WO2022268770A1 - Verfahren zum herstellen eines optoelektronischen bauelements und optoelektronisches bauelement - Google Patents

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Daniel Dietze
Christian Betthausen
Martin Haushalter
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an optoelectronic component and an optoelectronic component.
  • optoelectronic components which, in addition to optoelectronic semiconductor chips, also have other electronic semiconductor chips for controlling the optoelectronic semiconductor chips.
  • One object of the present invention is to specify a method for producing an optoelectronic component.
  • a further object of the present invention is to provide an optoelectronic component.
  • a method for producing an optoelectronic component comprises steps for arranging a first optoelectronic semiconductor structure, which comprises a first structure carrier and an epitaxially grown first semiconductor layer sequence, on an underside of a glass pane, the first semiconductor layer sequence being oriented to the glass pane, for arranging a Molding material on the underside of the glass pane, wherein the first optoelectronic semiconductor structure is embedded in the molding material, for removing part of the molding material and the first structure carrier in order to expose the first semiconductor layer sequence, for forming electrical contacts on the first semiconductor layer sequence, for connecting a semiconductor element with a circuit integrated on a front side with the first semiconductor layer sequence, electrical circuit contacts of the circuit being connected with the electrical contacts of the first semiconductor layer sequence , for forming electrical component contacts on a rear side of the semiconductor element and for separating the optoelectronic component's by dividing the glass pane.
  • the semicon terelement used in this manufacturing process can be, for example, a complete semiconductor wafer.
  • the wafer is divided up together with the glass pane during the joining of the optoelectronic component.
  • a semiconductor die is then formed, which becomes part of the optoelectronic device obtainable by the method.
  • the semiconductor element used in the production method can also be, for example, an already singulated semiconductor die that has been formed by previously dividing a semiconductor wafer. In this case, only the glass pane is divided when the optoelectronic component is separated.
  • the method enables the production of an optoelectronic component's with very compact external dimensions.
  • the lateral dimensions of the optoelectronic component that can be obtained by this method can correspond to those of the individual semiconductor die.
  • the thickness of the optoelectronic component obtainable by the process can be less than 1 mm and even below 400 ⁇ m, for example no other load-bearing elements are required.
  • Another advantage is that the process requires the use of different optoelectronic semi- conductor structures enabled.
  • the polarity of the epitaxially grown semiconductor layer sequence can be arbitrary.
  • the semiconductor element is thinned to a thickness of less than 300 ⁇ m, in particular to a thickness of less than 100 ⁇ m, before the component contacts are formed.
  • the semiconductor element can be thinned to a thickness of approximately 50 ⁇ m, for example. This advantageously enables a small total thickness of the optoelectronic component obtainable by the method.
  • the thinning of the semiconductor element to such a small thickness is made possible by the fact that the semiconductor die in the finished optoelectronic component is carried by the carrier glass formed by dividing the glass pane.
  • forming the component contacts includes applying through contacts that extend through the semiconductor element.
  • the vias allow electrical contact to be made between the circuit integrated on the front side of the semiconductor element and the first semiconductor layer sequence via the component contacts formed on the rear side of the semiconductor element.
  • the semiconductor element is a wafer.
  • the wafer is divided up in such a way that a semiconductor die is formed.
  • This advantageously enables parallel production of a plurality of optoelectronic components of the same type by processing at the wafer level.
  • the use of a complete wafer advantageously also allows a particularly precise positioning of the wafer in relation to the first semiconductor layer sequence.
  • the semiconductor element is a semiconductor die. It is possible to place several semiconductor dies of the same type next to one another in order in this way to produce several optoelectronic components of the same type at the same time.
  • the use of a semiconductor die that has already been separated simplifies the separation of the optoelectronic component, since in this case only the glass pane has to be divided.
  • electrically conductive connections are arranged on outer edges of the semiconductor die.
  • the electrically conductive connections are connected to the component contacts.
  • these electrically conductive connections also allow electrical contacting of the integrated circuit on the front side of the semiconductor element and the first semiconductor layer sequence via the electrical component contacts formed on the rear side of the semiconductor element.
  • the electrically conductive connections at the outer edges of the semiconductor die can be applied in addition or as an alternative to vias extending through the semiconductor element.
  • forming the component contacts includes applying a rewiring layer on the rear side of the semiconductor element.
  • the rewiring layer can, for example, produce contacts between a contact grid on the rear side of the semiconductor element and the integrated circuit on the front side of the semiconductor element.
  • forming the component contacts includes arranging solder balls on the rear side of the semiconductor element.
  • the solder balls can, for example, form a ball grid array and enable surface mounting of the optoelectronic component available through the process.
  • a second optoelectronic semiconductor structure is arranged on the underside of the glass pane in addition to the first optoelectronic semiconductor structure.
  • the second optoelectronic semiconductor structure comprises a second semiconductor layer sequence.
  • the optoelectronic component is singulated in such a way that it comprises the first semiconductor layer sequence and the second semiconductor layer sequence.
  • the first semiconductor layer sequence and the second semiconductor layer sequence can be designed, for example, to emit light with different wavelengths.
  • the optoelectronic component that can be obtained by the method can also include more than two semiconductor layer sequences, for example three semiconductor layers that are designed to emit light with wavelengths from the red, the green and the blue spectral range Method available optoelectronic component be designed to emit light with an adjustable light color.
  • One advantage of the optoelectronic component obtainable by the method is that the first semiconductor layer sequence and the second semiconductor layer sequence can be arranged very close to one another. Light emitted by the optoelectronic component can then have only a small angular and positional dependence.
  • a further optoelectronic semiconductor structure is arranged on the underside of the glass pane in addition to the first optoelectronic semiconductor structure.
  • the further optoelectronic semiconductor structure comprises a further semiconductor layer sequence.
  • a further optoelectronic component is formed, which comprises the further semiconductor layer sequence.
  • the first optoelectronic semiconductor structure is arranged on the sub- side of the glass pane by glass-to-glass bonding or using a transparent polymeric adhesion layer or a transparent adhesive layer.
  • these methods enable a reliable connection of the first optoelectronic semiconductor structure to the glass pane.
  • a filling material is arranged on the mold material before the semiconductor element is connected to the first semiconductor layer sequence.
  • the filling material is sandwiched between the semiconductor element and the molding material. This advantageously achieves additional stabilization of the optoelectronic component obtainable by the method.
  • the filling material can also serve to protect the first semiconductor layer sequence from being damaged by external influences.
  • the semiconductor element is connected to the first semiconductor layer sequence by soldering, gold-on-gold bonding or by means of a conductive adhesive.
  • soldering gold-on-gold bonding or by means of a conductive adhesive.
  • An optoelectronic component comprises a carrier glass, a semiconductor die with a circuit integrated on a front side, and a first semiconductor layer sequence, which is arranged on an underside of the carrier glass facing the front side of the semiconductor die. Electrical contacts of the first semiconductor layer sequence are connected directly to electrical circuit contacts of the circuit. Electrical components are arranged on a rear side of the semiconductor die of the optoelectronic component.
  • This optoelectronic component can advantageously have extremely compact external dimensions. In this case, lateral dimensions of the optoelectronic component can correspond to those of the semiconductor die.
  • the thickness of the optoelectronic component's can be less than 1 mm, in particular re even less than 400 pm. This can be made possible by the fact that the carrier glass is the only supporting component of the optoelectronic component.
  • the first semiconductor layer sequence is an LED layer sequence.
  • the optoelectronic component can be designed to emit electromagnetic radiation, for example visible light.
  • the optoelectronic component can also have one or more further semiconductor layer sequences, which can likewise be embodied as LED layer sequences, for example. In this case the optoelectronic component can be designed to emit light with an adjustable light color.
  • the first semiconductor layer sequence is embedded in a molding material arranged on the underside of the carrier glass.
  • the molding material can be designed to be reflective, for example. As a result, the molding material can advantageously reflect light emitted in the lateral direction by the first semiconductor layer sequence.
  • the circuit is designed to drive the first semiconductor layer sequence.
  • the actuation can take place, for example, in such a way that the first semiconductor layer sequence emits light with a desired intensity.
  • the actuation can also take place, for example, as a function of a temperature of the first semiconductor layer sequence.
  • the circuit comprises a photodiode, which is provided for detecting light emitted by the first semiconductor layer sequence. This advantageously makes it possible to determine an intensity of the light emitted by the first semiconductor layer sequence. This can advantageously also make it possible to compensate for a change in the intensity of the emitted light.
  • the circuit includes a temperature sensor that is provided to determine a temperature of the first semiconductor layer sequence. Determining the temperature of the first semiconductor layer sequence can advantageously make it possible to prevent the first semiconductor layer sequence from overheating and/or to compensate for a temperature-dependent change in a light color of the light emitted by the first semiconductor layer sequence.
  • a light-reflecting layer is arranged on the front side of the semiconductor die.
  • the carrier glass has a thickness of less than 1000 ⁇ m, in particular a thickness of less than 500 ⁇ m.
  • the semiconductor die has a thickness of less than 300 ⁇ m, in particular a thickness of less than 100pm.
  • the first semiconductor layer sequence has a thickness of less than 50 ⁇ m, in particular a thickness of less than 30 ⁇ m.
  • the carrier glass can have a thickness of approximately 300 ⁇ m.
  • the semiconductor die can have a thickness of about 50 ⁇ m, for example.
  • the first semiconductor layer sequence can have a thickness of approximately 10 ⁇ m, for example.
  • the entire optoelectronic component thereby have an extremely low Di cke, which is less than 400 pm, for example.
  • FIG. 1 shows a glass pane with semiconductor structures arranged on an underside
  • Fig. 2 shows the glass pane after embedding the semi-conductor structures in a molding material
  • Fig. 10 another variant of an optoelectronic construction elements.
  • the glass pane 200 can, for example, be in the form of a glass wafer, for example a glass wafer with a diameter of 8 inches.
  • the glass pane 200 has a top 201 and a bottom 202 opposite the top 201, both of which are planar.
