7 auf. Somit kann Strahlung, welche an Seitenwänden 36 aus dem Halbleiterchip 21 austritt, an den ersten Partikeln 24 zurück in den Halbleiterchip 21 reflektiert werden. Die zweiten Partikel 25 weisen eine Reflektivität von höchstens 0,2 auf. Somit kann elektromagnetische Strahlung, welche von außerhalb auf das Halbleiterbauelement 20 trifft, von den zweiten Partikeln 25 absorbiert werden. Dies führt dazu, dass das Halbleiterbauelement 20 mit einem erhöhten Kontrast wahrgenommen werden kann.
In Figur 2C ist ein weiterer optionaler Schritt des Verfahrens gezeigt. Dabei wird ein weiterer Verguss 33 auf den Halbleiterchip 21 und auf den Verguss 23 aufgebracht. Die Kavität 29 des Gehäuses 28 wird mit dem weiteren Verguss 33 bis zu einer Oberseite 34 des Gehäuses 28 gefüllt. Somit wird ein Halbleiterbauelement 20 mit einem Halbleiterchip 21 hergestellt .
Mit den Figuren 3A und 3B wird ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements 20 beschrieben.
In Figur 3A ist ein schematischer Querschnitt durch das Halbleiterbauelement 20 gezeigt. In diesem Verfahrensschritt wird der Verguss 23 mit den ersten Partikeln 24 und den zweiten Partikeln 25 in die Kavität 29 eingebracht. Das bedeutet, der Verguss 23 wird auf den Träger 22 und den Halbleiterchip 21 aufgebracht. Dabei sind die ersten Partikel 24 und die zweiten Partikel 25 homogen im Verguss 23 verteilt. Optional sind dritte Partikel 32 in den Verguss 23 eingebracht. Die dritten Partikel 32 sind verschieden von den ersten Partikeln 24 und den zweiten Partikeln 25. Außerdem weisen die dritten Partikel 32 einen kleineren Durchmesser als die ersten Partikel 24 und die zweiten Partikel 25 auf.
In Figur 3B ist ein schematischer Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauelements 20 gezeigt. Mit Figur 3B ist der nächste Verfahrensschritt gezeigt, in welchem die ersten Partikel 24 von den zweiten Partikeln 25 separiert werden. Die ersten Partikel 24 befinden sich hauptsächlich im ersten Bereich 26. Das bedeutet, die Konzentration der ersten Partikel 24 ist im ersten Bereich 26 größer als die Konzentration der zweiten Partikel 25. Der erste Bereich 26 ist in lateraler Richtung x neben dem Halbleiterchip 21 und um diesen herum angeordnet. Somit sind die Seitenwände 36 des Halbleiterchips 21 vom ersten Bereich 26 bedeckt.
Der erste Bereich 26 und der zweite Bereich 27 sind durch einen dritten Bereich 31 voneinander separiert. Der dritte Bereich 31 liegt in vertikaler Richtung z zwischen dem ersten Bereich 26 und dem zweiten Bereich 27. Im dritten Bereich 31 können die dritten Partikel 32 angeordnet sein. Weiter ist im dritten Bereich 31 die Konzentration der ersten Partikel 24 geringer als im ersten Bereich 26 und die Konzentration der zweiten Partikel 25 geringer als im zweiten Bereich 27. Die dritten Partikel 32 weisen einen kleineren Durchmesser als die ersten Partikel 24 und die zweiten Partikel 25 auf. Bei den dritten Partikeln 32 handelt es sich zum Beispiel um Quantenpunkte .
Die zweiten Partikel 25 befinden sich hauptsächlich im zweiten Bereich 27. Das bedeutet, die Konzentration der zweiten Partikel 25 ist im zweiten Bereich 27 größer als die Konzentration der ersten Partikel 24. Der zweite Bereich 27 ist an einer Oberseite 34 des Verguss 23 angeordnet, wobei die Oberseite 34 an der dem Träger 22 abgewandten Seite des Verguss 23 angeordnet ist. So kann Strahlung, welche von außen auf das Halbleiterbauelement 20 auftrifft, von den zweiten Partikeln 25 im zweiten Bereich 27 absorbiert werden.