  • the glass pane 200 has a thickness 203 measured from the upper side 201 to the lower side 202 . It is expedient if the thickness 203 is less than 1000 ⁇ m, in particular even less than 500 ⁇ m.
  • the thickness 203 of the glass pane 200 can be 300 ⁇ m, for example.
  • the optoelectronic semiconductor structures 100 have been arranged on the underside 202 of the glass pane 200 .
  • the optoelectronic semiconductor structures 100 arranged on the underside 202 of the glass pane 200 include a first optoelectronic semiconductor structure 100, 101, a second optoelectronic semiconductor structure 100, 102, a third optoelectronic semiconductor structure 100, 103, a fourth optoelectronic semiconductor structure 100, 104, a fifth optoelectronic semiconductor structure 100, 105 and a sixth optoelectronic semiconductor structure 100, 106.
  • the optoelectronic semiconductor structures are structures 100 for producing two optoelectronic compo elements provided, each comprising three optoelectronic semiconductor structures 100.
  • the first optoelectronic semiconductor structure 100, 101, the second optoelectronic semiconductor structure 100, 102 and the third optoelectronic semiconductor structure 100, 103 are provided together for the production of a first optoelectronic component.
  • the fourth optoelectronic semiconductor structure 100, 104, the fifth optoelectronic semiconductor structure 100, 105 and sixth optoelectronic semiconductor structure 100, 106 are provided together for the production of a second optoelectronic component.
  • optoelectronic semiconductor structures 100 it is also possible to provide only one, two or more than three optoelectronic semiconductor structures 100 per optoelectronic component. It is also possible to arrange optoelectronic semiconductor structures 100 for only one optoelectronic component or for more than two optoelectronic components on the underside 202 of the glass pane 200. In this case, the optoelectronic semiconductor structures 100 for the individual optoelectronic components can be arranged, for example, in the form of a matrix on the underside 202 of the glass pane 200 .
  • the sets of optoelectronic semiconductor structures 100 provided for the production of an optoelectronic component are each of identical design.
  • the first optoelectronic semiconductor structure 100, 101 is therefore configured like the fourth optoelectronic semiconductor structure 100, 104.
  • the second optoelectronic semiconductor structure 100, 102 is configured like the fifth optoelectronic semiconductor structure 100, 105.
  • the third optoelectronic semiconductor structure 100, 103 is formed like the sixth optoelectronic semiconductor structure 100, 106.
  • Each optoelectronic semiconductor structure 100 has a structure carrier 110 and a semiconductor layer sequence 120 produced on the structure carrier 110 by epitaxial growth.
  • the semiconductor layer sequences 120 of the optoelectronic semiconductor structures 100 can be embodied as LED layer sequences, for example.
  • the optoelectronic semiconductor structures 100 provided for the production of an optoelectronic component can differ from one another.
  • the semiconductor layer sequence 120 of the first optoelectronic semiconductor structure 100, 101 for emitting light is blue
  • the semiconductor layer sequences 120 of the optoelectronic semiconductor structures 100 could, for example, also be laser layer sequences or other layer sequences designed to emit electromagnetic radiation.
  • the semiconductor layer sequences 120 of some or all of the optoelectronic semiconductor structures 100 could also be designed to detect electromagnetic radiation.
  • the optoelectronic semiconductor structures 100 have been arranged on the underside 202 of the glass pane 200 in such a way that the semiconductor layer sequences 120 are each oriented towards the glass pane 200 .
  • the optoelectronic semiconductor structures 100 can have been attached to the underside 202 of the glass pane 200, for example by glass-on-glass bonding or using a transparent polymer adhesion layer or a transparent adhesive layer.
  • Glass-on-glass bonding can be achieved, for example, by initially arranging and planarizing a layer of SiO2 on the side of the semiconductor layer sequence 120 that is remote from the structure carrier 110 . This layer is then activated, for example by cleaning with hydrofluoric acid and treatment with an oxygen plasma.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional side view of the glass pane 200 and the optoelectronic semiconductor structures 100 in a processing status subsequent to the representation in FIG.
  • a Formmateri al 300 On the underside 202 of the glass pane 200 a Formmateri al 300 has been arranged.
  • the optoelectronic semiconductor structures 100 have been embedded in the molding material 300 .
  • the molding material 300 completely encloses the optoelectronic semiconductor structures 100 and, in the example shown, also covers the rear sides of the structure supports 110 that are remote from the semiconductor layer sequences 120.
  • the structure supports 110 of the optoelectronic semiconductor structures 100 are only partially covered by the molding material 300 will.
  • the molding material 300 may comprise an epoxy, for example. It is expedient if the molding material 300 is designed to be reflective. For this purpose, the molding material 300 can have, for example, a reflective filler, for example Ti0 2 .
  • the molding material 300 can be arranged on the underside 202 of the glass sheet 200 by a molding process, for example.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional side view of the glass pane 200 and the components arranged on its underside 202 in a processing status that follows the illustration in FIG. 2 .
  • the molding material 300 previously arranged on the underside 202 of the glass pane 200 has been partially removed again.
  • the structure supports 110 of the optoelectronic semiconductor structures 100 have been removed in the process, so that the semiconductor layer sequences 120 of the optoelectronic semiconductor structures 100 have been exposed.
  • the molding material 300 fills the gaps between the semiconductor layer sequences 120 of the individual optoelectronic semiconductor structures 100.
  • the removal of the molding material 300 and the structure carrier 110 of the optoelectronic semiconductor structures 100 can be carried out, for example, by a grinding and planarization process.
  • the semiconductor layer sequences 120 remaining on the underside 202 of the glass pane 200 and the molding material 300 remaining on the underside 202 have a thickness 121 measured in the direction perpendicular to the underside 202 .
  • the thickness 121 can be less than 50 gm, in particular also less than 30 gm.
  • the thickness 121 can be about 10 ⁇ m.
  • the semiconductor layer sequence 120 has a first doped region 122 and a second doped region 124.
  • An active layer 123 is formed between the first doped region 122 and the second doped region 124 .
  • the first doped region 122 can be an n-doped region, for example.
  • the second doped region 124 can be a p-doped region, for example.
  • the active layer 123 can be formed, for example, as a sequence of quantum wells.
  • Electrical contacts 130 have been formed on the semiconductor layer sequence 120 in a processing step following the illustration in FIG. 3 .
  • One of the electrical contacts 130 contacts the first doped region 122 while another electrical contact 130 contacts the second doped region 124 .
  • the electrical contacts 130 can be formed, for example, by etching and sputtering processes and/or by other deposition methods.
  • the electrical contacts 130 may include gold, for example.
  • FIG. 5 shows a schematic, sectional side view of the glass pane 200 and the semiconductor layer sequences 120 in a processing state subsequent to the illustration in FIG. 3 .
  • Electrical contacts 130 have been formed in the manner described above on the semiconductor layer sequences 120 of all the optoelectronic semiconductor structures 100 .
  • the electrical contacts 130 rise slightly above the level of the molding material 300 in the direction perpendicular to the underside 202 of the glass pane 200.
  • a filling material 310 is arranged in at least some areas on the molding material 300 to compensate for this difference in height been.
  • the filling material 310 has a thickness corresponding to the height of the electrical contacts 130 .
  • the filling material 310 can, for example, initially have been applied with a greater thickness and then thinned out. Alternatively, the provision of the filling material 310 can be dispensed with.
  • FIG. 6 shows a schematic sectional side view of a processing status following that in FIG. 5 .
  • a wafer 400 having a front side 401 has been provided.
  • the wafer 400 expediently has a diameter that corresponds to the diameter of the glass pane 200 .
  • wafer 400 may be 8 inches in diameter.
  • the wafer 400 is a semiconductor wafer and has one or more integrated circuits 500 on its front side 401 .
  • the wafer 400 has an integrated circuit 500 per optoelectronic component to be produced, ie two circuits 500 in the example shown in the figures Circuit contacts 510, which can have gold, for example.
  • the wafer 400 has been connected to the semiconductor layer sequences 120 arranged on the glass pane 200 in that the electrical circuit contacts 510 of the circuits 500 have been connected directly to the electrical contacts 130 of the semiconductor layer sequences 120 . In this case, therefore, the front side 401 of the wafer 400 was oriented in the direction of the glass pane 200 .
  • the electrical circuit contacts 510 of the circuits 500 of the wafer 400 can be connected to the electrical contacts 130 of the semiconductor layer sequences 120, for example, by soldering, by gold-on-gold bonding or using a conductive adhesive.
  • the filling material 310 arranged on the molding material 300 has been enclosed between the wafer 400 and the molding material 300 .
  • the space remaining between the mold material 300 and the wafer 400 is at least partially filled by the filling material 310 and can therefore also be partially or completely sealed.
  • the filling material 310 can also be omitted. In this case, a small clearance may be left between the wafer 400 and the molding material 300 .
  • FIG. 7 shows a schematic sectional side view of the glass pane 200, the semiconductor layer sequences 120 and the wafer 400 in a processing status following the illustration in FIG. 6 in terms of time.
  • the wafer 400 has been thinned to a reduced thickness 403 starting from a rear side 402 of the wafer 400 lying opposite the front side 401 .
  • the thickness 403 is measured in the direction perpendicular to the front side 401 of the wafer 400 and is expediently less than 300 gm.
  • the thickness 403 can also be less than 100 gm.
  • the thickness 403 can be approximately 50 ⁇ m.
  • the wafer 400 can be thinned, for example, by grinding.
  • FIG. 8 shows a schematic sectional side view of the glass pane 200, the semiconductor layer sequences 120 and the wafer 400 in a processing status following the illustration in FIG.
  • vias 620 have first been created, which extend through the wafer 400 and allow electrical contacting of the circuits 500 integrated into the wafer 400 on the front side 401 from the rear side 402 of the wafer 400 .
  • Umwiring layer 610 has been formed.
  • the rewiring layer 610 is in the form of a planar metallization and produces electrically conductive connections to the vias 620 that were previously made.
  • solder balls 630 have been placed on the back side 402 of the wafer 400.
  • the solder balls 630 can also be referred to as solder balls and can be arranged, for example, as a regular grid (ball grid array).
  • the solder balls 630 produce electrically conductive connections to the circuits 500 of the wafer 400 via the redistribution layer 610 and the vias 620, as a result of which the electrical component contacts 600 are formed.
  • FIG. 9 shows a schematic side view of two optoelectronic components 10 formed from the arrangement shown in FIG.
  • the optoelectronic components 10 are singulated in such a way that one of the optoelectronic components 10 comprises the semiconductor layer sequences 120 of the first optoelectronic semiconductor structure 100, 101, the second optoelectronic semiconductor structure 100, 102 and the third optoelectronic semiconductor structure 100, 103, while the other opto Electronic component 10, the semiconductor layer sequences 120 of the fourth optoelectronic semiconductor structure 100, 104, the fifth optoelectronic semiconductor structure 100, 105 and the sixth optoelectronic semiconductor structure 100, 106 comprises.
  • Each optoelectronic component 10 comprises a carrier glass 210 formed by dividing the glass pane 200, the top 201 and bottom 202 of which are formed by the top 201 and the bottom 202 of the glass pane 200 and whose thickness 203 corresponds to the thickness 203 of the glass pane 200.
  • each optoelectronic component 10 comprises a semiconductor die 410 formed by dicing the wafer 400 and each having one of the integrated circuits 500 .
  • the front 401 and back 402 of each semiconductor die 410 are formed by the front 401 and back 402 of the wafer 400 .
  • the thickness 403 of the semiconductor die 410 corresponds to the thickness 403 of the wafer 400.
  • the circuit 500 integrated on the front side 401 of the respective semiconductor die 410 is provided for driving the semiconductor layers 120 of the optoelectronic component 10 .
  • the switching circuit 500 can be designed, for example, to control the semiconductor layer sequences 120 of the optoelectronic component 10 in such a way that the optoelectronic component 10 emits light with an adjustable light color.
  • Circuit 500 may include one or more photodiodes 520 .
  • one photodiode 520 can be provided per semiconductor layer sequence 120 of the optoelectronic component 10, so that each semiconductor layer sequence 120 is assigned a photodiode 520.
  • This photodiode 520 can be provided, for example, to detect light emitted by the associated semiconductor layer sequence 120. This can enable the circuit 500 to select a light color when the semiconductor layer sequences 120 are driven and/or an intensity of the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor layers 120 to be taken into account.
  • the photodiode 520 assigned to a semiconductor layer sequence 120 is in each case arranged as close as possible to the semiconductor layer sequence 120 .
  • Circuit 500 may include one or more temperature sensors 530 .
  • a temperature sensor 530 can be provided for each semiconductor layer sequence 120 of the optoelectronic component 10, so that each semiconductor layer sequence 120 is assigned a temperature sensor 530.
  • the respective temperature sensor 530 can be provided to determine a temperature of the respective semiconductor layer sequence 120 in order to avoid overheating of the respective semiconductor layer sequence 120 or to be able to compensate for a temperature-dependent change in the emission properties of the semiconductor layer sequence 120 .
  • the semiconductor layer sequences 120 of the optoelectronic components 10 are designed as light-emitting semiconductor layer sequences, electromagnetic radiation emitted by the semiconductor layer sequences 120 can be radiated through the carrier glass 210 on the upper side 201 of the carrier glass 210 during the operation of the optoelectronic components 10 . Electromagnetic radiation emitted by the semiconductor layer sequences 120 in the direction of the front side 401 of the respective semiconductor die 410 can be reflected at the front side 401 of the semiconductor die 410 .
  • the front side 401 of the semiconductor die 410 can have a light-reflecting layer 420 which is expediently already provided on the front side 401 of the wafer 400 .
  • the light-reflecting layer 420 can be formed, for example, as a metallic coating or as a spin-on, reflective film.
  • the light-reflecting layer 420 can also be designed as a dielectric mirror.
  • the optoelectronic components 10 have a thickness 11 in the direction perpendicular to the upper side 201 of the carrier glass 210 without the solder balls 630 .
  • the thickness 11 may be less than 400 mpi.
  • the lateral dimensions of the optoelectronic components 10 correspond to those of the semiconductor dies 410 of the optoelectronic components 10 and can be approximately 1.5 mm ⁇ 1 mm, for example.
  • FIG. 10 shows a schematic side view of an alternative variant of an optoelectronic component 10.
  • the variant of the optoelectronic component 10 shown in FIG. 10 corresponds, apart from the differences described below, to the variant of the optoelectronic component 10 and shown in FIG can be prepared by the process described above, taking into account the differences explained below.
  • the electrical component contacts 600 are not formed with vias 620 extending through the semiconductor die 410 . Instead, in the variant of the optoelectronic component 10 shown in FIG electrically conductively connect the redistribution layer 610 to the integrated circuit 500 on the front side 401 of the semiconductor dies 410 .
  • the electrically conductive connections 640 are arranged on the outer edges 415 formed by the dicing of the wafer 400 of the semiconductor dies 410 obtained by the dicing of the wafer 400 .
  • a complete wafer 400 has been connected to the semiconductor layer sequences 120 arranged on the glass pane 200 (FIG. 6).
  • the wafer 400 is during the separation of the optoelectronic components te been divided (Fig. 9).
  • Each optoelectronic component 10 thereby formed comprises a semiconductor die 410 formed by dividing the wafer 400 and each having one of the integrated circuits 500 .
  • the manufacturing method described can be carried out in such a way that already isolated semiconductor dies 410, each with a circuit 500 integrated on a front side, are connected to the semiconductor layer sequences 120 arranged on the glass pane 200 by directly connecting the electrical circuit contacts 510 of the circuits 500 to the electrical Contacts 130 of the semiconductor layers tenfollow 120 are connected.
  • These semiconductor dies 410 may be formed by dicing the wafer 400 beforehand, for example. The further processing can then take place analogously to the method described above, al lerdings during the separation of the optoelectronic components 10 only the glass pane 200 has to be divided.
  • the manufacturing method described can therefore be carried out using a semiconductor element which is either a complete wafer 400 or an already isolated semiconductor die 410 .
  • the semiconductor element 400, 410 has at least one integrated circuit 500 on a front side 401.
  • an already isolated semiconductor die 410 is used as the semiconductor element, it can already have a thickness 403 that is reduced compared to the wafer 400 . In this case, the thinning described with reference to FIG. 7 can be dispensed with.
  • the semiconductor die 410 that has already been separated can also have the vias 620 described with reference to FIG. 8 even before the connection to the first semiconductor layer sequence 120 . In this case, these no longer have to be applied in the embodiment of the electrical component contacts 600 described with reference to FIG. 8 .
  • the invention has been illustrated and described in more detail with reference to the preferred exemplary embodiments. However, the invention is not limited to the disclosed examples. Rather, other variations can be derived from this by a person skilled in the art without leaving the protective scope of the invention.

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Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Anordnen einer ersten optoelektronischen Halbleiterstruktur, die einen ersten Strukturträger und eine epitaktisch gewachsene erste Halbleiterschichtenfolge umfasst, an einer Unterseite einer Glasscheibe, wobei die erste Halbleiterschichtenfolge zu der Glasscheibe orientiert wird, zum Anordnen eines Formmaterials an der Unterseite der Glasscheibe, wobei die erste optoelektronische Halbleiterstruktur in das Formmaterial eingebettet wird, zum Entfernen eines Teils des Formmaterials und des ersten Strukturträgers, um die erste Halbleiterschichtenfolge freizulegen, zum Ausbilden elektrischer Kontakte an der ersten Halbleiterschichtenfolge, zum Verbinden eines Halbleiterelements mit einem an einer Vorderseite integrierten Schaltkreis mit der ersten Halbleiterschichtenfolge, wobei elektrische Schaltkreiskontakte des Schaltkreises mit den elektrischen Kontakten der ersten Halbleiterschichtenfolge verbunden werden, zum Ausbilden elektrischer Bauelementekontakte an einer Rückseite des Halbleiterelements und zum Vereinzeln des optoelektronischen Bauelements durch Zerteilen der Glasscheibe.

Description

VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES OPTOELEKTRONISCHEN BAUELEMENTS UND OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT
BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstel len eines optoelektronischen Bauelements sowie ein optoelekt ronisches Bauelement.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102021 116 242.4, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Im Stand der Technik sind optoelektronische Bauelemente be kannt, die neben optoelektronischen Halbleiterchips auch wei tere elektronische Halbleiterchips zur Ansteuerung der opto elektronischen Halbleiterchips aufweisen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements anzugeben. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement bereitzu stellen. Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zum Her stellen eines optoelektronischen Bauelements und durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen der unabhän gigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauele ments umfasst Schritte zum Anordnen einer ersten optoelektro nischen Halbleiterstruktur, die einen ersten Strukturträger und eine epitaktisch gewachsene erste Halbleiterschichtenfol ge umfasst, an einer Unterseite einer Glasscheibe, wobei die erste Halbleiterschichtenfolge zu der Glasscheibe orientiert wird, zum Anordnen eines Formmaterials an der Unterseite der Glasscheibe, wobei die erste optoelektronische Halb leiterstruktur in das Formmaterial eingebettet wird, zum Ent fernen eines Teils des Formmaterials und des ersten Struktur- trägers, um die erste Halbleiterschichtenfolge freizulegen, zum Ausbilden elektrischer Kontakte an der ersten Halbleiter schichtenfolge, zum Verbinden eines Halbleiterelements mit einem an einer Vorderseite integrierten Schaltkreis mit der ersten Halbleiterschichtenfolge, wobei elektrische Schalt kreiskontakte des Schaltkreises mit den elektrischen Kontak ten der ersten Halbleiterschichtenfolge verbunden werden, zum Ausbilden elektrischer Bauelementekontakte an einer Rückseite des Halbleiterelements und zum Vereinzeln des optoelektroni schen Bauelements durch Zerteilen der Glasscheibe.