In diesem Ausführungsbeispiel können die ersten Partikel 24 eine Reflektivität von mindestens 0,7 aufweisen. Weiter ist es möglich, dass die ersten Partikel 24 Leuchtstoffe sind oder dass im ersten Bereich 26 verschiedene Leuchtstoffe übereinander angeordnet sind. In diesem Fall kann sich der erste Bereich 26 in vertikaler Richtung z über den Halbleiterchip 21 hinweg erstrecken. Außerdem ist es möglich, dass die ersten Partikel 24 S1O2 aufweisen. In diesem Fall kann der thermische Ausdehnungskoeffizient des ersten Bereichs 26 an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Halbleiterchips 21 angepasst sein. Somit können vorteilhafterweise mechanische Verspannungen, welche durch Temperaturunterschiede entstehen können, verringert oder vermieden werden.
Des Weiteren können in diesem Ausführungsbeispiel die zweiten Partikel 25 Glas aufweisen und stellenweise hohl sein. An der Oberseite 34 des Verguss 23 können zweite Partikel 25 stellenweise frei vom Verguss 23 sein. Das bedeutet, einige der zweiten Partikel 25 können aus dem Verguss 23 herausragen. Dies führt zu einer erhöhten
Oberflächenrauigkeit. Weiter können die zweiten Partikel 25 eine Reflektivität von höchstens 0,2 aufweisen. Insbesondere kann der zweite Bereich 27 einen Transmissionskoeffizienten von mindestens 0,7 aufweisen. In Figur 4 ist ein Querschnitt durch einen Teil eines weiteren Ausführungsbeispiels des Halbleiterbauelements 20 gezeigt. Im Unterschied zu dem in Figur 2B gezeigten Ausführungsbeispiel erstrecken sich das Gehäuse 28 und der Halbleiterchip 21 in vertikaler Richtung z ungefähr gleich weit. Alternativ kann das Gehäuse 28 den Halbleiterchip 21 in vertikaler Richtung z um mindestens 100 pm und höchstens 1 mm überragen. Ein weiterer Unterschied ist, dass auf dem Träger 22 eine Vielzahl von Halbleiterchips 21 nebeneinander und beabstandet zueinander angeordnet ist. Beispielhaft sind in Figur 4 zwei Halbleiterchips 21 dargestellt.
In Figur 5 ist ein Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauelements 20 gezeigt. Der Halbleiterchip 21 ist auf dem Träger 22 angeordnet. An der dem Träger 22 zugewandten Seite weist der Halbleiterchip 21 elektrische Kontakte 37 auf, über welche der Halbleiterchip 21 elektrisch mit dem Träger 22 verbunden ist. In lateraler Richtung x neben dem Halbleiterchip 21 ist ein vierter Bereich 38 angeordnet. Der vierte Bereich 38 weist ein Material mit einer Reflektivität von mindestens 0,7 auf. Der vierte Bereich 38 bedeckt die Seitenwände 36 des Halbleiterchips 21 vollständig. Auf dem Halbleiterchip 21 und dem vierten Bereich 38 ist der erste Bereich 26 angeordnet. Die ersten Partikel 24 sind Leuchtstoffe.
Auf dem ersten Bereich 26 ist der dritte Bereich 31 angeordnet. Auf dem dritten Bereich 31 ist der zweite Bereich 27 angeordnet. Die zweiten Partikel 25 weisen eine Reflektivität von mindestens 0,7 auf. Somit wird ein Großteil der Strahlung, welche auf der Oberseite 34 des Verguss 23 auftrifft, von den zweiten Partikeln 25 reflektiert. Außerdem wird die vom Halbleiterchip 21 im Betrieb emittierte Strahlung an den zweiten Partikeln 25 reflektiert. Alternativ weisen die zweiten Partikel 25 eine Reflektivität von höchstens 0,7 auf. Somit kann das Erscheinungsbild des Halbleiterbauelements 20 in der Sicht auf den zweiten Bereich 27 optimiert werden.