Das bei diesem Herstellungsverfahren verwendete Halblei terelement kann beispielsweise ein vollständiger Halbleiter- Wafer sein. In diesem Fall wird der Wafer während des Verein zeins des optoelektronischen Bauelements gemeinsam mit der Glasscheibe zerteilt. Durch das Zerteilen des Wafers wird dann ein Halbleiter-Die gebildet, das Teil des durch das Ver fahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements wird. Das bei dem Herstellungsverfahren verwendete Halbleiterelement kann aber beispielsweise auch ein bereits vereinzeltes Halb leiter-Die sein, das durch ein vorhergehendes Zerteilen eines Halbleiter-Wafers gebildet worden ist. In diesem Fall wird beim Vereinzeln des optoelektronischen Bauelements lediglich die Glasscheibe zerteilt.
Das Verfahren ermöglicht die Herstellung eines optoelektroni schen Bauelements mit sehr kompakten äußeren Abmessungen. Die lateralen Abmessungen des durch dieses Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements können denen des einzelnen Halbleiter-Dies entsprechen. Die Dicke des durch das Verfah ren erhältlichen optoelektronischen Bauelements kann weniger als 1 mm betragen und sogar beispielsweise unter 400 pm lie gen. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass ein wäh rend des Zerteilens der Glasscheibe gebildetes Trägerglas als tragendes Element des optoelektronischen Bauelements dient, sodass keine weiteren tragenden Elemente erforderlich sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Verfahren eine Verwendung unterschiedlicher optoelektronischer Halb- leiterstrukturen ermöglicht. Die Polarität der epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichtenfolge kann dabei beliebig sein.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Halblei terelement vor dem Ausbilden der Bauelementekontakte auf eine Dicke von weniger als 300 gm gedünnt, insbesondere auf eine Dicke von weniger als 100 gm. Das Halbleiterelement kann bei spielsweise auf eine Dicke von ungefähr 50 pm gedünnt werden. Dadurch wird vorteilhafterweise eine geringe Gesamtdicke des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauele ments ermöglicht. Das Dünnen des Halbleiterelements auf eine derart geringe Dicke wird dadurch ermöglicht, dass das Halb- leiter-Die bei dem fertigen optoelektronischen Bauelement durch das durch das Zerteilen der Glasscheibe gebildete Trä gerglas getragen wird.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Ausbilden der Bauelementekontakte ein Anlegen von sich durch das Halb leiterelement erstreckenden Durchkontakten. Vorteilhafter weise ermöglichen die Durchkontakte eine elektrische Kontak tierung des an der Vorderseite des Halbleiterelements inte grierten Schaltkreises und der ersten Halbleiterschichtenfol ge über die an der Rückseite des Halbleiterelements ausgebil deten Bauelementekontakte.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Halblei terelement ein Wafer. Der Wafer wird während des Vereinzeins des optoelektronischen Bauelements so zerteilt, dass ein Halbleiter-Die gebildet wird. Vorteilhafterweise wird dadurch eine parallele Herstellung einer Mehrzahl gleichartiger opto elektronischer Bauelemente durch eine Bearbeitung auf Waferebene ermöglicht. Die Verwendung eines vollständigen Wafers erlaubt vorteilhafterweise auch eine besonders präzise Positionierung des Wafers in Bezug auf die erste Halbleiter schichtenfolge . In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens ist das Halb leiterelement ein Halbleiter-Die. Es ist dabei möglich, meh rere gleichartige Halbleiter-Dies nebeneinander zu platzie ren, um auf diese Weise mehrere gleichartige optoelektroni sche Bauelemente gleichzeitig herzustellen. Die Verwendung eines bereits vereinzelten Halbleiter-Dies vereinfacht das Vereinzeln des optoelektronischen Bauelements, da in diesem Fall lediglich die Glasscheibe zerteilt werden muss.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden elektrisch leitende Verbindungen an Außenkanten des Halbleiter-Dies an geordnet. Die elektrisch leitenden Verbindungen werden mit den Bauelementekontakten verbunden. Vorteilhafterweise ermög lichen auch diese elektrisch leitenden Verbindungen eine elektrische Kontaktierung des an der Vorderseite des Halblei terelements integrierten Schaltkreises und der ersten Halb leiterschichtenfolge über die an der Rückseite des Halblei terelements ausgebildeten elektrischen Bauelementekontakte. Die elektrisch leitenden Verbindungen an den Außenkanten des Halbleiter-Dies können zusätzlich oder alternativ zu sich durch das Halbleiterelement erstreckenden Durchkontakten an gelegt werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Ausbilden der Bauelementekontakte ein Anlegen einer Umverdrahtungs schicht an der Rückseite des Halbleiterelements. Die Umver drahtungsschicht kann beispielsweise Kontakte zwischen einem Kontaktraster an der Rückseite des Halbleiterelements und dem an der Vorderseite des Halbleiterelements integrierten Schaltkreis hersteilen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Ausbilden der Bauelementekontakte ein Anordnen von Lotkugeln an der Rückseite des Halbleiterelements. Die Lotkugeln können bei spielsweise eine Kugelgitteranordnung (Ball Grid Array) bil den und eine Oberflächenmontage des durch das Verfahren er hältlichen optoelektronischen Bauelements ermöglichen. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird neben der ersten optoelektronischen Halbleiterstruktur eine zweite optoelekt ronische Halbleiterstruktur an der Unterseite der Glasscheibe angeordnet. Die zweite optoelektronische Halbleiterstruktur umfasst eine zweite Halbleiterschichtenfolge. Das optoelekt ronische Bauelement wird so vereinzelt, dass es die erste Halbleiterschichtenfolge und die zweite Halbleiterschichten folge umfasst. Die erste Halbleiterschichtenfolge und die zweite Halbleiterschichtenfolge können beispielsweise dazu ausgebildet sein, Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen zu emittieren. Das durch das Verfahren erhältliche optoelektro nische Bauelement kann auch mehr als zwei Halbleiterschich tenfolgen umfassen, beispielsweise drei Halbleiterschichten folgen, die ausgebildet sind, Licht mit Wellenlängen aus dem roten, dem grünen und dem blauen Spektralbereich zu emittie ren. In diesem Fall kann das durch das Verfahren erhältliche optoelektronische Bauelement ausgebildet sein, Licht mit ein stellbarer Lichtfarbe abzustrahlen. Ein Vorteil des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements besteht darin, dass die erste Halbleiterschichtenfolge und die zweite Halbleiterschichtenfolge sehr nahe beieinander angeordnet sein können. Dann kann von dem optoelektronischen Bauelement abgestrahltes Licht eine nur geringe Winkel- und Positionsab hängigkeit aufweisen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird neben der ersten optoelektronischen Halbleiterstruktur eine weitere optoelekt ronische Halbleiterstruktur an der Unterseite der Glasscheibe angeordnet. Die weitere optoelektronische Halbleiterstruktur umfasst eine weitere Halbleiterschichtenfolge. Während des Vereinzeins des optoelektronischen Bauelements wird ein wei teres optoelektronisches Bauelement gebildet, das die weitere Halbleiterschichtenfolge umfasst. Dadurch ermöglicht das Ver fahren vorteilhafterweise eine parallele Herstellung einer Mehrzahl gleichartiger optoelektronischer Bauelemente.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Anordnen der ersten optoelektronischen Halleiterstruktur an der Unter- seite der Glasscheibe durch Glas-auf-Glas-Bonden oder unter Verwendung einer transparenten polymeren Adhäsionsschicht oder einer transparenten Klebeschicht. Vorteilhafterweise er möglichen diese Verfahren eine zuverlässige Verbindung der ersten optoelektronischen Halbleiterstruktur mit der Glas scheibe.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Verbin den des Halbleiterelements mit der ersten Halbleiterschich tenfolge ein Füllmaterial auf dem Formmaterial angeordnet.
Das Füllmaterial wird zwischen dem Halbleiterelement und dem Formmaterial eingeschlossen. Vorteilhafterweise wird dadurch eine zusätzliche Stabilisierung des durch das Verfahren er hältlichen optoelektronischen Bauelements erreicht. Das Füll material kann auch einem Schutz der ersten Halbleiterschich tenfolge vor einer Beschädigung durch äußere Einwirkungen dienen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Verbinden des Halbleiterelements mit der ersten Halbleiterschichtenfol ge durch Löten, Gold-auf-Gold-Bonden oder mittels eines Leit klebers. Vorteilhafterweise ermöglichen diese Verfahren eine Herstellung einer zuverlässigen elektrischen Verbindung zwi schen den elektrischen Schaltkreiskontakten des Schaltkreises und den elektrischen Kontakten der ersten Halbleiterschich tenfolge.
Ein optoelektronisches Bauelement umfasst ein Trägerglas, ein Halbleiter-Die mit einem an einer Vorderseite integrierten Schaltkreis und eine erste Halbleiterschichtenfolge, die an einer der Vorderseite des Halbleiter-Dies zugewandten Unter seite des Trägerglases angeordnet ist. Elektrische Kontakte der ersten Halbleiterschichtenfolge sind direkt mit elektri schen Schaltkreiskontakten des Schaltkreises verbunden. An einer Rückseite des Halbleiter-Dies sind elektrische Bauele mentekontakte des optoelektronischen Bauelements angeordnet. Vorteilhafterweise kann dieses optoelektronische Bauelement äußerst kompakte äußere Abmessungen aufweisen. Dabei können laterale Abmessungen des optoelektronischen Bauelements denen des Halbleiter-Dies entsprechen. Die Dicke des optoelektroni schen Bauelements kann weniger als 1 mm betragen, insbesonde re sogar weniger als 400 pm. Dies kann dadurch ermöglicht sein, dass das Trägerglas die einzige tragende Komponente des optoelektronischen Bauelements ist.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist die erste Halbleiterschichtenfolge eine LED- Schichtenfolge . Das optoelektronische Bauelement kann dazu ausgebildet sein, elektromagnetische Strahlung, beispielswei se sichtbares Licht, zu emittieren. Das optoelektronische Bauelement kann neben der ersten Halbleiterschichtenfolge auch eine oder mehrere weitere Halbleiterschichtenfolgen auf weisen, die beispielsweise ebenfalls als LED-Schichtenfolgen ausgebildet sein können. In diesem Fall kann das optoelektro nische Bauelement dazu ausgebildet sein, Licht mit einstell barer Lichtfarbe abzustrahlen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist die erste Halbleiterschichtenfolge in ein an der Unter seite des Trägerglases angeordnetes Formmaterial eingebettet. Das Formmaterial kann beispielsweise reflektierend ausgebil det sein. Dadurch kann das Formmaterial vorteilhafterweise von der ersten Halbleiterschichtenfolge in seitliche Richtung abgestrahltes Licht reflektieren.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der Schaltkreis ausgebildet, die erste Halbleiterschich tenfolge anzusteuern. Die Ansteuerung kann dabei beispiels weise so erfolgen, dass die erste Halbleiterschichtenfolge Licht mit einer gewünschten Intensität abstrahlt. Die Ansteu erung kann auch beispielsweise in Abhängigkeit von einer Tem peratur der ersten Halbleiterschichtenfolge erfolgen. In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfasst der Schaltkreis eine Photodiode, die dazu vorgesehen ist, von der ersten Halbleiterschichtenfolge emittiertes Licht zu detektieren. Vorteilhafterweise wird es dadurch er möglicht, eine Intensität des von der ersten Halbleiter schichtenfolge emittierten Lichts zu ermitteln. Dies kann es vorteilhafterweise auch ermöglichen, eine Änderung der Inten sität des emittierten Lichts zu kompensieren.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfasst der Schaltkreis einen Temperatursensor, der dazu vor gesehen ist, eine Temperatur der ersten Halbleiterschichten folge zu ermitteln. Eine Ermittlung der Temperatur der ersten Halbleiterschichtenfolge kann es vorteilhafterweise ermögli chen, eine Überhitzung der ersten Halbleiterschichtenfolge zu verhindern und/oder eine temperaturabhängige Änderung einer Lichtfarbe des von der ersten Halbleiterschichtenfolge emit tierten Lichts zu kompensieren.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist an der Vorderseite des Halbleiter-Dies eine lichtreflek tierende Schicht angeordnet. Dadurch wird von der ersten Halbleiterschichtenfolge in Richtung zur Vorderseite des Halbleiter-Dies emittiertes Licht vorteilhafterweise an der Vorderseite des Halbleiter-Dies reflektiert.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist das Trägerglas eine Dicke von weniger als 1000 gm auf, insbesondere eine Dicke von weniger als 500 gm. Das Halblei- ter-Die weist in dieser Variante eine Dicke von weniger als 300 pm auf, insbesondere eine Dicke von weniger als 100 pm. Die erste Halbleiterschichtenfolge weist in dieser Variante eine Dicke von weniger als 50 pm auf, insbesondere eine Dicke von weniger als 30 pm. Beispielsweise kann das Trägerglas ei ne Dicke von etwa 300 pm aufweisen. Das Halbleiter-Die kann beispielsweise eine Dicke von etwa 50 pm aufweisen. Die erste Halbleiterschichtenfolge kann beispielsweise eine Dicke von etwa 10 pm aufweisen. Vorteilhafterweise kann das gesamte optoelektronische Bauelement dadurch eine äußerst geringe Di cke aufweisen, die beispielsweise weniger als 400 pm beträgt.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei spiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläu tert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstel lung
Fig. 1 eine Glasscheibe mit an einer Unterseite angeordne ten Halbleiterstrukturen;
Fig. 2 die Glasscheibe nach dem Einbetten der Halb leiterstrukturen in ein Formmaterial;
Fig. 3 die Glasscheibe nach einem Entfernen von Struktur trägern der Halbleiterstrukturen und eines Teils des Formmaterials;
Fig. 4 eine Halbleiterschichtenfolge einer der Halb leiterstrukturen;
Fig. 5 die Glasscheibe mit an den Halbleiterschichtenfol gen ausgebildeten elektrischen Kontakten;
Fig. 6 die Glasscheibe nach einem Verbinden eines Wafers mit den Halbleiterschichtenfolgen;
Fig. 7 die Glasscheibe, die Halbleiterschichtenfolgen und den Wafer nach einem Dünnen des Wafers;
Fig. 8 die Glasscheibe, die Halbleiterschichtenfolgen und den Wafer nach einem Anlegen elektrischer Bauele mentekontakte; Fig. 9 zwei durch Zerteilen der Glasscheibe und des Wafers gebildete optoelektronische Bauelemente; und
Fig. 10 eine andere Variante eines optoelektronischen Bau elements.
Fig. 1 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht ei ner Glasscheibe 200. Die Glasscheibe 200 kann beispielsweise als Glaswafer ausgebildet sein, beispielsweise als Glaswafer mit einem Durchmesser von 8 Zoll. Die Glasscheibe 200 weist eine Oberseite 201 und eine der Oberseite 201 gegenüberlie gende Unterseite 202 auf, die beide plan ausgebildet sind.
Die Glasscheibe 200 weist eine von der Oberseite 201 zur Un terseite 202 bemessene Dicke 203 auf. Es ist zweckmäßig, wenn die Dicke 203 weniger als 1000 gm beträgt, insbesondere sogar weniger als 500 gm. Die Dicke 203 der Glasscheibe 200 kann beispielsweise 300 pm betragen.
An der Unterseite 202 der Glasscheibe 200 sind mehrere opto elektronische Halbleiterstrukturen 100 angeordnet worden. Im in Fig. 1 und den nachfolgenden Figuren illustrierten Bei spiel umfassen die an der Unterseite 202 der Glasscheibe 200 angeordneten optoelektronischen Halbleiterstrukturen 100 eine erste optoelektronische Halbleiterstruktur 100, 101, eine zweite optoelektronische Halbleiterstruktur 100, 102, eine dritte optoelektronische Halbleiterstruktur 100, 103, eine vierte optoelektronische Halbleiterstruktur 100, 104, eine fünfte optoelektronische Halbleiterstruktur 100, 105 und eine sechste optoelektronische Halbleiterstruktur 100, 106. In diesem Beispiel sind die optoelektronischen Halbleiterstruk turen 100 zur Herstellung zweier optoelektronischer Bauele mente vorgesehen, die jeweils drei optoelektronische Halb leiterstrukturen 100 umfassen. Die erste optoelektronische Halbleiterstruktur 100, 101, die zweite optoelektronische Halbleiterstruktur 100, 102 und die dritte optoelektronische Halbleiterstruktur 100, 103 sind gemeinsam zur Herstellung eines ersten optoelektronischen Bauelements vorgesehen. Die vierte optoelektronische Halbleiterstruktur 100, 104, die fünfte optoelektronische Halbleiterstruktur 100, 105 und die sechste optoelektronische Halbleiterstruktur 100, 106 sind gemeinsam zur Herstellung eines zweiten optoelektronischen Bauelements vorgesehen. Es ist aber auch möglich, pro opto elektronischem Bauelement nur eine, zwei oder mehr als drei optoelektronische Halbleiterstrukturen 100 vorzusehen. Eben falls möglich ist, optoelektronische Halbleiterstrukturen 100 für nur ein optoelektronisches Bauelement oder für mehr als zwei optoelektronische Bauelemente an der Unterseite 202 der Glasscheibe 200 anzuordnen. Dabei können die optoelektroni schen Halbleiterstrukturen 100 für die einzelnen optoelektro nischen Bauelemente beispielsweise matrixförmig an der Unter seite 202 der Glasscheibe 200 angeordnet werden.
Es ist zweckmäßig, wenn die zur Herstellung eines optoelekt ronischen Bauelements vorgesehenen Sätze von optoelektroni schen Halbleiterstrukturen 100 jeweils gleich ausgebildet sind. Im dargestellten Beispiel ist daher die erste opto elektronische Halbleiterstruktur 100, 101 so ausgebildet wie die vierte optoelektronische Halbleiterstruktur 100, 104. Die zweite optoelektronische Halbleiterstruktur 100, 102 ist so ausgebildet wie die fünfte optoelektronische Halbleiterstruk tur 100, 105. Die dritte optoelektronische Halbleiterstruktur 100, 103 ist so ausgebildet wie die sechste optoelektronische Halbleiterstruktur 100, 106.
Jede optoelektronische Halbleiterstruktur 100 weist einen Strukturträger 110 und eine auf dem Strukturträger 110 durch epitaktisches Wachstum hergestellte Halbleiterschichtenfolge 120 auf. Die Halbleiterschichtenfolgen 120 der optoelektroni schen Halbleiterstrukturen 100 können beispielsweise als LED- Schichtenfolgen ausgebildet sein. Dabei können sich die zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements vorgesehenen optoelektronischen Halbleiterstrukturen 100 voneinander un terscheiden. Im in den Figuren gezeigten Beispiel ist die Halbleiterschichtenfolge 120 der ersten optoelektronischen Halbleiterstruktur 100, 101 zur Emission von Licht mit blauer
Lichtfarbe ausgebildet, die Halbleiterschichtenfolge 120 der zweiten optoelektronischen Halbleiterstruktur 100, 102 zur
Emission von Licht aus dem grünen Spektralbereich und die Halbleiterschichtenfolge 120 der dritten optoelektronischen Halbleiterstruktur 100, 103 zur Emission von Licht aus dem roten Spektralbereich. Die Halbleiterschichtenfolgen 120 der optoelektronischen Halbleiterstrukturen 100 könnten aber bei spielsweise auch Laser-Schichtenfolgen oder andere zur Emis sion elektromagnetischer Strahlung ausgebildete Schichtenfol gen sein. Die Halbleiterschichtenfolgen 120 einiger oder al ler optoelektronischer Halbleiterstrukturen 100 könnten auch ausgebildet sein, elektromagnetische Strahlung zur detektie- ren.