Zur Herstellung des Halbleiterbauelements 20 werden der Verguss 23 und der Träger 22 entlang der vertikalen Richtung z vollständig durch Sägen zertrennt. Die
Strahlungsaustrittsseite 30 des Halbleiterbauelements 20 ist an Seitenflächen, welche senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers 22 verlaufen, angeordnet. Somit kann die vom Halbleiterchip 21 im Betrieb emittierte Strahlung an der Strahlungsaustrittsseite 30 aus dem Halbleiterbauelement 20 austreten .
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102019125411.6, 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 Halbleiterbauelement
21 Halbleiterchip
22 Träger
23 Verguss
24 erste Partikel
25 zweite Partikel
26 erster Bereich
27 zweiter Bereich
28 Gehäuse
29 Kavität
30 Strahlungsaustrittsseite
31 dritter Bereich
32 dritte Partikel
33 weiterer Verguss
34 Oberseite
35 Bonddraht
36 Seitenwand
37 elektrischer Kontakt
38 vierter Bereich x: laterale Richtung z: vertikale Richtung

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) mit:
- mindestens einem Halbleiterchip (21) zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung, und
- einem Träger (22) mit einer Haupterstreckungsebene, wobei
- der mindestens eine Halbleiterchip (21) auf dem Träger (22) angeordnet ist,
- ein strahlungsdurchlässiger Verguss (23) den mindestens einen Halbleiterchip (21) zumindest stellenweise bedeckt,
- in den Verguss (23) erste Partikel (24) und zweite Partikel (25) eingebracht sind,
- die ersten Partikel (24) eine Reflektivität von mindestens 0,7 aufweisen oder die ersten Partikel (24) Leuchtstoffe sind,
- in einem ersten Bereich (26) des Verguss (23) die Konzentration der ersten Partikel (24) größer als die Konzentration der zweiten Partikel (25) ist,
- in einem zweiten Bereich (27) des Verguss (23) die Konzentration der zweiten Partikel (25) größer als die Konzentration der ersten Partikel (24) ist, und
- der zweite Bereich (27) in einer vertikalen Richtung (z), welche senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers (22) verläuft, über dem ersten Bereich (26) angeordnet ist.
2. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) gemäß dem vorherigen Anspruch, bei dem auf dem Träger (22) ein Gehäuse (28) mit einer Kavität (29) angeordnet ist und der mindestens eine Halbleiterchip (21) in der Kavität (29) angeordnet ist.
3. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der zweite Bereich (27) näher an einer Strahlungsaustrittsseite (30) des Verguss (23) angeordnet ist als der erste Bereich (26).
4. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem eine
Strahlungsaustrittsseite (30) des Halbleiterbauelements (20) an der dem Träger (22) abgewandten Seite des Halbleiterchips (21) angeordnet ist.
5. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die zweiten Partikel (25) eine Schicht bilden.
6. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der erste Bereich (26) und der zweite Bereich (27) durch einen dritten Bereich (31) voneinander separiert sind.
7. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) gemäß dem vorherigen Anspruch, bei dem im dritten Bereich (31) die Konzentration der ersten Partikel (24) geringer als im ersten Bereich (26) ist und die Konzentration der zweiten Partikel (25) geringer als im zweiten Bereich (27) ist.
8. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die zweiten Partikel (25) Glas aufweisen und stellenweise hohl sind.
9. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die zweiten Partikel (25) beschichtet sind.
10. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem dritte Partikel (32) in den Verguss (23) eingebracht sind, wobei die dritten Partikel (32) verschieden von den ersten Partikeln (24) und den zweiten Partikeln (25) sind und einen kleineren Durchmesser als die ersten Partikel (24) und die zweiten Partikel (25) aufweisen.
11. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die ersten Partikel (24) eine Reflektivität von mindestens 0,7 aufweisen, die zweiten Partikel (25) eine Reflektivität von höchstens 0,2 aufweisen und der erste Bereich (26) und der zweite Bereich (27) in direktem Kontakt miteinander sind.
12. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) gemäß dem vorherigen Anspruch, bei dem eine dem Träger (22) abgewandte Oberseite (34) des Halbleiterchips (21) frei vom Verguss (23) ist.
13. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die ersten Partikel (24) eine Reflektivität von mindestens 0,7 aufweisen, die zweiten Partikel (25) eine Reflektivität von höchstens 0,2 aufweisen und der erste Bereich (26) und der zweite Bereich (27) durch einen dritten Bereich (31) voneinander separiert sind.
14. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die ersten Partikel (24) Leuchtstoffe sind, die zweiten Partikel (25) eine
Reflektivität von höchstens 0,2 aufweisen und der erste Bereich (26) und der zweite Bereich (27) durch einen dritten Bereich (31) voneinander separiert sind.
15. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die ersten Partikel (24) Leuchtstoffe sind, die zweiten Partikel (25) eine
Reflektivität von mindestens 0,7 aufweisen und die Strahlungsaustrittsseite (30) des Halbleiterbauelements (20) an Seitenflächen, welche quer oder senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers (22) verlaufen, angeordnet ist.
16. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die zweiten Partikel (25) Glas aufweisen und stellenweise hohl sind, wobei an einer Oberseite (34) des Verguss (23) die zweiten Partikel (25) stellenweise frei vom Verguss (23) sind und einige der zweiten Partikel (25) aus dem Verguss (23) herausragen.
17. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (20) mit folgenden Schritten:
- Bereitstellen mindestens eines Halbleiterchips (21) zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung auf einem Träger (22) mit einer Haupterstreckungsebene,
- Einbringen von ersten Partikeln (24) und zweiten Partikeln (25) in einen strahlungsdurchlässigen Verguss (23),
- Aufbringen des Verguss (23) mit den ersten Partikeln (24) und den zweiten Partikeln (25) auf den Träger (22), so dass der Verguss (23) den mindestens einen Halbleiterchip (21) zumindest stellenweise bedeckt, und
- Separieren der ersten Partikel (24) von den zweiten Partikeln (25) durch Rotieren des Trägers (22) mit dem Halbleiterchip (21) um eine Achse oder durch Erhitzen, so dass in einem ersten Bereich (26) des Verguss (23) die Konzentration der ersten Partikel (24) größer als die Konzentration der zweiten Partikel (25) ist, und in einem zweiten Bereich (27) des Verguss (23) die Konzentration der zweiten Partikel (25) größer als die Konzentration der ersten Partikel (24) ist, wobei
- die ersten Partikel (24) eine Reflektivität von mindestens 0,7 aufweisen oder die ersten Partikel (24) Leuchtstoffe sind, und
- der zweite Bereich (27) in einer vertikalen Richtung (z), welche senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers (22) verläuft, über dem ersten Bereich (26) angeordnet ist. 18. Verfahren gemäß Anspruch 17, bei dem ein weiterer Verguss
(33) auf den Halbleiterchip (21) und den Verguss (23) aufgebracht wird.
19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 17 oder 18, bei dem der Verguss (23) und der Träger (22) entlang der vertikalen Richtung (z) vollständig durch Sägen zertrennt werden zur Herstellung des Halbleiterbauelements (20).
PCT/EP2020/075139 2019-09-20 2020-09-09 Optoelektronisches halbleiterbauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauelements WO2021052825A1 (de)

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WO2023285625A1 (de) * 2021-07-16 2023-01-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements und optoelektronisches bauelement

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