Die optoelektronischen Halbleiterstrukturen 100 sind derart an der Unterseite 202 der Glasscheibe 200 angeordnet worden, dass die Halbleiterschichtenfolgen 120 jeweils zu der Glas scheibe 200 orientiert sind. Dabei können die optoelektroni schen Halbleiterstrukturen 100 beispielsweise durch Glas-auf- Glas-Bonden oder unter Verwendung einer transparenten polyme ren Adhäsionsschicht oder einer transparenten Klebeschicht an der Unterseite 202 der Glasscheibe 200 befestigt worden sein. Ein Glas-auf-Glas-Bonden kann beispielsweise dadurch erfol gen, dass zunächst eine Schicht von S1O2 an der von dem Strukturträger 110 abgewandten Seite der Halbleiterschichten folge 120 angeordnet und planarisiert wird. Anschließend wird diese Schicht aktiviert, beispielsweise durch eine Reinigung mit Flusssäure und eine Behandlung mit einem Sauerstoffplas ma. Dann wird die optoelektronische Halbleiterstruktur 100 über diese Schicht an die Unterseite 202 der Glasscheibe 200 gebondet und die Verbindung ausgeheizt. Eine transparente po lymere Adhäsionsschicht oder eine transparente Klebeschicht kann beispielsweise durch Aufschleudern auf die Unterseite 202 der Glasscheibe 200 aufgebracht werden, bevor die opto elektronischen Halbleiterstrukturen 100 an der Unterseite 202 der Glasscheibe 200 angeordnet werden. Das Anordnen der opto elektronischen Halbleiterstrukturen 100 an der Glasscheibe 200 kann beispielsweise durch ein Pick-and-Place-Verfahren oder durch Transferdrucken erfolgen. Fig. 2 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht der Glasscheibe 200 und der optoelektronischen Halbleiterstruktu ren 100 in einem der Darstellung der Fig. 1 zeitlich nachfol genden Bearbeitungsstand.
An der Unterseite 202 der Glasscheibe 200 ist ein Formmateri al 300 angeordnet worden. Dabei sind die optoelektronischen Halbleiterstrukturen 100 in das Formmaterial 300 eingebettet worden. Das Formmaterial 300 umschließt die optoelektroni schen Halbleiterstrukturen 100 dabei vollständig und bedeckt im dargestellten Beispiel auch die von den Halbleiterschich tenfolgen 120 abgewandten Rückseiten der Strukturträger 110. Denkbar ist aber auch, dass die Strukturträger 110 der opto elektronischen Halbleiterstrukturen 100 nur teilweise durch das Formmaterial 300 bedeckt werden.
Das Formmaterial 300 kann beispielsweise ein Epoxid aufwei sen. Es ist zweckmäßig, wenn das Formmaterial 300 reflektie rend ausgebildet ist. Hierzu kann das Formmaterial 300 bei spielsweise einen reflektierten Füllstoff aufweisen, bei spielsweise Ti02. Das Formmaterial 300 kann beispielsweise durch ein Formverfahren an der Unterseite 202 der Glasscheibe 200 angeordnet werden.
Fig. 3 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht der Glasscheibe 200 und der an ihrer Unterseite 202 angeordneten Komponenten in einem der Darstellung der Fig. 2 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
Das zuvor an der Unterseite 202 der Glasscheibe 200 angeord nete Formmaterial 300 ist teilweise wieder entfernt worden. Außerdem sind dabei die Strukturträger 110 der optoelektroni schen Halbleiterstrukturen 100 entfernt worden, sodass die Halbleiterschichtenfolgen 120 der optoelektronischen Halb leiterstrukturen 100 freigelegt wurden. Somit verbleiben in dem in Fig. 3 gezeigten Bearbeitungsstand nur noch die in ei nen Rest des Formmaterials 300 eingebetteten Halbleiter- schichtenfolgen 120 der optoelektronischen Halbleiterstruktu ren 100 an der Unterseite 202 der Glasscheibe 200. Das Form- material 300 füllt dabei die Zwischenräume zwischen den Halb leiterschichtenfolgen 120 der einzelnen optoelektronischen Halbleiterstrukturen 100.
Das Entfernen des Formmaterials 300 und der Strukturträger 110 der optoelektronischen Halbleiterstrukturen 100 kann bei spielsweise durch einen Schleif- und Planarisierprozess er folgt sein.
Die an der Unterseite 202 der Glasscheibe 200 verbliebenen Halbleiterschichtenfolgen 120 und das an der Unterseite 202 verbliebene Formmaterial 300 weisen eine in zur Unterseite 202 senkrechte Richtung bemessene Dicke 121 auf. Die Dicke 121 kann weniger als 50 gm betragen, insbesondere auch weni ger als 30 gm. Beispielsweise kann die Dicke 121 etwa 10 pm betragen.
Fig. 4 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht der Halbleiterschichtenfolge 120 einer der optoelektronischen Halbleiterstrukturen 100. Die Halbleiterschichtenfolge 120 weist einen ersten dotierten Bereich 122 und einen zweiten dotierten Bereich 124 auf. Zwischen dem ersten dotierten Be reich 122 und dem zweiten dotierten Bereich 124 ist eine ak tive Schicht 123 ausgebildet. Der erste dotierte Bereich 122 kann beispielsweise ein n-dotierter Bereich sein. Der zweite dotierte Bereich 124 kann beispielsweise ein p-dotierter Be reich sein. Die aktive Schicht 123 kann beispielsweise als Folge von Quantentöpfen ausgebildet sein.
In einem der Darstellung der Fig. 3 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsschritt sind elektrische Kontakte 130 an der Halbleiterschichtenfolge 120 ausgebildet worden. Einer der elektrischen Kontakte 130 kontaktiert den ersten dotierten Bereich 122, während ein weiterer elektrischer Kontakt 130 den zweiten dotierten Bereich 124 kontaktiert. Das Ausbilden der elektrischen Kontakte 130 kann beispielsweise durch Ätz- und Sputter-Prozesse und/oder durch andere Abscheideverfahren erfolgt sein. Die elektrischen Kontakte 130 können beispiels weise Gold aufweisen.
Fig. 5 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht der Glasscheibe 200 und der Halbleiterschichtenfolgen 120 in ei nem der Darstellung der Fig. 3 zeitlich nachfolgenden Bear beitungsstand .
An den Halbleiterschichtenfolgen 120 aller optoelektronischen Halbleiterstrukturen 100 sind elektrische Kontakte 130 auf die vorstehend beschriebene Weise ausgebildet worden. Die elektrischen Kontakte 130 erheben sich in senkrecht zu der Unterseite 202 der Glasscheibe 200 orientierte Richtung ge ringfügig über das Niveau des Formmaterials 300. Im in Fig. 5 gezeigten Beispiel ist zum Ausgleich dieses Höhenunterschieds ein Füllmaterial 310 in zumindest einigen Bereichen auf dem Formmaterial 300 angeordnet worden. Das Füllmaterial 310 weist dabei eine der Höhe der elektrischen Kontakte 130 ent sprechende Dicke auf. Hierzu kann das Füllmaterial 310 bei spielsweise zunächst mit größerer Dicke aufgebracht und an schließend gedünnt worden sein. Auf das Vorsehen des Füllma terials 310 kann alternativ verzichtet werden.
Fig. 6 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht ei nes der Fig. 5 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstands.
Ein Wafer 400 mit einer Vorderseite 401 ist bereitgestellt worden. Der Wafer 400 weist zweckmäßigerweise einen Durchmes ser auf, der dem Durchmesser der Glasscheibe 200 entspricht. Beispielsweise kann der Wafer 400 einen Durchmesser von 8 Zoll aufweisen. Der Wafer 400 ist ein Halbleiter-Wafer und weist an seiner Vorderseite 401 einen oder mehrere integrier te Schaltkreise 500 auf. Dabei weist der Wafer 400 einen in tegrierten Schaltkreis 500 pro herzustellendem optoelektroni schen Bauelement auf, im in den Figuren gezeigten Beispiel also zwei Schaltkreise 500. Die Schaltkreise 500 weisen an der Vorderseite 401 des Wafers 400 angeordnete elektrische Schaltkreiskontakte 510 auf, die beispielsweise Gold aufwei sen können.
Der Wafer 400 ist mit den an der Glasscheibe 200 angeordneten Halbleiterschichtenfolgen 120 verbunden worden, indem die elektrischen Schaltkreiskontakte 510 der Schaltkreise 500 di rekt mit den elektrischen Kontakten 130 der Halbleiterschich tenfolgen 120 verbunden worden sind. Dabei wurde also die Vorderseite 401 des Wafers 400 in Richtung zur Glasscheibe 200 orientiert. Das Verbinden der elektrischen Schaltkreis kontakte 510 der Schaltkreise 500 des Wafers 400 mit den elektrischen Kontakten 130 der Halbleiterschichtenfolgen 120 kann beispielsweise durch Löten, durch Gold-auf-Gold-Bonden oder unter Verwendung eines Leitklebers erfolgt sein.
Das auf dem Formmaterial 300 angeordnete Füllmaterial 310 ist zwischen dem Wafer 400 und dem Formmaterial 300 eingeschlos sen worden. Dadurch ist der zwischen dem Formmaterial 300 und dem Wafer 400 verbleibende Raum zumindest teilweise durch das Füllmaterial 310 aufgefüllt und kann dadurch auch teilweise oder vollständig abgedichtet sein. Das Füllmaterial 310 kann allerdings auch entfallen. In diesem Fall kann zwischen dem Wafer 400 und dem Formmaterial 300 ein kleiner Abstand ver bleiben.
Fig. 7 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht der Glasscheibe 200, der Halbleiterschichtenfolgen 120 und des Wafers 400 in einem der Darstellung der Fig. 6 zeitlich nach folgenden Bearbeitungsstand.
Der Wafer 400 ist ausgehend von einer der Vorderseite 401 ge genüberliegenden Rückseite 402 des Wafers 400 auf eine redu zierte Dicke 403 gedünnt worden. Die Dicke 403 bemisst sich in Richtung senkrecht zur Vorderseite 401 des Wafers 400 und beträgt zweckmäßigerweise weniger als 300 gm. Die Dicke 403 kann auch weniger als 100 gm betragen. Beispielsweise kann die Dicke 403 ungefähr 50 pm betragen. Das Dünnen des Wafers 400 kann beispielsweise durch Abschleifen erfolgt sein. Fig. 8 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht der Glasscheibe 200, der Halbleiterschichtenfolgen 120 und des Wafers 400 in einem der Darstellung der Fig. 8 zeitlich nach folgenden Bearbeitungsstand.
An der Rückseite 402 des Wafers 400 sind elektrische Bauele mentekontakte 600 ausgebildet worden. Hierzu sind zunächst Durchkontakte 620 angelegt worden, die sich durch den Wafer 400 erstrecken und eine elektrische Kontaktierung der an der Vorderseite 401 in den Wafer 400 integrierten Schaltkreise 500 von der Rückseite 402 des Wafers 400 her ermöglichen. An schließend ist an der Rückseite 402 des Wafers 400 eine Um verdrahtungsschicht 610 ausgebildet worden. Die Umverdrah tungsschicht 610 ist als planare Metallisierung ausgebildet und stellt elektrisch leitende Verbindungen zu den zuvor an gelegten Durchkontakten 620 her. Schließlich sind Lotkugeln 630 an der Rückseite 402 des Wafers 400 angeordnet worden.
Die Lotkugeln 630 können auch als Lotperlen bezeichnet werden und können beispielsweise als regelmäßiges Gitter (Ball Grid Array) angeordnet sein. Die Lotkugeln 630 stellen über die Umverdrahtungsschicht 610 und die Durchkontakte 620 elektrisch leitende Verbindungen zu den Schaltkreisen 500 des Wafers 400 her, wodurch die elektrischen Bauelementekontakte 600 gebildet sind. Es ist aber ebenfalls möglich, die elektrischen Bauelementekontakte 600 anders auszubilden.
Fig. 9 zeigt eine schematische Seitenansicht zweier aus der in Fig. 8 gezeigten Anordnung gebildeter optoelektronischer Bauelemente 10. Die optoelektronischen Bauelemente 10 sind durch Zerteilen der Glasscheibe 200 und des Wafers 400 in ei nem Trennbereich 12 vereinzelt worden. Das Vereinzeln der optoelektronischen Bauelemente 10 ist so erfolgt, dass eines der optoelektronischen Bauelemente 10 die Halbleiterschich tenfolgen 120 der ersten optoelektronischen Halbleiterstruk tur 100, 101, der zweiten optoelektronischen Halbleiterstruk tur 100, 102 und der dritten optoelektronischen Halb leiterstruktur 100, 103 umfasst, während das andere opto- elektronische Bauelement 10 die Halbleiterschichtenfolgen 120 der vierten optoelektronischen Halbleiterstruktur 100, 104, der fünften optoelektronischen Halbleiterstruktur 100, 105 und der sechsten optoelektronischen Halbleiterstruktur 100, 106 umfasst.
Jedes optoelektronische Bauelement 10 umfasst ein durch Zer teilen der Glasscheibe 200 gebildetes Trägerglas 210, deren Oberseite 201 und Unterseite 202 durch die Oberseite 201 und die Unterseite 202 der Glasscheibe 200 gebildet sind und des sen Dicke 203 der Dicke 203 der Glasscheibe 200 entspricht. Außerdem umfasst jedes optoelektronische Bauelement 10 ein durch Zerteilen des Wafers 400 gebildetes Halbleiter-Die 410, das jeweils einen der integrierten Schaltkreise 500 aufweist. Die Vorderseite 401 und Rückseite 402 jedes Halbleiter-Dies 410 werden durch die Vorderseite 401 und die Rückseite 402 des Wafers 400 gebildet. Die Dicke 403 des Halbleiter-Dies 410 entspricht der Dicke 403 des Wafers 400.
Bei jedem optoelektronischen Bauelement 10 ist der an der Vorderseite 401 des jeweiligen Halbleiter-Dies 410 integrier te Schaltkreis 500 dazu vorgesehen, die Halbleiterschichten folgen 120 des optoelektronischen Bauelements 10 anzusteuern. Dabei kann der Schaltkreis 500 beispielsweise ausgebildet sein, die Halbleiterschichtenfolgen 120 des optoelektroni schen Bauelements 10 so anzusteuern, dass das optoelektroni sche Bauelement 10 Licht mit einer einstellbaren Lichtfarbe abstrahlt .
Der Schaltkreis 500 kann eine oder mehrere Photodioden 520 umfassen. Beispielsweise kann eine Photodiode 520 pro Halb leiterschichtenfolge 120 des optoelektronischen Bauelements 10 vorgesehen sein, sodass jeder Halbleiterschichtenfolge 120 eine Photodiode 520 zugeordnet ist. Diese Photodiode 520 kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, von der zugeordneten Halbleiterschichtenfolge 120 emittiertes Licht zu detektie- ren. Dies kann es dem Schaltkreis 500 ermöglichen, bei der Ansteuerung der Halbleiterschichtenfolgen 120 eine Lichtfarbe und/oder eine Intensität der durch die Halbleiterschichten folgen 120 emittierten elektromagnetischen Strahlung zu be rücksichtigen. Es ist hierbei zweckmäßig, wenn die einer Halbleiterschichtenfolge 120 zugeordnete Photodiode 520 je weils möglichst nahe an der Halbleiterschichtenfolge 120 an geordnet ist.
Der Schaltkreis 500 kann einen oder mehrere Temperatursenso ren 530 umfassen. Beispielsweise kann ein Temperatursensor 530 pro Halbleiterschichtenfolge 120 des optoelektronischen Bauelements 10 vorgesehen sein, sodass jeder Halbleiter schichtenfolge 120 ein Temperatursensor 530 zugeordnet ist. Der jeweilige Temperatursensor 530 kann dazu vorgesehen sein, eine Temperatur der jeweiligen Halbleiterschichtenfolge 120 zu ermitteln, um eine Überhitzung der jeweiligen Halbleiter schichtenfolge 120 zu vermeiden oder eine temperaturabhängige Veränderung der Emissionseigenschaften der Halbleiterschich tenfolge 120 kompensieren zu können.
Falls die Halbleiterschichtenfolgen 120 der optoelektroni schen Bauelemente 10 als lichtemittierende Halbleiterschich tenfolgen ausgebildet sind, kann von den Halbleiterschichten folgen 120 emittierte elektromagnetische Strahlung im Betrieb der optoelektronischen Bauelemente 10 durch das Trägerglas 210 an der Oberseite 201 des Trägerglases 210 abgestrahlt werden. Von den Halbleiterschichtenfolgen 120 in Richtung zur Vorderseite 401 des jeweiligen Halbleiter-Dies 410 emittierte elektromagnetische Strahlung kann an der Vorderseite 401 des Halbleiter-Dies 410 reflektiert werden. Hierzu kann die Vor derseite 401 des Halbleiter-Dies 410 eine lichtreflektierende Schicht 420 aufweisen, die zweckmäßigerweise bereits an der Vorderseite 401 des Wafers 400 bereitgestellt wird. Die lichtreflektierende Schicht 420 kann beispielsweise als me tallische Beschichtung oder als aufgeschleuderter, reflektie render Film ausgebildet sein. Die lichtreflektierende Schicht 420 kann auch als dielektrischer Spiegel ausgebildet sein. Die optoelektronischen Bauelemente 10 weisen in Richtung senkrecht zur Oberseite 201 des Trägerglases 210 ohne die Lotkugeln 630 eine Dicke 11 auf. Die Dicke 11 kann beispiels weise weniger als 400 mpibetragen. Die lateralen Abmessungen der optoelektronischen Bauelemente 10 entsprechen denen der Halbleiter-Dies 410 der optoelektronischen Bauelemente 10 und können beispielsweise etwa 1,5 mm c 1 mm betragen.
Fig. 10 zeigt eine schematische Seitenansicht einer alterna tiven Variante eines optoelektronischen Bauelements 10. Die in Fig. 10 gezeigte Variante des optoelektronischen Bauele ments 10 entspricht, bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede, der in Fig. 9 gezeigten Variante des optoelekt ronischen Bauelements 10 und kann durch das vorstehend be schriebene Verfahren hergestellt werden, wobei die nachfol gend erläuterten Unterschiede zu berücksichtigen sind.
Bei der in Fig. 10 gezeigten Variante des optoelektronischen Bauelements 10 sind die elektrischen Bauelementekontakte 600 nicht mit sich durch den Halbleiter-Die 410 erstreckenden Durchkontakten 620 ausgebildet. Stattdessen weisen bei der in Fig. 10 gezeigten Variante des optoelektronischen Bauelements 10 Außenkanten 415 des durch das Zerteilen des Wafers 400 ge bildeten Halbleiter-Dies 410 elektrisch leitende Verbindungen 640 auf, die die an der Rückseite 402 des Halbleiter-Dies 410 angeordneten Lotkugeln 630 über die Umverdrahtungsschicht 610 elektrisch leitend mit dem an der Vorderseite 401 des Halb leiter-Dies 410 integrierten Schaltkreis 500 verbinden. Die elektrisch leitenden Verbindungen 640 werden nach dem Zertei len des Wafers 400 an den durch das Zerteilen des Wafers 400 gebildeten Außenkanten 415 der durch das Zerteilen des Wafers 400 erhaltenen Halbleiter-Dies 410 angeordnet.
Bei dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren ist ein vollständiger Wafer 400 mit den an der Glasscheibe 200 angeordneten Halbleiterschichtenfolgen 120 verbunden worden (Fig. 6). In einem späteren Verfahrensschritt ist der Wafer 400 während des Vereinzeins der optoelektronischen Bauelemen- te zerteilt worden (Fig. 9). Jedes dabei gebildete optoelekt ronische Bauelement 10 umfasst ein durch Zerteilen des Wafers 400 gebildetes Halbleiter-Die 410, das jeweils einen der in tegrierten Schaltkreise 500 aufweist.
Alternativ kann das beschriebene Herstellungsverfahren so durchgeführt werden, dass bereits vereinzelte Halbleiter-Dies 410 mit jeweils einem an einer Vorderseite integrierten Schaltkreis 500 mit den an der Glasscheibe 200 angeordneten Halbleiterschichtenfolgen 120 verbunden werden, indem die elektrischen Schaltkreiskontakte 510 der Schaltkreise 500 di rekt mit den elektrischen Kontakten 130 der Halbleiterschich tenfolgen 120 verbunden werden. Diese Halbleiter-Dies 410 können beispielsweise durch vorheriges Zerteilen des Wafers 400 gebildet sein. Die weitere Bearbeitung kann dann analog zu dem vorstehend beschriebenen Verfahren erfolgen, wobei al lerdings während des Vereinzeins der optoelektronischen Bau elemente 10 nur noch die Glasscheibe 200 zerteilt werden muss.
Verallgemeinernd kann das beschriebene Herstellungsverfahren also unter Verwendung eines Halbleiterelements erfolgen, das entweder ein vollständiger Wafer 400 oder ein bereits verein zeltes Halbleiter-Die 410 ist. Das Halbleiterelement 400, 410 weist mindestens einen an einer Vorderseite 401 integrierten Schaltkreis 500 auf.
Falls als Halbleiterelement ein bereits vereinzeltes Halblei ter-Die 410 verwendet wird, kann dieses bereits eine gegen über dem Wafer 400 reduzierte Dicke 403 aufweisen. In diesem Fall kann auf das anhand der Fig. 7 beschriebene Dünnen ver zichtet werden. Das bereits vereinzelte Halbleiter-Die 410 kann auch bereits vor dem Verbinden mit der ersten Halb leiterschichtenfolge 120 die anhand der Fig. 8 beschriebenen Durchkontakte 620 aufweisen. In diesem Fall müssen diese nicht mehr bei der anhand der Fig. 8 beschriebenen Ausbildung der elektrischen Bauelementekontakte 600 angelegt werden. Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbei spiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Er findung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abge- leitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlas sen.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 optoelektronisches Bauelement
11 Dicke
12 Trennbereich
100 optoelektronische Halbleiterstruktur
101 erste optoelektronische Halbleiterstruktur
102 zweite optoelektronische Halbleiterstruktur
103 dritte optoelektronische Halbleiterstruktur
104 vierte optoelektronische Halbleiterstruktur
105 fünfte optoelektronische Halbleiterstruktur
106 sechste optoelektronische Halbleiterstruktur 110 Strukturträger
120 Halbleiterschichtenfolge
121 Dicke
122 erster dotierter Bereich
123 aktive Schicht
124 zweiter dotierter Bereich 130 elektrischer Kontakt
200 Glasscheibe
201 Oberseite
202 Unterseite
203 Dicke
210 Trägerglas
300 Formmaterial 310 Füllmaterial
400 Wafer
401 Vorderseite
402 Rückseite
403 Dicke
410 Halbleiter-Die 415 Außenkante
420 lichtreflektierende Schicht 500 Schaltkreis
510 elektrischer Schaltkreiskontakt
520 Photodiode
530 Temperatursensor
600 elektrischer Bauelementekontakt 610 Umverdrahtungsschicht 620 Durchkontakt 630 Lotkugel
640 elektrisch leitende Verbindung

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauele ments (10) mit den folgenden Schritten:
- Anordnen einer ersten optoelektronischen Halb leiterstruktur (100), die einen ersten Strukturträger (110) und eine epitaktisch gewachsene erste Halbleiter schichtenfolge (120) umfasst, an einer Unterseite (202) einer Glasscheibe (200), wobei die erste Halbleiter schichtenfolge (120) zu der Glasscheibe (200) orientiert wird;
- Anordnen eines Formmaterials (300) an der Unterseite (202) der Glasscheibe (200), wobei die erste optoelektro nische Halbleiterstruktur (100) in das Formmaterial (300) eingebettet wird;
- Entfernen eines Teils des Formmaterials (300) und des ersten Strukturträgers (110), um die erste Halbleiter schichtenfolge (120) freizulegen;
- Ausbilden elektrischer Kontakte (130) an der ersten Halbleiterschichtenfolge (120);
- Verbinden eines Halbleiterelements (400, 410) mit einem an einer Vorderseite (401) integrierten Schaltkreis (500) mit der ersten Halbleiterschichtenfolge (120), wobei elektrische Schaltkreiskontakte (510) des Schaltkreises (500) mit den elektrischen Kontakten (130) der ersten Halbleiterschichtenfolge (120) verbunden werden;
- Ausbilden elektrischer Bauelementekontakte (600) an ei ner Rückseite (402) des Halbleiterelements (400, 410);
- Vereinzeln des optoelektronischen Bauelements (10) durch Zerteilen der Glasscheibe (200).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Halbleiterelement (400, 410) vor dem Ausbilden der Bauelementekontakte (600) auf eine Dicke (403) von weniger als 300 pm gedünnt wird, insbesondere auf eine Dicke (403) von weniger als 100 pm.
3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausbilden der Bauelementekontakte (600) ein An legen von sich durch das Halbleiterelement (400, 410) er streckenden Durchkontakten (620) umfasst.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halbleiterelement (400, 410) ein Wafer (400) ist, wobei der Wafer (400) während des Vereinzeins des opto elektronischen Bauelements (10) so zerteilt wird, dass ein Halbleiter-Die (410) gebildet wird.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Halbleiterelement (400, 410) ein Halbleiter-Die (410) ist.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 und 5, wobei elektrisch leitende Verbindungen (640) an Außenkan ten (415) des Halbleiter-Dies (410) angeordnet werden, wobei die elektrisch leitenden Verbindungen (640) mit den Bauelementekontakten (600) verbunden werden.
7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausbilden der Bauelementekontakte (600) ein An legen einer Umverdrahtungsschicht (610) an der Rückseite (402) des Halbleiterelements (400, 410) umfasst.
8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausbilden der Bauelementekontakte (600) ein An ordnen von Lotkugeln (630) an der Rückseite (402) des Halbleiterelements (400, 410) umfasst.
9. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei neben der ersten optoelektronischen Halb leiterstruktur (100) eine zweite optoelektronische Halb leiterstruktur (100) an der Unterseite (202) der Glas scheibe (200) angeordnet wird, wobei die zweite optoelektronische Halbleiterstruktur (100) eine zweite Halbleiterschichtenfolge (120) umfasst, wobei das optoelektronische Bauelement (10) so vereinzelt wird, dass es die erste Halbleiterschichtenfolge (120) und die zweite Halbleiterschichtenfolge (120) umfasst.
10.Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei neben der ersten optoelektronischen Halb leiterstruktur (100) eine weitere optoelektronische Halb leiterstruktur (100) an der Unterseite (202) der Glas scheibe (200) angeordnet wird, wobei die weitere optoelektronische Halbleiterstruktur (100) eine weitere Halbleiterschichtenfolge (120) um fasst, wobei während des Vereinzeins des optoelektronischen Bau elements (10) ein weiteres optoelektronisches Bauelement (10) gebildet wird, das die weitere Halbleiterschichten folge (120) umfasst.
11.Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Verbinden des Halbleiterelements (400, 410) mit der ersten Halbleiterschichtenfolge (120) ein Füllma terial (310) auf dem Formmaterial (300) angeordnet wird, wobei das Füllmaterial (310) zwischen dem Halbleiterele ment (400, 410) und dem Formmaterial (300) eingeschlossen wird.
12.Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbinden des Halbleiterelements (400, 410) mit der ersten Halbleiterschichtenfolge (120) durch Löten, Gold-auf-Gold-Bonden oder mittels eines Leitklebers er folgt.
13.Optoelektronisches Bauelement (10) mit einem Trägerglas (210), mit einem Halbleiter-Die (410) mit einem an einer Vorder seite (401) integrierten Schaltkreis (500), und mit einer ersten Halbleiterschichtenfolge (120), die an einer der Vorderseite (401) des Halbleiter-Dies (410) zugewandten Unterseite (202) des Trägerglases (210) ange ordnet ist, wobei elektrische Kontakte (130) der ersten Halbleiter schichtenfolge (120) direkt mit elektrischen Schaltkreis kontakten (510) des Schaltkreises (500) verbunden sind, wobei an einer Rückseite (402) des Halbleiter-Dies (410) elektrische Bauelementekontakte (600) des optoelektroni schen Bauelements (10) angeordnet sind.
14.Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß Anspruch 13, wobei die erste Halbleiterschichtenfolge (120) eine LED- Schichtenfolge ist.
15.Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß einem der An sprüche 13 und 14, wobei die erste Halbleiterschichtenfolge (120) in ein an der Unterseite (202) des Trägerglases (210) angeordnetes Formmaterial (300) eingebettet ist.
16.Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß einem der An sprüche 13 bis 15, wobei der Schaltkreis (500) ausgebildet ist, die erste Halbleiterschichtenfolge (120) anzusteuern.
17.Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß einem der An sprüche 13 bis 16, wobei der Schaltkreis (500) eine Photodiode (520) um fasst, die dazu vorgesehen ist, von der ersten Halb leiterschichtenfolge (120) emittiertes Licht zu detektie- ren.
18.Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß einem der An sprüche 13 bis 17, wobei der Schaltkreis (500) einen Temperatursensor (530) umfasst, der dazu vorgesehen ist, eine Temperatur der ersten Halbleiterschichtenfolge (120) zu ermitteln.
19.Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß einem der An sprüche 13 bis 18, wobei an der Vorderseite (401) des Halbleiter-Dies (410) eine lichtreflektierende Schicht (420) angeordnet ist.
20.Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß einem der An sprüche 13 bis 19, wobei das Trägerglas (210) eine Dicke (203) von weniger als 1000 pm aufweist, insbesondere eine Dicke (203) von weniger als 500 pm, wobei das Halbleiter-Die (410) eine Dicke (403) von weni ger als 300 pm aufweist, insbesondere eine Dicke (403) von weniger als 100 pm, wobei die erste Halbleiterschichtenfolge (120) eine Dicke (121) von weniger als 50 pm aufweist, insbesondere eine Dicke (121) von weniger als 30 pm.
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